DE60025489T2 - Unterfüllmaterial für halbleitergehäuse - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Unterfüllmaterial für Halbleitergehäuse bzw. Halbleiterpakete. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Unterfüllmaterial, das dann zum Einsatz kommt, wenn ein Halbleitergehäuse bzw. ein Halbleiterpaket, das Halbleiterelemente auf einem Trägersubstrat hält, auf eine Leiterplatte aufmontiert wird. Die Erfindung betrifft auch eine Baugruppe, die durch ein solches Montieren hergestellt worden ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Baugruppe und schließlich ein Verfahren zur Reparatur einer Baugruppe.
  • STAND DER TECHNIK
  • Der oben beschriebene Typ einer Baugruppe wird bei Anwendungszwecken verwendet, die eine hohe Verlässlichkeit erfordern, beispielsweise Automobileinrichtungen, Computer und dergleichen, sowie auch Mobiltelefone, die aufgrund ihrer großen Verbreitung durch Massenproduktionsverfahren hergestellt werden. Im Allgemeinen wird eine derartige Baugruppe dadurch hergestellt, dass ein Halbleitergehäuse bzw. ein Halbleiterpaket, das Halbleiterelemente auf einem Trägersubstrat hält, auf eine Leiterplatte aufmontiert ist, d.h. durch bindendes Aufbringen des Halbleitergehäuses bzw. Halbleiterpakets auf die Leiterplatte mit Lötmittelkügelchen.
  • Im Falle von Mobiltelefonen kann ein Bindungsversagen der Lötmittelkügelchen durch Deformation des Substrats erfolgen, wobei die Deformation durch Herabfallen hervorgerufene Schockeinwirkungen, äußere Drücke, die beim Betrieb der Tasten erzeugt werden, etc. hervorgerufen wird. Es wird daher ein Verstärkungsverfahren angewendet, bei dem ein Unterfüllmaterial in die Räume um die durch das Lötmittel miteinander verbundenen Teile herum eingefüllt wird und das Ganze zur Versiegelung gehärtet wird. Als Unterfüllmaterial, das zur Verbesserung der Verlässlichkeit der Verbindung durch Verstärkung verwendet wird, werden in weitem Umfang und hauptsächlich wärmehärtende Materialien auf Epoxybasis vom Ein-Packungs-Typ oder vom Zwei-Packungs-Typ, die Epoxyharze, Härtungsmittel und Weichmacher enthalten, verwendet (vergleiche JP-A-10-204259).
  • Jedoch sollten die Materialien auf Epoxybasis 30 Minuten lang bei 80°C oder 10 Minuten lang bei 150°C thermisch gehärtet werden. Wenn die Niedertemperatur-Härtungseigenschaften durch entsprechendes Einstellen der Zusammensetzungen erhöht worden sind, dann sollten die Materialien auf Epoxybasis bei niedrigen Temperaturen von etwa 5°C oder geringer gelagert werden. Weiterhin sollten, wenn die Materialien auf Epoxybasis als Unterfüllmaterialien verwendet worden sind, und wenn Bindungsversagen festgestellt worden sind, die gehärteten Produkte, die mit der Leiterplatte verbunden sind, eines nach dem anderen bei den Reparaturarbeiten nach dem Ablösen des Halbleitergehäuses bzw. des Halbleiterpakets von der Leiterplatte durch Hitzeaufschmelzen und/oder Aufquellen mit Lösungsmitteln entfernt werden. Daher haben die herkömmlichen Materialien auf Epoxybasis keine zufrieden stellenden Reparatureigenschaften, die an der Arbeitsstelle erforderlich sind.
  • Aus der WO 98/31738 A ist bereits eine Baugruppe gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 6 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Baugruppe gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 11 bekannt. Insbesondere beschreibt diese Druckschrift eine Baugruppe, umfassend eine Leiterplatte und ein Halbleitergehäuse bzw. ein Halbleiterpaket, das Halbleiterelemente auf einem Trägersubstrat hält, wobei das Halbleitergehäuse bzw. das Halbleiterpaket mit der Leiterplatte durch Lötmittelkügelchen verbunden ist, und wobei die Räume zwischen den mit dem Lötmittel verbundenen Teilen mit einem Unterfüllmaterial gefüllt sind. Das durch diese Druckschrift vorgeschlagene Unterfüllmaterial ist ein wärmehärtendes Material auf Epoxybasis vom Ein-Packungs-Typ oder vom Zwei-Packungs-Typ und es enthält ein Epoxyharz, ein Härtungsmittel und einen Weichmacher.
  • Aus der EP 0 757 067 A ist auch eine wärmehärtende Zusammensetzung, umfassend eine Polyisocyanatverbindung und ein Präpolymeres, die entweder allein oder in Kombination verwendet worden sind, sowie ein mit feinen Teilchen beschichtetes Amin bekannt. Insbesondere beschreibt diese Druckschrift ein Material, bestehend im Wesentlichen aus einer wärmehärtenden Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ, die ein Urethanpräpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen umfasst, und die dadurch erhalten worden ist, dass ein Polyol mit einer überschüssigen Menge eines Polyisocyanats umgesetzt worden ist, und ein mit einem feinen Pulver beschichtetes Härtungsmittel, umfassend ein Amin-Härtungsmittel, das bei Raumtemperatur fest ist, und dessen aktive Oberflächenstellen mit einem feinen Pulver bedeckt sind. Jedoch beschreibt diese Druckschrift nicht die Verwendung einer solchen wärmehärtenden Zusammensetzung als Unterfüllmaterial für eine Baugruppe, obgleich sie die Verwendung dieser wärmehärtenden Zusammensetzung für Klebstoffe, Dichtungsmittel oder Beschichtungsmaterialien betrifft, die eine ausgezeichnete Lagerungsstabilität in einem verschlossenen Gefäß, eine Niedertemperatur-Härtbarkeit und kautschukähnliche physikalische Eigenschaften aufweist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Unterfüllmaterial für ein Halbleitergehäuse bzw. Halbleiterpaket zur Verfügung zu stellen, das sowohl Niedertemperatur-Härtungseigenschaften als auch eine Lagerungsbeständigkeit aufweisen kann, und das Probleme bei Reparaturen löst. D.h. es soll ein Unterfüllmaterial zur Verfügung gestellt werden, das bei einer Temperatur von mindestens 60°C, z.B. von 70°C, über einen Zeitraum von 20 Minuten oder bei einer Temperatur von 80°C über einen Zeitraum von 10 Minuten gehärtet werden kann, und das bei Raumtemperatur gelagert werden kann.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Baugruppe zur Verfügung zu stellen, die ein Halbleitergehäuse bzw. Halbleiterpaket, das Halbleiterelemente auf einem Trägersubstrat, das auf eine Leiterplatte aufmontiert ist, hält.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur einfachen Reparatur von Baugruppen zur Verfügung zu stellen.
  • Erfindungsgemäß werden die obigen Aufgaben durch Verwendung eines Materials als ein Unterfüllmaterial für ein Halbleitergehäuse bzw. Halbleiterpaket, wie durch den unabhängigen Anspruch 1 definiert, eine Baugruppe, wie durch den unabhängigen Anspruch 6 definiert, ein Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe, wie durch den unabhängigen Anspruch 11 oder den unabhängigen Anspruch 12 definiert, und ein Verfahren zur Reparatur einer Baugruppe, wie durch den unabhängigen Anspruch 17 definiert, gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die 1 ist ein schematischer Querschnitt der erfindungsgemäßen Baugruppe.
  • Die 2 ist ein schematischer Querschnitt der Baugruppe gemäß 1 nach dem Ablösen des Halbleitergehäuses bzw. des Halbleiterpakets von der Leiterplatte im Verlauf der Reparatur.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Ein typisches Beispiel einer thermisch härtbaren Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ, die erfindungsgemäß verwendet werden soll, ist eine Urethanzusammensetzung, umfassend ein Urethanpräpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen, die durch Umsetzung eines Polyols mit einer überschüssigen Menge eines Polyisocyanats (nachstehend als „NCO-enthaltendes Präpolymeres" bezeichnet) mit einem feinen Pulver beschichteten Härtungsmittel, umfassend ein Härtungsmittel, das sich bei Raumtemperatur in festem Zustand befindet, und dessen aktive Oberflächenstellen mit einem feinen Pulver bedeckt sind, hergestellt worden ist.
  • Diese Urethanzusammensetzung kann beliebige Additive, wie Weichmacher (z.B. Ester-Weichmacher auf der Basis von Phthalsäure, Isophthalsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Trimellitsäure, Pyromellitsäure, Phosphorsäure, Sulfonsäure, etc.); Adhäsionspromotoren, z.B. Silankupplungsmittel (z.B. Mercaptosilan, Epoxysilan, Vinylsilan, etc.), Titanatkupplungsmittel, Aluminiumkupplungsmittel, Epoxyharze, Phenolharze, etc.; Stabilisatoren (z.B. solche vom gehinderten Phenol-Typ, solche vom Monophenol-Typ, solche vom Bis-, Triphenol-Typ, solche vom Thiobisphenol-Typ, etc.); Dehydratisierungsmittel (z.B. Calciumoxid, Zeolith, Silicagel, etc.); Farbstoffe und Pigmente; und dergleichen enthalten.
  • Die Viskosität einer solchen thermisch härtbaren Urethanzusammensetzung wird gewöhnlich auf einen Wert zwischen 500 und 50.000 mPa·s, vorzugsweise zwischen 1000 und 20.000 mPa·s eingestellt.
  • Das NCO-enthaltende Präpolymere kann dadurch hergestellt werden, dass ein Polyol und eine überschüssige Menge eines Polyisocyanats miteinander umgesetzt werden. Gewöhnlich beträgt das Äquivalenzverhältnis von NCO zu OH 1,5:1 bis 2,5:1, vorzugsweise 1,9:1 bis 2,2:1. Das NCO-enthaltende Präpolymere hat ein Molekulargewicht von 800 bis 50.000, vorzugsweise 1000 bis 10.000.
  • Beispiele für das oben genannte Polyol schließen Polyetherpolyole (z.B. Polyoxyalkylenpolyol (PPG), modifiziertes Polyetherpolyol, Polytetraethylenetherglycol, etc.), Polyesterpolyole (z.B. kondensierte Polyesterpolyole, Polyesterpolyole auf Lactonbasis, Polycarbonatdiole, etc.), Polyole, umfassend Gerüste mit C-C-Bindungen (z.B. Acrylpolyole, Polybutadienpolyole, Polyolefinpolyole, Rizinusöl, etc.) und dergleichen ein.
  • Beispiele für das oben genannte Polyisocyanat schließen Tolylendiisocyanat (TDI), 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Xylylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Lysindiisocyanat, Isopropylidenbis(4-cyclohexylisocyanat), hydriertes Xylylendiisocyanat, etc. ein.
  • Das NCO-enthaltende Präpolymere, das unter Verwendung eines Polyetherpolyols als Polyol hergestellt worden ist (Präpolymeres vom PPG-Typ) oder insbesondere ein Kohlenwasserstoffpolyol als Polyol (Präpolymeres vom PH-Typ) ist deswegen von Vorteil, weil es dem Material elektrische Isolierungseigenschaften verleihen kann, jedoch kann es die Viskosität des Materials erhöhen. Daher wird das Präpolymere vom HC- oder PB-Typ vorzugsweise in Kombination mit dem NCO-enthaltenden Präpolymeren, umfassend PPG (Präpolymeres vom PPG-Typ) eingesetzt. In diesem Fall beträgt das Gewichtsverhältnis des Präpolymeren vom HC- oder PB-Typ zu dem Präpolymeren vom PPG-Typ gewöhnlich 9:1 bis 2:8, vorzugsweise 9:1 bis 5:5. Weiterhin kann auch ein NCO-enthaltendes Präpolymeres, das dadurch hergestellt worden ist, dass ein Gemisch des Polyols vom PB-Typ mit PPG in einem speziellen Verhältnis mit einer überschüssigen Menge eines Polyisocyanats umgesetzt worden ist, benutzt werden.
  • Das mit dem feinen Pulver beschichtete Härtungsmittel kann durch ein Scher-Reibungs-Mischsystem hergestellt werden, indem das Härtungsmittel, das sich bei Raumtemperatur in einem festen Zustand befindet, zu einer mittleren Teilchengröße von 20 μm oder weniger vermahlen wird, während hierzu das feine Pulver im Gewichtsverhältnis von Härtungsmittel zu dem feinen Pulver im Bereich zwischen 1:0,001 bis 1:0,7, vorzugsweise 1:0,01 bis 1:0,05, hinzugegeben wird und das Material vermischt und so vermahlen wird, dass die mittlere Teilchengröße des feinen Pulvers 2 μm oder kleiner wird, wobei das feine Pulver auf die Oberfläche der Teilchen des festen Härtungsmittels aufgeklebt wird. Alternativ kann das mit dem feinen Pulver beschichtete Härtungsmittel dadurch hergestellt werden, dass ein fein vorgemahlenes festes Härtungsmittel und das feine Pulver in einem Hochgeschwindigkeitsmischer vom Schlag-Typ (z.B. einer Jet-Mühle) oder in einem Mischer vom Kompressions-Scher-Typ vermischt wird. Die Verwendung des Hochgeschwindigkeitsmischers vom Schlag-Typ ist zu bevorzugen.
  • Beispiele für das Härtungsmittel, das sich bei Raumtemperatur in festem Zustand befindet, schließen Imidazolverbindungen (z.B. Imidazol, 2-Methylimidazol, 2-Ethylimidazol, 2-Ethyl-4-methylimidazol, 2-Isopropylimidazol, 2-Phenylimidazol, 2-Dodecylimidazol, 2-Undecylimidazol, 2-Heptadecylimidazol, ihre Salze mit Carbonsäuren, wie Essigsäure, Milchsäure, Salicylsäure, Benzoesäure, Adipinsäure, Phthalsäure, Citronensäure, Weinsäure, Maleinsäure, Trimellitsäure, etc.); Imidazolinverbindungen (z.B. 2-Methylimidazolin, 2-Phenylimida zolin, 2-Undecylimidazolin, 2-Heptadecylimidazolin, 1-(2-Hydroxy-3-phenoxypropyl)-2-phenylimidazolin, 1-(2-Hydroxy-3-butoxypropyl)-2-methylimidazolin, etc.); aromatische Aminverbindungen (z.B. 4,4'-, 2,4'-, 3,3'- oder 3,4'-Diaminodiphenylmethan, 2,2'-, 2,4'- oder 3,3'-Diaminobiphenyl, 2,4- oder 2,5-Diaminophenol, o- oder m-Phenylendiamin, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6- oder 3,4-Tolylendiamin, etc.); aliphatische Aminverbindungen (z.B. 1,8-Octandiamin, 1,10-Decandiamin, 1,12-Dodecandiamin, 1,14-Tetradecandiamin, 1,16-Hexadecandiamin etc.); Guanidinverbindungen (z.B. Dicyandiamin, etc.); Säureanhydride (z.B. Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, methyliertes Hexahydrophthalsäureanhydrid, Trimellitsäureanhydrid, etc.); Dihydrazide von zweibasischen Carbonsäuren (z.B. Adipinsäuredihydrazid, Sebacinsäuredihydrazid, etc.); Guanamine (z.B. Benzoguanamin, etc.); Melamin; Aminaddukte (z.B. Addukte von 2-Ethyl-4-methylimidazol und Bisphenol-A-Epoxyharzen, etc.); und dergleichen ein.
  • Beispiele für das feine Pulver schließen anorganische Pulver (z.B. von Titanoxid, Calciumcarbonat, Ton, Siliciumdioxid, Zirkondioxid, Kohle, Aluminiumoxid, Talk, etc.); und organische Pulver (z.B. Polyvinylchlorid, Acrylharze, Polystyrol, Polyethylen, etc.); und dergleichen ein.
  • Wenn das feste Härtungsmittel und das feine Pulver miteinander vermischt und gemahlen werden, dann kann eine statische Elektrizität erzeugt werden, so dass das feine Pulver an den Oberflächen der Teilchen des festen Härtungsmittels haften kann oder die Teilchen des festen Härtungsmittels können teilweise aufgrund von Reibungshitze, von Schlag- und Druckscherkräften, die im Mischer erzeugt werden, aufgeschmolzen werden, so dass das feine Pulver an den Oberflächen der Teilchen des festen Härtungsmittels haftet. Es kann auch sein, dass das feine Pulver physikalisch in den Oberflächen der Teilchen des festen Härtungsmittels verankert ist, oder es kann sein, dass die Oberflächen der Teilchen des festen Härtungsmittels chemisch aktiviert sein können, so dass das feine Pulver an den Oberflächen der Teilchen des festen Härtungsmittels haften kann. Demgemäß können die aktiven Gruppen, wie die -NH2 oder -NH-Gruppen, auf den Oberflächen der Teilchen des festen Härtungsmittels mit dem feinen Pulver bedeckt werden.
  • Das mit dem feinen Pulver beschichtete Härtungsmittel kann dadurch aktiviert werden, dass es auf eine Temperatur erhitzt wird, die dem Schmelzpunkt des festen Härtungsmittels gleich ist, oder die höher ist, so dass die aktiven Gruppen, die durch das Erhitzen reaktiviert werden, zu der Härtungsreaktion mit den NCO-Gruppen des NCO-enthaltenden Polymeren einen Beitrag leisten können.
  • Die Menge des mit dem feinen Pulver beschichteten Härtungsmittels kann so ausgewählt werden, dass das Härtungsmittel in im Wesentlichen einer äquivalenten Menge zu dem NCO-enthaltenden Präpolymeren vorhanden ist.
  • Ein weiteres Beispiel einer thermisch härtbaren Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ schließt ein Polyisocyanat, dessen NCO-Gruppen mit einem Blockierungsmittel inaktiviert worden sind (z.B. mit Blockierungsmittel vom Phenol-Typ, vom Oxim-Typ oder vom Lactam-Typ), oder eine Kombination eines inaktivierten Polyisocyanats, das sich bei Raumtemperatur in festem Zustand befindet, mit einem Härtungsmittel (z.B. Polyolen, Polyaminen, etc.) ein. Das Polyisocyanat kann dasjenige sein, das bei der oben beschriebenen Herstellung des NCO-enthaltenden Präpolymeren eingesetzt worden ist.
  • Weiterhin wird eine Kombination eines Polyisocyanats mit einem inaktivierten Polyamin-Härtungsmittel in Betracht gezogen.
  • Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße thermisch härtbare Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ weiterhin ein Epoxyharz, eine Organosiliciumverbindung und/oder ein Dehydratisierungsmittel bzw. Entwässerungsmittel enthalten.
  • Das Epoxyharz erhöht die physikalischen Eigenschaften des gehärteten Produkts aus der erfindungsgemäßen Urethanzusammensetzung.
  • Die Menge des Epoxyharzes kann 5 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Urethanzusammensetzung, betragen.
  • Wenn der Anteil des Epoxyharzes weniger als 5 Gew.-% beträgt, dann kann es sein, dass die physikalischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Urethanzusammensetzung nicht verbessert werden. Wenn andererseits der Anteil des Epoxyharzes über 30 Gew.-% hinausgeht, dann besteht die Neigung, dass die Viskosität der Urethanzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung so zunimmt, dass die Bearbeitbarkeits- und Durchdringungseigenschaften verschlechtert werden.
  • Das Epoxyharz kann jedes beliebige, herkömmlicherweise verwendete Epoxyharz sein. Spezielle Beispiele für das Epoxyharz schließen die Folgenden ein:
  • (1) Glycidylamin-Epoxyharze
  • Epoxyharze haben mindestens eine N,N-Diglycidylaminogruppe, wie N,N,N',N'-Tetraglycidylaminodiphenylmethan, N,N-Diglycidyl-m- oder -p-aminophenylglycidylether und ihre Kondensate. Diese Materialien werden im Handel unter den Warenzeichen ARALDITE® MY 720 (verfügbar von der Firma Ciba-Geigy) und EPOTOTE® 434 und YH 120 (beide Materialien sind von der Firma TOTO KASEI KABUSHIKIKAISHA verfügbar) vertrieben.
  • (2) Novolak-Epoxyharze
  • Phenolische Novolak-Epoxyharze, wie die Produkte EPIKOTE® 152 und 152 (beide von der Firma Shell Chemical erhältlich), DOW EPOXY RESIN DEN 431, 438, 439 und 485 (alle Produkte von der Firma Dow Chemical erhältlich), RE-3055 (von der Firma NIPPON KAYAKU erhältlich), etc. Cresol-Novolak-Epoxyharze, wie die Produkte ECN 1235, 1273, 1280 und 1299 (alle Produkte erhältlich von der Firma Ciba-Geigy), EOCN 100, 102, 103 und 104 und EOCN-1020, 1025, 1027, 3300 und 4400 (alle Produkte erhältlich von der Firma NIPPON KAYAKU), QUATREX 3310, 3410 und 3710 (alle Produkte erhältlich von der Firma Dow Chemical), etc.
  • (3) Bisphenol A-Epoxyharze
  • Bisphenol A-Epoxyharze, wie die Produkte EPIKOTE® 828, 834, 827, 1001, 1002, 1004, 1007 und 1009 (alle Produkte von der Firma YUKA SHELL erhältlich), DOW EPOXY DER 331, 332, 662, 663U und 662U (alle Produkte von der Firma Dow Chemical erhältlich), ARALDITE® 6071, 7071 und 7072 (alle Produkte von der Firma Ciba-Geigy erhältlich), EPICRONE 840, 850, 855, 860, 1050, 3050, 4050 und 7050 (alle Produkte von der Firma DAINIPPON INK AND CHEMICALS erhältlich), RE-310S und RE-410S (beide Produkte von der Firma NIPPON KAYAKU erhältlich), etc. Urethan-modifizierte Bisphenol A-Epoxyharze, wie ADEKA RESIN EPV-6, EPV-9 und EPV-15 (alle Produkte von der Firma ASAHI DENKA KOGYO erhältlich), etc. Bromierte Bisphenol A-Epoxyharze, wie das Produkt ARALDITE® 8011 (erhältlich von der Firma Ciba-Geigy), DOW EPOXY RESIN DER 511 (erhältlich von der Firma Dow Chemical), etc.
  • (4) Alicyclische Epoxyharze
  • Die Produkte ARALDITE® CY-179, CY-178, CY-182 und CY-183 (alle Produkte erhältlich von der Firma Ciba-Geigy).
  • (5) Weitere Epoxyharze
  • Bisphenol F-Epoxyharze, wie EPIKOTE® 807 (erhältlich von der Firma YUKA SHELL), RE-304S, RE-403S und RE-404S (alle Produkte von der Firma NIPPON KAYAKU erhältlich), S-129 und 830S (beide Produkte von der Firma DAINIPPON INK AND CHEMICALS erhältlich), Resorcin-Epoxyharze, Tetrahydroxyphenylethan-Epoxyharze, Polyalkohol-Epoxyharze, Polyglycol-Epoxyharze, Glycerintriether-Epoxyharze, Polyolefin-Epoxyharze, epoxidiertes Sojabohnenöl, Ester-Epoxyharze, phenolische Epoxyharze, Naphthalin-Epoxyharze, flammverzögernde Epoxyharze und dergleichen.
  • Unter den obigen Epoxyharzen können die Epoxyharze, die sich bei Raumtemperatur in flüssigem Zustand befinden, als solche zum Einsatz kommen, während solche, die sich bei Raumtemperatur in festem Zustand befinden, auf ihre Schmelzpunkte erhitzt werden können und aufgelöst werden können oder durch Co-Verwendung mit den flüssigen Epoxyharzen aufgelöst werden.
  • Die Organosiliciumverbindung kann die Adhäsionseigenschaften und die Befeuchtbarkeit verbessern. Die Organosiliciumverbindung kann mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Silankupplungsmitteln, Organopolysiliciumverbindungen mit endständigen Silanolgruppen, mit Polyether-modifizierten Silikonen und modifizierten Organosilikonen, sein.
  • Der Anteil der Organosiliciumverbindung beträgt gewöhnlich 0,01 bis 5,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Urethanzusammensetzung.
  • Wenn der Anteil der Organosiliciumverbindung weniger als 0,01 Gew.-% beträgt, dann kann es sein, dass die Adhäsionseigenschaften und die Durchdringungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Urethanzusammensetzung nicht verbessert werden. Wenn andererseits der Anteil der Organosiliciumverbindung über 5 Gew.-% hinausgeht, dann neigt die Lagerungsstabilität der Urethanzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung zu einer Verschlechterung.
  • Beispiele für das Silankupplungsmittel schließen Aminosilanverbindungen (z.B. γ-Aminopropyltriethoxysilan, β-Aminoethyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyldiethoxysilan, γ-Allyl-aminopropyltrimethoxysilan, β-(β-Aminoethylthioethyl)diethoxymethylsilan, β-(β-Aminoethylthioethyl)triethoxysilan, β-Phenylaminopropyltrimethoxysilan, γ-Cyclohexylaminopropyltrimethoxysilan, γ-Benzylaminopropyltrimethoxysilan, γ-(Vinylbenzylaminopropyl)triethoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldimethoxysilan, β-Aminoethylaminoethylmethoxysilan, γ-[β-(β-Aminoethylaminoethylamino)propyl]triethoxysilan, N-(3-Triethoxysilylpropyl)harnstoff etc.), Mercaptosilanverbindungen (z.B. 3-Mercaptopropylmethyldimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltriethoxysilan, Mercaptomethyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, etc.), Epoxysilanverbindungen (z.B. β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, [2-(3,4-Epoxy-4-methylcyclohexyl)propyl]methyldiethoxysilan, (3-Glycidoxypropyl)methyldiethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, etc.), Isocyanatsilanverbindungen (z.B. γ-Isocyanatpropyltriethoxysilan, γ-Isocyanatpropyltrimethoxysilan, etc.) und dergleichen ein.
  • Beispiele für die Silanolorganopolysilikone mit endständigen Silanolgruppen schließen Polysiloxane der Formeln:
    Figure 00080001
    ein, worin R1 für eine Methylgruppe oder eine Phenylgruppe steht, R2 für eine Phenylgruppe steht, Ph eine para-Phenylengruppe bedeutet, r eine Zahl von 9 bis 500 ist und s 0 oder eine Zahl von 6% oder weniger von r ist. Diese Materialien können entweder einzeln oder im Gemisch von zwei oder mehreren zum Einsatz kommen.
  • Spezielle Beispiele für die im Handel erhältlichen Organopolysilikone mit endständigen Silanolgruppen sind Polydimethylsiloxan mit endständigen Silanolgruppen, Diphenylsiloxan mit endständigen Silanolgruppen, Polydimethyldiphenylsiloxan mit endständigen Silanolgruppen, Polytetramethyl-p-silylphenylensiloxan, etc.
  • Ein Beispiel für ein Polyether-modifiziertes Silikon ist eine Verbindung der Formel:
    Figure 00090001
    worin X1 für -OH, -NH2 oder -NHR steht, wobei R eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe ist; R10 und R11, die gleich oder verschieden sein können, jeweils für ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe oder eine Phenylgruppe stehen; R12 ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet; m eine Zahl von 3 bis 300 ist; n eine Zahl von 1 bis 100 ist; und n' eine Zahl von 1 bis 100 ist.
  • Ein Beispiel für das modifizierte Organosilikon ist ein Organosilikon, hergestellt durch Umsetzung (a) einer Siliciumverbindung mit aktiven Wasserstoffatomen an beiden Enden, (b) einer mehrwertigen aktiven Wasserstoffverbindung, (c) einer Diisocyanatverbindung und (d) eines Kettenextenders mit aktiven Wasserstoffatomen an beiden Enden gemäß einem der folgenden Verfahren:
  • (i) Erstes Verfahren:
  • Zuerst wird die Siliciumverbindung mit aktiven Wasserstoffatomen an beiden Enden (a) mit der Diisocyanatverbindung (c) bei einer Temperatur von 20 bis 120°C 10 Minuten lang bis 120 Stunden und gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungsmittels umgesetzt, um ein Monoaddukt zu bilden.
  • Beispiele für das Lösungsmittel schließen Ethylacetat, Butylacetat, Toluol, Xylol, Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Tetrahydrofuran, etc. ein.
  • Gesondert davon wird die mehrwertige aktive Wasserstoffverbindung (b) und die Diisocyanatverbindung (c) bei den gleichen Bedingungen wie bei der oben beschriebenen Reaktion miteinander umgesetzt, um ein anderes bzw. weiteres Monoaddukt zu bilden.
  • Hierauf werden beide Monoaddukte einer Blockadditionsreaktion in Gegenwart des Kettenextenders mit aktiven Wasserstoffatomen an beiden Enden (d) bei einer Temperatur von 20 bis 120°C über einen Zeitraum von 1 bis 120 Stunden unterworfen, um ein Urethan-modifiziertes Silikonharz zu erhalten.
  • (ii) Zweites Verfahren:
  • Die oben genannten vier Komponenten (a) bis (d) werden einer Blockadditionsreaktion in einem Ein-Batch-System, gegebenenfalls in Gegenwart des oben genannten Lösungsmittels, unterworfen, um ein Urethan-modifiziertes Silikonharz zu erhalten.
  • Ein Beispiel für die Siliciumverbindung mit aktivem Wasserstoff an beiden Enden (a) ist eine Verbindung der Formel:
    Figure 00100001
    worin X2 für -OH, -NH2 oder -NHR steht, wobei R die gleiche Bedeutung wie oben definiert hat; R13 und R14, die gleich oder verschieden sind, jeweils für ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe oder eine Phenylgruppe stehen, R15 eine Alkylen- oder Alkylenethergruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet; und p eine Zahl von 3 bis 300 ist.
  • Die Siliciumverbindung (V) hat ein Molekulargewicht von 900 bis 20.000, vorzugsweise 1800 bis 10.000.
  • Solche Siliciumverbindungen sind im Handel unter den Warenbezeichnungen KF 6001, KF 6002 und KF 6003 (alle von der Firma Shin-Etsu Silicone erhältlich), FM3311, FM3321 und FM4421 (alle von der Firma CHISSO erhältlich), etc. erhältlich.
  • Beispiele für die mehrwertige aktive Wasserstoffverbindung (b) schließen ein:
    Figure 00100002
    worin X3 für -OH, -NH2 oder -NHR steht, wobei R die gleiche Bedeutung wie oben definiert hat; R16 für ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe steht; R17 für eine Alkylengruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder eine Gruppe der Formel:
    Figure 00100003
    steht, worin R18 und R19 gleich oder verschieden sind und jeweils für ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe stehen, und Ph' eine o-, m- oder p-Phenylengruppe bedeutet, die hydriert sein kann; q eine Zahl von 1 bis 100 ist; und q' eine Zahl von 1 bis 100 ist (z.B. Polypropylenglycol, Polyethylenglycol, Polypropylenethylenglycol, Propylen- und/oder Ethylen-Addukte von Bisphenol A),
    oder ein Polyesterpolyol mit Hydroxylgruppen an beiden Enden, umfassend wiederkehrende Einheiten der Formel: -R20-CO-O-R21-, worin R20 den Rest einer aliphatischen oder aromatischen Dicarbonsäure bedeutet und R21 den Rest eines aliphatischen oder aromatischen zweiwertigen Alkohols bedeutet, mit der Maßgabe, dass R20 und/oder R21 in allen wiederkehrenden Einheiten die gleichen sein können oder sich von den wiederkehrenden Einheiten gegenüber den wiederkehrenden Einheiten unterscheiden, um ein Copolymeres zu ergeben.
  • Das Molekulargewicht der mehrwertigen aktiven Wasserstoffverbindung (b) kann 500 bis 10.000, vorzugsweise 1000 bis 3000, betragen.
  • Beispiele für die Diisocyanatverbindung (c) schließen aromatische Diisocyanate (z.B. 2,4- oder 2,6-Tolylendiisocyanat (TDI), 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Xylylendiisocyanat, etc.) und aliphatische Diisocyanate (z.B. Hexamethylendiisocyanat, Lysindiisocyanat, Isophorondiisocyanat, hydriertes MDI, hydriertes TDI, etc.) ein.
  • Beispiele für den Kettenextender mit aktiven Wasserstoffatomen an beiden Enden (d) schließen Ethylenglycol, Propylenglycol, Butandiol, Dimethylolcyclohexan, Methyliminodiethanol, Dimethylolpropionsäure, Ethylendiamin, Hexamethylendiamin, etc. ein.
  • Wenn eine Siliciumverbindung mit aktiven Wasserstoffatomen an beiden Enden der Formel:
    Figure 00110001
    worin R13, R14, R15 und p die gleichen Bedeutungen wie oben definiert haben, als Komponente (a) verwendet wird, dann wird ein Bisphenol A-Propylenoxid-Addukt der Formel:
    Figure 00110002
    worin q und q' die gleichen Bedeutungen wie oben definiert haben und Ph eine para-Phenylengruppe bedeutet, als die Komponente (b) verwendet, TDI wird als Komponente (c) verwendet und Butandiol wird als Komponente (d) verwendet. Die modifizierte Organosiliciumverbindung hat eine chemische Struktur der Formel:
    Figure 00120001
    worin R13, R14, R15, p, q, q' und Ph die gleichen Bedeutungen wie oben definiert haben, und x eine Zahl von 1 bis 10 ist und y eine Zahl von 1 bis 20 ist.
  • Ein Dehydratisierungsmittel kann die Lagerungsstabilität der erfindungsgemäßen Urethanzusammensetzung verbessern. Der Anteil des Dehydratisierungsmittels beträgt 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Urethanzusammensetzung.
  • Beispiele für das Dehydratisierungsmittel schließen Calciumoxid, Zeolith, Silicagel, Ethylsilicat, Ethylorthophosphat, Ethylformiat, Methylorthoacetat, etc. ein.
  • Die erfindungsgemäße thermisch härtbare Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ kann, wenn es gewünscht wird, alle beliebigen herkömmlichen Additive enthalten. Beispiele für die Additive schließen Extender, Verstärkungsmittel, Füllstoffe (z.B. Kohleteer, Glasfaser, Borfaser, Kohlefaser, Cellulose, Polyethylenpulver, Polypropylenpulver, Quarzpulver, Mineralsilicate, Glimmer, Schieferpulver, Kaolin, Aluminiumoxidtrihydrat, Aluminiumhydroxid, Kreidepulver, Gips, Calciumcarbonat, Antimontrioxid, Bentonit, Siliciumdioxid, Aerosil, Lithopon, Baryt, Titandioxid, Ruß, Graphit, Eisenoxid, Goldpulver, Aluminiumpulver, Eisenpulver, etc.), Pigmente, organische Lösungsmittel (z.B. Toluol, Xylol, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Ethylacetat, Butylacetat, etc.), reaktive Verdünnungsmittel (z.B. Butylglycidylether, N,N'-Diglycidyl-o-toluidin, Phenylglycidylether, Styroloxid, Ethylenglycoldiglycidylether, Propylenglycoldiglycidylether, 1,6-Hexandioldiglycidylether, etc.), nicht-reaktive Verdünnungsmittel (z.B. Dioctylphthalat, Dibutylphthalat, Dioctyladipat, Erdöl-Lösungsmittel, etc.), modifizierte Epoxyharze (z.B. Urethan-modifizierte Epoxyharze, Alkyd-modifizierte Epoxyharze, etc.) und dergleichen ein.
  • Die erfindungsgemäße Baugruppe kann durch alle beliebigen herkömmlichen Verfahren, die zur Herstellung von herkömmlichen Baugruppen angewendet werden, mit der Ausnahme hergestellt werden, dass die erfindungsgemäße wärmehärtende Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ als Unterfüllmaterial für das Halbleitergehäuse bzw. das Halbleiterpaket verwendet wird.
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 1 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Baugruppe erläutert.
  • Wie in 1 gezeigt wird, wird eine Baugruppe 1 dadurch hergestellt, dass das Halbleitergehäuse bzw. Halbleiterpaket 2 mit der Leiterplatte 3 durch Lötmittelkügelchen 4, jeweils mit einem Durchmesser von 300 bis 800 μm, bei einer Ganghöhe der Kügelchen von 100 bis 500 μm, verbunden wird, dass die Räume zwischen Lötmittelkügelchen 4 mit dem Unterfüllmaterial 5, d.h. der erfindungsgemäßen wärmehärtenden Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ, gefüllt werden, wobei eine Präzisionsvorrichtung für die Dosierung/Abgabe für Flüssigkeiten verwendet wird und dann die Baugruppe 5 bis 10 Minuten lang auf eine Temperatur von 80 bis 100°C erhitzt wird, um die Urethanzusammensetzung auszuhärten und die Räume zu versiegeln.
  • Die Leiterplatte kann aus einem Harz, wie einem mit Glas verstärkten Epoxyharz, einem ABS-Harz, einem Phenolharz, etc. hergestellt worden sein.
  • Das Halbleitergehäuse bzw. Halbleiterpaket kann zum Halten von Halbleiterelementen (z.B. LSI, etc.) auf einem Trägersubstrat, d.h. zur elektrischen Verbindung der Halbleiterelemente mit dem Trägersubstrat, unter Verwendung eines hochschmelzenden Lötmittels, eines anisotrop leitenden Klebstoffs oder eines Drahts hergestellt werden. Anschließend erfolgt eine Versiegelung mit einem geeigneten Harz, um die Verlässlichkeit und die Dauerhaftigkeit der Verbindungen zu erhöhen. Das Trägersubstrat kann ein Substrat oder ein Band, hergestellt aus einer Keramik, wie Al2O3, SiN3, Al2O3/SiO2, oder einem hitzebeständigen Harz, wie einem Polyimidharz, oder aus dem Harz, das zur Herstellung der oben genannten Leiterplatte verwendet worden ist, sein.
  • Beispiele für das Halbleitergehäuse bzw. Halbleiterpaket sind Chip-Size-Packages (CSP), Ball-Grip-Arrays (BGA) und dergleichen.
  • Wenn in der Baugruppe eine schlechte Verbindung festgestellt wird, dann kann eine Reparatur durch die folgenden Verfahrensweisen erfolgen.
    • i) Zuerst wird, wie in 1 gezeigt wird, ein Teil der oberen Oberfläche des Halbleitergehäuses bzw. Halbleiterpakets 2 mit heißer Luft A auf eine Temperatur von 180 bis 300°C erhitzt, um die Lötmittelkügelchen 4 im Lötbereich aufzuschmelzen, und dann wird das Halbleitergehäuse bzw. Halbleiterpaket 2 abgenommen (vergleiche 2).
    • ii) Dann wird ein Ende des Verbundmaterials 6 des zurückgebliebenen Unterfüllmaterials 5' und der zurückgebliebenen Kügelchen des Lötmittels 4' mit einer Zange oder einem beliebigen anderen (nicht gezeigten) Werkzeug durchstoßen und das Verbundmaterial 6 wird leicht von der Leiterplatte 3 abgezogen, während Heißluft auf die untere Oberfläche der Leiterplatte 3 aufgeblasen wird, um sie auf eine Temperatur von 180 bis 350°C, vorzugsweise 200 bis 300°C, zu erhitzen.
  • Nach dem Reinigen der Oberfläche der Leiterplatte 3 wird das Halbleiterpaket bzw. Halbleitergehäuse erneut durch die oben beschriebenen Verfahrens aufmontiert.
  • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird im Detail anhand der folgenden Beispiele erläutert.
  • Beispiele 1 bis 4
  • (1) Synthese eines NCO-enthaltenden Präpolymeren
  • Ein Polyol auf Polybutadien-Basis und TDI wurde bei einem NCO/OH-Verhältnis von 2,0 miteinander umgesetzt, wodurch ein NCO-enthaltendes Polymeres mit einem Molekulargewicht von 1500 (Präpolymeres auf PH-Basis) erhalten wurde.
  • (2) Feinpulver beschichtetes Härtungsmittel
  • 1,10-Decandiamin (Schmelzpunkt: 60°C) und Titanoxid mit einer mittleren Teilchengröße von 0,27 μm wurden im Gewichtsverhältnis von 1:0,3 miteinander vermischt und mit einer Jet-Mühle vermahlen, wodurch ein mit einem feinen Pulver beschichtetes Härtungsmittel mit einer mittleren Teilchengröße von 10 μm erhalten wurde.
  • (3) Herstellung einer wärmehärtenden Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ
    • i) Zuerst wurden ein NCO-enthaltendes Präpolymeres, hergestellt aus PPG und TDI (SUNPRENE SEL Nr. 3, erhältlich von der Firma SANYO KASEI; NCO-Gehalt 3,6%; Molekulargewicht 7000) (nachstehend als „Präpolymeres auf PPG-Basis" bezeichnet) und das oben unter (1) hergestellte NCO-enthaltende Präpolymeres (Präpolymeres auf PH-Basis) in dem in Tabelle 1 angegebenen Gewichtsverhältnis vermischt und das Gemisch wurde 10 Minuten lang bei 80°C gehärtet. Dann wurden die physikalischen Eigenschaften (unter Verwendung eines hantelförmigen Probekörpers gemäß der JIS-Norm Nr. 3) und die elektrischen Eigenschaften des gehärteten Produkts gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
      Figure 00150001
    • ii) Als Nächstes wurden das gemischte Präpolymere Nr. 7, hergestellt in der obigen Stufe i) (Gewichtsverhältnis des Präpolymeren auf PPG-Basis zu dem Präpolymeren auf PH-Basis = 30/70), das in (2) hergestellte, mit feinem Pulver beschichtete Härtungsmittel, ein Weichmacher, ein Bisphenol A-Epoxyharz, ein Silankupplungsmittel, ein Polydimethylsiloxan, ein Stabilisator und ein Dehydratisierungsmittel homogen in den in Tabelle 2 angegebenen Mengen (Gew.-Teile) vermischt, um eine wärmehärtende Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ mit einer Viskosität, die in Tabelle 2 angegeben ist, (bei 23°C) zu erhalten.
  • (4) Performance-Tests
  • Die so hergestellte Zusammensetzung wurde den folgenden Tests unterworfen:
  • (a) Härtungseigenschaften bei niederer Temperatur
  • Die Hitzebedingungen, die für das Härten erforderlich waren, wurden gemessen, wobei die Zusammensetzung mit einer Dicke von 2 mm auf eine Stahlplatte aufgebracht wurde. Die Stahlplatte wurde in einem mit heißer Luft beheizten Ofen erhitzt.
  • (b) Adhäsionsfestigkeit
  • Die Zugscheradhäsionsfestigkeit wurde gemäß der JIS-Norm K 6850 unter Verwendung eines mit Glas verstärkten Epoxyharzes als Probekörper gemessen.
  • (c) Durchdringungseigenschaften
  • Es wurde die Zeitspanne gemessen, die erforderlich war, bis die Urethanzusammensetzung in einem Spalt von 500 μm zwischen einem Paar von Glasplatten durch die Kapillarwirkungen sich um einen Abstand von 10 mm bei 40°C vorwärts bewegt hatte.
  • (d) Volumenwiderstand (Ω·cm)
  • Gemäß der JIS-Norm K 6911 wurde der Volumenwiderstand der Urethanzusammensetzung nach 1-minütigem Stehenlassen der Zusammensetzung bei 23°C unter Anlegen einer Spannung von 100 V gemessen.
  • (e) Reparatureigenschaften
  • Eine Urethanzusammensetzung wurde mit einer Dicke von 500 μm auf eine Platte mit einem mit Glas verstärkten Epoxyharz aufgebracht und 20 Minuten lang bei 80°C gehärtet. Dann wurde die beschichtete Platte auf eine Heizplatte aufgebracht und die aufgeschichtete Urethanzusammensetzung wurde von der Heizplatte bei einer Oberflächentemperatur von 210°C, 220°C und 230°C abgezogen. Die Reparatureigenschaften wurden in der Weise bestimmt, dass die Abziehbedingungen der aufgeschichteten Urethanzusammensetzung ermittelt wurden. Die Bewertung erfolgte anhand der folgenden Kriterien:
    • A:
    im abgezogenen Zustand vollständig entfernt
    B:
    fast die gesamte gehärtete Urethanzusammensetzung war entfernt worden
    C:
    in der Leiterplatte blieben Spalte zurück
    D:
    eine Reparatur war unmöglich.
  • (f) Lagerungsstabilität
  • Die Urethanzusammensetzung wurde 2 Monate lang bei 40°C gelagert und die Viskosität der Zusammensetzung wurde gemessen. Dann wurde die Erhöhung (%) der Viskosität im Vergleich zu der Viskosität vor der Lagerung berechnet.
  • In Vergleichsbeispiel 1 wurde die Urethanzusammensetzung nur einen Tag lang gelagert und dann wurde die Viskosität gemessen.
  • Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Ein wärmehärtendes Epoxymaterial vom Ein-Packungs-Typ (Produkt PENGUIN CEMENT 1090, erhältlich von der Firma SUNSTAR GIKEN) wurde verwendet und es wurde den gleichen Performance-Tests wie in den Beispielen 1 bis 4 unterworfen.
  • Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
  • Tabelle 2
    Figure 00170001
  • Fußnoten:
    • 1) Tri-(2-ethylhexyl)trimellitat + Di-(2-ethylhexyl)adipat im Gewichtsverhältnis von 2:1.
    • 2) Bisphenol A-Epoxyharz (EPIKOTE® 828, erhältlich von der Firma YUKA SHELL).
    • 3) 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan (KBM-351A (Warenbezeichnung), erhältlich von der Firma Shin-Etsu Chemical).
    • 4) Polyether-modifiziertes Silikon (KF-351A (Warenbezeichnung), erhältlich von der Firma Shin-Etsu Chemical).
    • 5) Tetrakis[methylen-3-(3',5'-di-tert.-butyl-4'-hydroxyphenyl)propionat]methan (ADEKA STUB AO-60, erhältlich von der Firm ASAHI DENKA KOGYO).
  • Aus den Ergebnissen der Tabelle 2 wird ersichtlich, dass die erfindungsgemäßen Urethanzusammensetzungen bessere Härtungseigenschaften bei niedriger Temperatur und Lagerungsstabilität als herkömmliche Urethanmaterialien haben.

Claims (17)

  1. Verwendung eines Materials (5) als ein Unterfüllmaterial für ein Halbleitergehäuse bzw. ein Halbleiterpaket (2), das Halbleiterelemente auf einem Trägersubstrat hält, welches auf einer Leiterplatte (3) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Material (5) im Wesentlichen aus einer wärmehärtenden Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ besteht, wobei die genannte wärmehärtende Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ ein Urethanpräpolymeres, das endständige Isocyanatgruppen hat, und das durch Umsetzung eines Polyols mit einer überschüssigen Menge eines Polyisocyanats erhalten worden ist, und ein mit einem feinen Pulver beschichtetes Härtungsmittel, umfassend ein Härtungsmittel, das sich bei Raumtemperatur im festen Zustand befindet, und dessen aktive Oberflächenstellen mit einem feinen Pulver bedeckt sind, umfasst.
  2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei das genannte Urethanpräpolymere ein Gemisch aus einem Urethanpräpolymeren, das endständige Isocyanatgruppen hat, und ein Kohlenwasserstoffpolyol als ein Polyol umfasst, und einem Urethanpräpolymeren, das endständige Isocyanatgruppen hat, und das ein Polyoxyalkylenpolyol umfasst, in einem Gewichtsverhältnis von 9:1 bis 2:8 ist.
  3. Verwendung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das genannte Härtungsmittel, das sich bei Raumtemperatur in einem festen Zustand befindet, mindestens ein Härtungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Imidazolverbindungen, Imidazolinverbindungen, Aminverbindungen, Gua nidinverbindungen, Säureanhydriden, Dihydraziden von zweibasischen Carbonsäuren, Guanaminen, Melamin- und Amin-Addukten, ist.
  4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei das genannte feine Pulver ein Material ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Titanoxid, Calciumcarbonat, Ton, Siliciumdioxid, Zirkondioxid, Kohle, Aluminiumoxid, Talk, Polyvinylchlorid, Acrylharzen, Polystyrol und Polyethylen, ausgewählt worden ist.
  5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die genannte wärmehärtende Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ weiterhin mindestens ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Epoxyharzen, Organosiliciumverbindungen und Dehydratisierungsmitteln, umfasst.
  6. Baugruppe (1), umfassend eine Leiterplatte (3) und ein Halbleitergehäuse bzw. ein Halbleiterpaket (2), das Halbleiterelemente auf einem Trägersubstrat hält, wobei das genannte Halbleitergehäuse bzw. Halbleiterpaket (2) mit der genannten Leiterplatte (3) durch Lötmittelkügelchen (4) verbunden ist, und wobei Räume zwischen den mit dem Lötmittel verbundenen Teilen mit einem Unterfüllmaterial (5) gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Material (5) im Wesentlichen aus einer wärmehärtenden Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ besteht, wobei die genannte wärmehärtende Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ ein Urethanpräpolymeres, das endständige Isocyanatgruppen hat, und das durch Umsetzung eines Polyols mit einer überschüssigen Menge eines Polyisocyanats erhalten worden ist, und ein mit einem feinen Pulver beschichtetes Härtungsmittel, umfassend ein Härtungsmittel, das sich bei Raum temperatur im festen Zustand befindet, und dessen aktive Oberflächenstellen mit einem feinen Pulver bedeckt sind, umfasst.
  7. Baugruppe (1) nach Anspruch 6, wobei das genannte Urethanpräpolymere ein Gemisch aus einem Urethanpräpolymeren, das endständige Isocyanatgruppen hat, und ein Kohlenwasserstoffpolyol als ein Polyol umfasst, und einem Urethanpräpolymeren, das endständige Isocyanatgruppen hat, und das ein Polyoxyalkylenpolyol umfasst, in einem Gewichtsverhältnis von 9:1 bis 2:8 ist.
  8. Baugruppe (1) nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei das genannte Härtungsmittel, das sich bei Raumtemperatur in einem festen Zustand befindet, mindestens ein Härtungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Imidazolverbindungen, Imidazolinverbindungen, Aminverbindungen, Guanidinverbindungen, Säureanhydriden, Dihydraziden von zweibasischen Carbonsäuren, Guanaminen, Melamin- und Amin-Addukten, ist.
  9. Baugruppe (1) nach einem der Ansprüche 6–8, wobei das genannte feine Pulver ein Material ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Titanoxid, Calciumcarbonat, Ton, Siliciumdioxid, Zirkondioxid, Kohle, Aluminiumoxid, Talk, Polyvinylchlorid, Acrylharzen, Polystyrol und Polyethylen, ausgewählt worden ist.
  10. Baugruppe (1) nach einem der Ansprüche 6–9, wobei die genannte wärmehärtende Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ weiterhin mindestens ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Epoxyharzen, Organosiliciumverbindungen und Dehydratisierungsmitteln, umfasst.
  11. Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe (1), die eine Leiterplatte (3) und ein Halbleitergehäuse bzw. ein Halbleiterpaket (2) umfasst, das Halbleiterelemente auf einem Trägersubstrat hält, wobei das Verfahren die Stufen der Verbindung des genannten Halbleitergehäuses bzw. des genannten Halbleiterpakets (2) mit der Leiterplatte (3) durch Lötmittelkügelchen (4), des anschließenden Auffüllens der Räume zwischen den mit dem Lötmittel verbundenen Teilen mit einem Unterfüllmaterial (5) und des Härtens des genannten Unterfüllmaterials (5) zur Versiegelung der genannten Baugruppe (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Unterfüllmaterial (5) im Wesentlichen aus einer wärmehärtenden Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ besteht, wobei die genannte wärmehärtende Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ ein Urethanpräpolymeres, das endständige Isocyanatgruppen hat, und das durch Umsetzung eines Polyols mit einer überschüssigen Menge eines Polyisocyanats erhalten worden ist, und ein mit einem feinen Pulver beschichtetes Härtungsmittel, umfassend ein Härtungsmittel, das sich bei Raumtemperatur im festen Zustand befindet, und dessen aktive Oberflächenstellen mit einem feinen Pulver bedeckt sind, umfasst.
  12. Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe (1), die eine Leiterplatte (3) und ein Halbleitergehäuse bzw. ein Halbleiterpaket (2) umfasst, das Halbleiterelemente auf einem Trägersubstrat hält, wobei das Verfahren die Stufen des Aufbringens eines Unterfüllmaterials (5) auf eine Oberfläche der genannten Leiterplatte (3), der Verbindung des genannten Halbleitergehäuses bzw. des genannten Halbleiterpakets (2) mit der Leiterplatte (3) durch Lötmittelkügelchen (4) und des Härtens des genannten Unterfüllmaterials (5) zur Versiegelung der genannten Baugruppe (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Unterfüllmaterial (5) im wesentlichen aus einer wärmehärtenden Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ besteht, wobei die genannte wärmehärtende Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ ein Urethanpräpolymeres, das endständige Isocyanatgruppen hat, und das durch Umsetzung eines Polyols mit einer überschüssigen Menge eines Polyisocyanats erhalten worden ist, und ein mit einem feinen Pulver beschichtetes Härtungsmittel, umfassend ein Härtungsmittel, das sich bei Raumtemperatur im festen Zustand befindet, und dessen aktive Oberflächenstellen mit einem feinen Pulver bedeckt sind, umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei das genannte Urethanpräpolymere ein Gemisch aus einem Urethanpräpolymeren, das endständige Isocyanatgruppen hat, und ein Kohlenwasserstoffpolyol als ein Polyol umfasst, und einem Urethanpräpolymeren, das endständige Isocyanatgruppen hat, und das ein Polyoxyalkylenpolyol umfasst, in einem Gewichtsverhältnis von 9:1 bis 2:8 ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11–13, wobei das genannte Härtungsmittel, das sich bei Raumtemperatur in einem festen Zustand befindet, mindestens ein Härtungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Imidazolverbindungen, Imidazolinverbindungen, Aminverbindungen, Guanidinverbindungen, Säureanhydriden, Dihydraziden von zweibasischen Carbonsäuren, Guanaminen, Melamin- und Amin-Addukten, ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11–14, wobei das genannte feine Pulver ein Material ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Titanoxid, Calciumcarbonat, Ton, Siliciumdioxid, Zirkondioxid, Kohle, Aluminiumoxid, Talk, Polyvinylchlorid, Acrylharzen, Polystyrol und Polyethylen, ausgewählt worden ist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11–15, wobei die genannte wärmehärtende Urethanzusammensetzung vom Ein-Packungs-Typ weiterhin mindestens ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Epoxyharzen, Organosiliciumverbindungen und Dehydratisierungsmitteln, umfasst.
  17. Verfahren zur Reparatur einer Baugruppe (1) nach einem der Ansprüche 6–10, umfassend die Stufen: des teilweise Erhitzens mindestens eines des genannten Halbleitergehäuses bzw. des genannten Halbleiterpakets (2) und der genannten Leiterplatte (3) der Baugruppe (1) auf eine Temperatur zwischen 180°C und 350°C, des Aufschmelzens des genannten gehärteten Unterfüllmaterials (5) und gegebenenfalls des genannten Lötmittels (4) der Baugruppe (1), des Entfernens des genannten Halbleitergehäuses bzw. des genannten Halbleiterpakets (2) von der genannten Leiterplatte (3) und des Aufmontierens des genannten Halbleitergehäuses bzw. des genannten Halbleiterpakets (2) oder eines neuen Halbleitergehäuses bzw. Halbleiterpakets (2) auf die genannte Leiterplatte (3).
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