罗成 吴文云 廖秋慧 黄涛

摘 要：本文以某汽车用芯片为研究对象，研究芯片封装过程结构翘曲优化问题。首先采用Taguchi正交实验设计，结合Moldflow 2016微芯片封装模拟软件，分析各因素对芯片封装过程结构翘曲影响程度及影响规律。选择对芯片翘曲影响较大的因素为响应试验因素，芯片翘曲值为响应目标，进行Box-Behnken试验设计，建立响应面试验因素与目标的数学模型。利用Box-Behnken试验设计构建的数学模型，定义遗传算法优化适应度函数，基于Matlab 2016软件遗传算法工具箱（GUI），通过迭代寻优，获得芯片封装结构翘曲的最小值及最小值时的参数组合。按照芯片翘曲最小值，对芯片原始模型进行反变形补偿，通过实际生产验证，该优化方法具有较高的精度。

关键词： 芯片翘曲;Moldflow微芯片封装;Taguchi正交实验; Box-Behnken试验;遗传算法优化

文章编号： 2095-2163（2021）01-0161-07 中图分类号：TQ320.66; TP391.7 文献标志码：A

【Abstract】In this paper， an automotive chip is taken as the research object， and the warpage optimization of chip packaging process is studied. Firstly， Taguchi orthogonal experiment design and Moldflow 2016 simulation software are used to analyze the influence of various factors on the warpage of chip packaging process. A box-Behnken experimental design is carried out to establish the mathematical model of response surface test factors and targets. Using the mathematical model constructed by box-Behnken experimental design， the fitness function of Genetic Algorithm Optimization is defined. Based on Matlab 2016 software genetic algorithm toolbox （GUI）， the minimum value of chip package structure warpage and the parameter combination of minimum value are obtained through iterative optimization. According to the minimum warpage of the chip， the original model of the chip is compensated by anti deformation. The practical production shows that the optimization method has high accuracy.

【Key words】chip warpage; Moldflow microchip packaging; Taguchi orthogonal experiment; Box-Behnken test; Genetic Algorithm Optimization

0 引 言

层叠芯片封装过程由于引线框架、晶片、塑封料层叠在温度变化的模腔中，材料属性不匹配、封装工艺参数不合理组合等会导致结构翘曲的发生，对产品性能和服役寿命有重要影响[1]。结构的翘曲直接影响到封装体的共面度[2]，引发芯片断裂[3]、芯片分层和焊点失效[4]。降低芯片封装结构的翘曲量对提升芯片封装质量及产品的可靠性有着重要的意义[5]。

本文以某汽车用芯片为研究对象，基于流体流动基本理论，结合正交试验、响应面试验及遗传算法，对封装过程工艺参数进行逐次寻优，得到工艺参数的最佳组合及最小变形量，然后对模型实现反变形补偿和生产验证。……