注塑成型實務和模流分析比對過程當中，最關鍵的執行步驟便是需要盡可能讓模流分析輸入資料和真實世界注塑過程的條件一致。其中愈顯重要的是注塑機臺作動的模型建構。以注塑成型注塑單元來看，螺桿內部有進料區、塑化壓縮區與計量區；如圖 1 所示，借著螺桿一邊旋轉一邊后退，將固體塑料往噴嘴端送，期間塑料由固態變成熔融態，累積于螺桿前端準備注塑。此螺桿前端至噴嘴區內，塑料將承受高溫且具壓縮性的明顯變化（包括粘度及 PVT），若注塑保壓的模擬將此因素納入，將可以描述更好的入口條件，并產生更好的壓力峰值預測。

在目前 Moldex3D 的模流分析工具中，使用者可透過機臺分析步驟獲得更貼近真實機臺的流率變化行為，以及流率在初始階段的延遲行為。考慮注塑單位的制程數字分身模擬，Moldex3D 還可結合在注塑保壓過程中，料管前端塑料受到螺桿的壓縮效應，模擬材料在注塑機的料管和噴嘴階段所經歷的暫態壓縮行為；并且整合前述機臺響應參數化模型和高分子熔融塑料的材料壓縮性效應，進行注塑壓力模擬，完整的注塑單位模擬圖如圖２所示。

圖３為比對不同計算模式下所預測而得的射壓差異。如前所述，傳統 CAE 模式 (CAE mode) 只單純考慮機臺設定的一段變化，射壓預測上會與實驗有所差異；而考慮機臺參數響應與料管壓縮效應 (Machine integration)，射壓預測的曲線可以大幅修正，模擬預 測 值 為 85.95MPa 接 近 現 場 85.81MPa， 并在保壓切換點的預測上 (17.875mm) 更接近現場設定的(15mm)。

在 IC 晶片覆晶封裝制程中，常使用點膠毛細力底部充填封裝以達成保護元件之目的。其利用點膠機直接在晶片邊緣將封裝材料注入，并藉由毛細作用使液狀封裝材料持續流動涵蓋整個晶片底層，整個點膠毛細力底部充填制程示意圖如圖４所示。底部充填材料價格不斐，因此膠量控制也是制程中被重視的環節之一。除點膠區域外，爬膠行為使得膠體在晶片側面的凸塊區域在也有流入的現象，故掌握溢膠流動除控制膠量的目的外，也有助于分析波前造成的包封。

導入點膠頭移動路徑的毛細力底部充填制程數字分身模擬，點膠資訊可設定包括多道路徑、每道點膠量、點膠頭移動起始時間及速度，并進一步在材料參數設定中，進行充填材料與不同材質接觸面的接觸角設定，模擬高分子行為受環境因子的變化，相關的參數設定如圖５所示。在點膠給料后，膠體的流動平衡主要受到三個驅動力而流動：毛細力、重力，以及流體自身的粘滯力。因此膠量將包含毛細力充填流動、晶片側向的爬膠邊緣流動，以及膠體自身塌陷在載板上向外延伸的流動行為?？上攵槍@三種流動行為進行模擬，在數字分身工具使用上，須考慮點膠頭移動路徑以及其行為，才能完整描述其物理變化。圖６顯示點膠頭區域的膠體隨著底部充填的過程而塌陷的狀態變化，其表述制程過程流動時的「點膠作動行為」、「凸塊區域的底部充填」以及「晶粒外部的流動（爬膠與延伸流動）」不同行為變化，也代表了在建構制程數字分身過程中，考慮完整的物理行為元件模擬的必要性。

隨著工業 4.0 理念在全球不斷發酵，模擬工具使用者的需求已漸漸由單元制程模擬，演變成完整的虛實整合系統模擬。本文示范了兩種不同制程數字分身模擬，從注塑成型模擬分析中整合機臺響應參數化模型和高分子熔融塑料的材料壓縮性效應，到 IC 封裝制程中考慮點膠頭移動的動態行為模擬，其目的皆是考慮制程過程中的元件作動，獲得更精確的制程模擬結果，建置出完善的制程數字分身。透過這樣的整合方式，后續在達到整個制程過程中，每個階段的制程數字分身元件建構后，搭配生產設備自動化、聯網化與智能化同時，將讓使用者擁有更精密的運籌計劃與有效的資源分配，快速解決生產制程時發生的問題，實現智能制造及智能設計。■

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