实验室开放课题

2024年11月实验室徐善林主任组织三个研究方向的负责人召开专题研讨会，12月26日经学术委员审定，确定了三个外部开放课题：

晶圆级压缩成形塑封模流仿真

多轴直驱式塑封压机合模机构性能分析及优化设计

塑封模结构应力分析

附件：课题简介

1)晶圆级压缩成形塑封成形模流仿真

随着半导体封装技术的不断发展，晶圆级封装（Wafer-Level Packaging, WLP）已成为提高集成度和降低成本的重要途径。本课题旨在通过模流或流体仿真软件，深入研究12寸晶圆级载板在液体环氧树脂压缩工艺中的塑封成型过程，特别是针对不同芯片间距和bumping（凸块）高度下的填充性分析与die-shift（芯片位移）受力情况进行分析。

研究将采用先进的仿真工具，建立准的晶圆级封装模型，模拟不同工艺参数下的环氧树脂流动行为，包括流速、压力分布、温度变化等。通过对比分析不同芯片间距和bumping高度下的仿真结果，揭示其对填充性（如空洞、气泡等缺陷的形成）和die-shift（由封装过程中的力学作用导致的芯片位置偏移）的具体影响。

本课题的研究不仅有助于优化晶圆级封装的工艺参数，提高封装质量和可靠性，还能为新型半导体封装技术的研发提供理论支持和数据依据。预期成果将为半导体封装行业提供重要的技术参考，推动封装技术的进一步发展和应用。

2）多轴直驱式塑封压机合模机构性能分析及优化设计

针对12寸晶圆塑封后产品厚度一致性的高要求，本课题拟对晶圆级塑封压机的核心部件——多轴直驱式合模机构进行深入的性能分析与优化设计。该合模机构采用四个伺服电机直驱丝杆的创新方案，以实现高精度、高稳定性合模动作。

研究将围绕15-80吨的合模压力范围，以活动台板上塑封区域的形变量加权均值最小化为优化目标。通过先进的仿真技术与实验验证相结合的方法，对合模机构在不同工况下的应力分布、形变特性及动态响应进行详尽分析。同时，考虑到传动系统中不可避免的间隙问题，本课题将建立准的分析模型，评估间隙对合模精度的影响程度，并探索有效的补偿策略。

优化设计部分将基于分析结果，对丝杆布置方式、伺服电机选型、传动机构设计等方面进行优化调整，以期达到良好的合模效果和塑封质量。本课题的研究成果不仅能为晶圆级塑封压机的设计制造提供科学依据，还能有效推动半导体封装技术的进步，提升我国半导体产业链的整体竞争力。

3）塑封模结构应力分析

为适应市场发展的需求，封装用的引线框架尺寸越来越大，对应的封装模具外形也逐渐变大，其工作时使用的吨位也不断增加，目前对应的大压机吨位已经达到了450吨。

模具自上而下由模板，支撑件，隔热件，垫板，注塑和顶出部分等组成，且根据结构的需要，在各个零部件上需要设计镂空，避让等等，且每种支撑部件的形状尺寸各不相同，造成模具装配后，整个模具会存在应力和形变，而这些因素都会对封装产生影响，会造成最终封装出的产品存在溢料、压印不均等缺陷，因此在装配和调试时，经常根据产生缺陷的位置进行垫模处理，通过不断地调试来验证垫模的厚度。

需要对模具的不同位置（例如前后支架位置、中心支撑柱位置、注射镂空位置）做结构和应力分析，提前判断整个模具应力集中的部位，或者受压后形变较大的部位，在设计初期即在对应的位置做好预防处理,提高封装产品品质。