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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。

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。

翹曲變形頁簽 (Warp Tab) 在計算參數的翹曲變形(Warp)頁簽中，使用者可以依據計算需求指定翹曲分析的設定，或者也可以用提供的默認值。可供設定的項目則會因為材料與網格模型的不同而有所變動。 注：點擊預設可以將所有翹曲計算參數回復成默認值。

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。

注：僅限灌膠式點膠制程模擬? 翹曲 (Warpage)由于芯片封裝的組件（例如：環氧樹脂封裝材料、芯片、金線及導線架）之間有不同的熱傳導，因此翹曲成為芯片封裝失敗的常見問題。Moldex3D芯片封裝成型模塊將能清楚仿真此現象的發生情形。 翹曲行為(X, Y, Z) 位移這些項目顯示，當封裝在硬化后冷卻至室溫時，所發生的每個方向位移現象。

一方面，通過在設計階段進行仿真，工程師只需要在計算機對不同封裝模型進行建模模擬，不僅可以節省實驗原料成本，還可以快速識別關鍵問題所在；另一方面，工程師可以結合DOE分析，通過考慮多組參數對翹曲的實際影響，優化芯片的結構和布局，獲取最佳設計。

完成設計變更組1后，再次利用Moldex3D進行模擬分析后，獲得以下結果和結論： • 降低了水溫，使溫差增大，冷卻效率提升且冷卻時間縮短，但公母模溫加大，也提升翹曲變形可能性。 • 改變進澆位置無法改善翹曲變形，再加上采用低模溫可能使翹曲加大，因此改采修正產品肉厚方式進行第二組設變。

左圖為一個包含不同芯片封裝PCB板模型，芯片和電路板之間用焊球連接。兩塊區域包含72個焊球，每個焊球原始直徑1.2mm，高度0.8mm。將整個模型均勻回流加熱至538K，觀察回流焊過程中焊球的變形。右上圖為PCB組件最終變形(z位移輪廓:mm)；右下圖為(a)頂部芯片(b)底部芯片(z位移輪廓:mm)連接變形焊料的最終形態。

圖五 原始設計：存在充填不平衡問題圖六 設計變更：將前弧處澆口加大圖七 設計變更后的充填情形經由CAE模擬原始設計和實驗法設計翹曲變形量，得到的結果可看出，加總實驗設計法之最佳參數與模具設計改善后效果，可將翹曲改善率提升17.28%。

Moldex3D 應力分析支持分析在回火過程中，可以觀察產品的變形行為。此回火模擬將進行翹曲結果計算，并提供過程中多段的位移量值，Von Mises應力，剪應力和溫度分布。 回火分析結果列表 在Moldex3D R17版本之后，回火模擬幾何變形考慮了的纖維配向的影響；透過考慮纖維配向效應，使得翹曲結果預測可以獲得更準確的結果。

左圖為一個包含不同芯片封裝PCB板模型，芯片和電路板之間用焊球連接。兩塊區域包含72個焊球，每個焊球原始直徑1.2mm，高度0.8mm。將整個模型均勻回流加熱至538K，觀察回流焊過程中焊球的變形。右上圖為PCB組件最終變形(z位移輪廓:mm)；右下圖為(a)頂部芯片(b)底部芯片(z位移輪廓:mm)連接變形焊料的最終形態。

圖七 原始模型與反變形模型之翹曲前后迭圖 圖八 原始設計與反變形技術之翹曲比較 圖九 比對仿真與實際產品的(a)流動波前、(b)包封 結果 Shape利用Moldex3D模擬結果來檢測并減少零件的整體翹曲，以滿足設計標準。透過驗證研究，讓Shape在第一次試驗(T0)即可生產合格的零件，并減少因模具和工具返工而產生的大量時間和成本。

翹曲預測是射出成型模擬中的一個關鍵環節，而大多數翹曲分析都采用線性彈性法。一般情況下，模型適用線性分析，而不用考慮幾何、材料或邊界條件非線性的影響。然而有時會造成模擬結果與實驗結果不一致，尤其是對軟薄構造的模型，例如汽車產品和光學組件等。而為了改善數值模擬與實驗的差異，我們在計算中引入幾何非線性效應，詳細說明如下。

圖8：原始設計與反變形技術之翹曲比較此外，圖9為仿真與實際產品的驗證比對，可見實際產品的包封、流動波前等皆與模擬結果有高度相近。 圖9：比對仿真與實際產品的(a)流動波前、(b)包封結果Shape利用Moldex3D模擬結果來檢測并減少零件的整體翹曲，以滿足設計標準。

翹曲預測是射出成型模擬中的一個關鍵環節，而大多數翹曲分析都采用線性彈性法。一般情況下，模型適用線性分析，而不用考慮幾何、材料或邊界條件非線性的影響。然而有時會造成模擬結果與實驗結果不一致，尤其是對軟薄構造的模型，例如汽車產品和光學組件等。而為了改善數值模擬與實驗的差異，我們在計算中引入幾何非線性效應，詳細說明如下。

圖二 KOPLA不斷變更澆口位置設定，并個別進行翹曲變形的模擬決定澆口位置后，KOPLA利用Moldex3D FEA Interface將翹曲的模擬結果，包括纖維配向、元素計算結果輸出至ANSYS進行結構分析，以觀察產品組裝后的強度和穩定性。由仿真結果發現，產品的平整面發生翹曲，而利用模具反變形可以補償位移帶來的組裝問題，因此組裝的孔洞位置將與預期相同。

接觸設置在邊界條件設置中，芯片與底板通過焊點連接，設置焊點兩側分別與與芯片、底板綁定接觸，環氧樹脂采用粘結單元（cohesive單元）設置。4. 邊界條件設置按照實際情況在PCB板模型中設有8個安裝孔，施加相應預緊力矩模擬真實安裝情況。為了模擬PCB板翹曲帶來的影響，模擬弓曲惡劣情況，在中間兩個孔中（2、6）施加了與翹曲方向相反的位移邊界條件，如下圖所示。

仿真結果顯示此雙射生胚有不均勻的體積收縮，會造成嚴重的翹曲變形，且會影響產品結構強度。接下來以田口方法決定充填時間、保壓壓力、模溫和料溫等成型參數，直交表包含此四個變量各有三個階層，并根據優化的成型參數進行氧化鋯人工牙根進行模擬分析。最終結果顯示，產品翹曲都已降低：第一射翹曲由0.488 mm降為0.145 mm；第二射翹曲則由0.059 mm降為0.022 mm (圖二及圖三)。

模擬中以Moldex3D BLM網格來準備模型，冷澆道和冷卻水路皆依照實體來建造。同時在模型中放置21個量測節點，以驗證Z方向翹曲量值(圖一)。圖一 測試組件的仿真模型再來須以Moldex3D標準翹曲模塊來進行瞬時分析(Ct-F-P-Ct-W)，并用進階翹曲求解器來預測變形行為。首先使用標準翹曲求解器來模擬純PBT，由于未考慮黏彈性，因此無法準確預測出產品的翹曲趨勢。

圖四 設計變更模型 圖五 設計變更后的X軸變形 接下來，光寶科技以實驗驗證模擬結果。如圖六所示，模擬分析及實驗結果都指出原始設計有明顯變形。相較之下，設計變更后的產品(圖七)則沒有明顯的收縮區域，翹曲問題已獲得大幅改善。經由實驗證明，Moldex3D的模擬結果與實際試模高度吻合。