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[機能紹介] ICパッケージング業界のための自動シミュレーションワークフロー

事例カテゴリ: IC封止成形

IC封止成形解析のワークフロー紹介

Moldex3D 研究開発部副部長 Jill Chen 氏

CAEチームは、ICパッケージングプロセスの解析中に性能と効率の両面から多くの課題に直面することになるでしょう。例えば、シミュレーションプロジェクトのための構造メッシュモデルの作成は、通常、非常に複雑で時間がかかります。
一般的には、まず2D（または3D）画像ファイルをインポートし、ベースメッシュとハイブリッドソリッドメッシュを構築する必要があります。メッシュの品質と精度を確認した後、チップやダイなどの異なる要素の設定を変更する必要があります。ユニットのソリッドメッシュの作成が完了したら、ストリップデザインに従って、実体のメッシュをコピーして完全なパッケージモデルを作成する必要があります。

その後、ランナーなどのソリッドメッシュの設定や境界条件の設定などをモデル外で行い、パッケージ工程解析のメッシュ処理を完了する必要があります。メッシュ処理が完了したら、プロジェクトを作成する必要があります。手順としては、まず新規プロジェクトを作成し、メッシュの設定や材料、成形条件などの解析プロセスを確立し、解析順序を設定することになります。これらが完了するまでは多数の解析プロセスが実行され、最終的に解析結果を確認できます。

図1. 過去のICパッケージ工程

複雑なモデリング作業には、多くの日数と労力がかかることが少なくありません。そのため、CAEエンジニアや経営陣全体にとって、避けられない苦痛をもたらすことがあります。

1. ルーティンワークに時間を取られる
モデリングプロセスの設計では、特定のワークフローや操作の繰り返しが必要です。例えば、ソリッドメッシュの構築などです。
2. すべての設計の解析実行が困難
解析実行の過程では、CAEエンジニアが操作する必要があります。そのため、企業内のすべてのパッケージデザインについて完全な解析を行うことは難しく、潜在的な設計上の問題をすぐに発見できない場合があります。企業内のすべてのパッケージデザインの完全な解析を行うには、巨大なCAE作業チームが必要であり、企業の運営や管理にとって非現実的です。
3. 人的資源のロス
一般的なICパッケージングプロセスでは、解析作業に多大な手作業が必要となることが多くあります。これは人的資源のロスであり、CAEエンジニアの重要性を著しく低下させるものであることは間違いありません。

そこで、時間、労力、人的資源の無駄を省き、IC パッケージングプロセスの全ステップの完全性と正確性を高めるために、iSLMは IC パッケージングワークフローを自動化して提供します。一連の標準的なパラメータやデータベースをあらかじめ決めておくことで、ICパッケージング業界の高い標準化の精神を継承するだけでなく、開発プロセスを簡素化することができます。これにより、ICパッケージングの自動化、解析ワークフローのシミュレーションがより一層促進されます。上記の標準化には、設計層名、ランナー設計、金型パラメータなどの統一定義が含まれており、一見柔軟性に欠けますが、ワークフローの自動化に役立ちます。iSLMでは、2次元設計ファイル（.dxf）をアップロードし、各オブジェクト層のジオメトリや材料パラメータを設定することができます。プロセス条件の設定に必要な情報を入力すると、解析が開始されます。解析が完了すると、3Dビューアープラットフォーム上で解析結果を確認することができます。モデルのインポートからメッシュの自動生成、成形条件の設定、解析完了まで、すべての工程を iSLM プラットフォーム上で行うことができます。

図2. iSLMプラットフォームにおけるICパッケージングプロセスのワークフローを示すグラフ

一方、Moldex3D iSLMは、自動化というコアコンセプトにより適合するために、もう一つの解析ワークフロー設定である「ICシミュレーションとパッケージング解析自動化ワークフロー」を提供します。このプロセスはまず、統一チャンネル設計、モデルパラメータなどの標準的なステップをカスタマイズしたファイルテンプレートとして確立します。ユーザーは、プロジェクトのテンプレート形式に従って、2Dデザインファイル（.dxf）と対応するワークシートデータファイル（.xlsx）またはJSONファイルをアップロードするだけです。アップロードされたファイルの内容は、システムが自動的に読み込んで転送し、自動シミュレーション解析作業を完了します。これにより、人的リソースの消費を大幅に削減し、標準化された設定プロセスをカスタマイズされた自動化されたレベルにまで高めることができます。

図3. iSLMプラットフォームにおけるICパッケージ解析の自動化ワークフロー図

3Dビューアーでは、3Dオブジェクトの拡大・縮小や回転のほか、ツールバーを使って解析後のウェルドラインやパッケージ不良の確認が可能です。また、ゲート位置を確認したい場合は、" Gate " ボタンを選択すると、関連するゲート情報が表示されます。右上のドロップダウンメニューには、圧力、最高温度など、多くの表示項目があります。メニューで " Wire Sweep " を選択すると、" Single Package Viewer " とモデルが表示されます。このパネルの座標図では、単一のオブジェクトを表示する機能が提供されます。ダウンロードボタンをクリックすると、オブジェクトファイルをcsvとdxfの2つのフォーマットでコンピュータにダウンロードすることができます。さらに、iSLMはメルトフロントアニメーション、XYカーブグラフ、その他の様々な結果データを提供し、結果を便利に見ることができます。

図4. iSLM 3D Viewerでの確認結果

iSLMのIC封止解析シミュレーションワークフローの簡略化・標準化されたモデリングプロセスを通じて、ルーチンワークに費やされる大量の労力と時間を削減することができます。また、メッシュなどのデータ構築や各解析プロセスのスケジューリングを自動化することで、操作時間の短縮だけでなく、樹脂流動解析やCAEチームの価値も明確にします。