Moldex3D模流分析之充填/硬化分析

充填/硬化分析 (Filling and Curing)

檢視芯片封裝成型模塊的分析結果,第一種方法是在窗口顯示流域分布圖。使用者可檢視流動階段的結果,例如:流動波前時間、流動波前動畫、轉換率和粉末濃度。

注:進行充填分析需同時進行雙向導線架偏移分析。此外,進行單向導線架偏移分析前,須完成充填分析。

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Moldex3D模流分析之充填/硬化分析的圖2結果剖面功能顯示內部轉化分布

流動波前動畫 (Melt Front Animation)

開啟◎流動波前或◎流動波前動畫利用動畫撥放功能,進行審視。其中,制作動畫文件功能,可以將流動情況存成動畫檔*.AVI或*.gif。

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Moldex3D模流分析之充填/硬化分析的圖4芯片封裝成型分析的流動型式

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Moldex3D模流分析之充填/硬化分析的圖6覆晶底部充填封裝成型分析的流動型式

膠料影響區域 (Resin Affected Region)

顯示了樹脂在給料過程中曾經經過的區域,而如果有殘膠發生的話可能導致以下問題:

?不佳的產品表面外觀

?較低的尺寸精度來滿足公差

?導電部件的連結不良

除了成品最終所覆蓋的區域,膠料影響區域如果出現在過大或非預期的區域,可能會造成問題。如果過多區域顯示此結果,則建議設定更穩定的流動,諸如降低點膠頭移動速度、縮短點膠路徑延長時間或更改一個新的路徑。如果在非預期的區域顯示此結果。則建議更改路徑設計,移動膠料影響區域的位置。

注:僅限灌膠式點膠制程模擬

翹曲 (Warpage)

由于芯片封裝的組件(例如:環氧樹脂封裝材料、芯片、金線及導線架)之間有不同的熱傳導,因此翹曲成為芯片封裝失敗的常見問題。Moldex3D芯片封裝成型模塊將能清楚仿真此現象的發生情形。

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Moldex3D模流分析之充填/硬化分析的圖8翹曲行為

(X, Y, Z) 位移

這些項目顯示,當封裝在硬化后冷卻至室溫時,所發生的每個方向位移現象。

總位移

這些項目顯示,當封裝在硬化后冷卻至室溫時,所發生的總位移情況

體積收縮

顯示芯片封裝體積的變化百分比。一般而言,正值表示體積收縮,而負值表示體積擴張。

平坦度

顯示從選擇的節點到參考平面的距離。

(X, Y, Z) 熱應力

反應芯片封裝內的殘留熱應力。

金線偏移 (Wire Sweep)

在芯片封裝成型的充填階段時,環氧塑料的黏性流體施加在金在線的拖曳力 (drag force) 將造成金線變形,更嚴重會使金線接觸彼此,導致芯片封裝成型失敗。此現象為金線偏移問題,Moldex3D芯片封裝成型模塊能提供便利的工具用應力分析引擎來預測金線偏移,并在Moldex3D Project中直接顯示分析結果。

(X, Y, Z) 位移 ((X, Y, Z) Displacement)

顯示在充填階段時,各個方向的金線位移組件。

總位移 (Total Displacement)

顯示在充填階段時的導線架位移的大小。

金線偏移指數 (Wire Sweep Index)

金線偏移指數(Wire Sweep Index, WSI)是常被用于決定金線位移程度的參數。其定義如下列方程式:

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Moldex3D模流分析之充填/硬化分析的圖10流動方向 (Flow Direction, DN) 對金線是最大變形常數,且長度(L)是金線的投射長度。金線偏移指數在每條金線的分布將在窗口中顯示。

金線偏移指數 (依金線) (Wire Sweep Index (by Wire))

在窗口中顯示每條金線的金線偏移指數最大值。

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Moldex3D模流分析之充填/硬化分析的圖12金線偏移指數與金線偏移指數(依金線)的結果比較

金線交叉 (Wire Crossover)

在芯片封裝的充填階段時,具有黏性的環氧樹脂熔膠所施加在金在線的拖曳力,將造成金線變形;更嚴重的情況下,將造成金線接觸另一條金線,并導致封裝失敗,此現象為金線交叉。在金線偏移分析之后,Moldex3D芯片封裝成型項目提供金線交叉分析的結果,以評估金線交叉的可能性。下列將說明檢視金線交叉分析結果的一般步驟。

步驟1:執行充填分析

產生網格檔后,即可在Moldex3D Project中啟動充填分析。

注意:充填分析必須在金線交叉、金線偏移及導線架偏移的進階模擬之前完成。

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Moldex3D模流分析之充填/硬化分析的圖14在金線交叉分析前的充填分析

步驟2:執行金線偏移分析,并在Moldex3D Project中檢視結果

完成金線偏移分析后,可在Moldex3D Project中檢視結果。在金線交叉的結果項目,互相接觸的金線將會以紅色標示,其他金線將維持原色。如下圖,顯示變形的網格上的金線形狀(X1)。

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Moldex3D模流分析之充填/硬化分析的圖16金線交叉結果

此外,如果有金線交叉現象,則會在記錄文件中標示金線 ID。

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Moldex3D模流分析之充填/硬化分析的圖18金線交叉記錄文件

金線變形行為 (Wire Deformed Behavior)

點擊設定翹曲放大倍率 (Set Warpage Scale),觀察在不同倍率尺寸時的金線變形結果。

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Moldex3D模流分析之充填/硬化分析的圖20用設定翹曲放大倍率功能來觀察金線變形

輸出金線偏移結果 (Export the Wire Sweep Result)

1.  在工作區中,在金線偏移 (wire sweep) 的項目上點擊右鍵以輸出金線偏移結果。

2. 選擇金線ID并輸出*.csv文件以設定位置。*.csv文件記錄金線、金線位移、金線偏移指數等數據數據。

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Moldex3D模流分析之充填/硬化分析的圖22輸出金線偏移結果

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Moldex3D模流分析之充填/硬化分析的圖24選擇金線ID并輸出為*csv

輸出特定的相鄰導線間距 (Export the Specific Wire Distance)

在工作區中,在金線偏移 (wire sweep) 的項目上點擊右鍵以輸出金線距離結果。

配置文件案位置并輸出*.csv檔。使用者能根據距離準則檢查金線結果。

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Moldex3D模流分析之充填/硬化分析的圖26

輸出偏移后導線 (Export the Deformed Wire)

在工作區中,在金線偏移(wire sweep)的項目上點擊右鍵以輸出變形的金線。

配置文件案位置并輸出為*.dxf檔。以CAD程序開啟dxf文件。

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Moldex3D模流分析之充填/硬化分析的圖28瀏覽位置并輸出變形的金線

導線架偏移 (Paddle Shift)

晶墊是平坦的基座,屬于導線架,用于支持芯片。如果導線架系統在制程中承受環氧塑料的流動所施加的非均勻負載,導線架將會變形。此現象稱為導線架偏移。Moldex3D芯片封裝成型提供便利的工具來使用應力分析引擎,預測導線架偏移現象,其分析結果將直接在Moldex3D Project 顯示。

(X, Y, Z) 位移

顯示在充填階段時每個方向的導線架位移組件。

總位移

顯示在充填階段時導線架位移大小的分布。

(X, Y, Z) 應力組件

顯示在充填階段時每個方向的導線架應力分布組件。

(XY, YZ, XZ) 剪切應力

顯示在充填階段時,導線架應力分布的每個張量組件。

Von Mises應力

應力張量的總體大小。

導線架變形行為

點擊設定翹曲范圍(Set Warpage Scale,在各種倍率尺寸觀察導線架的變形結果。

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Moldex3D模流分析之充填/硬化分析的圖30用設定翹曲放大倍率功能來觀察導線架變形

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