T E L K O M N I K A ,   V o l . 9 ,   N o . 1 ,   A p r i l   2 0 1 1 ,   p p .   2 7 ~ 3 6   I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   a c c r e d i t e d   b y   D G H E   ( D I K T I ) ,   D e c r e e   N o :   5 1 / D i k t i / K e p / 2 0 1 0           2 7       R e c e i v e d   D e c e m b e r   1 4 th ,   2 0 1 0 ;   R e v i s e d   M a r c h   2 n d ,   2 0 1 1 ;   A c c e p t e d   A p r i l   4 th ,   2 0 1 1   P l a s t i c   B a l l   G r i d   A r r a y   E n c a p s u l a t i o n   P r o c e s s   S i m u l a t i o n   o n   R h e o l o g y   E f f e c t       D a d a n   R a m d a n * 1 ,   M o h d   Z u l k i f l y   A b d u l l a h 2 ,   K h o r   C h u   Y e e 3     1 F a c u l t y   o f   En g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t a s   M e d a n   Ar e a ,   M e d a n ,   I n d o n e s i a   J l .   Ko l a m   N o . 1   M e d a n ,   3 0 2 7 1 ,   M e d a n ,   I n d o n e s i a   2 , 3 Sc h o o l   o f   M e c h a n i c a l   En g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t i   Sa i n s   M a l a y s i a ,   P e n a n g ,   M a l a y s i a   En g i n e e r i n g   C a m p u s ,   1 4 3 0 0   N i b o n g   T e b a l ,   Pe n a n g ,   M a l a y s i a   e - m a i l :   d a d a n . u s m @ g m a i l . c o m * 1 ,   p h o n e :   0 1 6 4 3 2 4 6 2 0       A b s t r a k   R a n g k a i a n   e l e k t r o n i k   t e r p a d u   h a r u s   d i k e m a s   u n t u k   p e r l i n d u n g a n   d a r i   p e n g a r u h   l i n g k u n g a n   s e p e r t i   t e m p e r a t u r ,   t e k a n a n   d a n   b e n t u r a n .   M a k a l a h   i n i   m e n y a j i k a n   a n a l i s a   v i s u a l i s a s i   a l i r a n   f l u i d a   p a d a   p r o s e s   p e n g e m a s a n   ( e n c a p s u l a t i o n   p r o c e s s )   p l a s t i c   b a l l   g r i d   a r r a y   ( PBG A)   d e n g a n   m e m p e r t i m b a n g k a n   p e n g a r u h   r e o l o g i   p o l i m e r .   D a l a m   p r o s e s   p e n c e t a k a n   k e m a s a n ,   p e r i l a k u   a l i r a n   f l u i d a   p e n g e m a s   d i m o d e l k a n   d e n g a n   m o d e l   v i s k o s i t a s   C a s t r o - M a c o s k o   d e n g a n   m e m p e r t i m b a n g k a n   p e n g a r u h   p r o s e s   p e r u b a h a n   f l u i d a   m e n g e r i n g   d a n   t e k n i k   v o l u m e   o f   f l u i d   ( V O F )   d i t e r a p k a n   u n t u k   p e l a c a k a n   a l i r a n   f l u i d a .   M o d e l   v i s k o s i t a s   d i t u l i s   d a l a m   b a h a s a   C   d a n   d i k o m p i l a s i   d e n g a n   m e n g g u n a k a n   u s e r - d e f i n e d - f u n g s i o n   k e   d a l a m   p e r a n g k a t   l u n a k   F L U E N T .   T i g a   j e n i s   e p o x y   m o l d i n g   c o m p o u n d ,   y a i t u   k a s u s   1 ,   2 ,   d a n   3   d i g u n a k a n   u n t u k   m e m p e l a j a r i   p e r i l a k u   l e l e h a n   f l u i d a   d a l a m   r o n g g a   c e t a k a n .   Pr o f i l   l e l e h a n   f l u i d a   d a n   h u b u n g a n   v i s k o s i t a s   d e n g a n   t i n g k a t   p e m b e k u a n   u n t u k   s e m u a   k a s u s   d i a n a l i s i s   d a n   d i s a j i k a n .   H a s i l   s i m u l a s i   d i b a n d i n g k a n   d e n g a n   h a s i l   e k s p e r i m e n   s e b e l u m n y a   d a n   m e n e m u k a n   k e s e s u a i a n   y a n g   b a i k .   D a l a m   p e n e l i t i a n   i n i ,   k a s u s   1   d e n g a n   v i s k o s i t a s   y a n g   l e b i h   t i n g g i   m e n u n j u k k a n   u d a r a   t e r p e r a n g k a p   l e b i h   b e s a r   d a n   d i s t r i b u s i   t e k a n a n   l e b i h   t i n g g i .     Ka t a   k u n c i :   m o d e l   v i s k o s i t a s   C a s t r o - M a c o s k o ,   PBG A,   p e n g a r u h   r e o l o g i ,   p r o s e s   p e n g e p a k a n         A b s t r a c t   T h e   i n t e g r a t e d   c i r c u i t   s h o u l d   b e   e n c a p s u l a t e d   f o r   p r o t e c t i o n   f r o m   t h e i r   i n t e n d e d   e n v i r o n m e n t .   T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   t h e   f l o w   v i s u a l i z a t i o n   o f   t h e   p l a s t i c   b a l l   g r i d   a r r a y   ( PBG A)   c h i p   e n c a p s u l a t i o n   p r o c e s s   c o n s i d e r i n g   o f   t h e   r h e o l o g y   e f f e c t .   I n   t h e   m o l d i n g   p r o c e s s ,   e n c a p s u l a n t   f l o w   b e h a v i o r   i s   m o d e l e d   b y   C a s t r o - M a c o s k o   v i s c o s i t y   m o d e l   w i t h   c o n s i d e r i n g   c u r i n g   e f f e c t   a n d   v o l u m e   o f   f l u i d   t e c h n i q u e   i s   a p p l i e d   f o r   m e l t   f r o n t   t r a c k i n g .   T h e   v i s c o s i t y   m o d e l   i s   w r i t t e n   i n t o   C   l a n g u a g e   a n d   c o m p i l e d   u s i n g   U s e r - D e f i n e d   F u n c t i o n s   i n t o   t h e   F L U EN T   a n a l y s i s .   T h r e e   t y p e s   o f   Ep o x y   M o l d i n g   C o m p o u n d   n a m e l y   c a s e   1 ,   2 ,   a n d   3   w e r e   u t i l i z e d   f o r   t h e   s t u d y   o f   f l u i d   f l o w   i n s i d e   t h e   m o l d   c a v i t y .   T h e   m e l t   f r o n t   p r o f i l e s   a n d   v i s c o s i t y   v e r s u s   s h e a r   r a t e   f o r   a l l   c a s e s   a r e   a n a l y z e d   a n d   p r e s e n t e d .   T h e   n u m e r i c a l   r e s u l t s   a r e   c o m p a r e d   w i t h   t h e   p r e v i o u s   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   a n d   f o u n d   i n   g o o d   c o n f o r m i t y .   I n   t h e   p r e s e n t   s t u d y ,   c a s e   1   w i t h   g r e a t e r   v i s c o s i t y   s h o w s   t h e   h i g h e r   a i r   t r a p   a n d   h i g h e r   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n s .       K e y w o r d s :   C a s t r o - M a c o s k o   v i s c o s i t y   m o d e l ,   e n c a p s u l a t i o n   p r o c e s s ,   PBG A,   r h e o l o g y   e f f e c t       1 .   I n t r o d u c t i o n   T h e   E M C   r h e o l o g y   p r o p e r t i e s   p l a y   a n   i m p o r t a n t   r o l e   d u r i n g   t h e   e n c a p s u l a t i o n   p r o c e s s .   I t   i s   b e c a u s e   t h e   f i n a l   p h y s i c a l   p r o p e r t i e s   o f   E M C   a n d   p r o c e s s i n g   r e l y   o n   i t .   R h e o l o g y   i s   d e f i n e d   a s   t h e   s c i e n c e   o f   f l o w   a n d   d e f o r m a t i o n   o f   m a t t e r   [ 1 ] - [ 4 ] .   T h e   m o s t   c o m m o n   m o d e l s   o f   r h e o l o g y   a r e   t h e   C a s t r o - M a c o s k o   m o d e l .   I t   i s   e s p e c i a l l y   u s e d   i n   t h e r m o s e t   p o l y m e r   r h e o l o g y   [ 4 ] .   T h e   e f f e c t   o f   g a p s   b e t w e e n   d i e   t o p   a n d   m o l d   c a p   s u r f a c e   a n d   b e t w e e n   a d j a c e n t   d i e s   o n   E M C   r h e o l o g y   d u r i n g   s t a c k e d - c h i p   s c a l e   p a c k a g e s   ( S - C S P )   e n c a p s u l a t e d   w a s   s t u d i e d   b y   A b d u l l a h   M K   e t   a l .   [ 4 ] .   R h e o k i n e t i c   s i m u l a t i o n   o f   m o l d   f i l l i n g   b e h a v i o r ,   m o l d   v o i d   a n d   w i r e   s w e e p i n g   d e p e n d e n c e s   o f   g a t e   s i z e   w a s   a n a l y z e d   b y   L e e   M W   e t   a l .   [ 5 ] .       I n   t h e   p r e s e n t   s t u d y ,   t h e   c o m p u t a t i o n a l   f l u i d   d y n a m i c   ( C F D )   c o d e   F L U E N T   6 . 3   [ 6 ]   i s   u s e d   t o   a n a l y z e   t h e   e f f e c t   o f   r h e o l o g y   o n   t h e   f l o w   b e h a v i o r   o f   t h e   e n c a p s u l a t i o n   p r o c e s s   o f   P B G A .   T h e   t h r e e   d i m e n s i o n a l   m o d e l s   a r e   d e v e l o p e d   a n d   a n a l y z e d   b y   u s i n g   f i n i t e   v o l u m e   m e t h o d .   F l o w   b e h a v i o r   o f   e n c a p s u l a n t   i s   m o d e l e d   b y   C a s t r o - M a c o s k o   w i t h   c u r i n g   k i n e t i c   m o d e l   b y   u s i n g   u s e r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                    I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   1 ,     A p r i l   2 0 1 1   :     2 7     3 6   2 8 d e f i n e   f u n c t i o n s   ( U D F s ) .   T h r e e   d i f f e r e n t   E M C   p r o p e r t i e s   n a m e l y   c a s e   1 ,   c a s e   2 ,   a n d   c a s e   3   a r e   s t u d i e d   f o r   a n a l y z i n g   o f   f l u i d   f l o w   i n s i d e   m o l d   c a v i t y .   N u m e r i c a l   r e s u l t s   o f   f l o w   p a t t e r n s   a n d   p e r c e n t a g e   o f   t h e   v o i d   o f   t h e   t h r e e   a r r a n g e m e n t s   o f   E M C   p r o p e r t i e s   a r e   c o m p a r e d .         2 .   R e s e a r c h   M e t h o d   2 . 1   M a t h e m a t i c a l   M o d e l     I n   t h e   s i m u l a t i o n   m o d e l ,   t h e   E M C   a n d   a i r   a r e   a s s u m e d   i n c o m p r e s s i b l e   a n d   t h e   g o v e r n i n g   e q u a t i o n s   t h a t   d e s c r i b e d   t h e   f l u i d   f l o w   a r e   c o n s e r v a t i o n   o f   m a s s ,   c o n s e r v a t i o n   o f   m o m e n t u m   a n d   c o n s e r v a t i o n   o f   e n e r g y   [ 7 ] - [ 8 ] .   F L U E N T   n o r m a l l y   s o l v e s   t h e   g o v e r n i n g   e q u a t i o n s   u s i n g   C a r t e s i a n   s p a t i a l   c o o r d i n a t e s   a n d   v e l o c i t y   c o m p o n e n t s   a s   l i s t e d   b e l o w .     T h e   c o n s e r v a t i o n   o f   m a s s   o r   c o n t i n u i t y   e q u a t i o n   i s :     + = 0   ( 1 )     E q u a t i o n   ( 1 )   i s   t h e   g e n e r a l   f o r m   o f   t h e   m a s s   c o n s e r v a t i o n   e q u a t i o n   a n d   i s   v a l i d   f o r   i n c o m p r e s s i b l e   a n d   c o m p r e s s i b l e   f l o w s .   C o n s e r v a t i o n   o f   m o m e n t u m   i n   i th   d i r e c t i o n   i n   a n   i n e r t i a l   ( n o n -   a c c e l e r a t i n g )   r e f e r e n c e   f r a m e   i s   d e s c r i b e d   b y :     + = + + g +     ( 2 )     w h e r e ,   ρ   i s   t h e   d e n s i t y ,   u   i s   t h e   v e l o c i t y   v e c t o r ,   P   i s   t h e   s t a t i c   p r e s s u r e ,   τ ij   i s   t h e   v i s c o u s   s t r e s s   t e n s o r   a n d   g i   a n d   F i   a r e   t h e   g r a v i t a t i o n a l   a c c e l e r a t i o n   a n d   e x t e r n a l   b o d y   f o r c e   i n   t h e   i   d i r e c t i o n ,   r e s p e c t i v e l y .       T h e   e n e r g y   e q u a t i o n   c a s t   i n   t e r m s   o f   h   ( s t a t i c   e n t h a l p y )   c a n   b e   w r i t t e n   a s ,     + = +   ( 3 )     w h e r e   k   i s   t h e   t h e r m a l   c o n d u c t i v i t y ,   T   i s   t h e   a b s o l u t e   t e m p e r a t u r e   a n d     i s   t h e   e n e r g y   s o u r c e   t e r m   a n d   i t   c o n t a i n i n g   t w o   c o n t r i b u t i o n s   o f   p o l y m e r   p r o p e r t i e s :     = +         ( 4 )     w h e r e   µ   i s   t h e   v i s c o s i t y   a n d     i s   t h e   s h e a r   r a t e ,     i s   t h e   c u r i n g   r a t e   a n d   H   i s   t h e   r e a c t i o n   h e a t .   T h e   m o l d i n g   c o m p o u n d   w a s   a s s u m e d   t o   b e   a   g e n e r a l i z e d   N e w t o n i a n   f l u i d   ( G N F ) .       S e v e r a l   m o d e l s   h a v e   b e e n   u s e d   t o   p r e d i c t   t h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   v i s c o s i t y   ( µ )   a n d   t h e   d e g r e e   o f   p o l y m e r i z a t i o n .   T h e   C a s t r o M a c o s k o   m o d e l   h a s   b e e n   a p p l i e d   b y   N g u y e n   e t   a l .   [ 8 ]   a n d   A l p e m   e t   a l .   [ 9 ]   i s   s e l e c t e d   t o   u s e   i n   t h i s   s i m u l a t i o n .   I t   i s   d e s c r i b e d   a s   f o l l o w s :     , = ( ) 1 + ( )    ( 5 )     w h e r e   T   i s   t h e   a b s o l u t e   t e m p e r a t u r e ,     i s   t h e   s h e a r   r a t e ,   µ 0   t h e   z e r o   s h e a r   r a t e   v i s c o s i t y ,   *   i s   t h e   p a r a m e t e r   t h a t   d e s c r i b e s   t h e   t r a n s i t i o n   r e g i o n   b e t w e e n   z e r o   s h e a r   r a t e s   a n d   t h e   p o w e r   l a w   r e g i o n   o f   t h e   v i s c o s i t y   c u r v e ,   n   i s   t h e   p o w e r   l a w   i n d e x ,   α   i s   t h e   c o n v e r s i o n ,   α g   i s   t h e   c o n v e r s i o n   a t   t h e   g e l   p o i n t   a n d   C 1   a n d   C 2   a r e   f i t t i n g   c o n s t a n t s .     =     ( 6 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       T i t l e   o f   m a n u s c r i p t   i s   s h o r t   a n d   c l e a r ,   i m p l i e s   r e s e a r c h   r e s u l t s   ( F i r s t   A u t h o r )   2 9 B   i s   a n   e x p o n e n t i a l - f i t t e d   c o n s t a n t   a n d   T b   i s   a   t e m p e r a t u r e   f i t t e d - c o n s t a n t .   I n   a d d i t i o n ,   K a m a l   c u r i n g   k i n e t i c s   i s   c o u p l e d   t o g e t h e r   w i t h   C a s t r o M a c o s k o   m o d e l .   T h i s   m o d e l   p r e d i c t s   t h e   r a t e   o f   c h e m i c a l   c o n v e r s i o n   o f   t h e   c o m p o u n d   a s   f o l l o w s :     = + ( 1 )     ( 7 )     = e x p   ( )   = e x p   ( )     ( 8 )     w h e r e   A 1   a n d   A 2   a r e   t h e   A r r h e n i u s   p r e - e x p o n e n t i a l   f a c t o r s ,   E 1   a n d   E 2   a r e   t h e   a c t i v a t i o n   e n e r g i e s ,   m 1   a n d   m 2   a r e   t h e   r e a c t i o n   o r d e r s ,     i s   t h e   c u r i n g   d e g r e e   o f   E M C ,   w h i c h   c a n   b e   d e f i n e d   a s   a   r a t i o   o f   t h e   h e a t   r e l e a s e d   t o   t h e   t o t a l   h e a t   r e l e a s e d   a t   c o m p l e t e   c o n v e r s i o n   [ 1 0 ] :     ( ) = ( )    ( 9 )     T h e   b a s i c   i d e a   o f   t h e   V O F   s c h e m e   i s   t o   l o c a t e   a n d   e v o l v e   t h e   d i s t r i b u t i o n   o f ,   s a y ,   t h e   l i q u i d   p h a s e   b y   a s s i g n i n g   f o r   e a c h   c e l l   i n   t h e   c o m p u t a t i o n a l   g r i d   a   s c a l a r ,   F ,   w h i c h   s p e c i f i e s   t h e   f r a c t i o n   o f   t h e   c e l l ' s   v o l u m e   o c c u p i e d   b y   l i q u i d .   T h u s ,   F   t a k e s   t h e   v a l u e   o f   1   ( F = 1 )   i n   c e l l ,   w h i c h   c o n t a i n s   o n l y   r e s i n ,   t h e   v a l u e   0   ( F = 0 )   i n   c e l l s ,   w h i c h   a r e   v o i d   o f   r e s i n ,   a n d   a   v a l u e   b e t w e e n   0   a n d   1   ( 0 < F < 1 )   i n   i n t e r f a c e   c e l l s   o r   r e f e r r e d   a s   t h e   r e s i n   m e l t   f r o n t .   T h e   e q u a t i o n   o f   m e l t   f r o n t   o v e r   t i m e   i s   g o v e r n e d   b y   t h e   f o l l o w i n g   t r a n s p o r t   e q u a t i o n :     = + = 0   ( 1 0 )       2 . 2   N u m e r i c a l   S i m u l a t i o n   2 . 2 . 1   S i m u l a t i o n   M o d e l   a n d   B o u n d a r y   C o n d i t i o n s   T h e   v o l u m e   o f   f l u i d   ( V O F )   m o d e l   i n   F L U E N T   6 . 3 . 2 6   i s   u t i l i z e d   t o   s i m u l a t e   t h e   p r o c e s s   [ 6 ] .   E M C   t y p e s   a r e   s e t   a t   d i f f e r e n t   p a r a m e t e r s ,   a s   s h o w n   i n   T a b l e   1 .   A i r   a n d   E M C   a r e   d e f i n e d   a s   t h e   p h a s e s   i n   t h e   a n a l y s i s .   I m p l i c i t   s o l u t i o n   a n d   t i m e   d e p e n d e n t   f o r m u l a t i o n   i s   a p p l i e d   f o r   t h e   v o l u m e   f r a c t i o n   i n   e v e r y   t i m e   s t e p .   T h e   v o l u m e   f r a c t i o n   o f   t h e   e n c a p s u l a t i o n   m a t e r i a l   i s   d e f i n e d   a s   o n e   a n d   z e r o   v a l u e   f o r   a i r   p h a s e .   B e s i d e s ,   v i s c o s i t y   C a s t r o - M a c o s k o   m o d e l   a n d   V O F   t e c h n i q u e s   a r e   a p p l i e d   t o   t r a c k   t h e   m e l t   f r o n t .             F i g u r e   1 .   ( a )   B o u n d a r y   c o n d i t i o n s   o f   P B G A   m o d e l   ( b )   M e s h e d   m o d e l   o f   P B G A .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                    I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   1 ,     A p r i l   2 0 1 1   :     2 7     3 6   3 0 T h e   P B G A   c h i p   p a c k a g e   m o d e l   u s e d   i n   t h e   p r e s e n t   s t u d y   a n d   i t s   b o u n d a r y   c o n d i t i o n s   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e   1 a .   T h e   b o u n d a r y   a n d   i n i t i a l   c o n d i t i o n s   a r e   u s e d   i n   t h e   c a l c u l a t i o n   a r e   a s   f o l l o w s   [ 6 ,   7 ] :   ( a )   O n   w a l l   :   u   =   v   =   w   =   0 ;   T = T w ,     = 0   ( b )   O n   c e n t r e   l i n e   :     =   =   =   = 0   ( c )   O n   m e l t   f r o n t :     p   =   0   ( d )   A t   i n l e t   :   u = u i n ( x , y , z ) ;   T = T i n     2 . 2 . 2   T h e   c o m p u t a t i o n a l   d o m a i n   a n d   b o u n d a r y   c o n d i t i o n s   I n   t h e   p r e s e n t   s t u d y ,   g e o m e t r y   o f   t h e   P B G A   i s   m o d e l e d   a s   a   3 - D   f i n i t e   v o l u m e   g r i d .   T h e   d i m e n s i o n   o f   t h e   m o l d   m o d e l   i s   3 1   ×   3 1   ×   1   m m   a n d   t h e   m o l d   e n t r a n c e   i s   o p p o s i t e l y   l o c a t e d   t o   t h e   o u t l e t   v e n t   o f   t h e   m o l d   c a v i t y   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 ( a )   i s   c o n s i d e r e d   i n   t h e   p r e s e n t   i n v e s t i g a t i o n .   O n l y   t w e l v e   w i r e s   b o n d i n g   a r e   c o n s i d e r e d   i n   t h e   w i r e   r e g i o n   o f   t h e   p a c k a g e ,   a n d   t h e   w i r e   b o n d i n g   i s   a s s u m e d   a s   a   r i g i d   b o d y   i n   t h e   s i m u l a t i o n .   T h e   m o d e l   i s   c r e a t e d   b y   u s i n g   G A M B I T   s o f t w a r e   a n d   a v e r a g e   4 8 0 , 0 0 0   t e t r a h e d r a l   e l e m e n t s   a r e   g e n e r a t e d   f o r   s i m u l a t i o n     ( F i g u r e   1 b ) .   I n   t h e   e n c a p s u l a t i o n   p r o c e s s ,   E M C   i s   u s e d   a s   t h e   m o l d i n g   c o m p o u n d .   T h e   m o u l d   t e m p e r a t u r e   i s   s e t   a s   1 7 5   ° C   a n d   0 . 3   m / s   o f   i n l e t   v e l o c i t y   i s   a p p l i e d   d u r i n g   t h e   p r o c e s s .   T a b l e   1   s u m m a r i z e d   t h e   m a t e r i a l   p r o p e r t i e s   o f   t h e   E M C s   t h a t   a r e   c o n s i d e r e d   i n   t h e   c u r r e n t   s i m u l a t i o n   [ 8 ] ,   [ 1 0 - 1 1 ] .   T h e   s i m u l a t i o n   i s   p e r f o r m e d   o n   a n   I n t e l   C o r e   2   D u o   p r o c e s s o r   E 7 5 0 0 ,   2 . 9 3   G H z   w i t h   2   G B   o f   R A M ;   i t   t o o k   a r o u n d   1 2   h o u r s   f o r   e a c h   c a s e   t o   c o m p l e t e   1 4 , 0 0 0   i t e r a t i o n s   i n   t i m e   s t e p s   o f   0 . 0 0 1 s   [ 8 ] .       T a b l e   1 .   E M C   m a t e r i a l   p r o p e r t i e s           V a l u e   I t e m   P r o p e r t y   C a s e   1   C a s e   2   C a s e   3   M o l d i n g   C o m p o u n d   D e n s i t y   [ k g / m 3 ]   1 5 7 8   2 0 0 0   1 8 2 0   T a b u l a t e d   T h e r m a l   C o n d u c t i v i t y   T e m p .   [ o C ]   6 6 . 9 5   1 7 5   7 5   T h e r m a l   C o n d .   [ W / m -   K ]   0 . 7 4   0 . 9 7   0 . 6 6 9   T a b u l a t e d   S p e c i f i c   H e a t   T e m p .   [ o C ]   1 6 9 . 9 5   1 7 5   1 6 9 . 9 5   S p e c i f i c   H e a t   [ J / k g -   K ]   1 0 7 8   1 0 7 9   1 2 0 5   R e a c t i v e   I   V i s c o s i t y   N   0 . 7 7 7 3   0 . 7 7 7 3   0 . 2 8   τ *   [ P a ]   0 . 0 0 0 1   0 . 0 0 0 1   2 3 6 1   B   [ P a - s ]   0 . 0 4 2 1 9   3 . 8 1 E - 0 4   0 . 4 1 6   T b   [ K ]   4 8 1 0   5 . 2 3 0 E + 0 3   2 . 0 9 1 E + 0 3   C 1   1 0 . 9 6   1 . 0 3   3 . 4 9 6   C 2   0 . 0 0 6 2 6   1 . 5 0   8 . 5 0 3   α g   0 . 6 9 4 6   0 . 1 7   0 . 1 7   R e a c t i o n   K i n e t i c s   H   [ J / g ]   3 . 9 1 E + 0 0 4   4 . 0 1   E + 0 0 4   4 . 5 8 5 E + 0 0 4   m 1   0 . 4 7 6 6   1 . 2 1   0 . 7 2 4 1   m 2   1 . 0 8   1 . 5 7   1 . 2 3 4   A 1   [ 1 / s ]   0 . 1   3 3 . 5 3 E + 0 3   8 4 7 5   A 2   [ 1 / s ]   5 . 9 2 6 E + 0 0 5   3 0 . 5 4 E + 0 6   9 . 7 1 5 E + 0 6   E 1   [ K ]   2 E + 0 0 4   7 1 6 1   7 2 1 6   E 2   [ K ]   7 5 0 1   8 5 8 9   8 5 8 5   R e f e r e n c e   J o n g   W R .   e t   a l .   2 0 0 5   [ 1 1 ]   N g u y e n   L .   e t   a l .   2 0 0 0   [ 8 ]   W u   J H   a n d   T a y   A A O .   1 9 9 8   [ 1 2 ]       3 .   R e s u l t s   a n d   A n a l y s i s   D i f f e r e n t   E M C   m a t e r i a l   p r o p e r t i e s   s h o w   t h e   d i f f e r e n t   f l o w   b e h a v i o r   d u r i n g   t h e   e n c a p s u l a t i o n   p r o c e s s .   T h e   c h a r a c t e r i s t i c   o f   E M C   m a t e r i a l   i n   e l e c t r o n i c   p a c k a g i n g   g i v e s   s i g n i f i c a n t   e f f e c t   t o   t h e   p a c k a g e   d u r i n g   t h e   e n c a p s u l a t i o n   p r o c e s s   s u c h   a s   v o i d   f o r m a t i o n   a n d   w a r p a g e   o n   s i l i c o n   d i e .   E M C   m a t e r i a l   w i t h   h i g h e s t   v i s c o s i t y   m a y   r e q u i r e   t h e   p r o p e r   s e t t i n g   i n   p r o c e s s i n g   p a r a m e t e r   t o   r e d u c e   t h e   v o i d   f o r m a t i o n   a n d   f i l l i n g   t i m e .   T h u s ,   t h e   E M C   c h a r a c t e r i s t i c   m a y   c a u s e   t h e   u n p r e d i c t e d   f l o w   f r o n t   p r o f i l e   i n   t h e   e n c a p s u l a t i o n   p r o c e s s   [ 1 2 ] .   T h r e e   t y p e s   o f   m o l d i n g   c o m p o u n d   w i t h   d i f f e r e n t   m a t e r i a l   p r o p e r t i e s   h a v e   b e e n   u t i l i z e d   i n   t h e   P B G A   e n c a p s u l a t i o n   p r o c e s s   w h i c h   i s   a v a i l a b l e   i n   t h e   l i t e r a t u r e s .   T h e   E M C   f l u i d   b e h a v e s   a c c o r d i n g   t o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       T i t l e   o f   m a n u s c r i p t   i s   s h o r t   a n d   c l e a r ,   i m p l i e s   r e s e a r c h   r e s u l t s   ( F i r s t   A u t h o r )   3 1 n o n - u n i f o r m   f l o w   p r o f i l e s   a n d   v i s c o s i t y   v a r i a t i o n   d u r i n g   f i l l i n g   p r o c e s s .   T h e   b e h a v i o r   o f   m o l d i n g   c o m p o u n d   i s   a l s o   i n f l u e n c e d   b y   t h e   f i l l e r   c o n t e n t .   T h e   f i l l e r   c o n t e n t   i n   t h e   E M C   g i v e s   t h e   i m p o r t a n t   e f f e c t   t o   t h e   w a r p a g e   t r e n d ,   a n d   i t   i s   d o m i n a n t   i n   t h e   c o m p o u n d   p r o p e r t i e s   [ 1 3 ] .   B e s i d e s ,   t h e   t y p e   a n d   p e r c e n t a g e   o f   f i l l e r   c o n t e n t   a l s o   a f f e c t   t h e   t h e r m a l   c o n d u c t i v i t y ,   t h e r m a l   e x p a n s i o n   c o e f f i c i e n t   a n d   d i e l e c t r i c   c o n s t a n t s   [ 1 4 ] .   T h e   A l N   ( A l u m i n u m   N i t r i d e )   f i l l e r   i m p r o v e d   t h e   t h e r m a l   c o n d u c t i v i t y   u n t i l   7 - 8   t i m e s   c o m p a r e d   w i t h   c r y s t a l l i n e   s i l i c a   a t   7 0 %   o f   E M C   v o l u m e .   F i g u r e   2   i l l u s t r a t e s   t h e   v i s c o s i t y   v a r i a t i o n   v e r s u s   s h e a r   r a t e   f o r   t h r e e   d i f f e r e n t   E M C   m a t e r i a l   p r o p e r t i e s   t h a t   w e r e   u s e d   i n   t h e   p r e s e n t   s t u d y .   T h e   c u r v e s   s h o w   a n   e x p o n e n t i a l   r e l a t i o n   o f   v i s c o s i t y   v a r i a t i o n   w h e r e   t h e   v i s c o s i t y   r e d u c e s   w i t h   t h e   s h e a r   r a t e .   E M C   m a t e r i a l   i s   u s e d   i n   c a s e   2   s h o w s   t h e   h i g h e r   t h a n   v i s c o s i t y   v a r i a t i o n ,   f o l l o w e d   b y   c a s e   1   a n d   c a s e   3 .     P r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n   d u r i n g   t h e   m o l d   f i l l i n g   p r o c e s s   i s   a l s o   i m p o r t a n t   i n   e l e c t r o n i c   p a c k a g i n g ,   e s p e c i a l l y   f o r   t h e   w i r e   b o n d i n g   a n d   l e a d   f r a m e .   D i s s i m i l a r i t y   o f   t h e   p r e s s u r e s   m a y   g i v e   t h e   u n d e s i r a b l e   e f f e c t   t o   t h e   w i r e   s u c h   a s   s e r i o u s   d e f o r m a t i o n ,   f a i l u r e   o r   f r a c t u r e ;   h e n c e ,   r e d u c e   t h e   p a c k a g e   r e l i a b i l i t y .   T h u s ,   t h e   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n s   d u r i n g   t h e   P B G A   e n c a p s u l a t i o n   p r o c e s s   a r e   o b s e r v e d   i n   t h e   p r e s e n t   s t u d y .   P r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n s   c o n t o u r   f o r   c a s e   1 ,   2   a n d   3   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e   3 .   T h e   c o n t o u r   c o l o r s   r e p r e s e n t   t h e   p r e s s u r e   d r o p   a r o u n d   p a c k a g e   d u r i n g   t h e   f i l l i n g   p r o c e s s ;   h i g h e r   p r e s s u r e s   a r e   o b s e r v e d   n e a r   t h e   i n l e t   g a t e s   a n d   l o w e r   p r e s s u r e s   a r o u n d   t h e   o u t l e t   v e n t .   T h e   p r e s s u r e   a t   a l l   l o c a t i o n s   s h o w s   t h e   s i m i l a r   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n   c o n t o u r   f o r   a l l   c a s e s   o f   f i l l i n g   p r o c e s s .   F r o m   t h e   r e s u l t s ,   t h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   p r e s s u r e   a n d   t y p e s   o f   E M C   a r e   o b v i o u s ,   c a s e   1   w i t h   m a x i m u m   v i s c o s i t y   ( a s   i l l u s t r a t e s   i n   F i g u r e   2 )   t h e   h i g h e r   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n s .   B e s i d e s ,   t h e   p r e s s u r e   a r o u n d   d i e   i s   f o u n d   l o w e r   c o m p a r e   t o   p r e s s u r e   n e a r e r   t o   i n l e t   g a t e s .   F r o m   t h e   s i m u l a t i o n   a n a l y s i s ,   c a s e   1   ( F i g u r e   3 a )   f i l l i n g   p r o c e s s   s h o w s   t h e   h i g h e s t   p r e s s u r e   w i t h   c o m p a r i n g   t o   c a s e   2   ( F i g u r e   3 b ) ,   a n d   c a s e   3   ( F i g u r e   3 c ) .   T h i s   p h e n o m e n o n   i s   c a u s e d   b y   t h e   f l o w   i n t e r a c t i o n   f r o m   t h e   d i f f e r e n t   p a r a m e t e r   o f   E M C   p r o p e r t i e s .           F i g u r e   2 .   V i s c o s i t y   v e r s u s   s h e a r   r a t e           F i g u r e   3 .   P r e s s u r e   p r o f i l e s   f o r   d i f f e r e n t   p a r a m e t e r   o f   m a t e r i a l   p r o p e r t i e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                    I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   1 ,     A p r i l   2 0 1 1   :     2 7     3 6   3 2 P o s s i b i l i t y   o f   a i r   t r a p   o r   i n c o m p l e t e   f i l l i n g   i n   t h e   p a c k a g e   i s   o b s e r v e d   i n   t h e   p r e s e n t   s t u d y .   T h r e e   c a s e s   o f   d i f f e r e n t   p r o p e r t i e s   o f   E M C   a r e   u s e d   i n   t h e   a n a l y s i s .   F i g u r e   4   s h o w s   t h e   p o s s i b i l i t y   o f   t h e   a i r   t r a p   o r   i n c o m p l e t e   f i l l i n g   a t   1 4   s   o f   t h e   p a c k a g e   f o r   a l l   c a s e s .   T h e   c i r c l e s   s h o w   i n   F i g u r e   4   i s   t h e   l o c a t i o n   o f   t h e   h i g h   p o s s i b i l i t y   o f   v o i d   f o r m a t i o n   t h a t   c a u s e s   b y   a i r   t r a p   o r   i n c o m p l e t e   f i l l i n g   d u r i n g   t h e   p r o c e s s .   C a s e   2   ( F i g u r e   4 b )   i s   f o u n d   t o   b e   l o w e s t   a i r   t r a p   v o l u m e   d u r i n g   f i l l i n g   p r o c e s s .   T h i s   i s   c l e a r l y   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   5 ,   w h i c h   s h o w   f e w e r   a n d   s m a l l e r   a i r   t r a p   r e g i o n s   f o r   c a s e   2 .   D e c r e a s i n g   o f   v i s c o s i t y   m a y   b e   n e e d e d   f o r   c a s e   1 ,   c a s e   2   a n d   c a s e   3   t o   r e d u c e   t h e   p o s s i b i l i t y   o f   t h e   a i r   t r a p   i n   p a c k a g e .   T h e   v i s c o s i t y   o f   E M C   g i v e s   t h e   e f f e c t   o f   f i l l i n g   p r o c e s s .   T h e   r e s u l t s   a r e   o b t a i n e d   f r o m   s i m u l a t i o n   a n a l y s i s   s h o w   t h e   c a s e s   2   a n d   3   h a v e   h i g h e r   a n d   f a s t e r   f i l l e d   o f   E M C   v o l u m e   c o m p a r e   w i t h   c a s e   1 .   T h e s e   f i l l i n g   p h e n o m e n a   a r e   o b v i o u s l y   s h o w n   i n   F i g u r e   2   w h e r e   t h e   E M C   w i t h   l o w e s t   v i s c o s i t y   ( c a s e   3 )   a n d   t h e   c h a n g e s   o f   t h e   v i s c o s i t y   i n   c a s e   2   h a v e   s i g n i f i c a n t l y   a f f e c t e d   t h e   E M C   f i l l i n g   d u r i n g   t h e   e n c a p s u l a t i o n   p r o c e s s .           F i g u r e   4 .   C o m p a r i s o n   o f   v o i d   a t   1 4   s .           F i g u r e   5 .   V o l u m e   o f   a i r   t r a p   ( v o i d )   f o r   a l l   c a s e s .       T h e   c o m p a r i s o n   o f   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   b e t w e e n   a l l   c a s e s   f r o m   1 s   t o   1 1 s   i s   s h o w n   i n     F i g u r e   6 .   T h e   p r e d i c t e d   f l o w   f r o n t   s h o w s   t h e   d i f f e r e n t   p r o f i l e s   f o r   t h r e e   c a s e s .   A t   t h e   i n i t i a l   s t a g e   ( 1   s ) ,   t h e   s i m u l a t i o n   f l o w   f r o n t   p r o f i l e   i s   s i m i l a r   t o   a l l   c a s e s .   T h e   E M C   f l o w e d   i n   t h e   c a v i t y   w i t h o u t   a n y   o b s t a c l e s   b e f o r e   i t   r e a c h e d   t h e   d i e   o r   w i r e s .   S o   t h e   E M C   e x p a n d e d   a h e a d   s y n c h r o n o u s l y ,   a n d   t h e   m e l t   f r o n t   d u r i n g   t h i s   t i m e   t e n d e d   t o   a p p e a r   a   s m o o t h   c u r v e   s h a p e .   T h i s   m a y   b e   a t t r i b u t e d   t o   t h e   l o w e r   f l o w   r e s i s t a n c e   a r o u n d   t h e   i n l e t   g a t e   a s   t h e   e n c a p s u l a n t   i s   a l l o w e d   t o   e n t e r   f r e e l y   t h r o u g h   t h e   i n l e t   g a t e .   H o w e v e r ,   a t   3   t o   5   s   o f   f i l l i n g   t i m e ,   t h e   s i m u l a t i o n   d i s p l a y s   d i f f e r e n t   f r o m   c a s e   1   w i t h   c a s e   2   a n d   c a s e   3 .   I n   t h i s   s t a t e ,   t h e   E M C   e n c a p s u l a n t   h a s   a l r e a d y   c o v e r e d   t h e   h a l f   m o r e   o f   t h e   s i l i c o n   d i e   a n d   t h e   f l o w   f r o n t   o f   c a s e   1   s h o w s   a   n o n - u n i f o r m   c u r v e   s h a p e   p r o f i l e   a r o u n d   t h e   s i l i c o n   d i e   r e g i o n   c o m p a r e d   t o   t h e   u n i f o r m   s h a p e   p r o f i l e s   f o r   c a s e   2   a n d   c a s e   3 .   T h e   e f f e c t   o f   t h e   g o l d   w i r e s   a n d   t h e   d i e   i s   o b v i o u s l y   s h o w n   i n   t h e   f l o w   f r o n t   p r o f i l e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       T i t l e   o f   m a n u s c r i p t   i s   s h o r t   a n d   c l e a r ,   i m p l i e s   r e s e a r c h   r e s u l t s   ( F i r s t   A u t h o r )   3 3 T h e   E M C   i n   t h i s   r e g i o n   w a s   r e t a r d e d .   A t   7 s   o f   f i l l i n g   t i m e ,   t h e   f l o w   f r o n t   o n   t h e   t o p   o f   t h e   d i e   w a s   c o n c a v e ,   w h i l e   t h e   f l o w   f r o n t   a r o u n d   w a s   c o n v e x .   F r o m   9   t o   1 1   s ,   t h e   E M C   c o m p l e t e l y   f l o w e d   o v e r   t h e   a r e a   o f   t h e   d i e   a n d   t h e   g o l d   w i r e s ,   a n d   f i l l e d   t h e   w h o l e   c a v i t y .   c a s e s   2   a n d   3   s h o w   t h e   f a s t e r   f l o w   c o m p a r e d   w i t h   c a s e   1   t h a t   i s   o b s e r v e d   a t   1 1 s   o f   f i l l i n g   t i m e   d u r i n g   t h e   s i m u l a t i o n .   C o m p a r i s o n   o f   E M C   f i l l i n g   v o l u m e   f o r   t h r e e   c a s e s   w i t h   d i f f e r e n c e   p a r a m e t e r   i s   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   7 .           F i g u r e   6 .   S i m u l a t i o n   c o m p a r i s o n   b e t w e e n   d i f f e r e n t   E M C   p a r a m e t e r .         F i g u r e   7 .   E M C   v o l u m e   o f   e a c h   c a s e s .       3 . 1     C o n v e r s i o n   o f   t h e   c o m p o u n d   D e g r e e   o f   c o n v e r s i o n   r e f l e c t s   t h e   c u r e   d e v e l o p m e n t   o f   t h e   m o l d i n g   c o m p o u n d   w i t h   t i m e ,   a n d   i t   c a n   b e   q u i t e   s t r a i g h t   f o r w a r d   t o   f o l l o w   i f   t h e   c u r e   p r o c e s s   o c c u r r e d   i n   s t a t i c   m o d e .   H o w e v e r ,   d u r i n g   t h e   d y n a m i c   m o l d   f i l l i n g   p r o c e s s ,   o t h e r   f a c t o r s   s u c h   a s   f i l l i n g   p r e s s u r e ,   t e m p e r a t u r e   c h a n g e   d u e   t o   n o n - N e w t o n i a n   f l o w   b e h a v i o r   o f   t h e   m o l d i n g   c o m p o u n d   a n d   s h e a r   r a t e   v a r i a t i o n   w i t h i n   t h e   m o l d   c a v i t y   m a k e   t h e   p r e d i c t i o n   o f   c o n v e r s i o n   l e v e l   t o   b e   q u i t e   d i f f i c u l t .   T h e   t o p   v i e w   o f   c o n v e r s i o n   d i s t r i b u t i o n   o f   t h e   p a c k a g e s   i s   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   8   f o r   d i f f e r e n t   c a s e s   o f   m a t e r i a l   p r o p e r t i e s .   I t   i s   o b s e r v e d   t h a t   t h e   c o n v e r s i o n   l e v e l   i s   q u i t e   l o w   a t   t h e   c a v i t y   i n l e t   g a t e ,   b u t   h i g h e r   a r o u n d   t h e   p a c k a g e   r e g i o n .   T h e   p r e d i c t e d   c o n v e r s i o n   o f   t h e   m o l d   c o m p o u n d   a t   1 4   s   i s   8 . 0 6 e - 0 1 ,   8 . 0 2 e - 0 1   a n d   7 . 7 5 e 0 1   f o r   c a s e   1 ,   c a s e   2   a n d   c a s e   3   r e s p e c t i v e l y .   T h i s   p h e n o m e n o n   i s   r e a s o n a b l e   w i t h   t h e   v i s c o s i t y   v a r i a t i o n   w h i c h   s h o w n   i n     F i g u r e   2 .   T h i s   i s   p r e d i c t a b l e   s i n c e   t h e   c o m b i n a t i o n   o f   t h e   C a s t r o - M a c o s k o   v i s c o s i t y   m o d e l   a n d   K a m a l   c u r e   k i n e t i c s   m o d e l   h a v e   t a k e n   i n t o   a c c o u n t   o f   t w o   i m p o r t a n t   f a c t o r s ,   i . e .   t h e   d e p e n d e n c e   v i s c o s i t y   t o w a r d   s h e a r   r a t e   a n d   d e p e n d e n c e   o f   c o n v e r s i o n   l e v e l   ( w h i c h   a l s o   a f f e c t s   t h e   v i s c o s i t y   o f   t h e   m o l d i n g   c o m p o u n d )   t o w a r d   t e m p e r a t u r e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                    I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   1 ,     A p r i l   2 0 1 1   :     2 7     3 6   3 4 M o l d   f i l l i n g   o f   t h e r m o s e t   p o l y m e r s   c o n s i s t s   o f   t w o   c o m p e t i n g   e v e n t s ,   w h i c h   u s u a l l y   o c c u r   s i m u l t a n e o u s l y   d u r i n g   t h e   p r o c e s s .   T h e s e   e v e n t s   a r e :   a )   r e d u c t i o n   o f   v i s c o s i t y   w i t h   s h e a r   r a t e   d u e   t o   n o n - N e w t o n i a n   b e h a v i o r   o f   t h e   p o l y m e r   f l u i d   a n d   b )   i n c r e a s e   i n   v i s c o s i t y   a s   t h e   r e s u l t s   o f   c h e m i c a l   r e a c t i o n   t h a t   o c c u r   d u r i n g   t h e r m o s e t   c u r i n g   [ 1 ] .   T h e   s u c c e s s   o f   t h e   m o l d   f i l l i n g   p r o c e s s   f o r   t h e r m o s e t   p o l y m e r   r e l i e s   g r e a t l y   o n   t h e   c o m p r o m i s e   o f   b o t h   e v e n t s   a n d   t h e i r   d e p e n d e n c e   o n   p r o c e s s   t e m p e r a t u r e .   T h e   f i l l i n g   m u s t   b e   a s   f a s t   a s   p o s s i b l e   t o   t a k e   f u l l   a d v a n t a g e   o f   t h e   f i r s t   e v e n t ;   b u t   w h e n   i t   c o m e s   t o   i n t r i c a t e   a n d   r e s t r i c t e d   m o l d i n g   p r o c e s s   s u c h   a s   I C   p a c k a g e   e n c a p s u l a t i o n s ,   t h e   f i l l i n g   p r o c e s s   w o u l d   n o t   b e   a s   s m o o t h   a s   a n t i c i p a t e d ,   d u e   t o   t h e   s e c o n d   e v e n t .   T h i s   i s   q u i t e   t r u e   c l o s e   t o   t h e   p a c k a g e   r e g i o n   w h e r e   i t   i s   e s t i m a t e d   t h a t   t h e   m e l t   f r o n t   v e l o c i t y   i s   s l o w e r   e n o u g h   t o   c a u s e   i n i t i a t i o n   o f   t h e   s e c o n d   e v e n t .   I n   a d d i t i o n ,   t h e   s l o w e r   t h e   f l u i d   f l o w s   i n   t h e s e   r e g i o n s ;   m o r e   c o n t a c t   t i m e   i s   a v a i l a b l e   f o r   t h e   c o m p o u n d   t o   a b s o r b   h e a t   f r o m   t h e   m o l d   s u r f a c e s   w h i c h   e n h a n c e s   t h e   d e g r e e   o f   c o n v e r s i o n   a s   o b s e r v e d   i n   t h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s .       3 . 2     M o d e l   V a l i d a t i o n   T h i s   s i m u l a t i o n   r e s u l t   i s   s u b s t a n t i a t e d   b y   t h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   o f   C h e n   Y R .   [ 1 5 ]   b y   u s i n g   t h e   s i m i l a r   P B G A   s i z e ,   o p e r a t i n g   c o n d i t i o n   a n d   m a t e r i a l   p r o p e r t i e s   a s   i n   t h e   p r e s e n t   n u m e r i c a l   s t u d y .   T h e   c o m p a r i s o n   o f   s i m u l a t i o n   a n d   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   f o r   t h e   m e l t   f r o n t   p r o f i l e s   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   9 .   T h e   p r e d i c t i o n s   o f   f l o w   f r o n t   p r o f i l e s   a n d   p e r c e n t a g e   o f   m o l d   f i l l i n g   a r e   w e l l   m a t c h i n g   w i t h   t h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   a t   a l l   s t a g e   o f   f i l l i n g .   T h e   p e r c e n t a g e   o f   f i l l e d   v o l u m e   a t   v a r i o u s   s t a g e s   i s   c o m p a r e d   i n   F i g u r e   9 .         F i g u r e   8 .   P r e d i c t e d   c o n v e r s i o n   o f   t h e   m o l d   c o m p o u n d   a t   t o p   o f   t h e   p a c k a g e   f o r   d i f f e r e n t   p a r a m e t e r   o f   m a t e r i a l   p r o p e r t i e s   a t   1 4   s .           F i g u r e   9 .   C o m p a r i s o n   b e t w e e n   e x p e r i m e n t a l   [ 1 5 ]   a n d   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   o f   E M C   F l o w   o f   c a s e   3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       T i t l e   o f   m a n u s c r i p t   i s   s h o r t   a n d   c l e a r ,   i m p l i e s   r e s e a r c h   r e s u l t s   ( F i r s t   A u t h o r )   3 5 U D F s   a l l o w   a   u s e r   t o   c u s t o m i z e   F L U E N T   a n d   c a n   s i g n i f i c a n t l y   e n h a n c e   i t s   c a p a b i l i t i e s .   B a s e d   o n   t h e   o b s e r v a t i o n   ( F i g u r e   9 ) ,   t h e   e x p e r i m e n t   a n d   s i m u l a t i o n   o f   m e l t   f r o n t   c o m e   t o   c l o s e   m a t c h   w i t h   e a c h   o t h e r   e x c e p t   o n   a   n u m b e r   o f   v o i d s   o b s e r v e d   i n   t h e   e x p e r i m e n t .   T h e   s h a p e   o f   t h e   m e l t   f r o n t s   b e g a n   t o   d i v e r g e   a s   t h e y   c o n t a c t   t h e   l e a d i n g   e d g e   o f   t h e   d i e s .   O n e   m e l t   f r o n t   i s   l o c a t e d   d i r e c t l y   a b o v e   t h e   d i e s   a n d   t h e   o t h e r   l o c a t e d   o n   e i t h e r   s i d e   o f   t h e   d i e s .   T h e   e f f e c t   o f   d i e s   i s   c l e a r l y   s h o w n   i n   t h e   m e l t   f r o n t s .   T h e   f l o w   i s   r e t a r d e d   i n   t h i s   r e g i o n   d u e   t o   f l o w   r e s i s t a n t ,   c a u s i n g   t h e   f l o w s   i n   o t h e r   r e g i o n s   t o   a d v a n c e .   T h e   r e s u l t s   i n d i c a t e   t h a t   t h e   s i m u l a t i o n ' s   r e s u l t s   a r e   i n   g o o d   a g r e e m e n t   w i t h   t h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s .   T h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   o f   s h o r t   s h o t   a t   t h e   d i f f e r e n t   p e r c e n t a g e   o f   f i l l e d   v o l u m e   a r e   c o m p a r e d   w i t h   t h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s .   F i g u r e   9   d e m o n s t r a t e s   t o   m e l t   f r o n t   a d v a n c e m e n t   o f   P B G A   f o r   b o t h   e x p e r i m e n t a l   a n d   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   f r o m   2 3 %   t o   8 9 % .   T h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   w e r e   p e r f o r m e d   b y   t h e   p r e v i o u s   r e s e a r c h e r   [ 1 5 ] .   A t   i n i t i a l   s t a g e ,   2 3 %   o f   E M C   f i l l e d   v o l u m e ;   t o p   v i e w   o f   t h e   c u r r e n t   s i m u l a t i o n   r e s u l t   s h o w s   t h e   a l m o s t   s i m i l a r   f l o w   f r o n t   p r o f i l e   t o   t h e   e x p e r i m e n t .   T h i s   i s   o b v i o u s l y   s h o w n   i n   4 1 %   o f   E M C   f i l l e d   v o l u m e s ;   t h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t   i s   w e l l   m a t c h e d   w i t h   t h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t .   F o r   5 3   t o   6 6 %   o f   E M C   f i l l e d   v o l u m e ,   t h e   f l o w   f r o n t   o n   t o p   o f   t h e   d i e   w a s   c o n c a v e ,   w h i l e   t h e   f l o w   f r o n t   a r o u n d   w a s   c o n v e x .   T h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   s h o w   t h a t   t h e   f l o w   f r o n t   o n   t o p   o f   t h e   d i e   d r o p p e d   b e h i n d   m o r e   t h a n   t h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   e x c e p t   t h a t   i n   t h e   m i d d l e   o f   t h e   d i e .   T h e   d i f f e r e n c e s   w i t h   t h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t   m i g h t   b e   a t t r i b u t e d   t o   t h e   g e o m e t r i c   m o d e l .   T h e   r e s u l t s   s h o w   t h e   f a s t e r   f l o w   f r o n t   a t   t h e   f r e e   r e g i o n   w h i c h   h a s   n o   s i l i c o n   d i e   p r e s e n t .   A t   8 9 %   o f   E M C   f i l l e d   v o l u m e ;   t h e   m a t e r i a l   h a s   a l r e a d y   c o v e r e d   t h e   h a l f   m o r e   o f   t h e   s i l i c o n   d i e .   I n   t h i s   s t a t e ,   t h e   e x p e r i m e n t a l   f l o w   f r o n t   s h o w s   a   l i t t l e   d i f f e r e n c e   o n   t h e   s i l i c o n   d i e   c o m p a r e d   t o   c u r r e n t   r e s u l t .   T h e   f l o w   p r o f i l e   s h o w s   a   n o n - u n i f o r m   c u r v e   s h a p e   c o m p a r e d   t o   t h e   u n i f o r m   s h a p e   a r o u n d   t h e   s i l i c o n   d i e .   H o w e v e r ,   a t   6 6 %   o f   f i l l i n g   s t a g e ,   t h e   g o o d   a g r e e m e n t   o f   f l o w   p r o f i l e   i s   f o u n d   f o r   b o t h   r e s u l t s .   T h e   s l o w e r   f l o w   f r o n t   i s   o b s e r v e d   i n   8 9 %   f o r   t h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t ,   d u e   t o   t h e   h i g h e r   d e n s i t y   o f   w i r e   b o n d i n g   i n   t h e   a c t u a l   p a c k a g e .   I n   o v e r a l l ,   t h e   F L U E N T   p r e d i c t i o n   g i v e s   t h e   b e t t e r   a g r e e m e n t   t o   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s .   F i g u r e   1 0   s h o w s   t h e   p e r c e n t a g e   v o l u m e   o f   m e l t   f r o n t s   d u r i n g   f i l l i n g   p r o c e s s .   T h e   a p p r o x i m a t e   v o l u m e   o f   m e l t   f r o n t s   i s   c a l c u l a t e d   f r o m   t h e   e x p e r i m e n t a l   w o r k   [ 1 5 ]   b y   t a k i n g   a n   a r e a   m e l t   f r o n t .   T h e   r e s u l t s   a l s o   s h o w   t h e   c o m p a r i s o n   b e t w e e n   e x p e r i m e n t a l   m e a s u r e m e n t ,   a n d   n u m e r i c a l   s i m u l a t i o n   h a s   a   g o o d   a g r e e m e n t .       F i g u r e   1 0 .   C o m p a r i s o n   b e t w e e n   e x p e r i m e n t a l   [ 1 5 ]   a n d   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   o f   p e r c e n t a g e   E M C   V o l u m e   o f   c a s e   3 .       4 .   C o n c l u s i o n   T h e   a n a l y s i s   o f   m o u l d   f l o w   o f   t h e   e n c a p s u l a t i o n   p r o c e s s   f o r   P B G A ,   w i t h   t h e   s p e c i f i c   p u r p o s e   o f   s t u d y i n g   t h e   e f f e c t   o f   r h e o l o g y   i s   p r e s e n t e d .   T h e   p a r a m e t e r s ,   s u c h   a s   v i s c o s i t y   a n d   c u r e   e f f e c t ,   t h a t   i n f l u e n c e   t h e   m o l d i n g   q u a l i t y ,   a r e   a l s o   i n c o r p o r a t e d   i n t o   t h e   s i m u l a t i o n .   T h r e e   d i f f e r e n t   t y p e s   o f   E M C s   p r o p e r t i e s   h a v e   b e e n   i n v e s t i g a t e d .     T h e   p a r a m e t e r s   o f   E M C   p r o p e r t i e s   g i v e   e f f e c t   t o   e n c a p s u l a t i o n   r e s u l t   i n   e l e c t r o n i c s   p a c k a g i n g   p r o c e s s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                    I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   1 ,     A p r i l   2 0 1 1   :     2 7     3 6   3 6 T h e   p l a s t i c   p a c k a g e ' s   e n c a p s u l a t i o n   p r o c e s s   i s   i n v e s t i g a t e d   n u m e r i c a l l y   u s i n g   G A M B I T   a n d   F L U E N T   a n d   v a l i d a t e d   w i t h   t h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   u s i n g   F V M   b a s e d   s i m u l a t i o n   s t u d y .   T h e   t h r e e   d i m e n s i o n a l   P B G A   i s   s i m u l a t e d   t o   s t u d y   t h e   f l o w   v i s u a l i z a t i o n   i n   d i f f e r e n t   p a r a m e t e r   o f   E M C   p r o p e r t i e s   o f   t h e   p r o c e s s .   T h e   v i s c o s i t y   o f   t h e   E M C   g i v e s   t h e   s i g n i f i c a n t   e f f e c t   t o   t h e   v o i d   f o r m a t i o n   a n d   f l o w   f r o n t   p r o f i l e   i n   t h e   e n c a p s u l a t i o n   p r o c e s s .   T h e   v a r i a t i o n   o f   t h e   v i s c o s i t y   i n   c a s e   2   y i e l d s   l o w e r   v o i d   f o r m a t i o n   a n d   f i l l i n g   t i m e   c o m p a r e d   t o   c a s e s   1   a n d   3 .   H o w e v e r ,   c a s e   1   w i t h   g r e a t e r   v i s c o s i t y   i s   f o u n d   h i g h e r   i n   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n   t h a n   c a s e s   2   a n d   3 .   T h e   i n c r e a s e s   o f   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n   d u r i n g   t h e   e n c a p s u l a t i o n   p r o c e s s   w i l l   c a u s e   t h e   u n d e s i r e d   w i r e   d e f o r m a t i o n   a n d   a l s o   f r a c t u r e   a t   t h e   w i r e   b o n d i n g .     T h e   n u m e r i c a l   r e s u l t s   o f   m e l t   f r o n t   p a t t e r n s   a n d   f i l l e d   v o l u m e   a r e   c o m p a r e d   w i t h   t h e   p r e v i o u s   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   a n d   f o u n d   i n   g o o d   a g r e e m e n t .   T h i s   p r e s e n t   w o r k   i s   e x p e c t e d   t o   b e   a   r e f e r e n c e   a n d   g u i d e l i n e   f o r   i m p r o v e m e n t   a n d   d e s i g n   c o n s i d e r a t i o n   i n   m i c r o e l e c t r o n i c s   i n d u s t r y .   F u t u r e   w o r k   w i l l   f o c u s   o n   e v a l u a t i n g   t h e   i m p a c t   o f   v a r i o u s   p a r a m e t e r s   u l t i m a t e l y   i n p u t t i n g   t h e s e   c o r r e l a t i o n s   i n t o   a n   a n a l y t i c a l   n u m e r i c a l   m o d e l   f o r   p r e d i c t i n g   m a x i m u m   w i r e   d i s p l a c e m e n t .       R e f e r e n c e s   [ 1 ] .   Ar d e b i r i   H ,   Pe c h t   M .   En c a p s u l a t i o n   T e c h n o l o g i e s   f o r   E l e c t r o n i c   Ap p l i c a t i o n s ,   El s e v i e r   I n c .   a n d   W i l l i a m   An d r e w ,   U SA,   2 0 0 9 ;   1 - 2 4 ,   1 8 1 - 1 8 8 .   [ 2 ] .   Br a n d   J M ,   R u g g e r o   SA,   Sh a h   AJ .   W i r e   s w e e p   r e d u c t i o n   v i a   d i r e c t   c a v i t y   i n j e c t i o n   d u r i n g   e n c a p s u l a t i o n   o f   s t a c k e d   c h i p - s c a l e   p a c k a g e s ,   J o u r n a l   o f   E l e c t r o n i c s   P a c k a g i n g ,   2 0 0 8 ;   1 3 0 :   0 1 1 0 1 1 - 1 - 0 1 1 0 1 1 - 6 .   [ 3 ] .   Ku n g   H K,   Su n   Y P,   L e e   J N ,   C h e n   H S.   M e t h o d   t o   d e t e r m i n e   t h e   s w e e p   r e s i s t a n c e   o f   w i r e   b o n d s   f o r   m i c r o e l e c t r o n i c   p a c k a g i n g ,   M i c r o e l e c t r o n i c   En g i n e e r i n g ,   2 0 0 8 ;   8 5 :   1 9 0 2 - 1 9 0 9 .   [ 4 ] .   Ab d u l l a h   M K,   Ab d u l l a h   M Z ,   M u j e e b u   M A,   Ka m a r u d d i n   S.   St u d y   o n   t h e   e f f e c t   o f   Ep o x y   M o l d i n g   C o m p o u n d   ( EM C )   R h e o l o g y   D u r i n g   En c a p s u l a t i o n   o f   St a c k e d - C H I S c a l e   Pa c k a g e s   ( S - C SP) ,   J o u r n a l   o f   R e i n f o r c e d   P l a s t i c s   a n d   C o m p o s i t e s ,   2 0 0 9 ;   2 8 ( 2 0 ) :   2 5 2 7 - 2 5 3 8 .     [ 5 ] .   L e e   M W ,   Kh i m   J Y ,   Y o o   M ,   C h u n g   J Y ,   L e e   C H .   R h e o l o g i c a l   C h a r a c t e r i z a t i o n   a n d   F u l l   3 D   M o l d   F l o w   Si m u l a t i o n   i n   M u l t i - D i e   St a c k   C SP  o f   C h i p   Ar r a y   Pa c k a g i n g ,   El e c t r o n i c s   C o m p o n e n t s   a n d   T e c h n o l o g y   C o n f e r e n c e ,   I EEE ,   2 0 0 6 ;   1 - 4 2 4 4 - 0 1 5 2 - 6 / 0 6 : 1 0 2 9 - 1 0 3 7 .   [ 6 ] .     Kh o r   C Y ,   Ab d u l l a h   M K,   Ab d u l l a h   M Z ,   M u j e e b u   M A,   R a m d a n   D ,   M a j i d   M F M A,   Ar i f f   Z M .   Ef f e c t   o f   Ve r t i c a l   St a c k i n g   D i e s   o n   F l o w   Be h a v i o r   o f   Ep o x y   M o l d i n g   C o m p o u n d   D u r i n g   En c a p s u l a t i o n   o f   St a c k e d   C h i p   S c a l e   Pa c k a g e s ,   H e a t   M a s s   T r a n s f e r .   2 0 1 0 ;   4 6 :   1 3 1 5 - 1 3 2 5 .   [ 7 ] .   Kh o r   C Y ,   M u j e e b u   M A,   Ab d u l l a h   M Z ,   C h e   An i   F .   F i n i t e   V o l u m e   Ba s e d   C F D   Si m u l a t i o n   o f   Pr e s s u r i z e d   F l i p - c h i p   U n d e r   f i l l   En c a p s u l a t i o n   Pr o c e s s .   J o u r n a l   o f   M i c r o e l e c t r o n i c s   R e l i a b i l i t y .   2 0 1 0 ;   9 8 1 0 5 .   [ 8 ] .     N g u y e n   L ,   Q u e n t i n   C ,   L e e   W .   C o m p u t a t i o n a l   M o d e l i n g   a n d   Va l i d a t i o n   o f   t h e   En c a p s u l a t i o n   o f   Pl a s t i c   Pa c k a g e s   b y   T r a n s f e r   M o l d i n g .   T r a n s a c t i o n   o f   t h e   ASM E .   2 0 0 0 ;   1 3 8 - 1 4 6 .   [ 9 ]   Al p e r n   P,   D u d e k   R ,   S c h m i d t   R ,   W i c h e r   V,   T i l g n e r   R .   O n   t h e   m o d e   I I   p o p c o r n   e f f e c t   i n   t h i n   p a c k a g e s ,   I EEE  T r a n s a c t i o n s   o n   C o m p o n e n t s   a n d   Pa c k a g i n g   T e c h n o l o g i e s   2 0 0 2 ;   2 5 ( 1 ) :   5 6     6 5 .   [ 1 0 ] .   W a n g   H ,   Z h o u   H ,   Z h a n g   Y ,     L i   D .   St a b i l i z e d   F i l l i n g   Si m u l a t i o n   o f   M i c r o c h i p   E n c a p s u l a t i o n   Pr o c e s s ,   M i c r o e l e c t r o n i c s   E n g i n e e r i n g ,   2 0 1 0 ;   8 7 :   2 6 0 2 - 2 6 0 9 .   [ 1 1 ] .   J o n g   W R ,   C h e n   Y R ,   Ku o   T H .   W i r e   d e n s i t y   i n   C AE  a n a l y s i s   o f   h i g h   p i n   c o u n t   I C   p a c k a g e s :   Si m u l a t i o n   a n d   v e r i f i c a t i o n ,   I n t e r n a t i o n a l   C o m m u n i c a t i o n s   i n   H e a t   a n d   M a s s   T r a n s f e r .   2 0 0 5 ;   3 2 :   1 3 5 0     1 3 5 9 .   [ 1 2 ] .   W u   J H ,   T a y   AAO .   A   T h r e e - D i m e n s i o n a l   M o d e l i n g   o f   W i r e   Sw e e p   I n c o r p o r a t i n g   R e s i n   C u r e .   I EE E   T r a n s a c t i o n s   o n   C o m p o n e n t s ,   Pa c k a g i n g   a n d   M a n u f a c t u r i n g   T e c h n o l o g y .   1 9 9 8 ;   2 1 ( 1 B) :   6 5 - 7 2 .   [ 1 3 ]   Y o n g   T P,   Y o o   K W ,   J o o n   KH ,   Kw a n g   Y B.   W a r p a g e   An a l y s i s   o f   F BG ( F i n e   Ba l l   G r i d   Ar r a y )   Pa c k a g e   b y   t h e   Al t e r e d   EM C   ( Ep o x y   M o l d i n g   C o m p o u n d )   F i l l e r   C o n t e n s ,   Ke y   En g i n e e r i n g   M a t e r i a l ,   2 0 0 6 ;   3 0 6 - 3 0 8 :   6 2 5 - 6 3 0 .   [ 1 4 ]   Ki m   W ,   Ba e   J W ,   C h o i   I D ,   K i m   Y S.   T h e r m a l l y   C o n d u c t i v e   E M C   ( Ep o x y   M o l d i n g   C o m p o u n d )   f o r   M i c r o e l e c t r o n i c   En c a p s u l a t i o n ,   Po l y m e r   En g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e ,   Ap r i l   1 9 9 9 ;   3 9 ( 4 ) :   7 5 6   -   7 6 6 .   [ 1 5 ] .   C h e n   Y R .   M o l d   F l o w   Si m u l a t i o n   a n d   W i r e   Sw e e p   i n   I C   En c a p s u l a t i o n ,   M a s t e r   T h e s i s ,   M e c h a n i c a l   En g i n e e r i n g ,   C h r i s t i a n   U n i v e r s i t y   o f   C h u n   Y u a n ,   T a i w a n ,   1 9 9 0 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.