abaqus芯片封裝蠕變分析的案例
Moldex3D模流分析之芯片封裝模擬方案
IC封裝是以固態封裝材料 (Epoxy Molding Compound, EMC)及液態封裝材料(Liquid Molding Compound, LMC)進行封裝的制程，藉以達到保護精密電子芯片避免物理損壞或腐蝕。在封裝的過程中包含了微芯片和其他電子組件(所謂的打線)、熱固性材料的固化反應、封裝制程條件控制之間的交互作用。由于微芯片封裝包含許多復雜組件，故芯片封裝制程中將會產生許多制程挑戰與不確定性。常見的IC封裝問題如：充填不完全、空孔、金線偏移、導線架偏移及翹曲變形等。
Moldex3D 解決方案
Moldex3D芯片封裝模塊目前支持的分析項目相當完善，以準確的材料量測為基礎，除了基本的流動充填與硬化過程模擬；并延伸到其他先進制造評估，例如 : 金線偏移、芯片偏移、填充料比例、底部填充封裝、后熟化過程、應力分布與結構變形等。透過精準的模擬可以預測及解決重大成型問題，將有助于產品質量提升，更可以有效地預防潛在缺陷；藉由模擬優化達到優化設計，并縮減制造成本和周期。
展開 芯片封裝結構的散熱分析
隨著封裝結構越來越小型化，我們越來越需要仔細評估芯片封裝結構的散熱效應，對于產品可靠性的影響。以及相關熱應力對于芯片性能的影響。設計出合理的散熱封裝結構可以有效的提高產品性能，本文以常見BGA封裝結構為例，采用ANSYS穩態散熱對封裝結構進行分析。雖然模型很簡單，但是對于封裝結構的優化設計很有幫助。
一、模型
BGA的模型主要有芯片，基板，EMC，焊球，粘結層等組成，在建模的時候，我省略了一部分。
二、因主要考慮穩態的散熱問題，計算量不大，因此可以采用全模型進行分析。
三、對以上各層材料都賦予材料參數，熱導率可由材料供應商出獲得；
四、熱源主要為芯片產生的熱，可以根據功率和芯片面積進行換算。本例子中，芯片的熱生產率設定為0.075w/mm^2;
五、熱對流換熱系數設定為2e-4 w/(mm^2*K)
六、模型外面還會通過輻射進行散熱，可以設定底部或者上部材料的黑度值為0.9；
七、環境溫度設置為22C；
八、計算的結果如下：
可以看出，在該工作功率下，芯片的溫升僅為31C。
展開 Moldex3D模流分析之芯片封裝模擬方案
IC封裝是以固態封裝材料 (Epoxy Molding Compound, EMC)及液態封裝材料(Liquid Molding Compound, LMC)進行封裝的制程，藉以達到保護精密電子芯片避免物理損壞或腐蝕。在封裝的過程中包含了微芯片和其他電子組件(所謂的打線)、熱固性材料的固化反應、封裝制程條件控制之間的交互作用。由于微芯片封裝包含許多復雜組件，故芯片封裝制程中將會產生許多制程挑戰與不確定性。常見的IC封裝問題如：充填不完全、空孔、金線偏移、導線架偏移及翹曲變形等。
Moldex3D 解決方案
Moldex3D芯片封裝模塊目前支持的分析項目相當完善，以準確的材料量測為基礎，除了基本的流動充填與硬化過程模擬；并延伸到其他先進制造評估，例如 : 金線偏移、芯片偏移、填充料比例、底部填充封裝、后熟化過程、應力分布與結構變形等。透過精準的模擬可以預測及解決重大成型問題，將有助于產品質量提升，更可以有效地預防潛在缺陷；藉由模擬優化達到優化設計，并縮減制造成本和周期。
展開 Moldex3D模流分析之芯片封裝模組導覽
功能導覽 (Function Overview)
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。
Moldex3D芯片封裝成型的應用
1. 模塊導覽 (Modules Overview)
Moldex3D支持的芯片封裝成型制程：
- 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。
展開 
Moldex3D模流分析之個別指定金線材料預測芯片封裝缺陷
常見的金線材料則包含金、銅、鋁等等，由于金線的管徑細小，因此金線缺陷往往是芯片封裝制程最重要的挑戰之一，而金線缺陷包括金線偏移、斷裂以及交叉。而為了確保良率及提升性能，封裝制程廣泛使用多種類的線料。以下將說明如何透過Moldex3D IC封裝模塊，進行多種金線材料定義的偏移分析。
金線材料設定
步驟1：在Moldex3D網格前處理，用戶可產生芯片組件實體網格并設定金線，接著檢查圖層：SRMI$為芯片封裝實體網格圖層，WL$PF1為金線圖層。
步驟2：點選 Wire Material Setting，并按照提示欄顯示的訊息操作。
選擇曲線后，按下Enter。使用者可命名并指定金線材料群組的顏色。
步驟3：輸出項目分析用網格檔，并開啟Moldex3D Studio 建立新的項目。
步驟4：新增分析組別并指定不同群組的金線材料，并開啟下拉選單并點選材料精靈，開啟Moldex3D 材料精靈 。
挑選材料并以右鍵點選加入項目，點選所需材料后，關閉材料精靈。
用戶可下拉選取窗口個別指定金線的材料。
步驟5：確認顯示窗口中的材料信息。
展開 Moldex3D模流分析之芯片封裝基本步驟
功能導覽 (Function Overview)
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。
Moldex3D芯片封裝成型的應用
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。
展開 發一個電子封裝芯片的熱流耦合分析實例
電子芯片的散熱設計，有多種，常見的有風冷，水冷等
結合相關例題，（參考相關論文），以多芯片組件的液體間接冷卻方式為例，主要應用的是ansys/flotran模塊
Moldex3D仿真分析之芯片封裝制程挑戰與不確定性
IC封裝是以固態封裝材料 (Epoxy Molding Compound, EMC)及液態封裝材料(Liquid Molding Compound, LMC)進行封裝的制程，藉以達到保護精密電子芯片避免物理損壞或腐蝕。在封裝的過程中包含了微芯片和其他電子組件(所謂的打線)、熱固性材料的固化反應、封裝制程條件控制之間的交互作用。由于微芯片封裝包含許多復雜組件，故芯片封裝制程中將會產生許多制程挑戰與不確定性。常見的IC封裝問題如：充填不完全、空孔、金線偏移、導線架偏移及翹曲變形等。
Moldex3D 解決方案
Moldex3D芯片封裝模塊目前支持的分析項目相當完善，以準確的材料量測為基礎，除了基本的流動充填與硬化過程模擬；并延伸到其他先進制造評估，例如 : 金線偏移、芯片偏移、填充料比例、底部填充封裝、后熟化過程、應力分布與結構變形等。透過精準的模擬可以預測及解決重大成型問題，將有助于產品質量提升，更可以有效地預防潛在缺陷；藉由模擬優化達到優化設計，并縮減制造成本和周期。
展開 芯課程 | Multi-Die設計中的芯片-封裝-系統協同多物理場分析
隨著 CoWos、2.5D/3D 集成等先進封裝技術的快速發展，Multi-Die設計已成為業界的核心解決方案。但異構芯片集成與復雜互連架構，催生了電源完整性（PI）、信號完整性（SI）、熱學、力學應力等多物理場的強耦合效應，傳統單物理域仿真方法已難以滿足多芯片系統驗證的精度與效率要求。隨著新思科技完成對Ansys的整合，其提供的多物理場芯片-封裝-系統（CPS）仿真技術，可實現Multi-Die設計的跨域協同分析，完成電，熱，結構的聯合仿真。
新思科技芯課程將在年后迎來第五講，也是首期系列課程的收官之作：「Multi-Die設計中的芯片-封裝-系統協同多物理場分析」，探討如何基于高精度芯片模型，幫助用戶優化多芯片設計的SIPI/熱/機械可靠性性能。歡迎大家報名參會，也可前往觀看往期課程點播內容：
Multi-Die設計：引爆系統創新的下一場革命
UCle加速高性能Multi-Die設計
加速創新：異構多芯片系統中的數字設計實現
業界領先的新思科技Multi-Die簽核解決方案
2/27 Multi-Die設計中的芯片-封裝-系統協同多物理場分析（正在報名中）
時間：2 月27日（星期五），14:00–15:00
地點：線上直播
講師簡介：
褚正浩 | 新思科技EBU ACE總監
現任新思科技中國電磁產品技術支持總監，專注為客戶規劃電磁產品，構建芯片＋封裝+系統協同仿真方案及能力。加入新思科技前，任職于 Cadence 北方區技術支持，負責信號完整性、電源完整性及電磁兼容的技術支持與能力建設。
掃碼立即報名參會
技術鄰簡介：
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
展開 芯課程第五講 | Multi-Die設計中的芯片-封裝-系統協同多物理場分析
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褚正浩 | 新思科技EBU ACE總監
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展開 5/31 利用RTL功耗Profiling功能進行芯片封裝系統級電源噪聲分析
通過PowerArtist對較長時間場景仿真，輸出的profilepower波形，合成產生包含中低頻電流的CPM模型，從而可以滿足封裝單板仿真的需求
面向受眾
封裝/PCB單板設計人員
時間
2022年5月31日（周二）16:00-17:00
費用
免費
講師簡介
余斌|Sanechips
Sanechips封測資深專家，在芯片封裝pcb設計方面具有16年的SI/PI仿真經驗，負責包括PI/SI/EMI/熱仿真在內的仿真團隊，并負責Sanechips ZTE的芯片設計的性能和可靠性。
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ANSYS半導體專題培訓視頻：芯片-封裝-系統電源完整性綜合協同分析
在我們提出的方法中，幫助芯片-封裝-系統設計融合。 RedHawk和RedHawk_CPA有助于實現封裝 /系統感知的芯片功率噪聲簽核，而RedHawk_CPM和RedHawk_CMA可以提供芯片功率模型（CPM），并擴展它以在CMA和Siwave中實現全帶寬芯片感知系統PI分析。
http://www.ansys.com/zh-cn/other/zh-cn/training-center-semiconductors
展開 abaqus蠕變分析例子 ￥2
對粘彈性材料試件進行拉伸蠕變分析，得到試件的蠕變曲線
包括材料屬性，分析步設置及最后得到的蠕變曲線。
Abaqus蠕變分析（step by step）
事實上蠕變是非常復雜的，這里僅給出了abaqus中的簡單流程，足以解決常規工程問題。
為了簡化塑料結構蠕變問題的計算(如降低蠕變應變與其他非彈性應變的耦合程度)，可以將該分析問題分成一個靜態加載的過程，然后再進行蠕變過程的分析。
1.靜態加載過程的計算
靜態加載過程就是一與時間無關的加載過程，使用ABAQUS/Standard時主要是在中設置，如圖1所示。
2.蠕變過程的計算
在通過步驟1的靜態分析后，結構中將產生一個應力場，接下來可以進行蠕變過程的計算。蠕變過程的計算主要分為兩個過程：獲得該結構材料的蠕變模型參數和建立蠕變分析步。
1) 獲得材料的蠕變模型參數
目前ABAQUS蠕變模型有三種，分別是Power-law model和Hyperbolic-sine law model。其中Power-law model有兩種形式為Time hardening form和Strain hardening form。其中Time hardening form形式最為簡單，對于簡單的蠕變過程（如蠕變過程應力變化范圍不太大）是比較適用的，式(1)為其微分形式：
由于圖2中表征的是蠕變應變與時間和等效應力的關系，故必須對公式(1)積分，積分結果見公式(2)：
表征材料蠕變特性的三個參數確定后，通過ABAQUS/CAE的添加材料的蠕變特性，如圖3所示：
2) 蠕變計算
由于蠕變是一個時間相關的過程，因此必須計入時間。同時蠕變又是一個慣性效應不明顯的過程，即結構的加速度效應不用考慮。針對這些ABAQUS提供了專門針對這一類型的分析步。
蠕變計算分析步設置在中完成，見圖4。
其中蠕變應變的容差設置將影響增量步的大小，容差設的很小，增量步也將降低。
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