芯片封装解决方案 IC Packaging

Moldex3D芯片封装解决方案可协助用户建立微芯片网格,设计金线布局,以利进行微芯片封装的金线偏移与导线架偏移等分析计算。透过金线偏移计算可预测充填过程中塑料流动所造成的拖曳力对金线偏移量的影响,以及导致金线接触而产生的成品短路或金线断裂等问题。另外,导线架偏移分析也可评估导线架同样受到塑料流动拖曳力影响而产生的偏移行为。透过Moldex3D芯片封装解决方案,用户可完整仿真微芯片封装制程,在投入实际生产前即能提前预测各种成型瑕疵,藉由优化模具设计与加工条件以避免这些问题发生。

Moldex3D能协助使用者

  • 预测流动波前推进情况,以检视模具充填过程
  • 预测三维惯性现象,以及成型过程中的转换变异
  • 预测短射、缝合线、包封等成型问题
  • 优化浇口设计,以平衡塑料流动行为,消除或最小化缝合线位置
  • 优化加工条件,如射出时间、固化时间等
  • 仿真多穴模型或群组模型的塑料射出充填过程
  • 预测金线密度对流动波前的影响
  • 预测流动拖曳力对金线偏移、导线架偏移的影响

Moldex3D 芯片封装进阶提供

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多组合件成型

Moldex3D MCM分析能够使用户评估封装嵌件成型,多材质组件成型的充填型为,透过流动与翘曲分析得到产品包封、变形等缺陷的优化分析


多核心并行计算

所有Moldex3D 3D计算支持多核心CPU 并行计算,可以大量缩短分析时间;而并行计算除了提供本机机台计算,也支持远程机台串联计算。


FEA 接口功能模块

可将 Moldex3D 分析结果与常见的结构分析软件进阶接轨,如 ABAQUS、ANSYS、Nastran、LS-DYNA、Marc、Radioss 等。用户可将加工过程产生的相关数据如纤维配向等导入前述结构分析软件,搭配实际材料特性,优化塑件结构设计。针对不同网格数目、密度及型态(如高阶六面体元素网格模型),亦提供进阶的映像功能,可将重要的成型分析结果映像至专属网格模型上进行结构分析。


应力分析模块 Stress

提供完整的应力模拟,使用者可自定边界条件如压力或位移量等,分析产品在承受的相关外力作用下产生的变形量与应力分布。亦可进阶应用于芯片封装模块的金线偏移与导线架偏移分析,未来也将整合流动分析模块,实现流固耦合分析 (FSI),提供使用者更广泛、更深入的应用。


覆晶封装底部充填模块 Underfill (加购模块)

可模拟三维流动情形,以及在波前处因表面张力作用造成的曲率分布与毛细现象,更进一步加入反应动力模式与黏度模式,以仿真覆晶底胶的充填行为。亦可让使用者输入真实的点胶设定,进而预测接点间隔 (Bump Pitch) 与接点分布 (Bump Pattern) 对充填过程的影响,提升产品良率,达成有效控制成本的目的。


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压缩成型Compression Molding (CM) (加购模块)

模拟单一预填料或多个预填料设计的流动制程,可视化的压力分布、残留应力分布等结果可帮助设计者预测潜在的成型缺陷及优化压缩速度、压缩力或模温等成型条件。


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黏弹性分析模块 Viscoelasticity (VE) (加购模块)

整合黏弹性理论模型,可预测塑料射出件的流动残留应力,大幅提升分析结果的可信度。流动残留应力主要受到熔胶充填过程中的高剪切率所导致,在充填后的冷却与脱模阶段将会持续被释放或冻结,造成塑料成品件的许多缺陷,如后收缩行为或转化率等。

成功案例

UTAC成功应用Moldex3D封装模流分析技术,荣获第44届IMAPS国际论文奖

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优胜

北京化工大学

控制2.5英寸储罐封头螺纹精度


2015GITA_b09 挑战
目前国内生产塑料储罐封头无法进入欧洲市场,原因就是螺纹尺寸精度低,无法到达欧洲的通规、止规测试要求。本案例目标为针对2.5英寸NPSM螺纹,优化工艺条件,在不影响制品质量的前提下,减小制品尺寸收缩率;在此基础上,进行模具型腔的尺寸设计,将螺纹的尺寸控制在公差要求范围内。

解决方案
影响制品收缩的主要因素是保压压力及保压时间,北京化工大学采用Moldex3D模流分析软件,在优化充填工艺条件的基础上,进行设计变更与改变保压条件,最终达到螺纹尺寸公差要求。

效益
– 优化螺纹精度
– 大幅度降低废品率,由90%降低到5%以下

使用产品 (模块)
Moldex3D Advanced
流动分析模块 (Flow)
保压分析模块 (Pack)
翘曲分析模块 (Warp)

×

优胜

国立云林科技大学

共射出成型成品之翘曲变形行为与物理机制之探讨


2015GITA_b09 挑战
共射出成型成品翘曲变形和机械性质往往和皮层料与核心料的比例有很大的关系,国立云林科技大学运用Moldex3D共射出成型模块来预测皮层料与核心料的分布情形,并针对以下几点对成品翘曲变形做探讨:
– 皮层/核心料比例的影响
– 制程参数的影响
– 翘曲变形的行为

解决方案
在研究初期透过Moldex3D模流分析软件比较不同的分析结果,并从中找出潜在的问题点以及可能影响的因素,接着透过实际试模与Moldex3D模拟结果比对分析。藉由Moldex3D模流分析软件与实验验证得到成品皮层料与核心料的分布情形,另外也证实可藉由核心料的比例以及降低塑料温度与第一射的流率加以改善翘曲值,并在时间与成本上节省不必要的花费。

效益
– 有效预测及协助改善翘曲变形
– 协助优化制程参数

使用产品 (模块)
Moldex3D Advanced
流动分析模块 (Flow)
翘曲分析模块 (Warp)
共射出模块 (Co-Injection)

×

优胜

国立嘉义大学

静态混合器应用于射出成型多模穴模块改善流道系统转角效应分析


2015GITA_b09 挑战
射出成型制程中,为了降低成本并实行大量生产,常设计为一模多穴流道系统提升一定时间内的生产效率,但是大部分多模穴流道系统存在流动不平衡问题,平均每增加一个模穴,产品尺寸精度会降低4%左右。

解决方案
采用Moldex3D模流分析软件,精准仿真多模穴流道系统之射出制程,观察嵌入静态流动平衡组件后,不同位置塑流之切割、旋转及混合情形,并比较分析数据验证混合器运用于流道系统之成效,尝试分析两组不同的混合器,以找出最佳的混合器几何设计。

效益
– 提升流动平衡
– 改善转角效应造成的温度不均

使用产品 (模块)
Moldex3D Advanced
Moldex3D eDesign

×

优胜

国立台湾科技大学

纤维配向对聚乳酸塑料复材拉伸试片之机械强度分析研究


2015GITA_b09 挑战
近年来高分子材料大量使用,对环境带来极大冲击,目前具有绿能环保性质材料正是解决此问题最佳方法之一,聚乳酸(Polylactic Acid, PLA)为一种生物可降解高分子材料,主要利用玉米淀粉制造而成,可完全为生物分解,除食品容器外,可作为医疗用之骨钉及骨板等制备。本研究分别探讨玻璃长、短纤维(Glass Fiber)对聚乳酸(Poly Lactic Acid, PLA)塑料复材之机械性质的影响,并观察有效射出成型参数数据,进而提供日后开发其相关制程之应用。

解决方案
首先利用Moldex3D模流分析软件来观察纯PLA 添加玻纤与无添加玻纤其应力、位移与翘曲变化量,进而分析短纤与长纤差异,再进一步利用Moldex3D FEA接口输出射出成型仿真结果至ANSYS结构分析软件来探讨产品机械性质。透过Moldex3D 模拟分析PLA 添加玻纤复材之纤维配向,得知纤维配向与流场有关,可看出固化层(Freeze Layer)、剪切层(Shear Layer)与核心层(Core Layer)变化,并透过ANSYS进行应力和位移分析,结果显示长纤维其配向性、抗拉伸强度、冲击强度与翘曲变形量皆优于短纤。

效益
– 节省PLA复材开发之时间与金钱
– 加速PLA复材在行动装置外壳应用之潜在市场
– 提升新制程开发可靠性

使用产品 (模块)
Moldex3D Advanced
应力模块 (Stress)
FEA接口功能模块 (ANSYS)

×

优胜

国立高雄应用科技大学

塑料厚件产品表面凹陷之解析与动态量测之研究


2015GITA_b09 挑战
厚件成型射出是汽车车灯未来一大趋势,但厚件产品凹陷造成质量不良是一大问题。厚件产品由于内部积热,造成脱模后产品表面温度回升,导致表面凝固层被二次加热,产生软化及表面凹陷的现象。

解决方案
采用Moldex3D射出成型仿真软件进行分析,预测问题并进行优化,在开模生产之前找到潜在问题并即刻解决,节省开模后变更设计修改的时间人力和经费。

效益
– 节省人力成本
– 减少试模时间成本
– 降低试误法结果对于二次修模的风险

使用产品 (模块)
Moldex3D eDesign
光学分析模块 (Optics)

×

优胜

国立高雄应用科技大学

应用多层射出制程于厚件光学产品成型之研究


2015GITA_b09 挑战
随着汽车产业的发展,轻量化、环保回收、节约能源已经成为了发展趋势。其中车灯罩早期都是使用玻璃当作原料,近代为了轻量化,使用了塑料材料来取代玻璃材料,但是塑料厚件产品的射出成型问题层出不穷,表面凹陷、喷流痕、真空泡等是常见的瑕疵,冷却时间长也是影响生产效率的主因。

解决方案
本案例为一12mm厚的光学透镜成品,利用分层多次射出的概念将成品以BAB的形式进行射出成型,藉由Moldex3D来分析A 层与B层的厚度改变对冷却时间及光学性质的影响,来找到A层与B层的最佳厚度比例,成功缩短冷却时间和改善产品凹陷问题。

效益
– 冷却时间缩短45%-55%
– 凹陷量降低56-85%

使用产品 (模块)
光学分析模块 (Optics)
多材质射出成型模块 (MCM)

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第三名

美国俄亥俄州立大学-精密工程实验室

微射出成型Alvarez自由曲面光学镜片


2015GITA_b09 挑战
微射出成型是经济优惠且可大量生产光学组件的应用技术。然而,因其复杂的成型技术,常有产品变形和不规则折射率分布的情形,造成光学组件精度不佳的产品缺陷。

解决方案
透过Moldex3D光学仿真分析技术,了解利用微射出成型来生产Alvarez自由曲面光学镜片的过程,其中包括光学波前现象等重要参数等,进一步降低光学像差。

效益
俄亥俄州立大学的精密工程实验室,透过利用Moldex3D光学模块分析得以:
– 利用产品变形量和折射率仿真结果,计算出光学像差的数据
– 对光学镜面进行表面设计变更,以最佳光学调制传递函数,达到降低光学像差

使用产品 (模块)
光学分析模块 (Optics)

×

第二名

国立高雄应用科技大学

陶瓷粉末射出成型应用于多材质氧化锆人工牙根之收缩变形量研究


2015GITA_b09 挑战
本案例利用多材射出方式来制作中心高强度(一次射出)、外层多孔隙率 (二次射出)的氧化锆牙根。多材射出成型与一般射出成型的差别在于,将两种或以上不同的材料进行模内接合,产品的外形结构与包覆结合情形易导致流动不平衡,造成应力集中或残留应力的发生,影响产品之界面结合强度与使用寿命,因此在射出过程会因成型材料的特性、几何形状尺寸的不同,产生许多成形的问题,导致收缩与变形,影响成品的质量。

解决方案
利用Moldex3D模流分析软件进行射出成型仿真分析,判断产品结构设计是否恰当,有无造成短射、包封、压力过大、冷却不均、翘曲等问题。为达成更好的产品质量,本研究藉由 Moldex3D 粉末射出模块(PIM)、多材质射出模块(MCM),观察粉末与黏着剂的相分离现象、外形结构与嵌入件包覆结合情形,进而预测粉末浓度分布及应力集中或残留应力的发生,有效减少体积收缩、变形翘曲等问题。

效益
– 有效改善产品充填结束后之粉末浓度分布
– 大幅改善产品翘曲变形
– 射出品质总上升71.15%

使用产品 (模块)
Moldex3D eDesign
粉末射出成型模块 (PIM)
多材质射出成型模块 (MCM)

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第一名

中原大学

成型参数及添加玻璃纤维对于产品真圆度影响之研究


2015GITA_b09 挑战
光学相机镜头外壳的真圆度十分重要,镜片与镜片的组合所呈现出的影像,会因塑料镜头外壳件的同心度与真圆度精密度不足,造成影像的失真。在本案例中,为了增加光学相机镜头外壳机械强度而考虑添加玻璃纤维,但却影响产品的真圆度。

解决方案
藉由Moldex3D模流分析软件厘清纤维含量以及不同参数条件(料温、模温及射速)对产品真圆度的影响,并将模拟分析与实际成型进行验证比对,发现两者高度吻合。确认分析准确性后,进行含纤量对真圆度的影响之分析,依照分析结果进行设计变更,最终将真圆度提升到许可范围内。

效益
– 改善产品整体真圆度35%以上
– 获得流动平衡

使用产品 (模块)
Moldex3D Advanced
流动分析模块 (Flow)
翘曲分析模块 (Warp)
纤维配向模块 (Fiber)

×

优胜

Linear Mold & Engineering

利用模流分析 协助优化射出成型周期


2015GITA_b09 挑战
传统冷却方法让射出成型的成型周期往往过长。除了周期过长的问题,翘曲变形也是其中一个严重的问题。为了要缩短周期,经常得经历数次的试误。本案例的目的为协助客户利用异型水路缩短成型周期,特别是冷却的部分。

解决方案
Linear Mold使用Moldex3D的冷却及翘曲分析功能,进行原始设计传统水路的模拟分析,预测可能会造成成型周期过长或是翘曲问题的区域。针对Moldex3D的模拟结果,Linear Mold得以开发出对应的解决方案,将客制化的异型水路置入原始设计,取代原有的部分水路,改善冷却不均和冷却效率。将改善后的设计再次进行分析,比较异型水路可以节省的却时间。结果显示,客户使用异型水路组设计,将可以在有限的生产时间内,获得最大生产效益。

效益
– 缩短成型周期 50%
– 改善翘曲问题
– 提升市场竞争力

Software used:
Moldex3D Advanced
Flow
Pack
Cool
Warp
Fiber
Stress
CADdoctor

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优胜

佳凌科技股份有限公司

Moldex3D模流分析在投影镜片产品应用


2015GITA_b08 挑战
本案列的产品因有肉厚差问题,在实际成型过程中,融胶流动至中间时因厚度变薄、流动变慢,造成产品在外观面上有明显的缝合线。因为考虑光学因素,成品必须要达到应力分布均匀,才能保有良好光学效果。

解决方案
在模具设计部份,佳凌科技导入Moldex3D模流分析软件进行计算机试模,由成型窗口找出最佳条件组合,利用Moldex3D提供的最佳参数组合搭配补偿技术,佳凌科技进行了射出成型验证,确保产品精度可以达到设计标准。

效益
– 改善缝合线,符合产品外观要求
– 获得均匀剪切应力分布

使用产品 (模块)
Moldex3D Advanced
Moldex3D eDesign
Flow
Pack
Cool
Warp
Optics

×

优胜

KOPLA

结合射出仿真分析和结构分析解决翘曲问题


2015GITA_b07 挑战
本案例为一车门组件,上面有许多孔洞,主要目的为组装使用。因此,组装孔的位置非常关键,如果该位置发生翘曲造成尺寸收缩,将会影响之后的组装工作,因此必须在生产前,确保产品的结构符合组装需求。

解决方案
KOPLA 利用Moldex3D模流分析判别最佳浇口位置,达到流动平衡和最低翘曲变形量。接着利用Moldex3D FEA接口模块,将翘曲分析的结果输入至ANSYS结构分析软件。结果显示变形的孔洞位置和之前翘曲模流分析预测的结果高度相符,提升结构分析的准确度。

效益
– 提升结构分析真实性
– 缩短成型周期
– 提升产品良率

使用产品 (模块)
Moldex3D eDesign
FEA Interface
Flow
Pack
Cool
Warp

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优胜

金属工业研究发展中心

雷射投影机数组镜片光学质量分析研究


2015GITA_b06 挑战
光学镜片需要透光,所以多为非结晶材料,塑料从低温低压到高温高压,再到低温低压所承受的应力变化很大,成型收缩不易控制,在镜片射出成型后,塑料材料在冷却过程中易发生收缩变形,收缩量和收缩方向不易控制;但因为材料的特性,给予过多的压力会使塑料脆裂,而温度过高塑料可能又会热裂解,所以如何有效优化光学成型参数,是本案例的研究目标。

解决方案
金属中心运用Moldex3D模流分析软件,针对其模温、射速、以及保压压力做变动,找出影响残留应力及翘曲量的关键因子,进行实际射出验证以及比较光弹、光程差。结果发现,射出速度的增大,会大幅改善光程差和光弹条纹;而保压压力及保压时间增加,则会改善翘曲量。

效益
– 成功改善光程差值约50%
– 消除光弹条纹微结构应力
– 改善翘曲量约30%

Software used:
Moldex3D Advanced
Flow
Pack
Cool
Warp
Optics
DOE

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优胜

圣万提注塑工业有限公司 (Synventive Molding Solutions)

利用Moldex3D模拟activeGate™ 控制技术


2015GITA_b05 挑战
许多射出成型模具业者使用含阀浇口的热浇道进行生产,透过时序控制器来达到更好的充填效果可以说是相当普遍。然而进行时序控制时,很有可能会造成一些产品缺陷,如:未喷漆的产品可能会留下流痕、漆干了之后留下光泽不均痕迹或在浇口喷嘴的反面产生热点。这些有缺陷的产品往往会遭到废弃,造成时间和金钱成本损失。

解决方案
在此案例中,Synventive藉由Moldex3D软件进行了两个仿真分析。第一个分析是模拟时序阀浇口,这个分析的目的主要是确认仿真软件可以帮助预测潜在成型瑕疵。第二个分析也是仿真时序阀浇口,但是阀针的开启速度受到控制,目的在于验证软件是否可以仿真activeGate™ 控制技术。透过Moldex3D 模拟分析,Synventive可以提前预测可能发生的生产问题,

效益
– 利用软件仿真阀针,侦测activeGate可以消除的成型瑕疵
– 节省时间和金钱成本,提升良率

使用产品 (模块)
Moldex3D Advanced
进阶热浇道分析模块

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优胜

宏碁股份有限公司

平板计算机后盖 – 含玻纤材料于 IMR 薄件成型之浇口冲墨及浇口应力痕的改善


2015GITA_b04 挑战
平板计算机追求轻薄的用户感受,而后盖厚度挑战薄形设计和材料添加玻璃纤维使后盖的刚性提升,并搭配模内装饰(IMR)制程,对模具浇口发生薄膜冲墨现象和浇口应力痕明显的外观瑕疵项目,需要透过浇口设计改善,否则无法进入生产。而主要影响浇口冲墨及浇口应力痕的关键因素为融胶剪切应力造成。宏碁使用 Moldex3D 模流分析软件,针对浇口流道设计进行优化,成功克服模内饰(IMR)制程,于使用 PC+GF 的材料于浇口冲墨和浇口应力痕明显的外观瑕疵问题。

解决方案
以 8 吋平板计算机背盖产品初始厚度 0.8mm 搭配 IMR 外观装饰,发生浇口位置局部冲墨现象 以及浇口处发生明显的应力痕存在,透过模流分析软件,进行冲墨象现的解析,及透过 DOE 模块进行浇口改善,以软件进行迭代验证,以取代传统的修模试误法,以科学论证掌控修模方向,达成节省大量修模次数并压缩研发周期,提升产品竞争力。

效益
– 解决产品冲墨与应力痕
– 平板下盖肉厚降低至 0.8mm,减薄近48%
– 产品重量减轻近40%

使用产品 (模块)
Moldex3D eDesign
DOE

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第三名

堤维西交通工业

解决BMC反射镜突变肉厚设计的包封问题


2015GITA_b03 挑战
BMC反射镜是汽车头灯关键技术零件,其表面质量需要保持良好,才有利于二次加工表面电镀处理。然而,因产品母模面有突变肉厚造型,塑料充填到未端时,发生气体无法逃窜情形,造成包封问题。堤维西经历18次试模,仍无法克服表面包封问题,同时也面临订单出货的时程压力。

解决方案
堤维西使用Moldex3D仿真分析软件分析包封位置,并针对突变肉厚设计以及浇口位置进行局部优化:将突变肉厚尽量以平均肉厚设计,使模穴内的流动能够达到层流现象;改变浇口位置,调整流动方向,使积风处的空气能够顺利的排出。最后透过实际试模,证实包封的问题获得解决。

效益
– 克服表面包封问题
– 减少实际试模成本

使用产品 (模块)
Moldex3D Advanced
Flow

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第二名

通腾科技(TomTom)

解决玻纤材料之翘曲变形成功案例: 大型连结车卫星导航机车架


2015GITA_b02 挑战
大型连结车卫星导航车架之前盖使用尼龙加50%玻纤材质,射出成型过程中遭遇塑件翘曲变形,调整成型参数无法有效掌控变形,采用整形治具后,制程稳定性与良率成为隐忧,与后盖之组配产生过大的间隙,超出所定义之外观规范(需小于0.3mm)。

解决方案
通腾科技利用Moldex3D 模流分析探究翘曲变形之贡献因子,进而优化产品与模具设计有效降低翘曲变形,不仅成功解决产品之组装与外观问题,也降低开发期间之修模成本。

效益
– 产品前后盖组装间隙从原始2.3mm 降低至小于0.3mm
– 有效改善外观,且降低螺丝锁覆力道,减低组装风险
– 良率也从原先使用整形治具55%提升至92%

使用产品 (模块)
Moldex3D eDesign
Fiber
Flow
Pack
Cool
Warp

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