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自動化IC封裝模擬分析工作流程
[作者 陳姞芳]   2023年06月21日 星期三 瀏覽人次: [2432]

本文敘述在iSLM平台所有的步驟轉向更完整、精確的IC封裝製程,並提供一套自動化IC封裝工作流程,透過簡單化、標準化建模過程,能夠大幅縮短分析操作的作業時間。


在IC封裝製程的製程模擬中,為了同時提升工作效率與品質,CAE團隊常會面臨到許多挑戰。在一般的CAE分析流程中,模擬分析產生結構性網格,非常繁瑣且相當花時間。必須要先匯入2D(或3D)圖檔,接著陸續建立表面網格、高品質的三維實體網格,再檢查其網格的品質及正確性,以確保沒有網格缺陷;接著再設定不同的屬性,如chip、die等等;完成一個單元(unit)的實體網格建立後,還需要根據strip的設計並透過複製實體網格等方式,建立一個完整封裝模型,並且在模型外進行流道等實體網格的建立及邊界條件設定等,才算是完成一個封裝製程分析的網格處理。


而待網格處理完成後還需建立專案,其建立步驟為:先創建一個新專案;接著建立分析流程,包含設定網格、材料、成型條件等等;再來就是分析順序的設定,這些都完成後才開始進行分析,待分析結束後才能檢視其分析結果。



圖1 : 過去的IC封裝流程
圖1 : 過去的IC封裝流程

這些繁瑣的建模流程每每都需耗費好幾天的時間和大量的精力,故對於CAE工程師及整個管理團隊來說,容易構成三個無可避免的痛點:


一、花太多時間在重複性的任務上


任何一項設計在建模過程中,都需要進行重複的工作流程和相關操作,如建構結構性網格。


二、難以分析驗證全部的設計


在分析驗證的過程中往往都需要CAE工程師的操作,因此難以將企業內部全部的封裝設計進行完整分析,故容易造成一些產品潛在的設計問題沒有被立即發現;如果要對企業內部全部的封裝設計進行完整分析,就需要建立龐大CAE工作團隊,對於企業的經營管理上又不切實際。


三、人力資源的浪費


普遍的IC封裝流程都需在分析操作上花費大量的人工操作時間,這無疑是對人力資源的浪費,而CAE工程師的價值也因此無法有效被凸顯出來。


因此,為了避免時間精力的耗費、人力資源的損耗及可能造成的疏失,Moldex3D iSLM將所有的步驟轉向更完整、精確的IC封裝製程,並提供了一套自動化IC封裝工作流程,以「事先定義一系列標準的參數及資料庫」,讓原本就是高標準化的IC封裝產業除了繼續沿承此精神之外,更朝向簡單化的方向開展,進而實現自動化的IC封裝,模擬分析工作流程。


上述提及的標準化項目,包含統一定義了設計圖層的名稱、流道的設計、模具的參數等等,雖然乍看之下較不彈性,但卻能讓工作流程變得自動化。


在iSLM的環境下,使用者將2D設計檔(*.dxf)上傳,並設定各項物件圖層的幾何、材料的參數,接著填入成型條件的設定之後,就能開始進行分析;而待分析過程結束,便可至3D檢視平台中查看相關分析結果。整個過程包含導入模型、自動創建網格、成型參數設定到完成分析,皆是於iSLM平台上進行。



圖2 : 在iSLM平台上IC封裝分析作業的標準化流程圖
圖2 : 在iSLM平台上IC封裝分析作業的標準化流程圖

另一方面,為了能更加貼近自動化的核心理念,Moldex3D iSLM也提供了另一種分析流程設定,那就是「IC模擬封裝分析自動化流程」。此流程將前述統一定義流道設計、模型參數等等的標準化步驟以自訂檔案模板的方式先行建立,使用者僅需在專案中上傳2D設計檔(*.dxf)及根據模板形式上傳對應的活頁簿資料檔案(*.xlsx)或JSON檔,系統即會自動讀取與傳遞使用者所上傳的檔案內容,以完成自動化的模擬分析工作。


此舉大大縮減了人力資源的消磨,更將標準化的設定流程往上提升至客製化、自動化的層次。



圖3 : 在iSLM平台上IC封裝分析作業的自動化流程圖
圖3 : 在iSLM平台上IC封裝分析作業的自動化流程圖

而分析完成後,在結果分析中的3D檢視平台上,除了可以放大縮小、旋轉查看3D物件,使用者也能利用上方的功能列觀察其縫合線、包封缺陷的狀況,另外,若要檢視澆口位置,也可點擊顯示澆口的按鈕,相關澆口資訊便會顯示其上;而右上方的下拉式選單中,也有非常多的項目資訊供查看,如壓力、最大溫度值等。


若選擇了Wire Sweep選項,則會開啟單一晶片封裝面板及模型檢視圖,而此面板中的座標圖提供了檢視單一物件的功能,點擊下載按鈕,還可以將物件檔案以csv、dxf兩種格式下載至電腦。除此之外,iSLM也提供流動波前動畫、XY曲線結果圖等多樣性的結果資料,以利檢視。



圖4 : 在3D檢視平台上查看相關結果(流動波前圖)
圖4 : 在3D檢視平台上查看相關結果(流動波前圖)

Moldex3D iSLM的IC封裝模擬分析工作流程,透過簡單化、標準化建模過程,省去重複性任務及其所要花費的人力資源,並以排程各分析流程、自動創建網格等資訊,大大縮短了分析操作的作業時間。


此外,還能藉由事先建立檔案範本設定,讓系統自動抓取對應上傳資料檔案內的參數資料,快速完成建立分析步驟;如此一來,不僅能大幅縮減重複性資料的繁冗創建作業,也更加凸顯了模流分析的重要性及CAE團隊價值。


(本文作者陳姞芳為科盛科技研發四部副管理師)


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