Moldex3D模流分析之晶片封装成型功能导览(一)

Moldex3D 中国 2023年11月13日浏览：1343 收藏：1

芯片封装成型总览 (IC Packaging)

Moldex3D芯片封装成型模块不仅预测芯片封装成型制程，亦能协助金线偏移与导线架变形的现象，也能与FEA软件接轨执行更深入的结构分析。而且，Moldex3D芯片封装模块能进行六种不同的芯片封装成型制程仿真：转注成型 (Transfer Molding)、毛细底部填胶 (Capillary Underfill)、成型底部填胶 (Molded Underfill)、压缩成型 (Compression Molding)、嵌入式晶圆级封装 (Embedded Wafer Level Package)、非流动性底部填胶(No Flow Underfill) 及非导电性黏着 (Non Conductive Paste) 制程。

1. 功能导览 (Function Overview)

Moldex3D芯片封装模块，能协助设计师分析不同的芯片封装成型制程。

在转注成型分析 (Transfer Molding) 与成型底部填胶分析 (Molded Underfill) 中，Moldex3D芯片封装成型模块能分析空洞、缝合线、热固性塑料的硬化率、流动型式及转化率；透过后处理结果，能检测翘曲、金线偏移及导线架偏移的现象。

在压缩成型分析 (Compression Molding)／嵌入式晶圆级封装分析 (Embedded Wafer Level Package)／非流动性底部填胶分析 (No Flow Underfill)／非导电性黏着分析 (Non Conductive Paste)中，Moldex3D芯片封装成型模块能分析空洞、缝合线及流动型式。

在毛细底部填胶分析 (Capillary Underfill) 中，能模拟毛细流动 (底胶材料受到的表面张力与底胶间接触角的影响)、凸块及填胶过程的基板。Moldex3D模拟真实的填胶过程步骤，预测可能产生的空洞位置。

注意：Moldex3D芯片封装成型模块支持solid与eDesign (仅转注成型) 网格模型。

Moldex3D芯片封装成型的应用

1) 模块导览 (Modules Overview)

Moldex3D支持的芯片封装成型制程：

a) 转注成型 (Transfer Molding)

转注成型制程将芯片封装，避免芯片受到任何外在因素的损伤。常用的材料为陶瓷与塑料(环氧成型塑料EMC)，由于塑料成本较低，因此塑料转注成型是常用的封装制程技术。

在转注成型制程中，许多问题应加以考虑，包含：微芯片与其他电子组件 (打线接合) 之间的交互连接、热固性材料硬化及各种制程条件控制。此外，由于各种组件 (环氧塑料、芯片、导线架等) 有不同的材料，且在模穴中的金线密度极高，因此常见的缺陷如空洞、金线偏移、导线架偏移、翘曲及缝合线等都是非常重要的问题。

转注成型制程：首先，环氧塑料被加热且注入模穴中。当模穴被充填完全时，硬化过程开始。

b) 压缩成型 (Compression Molding)

（压缩成型／嵌入式晶圆级封装／非流动性底部填胶／非导电性黏着）

Moldex3D压缩成型模块能仿真底部填胶制程与晶圆级封装制程。针对底部填胶封装，能检视堆栈芯片与基板之间的充填行为，并分析压缩力作用之下的金线偏移现象。针对晶圆级封装，能预测在压缩成型过程中熔胶厚度的变化、基板偏移行为及最大剪切应力分布。

透过压缩成型制程的模拟分析，将能全面控制关键成型问题，如晶粒封装效率、锡球变化及金线打线优化，以提升电子与尺寸设计更精密的产品质量。

晶圆级封装

非导电性黏着

c) 底部填胶 (Underfill)

底部填胶技术 (Underfill) 是覆晶封装成型 (Flip-Chip) 的制程之一。底部填胶区域够薄以进行毛细应用，且沿着芯片的一侧或两侧的周围进行环氧塑料放置。表面张力与热，是主要对底部填胶产生毛细作用的两项物理因素。而不同与毛细底部填胶 (CUF)，成型底部填胶(MUF)的制程不仅有表面张力的作用，更施加了压力来让充填顺利完成。

在热与表面张力的驱动之下，底胶材料在硬化前藉由毛细作用缓缓注入晶粒下的空间里。此驱动力将会大幅受到塑料凸块与基板之间表面张力的影响，并导致充填时间不同。填胶时间过长可能造成塑料在填胶结束前即部分硬化，致使后续的制程延迟。

芯片封装成型制程目前在塑料的尺寸缩减、厚度减少及半导体芯片的尺寸增加等议题仍有许多挑战，因此使用CAE工具来协助优化成型设计已成为必然趋势。

毛细底部填胶的覆晶封装成型制程
Source: Hui Wang, Huamin Zhou, Yun Zhang, Dequn Li, Kai XuI., Computers & Fluids, 2011, 44:187-201.

成型底部填胶

2) 基本步骤 (Basic Procedures)

Moldex3D芯片封装成型模块支持不同的芯片封装成型分析：转注成型分析、毛细底部填胶分析、成型底部填胶分析、压缩成型分析、嵌入式晶圆级封装分析，以及非流动性底部填胶分析／非导电性黏着分析。在Moldex3D开始使用时，点击新增来创建新的芯片封装项目或开启来使用既有的。请注意要将制程类型设为芯片封装来启用相关功能。