下填充封裝過程的宏介觀多尺度建模與計(jì)算.pdf

1、下填充過程對倒裝芯片封裝過程至關(guān)重要，它直接影響了封裝的結(jié)構(gòu)和熱可靠性。采用數(shù)值模擬的方法預(yù)測并分析下填充封裝過程，對于優(yōu)化成型過程，提高封裝的可靠性都具有重要的意義?，F(xiàn)有的下填充成型過程模擬以二維模型為主，三維模型尚不完善，而且關(guān)于下填充成型過程中毛細(xì)驅(qū)動力作用機(jī)理的認(rèn)識也不夠清楚。另一方面，對下填充過程中多相流以及懸浮固體顆粒再分布等介觀問題，傳統(tǒng)方法難以準(zhǔn)確描述多相界面作用，不能真正反映顆粒與熔體之間的相互作用關(guān)系，無法準(zhǔn)確考慮多

2、形態(tài)顆粒的分布形式，有必要采用更有效的方法分析下填充封裝中的介觀過程。
　　以下填充封裝過程為研究對象，本文從宏、介觀兩個層次研究了芯片塑封下填充成型過程模擬的理論與方法。在宏觀過程模擬方面，主要工作有：
　　(1)研究了塑封下填充工藝中的毛細(xì)作用機(jī)理，提出了“互激勵”毛細(xì)作用模型，認(rèn)為壁面非平衡黏附力和自由界面表面張力都是毛細(xì)作用不可或缺的組成部分，這兩種力在毛細(xì)作用過程中互相協(xié)同、彼此競爭，構(gòu)成了毛細(xì)作用對立統(tǒng)一的兩個方

3、面?；诖四Ｐ筒捎梅謱佑?jì)算方法實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)毛細(xì)界面計(jì)算的數(shù)值方法和動態(tài)毛細(xì)流動計(jì)算的數(shù)值方法，并通過平行平板和毛細(xì)管毛細(xì)實(shí)驗(yàn)對所提出的模型和方法進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　(2)基于提出的“互激勵”毛細(xì)模型，采用三維N-S方程，結(jié)合Kamal固化反應(yīng)模型和廣義Cox-Merz黏度模型，建立了塑封下填充成型的宏觀物理模型。采用SUPG/PSPG計(jì)算格式建立了穩(wěn)定的有限元求解過程，實(shí)現(xiàn)塑封成型中非牛頓流動、固化反應(yīng)以及包含固化放熱的成型溫度變化的

4、物理過程；
　　在介觀過程計(jì)算方面，主要的工作有：
　　(3)基于擴(kuò)展的格子波爾茲曼(LBM)偽勢模型建立了下填充介觀多相流充填模擬過程，研究了封膠熔體的表面張力，及其與硅芯片、基板以及焊點(diǎn)壁面潤濕性能對下填充過程的影響，考察了焊點(diǎn)間距以及邊界通道對充填過程一致性的影響，并分析了布膠方式對邊界繞流作用的影響；
　　(4)基于Ladd壁面模型建立了下填充顆粒懸浮介觀模型，一方面研究了成型過程中不同剪切速率以及固體顆粒形狀