ICパッケージ内のワイヤースイープ解析

ICパッケージのトランスファー成形における樹脂流動を解析し、その結果得られるストークス抵抗をボンディングワイヤーへの荷重として与え、ワイヤーの変形について検討しました。

図．解析のフロー（プロジェクト画面）

ICパッケージは、タブレットと呼ばれる成形素材（熱硬化性樹脂）をプランジャーで押すことによってキャビティ内に移送するトランスファー成形が主流となっています。成形中には樹脂の流れの影響により、ICパッケージ内に配置されているリードフレーム、パッド、及びボンディングワイヤーなどに力が掛かり、それら部品に変形が生じます。今回は、このボンディングワイヤーの変形についての解析事例をご紹介します。

ボンディングワイヤーは、ICパッケージにおいて信号を伝える重要な役目を持っています。樹脂から受ける力が過大な場合には、ワイヤーが過剰に変形したり変位を起こしたりする可能性があります。特に変位（ワイヤースイープ）が大きいとワイヤー同士が接触する可能性が高くなり、正しく信号が伝わらないといった不具合が発生することになります。またボンディングワイヤーは素材が展性・延性に富む金であるため、変形の際に回復しない塑性変形が生じる恐れもあり、塑性変形を定量化することもICパッケージ設計には重要と思われます。

Ansys Workbench版 射出成形CAEシステム「PlanetsⅩ」は、ワイヤースイープを弾性変形と塑性変形に分けて検討できます。またトランスファー成形機能、リードフレーム・パッド変形解析機能と合わせて、トータルでICパッケージの設計やトラブルシューティングが可能です。

解析モデル

図．ICパッケージ(QFP)のキャビティ形状

図．パッケージ内のボンディングワイヤーの初期形状

解析結果

図．ワイヤー変形（弾性変形＋塑性変形）

図．ワイヤー変形（塑性変形のみ）

図．ワイヤー変形（弾性＋塑性変形）

図．ワイヤー変形（塑性変形のみ）