-一种特殊结构的指纹产品模流仿真设计及Strip Warpage改善报告

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StripWarpage改善

目录

1、公司及仿真平台简介2、产品生产工艺流程3、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4、Moldex3D应用成功案例分享案例2StripWarpage改善5、Moldex3D未来应用及方向华天科技（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

团队介绍软件介绍

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多名博士及硕士组成，具备扎实的封装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面的热、电、力、模流仿真分析。热仿真分析软件：Flotherm力学仿真分析软件ANSYS电仿真分析软件HFSS、NPE、PowerSI、SIwave模流仿真分析软件Modex3D仿真应用能力简介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。提供封装热阻数据及散热瓶颈分析，翘曲应力分析，SI分析，PI分析，EMI分析及寄生参数等仿真分析服务。在MEMS封装、指纹识别系统、系统级高密度封装、射频电路、Serdes-12.5G高速信号、DDR4模块和HDMI模块等高端产品设计中均有成功应用。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SerDes-12.5Gbps高速信号仿真验证FCLGA产品25A电流分布图硅麦克风产品翘曲分析封装塑封冲线模流分析FC封装射频信号电仿真应用10GHz光收发模块QFN封装电仿真应用高功率封装散热器设计分析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。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。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，如何控制封装工艺设计，改善超薄（d＜100um）指纹产品塑封过程中的包封不良问题就显得尤为重要。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I产品介绍II_照片与动画介绍dThinFPSPackageProcessFlowTapeMountTSVDieBondCompressionMoldingProtectFilmTape&PMC&StripGrindingFOLEOLPMCMolding

BackGrindingDicingTSV&BumpingLaserMarkingPacking&ShippingFrame

&tapingDieAttachPlasmaStripGrindingDe-Tape&TapeMountEVIAfterdicing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StripWarpage过大问题，造成Molding卡料问题。预期达成目标预期达成目标评估改善封装产品表面包封不良改善StripWarpageMoldex3D应用成功案例分享——1.模流仿真设计填充风险评估及改善产品尺寸长：116mm宽：68

mm高：0.45mm

塑料名称EMC-TypeA

成型条件充填时间：16sec合模时间：90sec模具温度：175°C案例背景介绍网格型态E

DesignSolidMesh

总网格数PartMesh:4,472,979ColdRunnerMesh:1,483,848

CPU运算时间(共4.4hr)充填:3.6hr保压:0.8hr

计算机信息CPU:IntelCoreE5-26400(24CPU)*1台RAM:64G*1网格模型塑封料测量

成型条件

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Overmolding处有包封不满风险。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。模具厂商两种Gate设计模流改善模流改善方案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。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。1、原设计注塑过程中远浇口端产品芯片Overmolding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.StripWarpage改善StripWarpagePMC前StripWarpage:cry，13mm

如图所示,Molding后13mmStripWarpage，造成Molding卡料问题，机台无法完成自动下料的动作。网格模型产品尺寸长：240mm宽：74

mm高：0.45mm

塑料名称EMC-TypeA

成型条件充填时间：16sec合模时间：90sec模具温度：175°C材料属性加载MaterialtypeYoung'smodulus(MPa)Poisson'sratioTg(°C)CTE(ppm/°C)EMC/250000.315010/45DieSilicon1310000.3/2.8DAF/8750.37562/238SBSM:/47000.2710560/150Metal:Copper1170000.3/17.3/340000.183003StripWarpage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StripWarpage改善方案1：塑封料EMCA→EMCB，翘曲15.86mm哭脸；方案2：Core

C→CoreD，翘曲15.457mm哭脸；方案3：模温175°C→170°C，翘曲11.732mm哭脸；方案4：合模时间90s→120s，翘曲12.707mm哭脸；方案5：合模压力25T→38T，翘曲12.706mm哭脸。StripWarpage改善方案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；产品翘曲云图结论改善后：PMC前翘曲:cry，3mm通过板边覆铜方式StripWarpage12.706mm哭脸→2.456mm哭脸，有效地改善了产品的StripWarpage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。未来应用的延伸希望