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IC封裝指的是為了防止物理損壞或是腐蝕,透過製模成型的工法,將積體電路芯片與環氧模壓樹脂(EMC)封裝在一起的過程。除了環氧模壓樹脂的複雜化學流變特性外,精密且設計精良的電子零件也為此封裝過程帶來了挑戰及不確定性。芯片封裝常見的缺陷包含了包封問題、金線偏移、導線架偏移及封裝變形等等。

Moldex3D優勢

Moldex3D IC封裝模組提供全面的3D解決方案,幫助工程師分析封裝過程中複雜的物理現象,並進一步去優化其設計及製程。Moldex3D IC封裝也提供了完整的分析工具,讓用戶得以一窺封裝製程中的種種過程。熱固性樹脂充填及固化過程的各種特性,包含翹曲、金線偏移以及導線架偏移等等皆可透過軟體視覺化呈現。

■ 透過封裝、模具設計驗證及優化來減低製造成本以及縮短設計週期。


■ 在成型過程中,針對複雜的流體結構交互作用及創新IC封裝製程,讓模擬來驅動最後的設計。

問題挑戰與Moldex3D解決方案

包封問題

  • 挑戰
  • 解決方案
    • IC產業總是需要挑戰更薄、更小的封裝尺寸,雖然覆晶技術比起其他高密度電子封裝擁有相當大的優勢,但隨著其快速發展,如何確保可成型性以及最小化產品的缺陷,如何降低凸點間距、支架高度,或是讓封裝體厚度及成型後材料高度更薄等等,也面臨相當大的挑戰。
      驗證Moldex3D確實能準確的預測在底部填膠過程中所產的空氣滯留現象。
    • Moldex3D充填分析可以在不需要大量DOE實作的情況下,用來減少缺陷並優化整個製程。此充填模擬可以在實際製造前,找到關鍵的問題,有效地縮短從設計到實作的週期。然而,透過模擬工具可以分析多種不同的製程,包含底部填膠、毛細底部填膠以及壓縮成型等等製程。
      壓縮成型流動行為模擬與毛細流動行為模擬

金線偏移 / 導線架偏移

  • 挑戰
  • 解決方案
    • 在IC封裝製程環氧模壓樹脂製程中,應力所造成的問題中,金線偏移以及導線架偏移是最常見的。由樹脂熔膠流動產生的黏滯阻力,會造成金線偏移,而不均勻的荷重則會造成導線架偏移等問題。
      如圖所示,金線的位置更加的靠近,金線變形後的樣子被用真實尺寸的網格呈現出來,而且當其碰觸到其他線段時,將以紅色標記起來,其餘的金線將維持原色彩不作改變。
    • Moldex3D提供了金線偏移預測以及金線偏移指標兩項分析結果供使用者作為確認加工條件設定、材料的選擇以及導線架佈置的參考。然而,導線架偏移的分析巧妙的整合充填、結構分析以及後處理等技術,其針對導線架偏移提供更全面的解決方案。
      充填百分比為45%時的流動波前結果

後熟化

  • 挑戰
  • 解決方案
    • 在後熟化過程中,EMC的體積會因為交聯反應而產生收縮現象,同時因黏彈性行為產生應力鬆弛現象。此外,由於封裝內所含各元件之熱膨脹係數皆不相同,在封裝過程中極有可能產生翹曲現象,若翹曲太過於嚴重,內部的微型結構體可能產生破壞或是故障。

      模擬在模具後熟化過程結束時,將IC試片從烤箱中取出冷卻至室溫後的Z方向位移,其模擬結果為0.354mm,與實驗結果相當接近。
    • Moldex3D的後熟化分析提供了全面的模擬結果,讓使用者能夠預測潛在的變形問題。Moldex3D透過分析模具在後熟化過程中,恆定的壓力下,翹曲隨溫度及固化程度變化,提供準確的翹曲預測,這意味著分析將從其進入烤箱後,直到冷卻至室溫為止。

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