Moldex3D模流分析之CUF Simulation Quick Start

基本概念(Basic Concept)

本章教程帶您快速的從頭開始分析簡易IC封裝的打點制程的仿真工作流程,并分成以下部分:準備模型、材料與成型條件、底部填膠設定和執行分析。

:本教學中所介紹的功能僅供演示目的,Moldex3D 支持更多、更多樣的 毛細底部填膠(CUF) 功能。

本教學所涵蓋的功能如下表所列,其詳細的功能介紹和參數定義將與其他功能一起在前面的章節中進行介紹。

Moldex3D模流分析之CUF Simulation Quick Start的圖1

1. 準備模型 (Prepare Model)

開啟 Mooldex3D Studio 以開始 毛細底部填膠CUF(打點)模型的開發,透過點擊 主頁簽 上的 匯入模型并建立新項目,并選擇 MFE檔案 創建一個具有用戶指定名稱和位置的新項目。然后,點擊 匯入幾何 匯入 IGS 檔案(點膠BC)以定義點膠頭可以在模型表面上移動的位置。然而路徑的邊界條件需在生成實體網格與完成最終檢查之后才能進行設定。在此下載 MFE IGS檔案。

Moldex3D模流分析之CUF Simulation Quick Start的圖2

:也可使用 封裝組件(Encapsulation Component)精靈 和 實體網格精靈(Encapsulation Solid Mesh) 設定2D封裝網格模型,其步驟與前述介紹的封裝類型過程相似。在封裝組件精靈完成后,點擊 網格BC中的BC功能,在模型面上分配邊界條件。在進行網格生成之前,CUF建模應包含 屬性組件和 BC 如下所示:

-屬性(Attribute):環氧樹脂(Epoxy)定義為充填材料的主要區域,且被溢流區(Overflow)、充填材料進入的開放區域及其他組件(例如:基板與芯片)包圍著,而非通過區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,進澆口(Melt Entrance) 邊界條件需設置在 溢流區(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,進澆口(Melt Entrance) 邊界條件將被設置在環氧樹脂區上。

Moldex3D模流分析之CUF Simulation Quick Start的圖3

打點路徑設定 (Dotting Pass Setting)

點選 邊界條件 頁簽的 打點(Dotting) 精靈,設定 進料尺寸(Drop Size) 為[0.1mm]。點選選取圖示,選擇指定線段為打點路徑,并設定 啟動時間(Start Time)、持續時間(Duration) 及 重量(Weight) 來描述材料在移動中如何掉落。

Moldex3D模流分析之CUF Simulation Quick Start的圖4

范例中,在基板角落進行兩條路徑的點膠,每條路徑各 3 次 (分別開始于 [0,0.1,0.2秒] 和 [0.01,0.11,0.21秒]),在 [0.01秒]內 落下[0.035毫克]。而在打點精靈 的下方會顯示制程期間掉落的材料總重量和最大填充時間,供使用者指定整個過程的時間限制。

Moldex3D模流分析之CUF Simulation Quick Start的圖5

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

Studio 將自動切換回 首頁簽,點擊 材料 以展開 材料樹。 從 Inlet EM#1 項目的下拉式選單中點選 材料精靈,啟動 Moldex3D 材料數據庫。

Moldex3D模流分析之CUF Simulation Quick Start的圖6

在材料精靈中,右鍵點選目標材料(Epoxy > UnderFill > CAE > UF-1),然后選擇 新增到項目 以確認選擇。關閉材料精靈,可以看到材料檔案已匯入到這個組別的材料樹中。使用相同的方法設定 基板/芯片/錫球的材料如下。

Moldex3D模流分析之CUF Simulation Quick Start的圖7

在所有對象指定完材料后,接著點選 成型條件(Process),由于在模型中檢測到打點路徑, 分析方式(Analysis Type) 已被鎖定為 毛細底部填膠模塊。接著切換到加工精靈中的 底部填膠 頁簽以進行詳細的制程條件設定。

Moldex3D模流分析之CUF Simulation Quick Start的圖8

3. 底部填膠設定 (Underfill Setting)

底部填膠(Underfill) 制程位于項目設定頁簽中提供兩種分析方式選擇:毛細底部填膠(CUF) 與 成型底部填膠(MUF)。毛細底部填膠(CUF) 需要 點膠樣式設定(Dispensing pattern setting),而成型底部填膠(MUF)的成型條件設定與轉注成型(TM)相同。毛細底部填膠(CUF)與成型底部填膠(MUF)能在進階設定中設定 表面張力(Surface tension),但 成型底部填膠(MUF) 通常不需溢流區。在本范例中,將 打點(Dotting) 的 毛細底部填膠(CUF) 成型條件設定為如下的條件。在Moldex3D 加工精靈 中,將樹脂溫度設定為110°C,其余設定保持預設。

Moldex3D模流分析之CUF Simulation Quick Start的圖9

打點設定中包含的參數及其詳細定義如下所示。

Moldex3D模流分析之CUF Simulation Quick Start的圖10

:在 進階設定 下的 估算熟化時間 中,使用者可以根據 材料、模具溫度、熔膠溫度 和 目標換算來獲取預估固化時間。

Moldex3D模流分析之CUF Simulation Quick Start的圖11

底部填膠的表面張力性質

4. 執行分析 (Run Analysis)

關閉 成型條件 (Process) 精靈并返回主頁簽。設定完成型條件后,便可使用在主頁簽的 開始分析(Run) 按鈕,表示分析已經準備好提交計算。

計算參數(Computation Parameter)

雙擊 計算參數(Computation Parameter)。打點分析中需要考慮重力和流動求解器的精確度。

如果需要考慮這類影響,請至計算參數的流動保壓頁簽,開啟 客制分析 并在對應方向上指定重力的數值。

Moldex3D模流分析之CUF Simulation Quick Start的圖12

點擊 進階選項,選擇 客制,然后在 求解器精度/效能 選項上輸入 0.1 ,以獲得準確的方向張量。此處的效能參數若不是0.1,可能會導致隨后的打點分析失準。其余計算參數可保留為默認值。

Moldex3D模流分析之CUF Simulation Quick Start的圖13

在 分析順序 下的選單中將分析順序指定為 充填分析(Filling, F)。 點擊 開始分析 以開啟并提交工作給計算管理員,然后等待計算完成以得到結果。 當進度條為100%時,所有結果都將傳至Studio。

Moldex3D模流分析之CUF Simulation Quick Start的圖14

提交充填分析至計算管理員并得到結果

查看分析結果(Check Analysis Result)

所有分析工作完成后,項目樹的結果分支下會出現額外的項目。 單擊結果項將其顯示在顯示窗口中或雙擊結果項(充填 – 流動波前時間 和 保壓 - 壓力)以開啟 結果判讀工具,其將提供結果介紹、統計數據和柱狀圖。

Moldex3D模流分析之CUF Simulation Quick Start的圖15

0.03秒與0.26秒和充填末端的流動形式

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