B10-计算机辅助分析 IC 封装模具上浇口对充填及金线偏移的影响

10.检测 (Inspection)：当上述步骤都完成了之 后，最后就是要将封装好的组件做检测，以防 止有不良品。典型的检测包括拉力、剪力、温 度、压力测试等。

IC 元 件 大 多 利 用 移 转 成 形 (Transfer Molding)来进行封装(封胶)。所谓的移转成形就 是先将要填充的热固性塑料(在此为环氧树酯， 通称为EMC，Epoxy Molding Compound和其填充 剂、硬化剂等)的晶粒先在预热箱中预热一段时 间，等达到某一温度(约90℃)的时候，利用导螺 杆加压传送，将已经是融熔状态的胶料射出，经 流道 (Runner) 、浇口 (Gate) ，最 后到达模 穴 (Cavity)，而充满整个模穴，待经过约170℃的 模温加热胶化定形之后，即完成封装的封胶程序 [2]、[4]。

转移成形制程的IC组件封装过程中，经常会 发生短射、流动不平衡、包封、溢胶、毛边、翘 曲、黏模、剥层、芯片倾斜或金线偏移(Wire Sweep) 等问题[4]，而导致成品的失效，其中又以金线 偏移为转移成型制程当中最主要的缺陷。

发生金线偏移的原因有1.封装过程中，融胶 填充时对金线的拖曳力( Drag Force)，2.气泡 的移动，3.导线架变形(Leadframe Deformation)，4.充填物的碰撞，5.过保压/太 晚保压(Over Packing / Late Packing)。而最 主要且常见的因素是融胶填充时对金线的拖曳 力；充填阶段若模穴内融胶黏度(Viscosity)过 大或流速过快，则金线偏移量也会随之增大。若 偏移量过大将使得相邻金线相互接触、接点断裂 或金线与芯片相接触，而造成IC成品短路及损坏 [2]。当IC 组件朝向高密度与薄型组件的趋势发 展时，金线偏移问题的解决更为重要；此现象尤 其对于高脚数及薄型的封装体而言为极严重之 缺陷 [2] 。随着IC薄化和多脚化的趋势，此问 题更显的重要，是一个急需要克服的难题。

 

从文献中探讨金线偏移问题，Nguyen[6]使用2 维模流分析软件 C-MOLD 来仿真流场，计算出 充填过程中金线所受的流动阻力，更针对金线的 排列、模穴位置等因素做仿真求出变形量。Tay 等人[7]利用有限元素法来仿真计算 2-D 金线的 流速分布及所受到的负载。Nguyen[8]利用能量 法推导出拋物线形的金线受流动阻力作用时，金 线产生变形的变形方程式。Nguyen 与 Lim[9]使 用 14 条金线来进行金线偏移实验，并针对不同 的模穴几何形状、金线结构 (如半径、长度和位 置等)、金线材料(性质)作金线偏移作分析。Tay 等人[10] 假设流场是 Creeping Flow，用流阻 力公式计算阻力， 再使用有限元素法计算金线 偏移量。更针对不同尺寸的金线作模拟，以获得 其与金线偏移的关系。

CIMP(Cornell Injection Molding Program) 曾作一系列 的 金线偏移 研究 [11-16]， Han 和 Wang[14] 利用二维的数值分析模式，仿真流体 在圆柱形的金线周围流动，并假设金线介于两无 限长的模壁之间，以计算作用于金在线的拖曳 力；并提出三个步骤的金线偏移分析流程－整体 流场分析、局部流场分析(计算拖曳力)以及结构 分析(计算金线偏移量)。Han 和 Wang[16]对一模 多穴的封装进行模流分析，得知流道平衡、金线 的外形和高度对偏移的影响。Wu 和 Tay [17]应 用边界积分法模拟 26 条金线的三维金线偏移。 Chai 和 Zohar[18]针对打线密度、模穴高度、流 率和浇口大小进行研究。裴[19]使用模流软件 (C-MOLD 和  Moldex3D)，曾 [2]运用 模流软件 (MOLD-FLOW) ， 刘 [5] 使 用 模 流 软 体 (MPI, Moldflow Plastics Insight)，吴[20]使用二维 模流软件 Moldex 来对 IC 封装进行模流模拟，再 用金线变形分析软件 (ANSYS)来进行金线的偏 移量，文中多针对加工条件、金线形状讨论，故 本文将针对浇口位置和大小形状对金线偏移量 作探讨。

本文的 IC 封装成品，以绘图软件(Pro-E 或Rhino)及有限元素网格软件(Inpack 或 Rhino)建 立成品的网格，配合模流分析软件（Moldex3D -RIM）、金线偏移分析软件（InPack）和结构分析软件（ANSYS），共同组成一套完整的 IC 芯片封 装及金线偏移之计算机辅助绘图及设计(CAD/CAE) 的分析解决系统，来仿真分析 IC 封装模具上材料充填及金线受力偏移的情形。