Moldex3D模流分析之晶片轉注成型

Moldex3D 中國

2024年5月21日 13:52

Moldex3D芯片封裝模塊，能協助設計師分析不同的芯片封裝成型制程。

在轉注成型分析 (Transfer Molding) 與成型底部填膠分析 (Molded Underfill) 中，Moldex3D芯片封裝成型模塊能分析空洞、縫合線、熱固性塑料的硬化率、流動型式及轉化率；透過后處理結果，能檢測翹曲、金線偏移及導線架偏移的現象。

在壓縮成型分析 (Compression Molding)／嵌入式晶圓級封裝分析 (Embedded Wafer Level Package)／非流動性底部填膠分析 (No Flow Underfill)／非導電性黏著分析 (Non Conductive Paste)中，Moldex3D芯片封裝成型模塊能分析空洞、縫合線及流動型式。

在毛細底部填膠分析 (Capillary Underfill) 中，能模擬毛細流動 (底膠材料受到的表面張力與底膠間接觸角的影響)、凸塊及填膠過程的基板。Moldex3D模擬真實的填膠過程步驟，預測可能產生的空洞位置。

注意：Moldex3D芯片封裝成型模塊支持solid與eDesign (僅轉注成型) 網格模型。

1. 模塊導覽 (Modules Overview)

Moldex3D支持的芯片封裝成型制程：

l 轉注成型 (Transfer Molding)

轉注成型制程將芯片封裝，避免芯片受到任何外在因素的損傷。常用的材料為陶瓷與塑料(環氧成型塑料EMC)，由于塑料成本較低，因此塑料轉注成型是常用的封裝制程技術。

在轉注成型制程中，許多問題應加以考慮，包含：微芯片與其他電子組件 (打線接合) 之間的交互連接、熱固性材料硬化及各種制程條件控制。此外，由于各種組件 (環氧塑料、芯片、導線架等) 有不同的材料，且在模穴中的金線密度極高，因此常見的缺陷如空洞、金線偏移、導線架偏移、翹曲及縫合線等都是非常重要的問題。

轉注成型制程：首先，環氧塑料被加熱且注入模穴中。當模穴被充填完全時，硬化過程開始。

l 壓縮成型 (Compression Molding)

（壓縮成型／嵌入式晶圓級封裝／非流動性底部填膠／非導電性黏著）

Moldex3D壓縮成型模塊能仿真底部填膠制程與晶圓級封裝制程。針對底部填膠封裝，能檢視堆棧芯片與基板之間的充填行為，并分析壓縮力作用之下的金線偏移現象。針對晶圓級封裝，能預測在壓縮成型過程中熔膠厚度的變化、基板偏移行為及最大剪切應力分布。

透過壓縮成型制程的模擬分析，將能全面控制關鍵成型問題，如晶粒封裝效率、錫球變化及金線打線優化，以提升電子與尺寸設計更精密的產品質量。

晶圓級封裝

非導電性黏著

l 底部填膠 (Underfill)

底部填膠技術 (Underfill) 是覆晶封裝成型 (Flip-Chip) 的制程之一。底部填膠區域夠薄以進行毛細應用，且沿著芯片的一側或兩側的周圍進行環氧塑料放置。表面張力與熱，是主要對底部填膠產生毛細作用的兩項物理因素。而不同與毛細底部填膠 (CUF)，成型底部填膠(MUF)的制程不僅有表面張力的作用，更施加了壓力來讓充填順利完成。

在熱與表面張力的驅動之下，底膠材料在硬化前藉由毛細作用緩緩注入晶粒下的空間里。此驅動力將會大幅受到塑料凸塊與基板之間表面張力的影響，并導致充填時間不同。填膠時間過長可能造成塑料在填膠結束前即部分硬化，致使后續的制程延遲。

芯片封裝成型制程目前在塑料的尺寸縮減、厚度減少及半導體芯片的尺寸增加等議題仍有許多挑戰，因此使用CAE工具來協助優化成型設計已成為必然趨勢。

毛細底部填膠的覆晶封裝成型制程

Source: Hui Wang, Huamin Zhou, Yun Zhang, Dequn Li, Kai XuI., Computers & Fluids, 2011, 44:187-201.

成型底部填膠

2. 基本步驟 (Basic Procedures)

Moldex3D芯片封裝成型模塊支持不同的芯片封裝成型分析：轉注成型分析、毛細底部填膠分析、成型底部填膠分析、壓縮成型分析、嵌入式晶圓級封裝分析，以及非流動性底部填膠分析／非導電性黏著分析。在Moldex3D開始使用時，點擊新增來創建新的芯片封裝項目或開啟來使用既有的。請注意要將制程類型設為芯片封裝來啟用相關功能。