[포커스] Moldex3D iSLM의 IC 패키징 시뮬레이션 자동화

 

IC 패키징 프로세스 시뮬레이션에서 CAE팀은 작업 효율과 품질을 동시에 향상 시키는데 많은 문제에 직면하게 됩니다. 일반적인 CAE 분석에서 시뮬레이션을 위한 메쉬 생성은 매우 복잡하고 시간이 많이 소요됩니다. 반드시 먼저 2D(또는 3D) 이미지 파일을 가져오고, Surface 메쉬, 3D 솔리드 메쉬를 생성한 후, 메쉬 결함이 없도록 메쉬의 품질 및 정확성을 검사해야 하기 때문입니다. 이어서 chip, die 등의 다양한 속성을 설정하여 strip 설계에 따라 솔리드 메쉬 복사 등의 방식을 통해 완전한 패키지 모델을 생성하고, 모델 외부에 러너 등 솔리드 메쉬의 생성 및 경계 조건 등의 설정 등을 수행해야만 패키징 분석을 위한 메쉬가 준비됩니다. 프로젝트를 생성하고 메쉬, 수지 선정, Process Setting, Analysis 설정 모두 완료되어야만 분석을 시작할 수 있고, 해석이 종료되면 결과를 확인할 수 있습니다.

그림 1. 과거의 IC 패키징 공정

이렇게 복잡한 모델링 과정은 매번 시간과 노력이 많이 소요되고 CAE 엔지니어 및 관리팀은 다음과 같은 3가지 문제점을 겪습니다.

1. 반복적인 작업에 많은 시간이 소요됨
2. 모든 해석 과정에서는 메쉬 생성 같은 반복되는 세팅과 관련 조작이 반드시 필요함
3. 모든 설계에 대한 분석 및 검증이 어려움
4. 분석 및 검증 과정에서 CAE 엔지니어의 조작이 필요한 경우가 많지만, 기업 내부의 모든 패키징 설계를 분석하기 어렵기 때문에 제품의 잠재적인 설계 문제를 발견할 수 없는 경우가 발생. 기업 내부의 모든 패키징 설계 분석을 수행하려면 방대한 CAE 작업팀이 필요한데, 이는 기업의 경영 관리 방면에서 비실용적임
5. 인적 자원 낭비
6. 일반적인 IC 패키징 공정은 모두 분석 작업에 많은 인력이 필요하며, 이는 의심의 여지없이 인적 자원의 낭비이며, CAE 엔지니어의 가치 역시 떨어짐

따라서 시간 및 인적 자원 낭비 방지 및 발생할 수 있는 손실을 피하기 위해서 Moldex3D iSLM은 모든 과정을 보다 완전하고 정확한 IC 패키징 공정으로 전환이 필요합니다. IC 패키징 시뮬레이션 자동화는 「매개변수 및 데이터베이스를 정의」 합니다. 기존의 IC 패키징 산업 과정을 따르며, 보다 단순한 조작으로 발전하여 IC 패키징 시뮬레이션 자동화를 실현할 수 있습니다.

위에서 언급한 표준화 항목에는 레이어 이름, 러너, 몰드 매개변수 등 정의가 포함되며, 비록 언뜻 보기에는 유연해 보이지 않지만 작업을 자동화할 수 있습니다.

iSLM에서, 사용자는 2D CAD 파일(*.dxf)을 업로드하고, 각 객체 레이어의 형상, 재료 매개변수를 설정한 후, 성형 조건을 입력하면 해석을 시작할 수 있으며, 해석이 완료되면 3D 뷰어 플랫폼에서 결과를 확인할 수 있습니다. 모델 가져오기, 메쉬 생성, 매개변수 설정부터 분석 완료까지 모두 iSLM 플랫폼에서 수행됩니다.

그림 2. iSLM 플랫폼에서 IC 패키징 분석 작업의 표준화 흐름도

또한, Moldex3D iSLM은 「IC 시뮬레이션 및 패키징 해석 자동화」도 제공합니다. 이 프로세스는 앞에 설명한 러너 설계, 모델 매개변수 등의 과정을 템플릿으로 생성할 수 있습니다. 사용자는 프로젝트에서 2D CAD 파일(*.dxf)를 업로드하고 템플릿 형식에 맞춰 해당 *.xlsx파일 또는 JSON 파일만 업로드하면, 사용자가 업로드한 파일 내용을 읽고 해석을 진행합니다. 소모되는 인력을 줄이고, 프로세스를 자동화할 수 있습니다.

그림 3. iSLM 플랫폼 IC 패키징 해석 자동화 흐름도

해석이 완료된 후 결과 분석의 3D 뷰어에서 확대, 축소, 회전 시킬 수 있고, 사용자도 상단의 Toolbar를 이용해 웰드 라인, 에어 트랩 등의 결함을 확인할 수 있습니다. 또한, 게이트 위치를 확인하고 싶은 경우, 게이트 표시 버튼을 클릭하면 관련 게이트 정보가 표시되며, 우측 상단의 메뉴에서 압력, 최대 온도 값 등의 정보가 있습니다. Wire Sweep 옵션을 선택하면, 단일 칩 패키지 패널 및 모델 뷰어가 열리고, 패널의 좌표가 단일 객체를 확인하는 기능을 제공하며, 다운로드 버튼을 클릭하면 객체 파일을 csv, dxf 두 가지 형식으로 추출 가능합니다. 또한, iSLM은 유동 애니메이션, XY 곡선 결과 그래프 등의 다양한 결과 정보를 제공합니다.

그림 4. 3D 뷰어 결과 확인(유동선단 애니메이션)

Moldex3D iSLM의 IC 패키징 시뮬레이션 분석은 단순화, 표준화 모델링 과정을 통해 반복적인 작업과 그에 따라 소요되는 인적 자원 낭비를 줄일 수 있고, 각 분석 프로세스, 메쉬 자동 생성 등의 정보를 예약하여 분석 조작에 필요한 작업 시간을 크게 절감할 수 있습니다. 또한, 파일 템플릿을 사전 설정하면, 시스템이 해당 업로드 데이터 파일 내의 매개변수 데이터를 자동으로 캡처하여 생성 및 분석 단계를 빠르게 완료할 수 있습니다. 이를 통해 반복적 데이터의 번거로운 생성 작업을 대폭 줄일 수 있고, 시뮬레이션 분석의 중요성 및 CAE팀의 가치를 더욱 부각시킬 수 있습니다.

[출처] https://kr.moldex3d.com/blog/top-story/automatic-simulation-workflow-for-the-ic-packaging-industry/