本發(fā)明屬于電子封裝器件仿真，尤其是涉及一種灌封過程仿真方法。

背景技術：

1、倒裝芯片封裝技術在廣闊的應用范圍內(nèi)被采納，拓寬了不同的封裝形式，具有尺寸規(guī)模小、自對準安裝、散熱性好及高輸入／輸出等優(yōu)勢。在倒裝芯片封裝中，芯片正面朝下對準基板，合金焊球作為連通導體聯(lián)接芯片與基板。然而，倒裝芯片工作時所產(chǎn)生的熱量可能會使基板和芯片之間因熱膨脹系數(shù)失配而引起熱應力疲勞損傷，甚至失效。為此，出現(xiàn)了倒裝芯片下填充工藝，該工芝通過在基板和芯片之間填充封裝材料來降低熱應力。有報道稱下填充工藝可以使焊點的連接壽命延長30至50倍。由于下填充工藝對于倒裝芯片封裝的重要性，學者們對該工藝進行了廣泛研究，也取得了一些重要進展。但是由于下填充空間的狹小和復雜性以及填充方式的多樣性，正確而又高效的預測下填充流動過程仍舊是需要進一步研究解決的問題。

2、在下填充流動的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)填充不足、空穴等問題。當焊球分布不均勻時這些問題更加嚴重。解析法只能研究一維流動，對于下填充出現(xiàn)的各種問題無法做出預估。實驗研究需要特定的實驗裝置，且耗時耗力，成本較高，不少研究者提出用數(shù)值模擬來研究下填充流體的流動行為。模擬的準確性和效率是衡量下填充數(shù)值分析方法的重要指標。三維的下填充模擬方法己經(jīng)比較成熟，但計算效率較低。

3、發(fā)明人在實施本實施例的過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術存在以下問題：

4、1、球柵陣列封裝底填充過程用二維化數(shù)值方法模擬下填充流動過程工況仿真，其焊點小而密，導致數(shù)值模擬計算中有限元網(wǎng)格數(shù)量大，有限元計算時間長，甚至現(xiàn)有計算機無法計算，無法快速的求得數(shù)值模擬的結(jié)果。

5、2、現(xiàn)有球柵陣列封裝焊點簡化方法包括材料均勻化法和局部材料均勻化法，這兩種簡化方法都無法滿足盡量還原填充過程中流體在焊點間運動的狀態(tài)的要求，必須保留焊點結(jié)構。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種灌封過程仿真方法，至少部分的解決現(xiàn)有技術中存在的有限元計算時間長，無法快速的求得數(shù)值模擬的結(jié)果問題。

2、本公開實施例提供了一種灌封過程仿真方法，包括：

3、基于獲取的芯片、焊球和基板參數(shù)構建幾何模型；

4、將幾何模型分為重點仿真區(qū)域和非重點仿真區(qū)域；

5、分別對重點仿真區(qū)域和非重點仿真區(qū)域進行判定分類；

6、基于判定分類結(jié)果對幾何模型進行簡化；

7、對簡化后的幾何模型進行網(wǎng)格劃分生成有限元模型；

8、設定的初始條件以及邊界條件，對有限元模型進行流場耦合分析。

9、可選的，所述對重點仿真區(qū)域和非重點仿真區(qū)域進行判定分類，包括：

10、將重點仿真區(qū)域分為能簡化的和不能簡化的；

11、將非重點仿真區(qū)域分為易簡化的和不易簡化的。

12、可選的，對重點仿真區(qū)域中能簡化的找到排布特征進行稀疏化處理。

13、可選的，將重點仿真區(qū)域分為能簡化的和不能簡化的，包括：

14、入膠處關鍵位置分為能簡化，或?qū)⑷肽z處關鍵位置按照5:1進行簡化。

15、可選的，將重點仿真區(qū)域分為能簡化的和不能簡化的，包括：

16、邊緣外圍焊點分為不能簡化，對稱邊界處焊球個數(shù)分為能簡化；主區(qū)域焊球個數(shù)分為能簡化，內(nèi)圍邊緣焊點分為能簡化。

17、可選的，所述對稱邊界處焊球個數(shù)按照10:1進行簡化，所述主區(qū)域焊球個數(shù)按照25:1進行簡化，所述內(nèi)圍邊緣焊點按照10:1進行簡化.

18、可選的，所述對簡化后的幾何模型進行網(wǎng)格劃分生成有限元模型，包括：

19、定義有限元模型的單元類型和材料類型。

20、可選的，所述設定的初始條件以及邊界條件，包括根據(jù)csf技術將物理特征參數(shù)進行簡化后，對簡化后的物理特征參數(shù)進行降維，所述降維基于簡化前的總體積等于簡化后的總體積，設定的降維后的物理特征參數(shù)的初始條件以及邊界條件。

21、可選的，所述設定的初始條件以及邊界條件，包括：

22、調(diào)用多孔介質(zhì)模型，將下填充除焊球之外的區(qū)域定義為多孔介質(zhì)區(qū)域，設定孔隙率為１。

23、本發(fā)明提供的灌封過程仿真方法，通過將灌封過程的幾何模型分為重點仿真區(qū)域和非重點仿真區(qū)域，然后基于判定分類結(jié)果對幾何模型進行簡化，對簡化后的幾何模型進行網(wǎng)格劃分生成有限元模型，先對模型進行簡化，然后基于簡化的模型生成有限元模型，簡化了有限元模型的計算量，從而達到減少計算量的目的。

24、本實施例通過設定的初始條件以及邊界條件，模擬還原填充過程中流體在焊點間運動的狀態(tài)的要求，達到不用焊點結(jié)構即可達到仿真效果的目的。

技術特征：

1.一種灌封過程仿真方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的灌封過程仿真方法，其特征在于，所述將幾何模型分為重點仿真區(qū)域和非重點仿真區(qū)域中，所述重點仿真區(qū)域為xoy平面的氣泡產(chǎn)生區(qū)域，所述非重點仿真區(qū)域為z軸向區(qū)域。

3.根據(jù)權利要求2所述的灌封過程仿真方法，其特征在于，所述對重點仿真區(qū)域和非重點仿真區(qū)域進行判定分類，包括：

4.根據(jù)權利要求3所述的灌封過程仿真方法，其特征在于，對重點仿真區(qū)域中能簡化的找到排布特征進行稀疏化處理。

5.根據(jù)權利要求3所述的灌封過程仿真方法，其特征在于，將重點仿真區(qū)域分為能簡化的和不能簡化的，包括：

6.根據(jù)權利要求5所述的灌封過程仿真方法，其特征在于，將重點仿真區(qū)域分為能簡化的和不能簡化的，包括：

7.根據(jù)權利要求6所述的灌封過程仿真方法，其特征在于，對稱邊界處焊球個數(shù)按照10:1進行簡化，主區(qū)域焊球個數(shù)按照25:1進行簡化，內(nèi)圍邊緣焊點按照10:1進行簡化。

8.根據(jù)權利要求1所述的灌封過程仿真方法，其特征在于，所述對簡化后的幾何模型進行網(wǎng)格劃分生成有限元模型，包括：

9.根據(jù)權利要求1所述的灌封過程仿真方法，其特征在于，所述設定的初始條件以及邊界條件，包括根據(jù)csf技術將物理特征參數(shù)進行簡化后，對簡化后的物理特征參數(shù)進行降維，所述降維基于簡化前的總體積等于簡化后的總體積，設定的降維后的物理特征參數(shù)的初始條件以及邊界條件。

10.根據(jù)權利要求1所述的灌封過程仿真方法，其特征在于，所述設定的初始條件以及邊界條件，包括：

技術總結(jié)
本發(fā)明提供了一種灌封過程仿真方法，包括：基于獲取的芯片、焊球和基板參數(shù)構建幾何模型；將幾何模型分為重點仿真區(qū)域和非重點仿真區(qū)域；分別對重點仿真區(qū)域和非重點仿真區(qū)域進行判定分類；基于判定分類結(jié)果對幾何模型進行簡化；對簡化后的幾何模型進行網(wǎng)格劃分生成有限元模型；設定的初始條件以及邊界條件，對有限元模型進行流場耦合分析。通過將灌封過程的幾何模型分為重點仿真區(qū)域和非重點仿真區(qū)域，然后基于判定分類結(jié)果對幾何模型進行簡化，對簡化后的幾何模型進行網(wǎng)格劃分生成有限元模型，先對模型進行簡化，然后基于簡化的模型生成有限元模型，簡化了有限元模型的計算量，從而達到減少計算量的目的。

技術研發(fā)人員：張適,陳冉,李麗丹,余可,陳宇,代向陽,盧大海
受保護的技術使用者：武創(chuàng)芯研科技（武漢）有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15