CAE咨询 / Data Area

案例行业

电子行业

其他分析

案例类别

芯片封装分析

问题描述

封装过程模拟，压电分析，新的电子材料分析，分层和开裂分析，材料湿应力分析，金属导线的失效分析等问题的简要介绍

应用软件

网格划分

应用ANSA进行网格划分

计算求解

应用ABAQUS进行求解

计算分析

1.金属导线失效分析

随着电子器件的微小化，金属导线越来越细，电流密度和器件本身的温度越来越高，电致失效的问题越来越突出，应用Abaqus能够预测导线的寿命和破坏位置。

2.材料湿应力分析

模塑料、下填料等高分子材料在潮湿环境下会吸收水汽并胀大，造成封装开裂、漏气等。Abaqus中具有很强的质量扩散分析和土壤渗流和混凝土固结分析功能，其力学本质和湿应力问题类似，借助这些分析功能可以有效的解决热－湿－固三场耦合分析问题。下图是Nokia公司、马里兰大学CALCE封装中心和Philips公司合作用Abaqus计算下填料（Underfill）中潮气扩散导致的湿应力问题的结果。

3.分层和开裂

Abaqus不光有断裂力学分析功能，而且在客户推动下，最新功能包括粘结单元和虚拟裂纹闭合技术（VCCT）等工程断裂分析技术。下图是Intel公司做的PCB板的弯曲，焊点失效。

4.新的电子材料

随着电子行业的发展和环保的要求，各种新的电子材料如特殊的半导体材料和无铅焊料层出不穷。各种新材料的机械性能、热性能和电性能往往具有其特殊之处，需要采用新的材料模型来描述。Abaqus除了具有广泛的材料模型库外，还提供了很友好的用户二次开发功能，用户可以使用Fortran和C++语言编写各种新的材料模型，并和Abaqus求解器关联来深入研究新的电子材料性能。这项功能也是国际上每年数以千计的学术论文是基于Abaqus发表的重要原因。

5.压电分析

压电材料在MEMS中被广泛使用，Abaqus提供26种电固耦合单元可以进行这样的分析，覆盖杆、平面应变、平面应力、轴对称和实体各种单元类型，包括一阶和二阶单元。国际上两大专用MEMS软件Coventor和IntelliSense均把Abaqus作为求解器嵌入其分析模块中。

6.封装过程模拟

各级封装组件，如圆片的划片、切边，金属封装中的钎焊、退火，塑封中焊球的回流、固化，薄膜材料涂层等过程均是复杂的机械加工过程，研究其中的制造残余应力，结构翘曲是很重要的工作。Abaqus中强大的接触、单元生死、退火成形分析、蒙皮建模、子模型等功能可以有效的模拟各种制造过程。下图为新加坡微电子学研究所采用Abaqus子模型的功能研究BGA封装焊点的全局模型和研究局部细节的子模型网格图。