一种特殊结构的指纹产品模流仿真设计.pptx

1、2018 Moldex3D中国区用户大会智能注塑 典范转移华天科技（西安）有限公司/模流仿真/张锐一种特殊结构的指纹产品模流仿真设计及Strip Warpage改善2目录l1、公司及仿真平台简介l2、产品生产工艺流程l3、Moldex3D应用成功案例分享案例 1 模流仿真设计填充风险评估及改善l4、Moldex3D应用成功案例分享案例2 Strip Warpage改善l5、Moldex3D未来应用及方向3华天科技（西安）有限公司是天水华天科技股份有限公司（以下简称：华天科技）的控股子公司，成立于2008年1月，位于西安经济技术开发区，占地面积161.6亩，建筑面积 9.3万平方米。截止2016

2、年5月底，企业注册资本15.4亿元。公司拥有各类集成电路生产设备、检测仪器约3000台（套），生产配套设施完整齐全，主要从事集成电路研发、生产及销售业务，集成电路封装测试产品有QFN、DFN、BGA、LGA、SiP、FCQFN、FCCSP等品种，年封装能力已达到50亿块，封装成品率99.9%；集成电路产品年测试能力已达到20亿块。公司介绍_华天科技（西安）有限公司4团队介绍团队介绍软件介绍软件介绍 华天仿真小组由工程力学、材料学、华天仿真小组由工程力学、材料学、电子信息工程、电子封装等专业毕业的电子信息工程、电子封装等专业毕业的多名博士及硕士组成，具备扎实的封装多名博士及硕士组成，具备扎实的封

3、装工艺知识和丰富的仿真工作经验，可对工艺知识和丰富的仿真工作经验，可对各类封装产品从封装级到系统级进行全各类封装产品从封装级到系统级进行全面的热、电、力、模流仿真分析。面的热、电、力、模流仿真分析。 热仿真分析软件：热仿真分析软件：Flotherm力学仿真分析软件力学仿真分析软件ANSYS电仿真分析软件电仿真分析软件HFSS、NPE、PowerSI、SIwave模流仿真分析软件模流仿真分析软件Modex3D仿真应用仿真应用能力简介能力简介 针对封装过程和产品使用过程中针对封装过程和产品使用过程中的各种可靠性问题进行模拟分析。的各种可靠性问题进行模拟分析。提供封装热阻数据及散热瓶颈分析，提供封装

4、热阻数据及散热瓶颈分析，翘曲应力分析，翘曲应力分析，SI分析，分析，PI分析，分析，EMI分析及寄生参数等仿真分析服务。分析及寄生参数等仿真分析服务。在在MEMS封装、指纹识别系统、系封装、指纹识别系统、系统级高密度封装、射频电路、统级高密度封装、射频电路、Serdes-12.5G高速信号、高速信号、DDR4模模块和块和HDMI模块等高端产品设计中均模块等高端产品设计中均有成功应用。有成功应用。高密度高散热封装系统级仿真应用高密度高散热封装系统级仿真应用指纹识别系统仿真模拟应用指纹识别系统仿真模拟应用SerDes-12.5G bps高速信号仿真验证高速信号仿真验证FCLGA产品产品25A电流分

5、布图电流分布图硅麦克风产品翘曲分析硅麦克风产品翘曲分析封装塑封冲线模流分析封装塑封冲线模流分析FC封装射频信号电仿真应用封装射频信号电仿真应用10GHz光收发模块光收发模块QFN封装电仿真应用封装电仿真应用高功率封装散热器设计分析高功率封装散热器设计分析5l指纹识别模块中的电容值越大其识别度越高。其中容值的大小与塑封料的介电常数、芯片感应区域面积成正比，与其芯片表面到塑封体表面距离d成反比。l封装尺寸的大小与d值直接相关，d值越小封装尺寸越小，故芯片表面到塑封体表面距离d值的大小显得相当的重要。 l根据填充理论，d值越小，由于肉厚效应，流动阻力越大，填充过程中产品包封不良风险越高，如何控制封装

6、工艺设计，改善超薄（d100um）指纹产品塑封过程中的包封不良问题就显得尤为重要。l而本文即是通过对封装方案中模具设计对于超薄封装产品包封不良问题进行改善。产品介绍 I6产品介绍 II_照片与动画介绍d d7Thin FPS Package Process FlowTape MountTSV Die BondCompression MoldingProtect Film Tape &PMC&Strip Grinding FOLEOLPMCMolding Back GrindingDicingTSV & Bumping Laser Marking Packing & Shipping Frame

7、 & tapingDie AttachPlasma Strip Grinding De-Tape & Tape MountEVIAfter dicing8l产品遭遇问题与困难 模具的设计阶段模具商反馈该产品具有较高的包封风险，新模具设计暂停待我司决定是否采用该模具结构。 产品的塑封过程发现Strip Warpage过大问题，造成Molding卡料问题。预期达成目标l预期达成目标评估改善封装产品表面包封不良改善Strip WarpageMoldex3D应用成功案例分享 1.模流仿真设计填充风险评估及改善10l产品尺寸l长：116 mml宽：68 mml高：0.45 mml塑料名称lEMC-Typ

8、eAl成型条件l充填时间：16 secl合模时间：90 secl模具温度：175C案例背景介绍11l网格型态lE Design Solid Meshl总网格数lPart Mesh: 4,472,979lCold Runner Mesh:1,483,848lCPU运算时间(共4.4hr)l充填: 3.6 hrl保压: 0.8hrl计算机信息lCPU: Intel Core E5-2640 0l(24CPU) *1台lRAM: 64 G *1网格模型12塑封料测量13成型条件14模流填充结果 如图所示,用不同颜色显示充填的先后时间, 从流动波前图可以看出注塑过程中远浇口端产品芯片Over mold

9、ing处有包封不满风险。15模流改善方案 1 模流方向旋转90后填充结果如图所示,用不同颜色显示充填的先后时间, 从流动波前图可以看出注塑过程中远浇口端产品芯片末端处有包封不满风险。16模具厂商两种Gate设计模流改善17模流改善方案 2 模流方向旋转180后填充结果如图所示, 从流动波前图可以看出PKG旋转180后90%填充时PKG薄部最后一排已完成填充，而原设计的PKG薄部最后一排才开始填充。18模流改善方案 2 模流方向旋转180后填充结果如图所示, 从流动波前图可以看出PKG旋转180后99%填充时短射区域在PKG末端，原设计包封不满风险改善显著。191、原设计注塑过程中远浇口端产品芯

10、片Over molding处有包封不满风险；2、 模流方向旋转180后包封不满风险改善显著；通过设计改善最终有效降低产品包封不良风险，该方案最终通过molding验证。结论Moldex3D应用成功案例分享 2. Strip Warpage改善21Strip WarpagePMC前 Strip Warpage: cry，13mm 如图所示, Molding后13mm Strip Warpage，造成Molding卡料问题，机台无法完成自动下料的动作。22网格模型l产品尺寸l长：240 mml宽：74 mml高：0.45 mml塑料名称lEMC-TypeAl成型条件l充填时间：16 secl合模时

11、间：90 secl模具温度：175C23材料属性加载 Material type Youngs modulus (MPa) Poissons ratio Tg(C)CTE(ppm/C)EMC/250000.315010/45DieSilicon1310000.3/2.8DAF/8750.37562/238SBSM: /47000.2710560/150Metal: Copper1170000.3/17.3/340000.18300324Strip Warpage仿真 如图所示, PMC前整条产品翘曲仿真值为12.706mm哭脸。产品翘曲云图25Strip Warpage改善l方案1：塑封料EM

12、C AEMC B，翘曲15.86mm哭脸；l方案2：Core CCore D，翘曲15.457mm哭脸；l方案3：模温175C170C，翘曲11.732mm哭脸；l方案4：合模时间90s120s，翘曲12.707mm哭脸；l方案5：合模压力25T38T，翘曲12.706mm哭脸。26Strip Warpage改善l方案6：板边覆铜方式改变，覆铜方式结构E覆铜方式结构F，翘曲2.456mm哭脸；产品翘曲云图27结论改善后 ：PMC前 翘曲:cry，3mm 通过板边覆铜方式Strip Warpage 12.706mm 哭脸2.456mm 哭脸，有效地改善了产品的Strip Warpage 问题满足机台自动下料的动作，最终实现了产品的顺利量产。28未来应用的延伸 希望通过Moldex3D的应用软体，与客户端和塑封材料、模具供应端之间做更完善的沟通与协调，协助找出最佳的设计方案。 期望通过Moldex3D仿真满足不同封装设计需求，改善产线封装质量问题，创造出更好的价值。未来研究方向 产品表面Flow mark 、Die mark仿真与改善； 塑封料Fill size对填充性能影响的仿真。Moldex3D未来应用及方向