Moldex3D模流分析之底部填胶模组

Moldex3D毛细底部填胶模块 (Moldex3D Underfill) 可模拟毛细流动，此现象是受到倒装芯片底部填胶在点胶制程中底胶材料表面张力，及底胶材料、锡球与基板之间的接触角度影响。Moldex3D覆晶封装底部填胶模块允许用户输入实际的点胶制程，并预测底部点胶制程中的气孔位置，以大幅提高生产力。

Moldex3D毛细底部填胶模块仿真是在 Moldex3D 「封装」模块中建立的。「毛细底部填胶」分析的基本程序与「芯片封装」非常类似。

1. 快速范例教学

1) 准备模型教学 (Prepare Model)

点选主页签的新增(New)，以用户指定的名称与位置建立打点(Dotting)的毛细底部填胶(CUF)新专案。点选汇入几何(Import Geometry)汇入封装组件，或是使用工具页签提供的工具来设计封装组件。点选模型页签的属性(Attribute)(或点选组件两下)以设定相应的组件属性，接着点选网格页签中的边界条件选项，指定模型面的边界条件。网格生成前要注意毛细底部填胶(CUF)模型需要包含以下属性组件与边界条件:

-属性(Attribute)：环氧树脂(Epoxy)定义为充填材料的主要区域，且被溢流区(Overflow)、充填材料进入的开放区域及其他组件(例如：基板与芯片)包围着，而非通过区域用来限制流动以确定成型形状。

-边界条件(BC)：对于守恒模式(推荐是打点制程)而言，进浇口(Melt Entrance)边界条件需设置在溢流区(Overflow)上，并且有足够的空间让材料能够从打点路径落下；对于无限模式而言，由于模型被简化且尚未指定路径，进浇口(Melt Entrance)边界条件将被设置在环氧树脂区上。

-定义路径边界条件的曲线: 在模型表面绘制或汇入曲线来定义点胶动作路径。路径的边界条件需在生成实体网格与完成最终检查之后才能进行设定。

2) 网格生成 (Generate Mesh)

切换到网格页签，在网格参数(Parameter)设定如下的BLM网格参数，点选确定(OK)。确定偏好设定中Solid选项的允许非匹配网格(Allow nonmatching mesh)没有开启后点选生成(Generate)，点选最终检查(Final Check)完成模型建立，接着是点胶的设定。

注记：也可使用封装组件(Encapsulation Component)精灵和实体网格精灵(Encapsulation Solid Mesh)设定2D封装网格模型，其步骤与前述介绍的封装类型过程相似。

打点设定 (Dotting Pass Setting)

点选边界条件页签的打点(Dotting)精灵，设定进料尺寸(Drop Size)为[2.0 mm]。点选选取图示，选择指定线段为打点路径，并设定启动时间(Start Time)、持续时间(Duration)及重量(Weight)来描述材料在移动中如何掉落。在范例中，路径1在一秒内从基板角落落下30毫克。而在打点精灵下方会显示制程期间打点使用的材料总重量及最大充填时间(Maximum Filling Time)，使用者可以依此限制制程时间。

底部填胶模块的成型条件精灵

3)  材料与制程条件 (Material and Process Condition)

最终检查后，点选主页签的材料，如下图所示，在材料树中指定所有组件材料。接着点选成型条件(Process)，由于在模型中检测到打点，分析方式(Analysis Type)已被锁定为毛细底部填胶(CUF)模块，切换到底部填胶设定页签可查看制程的细节设定(维持冷却设定为预设)。

4) 底部填胶设定 (Underfill Setting)

底部填胶(Underfill)制程位于项目设定页签中提供两种分析方式选择：毛细底部填胶(CUF)与成型底部填胶(MUF)。毛细底部填胶(CUF)需要点胶样式设定(Dispensing pattern setting)，而成型底部填胶(MUF)的成型条件设定与转注成型(TM)相同。毛细底部填胶(CUF)与成型底部填胶(MUF)能在进阶设定中设定表面张力(Surface tension)，但成型底部填胶(MUF)通常不需溢流区。在本范例中，将打点(Dotting)的毛细底部填胶(CUF)成型条件设定为如下条件。

毛细底部填胶封装的加工参数设定

树脂温度(Resin Temperature)：树脂温度为材料的初始温度或预热温度。为了在点胶前让材料软化，底部填胶通常会先进行预热。

模温(Mold Temperature)：模具温度通常会加热以活化或加速热固性材料的交联反应。因此，模具温度通常高于室温。

点胶样式设定(Dispensing Pattern Setting)：如果在最终检查前完成了打点(Dotting)设定，此选项将会被锁定在毛细底部填胶(CUF)模块的点胶样式设定进行仿真，否则将会切换至成型底部填胶(MUF，无限模式)模块进行仿真，而用户需设定最大充填时间(Max. filling time)。

表面张力系数(Surface Tension Coefficient)：表面张力系数为定义树脂与基板之间的系数。

接触角度(Contact Angle)：接触角是树脂与基板之间的平衡接触角度。

底部填胶的表面张力性质

估算熟化时间(Estimate Curing Time)：进阶设定中，使用者可经由材料、模温、料温与目标转化率得到估算熟化时间。

5) 进行分析 (Run Analysis)

设定完成型条件后，便可使用在主页签的开始分析(Run)按钮，表示分析已经准备好提交计算。在分析顺序的下拉选单中选择充填分析(Filling, F)，计算参数为默认值。点选开始分析以开启计算管理员提交分析工作，最后等待计算完成得到结果。

提交充填分析至计算管理员并得到结果

0.4秒与1.5秒时的流动形式

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

底部填胶模块的操作步骤：

1.实例化网格

2.设定溢流区 (overflow)，环氧树脂在流动过程中，溢出芯片区是可能的路线，故溢流区是必须的选项。设定实体网格属性为溢流。

溢流设定

3.点击Solid Model B.C. Setting 设定底胶出口边界条件。底胶出口边界条件设定，协助判断没有表面张力的位置，以避免熔胶注入不合理的区域。

边界条件设定

4.设定进浇点。选择表面网格并设定属性为3D进浇点。

进浇点设定

5.输出实体封装模型。