【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字孪生模拟，特别涉及一种基于数字孪生的石英玻璃通孔刻蚀预测方法及其装置。
技术介绍
1、三维(3d)互连技术与传统的二维互连技术相比，具有较低的传输损耗、较高的集成密度、较低的功率耗散和实现异质集成的能力等优点。在三维互连领域，传统的通硅孔(tsv)转接板存在着各种问题，如高电损和高加工成本。为了解决这些问题，玻璃转接板因其优良的电气性能和低成本的优势，被认为是硅插接器的优越替代品。
2、玻璃转接板上玻璃通孔的常用加工方法是先用超快激光对石英玻璃进行改性，再用氢氟酸进行刻蚀处理。然而，刻蚀过程的速率太慢且通孔的形貌也不易控制，通常需要操作人员一直观察通孔的大小，观察记录实验数据，以便于及时的停止刻蚀。显然，这种传统的方式过度依赖人工，并且由于实验室化学反应是相对危险的，导致很难对实验过程进行预测和监控，同时，对氢氟酸浓度控制以及温度等参数优化也需要不断反复实验，造成人力和财力的巨大损耗。
3、目前缺少根据氢氟酸刻蚀加工石英玻璃通孔过程中的相关数据进行数字孪生，训练得到优化模型，从而对加工效果进行预测以及优化调整的方法。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的问题，本专利技术构建氢氟酸刻蚀石英玻璃通孔过程的实体模型、孪生数据模型以及实体模型和孪生数据模型之间的连接交互关系，通过物理实体和虚拟空间二者的结合，解决了现有技术中无法对激光改性后的刻蚀玻璃通孔过程的实验进行有效的数据监控、分析和预测，将氢氟酸刻蚀石英玻璃的效率提高。
2、
3、获取石英玻璃通孔刻蚀过程的历史数据和实时数据；
4、获取石英玻璃通孔刻蚀过程的历史数据和实时数据的虚拟可视化属性，根据所述虚拟可视化属性建立数字孪生模型；
5、根据所述数字孪生模型进行训练得到预测模型；
6、根据所述预测模型模拟并预测通孔刻蚀结果，并根据所述实时数据对所述预测模型进行迭代优化。
7、进一步地，所述获取石英玻璃通孔刻蚀过程的历史数据和实时数据的虚拟可视化属性包括，
8、根据刻蚀液刻蚀石英玻璃过程中涉及到的物理属性将对象属性参数进行初始化，得到初始化的对象属性参数；
9、根据所述初始化的对象属性参数描述物理属性的虚拟可视化属性得到物理实体模型，并建立组件库管理所述物理实体模型和存放虚拟可视化属性；
10、其中，所述物理属性直接影响刻蚀速率以及通孔的几何特征；所述对象属性参数包括石英玻璃和刻蚀液的物理化学性质。
11、进一步地，所述物理实体模型包括微观尺度模型和宏观尺度模型；
12、所述微观尺度模型中使用lennard-jones势能函数对石英玻璃的相邻sio2的相互作用简化为两个sio2分子的相互作用。
13、进一步地，建立数字孪生模型包括，
14、根据所述组件库获取石英玻璃通孔刻蚀过程的孪生数据；
15、根据所述孪生数据进行动态统一建模，得到刻蚀石英玻璃通孔过程数据的统一本体模型；
16、将所述统一本体模型进行数据处理得到数字孪生模型。
17、进一步地，根据所述数字孪生模型进行训练得到预测模型包括，
18、将实时数据进行预处理得到预处理的实时数据；
19、根据预处理的实时数据对数字孪生模型进行训练得到预测模型。
20、进一步地，所述预测模型包括使用高级机器学习算法得到的第一模型以及使用复杂时序分析方法得到的第二模型；
21、其中，所述第一模型用于能够预测当前刻蚀反应的可行概率和效果；
22、所述第二模型用于预测当前刻蚀任务的时间序列数据，并监控刻蚀过程中发生异常的概率。
23、进一步地，所述第二模型引入达姆科勒数对刻蚀液的化学反应比和扩散率进行分析预测。
24、进一步地，上述的方法还包括，
25、将预测模型预测的刻蚀结果发送给用户和根据监控的实时数据对刻蚀过程进行优化。
26、本专利技术也提供了一种基于数字孪生的石英玻璃通孔刻蚀预测装置，包括，
27、数据获取模块，用于获取石英玻璃通孔刻蚀过程的历史数据和实时数据；
28、模型建立模块，用于获取石英玻璃通孔刻蚀过程的历史数据和实时数据的虚拟可视化属性，根据所述虚拟可视化属性建立数字孪生模型；
29、模型训练模块，用于根据所述数字孪生模型进行训练得到预测模型；
30、预测优化模块，用于根据所述预测模型模拟并预测通孔刻蚀结果，并根据所述实时数据对所述预测模型进行迭代优化。
31、本专利技术也提供了一种设备，其包括处理器和存储器，所述存储器上存储有指令，所述指令能够被所述处理器运行，执行上述的方法
32、相对于现有技术，本专利技术具有以下的有益效果：
33、1、本专利技术通过创建并训练预测模型，绕过化学反应的物理仿真建模过程，从而对玻璃通孔刻蚀的结果和过程进行预测和监控。免除物理仿真建模的需要，避免了传统化学反应的物理仿真建模过程。数字孪生模型基于实际数据，能够对玻璃通孔刻蚀的结果和过程进行准确的预测和监控，这种预测模型的应用，使得刻蚀过程更加高效和便捷。
34、2、本专利技术无需反复实验进行优化，能够基于当前刻蚀出的玻璃通孔的结果及映射到数字孪生模型上的数据，自动对当前实验参数进行优化，不仅节省了人力和财力资源，也提高了实验效率。
35、3、基于映射到数字孪生模型上的数据和预测模型，能够提供刻蚀过程监控结果，满足通孔的质量指标，包括通孔的尺寸、形状、表面质量等。这种实时监控和质量保障，确保了刻蚀过程的稳定性和可靠性。
36、4、本专利技术基于刻蚀过程监控结果、通孔指标，能够模拟刻蚀过程，并预估刻蚀所需的支持和扩充条件，这种资源的预估，有助更好地规划资源分配，提高资源利用率。
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1.一种基于数字孪生的石英玻璃通孔刻蚀预测方法，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的石英玻璃通孔刻蚀预测方法，其特征在于，所述获取石英玻璃通孔刻蚀过程的历史数据和实时数据的虚拟可视化属性包括，
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的石英玻璃通孔刻蚀预测方法，其特征在于，所述物理实体模型包括微观尺度模型和宏观尺度模型；
4.根据权利要求2所述的基于数字孪生的石英玻璃通孔刻蚀预测方法，其特征在于，建立数字孪生模型包括，
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的石英玻璃通孔刻蚀预测方法，其特征在于，根据所述数字孪生模型进行训练得到预测模型包括，
6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的石英玻璃通孔刻蚀预测方法，其特征在于，所述预测模型包括使用高级机器学习算法得到的第一模型以及使用复杂时序分析方法得到的第二模型；
7.根据权利要求6所述的基于数字孪生的石英玻璃通孔刻蚀预测方法，其特征在于，所述第二模型引入达姆科勒数对刻蚀液的化学反应比和扩散率进行分析预测。
8.根据权利要求1～7任一项所
9.一种基于数字孪生的石英玻璃通孔刻蚀预测装置，其特征在于，包括，
10.一种设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有指令，所述指令能够被所述处理器运行，执行如权利要求1～8任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的石英玻璃通孔刻蚀预测方法，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的石英玻璃通孔刻蚀预测方法，其特征在于，所述获取石英玻璃通孔刻蚀过程的历史数据和实时数据的虚拟可视化属性包括，
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的石英玻璃通孔刻蚀预测方法，其特征在于，所述物理实体模型包括微观尺度模型和宏观尺度模型；
4.根据权利要求2所述的基于数字孪生的石英玻璃通孔刻蚀预测方法，其特征在于，建立数字孪生模型包括，
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的石英玻璃通孔刻蚀预测方法，其特征在于，根据所述数字孪生模型进行训练得到预测模型包括，
6.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：东芳，欧阳宇航，刘胜，侯冬杨，周振，沈威，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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