DE102022114911A1 - Method for manufacturing electronic assemblies and wafer-level electronic assembly - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum Herstellen elektronischer Baugruppen auf Wafer-Ebene (32) umfasst folgende Schritte: Bereitstellen eines durchstrahlbaren Basisträgers (10) mit einer ersten Seite (10a) und einer zweiten Seite (10b), Erzeugen einer temporären Klebeschicht (12) durch Aufbringen einer ersten Masse auf die erste Seite (10a) des durchstrahlbaren Basisträgers (10) unter Bildung eines Trägersubstrats (14), wobei die erste Masse ein (Meth)Acrylat und einen Photoinitiator umfasst, Platzieren von mindestens einer Funktionseinheit (16) mit einer elektrisch kontaktierbaren Seite der Funktionseinheit (16) auf die temporäre Klebeschicht (12), Ausbilden eines temporären Verbunds (24) aus Trägersubstrat (14) und der mindestens einen Funktionseinheit (16) mittels Härten der ersten Masse durch Bestrahlen mit aktinischer Strahlung (22), wobei das Bestrahlen von der zweiten Seite (10b) des durchstrahlbaren Basisträgers (10) aus durch den Basisträger (10) hindurch erfolgt, Aufbringen einer Vergussschicht (26) auf den temporären Verbund (24) durch Dosieren einer zweiten Masse auf die mindestens eine Funktionseinheit (16) und auf die temporäre Klebeschicht (12), wobei die zweite Masse eine strahlungshärtbare Masse ist, Ausbilden eines Vorläufers (30) mittels Härten der zweiten Masse durch Bestrahlen mit aktinischer Strahlung (28), und Ablösen des Trägersubstrats (14) unter Wärmeeintrag in die temporäre Klebeschicht (12) unter Ausbilden der elektronischen Baugruppe auf Wafer-Ebene (32).Ferner wird eine elektronische Baugruppe auf Wafer-Ebene (32) und eine elektronische Baugruppe angegeben.A method for producing electronic assemblies at wafer level (32) comprises the following steps: providing a transilluminable base carrier (10) with a first side (10a) and a second side (10b), producing a temporary adhesive layer (12) by applying a first one Mass on the first side (10a) of the irradiable base carrier (10) to form a carrier substrate (14), the first mass comprising a (meth)acrylate and a photoinitiator, placing at least one functional unit (16) with an electrically contactable side of the Functional unit (16) on the temporary adhesive layer (12), forming a temporary composite (24) from the carrier substrate (14) and the at least one functional unit (16) by hardening the first mass by irradiating with actinic radiation (22), wherein the irradiation of the second side (10b) of the irradiable base support (10) through the base support (10), applying a casting layer (26) to the temporary composite (24) by dosing a second mass onto the at least one functional unit (16) and on the temporary adhesive layer (12), the second mass being a radiation-curable mass, forming a precursor (30) by curing the second mass by irradiating it with actinic radiation (28), and detaching the carrier substrate (14) with heat input into the temporary adhesive layer ( 12) forming the wafer-level electronic assembly (32). Further, a wafer-level electronic assembly (32) and an electronic assembly are specified.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von elektronischen Baugruppen auf Wafer-Ebene, insbesondere mikroelektronischen Baugruppen auf Wafer-Ebene, und ein Erzeugnis hergestellt unter Verwendung des Verfahrens.The invention relates to a method for producing wafer-level electronic assemblies, in particular wafer-level microelectronic assemblies, and a product manufactured using the method.
TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND
Elektronische Baugruppen sind beispielsweise Anordnungen aus Prozessoren und Speichereinheiten, welche aus Kostengründen auf Wafer-Ebene hergestellt werden können. Eine einzelne elektronische Baugruppen kann mehrere Unterbaugruppen umfassen, die funktionell zusammenwirken, um eine spezifische Funktion zu erfüllen.Electronic assemblies are, for example, arrangements of processors and memory units, which can be manufactured at wafer level for cost reasons. A single electronic assembly may include multiple subassemblies that function together to perform a specific function.
Der Begriff „Wafer-Ebene“ bezeichnet hier und im Folgenden, dass mindestens zwei elektronische Baugruppen mit ihren jeweiligen elektronischen Funktionseinheiten strukturell miteinander verbunden sind und in einem nachgelagerten Prozessschritt vereinzelt werden, um die einzelnen elektronischen Baugruppen zu erhalten.The term “wafer level” here and below means that at least two electronic assemblies with their respective electronic functional units are structurally connected to one another and are separated in a downstream process step in order to obtain the individual electronic assemblies.
Diese Herstellungsweise, auch bekannt unter dem Begriff „Wafer-Level-Packaging“, optimiert den Herstellungsprozess dahingehend, dass eine große Anzahl von elektronischen Baugruppen mit geringen Abständen zueinander angeordnet und Funktionstests vor dem Vereinzeln der elektronischen Baugruppen am gesamten Wafer durchgeführt werden können.This manufacturing method, also known as “wafer-level packaging,” optimizes the manufacturing process in such a way that a large number of electronic assemblies can be arranged at small distances from one another and functional tests can be carried out on the entire wafer before the electronic assemblies are separated.
Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die elektronischen Baugruppen mikroelektronische Baugruppen sind, deren Handhabung durch die weiter verringerte Größe der jeweiligen mikroelektronischen Baugruppe zusätzlich erschwert ist.This is particularly advantageous if the electronic assemblies are microelectronic assemblies, the handling of which is made additionally difficult by the further reduced size of the respective microelectronic assembly.
Bekannt sind sowohl das sogenannte „Fan-Out“- als auch das sogenannte „Fan-In“-Wafer-Level-Packaging.Both so-called “fan-out” and so-called “fan-in” wafer-level packaging are known.
Im „Fan-Out“-Package befinden sich Leiterbahnen und elektrische Verbindungen der elektronischen Baugruppe nicht nur unterhalb einer Grundfläche der jeweiligen Funktionseinheit, sondern auch außerhalb dieser Grundfläche. Die Leiterbahnen sind somit gegenüber der Grundfläche der Funktionseinheit „aufgefächert“.In the “fan-out” package, conductor tracks and electrical connections of the electronic assembly are located not only below the base area of the respective functional unit, but also outside this base area. The conductor tracks are therefore “fanned out” compared to the base area of the functional unit.
Im „Fan-In“-Package befinden sich die Leiterbahnen und elektrisch leitfähigen Verbindungen hingegen ausschließlich unterhalb der Grundfläche der Funktionseinheit.In the “fan-in” package, however, the conductor tracks and electrically conductive connections are located exclusively below the base area of the functional unit.
Zur Herstellung von (mikro-)elektronischen Baugruppen auf Wafer-Ebene wird in einem herkömmlichen Verfahren ein Basisträger auf einer ersten Seite mit einer temporären Klebeschicht versehen, welche thermisch wieder ablösbar ist. Auf dieser temporären Klebeschicht werden Funktionseinheiten wie beispielsweise Chips mit ihrer aktiven, elektrisch kontaktierbaren Seite befestigt, woraufhin die temporäre Klebeschicht ausgehärtet wird und im Anschluss daran die Funktionseinheiten mit einer Vergussschicht verkapselt werden. Unter Wärmeeintrag wird die temporäre Klebeschicht zwischen der ersten Seite und den verkapselten Funktionseinheiten wieder abgelöst, so dass die elektrisch kontaktierbare Seite zugänglich für eine spätere Kontaktierung ist.To produce (micro)electronic assemblies at wafer level, in a conventional process a base carrier is provided on a first side with a temporary adhesive layer, which can be thermally removed. Functional units such as chips are attached to this temporary adhesive layer with their active, electrically contactable side, whereupon the temporary adhesive layer is hardened and the functional units are then encapsulated with a potting layer. With the application of heat, the temporary adhesive layer between the first side and the encapsulated functional units is removed again, so that the electrically contactable side is accessible for later contacting.
In diesem Prozess treten grundsätzlich zwei technische Problemstellungen auf, die zu fehlerhaften und/oder qualitativ minderwertigen (mikro-)elektronischen Baugruppen auf Wafer-Ebene führen bzw. die darauffolgenden Prozessschritte negativ beeinflussen, nämlich das sogenannte „Warpage“ und der sogenannte „Die-Shift“.In principle, two technical problems arise in this process, which lead to faulty and/or poor-quality (micro)electronic assemblies at the wafer level or which negatively influence the subsequent process steps, namely the so-called “warpage” and the so-called “die shift “.
„Warpage“ beschreibt die Verkrümmung des Wafers, die entsteht, wenn die Funktionseinheiten mit einer Vergussmasse verkapselt werden. Insbesondere bei hohen Härtungstemperaturen kommt es aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Basisträgers, welcher beispielsweise eine Glasplatte sein kann, und der organischen Vergussmassen, die meist signifikant höhere thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, spätestens beim Abkühlen zu hohen Spannungen. Dieser Effekt ist umso ausgeprägter, je größer die vergossene Fläche ist und kann zu einer starken Verkrümmung des Wafers führen, die bereits mit bloßem Auge sichtbar ist. Für spätere Prozessschritte ist es jedoch zwingend notwendig, dass der Wafer plan ist. Die weitere Verarbeitung erfolgt in der Regel über eine Vakuumansaugplatte, die einen verkrümmten Wafer nicht aufnehmen und zur nächsten Station transportieren kann.“Warpage” describes the warping of the wafer that occurs when the functional units are encapsulated with a potting compound. Particularly at high curing temperatures, due to the different thermal expansion coefficients of the base support, which can be a glass plate, for example, and the organic casting compounds, which usually have significantly higher thermal expansion coefficients, high stresses occur at the latest when cooling. This effect is more pronounced the larger the cast area is and can lead to severe warping of the wafer ren, which is already visible to the naked eye. However, for later process steps it is absolutely necessary that the wafer is flat. Further processing is usually carried out using a vacuum suction plate, which cannot pick up a warped wafer and transport it to the next station.
Weitere Probleme treten beim späteren Aufbringen einer Umverteilungsschicht (auch als „Redistribution Layer“ oder „RDL“ bezeichnet) auf. Die Umverteilungsschicht wird verwendet, um elektrische Verbindungen an die gewünschten Stellen umzuleiten, um bei Bedarf einen besseren Zugang zu ermöglichen. Hierfür werden beispielsweise Kupferleiterbahnen über fotolithografische Prozessschritte aufgetragen. So ist beispielsweise eine Belichtung über eine Maske zur Entwicklung eines Fotolacks oder das Bedampfen mit Kupfer auf einer gekrümmten Fläche nicht gleichmäßig und präzise möglich.Further problems arise when later applying a redistribution layer (also known as a “redistribution layer” or “RDL”). The redistribution layer is used to reroute electrical connections to desired locations to provide better access when needed. For this purpose, for example, copper conductor tracks are applied using photolithographic process steps. For example, exposure via a mask to develop a photoresist or vapor deposition with copper on a curved surface is not possible evenly and precisely.
Neben Problemen bei nachgelagerten Prozessschritten, hat der „Warpage“-Effekt zudem einen negativen Einfluss auf die Zuverlässigkeit der vereinzelten (mikro-)elektronischen Baugruppen über deren Lebensdauer hinweg.In addition to problems in downstream process steps, the “warpage” effect also has a negative impact on the reliability of individual (micro)electronic assemblies over their service life.
Unter dem Begriff „Die-Shift“ wird das Verschieben der Funktionseinheiten der (mikro-)elektronischen Baugruppe auf dem Trägersubstrat, also dem Verbund aus Basisträger und temporärer Klebeschicht, bezeichnet. Mehrere Faktoren begünstigen das Verschieben der Funktionseinheiten auf dem Trägersubstrat.The term “die shift” refers to the shifting of the functional units of the (micro)electronic assembly on the carrier substrate, i.e. the composite of base carrier and temporary adhesive layer. Several factors promote the displacement of the functional units on the carrier substrate.
Der Verkrümmung des Wafers kann durch den Einsatz von hochgefüllten, warmhärtenden Massen entgegengewirkt werden. Derartige Massen weisen üblicherweise eine hohe Viskosität auf, wobei die hochviskosen Vergussmassen beim Dosieren eine sogenannte Schleppkraft auf die Funktionseinheiten ausüben. Diese Materialeigenschaft bewirkt, dass sich die auf die temporäre Klebeschicht gesetzten Funktionseinheiten von ihrer ursprünglichen Position verschieben.The warping of the wafer can be counteracted by using highly filled, thermosetting materials. Such compounds usually have a high viscosity, with the highly viscous casting compounds exerting a so-called drag force on the functional units during metering. This material property causes the functional units placed on the temporary adhesive layer to shift from their original position.
Des Weiteren können hochviskose Vergussmassen im Vergussschritt aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften lediglich bei sehr hohen Temperaturen und hohen Drücken aufgetragen und ausgehärtet werden. Hierfür bekannt ist das sogenannte LCM-Verfahren (auch als „Liquid Compression Molding“ bezeichnet). Furthermore, due to their mechanical properties, highly viscous potting compounds can only be applied and cured at very high temperatures and high pressures in the potting step. The so-called LCM process (also known as “liquid compression molding”) is known for this.
Auch eine solche Verfahrensführung führt dazu, dass sich die Funktionseinheiten weg von ihrer ursprünglichen Position verschieben.Such a procedure also leads to the functional units moving away from their original position.
Ein vorhandener „Die-Shift“ sorgt, analog zum „Warpage“-Effekt, dafür, dass ein Aufbringen der Umverteilungsschicht nur unzureichend genau oder überhaupt nicht möglich ist.An existing “die shift” ensures, analogous to the “warpage” effect, that the redistribution layer can only be applied with insufficient precision or not at all.
Für die Verringerung des „Warpage“-Effektes werden vorwiegend warmhärtende Harze, insbesondere Epoxidharze eingesetzt, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient durch Zusatz von Füllstoffen dem Trägersubstrat angepasst wird.To reduce the “warpage” effect, heat-curing resins, in particular epoxy resins, are primarily used, the thermal expansion coefficient of which is adapted to the carrier substrate by adding fillers.
Die
In der
Einen weiteren Ansatz zeigt die
Die
In der
Kann das Verschieben der Funktionseinheiten im Prozess nicht vermieden oder nur unzureichend gelöst werden, so ist es in einem später folgenden aufwändigen Verfahrensschritt möglich, die Abweichungen im Zuge des Auftragens der Umverteilungsschicht auszugleichen. Hierfür wird die tatsächliche Position der Funktionseinheiten ermittelt und die Vorlage für die Kupferleiterbahnen an der gemessenen Position ausgerichtet. In Anschluss daran werden die Kupferleiterbahnen an die gemessene Position der Funktionseinheiten dynamisch angepasst aufgetragen. Dieser Vorgang wird auch „Adaptive Patterning™“ genannt, ist jedoch mit einem hohen Aufwand verbunden.If the shifting of the functional units in the process cannot be avoided or can only be solved inadequately, it is possible in a later, complex process step to compensate for the deviations during the application of the redistribution layer. For this purpose, the actual position of the functional units is determined and the template for the copper conductor tracks is aligned to the measured position. The copper conductor tracks are then applied dynamically adapted to the measured position of the functional units. This process is also called “Adaptive Patterning™”, but it involves a lot of effort.
Allen diesen Ansätzen ist gemein, dass jeweils ausschließlich eines der technischen Probleme adressiert wird. Die im Stand der Technik vorgeschlagenen Lösungen involvieren aufwändige Prozessschritte und/oder reduzieren das Problem des „Die-Shifts“ oder des „Warpage“-Effekts nur in unzureichendem Umfang.What all of these approaches have in common is that each only addresses one of the technical problems. The solutions proposed in the prior art involve complex process steps and/or only reduce the problem of “die shifts” or the “warpage” effect to an insufficient extent.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile im Stand der Technik wenigstens teilweise zu überwinden und ein Verfahren bereitzustellen, durch das einfach und schnell kostengünstige (mikro-)elektronische Baugruppen, insbesondere auf Wafer-Ebene, hergestellt werden können. Insbesondere soll mit der Erfindung eine Vereinfachung des Fertigungsprozesses bei gleichzeitig hohen Ausbeuten und guter Qualität sowie reduzierten Fertigungskosten erzielt werden.The invention is based on the object of at least partially overcoming the disadvantages of the prior art and of providing a method through which cost-effective (micro-)electronic assemblies, in particular at the wafer level, can be produced easily and quickly. In particular, the invention is intended to achieve a simplification of the manufacturing process while simultaneously achieving high yields and good quality as well as reduced manufacturing costs.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen elektronischer Baugruppen auf Wafer-Ebene nach Anspruch 1.The object of the invention is achieved by a method for producing electronic assemblies at wafer level according to claim 1.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die wahlweise miteinander kombiniert werden können.Further embodiments of the invention are specified in the subclaims, which can optionally be combined with one another.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen elektronischer Baugruppen auf Wafer-Ebene umfasst folgende Schritte:
- a) Bereitstellen eines durchstrahlbaren Basisträgers mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite,
- b) Erzeugen einer temporären Klebeschicht durch Aufbringen einer ersten Masse auf die erste Seite des durchstrahlbaren Basisträgers unter Bildung eines Trägersubstrats, wobei die erste Masse ein (Meth)Acrylat und einen Photoinitiator umfasst,
- c) Platzieren von mindestens einer Funktionseinheit mit einer elektrisch kontaktierbaren Seite der Funktionseinheit auf die temporäre Klebeschicht,
- d) Ausbilden eines temporären Verbunds aus Trägersubstrat und der mindestens einen Funktionseinheit mittels Härten der ersten Masse durch Bestrahlen mit aktinischer Strahlung, wobei das Bestrahlen von der zweiten Seite des durchstrahlbaren Basisträgers aus durch den Basisträger hindurch erfolgt,
- e) Aufbringen einer Vergussschicht auf den temporären Verbund durch Dosieren einer zweiten Masse auf die mindestens eine Funktionseinheit und auf die temporäre Klebeschicht, wobei die zweite Masse eine strahlungshärtbare Masse ist,
- f) Ausbilden eines Vorläufers mittels Härten der zweiten Masse durch Bestrahlen mit aktinischer Strahlung, und
- g) Ablösen des Trägersubstrats unter Wärmeeintrag in die temporäre Klebeschicht unter Ausbilden der elektronischen Baugruppe auf Wafer-Ebene.
- a) providing a irradiable base support with a first side and a second side,
- b) producing a temporary adhesive layer by applying a first mass to the first side of the transilluminable base carrier to form a carrier substrate, the first mass comprising a (meth)acrylate and a photoinitiator,
- c) placing at least one functional unit with an electrically contactable side of the functional unit on the temporary adhesive layer,
- d) forming a temporary composite of the carrier substrate and the at least one functional unit by hardening the first mass by irradiating it with actinic radiation, the irradiation taking place from the second side of the irradiable base carrier through the base carrier,
- e) applying a casting layer to the temporary composite by metering a second mass onto the at least one functional unit and onto the temporary adhesive layer, the second mass being a radiation-curable mass,
- f) forming a precursor by hardening the second mass by irradiating it with actinic radiation, and
- g) detaching the carrier substrate with heat input into the temporary adhesive layer to form the electronic assembly at wafer level.
Es wurde erkannt, dass sich ein besonders einfaches Verfahren zum Herstellen von elektronischen Baugruppen auf Wafer-Ebene dadurch realisieren lässt, dass sowohl für eine temporäre Klebeschicht zur zwischenzeitlichen Fixierung der mindestens einen Funktionseinheit als auch in einer Masse zum Erzeugen der Vergussschicht eine strahlungshärtbare Masse eingesetzt wird. Dieser Mechanismus zum Härten der eingesetzten Massen steht für beide Massen erfindungsgemäß dadurch zur Verfügung, dass ein durchstrahlbarer Basisträger eingesetzt wird. Zugleich wirkt der Einsatz einer strahlungshärtbaren Vergussmasse Warpage- und Die-Shift-Effekten entgegen. Auf diese Weise werden elektronische Baugruppen auf Wafer-Ebene hoher Qualität bei zumindest verringerter Fehlerquote erhalten, wodurch ein effizienteres und kostengünstigeres Verfahren bereitgestellt wird.It was recognized that a particularly simple method for producing electronic assemblies at wafer level can be implemented by using a radiation-curable mass both for a temporary adhesive layer for the interim fixation of the at least one functional unit and in a mass for producing the potting layer . This mechanism for hardening the materials used is available for both materials according to the invention in that a base support that can be irradiated is used. At the same time, the use of a radiation-curable potting compound counteracts warpage and die shift effects. In this way, wafer-level electronic assemblies of high quality are obtained with at least a reduced error rate, thereby providing a more efficient and cost-effective process.
Es versteht sich, dass in einem nachgelagerten Prozessschritt einzelne elektronische Baugruppen durch Vereinzeln der elektronischen Baugruppe auf Wafer-Ebene hergestellt werden können.It is understood that in a downstream process step, individual electronic assemblies can be produced by separating the electronic assembly at wafer level.
Der Begriff „durchstrahlbarer“ Basisträger bezeichnet einen Basisträger, der für die zum Härten bzw. Aushärten der ersten Masse und der zweiten Masse eingesetzte aktinische Strahlung soweit durchlässig ist, dass eine Härtung der ersten und/oder der zweiten Masse über die gesamte Schichtdicke der Massen hinweg erreicht werden kann. Bevorzugt weist der Basisträger einen Transmissionsgrad für die aktinische Strahlung von wenigstens 75 % auf.The term “irradiable” base carrier refers to a base carrier that is transparent to the actinic radiation used to harden or harden the first mass and the second mass to such an extent that the first and/or the second mass can be hardened over the entire layer thickness of the masses can be achieved. The base support preferably has a transmittance for the actinic radiation of at least 75%.
Der Begriff „aktinische Strahlung“ bezeichnet eine elektromagnetische Strahlung, die eine photochemische Wirksamkeit gegenüber wenigstens einer Komponente aufweist, welche der elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt wird.The term “actinic radiation” refers to electromagnetic radiation that has a photochemical activity towards at least one component that is exposed to the electromagnetic radiation.
Erfindungsgemäß wird die zweite Masse nicht nur auf die mindestens eine Funktionseinheit, sondern auch auf die temporäre Klebeschicht dosiert, sodass Oberflächenbereiche der temporären Klebeschicht, die zwischen den Funktionseinheiten angeordnet sind, zumindest teilweise, insbesondere vollständig, ebenfalls mit der zweiten Masse beschichtet werden. Auf diese Weise wird in einem einzigen und einfach durchführbaren Verfahrensschritt eine gleichmäßige Vergussschicht erhalten, die dem „Die-Shift“ besonders effektiv entgegenwirkt.According to the invention, the second mass is metered not only onto the at least one functional unit, but also onto the temporary adhesive layer, so that surface areas of the temporary adhesive layer, which are arranged between the functional units, are also at least partially, in particular completely, coated with the second mass. In this way, a uniform casting layer is obtained in a single and easy-to-implement process step, which counteracts “die shift” particularly effectively.
Die elektronische Baugruppe ist bevorzugt eine mikroelektronische Baugruppe. The electronic assembly is preferably a microelectronic assembly.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient somit zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe auf Wafer-Ebene, bevorzugt einer mikroelektronischen Baugruppe auf Wafer-Ebene.The method according to the invention is therefore used to produce an electronic assembly at the wafer level, preferably a microelectronic assembly at the wafer level.
Die zweite Seite des durchstrahlbaren Basisträgers ist insbesondere zur ersten Seite des Basisträgers entgegengesetzt angeordnet. Auf diese Weise ist es besonders einfach möglich, die erste Masse möglichst gleichmäßig zu härten, um den temporären Verbund auszubilden. Insbesondere kann der Aufbau einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter vereinfacht werden.The second side of the irradiable base carrier is arranged in particular opposite to the first side of the base carrier. In this way it is particularly easy to get the first mass harden as evenly as possible in order to form the temporary bond. In particular, the structure of a device for carrying out the method according to the invention can be further simplified.
Der Basisträger kann aus Glas oder Kunststoff bestehen. Die Wahl des Materials des Basisträgers richtet sich insbesondere nach der erforderlichen mechanischen Stabilität, welche der Basisträger während des Herstellungsverfahrens bereitstellt, sowie der zum Härten der ersten Masse und der zweiten Masse eingesetzten aktinischen Strahlung, wobei der Basisträger in ausreichendem Maße von der jeweils eingesetzten aktinischen Strahlung durchstrahlbar ist.The base support can be made of glass or plastic. The choice of the material of the base support depends in particular on the required mechanical stability that the base support provides during the manufacturing process, as well as the actinic radiation used to harden the first mass and the second mass, the base support being sufficiently affected by the actinic radiation used in each case is irradiable.
Der Kunststoff des Basisträgers kann beispielsweise aus der Gruppe der Polysulfone, Polyethersulfone, Cycloolefinpolymere, Polyamide, Polyimide, Polyamidimide, Polyester und Polycarbonate sowie Blends und/oder Copolymeren dieser Polymere ausgewählt sein.The plastic of the base support can be selected, for example, from the group of polysulfones, polyethersulfones, cycloolefin polymers, polyamides, polyimides, polyamide-imides, polyesters and polycarbonates as well as blends and/or copolymers of these polymers.
Die Dicke des Basisträgers liegt insbesondere in einem Bereich zwischen 100 µm und 3000 µm. Basisträger mit einer Dicke von weniger als 100 µm sind schwer zu handhaben, sodass der Aufwand zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit derartigen Basisträgern übermäßig erhöht würde.The thickness of the base support is in particular in a range between 100 µm and 3000 µm. Base supports with a thickness of less than 100 μm are difficult to handle, so that the effort required to carry out the method according to the invention with such base supports would be excessively increased.
Die erste Masse wird zum Erzeugen der temporären Klebeschicht beispielsweise mittels Spincoating oder Schablonendruck aufgebracht.The first mass is applied to create the temporary adhesive layer, for example by means of spin coating or stencil printing.
Die Schichtdicke der temporären Klebeschicht liegt insbesondere in einem Bereich zwischen 5 µm und 500 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 10 µm und 300 µm, vorzugsweise im Bereich zwischen 30 µm und 150 µm, wobei die angegebenen Bereichsgrenzen mit einbezogen sind. Eine dünnere Klebeschicht kann eine ungenügende Haftung der Funktionseinheit(en) zur Folge haben, während größere Schichtdicken einen übermäßigen Materialeinsatz zur Folge haben und es erschweren, die erste Masse gleichmäßig zu härten.The layer thickness of the temporary adhesive layer is in particular in a range between 5 µm and 500 µm, in particular in a range between 10 µm and 300 µm, preferably in a range between 30 µm and 150 µm, taking into account the specified range limits. A thinner adhesive layer can result in insufficient adhesion of the functional unit(s), while greater layer thicknesses result in excessive use of material and make it more difficult to harden the first mass evenly.
Die Funktionseinheit(en) kann bzw. können mit einer sogenannten „Pick & Place“-Vorrichtung auf die temporäre Klebeschicht platziert bzw. gesetzt werden.The functional unit(s) can be placed on the temporary adhesive layer using a so-called “pick & place” device.
Die mindestens eine Funktionseinheit kann aus der Gruppe der aktiven Funktionseinheiten und passiven Funktionseinheiten ausgewählt sein.The at least one functional unit can be selected from the group of active functional units and passive functional units.
Aktive Funktionseinheiten sind steuerbar und in der Lage, ein ankommendes Signal zu verstärken.Active functional units are controllable and able to amplify an incoming signal.
Beispiele für aktive Funktionseinheiten sind Transistoren, Dioden, Gleichrichter, Prozessoren, ICs („integrated circuits“) und LEDs („light emitting diodes“).Examples of active functional units are transistors, diodes, rectifiers, processors, ICs (“integrated circuits”) and LEDs (“light emitting diodes”).
Passive Funktionseinheiten besitzen im Gegensatz zu aktiven Funktionseinheiten keine Verstärkungswirkung.In contrast to active functional units, passive functional units have no reinforcing effect.
Beispiele für passive Funktionseinheiten sind Kondensatoren, Potentiometer, Oszillatoren, Spulen und Widerstände.Examples of passive functional units are capacitors, potentiometers, oscillators, coils and resistors.
Im Fall, dass das erfindungsgemäße Verfahren ein „Fan Out“-Wafer-Level-Packing-Verfahren ist, weisen die Funktionseinheiten auf ihrer elektrisch kontaktierbaren Seite lediglich bloßgelegte Kontaktierungsstellen auf.In the event that the method according to the invention is a “fan out” wafer level packing method, the functional units only have exposed contact points on their electrically contactable side.
Falls stattdessen ein „Fan In“-Wafer-Level-Packaging-Verfahren durchgeführt wird, weisen die Funktionseinheiten an ihrer elektrisch kontaktierbaren Seite zusätzlich zu den bloßgelegten Kontaktierungsstellen noch elektrisch leitfähige Verbindungen auf, die den Kontaktierungsstellen zugeordnet sind.If a “fan in” wafer-level packaging process is carried out instead, the functional units on their electrically contactable side have, in addition to the exposed contact points, electrically conductive connections that are assigned to the contact points.
Das Aufbringen der Vergussschicht kann durch einen Druck-, Slot-Die-Coating- oder UV-Stempel-Prozess erfolgen. Derartige Verfahren sind im Stand der Technik bekannt und präzise kontrollierbar, sodass eine gleichmäßige Dosierung der zweiten Masse zum Aufbringen der Vergussschicht gewährleistet werden kann.The potting layer can be applied using a printing, slot die coating or UV stamping process. Such methods are known in the art and can be precisely controlled, so that a uniform dosage of the second mass for applying the potting layer can be ensured.
Das Härten der ersten Masse und/oder der zweiten Masse kann durch Bestrahlen mit aktinischer Strahlung einer Wellenlänge in einem Bereich von 200 nm bis 1000 nm erfolgen, insbesondere in einem Bereich von 320 nm bis 480 nm.The hardening of the first mass and/or the second mass can be carried out by irradiation with actinic radiation of a wavelength in a range from 200 nm to 1000 nm, in particular in a range from 320 nm to 480 nm.
Es versteht sich, dass die erste Masse und die zweite Masse mit aktinischer Strahlung gleicher oder unterschiedlicher Wellenlänge gehärtet werden können.It is understood that the first mass and the second mass can be hardened with actinic radiation of the same or different wavelength.
Das Härten der zweiten Masse kann flächig und/oder punktuell durch Abrastern erfolgen. Eine flächige Härtung, beispielsweise mittels eines Flächenstrahlers, hat eine besonders einfache Prozessführung zur Folge, während ein Härten durch Abrastern, beispielsweise mittels einer Laser-Punktquelle, eine besonders präzise Steuerung des Härtungsprozesses ermöglicht.The second mass can be hardened over a large area and/or at specific points by scanning. Surface hardening, for example using a surface emitter, results in a particularly simple process control, while hardening by scanning, for example using a laser point source, enables particularly precise control of the hardening process.
Die zweite Masse wird insbesondere beim Ausbilden des Vorläufers ausgehärtet.The second mass is hardened in particular when forming the precursor.
„Aushärtung“ wird definiert als Polymerisations- oder Additionsreaktion über den Gelpunkt der jeweiligen Masse hinaus. Der Gelpunkt ist der Punkt, an dem das Speichermodul G' gleich dem Verlustmodul G'' wird.“Curing” is defined as a polymerization or addition reaction beyond the gel point of the respective mass. The gel point is the point at which the storage modulus G' becomes equal to the loss modulus G''.
Die durch Bestrahlen mit aktinischer Strahlung gehärtete erste Masse ist durch Erwärmen ablösbar. Durch Erwärmen der gehärteten temporären Klebeschicht wird somit der Verbund von Trägersubstrat und elektronischer Baugruppe auf Wafer-Ebene aufgehoben.The first mass, hardened by irradiation with actinic radiation, can be removed by heating. By heating the hardened temporary adhesive layer, the bond between the carrier substrate and the electronic assembly is broken at the wafer level.
Das Ablösen des Trägersubstrats kann durch Erwärmen der gehärteten ersten Masse auf eine Ablösetemperatur zwischen 50 °C und 300 °C erfolgen, insbesondere auf eine Ablösetemperatur zwischen 100 °C und 250 °C, vorzugsweise auf eine Ablösetemperatur zwischen 180 °C und 220 °C, wobei die angegebenen Bereichsgrenzen mit einbezogen sind. Bei einer Ablösetemperatur unter 50°C erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Trägersubstrat unbeabsichtigt löst, während Ablösetemperaturen über 300°C einen erhöhten Energieaufwand zur Folge haben und es zu einer thermischen Beschädigung der Bestandteile des Vorläufers kommen kann.The carrier substrate can be removed by heating the hardened first mass to a release temperature between 50 ° C and 300 ° C, in particular to a release temperature between 100 ° C and 250 ° C, preferably to a release temperature between 180 ° C and 220 ° C, where the specified range limits are included. A release temperature below 50°C increases the likelihood that the carrier substrate will detach unintentionally, while release temperatures above 300°C result in increased energy expenditure and thermal damage to the components of the precursor can occur.
Die Ablösetemperatur kann durch Bestrahlen mit IR-Strahlung einer Wellenlänge im Bereich von 780 nm bis 1000 nm erzeugt werden, wobei die IR-Strahlung insbesondere durch einen Ofen oder eine Heizplatte erzeugt wird. Dies ermöglicht eine besonders einfache Prozessführung und senkt somit die Kosten des Verfahrens weiter.The detachment temperature can be generated by irradiation with IR radiation of a wavelength in the range from 780 nm to 1000 nm, the IR radiation being generated in particular by an oven or a hot plate. This enables particularly simple process management and thus further reduces the costs of the process.
Grundsätzlich kann zusätzlich auf das Trägersubstrat eine mechanische Kraft ausgeübt werden, um das Ablösen weiter zu beschleunigen.In principle, a mechanical force can also be exerted on the carrier substrate in order to further accelerate the detachment.
Bevorzugt erfolgt das Ablösen der temporären Klebeschicht rückstandsfrei, sodass auf zusätzliche Schleif-, Wasch- oder Reinigungsschritte verzichtet werden kann.The temporary adhesive layer is preferably removed without leaving any residue, so that additional grinding, washing or cleaning steps can be dispensed with.
In einer Variante wird der temporäre Verbund nach Aufbringen der zweiten Masse bei einer Temperatur unterhalb der Ablösetemperatur der gehärteten ersten Masse getempert. Durch den Temperschritt können die mechanischen Eigenschaften der ersten Masse und der zweiten Masse gezielt eingestellt werden, beispielsweise im Fall, dass zwischen dem Ausbilden des Vorläufers und dem Ablösen des Trägersubstrats weitere Verarbeitungsschritte vorgesehen sind, für die der Vorläufer gehandhabt werden muss, und/oder dass der Vorläufer für eine vorgegebene Zeit gelagert werden soll.In one variant, the temporary composite is tempered after application of the second mass at a temperature below the release temperature of the hardened first mass. The annealing step allows the mechanical properties of the first mass and the second mass to be adjusted in a targeted manner, for example in the case that further processing steps are provided between the formation of the precursor and the detachment of the carrier substrate, for which the precursor must be handled, and / or that the precursor should be stored for a specified time.
Im Folgenden werden die eingesetzten Massen sowie die anhand dieser Massen erzeugten Schichten näher beschrieben.The materials used and the layers created using these materials are described in more detail below.
Erste MasseFirst mass
Die temporäre Klebeschicht wird unter Verwendung der ersten Masse bereitgestellt, wobei die erste Masse ein (Meth)Acrylat und einen Photoinitiator, insbesondere einen Photoinitiator für die radikalische Polymerisation, umfasst.The temporary adhesive layer is provided using the first composition, the first composition comprising a (meth)acrylate and a photoinitiator, in particular a photoinitiator for radical polymerization.
Der Begriff „(Meth)Acrylat“ im Sinne der Erfindung umfasst sowohl Acrylate als auch die analogen Methacrylate.The term “(meth)acrylate” in the sense of the invention includes both acrylates and the analogous methacrylates.
Erfindungsgemäß ist die erste Masse eine strahlungshärtende Masse.According to the invention, the first mass is a radiation-hardening mass.
Im Folgenden werden die Komponenten der ersten Masse zur Erzeugung der temporären Klebeschicht im Einzelnen beschrieben.The components of the first mass for producing the temporary adhesive layer are described in detail below.
Komponente (A) der ersten Masse: (Meth)AcrylatComponent (A) of the first mass: (meth)acrylate
Die erste Masse enthält mindestens eine polymerisierbare Komponente (A) auf Basis eines (Meth)Acrylats, insbesondere eine radikalisch polymerisierbare Komponente auf Basis eines (Meth)Acrylats.The first mass contains at least one polymerizable component (A) based on a (meth)acrylate, in particular a free-radically polymerizable component based on a (meth)acrylate.
Die (Meth)Acrylate der Komponente (A) sind strukturell nicht weiter eingeschränkt und umfassen beispielsweise lineare, cyclische, verzweigte, aliphatische, aromatische und heterozyklische (Meth)Acrylate sowie Kombinationen davon.The (meth)acrylates of component (A) are not further structurally restricted and include, for example, linear, cyclic, branched, aliphatic, aromatic and heterocyclic (meth)acrylates and combinations thereof.
(Meth)Acrylharze im Sinne der Erfindung sind ferner monomere, oligomere oder polymere Verbindungen, solange diese mindestens eine radikalisch vernetzbare (Meth)Acrylatgruppe enthalten.(Meth)acrylic resins within the meaning of the invention are also monomeric, oligomeric or polymeric compounds, as long as they contain at least one radically crosslinkable (meth)acrylate group.
In einer Ausführungsform kann die radikalisch polymerisierbare Verbindung (A) ein oder mehrere monofunktionelle (Meth)Acrylate (A1) umfassen.In one embodiment, the free-radically polymerizable compound (A) may comprise one or more monofunctional (meth)acrylates (A1).
Beispiele für monofunktionelle aliphatische (Meth)Acrylate sind Isobutyl(meth)acrylat, Isooctyl(meth)acrylat, Isodecyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat, Isononyl(meth)acrylat, Ethylhexyl(meth)acrylat, 2-Propylheptyl(meth)acrylat, 4-Methyl-2-propylhexyl(meth)acrylate, Pentadecyl(meth)acrylat, Cetyl(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 4-Hydroxybutyl-(meth)acrylat, 2-Hydroxy-3-phenoxypropyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, Pal-mitolyl(meth)acrylat, Heptadecyl(meth)acrylat und Stearyl(meth)acrylat.Examples of monofunctional aliphatic (meth)acrylates are isobutyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, isodecyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, isononyl (meth)acrylate, ethylhexyl (meth)acrylate, 2-propylheptyl (meth )acrylate, 4-methyl-2-propylhexyl (meth)acrylate, pentadecyl (meth)acrylate, cetyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, 2-hydroxy-3- phenoxypropyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, pal-mitolyl (meth)acrylate, heptadecyl (meth)acrylate and stearyl (meth)acrylate.
Beispiele für monofunktionelle cycloaliphatische (Meth)Acrylate sind Cyclohexyl(meth)acrylat, Isobornyl(meth)acrylat, cyclisches Trimethylolpropanformyl-(meth)acrylat, Dicyclopentenyl(meth)acrylat, Dicyclopentenyloxyethyl(meth)acrylat, Dicyclopentanyl(meth)acrylat, 4-tert-Butylcyclohexyl(meth)acrylat, 3,3,5.Trimethylcyclo-hexyl(meth)acrylat, tert-Butylcyclohexanolmethacrylat und Octahydro-4,7-methano-1H-indenylmethyl(meth)acrylat.Examples of monofunctional cycloaliphatic (meth)acrylates are cyclohexyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, cyclic trimethylolpropane formyl (meth)acrylate, dicyclopentenyl (meth)acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth)acrylate, dicyclopentanyl (meth)acrylate, 4-tert -Butylcyclohexyl (meth)acrylate, 3,3,5.trimethylcyclohexyl (meth)acrylate, tert-butylcyclohexanol methacrylate and octahydro-4,7-methano-1H-indenylmethyl (meth)acrylate.
Beispiele für monofunktionelle aromatische (Meth)Acrylate sind 2-(o-Phenylphenoxy)-ethyl(meth)acrylat, 2-(o-Phenoxy)ethyl(meth)acrylat, ortho-Phenylbenzyl-(meth)acrylat, ethoxyliertes Nonylphenol(meth)acrylat und Ethoxyphenylacrylat.Examples of monofunctional aromatic (meth)acrylates are 2-(o-phenylphenoxy)-ethyl (meth)acrylate, 2-(o-phenoxy)ethyl (meth)acrylate, ortho-phenylbenzyl (meth)acrylate, ethoxylated nonylphenol (meth) acrylate and ethoxyphenyl acrylate.
Beispiele für heterocyclische, ethoxylierte und weitere monofunktionelle Meth(Acrylate) sind Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, (2-Ethyl-2-methyl-1,3-Dioxolat-4-yl)-methylacrylat, 5-Ethyl-1,3-dioxan-5-yl)methylacrylat, Caprolacton(meth)acrylat, 2-(2-Ethoxyethoxy)ethyl-(meth)acrylat und alkoxyliertes Laurylacrylat.Examples of heterocyclic, ethoxylated and other monofunctional meth(acrylates) are tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, (2-ethyl-2-methyl-1,3-dioxolat-4-yl)-methyl acrylate, 5-ethyl-1,3-dioxane -5-yl)methyl acrylate, caprolactone (meth)acrylate, 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl (meth)acrylate and alkoxylated lauryl acrylate.
Die Komponente (A) kann neben den monofunktionellen (Meth)Acrylaten (A1) zusätzlich bevorzugt di- oder höherfunktionelle Vernetzer (A2), insbesondere auf Basis von (Meth)Acrylaten, umfassen.In addition to the monofunctional (meth)acrylates (A1), component (A) can also preferably comprise di- or higher-functional crosslinkers (A2), in particular based on (meth)acrylates.
Beispiele für di- oder höherfunktionelle (Meth)Acrylate sind Hexandioldi(meth)acrylat, Di(trimethylpropan)tetraacrylat, 4-Butandioldi(meth)acrylat, Tripropylenglycoldi(meth)acrylat Triethylenglycoldi(meth)acrylat, Polyethylenglycol-di(meth)acrylate 1,10-Decandioldi(meth)-acrylat, Tricyclodecandimethanoldi(meth)acrylat, Cyclohexandimethyloldi(meth)acrylat, Nonandioldi(meth)acrylat, Trimethylolpropan-tri(meth)acrylat, tris-(2-hydroxyethyl)iso-cyanuratTri(meth)acrylat, Pentaerythritolhexa(meth)acrylat, Dipentaerythritolhexa-(meth)acrylat, BPA-diepoxypropan-diacrylat und ethoxyliertes Bisphenol-A-di(meth)acrylat.Examples of di- or higher-functional (meth)acrylates are hexanediol di(meth)acrylate, di(trimethylpropane) tetraacrylate, 4-butanediol di(meth)acrylate, tripropylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate 1 ,10-Decanedioldi(meth)acrylate, tricyclodecanedimethanoldi(meth)acrylate, cyclohexanedimethyloldi(meth)acrylate, nonanedioldi(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, tris-(2-hydroxyethyl)isocyanuratetri(meth)acrylate , pentaerythritol hexa(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, BPA diepoxypropane diacrylate and ethoxylated bisphenol A di(meth)acrylate.
Die genannten (Meth)Acrylate sind beispielsweise kommerziell erhältlich von den Firmen Arkema Sartomer, BASF, IMG Resins, Sigma Aldrich oder TCI.The (meth)acrylates mentioned are commercially available, for example, from the companies Arkema Sartomer, BASF, IMG Resins, Sigma Aldrich or TCI.
Als höhermolekulare, radikalisch polymerisierbare Verbindungen können Urethan(meth)acrylate auf Basis von Polyestern, Polyacrylaten, Polyisoprenen, Polyethern, Polycarbonatdiolen und/oder (hydrierten) Polybutadiendiolen zum Einsatz kommen. Diese liegen typischerweise di- oder höherfunktionell vor.Urethane (meth)acrylates based on polyesters, polyacrylates, polyisoprenes, polyethers, polycarbonate diols and/or (hydrogenated) polybutadiene diols can be used as higher molecular weight, free-radically polymerizable compounds. These are typically di- or higher-functional.
Bevorzugt umfasst die Komponente (A) neben einem monofunktionellen (Meth)Acrylat (A1) einen mindestens difunktionellen Vernetzer (A2) auf Basis eines aliphatischen und/oder aromatischen Urethan(meth)acrylats.In addition to a monofunctional (meth)acrylate (A1), component (A) preferably comprises an at least difunctional crosslinker (A2) based on an aliphatic and/or aromatic urethane (meth)acrylate.
Beispiele für geeignete, im Handel verfügbare Urethan(meth)acrylate sind Visiomer HEMA-TMDI, erhältlich von der Firma Evonik, SUO-1020 NI (Polycarbonatbasis) oder SUO-H8628 (Polybutadienbasis), erhältlich von der Firma Shin-A T&C, CN9014NS, erhältlich von der Firma Sartomer, UV-3200B (Polyesterbasis), erhältlich von der Firma Nippon Goshei, oder die XMAP Typen (Polyacrylatbasis), erhältlich von der Firma Kaneka.Examples of suitable commercially available urethane (meth)acrylates are Visiomer HEMA-TMDI, available from Evonik, SUO-1020 NI (polycarbonate base) or SUO-H8628 (polybutadiene base), available from Shin-A T&C, CN9014NS, available from Sartomer, UV-3200B (polyesterba sis), available from Nippon Goshei, or the XMAP types (polyacrylate base), available from Kaneka.
Weitere im Sinne der Erfindung einsetzbare radikalisch polymerisierbare Verbindungen (A) sind Acrylsäure und Methacrylsäure, Acrylamide, Acryloylmorpholine, Bismaleimide, N-Vinylverbindungen, wie Vinylmethyloxazolidinon (VMOX), N-Vinylcaprolactam, N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylimidazol, sowie Verbindungen mit Allylgruppen, wie beispielsweise 1,3,5-Triallyl-1,3,5-triazin-2,4,6(1H,3H,5H)-trion, das kommerziell als TAICROS® erhältlich ist.Further radically polymerizable compounds (A) that can be used in the context of the invention are acrylic acid and methacrylic acid, acrylamides, acryloylmorpholines, bismaleimides, N-vinyl compounds such as vinylmethyloxazolidinone (VMOX), N-vinylcaprolactam, N-vinylpyrrolidone and N-vinylimidazole, as well as compounds with allyl groups, such as 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione, which is commercially available as TAICROS®.
Auch unhydrierte Polybutadiene mit freien Doppelbindungen wie beispielsweise die Poly BD®-Typen können als radikalisch polymerisierbare Verbindungen eingesetzt werden.Unhydrogenated polybutadienes with free double bonds, such as the Poly BD® types, can also be used as free-radically polymerizable compounds.
Die vorstehende Aufzählung geeigneter Substanzklassen ist beispielhaft und nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen.The above list of suitable substance classes is intended as an example and not in a restrictive sense.
Die Komponente (A) liegt in den erfindungsgemäßen ersten Massen vorzugsweise in einem Anteil von 5 bis 98 Gew.-% vor, bevorzugt von 10 bis 90 Gew.-% oder von 15 bis 85 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der ersten Masse.The component (A) is preferably present in the first compositions according to the invention in a proportion of 5 to 98% by weight, preferably from 10 to 90% by weight or from 15 to 85% by weight, in each case based on the total weight of the first mass.
Der Anteil von monofunktionellen (Meth)Acrylaten (A1) an der Komponente (A) beträgt bevorzugt von 1 bis 100 %, weiter bevorzugt von 1 bis 95 %, 1 bis 80 % oder von 1 bis 60 %, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (A).The proportion of monofunctional (meth)acrylates (A1) in component (A) is preferably from 1 to 100%, more preferably from 1 to 95%, 1 to 80% or from 1 to 60%, in each case based on the total weight of the Component (A).
Der Anteil von mindestens difunktionellen Vernetzern (A2) an der Komponente (A) beträgt bevorzugt von 0 bis 99 %, weiter bevorzugt 5 bis 99 %, 20 bis 99% oder 40 bis 99 %, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (A).The proportion of at least difunctional crosslinkers (A2) in component (A) is preferably from 0 to 99%, more preferably 5 to 99%, 20 to 99% or 40 to 99%, in each case based on the total weight of component (A) .
In einer Variante besteht die Komponente (A) aus dem monofunktionellen (Meth)Acrylat (A1) und dem mindestens difunktionellen Vernetzer (A2) auf Basis eines (Meth)Acrylats und/oder Urethan(meth)acrylats.In one variant, component (A) consists of the monofunctional (meth)acrylate (A1) and the at least difunctional crosslinker (A2) based on a (meth)acrylate and/or urethane (meth)acrylate.
Komponente (B) der ersten Masse: PhotoinitiatorComponent (B) of the first mass: photoinitiator
Die erfindungsgemäßen ersten Massen umfassen neben der Komponente (A) mindestens einen Photoinitiator (B), insbesondere einen Photoinitiator für die radikalische Polymerisation.In addition to component (A), the first compositions according to the invention comprise at least one photoinitiator (B), in particular a photoinitiator for radical polymerization.
Als radikalische Photoinitiatoren (B) können die üblichen, im Handel erhältlichen Verbindungen eingesetzt werden, wie beispielsweise α-Hydroxyketone, Benzophenon, α,α'-Diethoxyacetophenon, 2-Benzyl-2-(dimethylamino)-4'-morpholinobutyrophenon, 4-Isopropylphenyl-2-hydroxy-2-propylketon, 4,4-Bis(diethylamino)benzophenon, 2-Ethylhexyl-4-(dimethylamino)benzoat, Ethyl-4-(dimethylamino)benzoat, 2-Butoxyethyl-4-(dimethylamino)benzoate, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon, Isoamyl-p-dimethylaminobenzoat, Methyl-4-dimethylaminobenzoat, Methyl-o-benzoylbenzoat, Benzoin, Benzoinethylether, Benzoinisopropylether, Benzoinisobutylether, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on, 2-Isopropylthioxanthon, Dibenzosuberon, Ethyl-(3-benzoyl-2,4,6-trimethylbenzoyl)(phenyl)phosphinat, Methylbenzoylformat, Oximester, 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid, Ethyl-(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenyl-phosphinat und Bisacylphosphinoxid.The usual, commercially available compounds can be used as radical photoinitiators (B), such as α-hydroxyketones, benzophenone, α,α'-diethoxyacetophenone, 2-benzyl-2-(dimethylamino)-4'-morpholinobutyrophenone, 4-isopropylphenyl -2-hydroxy-2-propyl ketone, 4,4-bis(diethylamino)benzophenone, 2-ethylhexyl-4-(dimethylamino)benzoate, ethyl 4-(dimethylamino)benzoate, 2-butoxyethyl-4-(dimethylamino)benzoate, 1-Hydroxycyclohexylphenyl ketone, isoamyl-p-dimethylaminobenzoate, methyl 4-dimethylaminobenzoate, methyl-o-benzoyl benzoate, benzoin, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2-isopropylthioxanthone, Dibenzosuberone, ethyl (3-benzoyl-2,4,6-trimethylbenzoyl)(phenyl) phosphinate, methyl benzoyl formate, oxime ester, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, ethyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenyl phosphinate and Bisacylphosphine oxide.
Radikalische Photoinitiatoren, die durch Belichten mit aktinischer Strahlung im UV-Bereich aktivierbar sind, werden als UV-Photoinitiatoren bezeichnet.Radical photoinitiators that can be activated by exposure to actinic radiation in the UV range are referred to as UV photoinitiators.
Als UV-Photoinitiatoren können beispielsweise die IRGACURE™-Typen von BASF SE eingesetzt werden, so beispielsweise die Typen IRGACURE 184, IRGACURE 500, IRGACURE 1179, IRGACURE 2959, IRGACURE 745, IRGACURE 651, IRGACURE 369, IRGACURE 907, IRGACURE 1300, IRGACURE 819, IRGACURE 819DW, IRGACURE 2022, IRGACURE 2100, IRGACURE 784, IRGACURE 250, IRGACURE TPO, IRGACURE TPO-L. Ferner sind die DAROCUR™-Typen von BASF SE verwendbar, so beispielsweise die Typen DAROCUR MBF, DAROCUR 1173, DAROCUR TPO und DAROCUR 4265.The IRGACURE ™ types of BASF SE, for example, can be used as UV photo initiators, such as the types Irgacure 184,
Die vorstehende Aufzählung geeigneter Substanzklassen ist beispielhaft und nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen.The above list of suitable substance classes is intended as an example and not in a restrictive sense.
Der in den erfindungsgemäßen Massen als Komponente (B) eingesetzte radikalische Photoinitiator ist vorzugsweise durch Belichtung mit aktinischer Strahlung einer Wellenlänge von 200 bis 600 nm aktivierbar, besonders bevorzugt mit aktinischer Strahlung einer Wellenlänge von 320 bis 480 nm.The radical photoinitiator used as component (B) in the compositions according to the invention can preferably be activated by exposure to actinic radiation with a wavelength of 200 to 600 nm, particularly preferably with actinic radiation with a wavelength of 320 to 480 nm.
Bei Bedarf kann der radikalische Photoinitiator mit einem geeigneten Sensibilisierungsmittel kombiniert werden.If necessary, the radical photoinitiator can be combined with a suitable sensitizer.
Der radikalische Photoinitiator (B) liegt in den erfindungsgemäßen Massen wahlweise in einem Anteil von 0,01 bis 5 Gew.-% vor, bezogen auf das Gesamtgewicht der ersten Masse.The radical photoinitiator (B) is present in the compositions according to the invention in a proportion of 0.01 to 5% by weight, based on the total weight of the first composition.
Komponente (C) der ersten Masse: Latentes TrennmittelComponent (C) of the first mass: Latent release agent
Bevorzugt umfasst die erste Masse neben den Komponenten (A) und (B) mindestens ein latentes Trennmittel (C).In addition to components (A) and (B), the first mass preferably comprises at least one latent release agent (C).
Das latente Trennmittel (C) dient dazu, das Ablösen der temporären Klebeschicht vom Trägersubstrat und/oder der elektronischen Baugruppe auf Waferebene aufgrund von Wärmeeintrag zu unterstützen. Anders ausgedrückt sind latente Trennmittel (C) Komponenten der ersten Masse, welche durch Eintrag thermischer Energie die kohäsiven Eigenschaften der ersten Masse derart schwächen, dass eine Ablösung vom Trägersubstrat und/oder der elektronischen Baugruppe auf Waferebene erleichtert oder ermöglicht wird.The latent release agent (C) serves to support the detachment of the temporary adhesive layer from the carrier substrate and/or the electronic assembly at the wafer level due to heat input. In other words, latent release agents (C) are components of the first mass which, by introducing thermal energy, weaken the cohesive properties of the first mass in such a way that detachment from the carrier substrate and/or the electronic assembly at the wafer level is facilitated or enabled.
Besonders bevorzugt enthält die erste Masse thermoexpandierbare Mikrokapseln (C1), die eine Komponente des latenten Trennmittels (C) sind oder das latente Trennmittel (C) bilden.The first mass particularly preferably contains thermo-expandable microcapsules (C1), which are a component of the latent release agent (C) or form the latent release agent (C).
Thermoexpandierbare Mikrokapseln (C1) setzen bei erhöhten Temperaturen einen Stoff in gasförmigem Zustand frei und führen so zu einem Kohäsionsverlust in der gehärteten ersten Masse. Dies erlaubt ein erleichtertes Ablösen des Trägersubstrates sowie eine besonders präzise Kontrolle beim Ablösen des Trägersubstrats durch den Wärmeeintrag.Thermo-expandable microcapsules (C1) release a substance in a gaseous state at elevated temperatures and thus lead to a loss of cohesion in the hardened first mass. This allows easier removal of the carrier substrate as well as particularly precise control when detaching the carrier substrate due to the heat input.
Die spezifische Zusammensetzung und Herstellung geeigneter thermoexpandierbarer Mikrokapseln (C1) kann beispielsweise der
Kommerzielle Produkte sind beispielsweise unter dem Handelsnamen Expancel von der Firma Nouryon oder unter dem Namen Matsumoto Microsphere® von Matsumoto Yushi Seiyaku Co. Japan Ltd. erhältlich.Commercial products are available, for example, under the trade name Expancel from Nouryon or under the name Matsumoto Microsphere® from Matsumoto Yushi Seiyaku Co. Japan Ltd. available.
Durch die Wahl der eingesetzten thermoexpandierbaren Mikrokapseln (C1) ist es möglich, die nötige thermische Energie zum Ablösen des Trägersubstrats gezielt anzupassen und die Ablösetemperatur einzustellen.By choosing the thermo-expandable microcapsules (C1) used, it is possible to specifically adjust the thermal energy required to detach the carrier substrate and to adjust the detachment temperature.
Das latente Trennmittel (C) kann alternativ oder zusätzlich ein Treibmittel auf Basis einer Stickstoffverbindung (C2) enthalten oder sein.The latent release agent (C) can alternatively or additionally contain or be a blowing agent based on a nitrogen compound (C2).
Treibmittel auf Basis einer Stickstoffverbindung (C2) zersetzen sich bei erhöhten Temperaturen mit hoher Gasausbeute zu gasförmigen Zersetzungsprodukten, beispielsweise zu Stickstoff, Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid, Ammoniak, Wasserstoff und Kombinationen davon.Blowing agents based on a nitrogen compound (C2) decompose at elevated temperatures with a high gas yield to form gaseous decomposition products, for example nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, ammonia, hydrogen and combinations thereof.
Das Treibmittel auf Basis einer Stickstoffverbindung (C2) kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Diazoverbindungen, Sulfonylhydraziden, Tetrazolen, Nitrosoverbindungen, Acylsulfonylhydraziden, Hydrazonen, Thiatriazolen, Aziden, Sulfonylaziden, Thiatriazindioxiden und Kombinationen davon.The blowing agent based on a nitrogen compound (C2) can be selected from the group consisting of diazo compounds, sulfonyl hydrazides, tetrazoles, nitroso compounds, acylsulfonyl hydrazides, hydrazones, thiatriazoles, azides, sulfonyl azides, thiatriazine dioxides and combinations thereof.
Beispielsweise ist das Treibmittel auf Basis einer Sticktoffverbindung (C2) 1,1 `-Azodicarboxamid, p-Toluolsulfonylhydrazin, 5-Phenyltetrazol, Isatosäureanhydrid oder eine Kombination dieser Verbindungen.For example, the blowing agent based on a nitrogen compound (C2) is 1,1 `-azodicarboxamide, p-toluenesulfonylhydrazine, 5-phenyltetrazole, isatoic anhydride or a combination of these compounds.
Ferner kann das latente Trennmittel (C) ein Peroxid (C3), ein Isosorbidharz (C4) und/oder ein Acetalharz (C5) enthalten oder sein.Furthermore, the latent release agent (C) can contain or be a peroxide (C3), an isosorbide resin (C4) and/or an acetal resin (C5).
Das latente Trennmittel (C) liegt in der ersten Masse insbesondere in einem Anteil von 1 bis 50 Gew.-% vor, bevorzugt von 5 bis 45 Gew.-%, weiter bevorzugt von 10 bis 40 oder 15 bis 25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der ersten Masse.The latent release agent (C) is present in the first mass in particular in a proportion of 1 to 50% by weight, preferably from 5 to 45% by weight, more preferably from 10 to 40 or 15 to 25% by weight, each based on the total weight of the first mass.
Komponente (D): AdditiveComponent (D): Additives
Die beschriebenen ersten Massen können über die zuvor beschriebenen Komponenten (A) bis (C) hinaus noch weitere fakultative Bestandteile als Additive (D) enthalten.The first masses described can contain further optional components as additives (D) in addition to the previously described components (A) to (C).
Als Additiv (D) können Füllstoffe (D1) zum Einsatz kommen. Diese erlauben neben dem Einstellen der Schichtdicke der Fügeverbindung ebenso die chemische Beständigkeit, die Medienaufnahme, die mechanischen Eigenschaften und den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der gehärteten ersten Masse zu beeinflussen.Fillers (D1) can be used as additive (D). In addition to adjusting the layer thickness of the joint, these also allow the chemical resistance, media absorption, mechanical properties and the thermal expansion coefficient of the hardened first mass to be influenced.
Um einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der ersten Masse zu erzielen, kann Quarz und/oder Quarzglas als Füllstoff (D1) verwendet werden.In order to achieve a low thermal expansion coefficient of the first mass, quartz and/or quartz glass can be used as filler (D1).
Auch Materialien mit negativen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie zum Beispiel Zirkoniumwolframat, können als Füllstoff (D1) eingesetzt werden.Materials with negative thermal expansion coefficients, such as zirconium tungstate, can also be used as filler (D1).
Zur Erzielung einer höheren thermischen Leitfähigkeit können Füllstoffe (D1) wie Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Bornitrid, Graphit (auch expandierter Graphit oder graphit-basierte Erzeugnisse der Nanotechnologie), Graphen, Kohlenstoffnanoröhren und/oder metallische Füllstoffe eingesetzt werden.To achieve higher thermal conductivity, fillers (D1) such as aluminum oxide, aluminum nitride, boron nitride, graphite (including expanded graphite or graphite-based nanotechnology products), graphene, carbon nanotubes and/or metallic fillers can be used.
Zur Erzielung einer isotropen oder anisotropen elektrischen Leitfähigkeit können metallische Füllstoffe oder mit elektrisch leitfähigen Schichten überzogene, nichtmetallische Füllstoffe als Füllstoffe (D1) eingesetzt werden.To achieve isotropic or anisotropic electrical conductivity, metallic fillers or non-metallic fillers coated with electrically conductive layers can be used as fillers (D1).
Zur Erzielung von Flammschutzeigenschaften können der Masse beispielsweise Aluminiumsalze, Phosphatester und/oder Alkylphosphonatsalze als Füllstoffe (D1) zugesetzt werden.To achieve flame retardant properties, for example aluminum salts, phosphate esters and/or alkyl phosphonate salts can be added to the mass as fillers (D1).
Zur Erzielung definierter Klebschichtdicken können sogenannte „Spacer-Partikel“ mit vorgegebenen Partikelformen und Partikelgrößenverteilungen als Füllstoff (D1) eingesetzt werden.To achieve defined adhesive layer thicknesses, so-called “spacer particles” with specified particle shapes and particle size distributions can be used as filler (D1).
Die Auswahl der Füllstoffe (D1) ist in Hinblick auf Partikelformen (wie z.B. kantig, sphärisch, plättchen- oder nadelförmig, Hohlformen) und Partikelgrößen (makroskopisch, mikroskopisch, nanoskalig) in keiner Weise beschränkt.The selection of fillers (D1) is in no way limited with regard to particle shapes (such as angular, spherical, platelet or needle-shaped, hollow shapes) and particle sizes (macroscopic, microscopic, nanoscale).
Bekanntermaßen können auch verschiedene Partikelformen oder Partikelgrößen bzw. Partikelgrößenverteilungen in Kombination eingesetzt werden, um beispielsweise eine niedrige Viskosität, einen höheren maximalen Füllgrad und/oder eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit zu erzielen.As is known, different particle shapes or particle sizes or particle size distributions can also be used in combination in order to achieve, for example, a low viscosity, a higher maximum filling level and/or a high electrical and thermal conductivity.
Als Additiv (D) kann ferner ein Wirkungsverstärker (D2) für das latente Trennmittel (C) vorgesehen sein.An effect enhancer (D2) for the latent release agent (C) can also be provided as an additive (D).
In diesem Sinne wird unter einem Wirkungsverstärker (D2) eine Substanz verstanden, die nicht alleine die thermische Wiederlösbarkeit der temporären Klebeschicht ermöglicht, jedoch die Wirkung eines vorhandenen latenten Trennmittels (C) verstärkt.In this sense, an effect enhancer (D2) is understood to mean a substance that does not alone enable the temporary adhesive layer to be thermally resolvable, but rather enhances the effect of an existing latent release agent (C).
Der Wirkungsverstärker (D2) ist bevorzugt ein Weichmacher, der die Ablösbarkeit der ersten Masse unter thermischem Energieeintrag erhöht.The effect enhancer (D2) is preferably a plasticizer which increases the detachability of the first mass when thermal energy is applied.
Darüber hinaus können weitere Zusatzstoffe (D3) als Additive (D) vorgesehen sein.In addition, further additives (D3) can be provided as additives (D).
Die weiteren Zusatzstoffe (D3) sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Farbstoffen, Pigmenten, Alterungsschutzmitteln, Fluoreszenzmitteln, Sensibilisierungsmitteln, Beschleunigern, Stabilisatoren, Haftvermittlern, Trockenmitteln, Vernetzern, Fließverbesserern, Benetzungsmitteln, Thixotropierungsmitteln, nicht-reaktiven Flexibilisierungsmitteln, nicht-reaktiven polymeren Verdickungsmitteln, Korrosionsinhibitoren, Weichmachern und Kombinationen davon.The further additives (D3) are preferably selected from the group consisting of dyes, pigments, anti-aging agents, fluorescent agents, sensitizers, accelerators, stabilizers, adhesion promoters, drying agents, crosslinkers, flow improvers, wetting agents, thixotropic agents, non-reactive flexibilizing agents, non-reactive polymeric thickeners , corrosion inhibitors, plasticizers and combinations thereof.
Insbesondere können in der ersten Masse zur Ausbildung der temporären Klebeschicht Verbindungen (D4) enthalten sein, die das thermische Absorptionsverhalten der Massen verbessern, beispielsweise bei Bestrahlung mit Infrarotlicht. Dies führt zu einem schnelleren und effizienteren Wärmeeintrag und damit zu einem vereinfachten Ablösen des Trägersubstrats im erfindungsgemäßen Verfahren.In particular, the first mass for forming the temporary adhesive layer can contain compounds (D4) which improve the thermal absorption behavior of the masses, for example when irradiated with infrared light. This leads to a faster and more efficient heat input and thus to a simplified removal of the carrier substrate in the method according to the invention.
Insbesondere IR-Absorber, wie sie in der
Die Additive (D) liegen erfindungsgemäß in der ersten Masse insbesondere in einem Anteil von bis zu 70 Gew.-% vor, bezogen auf das Gesamtgewicht der ersten Masse.According to the invention, the additives (D) are present in the first mass in particular in a proportion of up to 70% by weight, based on the total weight of the first mass.
Insbesondere umfasst oder besteht die erste Masse aus 5 bis 98 Gew.-% des (Meth-)Acrylats (A), 0,01 bis 5 Gew.-% des Photoinitators (B), 1 bis 50 Gew.-% des latenten Trennmittels (C) und 0 bis 70 Gew.-% des Additivs (D), jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der ersten Masse.In particular, the first mass comprises or consists of 5 to 98% by weight of the (meth)acrylate (A), 0.01 to 5% by weight of the photoinitiator (B), 1 to 50% by weight of the latent release agent (C) and 0 to 70% by weight of the additive (D), each based on the total weight of the first mass.
Zweite MasseSecond mass
Die Vergussschicht wird unter Verwendung einer zweiten Masse auf Basis aktinisch strahlungshärtbarer Verbindungen bereitgestellt. Als strahlungshärtbare Massen werden auch dualhärtende Massen angesehen, die zusätzlich einer Warmhärtung unterzogen werden können. Im Sinne der Erfindung wird jedoch auf ausschließlich warmhärtende Massen als zweite Masse verzichtet.The potting layer is provided using a second mass based on actinically radiation-curable compounds. Dual-curing materials that can also be subjected to heat curing are also considered radiation-curable materials. For the purposes of the invention, however, exclusively heat-curing materials are not used as a second material.
Die Verwendung von strahlungshärtbaren Vergussmassen ermöglicht eine Reduktion von Taktzeiten während des Herstellungsverfahrens, da Strahlungshärtung gegenüber thermischen Härtungsprozessen schneller durchgeführt werden kann. Zudem wird durch den Verzicht auf eine reine Warmhärtung die thermische Ausdehnung der zweiten Masse während des Härtungsprozesses verringert und damit auch der Eintrag von Spannungen in die beteiligten Bauteile reduziert.The use of radiation-curable casting compounds enables a reduction in cycle times during the manufacturing process, as radiation curing can be carried out more quickly than thermal curing processes. In addition, by foregoing pure hot hardening, the thermal expansion of the second mass is reduced during the hardening process and thus the introduction of stresses into the components involved is reduced.
Ferner erlaubt der Einsatz strahlungshärtbarer Massen als zweite Masse das punktuelle Aushärten der Vergussmasse im Sinne einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.Furthermore, the use of radiation-curable materials as a second material allows the casting compound to harden at specific points in the sense of a preferred embodiment of the method according to the invention.
Erfindungsgemäß sind auch solche Zusammensetzungen als zweite Masse einsetzbar, welche dualhärtend sind, also sowohl aktinisch strahlungshärtbar als auch zusätzlich warmhärtend sind.According to the invention, compositions which are dual-curing, i.e. are both actinically radiation-curable and additionally heat-curing, can also be used as a second composition.
In dieser Variante kann ein Nachhärteschritt vorgesehen sein, das heißt ein zusätzliches Härten oder Aushärten mittels Warmhärtung nach Ausbilden des Vorläufers.In this variant, a post-hardening step can be provided, that is, additional hardening or hardening by means of hot hardening after the precursor has been formed.
Ferner kann durch den Wärmeeintrag beim Ablösen der temporären Klebeschicht eine Warmhärtung der Vergussschicht erfolgen.Furthermore, heat hardening of the casting layer can occur as a result of the heat input when the temporary adhesive layer is removed.
Die zweite Masse zur Erzeugung der Vergussschicht ist chemisch nicht weiter eingeschränkt, solange diese aktinisch strahlungshärtbar ist.The second mass for producing the potting layer is not subject to any further chemical restrictions as long as it is actinically radiation-curable.
In einer ersten Ausführungsform umfasst die zweite Masse mindestens ein (Meth-)Acrylat und einen Photoinitiator für die radikalische Polymerisation. Die zweite Masse kann daher aus Komponenten analog der ersten Masse formuliert sein, wobei die zweite Masse jedoch keine thermische Ablösbarkeit aufweist.In a first embodiment, the second mass comprises at least one (meth)acrylate and a photoinitiator for the radical polymerization. The second mass can therefore be formulated from components analogous to the first mass, although the second mass has no thermal detachability.
Anders ausgedrückt löst sich die zweite Masse bei der Ablösetemperatur der gehärteten ersten Masse nicht von den verkapselten Funktionseinheiten.In other words, the second mass does not separate from the encapsulated functional units at the release temperature of the hardened first mass.
Insbesondere ist in dieser ersten Ausführungsform die Komponente (C) nicht in der zweiten Masse vorhanden. Anders ausgedrückt ist die zweite Masse insbesondere frei von dem latenten Trennmittel (C).In particular, in this first embodiment, component (C) is not present in the second mass. In other words, the second mass is in particular free of the latent release agent (C).
Die zweite Masse kann insbesondere aus den Komponenten (A), (B) und (D) der ersten Masse zusammengesetzt sein, wobei gleiche oder unterschiedliche Zusammensetzungen verwendet werden können. Bezüglich geeigneter Verbindungen der Komponenten (A), (B) und (D) für die zweite Masse wird somit auf die zuvor für die erste Masse beschriebenen Beispiele der entsprechenden Komponenten (A), (B) und (D) verwiesen.The second mass can in particular be composed of components (A), (B) and (D) of the first mass, with the same or different compositions being able to be used. With regard to suitable compounds of components (A), (B) and (D) for the second mass, reference is made to the examples of the corresponding components (A), (B) and (D) described previously for the first mass.
In dieser Variante umfasst die zweite Masse insbesondere 5 bis 98 Gew.-% des (Meth)Acrylats (A), 0,01 bis 5 Gew.-% des Photoinitators (B) und 0 bis 90 Gew.-% des Additivs (D).In this variant, the second mass comprises in particular 5 to 98% by weight of the (meth)acrylate (A), 0.01 to 5% by weight of the photoinitiator (B) and 0 to 90% by weight of the additive (D ).
Weiter bevorzugt enthält die zweite Masse in dieser Ausführungsform als Additiv (D) Anteile von anorganischen Füllstoffen in einem Anteil von bis zu 85 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zweiten Masse. Dies führt zu einer zusätzlichen Reduzierung des Schrumpfes, wenn die zweite Masse gehärtet wird, wodurch der Eintrag von Spannungen in die beteiligten Bauteile weiter minimiert wird.More preferably, the second mass in this embodiment contains as additive (D) proportions of inorganic fillers in a proportion of up to 85% by weight, based on the total weight of the second mass. This leads to an additional reduction in shrinkage when the second mass is hardened, further minimizing the introduction of stresses into the components involved.
In einer zweiten Ausführungsform ist die strahlungshärtbare zweite Masse, und somit die Vergussmasse, kationisch polymerisierbar. Mit anderen Worten umfasst die zweite Masse in der zweiten Ausführungsform mindestens eine kationisch polymerisierbare Komponente, die im Folgenden näher beschrieben wird.In a second embodiment, the radiation-curable second mass, and thus the casting compound, is cationically polymerizable. In other words, the second mass in the second embodiment comprises at least one cationically polymerizable component, which is described in more detail below.
Komponente (a) der zweiten Masse: Kationisch polymerisierbare KomponenteComponent (a) of the second mass: cationically polymerizable component
Die kationisch polymerisierbare Komponente (a) ist in Bezug auf ihre chemische Basis nicht weiter eingeschränkt.The cationically polymerizable component (a) is not further restricted in terms of its chemical basis.
Bevorzugt ist die kationisch polymerisierbaren Komponente aus der aus epoxidhaltigen Verbindungen (a1), oxetanhaltigen Verbindungen (a2), Vinylethern (a3) sowie Kombinationen davon bestehenden Gruppe ausgewählt.The cationically polymerizable component is preferably selected from the group consisting of epoxide-containing compounds (a1), oxetane-containing compounds (a2), vinyl ethers (a3) and combinations thereof.
Wahlweise kann die kationisch polymerisierbare Komponente zusätzlich einen oder mehrere Alkohole (a4) als Kettenüberträger und/oder kationisch polymerisierbare Hybridverbindungen (a5) enthalten.Optionally, the cationically polymerizable component can additionally contain one or more alcohols (a4) as chain transfer agents and/or cationically polymerizable hybrid compounds (a5).
Ferner ist auch der Einsatz cyclischer Lactone oder Carbonate als kationisch polymerisierbare Komponente (a) möglich.It is also possible to use cyclic lactones or carbonates as cationically polymerizable component (a).
Die epoxidhaltige Verbindung (a1) kann aliphatische, aromatische und/oder cycloaliphatische Epoxidverbindungen umfassen.The epoxide-containing compound (a1) can include aliphatic, aromatic and/or cycloaliphatic epoxy compounds.
Bevorzugt umfasst die epoxidhaltige Verbindung (a1) in den erfindungsgemäßen zweiten Massen eine oder mehrere mindestens difunktionelle epoxidhaltige Verbindungen.The epoxide-containing compound (a1) in the second compositions according to the invention preferably comprises one or more at least difunctional epoxide-containing compounds.
Mindestens „difunktionell“ bedeutet, dass die epoxidhaltige Verbindung mindestens zwei Epoxidgruppen enthält.At least “difunctional” means that the epoxy-containing compound contains at least two epoxy groups.
Bevorzugt umfasst die kationisch polymerisierbare Komponente (a) mindestens eine aromatische Epoxidverbindung.The cationically polymerizable component (a) preferably comprises at least one aromatic epoxy compound.
Die Gruppe der aromatischen Epoxidverbindungen umfasst beispielhaft Bisphenol-A-Epoxidharze, Bisphenol-F-Epoxidharze, Phenol-Novolak-Epoxidharze, Cresol-Novolak-Epoxidharze, Biphenylepoxidharze, 4,4'-Biphenylepoxidharze, Divinylbenzoldioxid, Glycidylphenylether, Naphthalindioldiglycidylether, Glycidylether von Tris(hydroxyphenyl)-methan, p-tert-Butylphenolglycidylether und Glycidylether von Tris(hydroxyphenyl)-ethan, sowie Mischungen davon.The group of aromatic epoxy compounds includes, for example, bisphenol A epoxy resins, bisphenol F epoxy resins, phenol novolak epoxy resins, cresol novolak epoxy resins, biphenyl epoxy resins, 4,4'-biphenyl epoxy resins, divinyl benzene dioxide, glycidyl phenyl ether, naphthalene diol diglycidyl ether, glycidyl ether of Tris( hydroxyphenyl)methane, p-tert-butylphenol glycidyl ether and glycidyl ether of tris(hydroxyphenyl)ethane, and mixtures thereof.
Ferner können auch alle vollständig oder teilweise hydrierten Analoga aromatischer Epoxidverbindungen als epoxidhaltige Verbindung (a1) eingesetzt werden.Furthermore, all fully or partially hydrogenated analogues of aromatic epoxy compounds can also be used as epoxide-containing compound (a1).
Die Gruppe der cycloaliphatischen Epoxidverbindungen umfasst beispielhaft Cyclohexenylmethyl-3-cyclohexylcarboxylatdiepoxid, 3,4-Epoxycyclohexyl-alkyl-3`,4`-epoxycyclohexancarboxylat, 3,4-Epoxy-6-methylcyclohexylmethyl-3',4'-epoxy-6-methylcyclohexancarboxylat, Vinylcyclohexendioxid, Bis(3,4-Epoxycyclohexylmethyl)adipat, Dicyclopentadiendioxid, Diycyclopentadienyloxy-ethylglycidylether, Limonendioxid und 1,2-Epoxy-6-(2,3-epoxypropoxy)hexahydro-4,7-methanindan, sowie Mischungen davon.The group of cycloaliphatic epoxy compounds includes, for example, cyclohexenylmethyl-3-cyclohexylcarboxylate diepoxide, 3,4-epoxycyclohexylalkyl-3`,4`-epoxycyclohexanecarboxylate, 3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl-3',4'-epoxy-6-methylcyclohexanecarboxylate , vinylcyclohexene dioxide, bis(3,4-epoxycyclohexylmethyl) adipate, dicyclopentadiene dioxide, dicyclopentadienyloxy-ethyl glycidyl ether, limonene dioxide and 1,2-epoxy-6-(2,3-epoxypropoxy)hexahydro-4,7-methaneindane, as well as mixtures thereof.
Auch mit epoxidhaltigen Gruppen substituierte Isocyanurate und andere heterocyclische Verbindungen können in den erfindungsgemäßen zweiten Massen als Komponente (a1) verwendet werden. Beispielhaft seien Triglycidylisocyanurat und Monoallyldiglycidylisocyanurat genannt.Isocyanurates and other heterocyclic compounds substituted with epoxide-containing groups can also be used in the second compositions according to the invention as component (a1). Triglycidyl isocyanurate and monoallyl diglycidyl isocyanurate may be mentioned as examples.
Außerdem können polyfunktionelle Epoxidharze aller genannten Verbindungsklassen, zäh elastifizierte Epoxidharze sowie Gemische verschiedener Epoxidverbindungen in den erfindungsgemäßen zweiten Massen eingesetzt werden.In addition, polyfunctional epoxy resins of all of the compound classes mentioned, tough-elasticated epoxy resins and mixtures of various epoxy compounds can be used in the second compositions according to the invention.
Ebenfalls im Sinne der Erfindung ist eine Kombination mehrerer epoxidhaltiger Verbindungen, von denen bevorzugt mindestens eine di- oder höherfunktionell ist.Also within the meaning of the invention is a combination of several epoxide-containing compounds, of which preferably at least one is di- or higher-functional.
Zusätzlich zu den mindestens difunktionellen epoxidhaltigen Verbindungen können auch monofunktionelle Epoxide als reaktive Verdünner verwendet werden.In addition to the at least difunctional epoxide-containing compounds, monofunctional epoxides can also be used as reactive diluents.
Beispiele für kommerziell erhältliche monofunktionelle Epoxide sind Produkte, die unter den Handelsnamen Glycirol ED 509-S von der Firma Adeka, D.E.R. 727 von der Firma Olin, Heloxy Modifier AQ von der Firma Hexion, Cardolite Ultra Lite 513 von der Firma Cardolite oder iPox RD 17 von der Firma iPox Chemicals GmbH, vertrieben werden.Examples of commercially available monofunctional epoxides are products available under the trade name Glycirol ED 509-S from Adeka, D.E.R. 727 from Olin, Heloxy Modifier AQ from Hexion, Cardolite Ultra Lite 513 from Cardolite or iPox RD 17 from iPox Chemicals GmbH.
Beispiele für weitere kommerziell erhältliche di- oder höherfunktionelle aliphatische Epoxidverbindungen sind Produkte, die unter den Handelsnamen iPox RD21, iPox CL60, iPox CL9 von der Firma ipox Chemicals GmbH oder YED-216D von der Firma Mitsubishi Chemical, Japan oder Heloxy Modifier HD von der Firma Hexion oder Araldite DY 3601 von der Firma Huntsman, vertrieben werden.Examples of other commercially available di- or higher-functional aliphatic epoxy compounds are products available under the trade names iPox RD21, iPox CL60, iPox CL9 from ipox Chemicals GmbH or YED-216D from Mitsubishi Chemical, Japan or Heloxy Modifier HD from the company Hexion or Araldite DY 3601 from Huntsman.
Beispiele für kommerziell erhältliche cycloaliphatische Epoxidverbindungen sind Produkte, die unter den Handelsnamen CELLOXIDETM 2021P, CELLOXIDETM 8000 von der Firma Daicel Corporation, Japan oder Omnilane 1005, Omnilane 2005, Omnilane OC 3005 von der Firma IGM Resins B.V. oder TTA21, TTA26 und TTA60 von der Firma Jiangsu Tetra New Material Technology Co. Ltd. oder Syna Epoxy 21 von der Firma Synasia Inc., vertrieben werden.Examples of commercially available cycloaliphatic epoxy compounds are products sold under the trade names CELLOXIDETM 2021P, CELLOXIDETM 8000 from Daicel Corporation, Japan or Omnilane 1005, Omnilane 2005, Omnilane OC 3005 from IGM Resins B.V. or TTA21, TTA26 and TTA60 from Jiangsu Tetra New Material Technology Co. Ltd. or Syna Epoxy 21 from Synasia Inc..
Beispiele für kommerziell erhältliche aromatische Epoxidverbindungen sind Produkte, die unter den Handelsnamen Epikote Resin 828 LVEL, Epikote Resin 166, Epikote Resin 169 von der Firma Hexion Specialty Chemicals B.V., Niederlande oder als EPICLONTM 840, 840-S, 850, 850-S, EXA850CRP, 850-LC von der Firma DIC K.K., Japan, vertrieben werden.Examples of commercially available aromatic epoxy compounds are products sold under the trade names Epikote Resin 828 LVEL, Epikote Resin 166, Epikote Resin 169 from Hexion Specialty Chemicals B.V., Netherlands or as EPICLONTM 840, 840-S, 850, 850-S, EXA850CRP , 850-LC from DIC K.K., Japan.
Epoxidverbindungen, die basische Gruppen aufweisen, welche die kationische Härtung inhibieren können, sind nicht bevorzugt. Bevorzugt ist die zweite Masse frei von Glycidylaminen.Epoxy compounds containing basic groups that can inhibit cationic curing are not preferred. The second mass is preferably free of glycidylamines.
Alternativ oder zusätzlich zur epoxidhaltigen Verbindung (a1) können auch oxetanhaltige Verbindungen (a2) in der zweiten Masse als Bestandteil der kationisch polymerisierbaren Komponente (a) eingesetzt werden. Verfahren zur Herstellung von Oxetanen sind insbesondere aus der
Bevorzugt umfasst die kationisch polymerisierbare Komponente (a) mindestens eine oxetanhaltige Verbindung (a2). Insbesondere niederviskose Oxetane ermöglichen den vorteilhaften Einsatz der erfindungsgemäßen zweiten Masse als Vergussmaterial.The cationically polymerizable component (a) preferably comprises at least one oxetane-containing compound (a2). In particular, low-viscosity oxetanes enable the advantageous use of the second mass according to the invention as a casting material.
Beispiele für kommerziell erhältliche Oxetane (a2) sind Bis(1-ethyl-3-oxetanyl-methyl)ether (DOX), 3-Allyloxymethyl-3-ethyloxetane (AQX), 3-Ethyl-3-[(phenoxy)-methyloxetane (POX), 3-Ethyl-3-hydroxymethyl-oxetane (OXA), 1,4-Bis[(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy)methyl]benzol (XDO), 3-Ethyl-3-[(2-ethylhexyloxy)methyl]oxetan (EHOX). Die genannten Oxetane sind von der Firma TOAGOSEI CO., Ltd. kommerziell verfügbar.Examples of commercially available oxetanes (a2) are bis(1-ethyl-3-oxetanyl-methyl) ether (DOX), 3-allyloxymethyl-3-ethyloxetanes (AQX), 3-ethyl-3-[(phenoxy)-methyloxetanes ( POX), 3-Ethyl-3-hydroxymethyl-oxetane (OXA), 1,4-Bis[(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy)methyl]benzene (XDO), 3-Ethyl-3-[(2-ethylhexyloxy) methyl]oxetane (EHOX). The oxetanes mentioned are from TOAGOSEI CO., Ltd. commercially available.
Ebenso können zusätzlich zur Komponente (a1) und optional zur Komponente (a2) auch Vinylether (a3) als kationisch polymerisierbare Komponenten in der zweiten Masse eingesetzt werden. Geeignete Vinylether sind Trimethylolpropan-Trivinylether, Ethylenglykol-Divinylether und cyclische Vinylether sowie deren Mischungen. Ferner können Vinylether polyfunktioneller Alkohole eingesetzt werden.Likewise, in addition to component (a1) and optionally to component (a2), vinyl ethers (a3) can also be used as cationically polymerizable components in the second mass. Suitable vinyl ethers are trimethylolpropane trivinyl ether, ethylene glycol divinyl ether and cyclic vinyl ethers and mixtures thereof. Vinyl ethers of polyfunctional alcohols can also be used.
Zusätzlich kann die kationisch polymerisierbare Komponente auch einen oder mehrere Alkohole (a4) umfassen, die als Kettenüberträger eingesetzt werden. Insbesondere höhermolekulare Polyole können zur Flexibilisierung kationischer Massen verwendet werden. Geeignete Polyole sind beispielsweise auf Basis von Polyethern, Polyestern, Polycaprolactonen, Polycarbonaten, Polybutadiendiolen oder hydrierten Polybutadiendiolen verfügbar.In addition, the cationically polymerizable component can also comprise one or more alcohols (a4), which are used as chain transfer agents. Higher molecular weight polyols in particular can be used to make cationic masses more flexible. Suitable polyols are available, for example, based on polyethers, polyesters, polycaprolactones, polycarbonates, polybutadiene diols or hydrogenated polybutadiene diols.
Beispiele für kommerziell erhältliche höhermolekulare Polyole sind Produkte, die unter den Handelsnamen ETERNACOLL UM-90 (1/1), ETERNACOLL UHC50-200 der Firma UBE Industries Ltd., als CapaTM 2200, CapaTM 3091 der Firma Perstorp, als Liquiflex H von Petroflex, als Merginol 901 der Firma HOBUM Oleochemicals, als Placcel 305, Placcel CD 205 PL der Firma Daicel Corporation, als Priplast 3172, Priplast 3196 der Firma Croda, als Kuraray Polyol F-3010, Kuraray Polyol P-6010 von Kuraray Co., Ltd., als Krasol LBH-2000, Krasol HLBH-P3000 von Cray Valley oder als Hoopol S-1015-35 oder Hoopol S-1063-35 der Firma Synthesia Internacional SLU verfügbar sind.Examples of commercially available higher molecular weight polyols are products sold under the trade names ETERNACOLL UM-90 (1/1), ETERNACOLL UHC50-200 from UBE Industries Ltd., as CapaTM 2200, CapaTM 3091 from Perstorp, as Liquiflex H from Petroflex, as Merginol 901 from HOBUM Oleochemicals, as Placcel 305, Placcel CD 205 PL from Daicel Corporation, as Priplast 3172, Priplast 3196 from Croda, as Kuraray Polyol F-3010, Kuraray Polyol P-6010 from Kuraray Co., Ltd. , as Krasol LBH-2000, Krasol HLBH-P3000 from Cray Valley or as Hoopol S-1015-35 or Hoopol S-1063-35 from Synthesia Internacional SLU.
Schließlich können zusätzlich zu den Komponenten (a1) bis (a4) auch Hybridverbindungen (a5) zum Einsatz kommen. Diese enthalten neben mindestens einer der genannten kationisch polymerisierbaren Gruppen zusätzlich radikalisch strahlungshärtbare Gruppen. Dabei sind insbesondere Epoxy-(Meth)Acrylat-Hybridverbindungen im Sinne der Erfindung. Beispiele für kommerziell erhältliche Epoxy-(Meth)Acrylate sind CYCLOMER M100 von der Firma Daicel, Epoxy Acrylat Solmer SE 1605, UVACURE 1561 von der Firma UCB, Miramer PE210HA von der Firma Miwon Europe GmbH und Solmer PSE 1924 der Firma Soltech Ltd. Auch Oxetan-(Meth)Acrylate wie das ETERNACOLL OXMA der Firma UBE Industries LTD können als Hybridverbindung (A5) verwendet werden.Finally, in addition to components (a1) to (a4), hybrid compounds (a5) can also be used. In addition to at least one of the cationically polymerizable groups mentioned, these also contain radically radiation-curable groups. In particular, epoxy (meth)acrylate hybrid compounds are within the meaning of the invention. Examples of commercially available epoxy (meth)acrylates are CYCLOMER M100 from Daicel, Epoxy Acrylat Solmer SE 1605, UVACURE 1561 from UCB, Miramer PE210HA from Miwon Europe GmbH and Solmer PSE 1924 from Soltech Ltd. Oxetane (meth)acrylates such as ETERNACOLL OXMA from UBE Industries LTD can also be used as a hybrid compound (A5).
Die Aufzählung der kationisch polymerisierbaren Komponenten (a) ist als beispielhaft und nicht abschließend zu sehen.The list of cationically polymerizable components (a) is to be seen as an example and not exhaustive.
Eine Mischung der genannten kationisch polymerisierbaren Komponenten (a1) bis (a5) ist ebenfalls im Sinne der Erfindung.A mixture of the cationically polymerizable components (a1) to (a5) mentioned is also within the meaning of the invention.
Die kationisch polymerisierbare Komponente (a) liegt in der zweiten Ausführungsform der zweiten Masse, bezogen auf das Gesamtgewicht der zweiten Masse, erfindungsgemäß insbesondere in einem Anteil von 10 bis 95 Gew.-% vor, bevorzugt in einem Anteil von 10 bis 80 Gew.-% oder 15 bis 75 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der zweiten Masse.According to the invention, the cationically polymerizable component (a) is present in the second embodiment of the second mass, based on the total weight of the second mass, in particular in a proportion of 10 to 95% by weight, preferably in a proportion of 10 to 80% by weight. % or 15 to 75% by weight, each based on the total weight of the second mass.
Komponente (b) der zweiten Masse: Initiatoren für die kationische PolymerisationComponent (b) of the second mass: initiators for the cationic polymerization
Die erfindungsgemäße zweite Masse enthält in der zweiten Ausführungsform neben der Komponente (a) mindestens einen Initiator (b) für die kationische Polymerisation. Dieser umfasst mindestens einen Säurebildner, welcher durch aktinische Strahlung aktivierbar ist. Zusätzlich kann die zweite Masse auch einen thermisch aktivierbaren Säurebildner als Initiator (b) enthaltenIn the second embodiment, the second composition according to the invention contains, in addition to component (a), at least one initiator (b) for the cationic polymerization. This includes at least one acid generator, which can be activated by actinic radiation. In addition, the second mass can also contain a thermally activated acid generator as initiator (b).
Die Initiatoren (b) werden im Folgenden auch als „photolatente Säuren“, sofern durch aktinische Strahlung aktivierbar, oder „wärmelatente Säuren“, sofern thermisch aktivierbar, beschrieben.The initiators (b) are also described below as “photolatent acids”, if they can be activated by actinic radiation, or “heat-latent acids”, if they can be activated thermally.
Geeignete Initiatoren (b) sind beispielsweise Säurebildner auf Metalloceniumbasis und/oder Oniumverbindungen, die bevorzugt als photolatente Säuren dienen.Suitable initiators (b) are, for example, acid formers based on metallocenium and/or onium compounds, which preferably serve as photolatent acids.
Eine Übersicht über verschiedene Metalloceniumsalze wird in der
Bevorzugte Metalloceniumverbindungen sind aus der Gruppe der Ferroceniumsalze ausgewählt.Preferred metallocenium compounds are selected from the group of ferrocenium salts.
Bevorzugte Oniumverbindungen sind aus der Gruppe der Arylsulfoniumsalze und der Aryliodoniumsalze und Kombinationen davon ausgewählt und sind im Stand der Technik beschrieben.Preferred onium compounds are selected from the group of arylsulfonium salts and aryliodonium salts and combinations thereof and are described in the prior art.
Kommerziell als photolatente Säuren verfügbare Photoinitiatoren (b1) auf Triarylsulfoniumbasis sind unter den Markennamen Chivacure 1176, Chivacure 1190 von der Firma Chitech, Irgacure 290, Irgacure 270, Irgacure GSID 26-1 von der Firma BASF, Speedcure 976 und Speedcure 992 von Lambson, TTA UV-692, TTA UV-694 von der Firma Jiangsu Tetra New Material Technology Co., Ltd. oder UVI-6976 und UVI-6974 von der Firma Dow Chemical Co. erhältlich.Triarylsulfonium-based photoinitiators (b1) commercially available as photolatent acids are available under the brand names Chivacure 1176, Chivacure 1190 from Chitech, Irgacure 290, Irgacure 270, Irgacure GSID 26-1 from BASF, Speedcure 976 and Speedcure 992 from Lambson, TTA UV-692, TTA UV-694 from Jiangsu Tetra New Material Technology Co., Ltd. or UVI-6976 and UVI-6974 available from Dow Chemical Co.
Kommerziell als photolatente Säuren verfügbare Photoinitiatoren (b1) auf Diaryliodoniumbasis sind u.a. unter den Markennamen UV1240, UV1242 oder UV2257 von der Firma Deuteron und Bluesil 2074 von der Firma Bluestar erhältlich.Photoinitiators (b1) based on diaryliodonium that are commercially available as photolatent acids are available, among others, under the brand names UV1240, UV1242 or UV2257 from Deuteron and Bluesil 2074 from Bluestar.
Die in der erfindungsgemäßen zweiten Masse eingesetzte Photoinitiator (b1) ist vorzugsweise durch Bestrahlen mit aktinischer Strahlung einer Wellenlänge im Bereich von 200 bis 480 nm aktivierbar, weiter bevorzugt bei einer Wellenlänge von 250 bis 365 nm.The photoinitiator (b1) used in the second mass according to the invention can preferably be activated by irradiation with actinic radiation with a wavelength in the range from 200 to 480 nm, more preferably at a wavelength from 250 to 365 nm.
Erfindungsgemäß kann auch ein Gemisch von Photoinitiatoren (b1) eingesetzt werden, die bei unterschiedlichen Anregungswellenlängen aktivierbar sind.According to the invention, a mixture of photoinitiators (b1) which can be activated at different excitation wavelengths can also be used.
Bevorzugt ist ein Gemisch aus Photoinitiatoren auf Metalloceniumbasis, vorzugsweise Ferroceniumbasis, und Oniumverbindungen, vorzugsweise Sulfoniumverbindungen.A mixture of metallocenium-based photoinitiators, preferably ferrocenium-based, and onium compounds, preferably sulfonium compounds, is preferred.
Die Photoinitiatoren auf Metalloceniumbasis können eine Anregungswellenlänge im Bereich von 400 bis 700 nm aufweisen, vorzugsweise im Bereich von 430 bis 500 nm.The metallocenium-based photoinitiators may have an excitation wavelength in the range of 400 to 700 nm, preferably in the range of 430 to 500 nm.
Die Anregungswellenlänge der als Photoinitiatoren eingesetzten Oniumverbindungen liegt insbesondere im Bereich von 200 bis 380 nm, vorzugsweise von 300 bis 380 nm.The excitation wavelength of the onium compounds used as photoinitiators is in particular in the range from 200 to 380 nm, preferably from 300 to 380 nm.
Bei Bedarf kann der Photoinitiator (b1) mit einem geeigneten Sensibilisierungsmittel kombiniert werden.If necessary, the photoinitiator (b1) can be combined with a suitable sensitizing agent.
Zusätzlich zum mindestens einen Säurebildner, der durch aktinische Strahlung aktivierbar ist kann die Komponente (b) der zweiten Masse einen thermisch aktivierbaren Säurebildner (b2) umfassen.In addition to the at least one acid generator that can be activated by actinic radiation, component (b) of the second mass can comprise a thermally activated acid generator (b2).
Thermisch aktivierbare Säurebildner (b2) sind im Stand der Technik bekannt. Insbesondere können wärmelatente Säuren auf Basis eines aromatischen Sulfoniumsalzes eingesetzt werden, welches durch Erwärmen aktiviert werden kann und eine zur kationischen Polymerisation der Komponente (a) geeignete Säure freisetzt.Thermally activated acid generators (b2) are known in the prior art. In particular, heat-latent acids based on an aromatic sulfonium salt can be used, which can be activated by heating and releases an acid suitable for the cationic polymerization of component (a).
Neben mindestens einem Sulfoniumkation kann der thermisch aktivierbare Säurebildner (b2) eine Vielzahl von Anionen umfassen. So sind beispielsweise Antimonate, Fluorophosphate, Aluminate, Titanate und Borat-Anionen, wie etwa BF4 - und B(C6F5)4 - im Sinne der Erfindung.In addition to at least one sulfonium cation, the thermally activatable acid generator (b2) can comprise a large number of anions. For example, antimonates, fluorophosphates, aluminates, titanates and borate anions, such as BF 4 - and B(C 6 F 5 ) 4 - are within the scope of the invention.
Entsprechende Produkte sind unter den Bezeichnungen SAN-AID SI-B2A, SAN-AID SI-B3A, SAN-AID SI-B7, SAN-AID SI-45, SAN-AID SI-60, SAN-AID SI-80 und SAN-AID SI-100 von der Firma San-Shin Chemical Industry Co. Ltd, erhältlich.Corresponding products are available under the names SAN-AID SI-B2A, SAN-AID SI-B3A, SAN-AID SI-B7, SAN-AID SI-45, SAN-AID SI-60, SAN-AID SI-80 and SAN- AID SI-100 is available from San-Shin Chemical Industry Co. Ltd.
Weiterhin sind quartäre N-Benzylpyridiniumsalze und N-Benzylammoniumsalze als thermisch aktivierbare Säurebildner (b2) geeignet, wie sie in der
Kommerziell verfügbare Produkte sind unter den Bezeichnungen K-PURE CXC-1614, K-PURE CXC-1821 oder K-PURE CXC-1733 von der Fa. King Industries Inc. erhältlich.Commercially available products are available from King Industries Inc. under the names K-PURE CXC-1614, K-PURE CXC-1821 or K-PURE CXC-1733.
Der Initiator (b) für die kationische Polymerisation liegt in der zweiten Ausführungsform der zweiten Masse, bezogen auf das Gesamtgewicht der zweiten Masse, erfindungsgemäß insbesondere in einem Anteil von 0,01 bis 5 Gew.-% vor, bezogen auf das Gesamtgewicht der zweiten Masse.The initiator (b) for the cationic polymerization is present in the second embodiment of the second mass, based on the total weight of the second mass, according to the invention in particular in a proportion of 0.01 to 5% by weight, based on the total weight of the second mass .
Komponente (d) der zweiten Masse: AdditivComponent (d) of the second mass: additive
Die erfindungsgemäße zweite Masse enthält in der zweiten Ausführungsform neben den Komponenten (a) und (b) weiter bevorzugt wahlweise ein Additiv (d).In the second embodiment, the second mass according to the invention contains, in addition to components (a) and (b), optionally an additive (d).
Das Additiv (d) ist weiter bevorzugt ein anorganischer Füllstoff, und liegt insbesondere in einem Anteil von bis zu 85 Gew.-% vor, bezogen auf das Gesamtgewicht der zweiten Masse.The additive (d) is further preferably an inorganic filler and is in particular present in a proportion of up to 85% by weight, based on the total weight of the second mass.
Strukturell kann das Additiv (d) auch in der zweiten Ausführungsform der zweiten Masse analog zu der Komponente (D) der ersten Masse gewählt werden.Structurally, the additive (d) can also be selected in the second embodiment of the second mass analogously to the component (D) of the first mass.
Auf den Einsatz latenter Trennmittel (C) wird jedoch auch bei den zweiten Massen der zweiten Ausführungsform verzichtet. Anders ausgedrückt existiert keine zur Komponente (C) der ersten Masse analoge „Komponente (c)“ in der zweiten Ausführungsform der zweiten Masse.However, the use of latent release agents (C) is also dispensed with in the second compositions of the second embodiment. In other words, no “component (c)” analogous to component (C) of the first mass exists in the second embodiment of the second mass.
Sowohl in der ersten Ausführungsform als auch in der zweiten Ausführungsform der zweiten Masse kann die zweite Masse einen thermochromen Füllstoff enthalten. Auf diese Weise kann über die Färbung der Vergussschicht auf deren Temperatur geschlossen werden, wodurch eine noch präzisere Steuerung des Verfahrensablaufs bei der Herstellung der elektronischen Baugruppe ermöglicht wird.In both the first embodiment and the second embodiment of the second mass, the second mass may contain a thermochromic filler. In this way, the color of the potting layer can be used to determine its temperature, which enables even more precise control of the process flow in the production of the electronic assembly.
Insbesondere wird die Vergussschicht aufgrund des thermochromen Füllstoffs unter Einwirkung von IR-Strahlen opak, sobald eine vorbestimmte Prozesstemperatur erreicht wird, insbesondere sobald die Ablösetemperatur der gehärteten ersten Masse erreicht wird.In particular, due to the thermochromic filler, the casting layer becomes opaque under the influence of IR rays as soon as a predetermined process temperature is reached, in particular as soon as the release temperature of the hardened first mass is reached.
„Opak“ bedeutet, dass der UV-VIS-Transmissionsgrad der gehärteten Vergussschicht bei 450 nm und einer Schichtdicke von 200 µm nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens um mindestens 25 % geringer ist als vor der Bestrahlung.“Opaque” means that the UV-VIS transmittance of the hardened casting layer at 450 nm and a layer thickness of 200 μm is at least 25% lower after carrying out the method according to the invention than before irradiation.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine elektronische Baugruppe auf Wafer-Ebene erhältlich nach einem Verfahren wie zuvor beschrieben, umfassend mindestens eine durch eine Vergussschicht derart verkapselte Funktionseinheit, dass die elektrisch kontaktierbare Seite der Funktionseinheit frei liegt.The object of the invention is further achieved by an electronic assembly at the wafer level, obtainable according to a method as described above, comprising at least one functional unit encapsulated by a potting layer in such a way that the electrically contactable side of the functional unit is exposed.
Die Merkmale und Eigenschaften des zuvor beschriebenen Verfahrens gelten entsprechend für die elektronische Baugruppe auf Wafer-Ebene und umgekehrt.The features and properties of the method described above apply accordingly to the electronic assembly at the wafer level and vice versa.
Die elektronische Baugruppe auf Wafer-Ebene ist insbesondere erhalten nach einem Verfahren wie zuvor beschrieben.The wafer-level electronic assembly is in particular obtained according to a method as described above.
Insbesondere ist die elektronische Baugruppe auf Wafer-Ebene eine mikroelektronische Baugruppe auf Wafer-Ebene.In particular, the wafer-level electronic assembly is a wafer-level microelectronic assembly.
Zudem wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch eine elektronische Baugruppe, erhalten durch Vereinzeln der elektronischen Baugruppe auf Wafer-Ebene nach Anspruch 14.In addition, the object of the invention is achieved by an electronic assembly, obtained by separating the electronic assembly at wafer level according to
Zum Vereinzeln können alle im Stand der Technik bekannten Verfahren genutzt werden.All methods known in the prior art can be used for separation.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Weitere Vorteile der Merkmale und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen und aus den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- -
1a - h eine Schrittabfolge einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe auf Wafer-Ebene für den „Fan-Out“-Wafer-Level-Packaging-Prozess; - -
2a - h eine Schrittabfolge einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe auf Wafer-Ebene für den „Fan-In“-Wafer-Level-Packaging-Prozess; und - -
3 ein Blockschema des erfindungsgemäßen Verfahrens aus den1a - h und den2a - h.
- -
1a - h a sequence of steps of a first embodiment of a method according to the invention for producing an electronic assembly at wafer level for the “fan-out” wafer level packaging process; - -
2a - h a sequence of steps of a second embodiment of the method according to the invention for producing an electronic assembly on wafer level for the “fan-in” wafer level packaging process; and - -
3 a block diagram of the method according to the invention from1a - h and den2a - H.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren anhand der
(a) Bereitstellen eines durchstrahlbaren Basisträgers(a) Providing a transilluminable base support
Die
Der Basisträger 10 besteht aus einem starren, durchstrahlbaren Material wie beispielsweise Glas oder Kunststoff und weist eine erste Seite 10a und eine zweite Seite 10b auf, die entgegengesetzt zur ersten Seite 10a angeordnet ist.The
Der durchstrahlbare Basisträger 10 kann, in Blickrichtung auf die erste Seite 10a, hierbei beliebige geometrische Formen aufweisen, beispielsweise die eines Rechtecks oder eines Kreises.The
Typische kreisförmige Basisträger 10 für Verfahren auf Wafer-Ebene haben einen Durchmesser von 12 Zoll (30,48 cm).Typical circular base supports 10 for wafer-level processes are 12 inches (30.48 cm) in diameter.
Rechteckige Basisträger 10 haben in der Regel Maße von bis zu 610 x 457 mm.Rectangular base supports 10 usually have dimensions of up to 610 x 457 mm.
Die Dicke des Basisträgers liegt in einem Bereich zwischen 100 µm und 3000 µm.The thickness of the base support is in a range between 100 µm and 3000 µm.
Es versteht sich, dass andere Abmessungen des Basisträgers 10 je nach Anforderungen an die herzustellenden elektronischen Baugruppen auf Wafer-Ebene möglich sind.It is understood that other dimensions of the
(b) Erzeugen einer temporären Klebeschicht(b) Creating a temporary adhesive layer
In den
Die erste Masse wird auf die erste Seite 10a des durchstrahlbaren Basisträgers 10 dosiert. Geeignete Dosierverfahren sind beispielsweise Spincoating oder Schablonendruck.The first mass is dosed onto the
Die erste Masse, und somit auch die aus der ersten Masse erzeugte temporäre Klebeschicht 12, ist durch aktinische Strahlung härtbar und durch Wärme wieder vom Basisträger 10 ablösbar.The first mass, and thus also the temporary
Die Schichtdicke der temporären Klebeschicht 12 liegt in einem Bereich zwischen 5 µm und 500 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 10 µm und 300 µm, vorzugsweise im Bereich zwischen 50 µm und 200 µm.The layer thickness of the temporary
Der durchstrahlbare Basisträger 10 und die temporäre Klebeschicht 12 bilden zusammen ein Trägersubstrat 14.The
(c) Platzieren von Funktionseinheiten(c) Placing functional units
Wie in der
Die Abstände zwischen den Funktionseinheiten 16 liegen in einem Bereich zwischen 10 µm und 1000 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 50 µm und 500 µm.The distances between the
Es versteht sich, dass auch weniger oder mehr Funktionseinheiten 16 als in
Die Funktionseinheiten 16 sind aktive Funktionseinheiten, beispielsweise Transistoren, Dioden, Gleichrichter, Prozessoren, ICs und/oder LEDs, oder passive Funktionseinheiten, beispielsweise Kondensatoren, Potentiometer, Oszillatoren, Spulen und/oder Widerstände.The
Zudem weisen die Funktionseinheiten 16 an ihrer zur temporären Klebeschicht 12 weisenden Grundfläche Kontaktierungsstellen 18 auf, die zur elektrischen Kontaktierung der jeweiligen Funktionseinheit 16 dienen.In addition, the
Die
Die elektrisch leitfähigen Verbindungen 20 werden innerhalb der noch flüssigen Klebstoffmasse, nämlich innerhalb der auf den Basisträger 10 aufgebrachten ersten Masse, der temporären Klebeschicht 12 angeordnet.The electrically
Die elektrisch leitfähigen Verbindungen 20 bestehen beispielsweise aus einer Lotlegierung, einer Kombination aus Kupfer und einer Lotlegierung oder reinem Kupfer.The electrically
In diesem Fall unterscheidet sich der „Fan-In“-Prozess also dahingehend vom „Fan-Out“-Prozess, dass die Funktionseinheiten 16 nicht nur mit den Kontaktierungsstellen 18, sondern auch mit den elektrisch leitfähigen Verbindungen 20 bestückt sind.In this case, the “fan-in” process differs from the “fan-out” process in that the
(d) Ausbilden eines temporären Verbunds aus Trägersubstrat und Funktionseinheiten(d) Forming a temporary composite of carrier substrate and functional units
Um die mindestens eine Funktionseinheit 16 vorübergehend auf dem Trägersubstrat 14 zu fixieren, wird, wie in den
Die aktinische Strahlung 22 weist eine Wellenlänge im Bereich von 200 nm bis 1000 nm auf, insbesondere in einem Bereich von 320 bis 480 nm.The
Beispielsweise können LED-Lampen der Firma DELO Industrieklebstoffe eingesetzt werden, wie die DELOLUX 20, DELOLUX 202, DELOLUX 203 oder DELOLUX 820.For example, LED lamps from DELO industrial adhesives can be used, such as the
Das Trägersubstrat 14, also der Basisträger 10 und die gehärtete, insbesondere ausgehärtete, temporäre Klebeschicht 12, sowie die mindestens eine Funktionseinheit 16 bilden auf diese Weise zusammen einen temporären Verbund 24.The
(e) Aufbringen einer Vergussschicht(e) Applying a potting layer
In den
Die Schichtdicke der Vergussschicht 26 liegt in einem Bereich zwischen 1 µm und 2000 µm, insbesondere im Bereich zwischen 50 µm und 1000 µm und vorzugsweise im Bereich zwischen 100 und 700 µm, gemessen ausgehend von der in Richtung der Funktionseinheiten 16 weisenden Oberseite der temporären Klebeschicht 12.The layer thickness of the
Die Vergussschicht 26 weist insbesondere eine Dicke auf, die zumindest der Höhe der Funktionseinheiten 16 entspricht.The
Geeignete Auftragsmethoden für die zweite Masse sind je nach Prozessführung und Zielgeometrie beispielsweise Siebdruck, Schablonendruck oder UV-Molding.Depending on the process and target geometry, suitable application methods for the second mass are, for example, screen printing, stencil printing or UV molding.
(f) Ausbilden eines Vorläufers(f) Forming a precursor
Die zweite Masse der Vergussschicht 26 wird, analog zum Härten der temporären Klebeschicht 12 in den
Mit anderen Worten umfasst der Vorläufer 30 den Basisträger 10, die (aus)gehärtete temporäre Klebstoffschicht 12, die Funktionseinheiten 16 und die (aus)gehärtete Vergussschicht 26.In other words, the
Die aktinische Strahlung 28 kann in einem Wellenlängenbereich von 200 nm bis 1000 nm liegen, insbesondere in einem Bereich von 320 bis 480 nm.The
Beispielsweise können Lampen der Firma DELO Industrieklebstoffe eingesetzt werden, wie die DELOLUX 20, DELOLUX 202, DELOLUX 203 oder DELOLUX 820.For example, lamps from DELO industrial adhesives can be used, such as the
In einer Ausführungsform wird die gesamte Vergussfläche, das heißt die gesamte in
Eine weitere Ausführungsform sieht eine punktuelle, abrasternde Bestrahlung vor. Hierbei wird mit einer (nicht dargestellten) Laser-Punktquelle oder eng fokussierten LED-Lampe die Vergussschicht 26 Punkt für Punkt nacheinander gehärtet. Somit wird eine zeitliche und örtliche Entkopplung der Härtung ermöglicht, wodurch der Härteschrumpf nur lokal und punktuell stattfindet. Über eine geeignete Optik (z.B. ein MEMS-Spiegel-System) kann trotz der punktuellen Aushärtung ein schnelles Abrastern großer Flächen realisiert werden.A further embodiment provides for selective, scanning irradiation. Here, the
(g) Ablösen des Trägersubstrats(g) Detachment of the carrier substrate
In einem letzten Verfahrensschritt wird, wie in den
Hierfür wird der Vorläufer 30 erwärmt, beispielsweise mittels eines (nicht dargestellten) IR-Strahlers, Ofens oder einer Heizplatte, wie durch die Pfeile 34 in den
Von Seiten des durchstrahlbaren Basisträgers 10 wird der Vorläufer 30 beispielsweise mit IR-Strahlung einer Wellenlänge von 780 bis 1000 nm bestrahlt und auf eine Ablösetemperatur zwischen 50 °C und 300 °C gebracht, insbesondere auf eine Temperatur zwischen 100 °C und 250 °C, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 180 °C und 220 °C.On the part of the
Durch die Wärmeeinwirkung findet das sogenannte „thermische Debonden“ statt, sodass die gehärtete, insbesondere ausgehärtete, temporäre Klebeschicht 12 von den restlichen Bestandteilen des Vorläufers 30 getrennt und die elektronische Baugruppe auf Waferebene 32 erhalten wird.The effect of heat causes so-called “thermal debonding” to take place, so that the hardened, in particular hardened, temporary
Die elektronische Baugruppe auf Waferebene 32 umfasst somit die (aus)gehärtete Vergussschicht 26 sowie die Funktionseinheiten 16, deren elektrische Kontaktierungsstellen 18 nach Ablösen des Trägersubstrats 14 wieder freiliegen. Im Fall des „Fan-In“-Verfahrens, bleiben zudem die elektrisch leitfähigen Verbindungen 20 Bestandteil der elektronische Baugruppe auf Waferebene 32.The electronic assembly at
Das Entfernen kann auch über mechanische Kräfte unterstützt werden.Removal can also be assisted by mechanical forces.
Die elektronische Baugruppe auf Waferebene 32 steht nun für weitere Bearbeitungsschritte wie das Grinding (Schleifen) und Dicing (Schneiden) zur Verfügung.The electronic assembly at
Bevorzugt erfolgt das Ablösen der gehärteten, insbesondere ausgehärteten temporären Klebeschicht 12 rückstandsfrei, so dass auf zusätzliche Schleif-, Wasch- oder Reinigungsschritte verzichtet werden kann.The hardened, in particular hardened, temporary
Die nach dem Ablösen des temporären Trägersubstrates 14 erhaltene mikroelektronische Baugruppe auf Waferebene 26 ist in der
Für den „Fan-In“-Prozess zeigt die
Es versteht sich, dass zwischen den einzelnen in den
Im Folgenden werden Beispiele zum Verhalten der erfindungsgemäß eingesetzten Massen beschrieben, um die Eigenschaften und Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter zu verdeutlichen.Examples of the behavior of the compositions used according to the invention are described below in order to further clarify the properties and features of the method according to the invention.
Beispiel 1example 1
Auf einen durchstrahlbaren, runden Basisträger 10 aus Glas, im Folgenden auch als Glasträger bezeichnet, mit einem Durchmesser von 12 Zoll (30,48 cm) und einer Höhe von 1 mm wurde über Spincoating eine erste Masse aufgetragen, um eine temporäre Klebeschicht 12 mit einer Schichtdicke von 200 µm auf der Oberseite des Glasträgers zu erzeugen.A first mass was applied via spin coating to a transmissible,
Die eingesetzte erste Masse für die temporäre Klebeschicht 12 bestand aus folgenden Komponenten:
- (A) 15 bis 85 Gew.-% (Meth)Acrylat, mit
- (A1) 1 bis 100 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (A), mindestens eines monofunktionellen (Meth)Acrylats,
- (A2) 0 bis 99 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (A), eines mindestens difunktionellen Vernetzers, insbesondere eines mindestens difunktionellen (Meth)Acrylats und/oder U rethan(meth)acrylats,
- (B) 0,01
bis 5 Gew.-% eines Photoinitators für die radikalische Polymerisation, - (C) 5 bis 45 Gew.-% thermoexpandierbare Mikrokapseln (C1) als latentes Trennmittel,
- (D) 0 bis 70 Gew.-% Additive,
- (A) 15 to 85% by weight (meth)acrylate, with
- (A1) 1 to 100%, based on the total weight of component (A), at least one monofunctional (meth)acrylate,
- (A2) 0 to 99%, based on the total weight of component (A), of an at least difunctional crosslinker, in particular an at least difunctional (meth)acrylate and/or urethane (meth)acrylate,
- (B) 0.01 to 5% by weight of a photoinitiator for radical polymerization,
- (C) 5 to 45% by weight of thermo-expandable microcapsules (C1) as a latent release agent,
- (D) 0 to 70% by weight of additives,
Mit einer „Pick & Place“-Vorrichtung wurden Funktionseinheiten 16 mit 1 mm2 Fläche nacheinander auf die noch flüssige erste Masse für die temporäre Klebeschicht 12 mit einem Abstand von 300 µm zueinander gesetzt, wobei insgesamt 25 Funktionseinheiten in einem Raster von 5 x 5 Einheiten in x- und y-Richtung platziert wurden.Using a “Pick & Place” device,
Die Funktionseinheiten 16 wiesen eine Höhe von unter 700 µm auf.The
Über die Unterseite des Glasträgers wurde die erste Masse für die temporäre Klebeschicht 12 unter sauerstoffreduzierte Atmosphäre (Anteil O2 < 10 Vol.-%) für 30 s mit einer Wellenlänge von 400 nm und einer Intensität von 200 mW/cm2 ausgehärtet.The first mass for the temporary
Auf die Funktionseinheiten 16 wurde anschließend eine zweite Masse für die Vergussschicht 26 dosiert und mit einem Stempel auf eine gleichmäßige Schichtdicke von 700 µm verteilt.A second mass for the
Die eingesetzte zweite Masse für die Vergussschicht 26 bestand aus den folgenden Komponenten:
- (A) 5 bis 98 Gew.-% (Meth)Acrylat, mit
- (A1) 1 bis 100 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (A), mindestens eines monofunktionellen (Meth)Acrylats,
- (A2) 0 bis 99 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (A), eines mindestens difunktionellen Vernetzers, insbesondere eines mindestens difunktionellen (Meth)Acrylats und/oder U rethan(meth)acrylats,
- (B) 0,01
bis 5 Gew.-% eines Photoinitators für die radikalische Polymerisation, - (D) bis zu 90 Gew.-% Additive,
- (A) 5 to 98% by weight (meth)acrylate, with
- (A1) 1 to 100%, based on the total weight of component (A), at least one monofunctional (meth)acrylate,
- (A2) 0 to 99%, based on the total weight of component (A), of an at least difunctional crosslinker, in particular an at least difunctional (meth)acrylate and/or urethane (meth)acrylate,
- (B) 0.01 to 5% by weight of a photoinitiator for radical polymerization,
- (D) up to 90% by weight of additives,
Anders ausgedrückt ist die zweite Masse analog zur ersten Masse mit den Kompoenenten (A), (B) und (D) formuliert, jedoch frei von latentem Trennmittel (C) mit entsprechend angepassten Gehalten der übrigen Komponenten. Für die erste und die zweite Masse können jeweils gleiche oder unterschiedliche Verbindungen der Komponenten (A), (B) und (D) verwendet werden, je nach den Anforderungen an mechanische und chemische Eigenschaften der gehärteten Massen.In other words, the second mass is formulated analogously to the first mass with the components (A), (B) and (D), but free of latent release agent (C) with correspondingly adjusted contents of the remaining components. The same or different connections can be used for the first and second masses ments of components (A), (B) and (D) can be used, depending on the requirements for mechanical and chemical properties of the hardened masses.
Die Aushärtung der zweiten Masse für die Vergussschicht 26 erfolgte flächig und über eine Zeit von 60 s bei einer Wellenlänge von 400 nm und einer Intensität von 200 mW/cm2.The second mass for the
Beispiel 2Example 2
Auf einen durchstrahlbaren, runden Basisträger 10 aus Glas, im Folgenden auch als Glasträger bezeichnet, mit einem Durchmesser von 12 Zoll (30,48 cm) und einer Höhe von 1 mm wurde über Spincoating eine erste Masse für die temporäre Klebeschicht 12 mit einer Schichtdicke von 200 µm auf die Oberseite des Glasträgers aufgetragen, wobei die erste Masse analog ersten Masse in Beispiel 1 formuliert wurde.A first mass for the temporary
Mit einer „Pick & Place“-Vorrichtung wurden Funktionseinheiten mit 1 mm2 Fläche nacheinander auf die noch flüssige Masse für die temporäre Klebeschicht 12 mit einem Abstand von 300 µm zueinander gesetzt, wobei insgesamt 25 Funktionseinheiten in einem Raster von 5 x 5 Einheiten in x- und y-Richtung platziert wurden.Using a “Pick & Place” device, functional units with an area of 1 mm 2 were placed one after the other on the still liquid mass for the temporary
Die Funktionseinheiten 16 weisen eine Höhe von unter 700 µm auf.The
Über die Unterseite des Glasträgers wurde die erste Masse für die temporäre Klebeschicht 12 unter sauerstoffreduzierte Atmosphäre (Anteil O2 < 10 Vol.-%) für 30 s mit einer Wellenlänge von 400 nm und einer Intensität von 200 mW/cm2 ausgehärtet.The first mass for the temporary
Auf die Funktionseinheiten 16 wurde anschließend eine zweite Masse für die Vergussschicht 26 dosiert und mit einem Stempel auf eine gleichmäßige Schichtdicke von 700 µm verteilt.A second mass for the
Die für die Vergussschicht 26 eingesetzte zweite Masse bestand aus folgenden Komponenten:
- (a) 10 bis 95 Gew.-% mindestens einer kationisch polymerisierbaren Verbindung ausgewählt aus der Gruppe der epoxidhaltigen Verbindungen (a1), oxetanhaltigen Verbindungen (a2), Vinylethern (a3), Alkoholen (a4), kationisch polymerisierbaren Hybridverbindungen (a5) und Mischungen davon,
- (b) 0,01
bis 5 Gew.-% eines Initiators für die kationische Polymerisation, - (d) bis zu 85 Gew.-% mindestens eines anorganischen Füllstoffes und wahlweise weitere Additive (d),
- (a) 10 to 95% by weight of at least one cationically polymerizable compound selected from the group of epoxide-containing compounds (a1), oxetane-containing compounds (a2), vinyl ethers (a3), alcohols (a4), cationically polymerizable hybrid compounds (a5) and mixtures of that,
- (b) 0.01 to 5% by weight of an initiator for the cationic polymerization,
- (d) up to 85% by weight of at least one inorganic filler and optionally further additives (d),
Auch in dieser Variante ist die zweite Masse frei von latentem Trennmittel (C) formuliert.In this variant too, the second mass is formulated to be free of latent release agent (C).
Die Aushärtung der zweiten Masse für die Vergussschicht 26 erfolgte flächig und über eine Zeit von 30 s bei einer Wellenlänge von 365 nm und einer Intensität von 200 mW/cm2.The second mass for the
Bestimmung des Die ShiftsDetermination of the die shift
Der gemäß der Herstellung wie für Beispiel 1 bzw. Beispiel 2 beschrieben aufgetretene Die Shift wurde wie folgt bestimmt.The shift that occurred according to the preparation as described for Example 1 and Example 2 was determined as follows.
Mittels eines Mikroskops wurden die Abstände zwischen den Funktionseinheiten 16 sowohl nach dem Ausbilden des temporären Verbunds 24 (Verfahrensschritt d), vgl. Schritt S4 in
Aufgrund der Anordnung der Funktionseinheiten 16 in einem 5x5-Raster gemäß Beispielen 1 und 2 wurden somit insgesamt 20 Messwerte in x-Richtung und 20 Messwerte in y-Richtung erhalten, wobei die x-Richtung und y-Richtung senkrecht zueinander und parallel zur Oberseite des temporären Verbunds 24 bzw. des Vorläufers 30 verlaufen.Due to the arrangement of the
Die Messwerte wurden anschließend arithmethisch gemittelt, wobei folgende Definition für die Beurteilung des Die Shifts herangezogen wurde:
- Abweichung von <= 15 µm: kein Die Shift
- Abweichung von > 15 µm: Die Shift
- Deviation of <= 15 µm: no die shift
- Deviation of > 15 µm: The shift
Als Vergleichsbeispiel wurde ein Vorläufer analog zu Beispielen 1 und 2 hergestellt, wobei jedoch als Masse zum Erzeugen einer temporären Klebeschicht eine radikalisch polymerisierbare Masse und als Masse zum Erzeugen einer Vergussschicht eine warmhärtende Masse auf Basis eines Epoxids und eines Amins genutzt wurde.As a comparative example, a precursor was produced analogously to Examples 1 and 2, but using a free-radically polymerizable mass as the mass for producing a temporary adhesive layer and a thermosetting mass based on an epoxy and an amine as the mass for producing a casting layer.
Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 1 angegeben.The results of the measurements are given in Table 1.
Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass bei Herstellung von elektronischen Baugruppen auf Wafer-Ebene gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ein deutlich geringeres Ausmaß des „Die Shift“ zu beobachten ist, als es bei Einsatz warmhärtender Massen auftritt, wie im Stand der Technik bekannt.From Table 1 it can be seen that when producing electronic assemblies at wafer level according to the method according to the invention, a significantly lower extent of “die shift” can be observed than occurs when using thermosetting materials, as is known in the prior art.
Zudem sind lediglich sehr kurze Zeiten zum Aushärten der jeweiligen Masse ausreichend, sodass die Gesamtdauer des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens optimiert ist.In addition, only very short times are sufficient for the respective mass to harden, so that the overall duration of the manufacturing process according to the invention is optimized.
Weiterhin bietet das erfindungsgemäße Verfahren eine hohe Formulierungsfreiheit, sodass für die zweite Masse sowohl eine radikalisch polymerisierbare Masse als auch eine kationisch polymerisierbare Masse eingesetzt werden kann, solange die Massen strahlungshärtbar sind.Furthermore, the process according to the invention offers a high degree of freedom in formulation, so that both a free-radically polymerizable material and a cationically polymerizable material can be used for the second material, as long as the materials are radiation-curable.
Bei Einsatz bekannter warmhärtender Massen wird hingegen ein deutlich stärker ausgeprägter „Die Shift“ beobachtet, der weitere Bearbeitungsschritte der erhaltenen elektronischen Baugruppe auf Wafer-Ebene notwendig oder diese sogar unbrauchbar macht.When using known thermosetting materials, however, a much more pronounced “die shift” is observed, which requires further processing steps of the resulting electronic assembly at wafer level or even makes it unusable.
Bestimmung des Warpages (Verkrümmung)Determination of the warpage (curvature)
Zum Abschätzen des zu erwartenden Warpages bei der Herstellung elektronischer Baugruppen auf Wafer-Ebene werden die für die Beispiele 1 und 2 jeweils beschriebenen zweiten Massen für die Vergussschicht 26 auf einen runden Basisträger 10 aus Glas mit einem Durchmesser von 12 Zoll (30,48 cm) und einer Höhe von 1 mm dosiert.To estimate the expected warpage in the manufacture of electronic assemblies at the wafer level, the second masses for the
Mit einem Stempel wird die Vergussmasse auf eine gleichmäßige Schichtdicke von 700 µm auf dem Basisträger 10 verteilt, wobei ein äußerer Rand von 2 cm Länge in radialer Richtung des Basisträgers 10 für die Messung nicht beschichtet wird.Using a stamp, the casting compound is distributed to a uniform layer thickness of 700 μm on the
Anschließend wird die jeweilige zweite Masse ausgehärtet durch flächige Bestrahlung über eine Zeit von 30 s bei einer Wellenlänge von 400 nm für die zweite Masse gemäß Beispiel 1 und von 365 nm für die zweite Masse gemäß Beispiel 2, jeweils bei einer Intensität von 200 mW/cm2.The respective second mass is then hardened by surface irradiation over a period of 30 s at a wavelength of 400 nm for the second mass according to Example 1 and of 365 nm for the second mass according to Example 2, each at an intensity of 200 mW / cm 2 .
Die durch das Aushärten hervorgerufene Verkrümmung (Warpage) des Substrats, also des Basisträgers 10 mit darauf aufgebrachter ausgehärteter zweiter Masse, wird mit einem Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-V7060 der Fa. Keyence ermittelt. Laser-Profilsensoren sind Laser-Wegmesssensoren, die Höhendaten über eine Laserlinie hinweg und nicht nur über einen einzelnen Punkt sammeln.The curvature (warpage) of the substrate caused by the hardening, i.e. the
Die Breite der vom Laser-Profilsensor erzeugten Laserlinie beträgt etwa 1,5 cm und liefert über diese gesamte Breite Höhendatenpunkte, wodurch die Krümmung des Substrats gegenüber einer planen Referenzfläche ermittelt werden kann.The width of the laser line generated by the laser profile sensor is approximately 1.5 cm and provides height data points over this entire width, which allows the curvature of the substrate compared to a flat reference surface to be determined.
Auf einer frei schwebenden, planen Glasplatte wird daher der mit der Vergussschicht 26 versehene Basisträger 10 so positioniert, dass die Vergussschicht 26 nach oben zeigt, also auf der zur planen Glasplatte entgegengesetzten Seite des Basisträgers 10 vorhanden ist.The
Es werden vier Messlinien herangezogen, die jeweils sowohl über den nicht beschichteten Außenbereich des Basisträgers 10 verlaufen als auch über die darunter liegende, frei schwebende Glasplatte.Four measuring lines are used, each of which runs over the uncoated outer area of the
Die vier Messlinien liegen auf zwei orthogonalen Geraden, deren Schnittpunkt im Schwerpunkt des kreisförmig ausgebildeten Basisträgers 10 liegt (im Fall eines rechteckigen Basisträgers 10 im Schwerpunkt des rechteckigen Basisträgers 10). Insbesondere sind die Geraden so orientiert, dass sie die Umgrenzung des Basisträgers 10 lotrecht schneiden.The four measuring lines lie on two orthogonal straight lines, the intersection of which lies at the center of gravity of the circular base support 10 (in the case of a
Die Breite des Messstrahls verläuft dabei derart, dass hälftig die Höhendaten des mit der Vergussschicht 26 versehenen Basisträgers und der frei schwebenden planen Glasplatte ermittelt werden.The width of the measuring beam is such that half of the height data of the base support provided with the
Eine durch das Aushärten der zweiten Masse verursachte Krümmung wirkt sich in diesem Zusammenhang ebenfalls auf den nicht beschichteten Außenbereich des Basisträgers 10 aus, sodass anhand der wie zuvor beschrieben positionierten Messlinien die durch das Aushärten hervorgerufene Verkrümmung bestimmt werden kann.In this context, a curvature caused by the hardening of the second mass also affects the uncoated outer area of the
Pro Messlinie werden fünf Messungen durchgeführt und deren Mittelwert gebildet.Five measurements are carried out per measuring line and their average is calculated.
Gemessen wird jeweils der Höhenunterschied zwischen der planen Glasplatte und dem oberen nicht beschichteten Rand des Basisträgers 10. Um die tatsächliche Verkrümmung des Basisträgers 10 zu ermitteln, muss die Dicke des Basisträgers abgezogen werden.The height difference between the flat glass plate and the upper uncoated edge of the
Diese Messungen werden einmal direkt, das heißt innerhalb von 15 min, einmal nach 2 h und einmal nach 24 h gemessen, jeweils bezogen auf den Zeitpunkt nach der Aushärtung mit Licht.These measurements are taken once directly, i.e. within 15 minutes, once after 2 hours and once after 24 hours, each based on the time after curing with light.
Die Messung nach 24 h berücksichtigt eine etwaige Nachhärtung und/oder Nachvernetzung der zweiten Masse. Auf diese Weise wird das Verhalten in typischen Herstellungsprozessen für (mikro)elektronische Baugruppen simuliert, in denen analoge Vorläufer normalerweise erst nach Einhalten einer Wartezeit weiterverarbeitet werden.The measurement after 24 hours takes into account any post-hardening and/or post-crosslinking of the second mass. In this way, the behavior in typical manufacturing processes for (micro)electronic assemblies is simulated, in which analog precursors are usually only processed further after a waiting period has been observed.
Bei einem Wafer mit einem Durchmesser von 12 Zoll (30,48 cm) gilt eine Verkrümmung von <= 200 µm nach 24 h im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens als in Ordnung (i.O.).For a wafer with a diameter of 12 inches (30.48 cm), a curvature of <= 200 µm after 24 hours is considered OK in the sense of the method according to the invention (OK).
Bei einem Wafer mit einem Durchmesser von 12 Zoll (30,48 cm) gilt eine Verkrümmung von > 200 µm nach 24 h im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens als nicht in Ordnung (n.i.O.).For a wafer with a diameter of 12 inches (30.48 cm), a warp of > 200 µm after 24 hours is considered to be not OK in the sense of the method according to the invention (not OK).
Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 2 dargestellt.The results of the measurements are shown in Table 2.
Es ist zu erkennen, dass sowohl eine strahlulngshärtbare zweite Masse auf Basis eines radikalisch polymerisierbaren Systems als auch eine strahlungshärtbare zweite Masse auf Basis eines kationisch polymerisierbaren Systems 24 h nach Aushärten der jeweiligen Masse eine Verkrümmung aufweist, mit der die Weiterverarbeitung eines entsprechenden Wafers unproblematisch möglich wäre.It can be seen that both a radiation-curable second mass based on a radically polymerizable system and a radiation-curable second mass based on a cationically polymerizable system have a
Im Fall einer radikalisch polymersierbaren Masse wird eine entsprechende geringe Verkrümmung bereits nach weniger als 2 h erreicht.In the case of a free-radically polymerizable mass, a correspondingly slight distortion is achieved after less than 2 hours.
Konventionelle warmhärtende Massen führen jedoch zu einer erheblich stärkeren Krümmung, die einen Bruch des eingesetzten Glasträgers verursachen.However, conventional heat-curing compounds lead to significantly greater curvature, which causes the glass carrier used to break.
Somit wird ersichtlich, dass die im erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehenen strahlungshärtbaren Massen dazu führen, dass sowohl ein auftretender „Die Shift“ minimiert als auch ein Verkrümmen des jeweils verwendeten Substrats unterdrückt werden kann. Tabelle 1: Messergebnisse zum Bestimmen des Die-Shift
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