Moldex3D模流分析之晶片封装准备分析(三)
Ø 准备分析 (Prepare Analysis)
不论是透过汇入网格还是透过模型及网格页签中的一系列功能，完成模型准备后，主页签的功能会依序被启用来让使用者完成边界条件、材料、加工条件、分析序列及计算参数的设定。准备分析的最后，再将分析工作递交给计算管理员来开始分析。
1) 边界条件页签 (Boundary Condition)
在主页签上点击BC来切换至边界条件页签，在此提供了不同边界条件设定工具来模拟特定点、边际与面上的行为。指定边界条件的对象可以用汇入或者工具页签中的工具来新增。
注：部分BC是在一般成型制程皆会但不一定在封装制程中使用的，在此章节会略过，但可以参考前面章节中的对应内容。
网格BC不同的是可以在准备模型阶段(最终检查前)就可以指定，其一般来说是用来描述特定区域的流动与热传行为。在此，仅介绍IC封装常用的BC，其他请参照前面章节下的对应内容。
•进胶：进浇口BC是定义epoxy (环氧树脂) 从何处进入充填区域。进浇口在转注制程、底部填胶制程与灌胶式点胶制程是必要的BC也会因为其设置决定制程类型。一般来说进浇口在建模过程中会在模型页签就先建立好了。
•移动面：移动面BC描述了模穴中特定面的移动并将Epoxy的压缩至充填区域。移动面BC在压缩类型的制程模拟是必要的，而一般会在模新页签中建压缩区(Compression Region) 时一并建立。
•开放空间：开放空间BC用来表示在充填中空气可以流出的自由面。Epoxy触及此开放空间BC时则会以滑移的行为流动(即不会穿过)，但此时会建议延伸溢流区的空间使之不会触及。
预填料：预填料BC使用一多面体来描述熔胶在压缩制程仿真中的初始位置。要指定预填料时，先点击边界条件页签中的预填料来开启精灵工具，并选择一已汇入或建立的多面体将之指定为预填料。点击确认来决定设置，Moldex3D会检查此预填料的大小是否适当。
点胶：点胶路径描述点胶头的移动及给料，在边界条件页签点击点胶即可开启设定精灵。点击选择图示并选择一预先汇入或建立在进浇口BC上的曲线来指定为点胶路径。指定好路径的颜色、启动时间(点胶头开始移动的时间)、持续时间(移动完成所花的时间)及重量(在移动期间提供多少料)。支持复数个路径而其结束时间会被计算在右边，而其值需小于下面设置的最大充填时间。另外可以使用右上角的功能图标来反转、汇入或移除路径列表上的项目。
打点：打点式点胶路径比起来使用更详细的方式来描述描述点胶头的移动与给料。点击边界条件页签上的打点来开启精灵。在顶部，指定进料尺寸来控制从点胶头给料时料触及底部的面积。点击选择图示并选取先前汇入或建立在进浇口 (要在溢流区上面而非Epoxy) 的曲线来设为打点路径。相似于点胶路径，设置好路径的颜色、启动时间 (点胶头开始移动的时间)、持续时间 (移动完成所花的时间)及重量 (在移动期间提供多少料)。同样也支持复数个路径而其结束时间会被计算在右边，而其值需小于下面设置的最大充填时间。另外可以使用右上角的功能图标来反转、汇入或移除路径列表上的项目。
灌胶：灌胶式点胶路径的设置与打点唯一的差别，在于控制给料行为的方式。不同于打点路径使用进胶尺寸灌胶路径使用点胶直径来控制给料，即料从点胶头离开由上部进入溢流区时的尺寸。
固定拘束：点击固定拘束来开启BC设定精灵，再选取表面网格元素来指定BC。确定BC的名称并选取施加的分析类型，而可以选择的分析类型则取决于模型中的属性对象。目标字段会显示目前有多少元素被选取，并提供图示来启用/取消选择模式及扩散选择的设定。对于某些分析类型还提供了自动选择 (图示在选择旁边) 来自动选取适合的元素当BC。选择要固定于的方向 (预设三个方向皆固定)，再点击确定来完成设置。如需变更BC设置，可以双击BC于模型树。
其他：其他负载与拘束BC是在应力分析中作用的，可以参考相关章节下面的内容。
2) 材料精灵 (Material Wizard)
点击主页签上的材料或直接展开材料树形图，即可以为模型中的各个组件指定材料。如果项目中没有需要的材料，可以在材料清单下选择汇入或从材料精灵中寻找，详细材料精灵的介绍，请参考前面仿真指南下的相关章节。
3) 加工条件精灵 (Process Wizard)
设置完材料后即可进行加工条件设定，可以选择从外部汇入或使用默认值生成来快速建立成型条件档。点击新增来则会呼叫成型条件精灵依序完成成型条件参数设定，现有的成型条件也可以点击编辑来重新呼叫成型条件精灵做修改。在成型条件的首页会记录其对应于此项目的其他设置(网格、材料)，并依据模型的类型(如进浇口位置)可以选择不同的分析方式。
a) 封装页签 (Encapsulation Tab)
封装项目可以让使用者在加工精灵的封装页签中设定IC封装的制程参数。在封装页签，可定义流率多段设定 (flow rate profile)、冲胶压力 (transfer pressure profile)、熟化多段设定 (curing profile setting)和初始转化率 (initial conversion)。相关的参数设定皆列于窗口下半部的表格中，如树脂温度 (resin temperature) 、模具温度 (mold temperature) 、冲胶时间 (transfer time) 、冲胶压力 (transfer pressure) 、熟化时间 (cure time) 、熟化压力(cure pressure) 、熟化切换 (cure switch)和初始转化率 (initial conversion)，可在表格中输入特定数值。此外，点击进阶设定，可进行进阶设定。
封装页签
•流率多段设定 (Flow rate profile)
点击流率多段设定，进入流率多段设定 (Flow Rate Profile) 的设定接口。除了没有多段设定建议(profile advisor)外，此接口和一般射出成型的流率多段设定接口一样。
提供两种流率设定依据：流率(%)vs.时间(%)和流率(%)vs.时间(秒)。选择其中一种做为流率依据方式。
在段数(section no.) 对话框中输入数值或使用段数对话框旁的箭头点选段数，来调整流率多段设定。改变流率百分比，可直接拖拉图表中的红点或在底部表格中直接输入数字。
多段类型(Profile type)有二种选项：阶梯式(Stepwise)和折线式(Polyline)。下列图示可表示两种多段类型的差异。
流率多段设定 – 阶梯式
流率多段设定 – 折线式
此外，可利用撷取屏幕(Capture)功能，撷取窗口。点击撷取，该设定窗口随即跳出如下。
选择撷取多段设定画面至剪贴簿(Capture image to clipboard)或撷取多段设定画面并存成图档(Capture image to image file)后，点击确认(OK)。
•冲胶压力多段设定 (Transfer Pressure Profile)
点击冲胶压力多段设定(T)(1)...，进入冲胶压力多段设定(transfer pressure Profile)的设定接口。其接口和流率多段设定接口一样。请参阅前述流率多段设定接口。
•熟化多段设定 (Curing Profile Setting)
封装项目的熟化多段设定和一般射出成型的保压多段设定类似。熟化压力可设定参照充填压力或机器压力。此外，还有多段设定，其接口和流率多段设定接口一样，请参阅前述流率多段设定接口。
•初始转化率 (Initial Conversion)
转化率意指热固型材料对温度的反应时间。初始转化率即为开始反应的材料百分比。
点击小箭头，从初始转化率 (Initial Conversion) 的下拉式选单，选择常数(Constant)或瞬时(Transient)，接着填写将相关参数填入相对应的表格中。
•常数 (Constant)
若无EMC材料的体积信息，选择常数(Constant)为初始转化率。当选择常数后，其相对应之表格随即显示在选项下面。
树脂温度(Resin temperature)：输入合理的树脂温度。建议设定前，至材料精灵(Material Wizard)参阅材料信息，以利设定适当的树脂温度。
模具温度(Mold temperature)：输入合理的模具温度。因为模具温度会影响塑材充填行为、初始转化率和翘曲，所以在设定模具温度前，需了解所使用的热固型材料的特性。
冲胶时间(Transfer time)：封装项目的冲胶时间和一般射出成型项目的充填时间类似。
冲胶压力(Transfer pressure)：输入冲胶压力，此压力将转注塑料进入模穴。
熟化时间(Cure time)：设定材料熟化时间。
熟化压力(Cure pressure)：设定熟化阶段的压力。
熟化切换(Cure switch)：设定从冲胶阶段转换成熟化阶段的切换点。若切换数值设为98%(默认值)，表示当模穴体积充填至98%时，会由冲胶阶段切换成熟化阶段，Moldex3D流动求解器会因而切换到压力控制分析，即使模穴尚未充填完毕。当切换点小于100%，流动波前时间在冲胶结束时，会大于先前自定义冲胶时间。尽管当前冲胶时间和计算的波前时间不一致，仍强烈建议使用98%为切换点数值，因为机台需要一些时间来缓冲以避免机台损坏。不恰当的参数设定可能导致不合理的射压或锁模力产生。
初始转化率(Initial conversion)：依据现场设计，输入适当数值。根据实际制程的情况，默认值为5%。
•瞬时 (Transient)
若已知EMC材料的体积信息，选择瞬时(Transient)为初始转化率。当选择瞬时后，其相对应之表格随即显示在选项下面。
树脂温度(Resin temperature)、模具温度(Mold temperature)、冲胶时间(Transfer time)、冲胶压力(Transfer pressure)、熟化时间(Cure time)、熟化压力(Cure pressure)和熟化切换(Cure switch)的设定和常数的设定一样，请参阅前述说明。
初始转化率 (Initial conversion)：依据胶饼(EMC)数据，输入适当数值。根据实际制程的情况，默认值为5%。
胶饼直径 (Pellet diameter)：输入胶饼直径。
胶饼高度 (Pellet height)：输入胶饼高度。
预热时间 (Pre-heating time)：输入预热持续时间。
点击进阶设定(S)...，其设定窗口跳出如下。
•模具热边界条件 (Mold Boundary Condition)
可在此设定模具热边界条件的依据：
•自动决定热传系数 (Automatically determined Heat Transfer Coefficient)
•设定热传系数(Set Heat Transfer Coefficient(HTC))
•固定模温(Fixed Mold Temperature)
当决定自定义热传系数(Set Heat Transfer Coefficient)， 可分别指定流动和保压的热传系数。此外，Moldex3D亦支持离模(Detached)和热浇道(Hot Runner)的热传系数设定。热传系数会因为模壁和塑料间较低的表面压力而降低，因此可使用离模热传系数来模拟此现象。设定完所有热传系数后，若需要，可以选按下次开启使用此设定值(Use current settings next time)。欲回复默认值，则点按默认(Default)。点击更多信息(More Info) 钮，HTC简介(Introduction to HTC)窗口随即跳出提供更多HTC介绍。
•射出选项 (Injection Option)
在此定义最大冲胶时间(Max. transfer time)。在模穴充饱前，冲胶时间若超过此数值，其结果将判断为短射。
•估计熟化时间 (Estimate Curing Time)
这个分页能根据给定的模温、料温及目标分化率，提供熟成时间的建议值，进而协助使用者设定合适的加工条件。
b) IC封装专用的压缩设定页签 (Compression Tab)
加工精灵提供压缩成型项目压缩设定页签 (Compression tab)。页签分为两部分，涵盖压缩设定和成型系统设定。
压缩设定页签
•压缩间距 (Compression gap)
压缩成型专案，就像射出成型，模具会打开并保持一个间距供稍后压缩移动使用。一般而言，在前处理阶段会设定压缩间距，所以该压缩间距的数值会自动显示于此接口，并禁止修改。
•压缩时间 (Compression time)
压缩持续的时间。在此输入所需数值。
•最大压缩速度 (Maximum compression speed)
考虑射出机台规格和成型需求，设定最大压缩速度。与此有关的成型议题，诸如逃气、机台磨损、和重复成型等等，皆需在设定时纳入考虑。
•压缩速度多段设定 (Compression Speed Profile)
点击压缩速度多段设定，以显示多段设定接口。在此接口中，可藉由不同因子间的关联来设定压缩力，包括压缩力(tf) vs.压缩时间(sec)(compression force (tf) vs.compression time (sec))、压缩力(%) vs. 压缩时间(%)(compression force (%) vs.compression time (%))、压缩力(tf) vs. 压缩间距(mm)(compression force (tf) vs.compression gap (mm)和压缩力(%) vs. 压缩间距(%)(compression force (%) vs.compression gap (%))。
在段数(section no.)对话框中输入数值或使用段数对话框旁的箭头点选段数，来调整流率多段设定。改变流率百分比，可直接拖拉图表中的红点或在底部表格中直接输入数字。
多段类型 (Profile type) 有二种选项：阶梯式 (Stepwise) 和折线式 (Polyline)。下列图示可表示两种多段类型的差异。
流率多段设定-阶梯式.(Stepwise)
流率多段设定-折线式(Polyline)
•最大压缩力 (Maximum compression force)
考虑射出机台规格和成型需求，设定最大压缩力。与此有关的成型议题，诸如逃气、机台磨损、和重复成型等等，皆需在设定时纳入考虑。
•压缩力多段设定 (Compression Force Profile)
点击压缩力多段设定，以显示多段设定接口。在此接口中，可藉由不同因子间的关联来设定压缩力，包括压缩力(tf) vs. 压缩时间(sec)( compression force (tf) vs.compression time (sec))、压缩力(%) vs.压缩时间(%)(compression force (%) vs.compression time (%))、压缩力(tf) vs. 压缩间距(mm)(compression force (tf) vs.compression gap (mm)和压缩力(%) vs. 压缩间距(%)(compression force (%) vs.compression gap (%))。
压缩力设定窗口的配置和压缩速度的一样。关于更多设定提示，请参阅前述说明。在压缩过程中，当压缩力到达多段设定的限制，压缩力会维持在限制值直到压缩时间结束。
成型系统设定 (Molding System Setting)
输入树脂温度、模温、初始转化率和预热时间。注意：热固型材料才需设定初始转化率和预热时间。
•树脂温度 (Resin temperature)
设定树脂温度前，需仔细考虑材料特性。关于材料信息，可参阅材料精灵的材料内容。
•模具温度 (Mold temperature)
模具温度意指模座和塑件间的温度边界条件。程序会假设边界温度分布一致，而温具温度应该会比最低水路温度略高，否则将出现警告讯息提醒模具温度定义不恰当。
然而，若组别的分析顺序设定一开始为冷却分析先执行，此冷却分析执行后的模具温度将做为接下来的分析中所使用的模具温度。注意模具温度通常呈不均一分布。
•初始转化率 (Initial conversion)
此设定仅供热固型材料使用。当项目设定材料为热固型材料，程序会自动显示初始转化率设定方块。建议维持默认值。
•预热时间 (Pre-heating time)
此设定仅供热固型材料使用。因为热固型材料对温度相当敏感，所以在设定预热时间前，务必了解所选材料的特性。依据现场加工条件，输入适合的数值。
4) 覆晶封装底部充填分析标签 (Underfill Setting Tab)
在覆晶封装底部充填分析标签内用户可依据自己的需求设定流率多段设定、转化压力多段设定、熟化多段设定以及初始转化，使用者可依需求设定塑料温度、模温、转化时间与转化压力等不同参数。
•条件设定
指定树脂温度、模温与熟化时间
•点胶样式设定
如果选择点胶路径为进浇点定义点胶充填的型态及方式，Moldex3D将会认定所有的进胶面为点胶路径，并同时开始填入底胶而在完全充填或达到最大充填时间时停止。
如果在边界条件页签已经设有给料BC (点胶路径或灌胶路径等)，则会强制设为点胶路径设定而相关路径设定要从BC设定更改。
点选进阶设定可设置覆晶封装分析的进阶设定，在表面张力的标签内可编辑表面参数属性，例如系数与接触角度，以定义推动底部充填过程中最重要的毛细力。
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