自動(dòng)化IC封裝仿真分析工作流程

在IC封裝制程的制程模擬中，為了同時(shí)提升工作效率與質(zhì)量，CAE團(tuán)隊(duì)常會(huì)面臨到許多挑戰(zhàn)。在一般的CAE分析流程中，仿真分析產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格，是非常繁瑣且相當(dāng)花時(shí)間的。必須要先匯入2D (或3D) 圖檔，接著陸續(xù)建立表面網(wǎng)格、高質(zhì)量的三維實(shí)體網(wǎng)格，再檢查其網(wǎng)格的質(zhì)量及正確性，以確保沒(méi)有網(wǎng)格缺陷；接著再設(shè)定不同的屬性，如chip, die等等；完成一個(gè)單元 (unit) 的實(shí)體網(wǎng)格建立后，還需要根據(jù) strip 的設(shè)計(jì)并透過(guò)復(fù)制實(shí)體網(wǎng)格等方式建立一個(gè)完整封裝模型，并且在模型外進(jìn)行流道等實(shí)體網(wǎng)格的建立及邊界條件設(shè)定等，才算是完成一個(gè)封裝制程分析的網(wǎng)格處理。而待網(wǎng)格處理完成后還需建立項(xiàng)目，其建立步驟為：先創(chuàng)建一個(gè)新專案；接著建立分析流程，包含設(shè)定網(wǎng)格、材料、成型條件等等；再來(lái)就是分析順序的設(shè)定，這些都完成后才開(kāi)始進(jìn)行分析，待分析結(jié)束后才能檢視其分析結(jié)果。

圖一 過(guò)去的IC封裝流程

這些繁瑣的建模流程每每都需耗費(fèi)好幾天的時(shí)間和大量的精力，故對(duì)于CAE工程師及整個(gè)管理團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，容易構(gòu)成3個(gè)無(wú)可避免的痛點(diǎn):

1. 花太多時(shí)間在重復(fù)性的任務(wù)上

任何一項(xiàng)設(shè)計(jì)在建模過(guò)程中，都需要進(jìn)行重復(fù)的工作流程和相關(guān)操作，如建構(gòu)結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格。

2. 難以分析驗(yàn)證全部的設(shè)計(jì)

在分析驗(yàn)證的過(guò)程中往往都需要CAE工程師的操作，因此難以將企業(yè)內(nèi)部全部的封裝設(shè)計(jì)進(jìn)行完整分析，故容易造成一些產(chǎn)品潛在的設(shè)計(jì)問(wèn)題沒(méi)有被立即發(fā)現(xiàn)；如果要對(duì)企業(yè)內(nèi)部全部的封裝設(shè)計(jì)進(jìn)行完整分析，就需要建立龐大CAE工作團(tuán)隊(duì)，對(duì)于企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理上又不切實(shí)際。

3. 人力資源的浪費(fèi)

普遍的IC封裝流程都需在分析操作上花費(fèi)大量的人工操作時(shí)間，這無(wú)疑是對(duì)人力資源的浪費(fèi)，而CAE工程師的價(jià)值也因此無(wú)法有效被凸顯出來(lái)。 

因此，為了避免時(shí)間精力的耗費(fèi)、人力資源的損耗及可能造成的疏失，Moldex3D iSLM將所有的步驟轉(zhuǎn)向更完整、精確的IC封裝制程，并提供了一套自動(dòng)化IC封裝工作流程，以「事先定義一系列標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)」，讓原本就是高標(biāo)準(zhǔn)化的IC封裝產(chǎn)業(yè)除了繼續(xù)沿承此精神之外，更朝向簡(jiǎn)單化的方向開(kāi)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的IC封裝，仿真分析工作流程。

上述提及的標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目包含統(tǒng)一定義了設(shè)計(jì)圖層的名稱、流道的設(shè)計(jì)、模具的參數(shù)等等，雖然乍看之下較不彈性，但卻能讓工作流程變得自動(dòng)化。

在iSLM的環(huán)境下，使用者將2D設(shè)計(jì)檔 (*.dxf) 上傳，并設(shè)定各項(xiàng)對(duì)象圖層的幾何、材料的參數(shù)，接著填入成型條件的設(shè)定之后，就能開(kāi)始進(jìn)行分析；而待分析過(guò)程結(jié)束，便可至3D 檢視平臺(tái)中查看相關(guān)分析結(jié)果。整個(gè)過(guò)程包含導(dǎo)入模型、自動(dòng)創(chuàng)建網(wǎng)格、成型參數(shù)設(shè)定到完成分析，皆是于iSLM平臺(tái)上進(jìn)行。

圖二 在iSLM平臺(tái)上IC封裝分析作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化流程圖 

另一方面，為了能更加貼近自動(dòng)化的核心理念，Moldex3D iSLM也提供了另一種分析流程設(shè)定，那就是 「IC 仿真封裝分析自動(dòng)化流程」。此流程將前述統(tǒng)一定義流道設(shè)計(jì)、模型參數(shù)等等的標(biāo)準(zhǔn)化步驟以自定義檔案模板的方式先行建立，使用者僅需在項(xiàng)目中上傳2D設(shè)計(jì)檔(*.dxf)及根據(jù)模板形式上傳對(duì)應(yīng)的活頁(yè)簿數(shù)據(jù)文件 (*.xlsx) 或JSON文件，系統(tǒng)即會(huì)自動(dòng)讀取與傳遞使用者所上傳的檔案內(nèi)容，以完成自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)定流程往上提升至客制化、自動(dòng)化的層次。 

圖三 在iSLM平臺(tái)上IC封裝分析作業(yè)的自動(dòng)化流程圖 

而分析完成后，在結(jié)果分析中的3D 檢視平臺(tái)上，除了可以放大縮小、旋轉(zhuǎn)查看3D對(duì)象，用戶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(diǎn)擊顯示澆口的按鈕，相關(guān)澆口信息便會(huì)顯示其上；而右上方的下拉式選單中，也有非常多的項(xiàng)目信息供查看，如壓力、最大溫度值等；若選擇了Wire Sweep選項(xiàng)，則會(huì)開(kāi)啟單一芯片封裝面板及模型檢視圖，而此面板中的坐標(biāo)圖提供了檢視單一對(duì)象的功能，點(diǎn)擊下載按鈕，還可以將對(duì)象檔案以csv、dxf兩種格式下載至計(jì)算機(jī)。除此之外，iSLM也提供流動(dòng)波前動(dòng)畫、XY曲線結(jié)果圖等多樣性的結(jié)果資料，以利檢視。 

圖四 在3D檢視平臺(tái)上查看相關(guān)結(jié)果 (流動(dòng)波前動(dòng)畫圖) 

Moldex3D iSLM的IC封裝仿真分析工作流程，透過(guò)簡(jiǎn)單化、標(biāo)準(zhǔn)化建模過(guò)程，省去重復(fù)性任務(wù)及其所要花費(fèi)的人力資源，并以排程各分析流程、自動(dòng)創(chuàng)建網(wǎng)格等信息，大大縮短了分析操作的作業(yè)時(shí)間；除此之外，還能藉由事先建立檔案模板設(shè)定，讓系統(tǒng)自動(dòng)抓取對(duì)應(yīng)上傳數(shù)據(jù)文件內(nèi)的參數(shù)數(shù)據(jù)，快速完成建立分析步驟；如此一來(lái)，不僅能大幅縮減重復(fù)性數(shù)據(jù)的繁冗創(chuàng)建作業(yè)，也更加凸顯了模流分析的重要性及CAE團(tuán)隊(duì)價(jià)值。