Moldex3D IC Packaging最佳芯片封装模拟方案

创建时间：2026-10-10 14:01

 

驾驭先进封装的复杂性

IC 封装制程主要采用环氧树脂复合材料（ Epoxy Molding Compound, EMC） 进行封装与填充 ，以保护精密电子芯片 ，避免物理损伤与环境腐蚀 。封装过程中 ，微芯片与打线配置 、封装材料的固化反应及制程条件控制彼此交互影响，对制程稳定性形成挑战 。常见问题包括充填不完全 、空孔 、金线或导线架偏移，以及翘曲变形与界面脱层等缺陷 ，进而影响产品质量与良率 。

 

评估芯片布局与封装材料流动模式

  • 藉由模块化参数功能 ，评估浇口与流道设计
  • 显示动态熔胶流动行为 ，优化流动平衡
  • 优化芯片布局 ，避免产生气泡缺陷

 

预测制程条件变更影响

  •   模拟实际生产的多样化制程条件
  •   计算制程改变所造成的温度 、转化率和压力分布
  •   预测气泡缺陷（考虑排气效果）与翘曲

 

高阶材料特性量测

  •   反应动力 、黏度 、黏弹性提供流动仿真
  •   黏弹应力释放 、化学收缩率 、热膨胀收缩效应达成精准预测翘曲

 

 

跨平台强化设计验证

应用流固耦合（ Fluid-Structure Interaction） 算法预测金线 、导线架 、芯片偏移 、芯片变形等行为可与 ANSYS 及 Abaqus 整合 ，共同分析结构强度

 

 

转注成型与覆晶底部填胶模拟

  • 显示流动与固化过程 ，预测潜在成型瑕疵
  • 模拟包封位置 ，优化浇口与流道设计
  • 计算气体区域内的压降 ，优化排气设计
  • 评估制程条件与材料特性 ，缩短周期时间

毛细底部填胶模拟

  • 显示在不同表面张力与接触角度下 ，毛细力所产生的流动行为
  • 评估凸块∕接点间距（ Bump Pitch）与分布（Bump Pattern）对流动的影响
  • 优化底胶（CUF） 的点胶设定

 

混合维度简化模型模拟

  • 透过数学模型 ，将 Underchip 区域之计算域简化为二维空间 ，其余区域维持三维数值模拟
  • 建立 2D/3D 混合维度分析架构
  • 显著降低垂直方向所需网格层数 ，减少计算时间与资源消耗

 

等效凸块简化模型模拟

  • 将 Bump 密集区视为多孔介质 ，建立具毛细力与流动阻力之等效材料模型 Equivalent Bump Group（EBG）
  • 以等效毛细力与阻力取代复杂几何模型
  • 降低垂直网格层数与水平元素数量 ，减少整体几何复杂度

 

灌胶

  • 更真实且详细的点胶头路径及给料的可视化
  • 利用完整的物理模型来仿真表面张力引发现象 ，如爬胶
  • 方便的建模工具及设定接口来重现多样的制程设计

 

后熟化制程翘曲与应力分析

  • 显示经过后熟化阶段的应力松总和化学收缩现象
  • 计算温度 、转化率与应力分布并预测可能产生的变形

 

几何非线性行为模拟

  • 采用几何非线性分析 ，捕捉传统线性方法难以预测的变形模式

  • 预测鞍形与圆柱形等非线性变形模式

  • 验证模拟结果与实验量测之非线性变形一致性

 

压缩成型模拟

  • 显示压缩成型制程的动态流动波前
  • 评估扇出型封装之芯片偏移行为与剪切应力分布的关联作用

 

 

 

 

底部填充成型技术利用 Moldex3D 赢得 IMAPS 会议最佳论文

挑战：

  • 流动波前演变
  • 芯片中气泡缺陷位置

解決方案：

利用 Moldex3D Professional 获得最佳工艺设置 ，以成功改善产品的成型问题。

 

UTAC 为全球知名的独立半导体封测供货商 ，提供客戶完整的封装和测试服务、工程和制造服务以及解决方案 。自 2009 年以来 ，UTAC 开始应用 Moldex3D 于虚拟试模实验 ，已成功使用该软件完成数项封装项目 。

「Moldex3D 模拟功效让我们成功解决制程中关键问题 。」团队负责人 Ore Siew Hoon 说道 。

 

效益

  • 减少 2 或 3 次模具修改时间
  • 节省了 NTD $200,000~NTD $300,000 的模具修改费用
  • 减少了 40,000 件的产能损失
  • 产品防水率提高 15%

 

 

以往 ，解决封装成型问题常常会动用到大型的实验设计矩阵 ，因为液体流动、热传递和封胶聚合物复杂的交互作用 ，使得制程实验既耗时又困难 。但是数值模拟却对于分析复杂的物理现象十分有效 。UTAC 在模压覆晶封装方面的研究成果荣获第四十四届IMAPS 国际微电子与构装学会最佳论文奖 。模拟和实验之间的比较如下图所示 。

Reference: Tamil, Jonathan, et al. " Molding flow modeling and experimental study on void control for flip chip package panel molding with molded underfill technology." Journal of Microelectronics and Electronic Packaging 9.1 (2012): 19-30.

 

利用混合维度等效凸块（Hybrid EBG）技术模拟细间距多芯片模组之底部填胶流动行为

挑战：

传统实验费用高昂且开发周期冗长

运算效率受限 ，大型模组之 3D 模拟计算时间可长达数月

解決方案：

混合 EBG 模型结合简化模型与 3D 纳维–斯托克斯运算 ，并将芯片下方网格大幅精简至单层 。

 

在先进封装制程中 ，晶粒与中介层（ Die-to-Interposer）或中介层与基板（ Interposer-to-Substrate）之间存在大量的微凸块 。

本案例利用 Hybrid EBG 技术 ，将 10 与 12 芯片模组 ，缩短逾 90% 模拟时间并维持精度 ，优化后的点胶策略使 12 芯片组制程时间由 1185 秒降至296秒 。

 

效益

  • 透过高速模拟技术 ，将原本数月的运算时间缩短至 6 天内完成 。
  • 模拟结果与实验流动行为高度一致 ，展现优您预测精准度 。

 

透过将密集凸块区域简化为等效物理模型 ，能在极短时间内预测大规模多芯片模组（ MCM） 的流动阻力与填胶趋势 。