Moldex3D模流分析之晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程

1. 快速范例教學(xué) (Quick Start)

本節(jié)教學(xué)提供簡(jiǎn)單但從最開始的操作流程來(lái)完成一仿真壓縮成型制程的IC封裝分析項(xiàng)目,并藉此讓用戶對(duì)此模塊的功能與操作流程有大致的了解。主要分成兩個(gè)部分:準(zhǔn)備模型與準(zhǔn)備分析。

注:此教學(xué)使用的案例為嵌入式晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程的仿真,壓縮成型模塊(CM)另外還支持了許多不同制程類型,如非流動(dòng)性底部充填及非導(dǎo)電性黏著等。

此教學(xué)所涉及到的所有功能皆如下所列,而更詳盡的功能介紹及參數(shù)定義則請(qǐng)參考先前包含所有功能介紹的章節(jié)。

Moldex3D模流分析之晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程的圖1

l 準(zhǔn)備模型教學(xué) (Prepare Model)

開啟 Moldex3D Studio 并在主頁(yè)簽點(diǎn)選新增,以用戶指定的名稱與位置建立新項(xiàng)目,即可使用更多功能與頁(yè)簽,并確定制程類型為芯片封裝。點(diǎn)選匯入幾何匯入IC組件(EWLP.igs 檔案位于[安裝路徑]\Samples\Solid\Encapsulation\EWLP)。在完成上述步驟后,便可由模型頁(yè)簽開始準(zhǔn)備模型。

Moldex3D模流分析之晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程的圖2
Moldex3D模流分析之晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程的圖3

點(diǎn)選封裝組件 (Encapsulation Component) 精靈,選擇一個(gè)封閉曲線以設(shè)定它的屬性(Attribute)厚度(Thickness)(Position, Z軸),接著點(diǎn)選存檔(Save)進(jìn)行下一個(gè)組件的設(shè)定,依照下圖信息建立環(huán)氧樹脂(Epoxy)、芯片(Chip)、基板(Substrate)及壓縮區(qū)(Compression)。

注記:若橫向位置(X/Y)相同,在創(chuàng)造不同的組件時(shí)會(huì)使用到同樣的封閉曲線,但要確保厚度方向(Z)沒有重迭情況發(fā)生。

Moldex3D模流分析之晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程的圖4
Moldex3D模流分析之晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程的圖5

切換到邊界條件頁(yè)簽,點(diǎn)選移動(dòng)面并選擇壓縮區(qū)的上表面,點(diǎn)選確定(OK)以指定壓縮移動(dòng)的邊界條件。

切換到網(wǎng)格頁(yè)簽,點(diǎn)選生成(Generate)以開啟封裝實(shí)體網(wǎng)格精靈。修改XY網(wǎng)格尺寸(Mesh Size)為較低的值[1.4],讓橫向的網(wǎng)格元素更為密集;接著修改網(wǎng)格線小段0與3的層數(shù)(Layer)為較低的值[1&25],讓厚度方向的網(wǎng)格元素更為稀疏;其他參數(shù)維持默認(rèn)值(建議的最低分辨率),點(diǎn)選確定(OK)開始生成網(wǎng)格。

Moldex3D模流分析之晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程的圖6
Moldex3D模流分析之晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程的圖7

點(diǎn)選網(wǎng)格頁(yè)簽中的最終檢查(Final Check),并設(shè)定塑件分模方向?yàn)?strong>Z。當(dāng)跳出網(wǎng)格已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)行分析的窗口時(shí),點(diǎn)選確定(OK)即完成模型準(zhǔn)備,接著返回主頁(yè)簽進(jìn)行分析設(shè)定。

點(diǎn)選主頁(yè)簽中的匯入幾何(Import Geometry),匯入預(yù)填料模型(Charge.stp 檔案位于CAD Data的EWLP sample文件夾)。點(diǎn)選預(yù)填料(Charge),選擇匯入STP,接著點(diǎn)選確定以指定預(yù)填料邊界條件(壓縮前有材料的范圍)。

Moldex3D模流分析之晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程的圖8
Moldex3D模流分析之晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程的圖9

l 準(zhǔn)備分析 (Prerpare Analysis)

點(diǎn)選主頁(yè)簽的材料(Material)以開啟材料樹,上面會(huì)顯示所有組件尚未指定(Not specified)材料,打開下拉選單并點(diǎn)選材料精靈(Material Wizard)開啟Moldex3D材料庫(kù)。在材料庫(kù)中找到所需材料檔后,右鍵點(diǎn)選加入項(xiàng)目(Add to project)即可指定組件材料。重復(fù)相同步驟完成所有組件材料設(shè)定。

材料設(shè)定完成后便可點(diǎn)選成型條件(Process),選擇下拉列表中的預(yù)設(shè)(Default),創(chuàng)建所有參數(shù)為默認(rèn)值的成型條件。在分析中的下拉選單選擇充填(雙向?qū)Ь€架偏移) – F/Ps,點(diǎn)選開始分析(Run)會(huì)跳出計(jì)算管理員,接著提交分析計(jì)算,可在此工作監(jiān)控頁(yè)簽中確認(rèn)分析進(jìn)度。

注記:也可以點(diǎn)選新增(New)以創(chuàng)建使用者自定義的成型條件,或是匯入(Import)已有的成型條件。

Moldex3D模流分析之晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程的圖10
Moldex3D模流分析之晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程的圖11

計(jì)算管理員完成所有分析后,項(xiàng)目樹底下會(huì)出現(xiàn)分析結(jié)果項(xiàng)。例如,充填的流動(dòng)波前時(shí)間(Melt Front Time)結(jié)果項(xiàng)顯示其流動(dòng)行為以預(yù)測(cè)潛在產(chǎn)品缺陷,也能在XY曲線結(jié)果中看到壓縮力(Compression Force),以觀察施加在預(yù)填料的力量變化及熔膠的流動(dòng)情況。

注記:當(dāng)壓縮區(qū)檢測(cè)出倒勾(Undercut, 產(chǎn)品面垂直于移動(dòng)面方向)的現(xiàn)象,流動(dòng)熔膠區(qū)(Melt Zone)結(jié)果項(xiàng)會(huì)取代流動(dòng)波前時(shí)間(Melt Front Time)結(jié)果。

Moldex3D模流分析之晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程的圖12

選擇充填(雙向?qū)Ь€架偏移) – F/Ps分析包含導(dǎo)線架偏移分析,在項(xiàng)目樹可看見導(dǎo)線架偏移結(jié)果項(xiàng),例如總位移(Total Displacement)是用來(lái)觀察壓縮過(guò)程引起的變形。如果是選擇單向分析,則需另外將導(dǎo)線架偏移(Paddle Shift, PS)加入充填分析(Filling, F)后。

注記: 進(jìn)行導(dǎo)線架偏移分析時(shí)需加入固定拘束(Fixed Constraint)的邊界條件。雖然Moldex3D會(huì)在未偵測(cè)到固定拘束的邊界條件時(shí)會(huì)自動(dòng)加入此條件,仍建議以手動(dòng)設(shè)定邊界條件(BC, 在邊界條件頁(yè)簽中)。

Moldex3D模流分析之晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程的圖13

2. 在Moldex3D Mesh建模 (Prepare Model in Moldex3D Mesh)

壓縮成型的操作步驟:

?實(shí)例化網(wǎng)格

?設(shè)定實(shí)體網(wǎng)格屬性為環(huán)氧樹脂、芯片、膠帶、導(dǎo)線架及基板等

?設(shè)定金線多段設(shè)定。(細(xì)節(jié)請(qǐng)見:轉(zhuǎn)注成型的操作步驟4. 進(jìn)行金線多段設(shè)定)

?設(shè)定壓縮區(qū)

?選擇壓縮面的表面網(wǎng)格

?點(diǎn)擊圖示 Solid Model B.C. Setting

?點(diǎn)擊 箭頭

?選擇Solid Model Force B.C. Setting 以進(jìn)行邊界條件設(shè)定

?設(shè)定表面網(wǎng)格屬性為壓縮面,輸入壓縮方向。

Moldex3D模流分析之晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程的圖14

壓縮面設(shè)定

?點(diǎn)擊 產(chǎn)生壓縮區(qū)的實(shí)體網(wǎng)格;用戶需決定壓縮區(qū)域厚度與網(wǎng)格尺寸。

?壓縮區(qū)的實(shí)體網(wǎng)格將會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生。

Moldex3D模流分析之晶圓級(jí)封裝(EWLP)制程的圖15

壓縮區(qū)設(shè)定

?輸出實(shí)體封裝模型。輸出的模型包含環(huán)氧樹脂、芯片及導(dǎo)線架的屬性設(shè)定。Moldex3D將在輸出封裝模型前檢查金線交叉問題。

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