Moldex3D模流分析之底部填膠模組

Moldex3D 中國

2023年11月16日 10:58

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Moldex3D毛細(xì)底部填膠模塊 (Moldex3D Underfill) 可模擬毛細(xì)流動，此現(xiàn)象是受到倒裝芯片底部填膠在點膠制程中底膠材料表面張力，及底膠材料、錫球與基板之間的接觸角度影響。Moldex3D覆晶封裝底部填膠模塊允許用戶輸入實際的點膠制程，并預(yù)測底部點膠制程中的氣孔位置，以大幅提高生產(chǎn)力。

Moldex3D毛細(xì)底部填膠模塊仿真是在 Moldex3D 「封裝」模塊中建立的。「毛細(xì)底部填膠」分析的基本程序與「芯片封裝」非常類似。

1. 快速范例教學(xué)

1) 準(zhǔn)備模型教學(xué) (Prepare Model)

點選主頁簽的新增(New)，以用戶指定的名稱與位置建立打點(Dotting)的毛細(xì)底部填膠(CUF)新專案。點選匯入幾何(Import Geometry)匯入封裝組件，或是使用工具頁簽提供的工具來設(shè)計封裝組件。點選模型頁簽的屬性(Attribute)(或點選組件兩下)以設(shè)定相應(yīng)的組件屬性，接著點選網(wǎng)格頁簽中的邊界條件選項，指定模型面的邊界條件。網(wǎng)格生成前要注意毛細(xì)底部填膠(CUF)模型需要包含以下屬性組件與邊界條件:

-屬性(Attribute)：環(huán)氧樹脂(Epoxy)定義為充填材料的主要區(qū)域，且被溢流區(qū)(Overflow)、充填材料進(jìn)入的開放區(qū)域及其他組件(例如：基板與芯片)包圍著，而非通過區(qū)域用來限制流動以確定成型形狀。

-邊界條件(BC)：對于守恒模式(推薦是打點制程)而言，進(jìn)澆口(Melt Entrance)邊界條件需設(shè)置在溢流區(qū)(Overflow)上，并且有足夠的空間讓材料能夠從打點路徑落下；對于無限模式而言，由于模型被簡化且尚未指定路徑，進(jìn)澆口(Melt Entrance)邊界條件將被設(shè)置在環(huán)氧樹脂區(qū)上。

-定義路徑邊界條件的曲線: 在模型表面繪制或匯入曲線來定義點膠動作路徑。路徑的邊界條件需在生成實體網(wǎng)格與完成最終檢查之后才能進(jìn)行設(shè)定。

2) 網(wǎng)格生成 (Generate Mesh)

切換到網(wǎng)格頁簽，在網(wǎng)格參數(shù)(Parameter)設(shè)定如下的BLM網(wǎng)格參數(shù)，點選確定(OK)。確定偏好設(shè)定中Solid選項的允許非匹配網(wǎng)格(Allow nonmatching mesh)沒有開啟后點選生成(Generate)，點選最終檢查(Final Check)完成模型建立，接著是點膠的設(shè)定。

注記：也可使用封裝組件(Encapsulation Component)精靈和實體網(wǎng)格精靈(Encapsulation Solid Mesh)設(shè)定2D封裝網(wǎng)格模型，其步驟與前述介紹的封裝類型過程相似。

打點設(shè)定 (Dotting Pass Setting)

點選邊界條件頁簽的打點(Dotting)精靈，設(shè)定進(jìn)料尺寸(Drop Size)為[2.0 mm]。點選選取圖示，選擇指定線段為打點路徑，并設(shè)定啟動時間(Start Time)、持續(xù)時間(Duration)及重量(Weight)來描述材料在移動中如何掉落。在范例中，路徑1在一秒內(nèi)從基板角落落下30毫克。而在打點精靈下方會顯示制程期間打點使用的材料總重量及最大充填時間(Maximum Filling Time)，使用者可以依此限制制程時間。

底部填膠模塊的成型條件精靈

3) 材料與制程條件 (Material and Process Condition)

最終檢查后，點選主頁簽的材料，如下圖所示，在材料樹中指定所有組件材料。接著點選成型條件(Process)，由于在模型中檢測到打點，分析方式(Analysis Type)已被鎖定為毛細(xì)底部填膠(CUF)模塊，切換到底部填膠設(shè)定頁簽可查看制程的細(xì)節(jié)設(shè)定(維持冷卻設(shè)定為預(yù)設(shè))。

4) 底部填膠設(shè)定 (Underfill Setting)

底部填膠(Underfill)制程位于項目設(shè)定頁簽中提供兩種分析方式選擇：毛細(xì)底部填膠(CUF)與成型底部填膠(MUF)。毛細(xì)底部填膠(CUF)需要點膠樣式設(shè)定(Dispensing pattern setting)，而成型底部填膠(MUF)的成型條件設(shè)定與轉(zhuǎn)注成型(TM)相同。毛細(xì)底部填膠(CUF)與成型底部填膠(MUF)能在進(jìn)階設(shè)定中設(shè)定表面張力(Surface tension)，但成型底部填膠(MUF)通常不需溢流區(qū)。在本范例中，將打點(Dotting)的毛細(xì)底部填膠(CUF)成型條件設(shè)定為如下條件。

毛細(xì)底部填膠封裝的加工參數(shù)設(shè)定

樹脂溫度(Resin Temperature)：樹脂溫度為材料的初始溫度或預(yù)熱溫度。為了在點膠前讓材料軟化，底部填膠通常會先進(jìn)行預(yù)熱。

模溫(Mold Temperature)：模具溫度通常會加熱以活化或加速熱固性材料的交聯(lián)反應(yīng)。因此，模具溫度通常高于室溫。

點膠樣式設(shè)定(Dispensing Pattern Setting)：如果在最終檢查前完成了打點(Dotting)設(shè)定，此選項將會被鎖定在毛細(xì)底部填膠(CUF)模塊的點膠樣式設(shè)定進(jìn)行仿真，否則將會切換至成型底部填膠(MUF，無限模式)模塊進(jìn)行仿真，而用戶需設(shè)定最大充填時間(Max. filling time)。

表面張力系數(shù)(Surface Tension Coefficient)：表面張力系數(shù)為定義樹脂與基板之間的系數(shù)。

接觸角度(Contact Angle)：接觸角是樹脂與基板之間的平衡接觸角度。

底部填膠的表面張力性質(zhì)

估算熟化時間(Estimate Curing Time)：進(jìn)階設(shè)定中，使用者可經(jīng)由材料、模溫、料溫與目標(biāo)轉(zhuǎn)化率得到估算熟化時間。

5) 進(jìn)行分析 (Run Analysis)

設(shè)定完成型條件后，便可使用在主頁簽的開始分析(Run)按鈕，表示分析已經(jīng)準(zhǔn)備好提交計算。在分析順序的下拉選單中選擇充填分析(Filling, F)，計算參數(shù)為默認(rèn)值。點選開始分析以開啟計算管理員提交分析工作，最后等待計算完成得到結(jié)果。