Moldex3D模流分析之建立IC組件

有三種模式來建立IC Packaging模型，分別為BLM模式(Studio)，Auto Hybrid模式(Studio,Mesh)、一般Hybrid模式(Mesh)。BLM模式是用于不需要太高網(wǎng)格分辨率的仿真，而Auto Hybrid則適用于在厚度方向設(shè)計(jì)相對(duì)單純(純2D配置)的模型。如果模型需要有在厚度方向的復(fù)雜性且需要相對(duì)高的網(wǎng)格分辨率時(shí)，一般Hybrid模式可能是比較好的選擇(雖然建模很費(fèi)力。)

對(duì)于不同的制程，轉(zhuǎn)注成型、壓縮成型和底部填膠，Moldex3D也會(huì)偵測(cè)模型并各自啟用不同的對(duì)應(yīng)功能。匯入和分析對(duì)于BLM模式的建模，點(diǎn)擊匯入幾何來讀取CAD數(shù)據(jù)(如Brep或曲線)再點(diǎn)擊屬性來指定其為IC組件。也可以使用檢查幾何來確認(rèn)是否有幾何缺陷(自由邊或細(xì)微邊)，如果有再使用修復(fù)工具來處理，或者也可以直接使用匯入幾何(自動(dòng)修復(fù))來在匯入時(shí)即自動(dòng)確認(rèn)跟修復(fù)。對(duì)于Auto Hybrid模式的建模，點(diǎn)擊匯入幾何來匯入IC組件的2D配置(曲線)，再點(diǎn)擊封裝組件來呼叫精靈創(chuàng)建3D IC組件。

最終檢查

接下來經(jīng)過數(shù)據(jù)匯入、組件創(chuàng)建、BC設(shè)定與網(wǎng)格生成等步驟，在準(zhǔn)備模型的最后，點(diǎn)擊網(wǎng)格頁簽的最終檢查來確認(rèn)模型沒有問題后，即可完成并進(jìn)入準(zhǔn)備分析階段(記得制程類型要設(shè)為芯片封裝)

1.建立IC組件(Create IC Component)

不論是經(jīng)由Auto Hybrid還是BLM模式來生成網(wǎng)格模型，都會(huì)需要在對(duì)象上指定封裝組件的屬性，而在封裝組件屬性之下又可分成數(shù)個(gè)型式并有對(duì)應(yīng)的不同功能及設(shè)定，如下介紹。

環(huán)氧樹脂：定義為封裝制程中主要被環(huán)氧樹脂所充填的區(qū)域。其材料與加工條件將會(huì)在完成所有網(wǎng)格模型建置(最終檢查)之后，在材料精靈與加工條件精靈中設(shè)置。

基板/膠卷/芯片：定義為在充填區(qū)域種不同材質(zhì)的其他組件。所以材料群組是額外須設(shè)定的屬性，如此才能在完成網(wǎng)格建置后，在材料精靈為對(duì)象指定材料。

導(dǎo)線架：?jiǎn)⒂脤?dǎo)線架偏移分析所需要的組件，所以在材料群組之外還可以設(shè)置固定BC。（另一個(gè)分析為金線偏移分析，需要的是有金線屬性的曲線）

錫球：此組件可以在封裝組件實(shí)體網(wǎng)格精靈額外設(shè)置不同于一般IC組件的撒點(diǎn)數(shù)，也一樣需要設(shè)置材料群組來在之后指定不同的材料

溢流區(qū)/壓縮區(qū)/冷流道：在其他模塊與制程也常會(huì)用到的組件(所以在屬性精靈中并未列在封裝組件屬性之下)。這些組件接不是屬于產(chǎn)品的一部份，但會(huì)定義IC下的不同制程以及啟用對(duì)應(yīng)分析設(shè)定。

轉(zhuǎn)注與底部填膠制程

(Transfer and Underfill Process)

進(jìn)澆口在下列制程中都是必須的BC，而此BC在模型頁簽及網(wǎng)格頁簽中皆有功能可以設(shè)置。

轉(zhuǎn)注/成型底部填膠：如需模擬此制程，需要在環(huán)氧樹脂或流道組件上設(shè)置進(jìn)澆口BC。

毛細(xì)底部填膠(CUF,守恒/無限模式)：如需模擬此制程，需要將進(jìn)澆口BC設(shè)置在環(huán)氧樹脂(產(chǎn)品)上，守恒模式的CUF仿真，會(huì)需要在完成網(wǎng)格模型(最終檢查)之后在進(jìn)澆口BC上點(diǎn)膠路徑。注:守恒模式CUF仿真相對(duì)于無限模式，會(huì)定量控制點(diǎn)膠的路徑與給料。

打點(diǎn)/灌膠：如需模擬此制程，需要將進(jìn)澆口BC設(shè)置在溢流區(qū)上，而打點(diǎn)式與灌膠式點(diǎn)膠制程會(huì)需要在網(wǎng)格模型完成(最終檢查)后在進(jìn)澆口上設(shè)置對(duì)應(yīng)的打點(diǎn)與灌膠路徑。

不同的制程進(jìn)澆口BC會(huì)設(shè)置在不同的IC組件上

壓縮制程(Compression Process)

壓縮區(qū)是壓縮成型、嵌入式晶圓級(jí)封裝、非流動(dòng)性底部填膠／非導(dǎo)電性黏著的制程仿真中的必要組件，而不同類型的模擬取決于其符合不同實(shí)際制程所結(jié)構(gòu)的模型配置。

注:模型包含轉(zhuǎn)注缸的轉(zhuǎn)注成型模擬需要利用壓縮類型件模來模擬其行為。

不同壓縮制程仿真的各式組件配置模型

金線偏移及導(dǎo)線架偏移

(Wire Sweep and Paddle Shift)

若要仿真熔膠所產(chǎn)生導(dǎo)線架上的應(yīng)力及位移，甚至反過來被導(dǎo)線架影響流動(dòng)性行為(雙向耦合)，則需要IC模型里面要包含導(dǎo)線架屬性組件。如果要模擬金在線的拖曳力或評(píng)估金線短路的風(fēng)險(xiǎn)，則需要有金線(線定義屬性)在模型中。

2.Auto Hybrid IC建模

(Auto Hybrid IC Modeling)

要使用Auto Hybrid模式來建立IC網(wǎng)格模型，首先需要準(zhǔn)備一線定義2D設(shè)計(jì)配置圖，在XY平面上包含了所有IC配件的尺寸與位置。

在Studio中再由封裝組件精靈分別建立配置圖中的部件并給予屬性及相關(guān)設(shè)置，之后在生成網(wǎng)格時(shí)，Moldex3D會(huì)自動(dòng)偵測(cè)模型來呼叫封裝組件實(shí)體網(wǎng)格精靈(Encapsulation Solid Mesh Wizard)來讓用戶利用一系列的參數(shù)來長(zhǎng)成足夠精度的網(wǎng)格模型。

注:在使用匯入與導(dǎo)出模型功能時(shí)候，除了一般的CAD格式以外Moldex3D 也支持如AutoCAD Drawing Exchange(*.dxf)等2D設(shè)計(jì)配置圖文件格式

封裝組件精靈

(Encapsulation Component Wizard)

點(diǎn)擊封裝組件來呼叫精靈工具，并選擇已封閉線循環(huán)(或如果有建立，可切換為基底平面)來定義組件。指定屬性(必要時(shí)還有材料群組)、厚度及位置(Z方向)，再點(diǎn)擊儲(chǔ)存并關(guān)閉來創(chuàng)建組件。如果需要再創(chuàng)建其他組件可以點(diǎn)擊儲(chǔ)存，如果不做儲(chǔ)存即要離開則點(diǎn)擊取消。

注：要用來定義為同一組件的線循環(huán)，其中所有的線與節(jié)點(diǎn)都需要在同一平面。

注：如果組件的輪廓有重迭,在內(nèi)部的組件會(huì)有優(yōu)先權(quán)(如芯片與環(huán)氧樹脂)

基底平面(Base Plane)

當(dāng)模型與其2D配置越來越復(fù)雜，選擇線段時(shí)會(huì)花掉很多時(shí)間精力。所以可以使用切割平面工具將2D配置由線段轉(zhuǎn)成由平面定義，那么在封裝組件精靈中即可用選擇平面來建立組件。

切割平面(Trim Plane)

在模型頁簽的封裝組件下拉選單中點(diǎn)擊切割平面，并選擇定義2D配置的所有線段。點(diǎn)擊Enter來確認(rèn)后即會(huì)生成基底平面并用選擇的線段將之切割。

匯入錫球(Import Bump)

當(dāng)要指定封裝組件中的錫球時(shí)，點(diǎn)擊匯入圖示再選擇對(duì)應(yīng)含錫球信息的CSV文件來一次性建立大量錫球組件。CSV文件需包含各錫球位置的XY坐標(biāo)如下所示，而錫球直徑則視情況要不要先行指定。匯入后，可以在指定錫球的直徑、厚度與位置(Z軸)或在顯示窗口反選不想要匯入的錫球。點(diǎn)擊OK來建立組件，而當(dāng)下的設(shè)定也會(huì)生成一CSV文件儲(chǔ)存于當(dāng)前項(xiàng)目路徑下(文件名:TargetPtsData.csv)。

封裝組件實(shí)體網(wǎng)格精靈

(Encapsulation Solid Mesh Wizard)

當(dāng)2D配置所有的組件都創(chuàng)建完以后，點(diǎn)擊網(wǎng)格頁簽的生成來呼叫封裝組件網(wǎng)格精靈(如果沒有偵測(cè)到IC組件，則會(huì)開啟一般的BLM精靈)。指定完所有的參數(shù)后點(diǎn)擊確認(rèn)網(wǎng)格即會(huì)自動(dòng)生成出來。

網(wǎng)格尺寸(Mesh Size)：指定實(shí)體網(wǎng)格在Z方向與XY方向尺寸的最小值來控制模型在XY和Z方向的分辨率。XY梯度與最小尺寸比可以更進(jìn)一步地來減少網(wǎng)格數(shù)或確保網(wǎng)格質(zhì)量。于錫球撒點(diǎn)數(shù)量項(xiàng)目中，可以按需要來設(shè)定不同的值來做加密。利用啟用混合元素(六面體為主)會(huì)允許生成六面體網(wǎng)格來降低網(wǎng)格數(shù)。使用者可以點(diǎn)擊預(yù)覽來確認(rèn)網(wǎng)格在側(cè)向的分布情形。

網(wǎng)格線小段(Segment)：Moldex3D會(huì)依所有組件的高度及位置將模型在Z方向上分成許多小段，而各段的網(wǎng)格層數(shù)則是再由Z網(wǎng)格尺寸計(jì)算得來。

組件(Components)：此處列出了所有的IC組件，以及其材料群組、厚度、位置與層數(shù)(由上面的設(shè)定計(jì)算得來)?？梢栽谙旅娲_認(rèn)預(yù)測(cè)的實(shí)體網(wǎng)格數(shù)量。

基底平面(Base Plane)：產(chǎn)生基底平面，但要模型不存在基地平面才能使用。

• 基底網(wǎng)格(Base Mesh)：使用基地平面與撒點(diǎn)產(chǎn)生基底網(wǎng)格，如果已生成過基底網(wǎng)格則需更改網(wǎng)格參數(shù)才能再度啟用。

撒點(diǎn)(Seeding)

當(dāng)有基底平面存在時(shí)，點(diǎn)擊撒點(diǎn)(Seeding)并選擇基底平面來指定其撒點(diǎn)設(shè)定。自定義網(wǎng)格尺寸的值來決定整體的撒點(diǎn)分布，后點(diǎn)擊OK來確認(rèn)設(shè)定(或套用來先預(yù)覽)。下一個(gè)頁面中，可以選擇特定特征線并指定其撒點(diǎn)的網(wǎng)格尺或段數(shù)以及漸變方式來做局部的撒點(diǎn)設(shè)定。撒點(diǎn)設(shè)定會(huì)反映在之后的表面以及實(shí)體網(wǎng)格生成的分辨率，故適當(dāng)?shù)娜鳇c(diǎn)設(shè)定對(duì)確保模擬的正確性又能顧及網(wǎng)格數(shù)量及對(duì)應(yīng)的計(jì)算資源需求很重要。

注：如果沒有設(shè)置漸變方式(無)，Moldex3D還是會(huì)自動(dòng)地調(diào)整網(wǎng)各分布，所以當(dāng)線的撒點(diǎn)與之后的網(wǎng)格生成多少會(huì)有些出入。

基底網(wǎng)格((Base Mesh)

在沒有建立基地平面與基底網(wǎng)格下，仍然可以建立具有一定水平分辨率的IC封裝網(wǎng)格，但應(yīng)用基底平面與基底網(wǎng)格可以使建模工作及分辨率的控制有更簡(jiǎn)易且更彈性的作法。

基底平面(Base Plane)于接口下方會(huì)在IC模型不存在基底平面時(shí)提供使用，點(diǎn)擊基底平面來建立并讓組件的2D配置映像在基底平面上面.基底平面不只可以是用不同的方法來在封裝組件精靈中創(chuàng)建組件，還可以產(chǎn)生基底網(wǎng)格繼而控制網(wǎng)格的分辨率與質(zhì)量。

基底網(wǎng)格(Base Mesh)圖標(biāo)會(huì)在模型有基底平面時(shí)啟用，如果有撒點(diǎn)時(shí)總體XY網(wǎng)格尺寸的數(shù)值也會(huì)帶入。點(diǎn)擊基底網(wǎng)格來基于基底平面配置與撒點(diǎn)設(shè)定產(chǎn)生表面網(wǎng)格，然后就可以繼續(xù)其他的網(wǎng)格設(shè)定及生成。若是點(diǎn)擊取消來退出精靈，已經(jīng)建立的基底網(wǎng)格會(huì)保留，并可以使用修復(fù)網(wǎng)格工具來進(jìn)一步調(diào)整網(wǎng)格的特性做優(yōu)化或客制化。

注：基底平面、基底網(wǎng)格與IC組件的配置必須完全吻合。

測(cè)進(jìn)澆口(Side Gate)

Moldex3D可以在由2D布局生成IC封裝模型時(shí)，同時(shí)搭配由側(cè)邊進(jìn)澆的 3D澆口模型。對(duì)象的邊、撒點(diǎn)及網(wǎng)格監(jiān)制都會(huì)自動(dòng)處理，使得網(wǎng)格在進(jìn)澆面上完全匹配(澆口模型的進(jìn)澆面需盡量貼其2d布局的外緣線且不重迭)

3.BLM IC建模(BLM IC Modeling)

匯入CAD或使用工具頁簽的功能來準(zhǔn)備幾何設(shè)計(jì)

在模型頁簽中，為各個(gè)IC對(duì)象指定對(duì)應(yīng)的屬性.

在網(wǎng)格頁簽中，指定模型的總體與區(qū)域性撒點(diǎn)，并呼叫BLM精靈

在BLM Wizard中產(chǎn)生表面與實(shí)體網(wǎng)格(在需要時(shí)修復(fù)網(wǎng)格瑕疵)

執(zhí)行最終確認(rèn)來完成準(zhǔn)備模型

在模型頁簽建構(gòu)其他IC組件

除了匯入CAD信息外，少數(shù)模型頁簽中的功能在BL模式下也能夠協(xié)助來創(chuàng)建IC組件，例如進(jìn)澆口與加熱棒。在壓縮與底部填膠類型的封裝制程中，也會(huì)需要此處功能來創(chuàng)建壓縮區(qū)及溢流區(qū)等。但如果是Hybrid模式，為了網(wǎng)格質(zhì)量的穩(wěn)定性則較不建議使用。

• 在網(wǎng)格頁簽產(chǎn)生BLM網(wǎng)格

要生成BLM網(wǎng)格，首先可點(diǎn)擊網(wǎng)格參數(shù)來為不同的組件作BLM網(wǎng)格設(shè)定，例如BLM層數(shù)或偏移比。再來可以點(diǎn)擊撒點(diǎn)來設(shè)定總體與區(qū)域的撒點(diǎn)數(shù)來控制網(wǎng)格分辨率，而越密的網(wǎng)格分布可以得到比較好的結(jié)果，但同時(shí)也會(huì)消耗更多計(jì)算支持。點(diǎn)擊生成來呼叫BLM精靈并點(diǎn)擊確認(rèn)來來開始實(shí)例化網(wǎng)格(可以在各項(xiàng)目點(diǎn)擊加上標(biāo)記來中途停止)。網(wǎng)格生成時(shí)如果發(fā)現(xiàn)有瑕疵則會(huì)中斷，需要使用修復(fù)網(wǎng)格中的功能來排除后再次進(jìn)行網(wǎng)格生成。

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