環(huán)氧模壓樹脂（Epoxy Molding Compounds, EMC）是IC封裝製程中常用的熱固性封膠材料，在封膠充填過程中會(huì)隨著溫度升高而產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)（cross-linking）；當(dāng)交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行至某個(gè)階段，膠體將達(dá)到熟化，賦予產(chǎn)品更佳的機(jī)械性質(zhì)及穩(wěn)定性。然而當(dāng)IC元件充填完成時(shí)，往往膠體尚未完全熟化（fully cure），因此一般常利用後熟化（post-mold cure）製程來(lái)促使膠體完全熟化。加溫烘烤是常見的後熟化方式之一，在使膠體完全熟化後再將其降溫。過程中由於EMC的體積會(huì)因?yàn)榻宦?lián)反應(yīng)而產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，加上各元件之間的熱膨脹係數(shù)不同，會(huì)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的位移變形；若變形量過大，將可能導(dǎo)致該封裝元件內(nèi)部微結(jié)構(gòu)崩壞而失效。

針對(duì)上述情形，Moldex3D後熟化分析功能可提供完整的分析能量，讓使用者事先預(yù)測(cè)潛在的變形問題。Moldex3D可考慮在常壓下，針對(duì)後熟化製程從進(jìn)烤箱至冷卻到常溫的過程中，進(jìn)行不同溫度和熟化度的耦合計(jì)算，模擬IC元件最終的翹曲量值變化。接下來(lái)以雙層板試驗(yàn)?zāi)Ｐ停▓D1）的模擬案例作說明。

圖1 : 雙層板試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛶缀危景咐訣MC-Cu為雙層板試驗(yàn)材料（註）

經(jīng)模流分析之後再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（環(huán)境溫度如圖2所示），結(jié)果發(fā)現(xiàn)最終後熟化過程結(jié)束（約23000秒時(shí)），產(chǎn)品Z方向翹曲量值為0.32mm，而模流分析軟體模擬出來(lái)的結(jié)果為0.354mm，二者數(shù)值相當(dāng)接近（圖5）。以模擬結(jié)果而言，進(jìn)烤箱前（圖4）後熟化的產(chǎn)品變形，主導(dǎo)原因?yàn)槭旎壬仙斐傻捏w積收縮，Z方向收縮量為0.326 mm；而進(jìn)烤箱後，變形主導(dǎo)元因材料黏彈應(yīng)力釋放行為（此時(shí)已完全熟化，如圖3），此收縮量則為0.028mm。

圖2 : 上圖為後熟化製程中，IC元件移往室溫中再進(jìn)入烤箱（175℃）以達(dá)到EMC封膠材料完全交聯(lián)；接著完成後熟化6個(gè)小時(shí)後，再移往室溫中（25℃）之過程

圖3 : 圖為IC元件即將進(jìn)入烤箱時(shí)，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率量值的模擬結(jié)果。紅色區(qū)域顯示此時(shí)IC元件已接近完全交聯(lián)（96%）

圖4 : 圖為IC元件即將進(jìn)入烤箱時(shí)，產(chǎn)品翹曲變化的模擬結(jié)果。結(jié)果顯示Z方向翹曲量值為-0.236 mm，代表元件中心會(huì)向下彎曲0.236mm

圖5 : 圖為完成整個(gè)後熟化製程，IC元件移到室溫下的Z方向翹曲量值結(jié)果，模擬出來(lái)的結(jié)果為0.354mm，與實(shí)驗(yàn)數(shù)值相當(dāng)接近。

本案例探討後熟化過程中，封膠EMC材料完全交聯(lián)反應(yīng)和殘留應(yīng)力釋放時(shí)，考慮溫度和材料熟化度耦合下，影響IC元件產(chǎn)品的翹曲量值。經(jīng)模流分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相互驗(yàn)證下，發(fā)現(xiàn)EMC材料交聯(lián)反應(yīng)過程主導(dǎo)了大部分的產(chǎn)品翹曲量值和趨勢(shì)。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)Moldex3D在翹曲定性和定量上的分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合，驗(yàn)證模流分析軟體運(yùn)用在實(shí)際生產(chǎn)上，對(duì)IC封裝後熟化製程的流程規(guī)畫、翹曲預(yù)測(cè)等皆有顯著助益，進(jìn)而達(dá)到縮短上市時(shí)程、降低成本。

註：圖片來(lái)源參考：王智國(guó)，《IC封裝EMC材料後熟化製程黏彈模型的建立》，國(guó)立成功大學(xué)碩士論文，2006。