開模速度實驗

圖 4.9 機台參數設定 4.5 模具注膠口實驗

由表 4.1 注膠口尺寸設計上，可以知道 C:Notch Depth(注膠口外徑深度)、D:Gate Diameter(注膠口直徑)、E:Notch Diameter(注膠口外徑直徑)是直接影響注膠口分 離後的關鍵尺寸，因其孔徑大小決定剝膠時的應力，而由表 4.2 產品結構設計上，

可以了解到間接影響產品注膠口的因素有 A:Chip Thickness + Adhesive(晶片高 度) 、B:Mold Thickness(膠體厚度) 、G:Gate Diameter (注膠口內徑尺寸)、H:Notch Diameter (注膠口外徑尺寸)、I:From chip to notch(晶片至注膠口距離)。由於產品 尺寸是由顧客提出，因此我們在產品設計不變的前提下，針對模具注膠口設計進 行實驗設計。此實驗針對模具上之注膠口孔徑做修改，以不改變產品外觀尺寸為 前提，也就是說注膠口外徑不變，在內徑上設計四種級距之注膠口來做測試，由 表 4.6 可以得知，最大注膠口突出由注膠口內徑 0.35mm 之模具效果最佳，如圖 4.10，內徑越大則在突出及崩裂露晶片方面，則是均有發現，如圖 4.11，因此修 改注膠口內徑尺寸的幫助仍是有限。

表 4.6 注膠口尺寸對應突出及崩裂

表 4.7 田口實驗-崩裂

Spiral Flow Filler Content Slow Open Gate Size run1 run2 Mean SN Ratio 125 70 100 0.33 8 9 8.5 -18.6034

Spiral Flow Filler Content Slow Open Gate Size run1 run2 Mean SN Ratio 125 70 100 0.33 6 9 7.5 -17.6716

由以上實驗組合及實際收集數據可求得最佳參數如圖 4.12 及 4.13

圖 4.12 崩裂最佳參數

圖 4.13 突出最佳參數

將這兩組崩裂及注膠最佳參數再分別進行實驗，實驗數據收集可得到結果如表 4.9 之結果，由圖 4.14 可以得知，以第二組參數在崩裂及突出可得到較佳之管控，

其中又以突出的管控效果最佳。

表 4.9 最佳參數實驗結果

Cell Spiral Flow Filler Content Slow Open Gate Size 崩裂 突出 1 160 82 200 0.35 95.3% 91.2%

2 125 82 200 0.33 95.8% 99.8%

圖 4.14 參數實驗結果

實驗設計結論

綜合以上實驗設計可以發現，針對材料、機台參數、注膠口尺寸等關鍵因素 做更換或是修改測試，可以管控注膠口突出，但是對於偶發性的膠體崩裂仍然有 發現，且崩裂之缺口形狀有大有小，因此我們重新檢視產品，透過切面高倍顯微 鏡圖 4.15 我們可以知道，膠餅的成份分子大小不一，在注膠口注膠完成時，如 果堆積在注膠口的分子均為體積較大分子，如圖 4.16 在注膠口剝離後會造成程 度不一的崩裂，因此我們再重新檢視整個產品結構對應實驗數據之後，可以發現，

在表 4.2 項目 I:From chip to notch (晶片至注膠口距離)才是注膠口設計之關鍵。

因此針對產品注膠口位置做修改，由上中心注膠修改為上角落注膠方式，如圖 4.17，並分別對中心及角落兩處進行模流沖線實驗分析，確保品質。

圖 4.15 切面高倍顯微鏡圖

圖 4.16 膠餅材料分子示意圖

圖 4.17 上中心注膠口與上角落注膠口示意圖

4.7 模流實驗

進行沖線模流實驗時，需要產品膠體厚度、晶片尺寸、晶片厚度、膠餅型號、線 徑、膠餅黏滯係數、固化轉換率等產品資訊以便進行模流分析設定，如表 4.10、

圖 4.18 膠餅黏滯係數、圖 4.19 膠餅固化轉換率，同時我們也使用對注膠口突出 可以達到有效管控的最佳參數進行實驗。

表 4.10 產品相關尺寸對照表

圖 4.18 膠餅黏滯係數(Viscosity)

圖 4.19 膠餅固化轉換率(Curing Kinetics)

4.7.1 上中心注膠模流分析

首先，先針對上中心注膠方式建立模流分析模型，確定使用上中心注膠方式方膠 的產品沖線值如圖 4.20，並將注膠流程分成六個比例觀察注膠情況如圖 4.21，完 成後記錄其沖線值，以利後續使用上角落注膠時對照沖線值。

圖 4.20 上中心注膠模擬

圖 4.21 20%~100% 封膠模擬示意圖

將產品標示出 1~12 顆，分析注膠第 1~6 顆沖線值，模流分析出最大沖線值在第 3 顆，沖線值為 0.61%，如圖 4.22。分析注膠第 7~12 顆沖線值，模流分析出最 大沖線值在第 7 顆，沖線值為 0.81%，如圖 4.23。

圖 4.22 第 1~6 顆模流分析沖線值示意圖

圖 4.23 第 7~12 顆模流分析沖線值示意圖

0.61%

0.81% 0.69%

4.7.2 上角落注膠模流分析

角落注膠方式預計針對不同的兩個角落建立模型，藉以驗證不同角落注膠口之沖 線值有無差異，如圖 4.24。

圖 4.24 角落注膠之模擬注膠口位置

針對角落 1 建立模型，模擬模流分析，如圖 4.25，同樣模擬六個不同注膠程度，

觀察其注膠狀態，如圖 4.26。

圖 4.25 上角落 1 注膠模擬 中心注膠

圖 4.26 20%~100% 封膠模擬示意圖

將產品標示出 1~12 顆，分析注膠第 1~6 顆沖線值，模流分析出最大沖線值在第 2 顆，沖線值為 2.95%，平均沖線值為 2.7%，如圖 4.27。分析注膠第 7~12 顆沖 線值，模流分析出最大沖線值在第 8 顆，沖線值為 2.64%，平均沖線值為 2.6%

如圖 4.28。

圖 4.27 第 1~6 顆模流分析沖線值示意圖

2.78% 2.95% 2.80%

2.69% 2.75% 2.72%

圖 4.28 第 7~12 顆模流分析沖線值示意圖

針對角落 2 建立模型，模擬模流分析，如圖 4.29，同樣模擬六個不同注膠程度，

觀察其注膠狀態，如圖 4.30。

圖 4.29 上角落 2 注膠模擬

2.59% 2.64% 2.62%

2.57% 2.63% 2.60%

圖 4.30 20%~100% 封膠模擬示意圖

將產品標示出 1~12 顆，分析注膠第 1~6 顆沖線值，模流分析出最大沖線值在第 5 顆，沖線值為 1.89%，平均沖線值為 1.8%，如圖 4.31。分析注膠第 7~12 顆沖 線值，模流分析出最大沖線值在第 8 顆，沖線值為 1.99%，平均沖線值為 1.9%

如圖 4.32。

圖 4.31 第 1~6 顆模流分析沖線值示意圖

1.79% 1.85% 1.77%

1.81% 1.89% 1.79%

圖 4.32 第 7~12 顆模流分析沖線值示意圖

從第 1 組上中心注膠模擬實驗可以得知，上中心注膠的沖線值最大在 0.81%，在 封裝上來講幾乎是完全沒有沖線，而在上角落 1 的模流模擬分析裡，可以得知最 大沖線值為 2.95%，上角落注膠 2 的模流模擬分析裡，最大沖線值則是 1.99%，

三組實驗比較起來，雖然以上中心注膠的沖線值最為平穩，但是上角落 1 及 2 的注膠在封膠產品的規範裡是可以被接受的，其中又以角落 2 最佳，因此我們選 定此方案重新製作模具並驗證注膠口突出及崩裂露晶片，結果如表 4.11 以及成 型後如圖 4.33、4.34，另外也針對沖線值驗證，沖線值在 2~3%，如圖 4.35。

表 4.11 角落注膠實驗數據

Cell Spiral Flow Filler Content Slow Open Gate Size 崩裂 突出 2 125 82 200 0.33 100% 99.8%

1.89% 1.95% 1.87%

1.93% 1.99% 1.89%

圖 4.33 角落注膠成型圖

圖 4.34 角落注膠口放大圖

圖 4.35 角落注膠沖線值 Wire sweep:3.34% Wire sweep:3.25%

Wire sweep:2.32% Wire sweep:3.23%

Wire sweep:3.25%

第五章結論與未來展望

且 F:Notch depth(注膠口外徑深度)不得大於 0.08mm。。

圖 5.1 上產品堆疊後間隙示意圖

圖 5.2 SEM 實拍堆疊後間隙

4. 當上述情況無法取得平衡點時，得使用角落注膠以獲取最大生產良率之空 間。

模 流 分 析 軟 體 結 論

目前封膠模具製程頭痛的問題，諸如產品品質不穩定、換模調機時間長、人工成 本高、模具製作費時等等，要從根本上解決這些問題的出路，模流分析軟體是唯 一方法，其結合模流分析與模內壓力技術。透過科學試模的實施方法，從而降低 試模成本，實現快速的工藝再現和品質保證。3D 實 體 模 流 分 析 技 術 不 但 能 將 傳 統 2.5D 分 析 法 無 法 考 量 的 實 際 狀 況 列 入 分 析 考 量 ， 還 能 簡 化 從 CAD 到 CAE 的 模 型 準 備 時 間 ， 可 望 將 模 流 分 析 透 過 快 速 準 確 的 計 算 、 完 整 的 塑 膠 材 料 庫 與 射 出 成 型 條 件 設 定，真 實 呈 現 所 有 分 析 結 果，滿 足 設 計 者 對 模 具 及 產 品 最 佳 化 的 需 求 。 若 能 有 效 運 用 3D 實 體 模 流 分 析 ， 則 可 以 幫 各 系 統 廠、元 件 廠 達 到 降 低 成 本、提 升 效 率 的 目 標，實 為 近 年 來 生 產 微 利 化 浪 潮 下 各 生 產 單 位 值 得 投 入 的 方 向。然 而 精 密 塑 膠 材 料 庫 的 建 立，先 進 數 值 演 算 法 與 大 量 平 行 計 算 平 台 的 發 展，是 我 們 未 來 繼 續 掌 握 製 造 之 鑰 的 關 鍵 。

未來展望

在此研究裡尚有 2 點建議，可提供後續研究參考，使品質更加完善。

1. 注膠口形狀設計也可能是影響剝膠後注膠口是否突出或崩裂的因素。

2.探討注膠道剝離時，膠餅與模具鍍層的黏著力，使剝膠更平穩。

參考文獻

[1] L. T. Nguyen and F. J. Lim, 1990, “Wire Sweep During Molding of Integrated Circuits”, IEEE 40th Electronic Components and Technology Conference, pp.

777-785.

[2] S. Han and K. K. Wang, 1995, “A Study on Wire Sweep in Encapsulation of Semiconductor Chips Using Simulated Experiments”, Journal of Electronic Packaging, Transactions of ASME, Vol.117, pp. 178-184.

[3] S. Han, K. K. Wang and D. L. Crouthamel, 1997, “Wire Sweep Study Using an Industrial Semiconductor-Chips-Encapsulation Operation”, Journal of Electronic Packaging, Transactions of ASME, Vol.119, pp.247-254.

[4] J. H. Wu, A. A. O. Tay, K. S. Yeo, T. B. Lim, 1998, “A Three-Dimensional of Wire

Sweep Incorporating Resin Cure”, IEEE Transaction on Components, Packaging, and Manufacturing Technology-Part B, Vol.21, No. 1, pp. 65-72.

[5] S. Y. Yang, S. C. Jiang, W. S. Lu, 2000, “Ribbed Package Geometry for Reducing Thermal Warpage and Wire Sweep During PBGA Encapsulation”, IEEE

Transaction on Components and Packaging Technology, Vol.23, No. 4, pp.700-706.

[6] A. A. O. Tay and W. H. Lee, 2002, “Transient Three Dimensional Simulation of Mold Filling and Wire Sweep in an Overmold BGA Package”, Electronic

Components and Technology Conference, pp. 897-904.

[7] Louis T. Manzione, 1990, ” Plastic Packaging of Microelectronic Devices”, Van Nostrand Reinhold, New York.

[8] 李宏倫，1998，以田口式實驗計劃法協助IC構裝模流分析, 國立成功大學，

碩士論文。

[9] 張千惠，2001，高密度IC封裝之模流分析，中原大學，碩士論文。

[10] 曾永裕，2002，IC封裝內金線偏移之研究，國立成功大學，碩士論文。

[11] C-MOLD, 2000, Reactive Molding and Microchip Encapsulation Training Guide,C-MOLD Pacific.

[12] Moldflow, 2002, Reactive Molding and Microchip Encapsulation Training Guide,Moldflow Pacific.

[13] 許謝蔚，2002，電子構裝熱性能與金線偏移最佳化分析，國立雲林科技大 學，碩士論文。

[14] 鍾文仁，陳佑任，2003，IC 封裝製程與CAE 應用，全華科技圖書股份有 限公司，台北。

[15] T. R. Chandrupatla and A.D. Belegundu, 1997, Introduction to Finite Element in Engineering, 2nd Edition, Prentice Hall, N.J., U.S.A.

[16]張榮語授編，Moldex技術手冊，CoreTech，台灣新竹，第三版，1996，p.84-87。

[17] 曹丙丁，“技術射出成型技術”，機械工業雜誌，88年六月號，p.145。

[18] http://www.moldex3d.com/ch/assets/2011/09/MDX-DM-FUL-R11-CH.pdf [19] 科盛科技股份有限公司，Moldex3D模流分析與應用，全華圖書，2007。

[20]詹世良，模流分析對塑料射出成形之研究，碩士論文，機械工程研究所，國 立台灣科技大學，2005年。

[21]吳學霖，射出成型模流分析與製程參數優化，碩士論文，機械工程學系，元 智大學，2012年。

[22] Gerber,Mark , Zhou,Tiao and Dreiza,Moody "Stacked Die Package Design Optimization", 2004 International Microelectronics and Packaging Society (iMAPS), Long Beach, CA, November 2004. Amkor Technology

[23] Yoshida, Akito "Study on Laminate Substrate Design and Packaging Technology for Package Stackable CSP", 2003 International Microelectronics and Packaging

Society (iMAPS) Advanced Technology Workshop, Baltimore, MD, March 2003.Amkor Technology

[24]http://www.eettaiwan.com/ART_8800379619_480102_TA_56b1affd.HTM 堆疊式封裝層疊(PoP)設計指南

[25]模具澆口設計[1]塑膠射出成型問題和模具的關係 Mold Related Plastic Injection Molding Problems 徐昌煜 Charles Hsu 歐磊科技股份有限公司 OLE Technology Corporation.2015-5-29

[26]http://www.chinabaike.com/z/suliaojixie/210799.html 澆口位置（進水口）的選 d=3 211 &id =00 001 62 023_ EZM LLASA3N2TCD2 LBKKJ B&cat =50 &ct =1

#ix zz3x cKpD3 9 y 科 盛 科 技

[29]http://eportfolio.just.edu.tw/c/document_library/get_file?p_l_id=714875&folderI d=746489&name=DLFE-6230.pdf 電子構裝技術介紹邱進連 12/03 /2008

[30]http://www.feu.edu.tw/edu/mse/web/%E5%B0%88%E9%A1%8C%E6%BC%94

%E8%AC%9B/20120314_%E5%8D%8A%E5%B0%8E%E9%AB%94%E6%A7%8 B%E8%A3%9D%E8%A3%BD%E7%A8%8B%E7%B0%A1%E4%BB%8B.pdf 半導體構裝製程簡介何宗漢 國立高雄應用科技大學 化學工程與材料工程系