DE19638630B4 - UV- und thermisch härtbare Gießharzformulierung und ihre Verwendung zum Unterfüllprozeß bei elektrischen und elektronischen Bauelementen - Google Patents

UV- und thermisch härtbare Gießharzformulierung und ihre Verwendung zum Unterfüllprozeß bei elektrischen und elektronischen Bauelementen Download PDF

Info

Publication number
DE19638630B4
DE19638630B4 DE19638630A DE19638630A DE19638630B4 DE 19638630 B4 DE19638630 B4 DE 19638630B4 DE 19638630 A DE19638630 A DE 19638630A DE 19638630 A DE19638630 A DE 19638630A DE 19638630 B4 DE19638630 B4 DE 19638630B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
component
filler
weight
resin formulation
cast resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19638630A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19638630A1 (de
Inventor
Barbara Lehner
Recai Dr. Sezi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19638630A priority Critical patent/DE19638630B4/de
Priority to GB9719720A priority patent/GB2317386B/en
Priority to US08/934,448 priority patent/US6037043A/en
Priority to JP25489797A priority patent/JP3850963B2/ja
Publication of DE19638630A1 publication Critical patent/DE19638630A1/de
Priority to US09/444,740 priority patent/US6194482B1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE19638630B4 publication Critical patent/DE19638630B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/563—Encapsulation of active face of flip-chip device, e.g. underfilling or underencapsulation of flip-chip, encapsulation preform on chip or mounting substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C08L83/08—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/038—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/075—Silicon-containing compounds
    • G03F7/0755—Non-macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/075—Silicon-containing compounds
    • G03F7/0757—Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83855—Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
    • H01L2224/83859—Localised curing of parts of the layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83855—Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
    • H01L2224/83862—Heat curing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83855—Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
    • H01L2224/83874—Ultraviolet [UV] curing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83885—Combinations of two or more hardening methods provided for in at least two different groups from H01L2224/83855 - H01L2224/8388, e.g. for hybrid thermoplastic-thermosetting adhesives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01019—Potassium [K]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0102—Calcium [Ca]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01055—Cesium [Cs]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24893—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] including particulate material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24917—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] including metal layer

Abstract

UV- und thermisch härtbare Gießharzformulierung umfassend:
– 15 bis 75 Gew.-% Epoxidkomponente A
– 0,2 bis 15 Gew.-% Isocyanuratsiloxankomponente,
– 25 bis 85 Gew.-% Füllstoffkomponente C mit einer max. Korngröße kleiner 20 μm
– 0,01 bis 5 Gew.-% Photoinitiatorkomponente D und
– 0,01 bis 5 Gew.-% thermische Initiatorkomponente E.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gießharsformulierung und ihre Verwendung zur Unterfüllung von elektronischen und elektrischen Bauelementen, die zum Schutz vor Umwelteinflüssen und zur Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit der Lötverbindungen eines Bauelementes in einem Unterfüllprozeß vergossen werden.
  • Bekannt sind Vergußmaterialien, die aus Zweikomponenten- Epoxidharzen bestehen und die entweder vor der Verarbeitung gemischt oder als Vorgemische bei -40°C gelagert werden müssen. Bei Raumtemperatur sind sie nur für Topfzeiten von wenigen Stunden verfügbar. Nachteilig bei diesem Stand der Technik sind einmal der zusätzliche Arbeitsschritt der Vermischung der beiden Komponenten vor der Verarbeitung und zum anderen die Lagerung bei tiefen Temperaturen wie -40°C (siehe dazu „Encapsulants Used in Flip-Chip Packages", D. Suryanarayana, T.Y. Wu, J.A. Varcoe, IBM Microelectronics, IEEE Transact., Hybr., Manuf. Techn., Vol. 16, No. 8.858; 1993 und „Underfilling for Flip-Chip Mounting", M. Norris, Camelot Systems S.A. Conference proceedings „Adhesives in Electronics", Berlin 1994).
  • Aus der DE 19 523 897 ist eine Vergussmasse bekannt, die Polysiloxane, übliche Epoxidharze und Quarzpulver (als Füllstoff) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 μm enthält. Der Füllstoff ist dabei mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 μm relativ groß gewählt, was einen geringen Füllgrad bedingt.
  • Es besteht also ein Bedarf an derartigen Vergußmaterialien, die weder vor der Verarbeitung vermischt noch bei tiefen Temperaturen gelagert werden müssen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb, ein Vergußmaterial zur Verfügung zu stellen, das bei Raumtemperatur über einen längeren Zeitraum lagerfähig ist und das sich als Vergußmaterial für die Unterfülltechnik beim Schutz von Bauelementen vor Umwelteinflüssen und zur Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit der enthaltenen Lötverbindungen eignet.
  • Allgemeine Erkenntnis der Erfindung ist, daß eine Mischung aus einem Epoxidharz, einem Siloxan und einem Füllstoff – wobei der Füllstoff eine gewisse Korngröße nicht überschreiten darf -, ein in flüssigem Zustand stabiles Dreiphasensystem bildet, in dem der Füllstoff homogen verteilt ist und Epoxid/Siloxan eine stabile Emulsion bilden.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb eine UV- und thermisch härtbare Gießharzformulierung, umfassend:
    • – 15 – 75 Gew.-% Epoxidkomponente A
    • – 0,2 bis 15 Gew.-% Isocyanuratsiloxankomponente
    • – 25 bis 85 Gew.-% Füllstoffkomponente C mit einer max. Korngröße kleiner 20 μm
    • – 0,01 bis 5 Gew.-% Photoinitiatorkomponente D und
    • – 0,01 bis 5 Gew.-% thermische Initiatorkomponente E.
  • Außerdem ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer derartigen Gießharzformulierung bei der Unterfüllung von elektronischen Bauelementen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung, der Figur und den Erläuterungen zu der Figur.
  • Bei der erfindungsgemäßen Gießharzformulierung hat sich eine Zusammensetzung der Komponenten A bis E in folgenden Bereichen (angegeben in Gew.-%) als vorteilhaft erwiesen, wobei die engeren Bereiche immer Bereiche sind, die gegenüber den weiteren bevorzugt sind:
    • – zwischen 15 und 75 oder zwischen 18 und 65 oder zwischen 30 und 50 der Epoxidkomponente A,
    • – zwischen 25 und 85 oder zwischen 30 und 80 oder zwischen 50 und 70 der Füllstoffkomponente C,
    • – zwischen 0,2 und 15 oder zwischen 1 und 10 oder zwischen 2 und 8 der Isocyanuratsiloxankomponente,
    • – zwischen 0,01 und 5 oder zwischen 0,05 und 2 oder zwischen 0,1 und 1 an Photoinitiatorkomponente D und
    • – zwischen 0,01 und 5 oder zwischen 0,05 und 2 oder zwischen 0,1 und 1 thermische Initiatorkomponente E.
  • Weiterhin hat sich vorteilhaft erwiesen, wenn als Epoxidharzkomponente A ein cycloaliphatisches Epoxidharz, bevorzugt besonders rein, d.h. mit niedrigem Ionengehalt, eingesetzt wird.
  • Weiterhin hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Füllstoff Quarzgut genommen wird, insbesondere vorteilhaft ist dabei Quarzmehl und/oder Al2O3.
  • Als Siloxankomponente wird eine Isocyanuratsiloxankomponente, wie in der EP-PS 0 399 199 beschrieben, eingesetzt.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist, daß als Komponente C ein Füllstoff mit einer max. Korngröße, die kleiner als 15 μm oder, bevorzugt, kleiner als 10 μm ist, eingesetzt wird.
  • Als „Unterfüllprozeß" wird ein Verfahren zum Verguß eines Spalts zwischen Chip und Substrat bezeichnet, bei dem das Vergußmaterial entlang der Chipkante vor den Spalt dosiert wird und diesen durch Kapillarkräfte unterfließt. Die Chips weisen in der Regel eine Kantenlänge von 5 bis 20 mm und der Spalt eine Höhe von 10-80 μm auf. Dabei ist erforderlich, daß der Spalt zwischen dem Substrat und dem Chip in angemessener Zeit mit dem Harz gefüllt wird. Das Harz soll in kurzer Zeit soweit härten, daß eine problemlose Handhabung des Bauteils gewährleistet ist. Das gehärtete Harz soll über geeignete physikalische Eigenschaften wie Low Stress und niedrigen Ausdehnungskoeffizienten und chemisch hohe Reinheit und gute Chemikalienbeständigkeit verfügen.
  • Die erfindungsgemäßen Reaktionsharzmischungen sind einkomponentige Systeme, die bei Raumtemperatur mehrere Monate lang lagerfähig sind. Während der Lagerzeit ändern sich weder Gebrauchseigenschaften wie Viskosität, Fließverhalten oder Härtungsprofil noch die Endeigenschaften des gehärteten Harzes, wie beispielsweise Haftung und thermomechanische Eigenschaften.
  • Die erfindungsgemäße Gießharzformulierung kann entweder durch UV-Bestrahlung oder thermisch gehärtet werden. So kann z.B. ein unterfüllter Chip an den Kanten, wo das Reaktionsharz von der UV-Strahlung erreicht werden kann, durch einen kurzen UV-Flash soweit gehärtet werden, daß das Bauelement problemlos gehandhabt werden kann. Der abgeschattete Bereich unter dem Chip kann durch einen thermischen Prozeß, der zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen kann, gehärtet werden.
  • Für die Komponente A der Gießharzformulierung werden Epoxidharze und beliebige Mischungen aus unterschiedlichen Epoxidharzen verwendet. Der Begriff „Epoxidharz" umfaßt hier entsprechend sowohl einheitliche Epoxidharze als auch Mischungen verschiedener Epoxidharze. Bevorzugt werden dabei kationisch härtbare und lösungsmittelfreie Epoxidharze eingesetzt. Vorteilhaft ist es dabei, cycloaliphatische Epoxide einzusetzen. Sie lassen sich hochrein, d.h. mit niedrigem Ionengehalt, und damit arm an korrisionsfördernden Inhaltstoffen, darstellen. Handelsübliche cycloaliphatische Epoxide umfassen auch Mischungen aus mehreren cycloaliphatischen Epoxiden. Geeignete Verbindungen werden beispielsweise durch die folgenden Strukturformeln
    Figure 00060001
    wiedergegeben.
  • Möglich ist es jedoch auch, von verschiedenen Epoxidharzen bzw. epoxidgruppenhaltigen Komponenten Mischungen einzusetzen. Außer den bereits genannten Epoxidharzen sind beispielsweise die in der Technik vielfach eingesetzten Glycidylether geeignete Epoxidharze.
  • Als „Siloxan" werden gemäß der vorliegenden Erfindung Isocyanuratsiloxane, wie beispielsweise als Komponente B in der EP-PS-0 399 199 beschrieben, eingesetzt.
  • Als Komponente C können alle in der Formulierung von Epoxidharzen üblichen Füllstoffe mit Haftvermittler, gecoated oder ungecoated, eingesetzt werden, vorausgesetzt, sie haben die für die Erfindung erforderliche max. Korngröße kleiner gleich 20 μm. Bevorzugt werden erfindungsgemäß Füllstoffe mit max.
  • Korngrößen kleiner gleich 15 μm eingesetzt, vorteilhafterweise kleiner gleich 10 μm und besonders bevorzugt solche, deren max. Körngröße 7 μm nicht übersteigt. Art und äußere Form der enthaltenen Quarzgutfüllstoff-Partikel sind beliebig, solange es sich um Körner handelt, deren maximale Korngröße innerhalb der angegebenen Grenzen liegt. Zu bevorzugen sind sphärische Partikel. Damit gefüllte Reaktionsharze ergeben die erfindunsgemäßen guten Fließeigenschaften beim Unterfließen des Chips durch Kapillarwirkung.
  • Zur Induzierung einer kationischen Härtung ist als Komponente D ein kationischer Photoinitiator oder ein kationisches Photoinitiatorsystem enthalten.
  • Diese Photoinitiatoren setzen bei UV-Strahlung reaktive Kationen, z.B. Protonen, frei, die den kationischen Härtungsprozeß des Epoxidharzes initiieren. Die Photoinitiatoren sind dabei viel von organischen Oniumsalzen abgeleitet, insbesondere solchen mit Stickstoff, Phosphor, Sauerstoff, Schwefel, Selen oder Jod als Zentralatom des Kations. Als besonders vorteilhaft haben sich aromatische Sulfonium- und Jodoniumsalze mit komplexen Anionen erwiesen. Dabei können die Sulfoniumsalze alternativ zu oder zusammen mit den Jodoniumsalzen vorliegen. Auch ein, eine Lewissäure freisetzende und beispielsweise als π-donor-Übergangsmetallkomplex realisierter Photoinitiator ist möglich. Weiterhin zu nennen sind Phenacylsulfoniumsalze, Hydroxyphenylsulfoniumsalze sowie Sulfoxoniumsalze. Einsetzbar sind weiterhin Oniumsalze, die nicht direkt, sondern über einen Sensibilisator zur Säurebildung angeregt werden. Auch organische Siliziumverbindungen, die bei UV-Bestrahlung in Anwesenheit von aluminiumorganischen Verbindungen ein Silanol freisetzen, können als Photoinitiatoren für den kationischen Härtungsprozeß eingesetzt werden.
  • Gut geeignet als Photoinitiator ist beispielsweise folgendes Sulfoniumsalz. Es wird unter dem Handelsnamen Cyracure UVI 6974 von Union Carbide Corp. vertrieben.
  • Figure 00080001
  • Als Komponente E, dem thermischen Initiator ist erfindungsgemäß bevorzugt ein Thiolaniumsalz enthalten, das als thermisch aktivierbarer Initiator wirkt. Bevorzugt sind Benzylthiolaniumsalze der allgemeinen Struktur:
    Figure 00080002
    wobei R1 gleich Wasserstoff, Alkyl, Aryl, Alkoxy, Thioether, Halogen, CN oder NO2. R2 gleich Wasserstoff, Alkyl oder Aryl; R3 gleich Wasserstoff, Alkyl oder Aryl oder ein an den Thiolanring kondensiertes aromatisches System; X- = PF6 -, AsF6 - oder Sb F6 -.
  • Bevorzugt werden dabei unsubstituierte Benzylthiolaniumsalze eingesetzt, insbesondere das Benzylthiolanium-Hexafluoroantimonat.
  • Zusätzlich zu den genannten Komponenten A – E können in der erfindungsgemäßen Gießharzformulierung noch übliche Zusatzstoffe, wie Netzhilfsmittel, Verlaufshilfsmittel, Haftvermittler, Thixotropierungsmittel, Entschäumer, Farbstoffe usw. enthalten sein.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines möglichen Ausführungsbeispieles, das den Umfang des beanspruchten Erfindungsgegenstandes nicht beschränken soll, näher beschrieben. Alle Angaben sind in Gew%.
  • Gießharzformulierung, umfassend:
    29,1 cycloaliphatisches Diepoxid (CY 179, von Fa. Ciba-Geigy)
    3,30 Isocyanuratsiloxan (Baysilone SSA 762, Fa. Bayer AG)
    0,17 Glycidyloxypropyltrimethoxysiloxan (Silan A-187, UCC)
    0,03 Acrylharz (Modaflow, Fa. Monsanto)
    0,17 Triarylsulfoniumhexafluoroantimonat (Cyracure UVI 6974)
    0,23 Benzylthiolaniumhexafluoroantimonat (PI 55, Fa. Aldrich)
    und
    67,0 Quarzgut (FB-3 S(X), Fa. Denka)
  • Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Gießharzformulierung werden die organischen Formulierungsbestandteile bei Raumtemperatur gelöst und mit dem Magnetrührer homogenisiert. Mit einem Labordissolver (z.B. Pendraulik LM 34) wird dann der Füllstoff 15 min bei 3500 U/min eindispergiert. Unter Rühren mit einem Flügelrührer wird dann 15 min bei 0,2 mbar entgast. Die so hergestellte Masse ist bei Raumtemperatur mindestens 6 Monate lagerfähig und kann mit oder ohne Vorwärmung mit einem Druck/Zeit – Dispenser dosiert werden.
  • Die erfindungsgemäßen Harze zeigen die Vorteile der Lagerfähigkeit bei Raumtemperatur, des besseren "underfill"-Verhaltens und der UV-Härtbarkeit.
  • Mit der erfindungsgemäßen Masse lassen sich 20 μm Spalte eines Chipsubstrats bei erhöhter Temperatur (beispielsweise 60 – 90°C, bevorzugt 75°C) in wenigen Minuten füllen, die Härtung kann dabei durch UV-Bestrahlung und/oder thermisch initiiert werden.
  • Die Aushärtung erfolgt nach der UV-Initiierung (1500 mJ; die Vergußmasse ist dann bereits hart und das Bauteil problemlos zu handhaben) über thermische Nachhärtung (beispielsweise 15 min bei 150°C). Es kann aber auch ausschließlich thermisch gehärtet werden, also ohne UV-initiierte Vorhärtung (z.B. 16 Std. bei 130°, oder 6 Std. bei 140°, oder 3 Std. bei 150°).
  • Die erfindungsgemäßen und so gehärteten Formstoffe zeigen Eigenschaftswerte [Ausdehnnungskoeffizienten (25 ppm/K), Streßverhalten im Biegebalkentest (122 rel. Einheiten), Temperaturzykelfestigkeit (-40°C/125°C, 100 Zykel)] die mit denen aus dem Stand der Technik vergleichbar sind.
  • Hinsichtlich Feuchtigkeitsaufnahme und E-Korrosionsverhalten erfüllen die erfindungsgemäßen Formstoffe mit 0.3% (3 d 23°C, dest. Wasser) und AN 1,2 (VDE 0303) die für Chipabdeckmassen geforderten Bedingungen.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand einer schematischen Figur näher erläutert.
  • Die Figur zeigt unten schraffiert eingezeichnet das Substrat 1, und darüber unschraffiert gezeichnet den Chip 2. Substrat 1 und Chip 2 sind durch mehrere Lötkontakte 3 miteinander verbunden. Die Höhe dieser Lötstellen, z.B. 20 μm, bestimmen die Höhe des Spalts. Dosiert man die Vergußmasse entlang der Chipkante vor den Spalt, unterfließt sie den Chip durch Kapillarwirkung.
  • Mit der oben im Beispiel angegebenen Formulierung kann ein 20 μm-Spalt innerhalb von 10 Minuten bei 75°C Substrattemperatur mit Harz unterfüllt werden. Zum Vergleich sei erwähnt, daß mit den besten, kommerziel verfügbaren Vergußmassen, wie beispielsweise Hysol FP 4511, der 20 μm Spalt unter den oben angegebenen Bedingungen nur zu ca. 20% und unter teilweiser Füllstoff-Filtration gefüllt werden konnte.
  • Es ist also klar ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Gießharzformulierung nicht nur wesentlich bessere Lagerbeständigkeit aufweist, sondern auch im Gebrauch die besseren Leistungsdaten, wie z.B. Spaltfüllverhalten und Verarbeitungstemperatur zeigt. Außerdem ist damit erkennbar, daß die Homogenität der erfindungsgemäßen Formulierungen der der Vergußmassen vom Stand der Technik überlegen ist.
  • Die erfindungsgemäßen Harze zeigen die Vorteile der Lagerfähigkeit bei Raumtemperatur des besseren Underfill-Verhaltens und der UV-Härtbarkeit. Die Lagerstabilität bezieht sich dabei auf einen Zeitraum von 6 Monaten.

Claims (8)

  1. UV- und thermisch härtbare Gießharzformulierung umfassend: – 15 bis 75 Gew.-% Epoxidkomponente A – 0,2 bis 15 Gew.-% Isocyanuratsiloxankomponente, – 25 bis 85 Gew.-% Füllstoffkomponente C mit einer max. Korngröße kleiner 20 μm – 0,01 bis 5 Gew.-% Photoinitiatorkomponente D und – 0,01 bis 5 Gew.-% thermische Initiatorkomponente E.
  2. Gießharzformulierung nach Anspruch 1, bei der die Epoxidharzkomponente A ein cycloaliphatisches Epoxidharz ist.
  3. Gießharzformulierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Füllstoffkomponente C eine Quarzgutkomponente ist.
  4. Gießharzformulierung nach einem der vorstehenden Ansprüche bei der die max. Korngröße der Füllstoffkomponente C kleiner oder gleich 15 μm ist.
  5. Gießharzformulierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Körner des Füllstoffes sphärische Form haben.
  6. Gießharzformulierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Photoinitiatorkomponente D ein Triarylsulfoniumsalz ist.
  7. Gießharzformulierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die thermische Initiatorkomponente E ein Benzylthiolaniumsalz ist.
  8. Verwendung der Gießharzformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei der Unterfüllung von elektronischen Bauelementen.
DE19638630A 1996-09-20 1996-09-20 UV- und thermisch härtbare Gießharzformulierung und ihre Verwendung zum Unterfüllprozeß bei elektrischen und elektronischen Bauelementen Expired - Fee Related DE19638630B4 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19638630A DE19638630B4 (de) 1996-09-20 1996-09-20 UV- und thermisch härtbare Gießharzformulierung und ihre Verwendung zum Unterfüllprozeß bei elektrischen und elektronischen Bauelementen
GB9719720A GB2317386B (en) 1996-09-20 1997-09-16 UV-and thermally-hardenable epoxy resins
US08/934,448 US6037043A (en) 1996-09-20 1997-09-19 UV-hardenable and thermally hardenable epoxy resins for underfilling electrical and electronic components
JP25489797A JP3850963B2 (ja) 1996-09-20 1997-09-19 注型用樹脂製剤、その電気及び電子部品におけるアンダーフィリングにおける使用、及びその硬化方法
US09/444,740 US6194482B1 (en) 1996-09-20 1999-11-22 UV-hardenable and thermally hardenable epoxy resins for underfilling electrical and electronic components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19638630A DE19638630B4 (de) 1996-09-20 1996-09-20 UV- und thermisch härtbare Gießharzformulierung und ihre Verwendung zum Unterfüllprozeß bei elektrischen und elektronischen Bauelementen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19638630A1 DE19638630A1 (de) 1998-04-02
DE19638630B4 true DE19638630B4 (de) 2004-11-18

Family

ID=7806375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19638630A Expired - Fee Related DE19638630B4 (de) 1996-09-20 1996-09-20 UV- und thermisch härtbare Gießharzformulierung und ihre Verwendung zum Unterfüllprozeß bei elektrischen und elektronischen Bauelementen

Country Status (4)

Country Link
US (2) US6037043A (de)
JP (1) JP3850963B2 (de)
DE (1) DE19638630B4 (de)
GB (1) GB2317386B (de)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6174967B1 (en) * 1998-03-20 2001-01-16 Ndsu-Research Foundation Composition of epoxy resin and (cyclo)alkoxy-substituted organosilane
DE19927949A1 (de) 1999-06-18 2000-12-21 Delo Industrieklebstoffe Gmbh Kationisch härtende Masse, ihre Verwendung sowie Verfahren zur Herstellung gehärteter Polymermassen
EP1195083B1 (de) * 1999-07-08 2006-01-11 Sunstar Giken Kabushiki Kaisha Unterfüllmaterial für halbleitergehäuse
JP2001288249A (ja) * 2000-04-05 2001-10-16 Hitachi Ltd 光硬化性樹脂組成物とその製造方法及びそれを用いた製品
US6514574B1 (en) 2000-06-29 2003-02-04 Essilor International Compagnie Generale D'optique Process for making an abrasion resistant coating onto an organic glass substrate
DE10051051A1 (de) * 2000-10-14 2002-04-18 Bosch Gmbh Robert Silikonmodifizierte Einkomponentenvergußmasse
DE10057111C1 (de) * 2000-11-16 2002-04-11 Bosch Gmbh Robert Wärmeleitfähige Vergußmasse
DE10129785B4 (de) 2001-06-20 2010-03-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
JP3566680B2 (ja) * 2001-09-11 2004-09-15 富士通株式会社 半導体装置の製造方法
DE10144871A1 (de) * 2001-09-12 2003-03-27 Bosch Gmbh Robert Vergußmasse mit hoher thermischer Stabilität
DE10232636A1 (de) * 2002-07-18 2004-02-12 Delo Industrieklebstoffe Gmbh & Co. Kg Verfahren und Klebstoff zur Flip-Chip-Kontaktierung
US6752015B2 (en) * 2002-09-24 2004-06-22 Visteon Global Technologies, Inc. Fluid flow device having reduced fluid ingress
WO2005059002A1 (ja) * 2003-12-19 2005-06-30 Henkel Corporation カチオン硬化型エポキシ樹脂組成物
US7218007B2 (en) * 2004-09-28 2007-05-15 Intel Corporation Underfill material to reduce ball limiting metallurgy delamination and cracking potential in semiconductor devices
JP4630032B2 (ja) * 2004-10-04 2011-02-09 東レ・ダウコーニング株式会社 ポリオルガノシロキサン及びそれを含む硬化性シリコーン組成物並びにその用途
JP5364267B2 (ja) * 2005-12-26 2013-12-11 株式会社カネカ 硬化性組成物
US20080012124A1 (en) * 2006-05-16 2008-01-17 Stapleton Russell A Curable protectant for electronic assemblies
WO2009075233A1 (ja) 2007-12-10 2009-06-18 Kaneka Corporation アルカリ現像性を有する硬化性組成物およびそれを用いた絶縁性薄膜および薄膜トランジスタ
US8568961B2 (en) * 2008-11-25 2013-10-29 Lord Corporation Methods for protecting a die surface with photocurable materials
US9093448B2 (en) 2008-11-25 2015-07-28 Lord Corporation Methods for protecting a die surface with photocurable materials
WO2017175735A1 (ja) * 2016-04-06 2017-10-12 株式会社スリーボンド カチオン硬化性樹脂組成物
DE102018111926A1 (de) * 2018-05-17 2019-11-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Gemische, Funktionsmaterial, Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Funktionsmaterials und Bauelements
US20210242102A1 (en) * 2020-02-04 2021-08-05 Intel Corporation Underfill material for integrated circuit (ic) package

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19523897A1 (de) * 1995-06-30 1997-01-02 Bosch Gmbh Robert Verwendung von Silicon-modifizierten Epoxidharzen als Vergußmassen für elektrotechnische oder elektronische Bauteile

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3971747A (en) * 1975-04-11 1976-07-27 Dow Corning Corporation Curable compositions
US4141055A (en) * 1977-04-27 1979-02-20 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Crossover structure for microelectronic circuits
US4202811A (en) * 1978-06-21 1980-05-13 Dow Corning Corporation Siloxane-epoxy molding compound with improved crack resistance
US4518631A (en) * 1983-11-14 1985-05-21 Dow Corning Corporation Thixotropic curable coating compositions
US4590224A (en) * 1984-08-20 1986-05-20 The Dow Chemical Company Siloxane-containing polyisocyanurate
US4842800A (en) * 1987-10-01 1989-06-27 General Electric Company Method of encapsulating electronic devices
US5095053A (en) * 1989-03-27 1992-03-10 General Electric Company Microencapsulation method, microelectronic devices made therefrom, and heat curable compositions
US5101029A (en) * 1989-04-27 1992-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Isocyanurate-containing organosilicon compounds
DE4023145A1 (de) * 1990-07-20 1992-01-23 Thera Ges Fuer Patente Copolymerisierbare zusammensetzung, diese enthaltende haertbare harzmasse und ihre verwendung
US5216278A (en) * 1990-12-04 1993-06-01 Motorola, Inc. Semiconductor device having a pad array carrier package
US5326589A (en) * 1991-01-22 1994-07-05 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd Method of protecting electronic or electric part
KR100189642B1 (ko) * 1991-02-18 1999-06-01 디어터 크리스트 전자 부품 및 조립체를 피복시키거나 접착시키는 방법
JP2570002B2 (ja) * 1991-05-29 1997-01-08 信越化学工業株式会社 フリップチップ用封止材及び半導体装置
US5353498A (en) * 1993-02-08 1994-10-11 General Electric Company Method for fabricating an integrated circuit module
US5677045A (en) * 1993-09-14 1997-10-14 Hitachi, Ltd. Laminate and multilayer printed circuit board

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19523897A1 (de) * 1995-06-30 1997-01-02 Bosch Gmbh Robert Verwendung von Silicon-modifizierten Epoxidharzen als Vergußmassen für elektrotechnische oder elektronische Bauteile

Also Published As

Publication number Publication date
GB9719720D0 (en) 1997-11-19
US6037043A (en) 2000-03-14
GB2317386A (en) 1998-03-25
US6194482B1 (en) 2001-02-27
JPH10101904A (ja) 1998-04-21
JP3850963B2 (ja) 2006-11-29
DE19638630A1 (de) 1998-04-02
GB2317386B (en) 2000-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19638630B4 (de) UV- und thermisch härtbare Gießharzformulierung und ihre Verwendung zum Unterfüllprozeß bei elektrischen und elektronischen Bauelementen
DE10228484B4 (de) Elektrisch leitfähige Paste, und Verwendung der Paste zur Herstellung eines Halbleiterprodukts
DE60308545T2 (de) Verstärktes epoxid / polyanhydrid zusammensetzung für unterfüllung ohne durchfluss
DE3806738C1 (de)
DE60200455T2 (de) Thermisch aushärtbare Harzverbindung und Halbleitervorrichtung, die dieselbe verwendet
DE60104784T2 (de) Harzzusammensetzung zum Abdichten einer Halbleiteranordnung, Gerät die diese Halbleiteranordnung verwendet und Montierungsstruktur dieser Halbleiteranordnung
KR100550705B1 (ko) 반도체 밀봉용 수지 조성물, 및 이를 이용한 반도체 장치및 반도체 장치의 제조 방법
DE69934153T2 (de) Verfahren zur Montage von Flip-Chip-Halbleiterbauelementen
DE102011120404B4 (de) Härtbare Flussmittelzusammensetzung und Lötverfahren
DE102011120044A1 (de) Härtbare Amin-Flussmittelzusammensetzung und Lötverfahren
EP0667877B1 (de) Einkomponentiges reaktionsharzsystem
EP0386473B1 (de) Tropfenabdeckmassen für elektrische und elektronische Bauelemente
DE69722145T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines wärmeleitenden Materials
DE60116126T2 (de) Haftungspaste und halbleitervorrichtung
DE60204844T2 (de) Epoxyharzzusammensetzung zur einkapselung von halbleitern
EP0942036B1 (de) Polymerisierbare fluorhaltige Zubereitung, ihre Verwendung und Verfahren zur Herstellung ausgehärteter Polymermassen aus dieser Zubereitung
DE19538468B4 (de) Verfahren zur flächigen Verklebung von Werkstücken, geklebter Verbund und Verwendung davon
DE102012019259A1 (de) Härtbare Amin-, Carbonsäure-Flussmittelzusammensetzung und Lötverfahren
JPH0669257A (ja) 半導体素子用接着剤および半導体装置
JP2002121260A (ja) 半導体封止用樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置ならびに半導体装置の製法
JPH07161740A (ja) 半導体用導電性樹脂ペースト
DE19732500A1 (de) Epoxyflüssigharzzusammensetzung zum Einbetten von Halbleitern
WO2016059980A1 (ja) 液状エポキシ樹脂組成物
JP2002097253A (ja) 半導体封止用樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置ならびに半導体装置の製法
DE102018111926A1 (de) Gemische, Funktionsmaterial, Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Funktionsmaterials und Bauelements

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee