DE69721309T9

DE69721309T9 - Verminderung der bildung von hohlräumen in härtbaren klebstoffzusammensetzungen

Info

Publication number: DE69721309T9
Application number: DE69721309T
Authority: DE
Inventors: Derfelt Deborah FORRAY
Original assignee: Quantum Materials Inc
Current assignee: Quantum Materials Inc
Priority date: 1997-01-06
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 2005-03-10
Also published as: KR20000069904A; US20020062923A1; TW565601B; CA2276737A1; ATE238397T1; EP0950082A1; AU5623798A; DE69721309T2; JP2001508483A; CN1245520A; CN1105160C; MY132841A; EP0950082A4; EP0950082B1; WO1998030647A1; DE69721309D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen, die sich zum Verbinden von elektronischen Vorrichtungen mit Trägern dafür eignen, sowie Verfahren, um die erwünschte Verbindung zu erhalten, und im wesentlichen hohlraumfreie Gegenstände, die dabei erzeugt werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Mikroelektronikindustrie verwendet verschiedene Substrate, um daran mikroelektronische Vorrichtungen zu befestigen. Die meisten dieser Vorrichtungen werden durch Verwendung irgendeiner Art von Klebstoff an geeignete Substrate befestigt. Unglücklicherweise neigen viele der üblicherweise in der Mikroelektronikindustrie verwendeten Substrate und/oder Vorrichtungen dazu, Feuchtigkeit zu absorbieren. Wenn sie den erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden, die zum Härten solcher Klebstoffe erforderlich sind, kann es als Folge der Freisetzung von absorbierter Feuchtigkeit und/oder anderen flüchtigen Stoffen, die von der Vorrichtung und/oder dem Substrat bei erhöhten Temperaturen freigesetzt werden können, zur Bildung von Hohlräumen in verschiedenerlei Mengen kommen.
Die Bildung von Hohlräumen kann zu einer starken Verringerung der Verläßlichkeit des resultierenden Gegenstandes führen, da die Klebstoffverbindungsstelle zwischen der Vorrichtung und dem Substrat unterbrochen wird. Es wäre deshalb wünschenswert, Zusammensetzungen und Verfahren für deren Verwendung zu entwickeln, welche den Zusammenbau und die Verbindung der Vorrichtung mit dem Substrat ermöglichen, ohne in dem fertigen Gegenstand eine bedeutende Menge an Hohlräumen zu erzeugen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind Klebstoff-Zubereitungen entwickelt worden, welche das Härten von mittels Klebstoff verbundenen Aufbauten (d. h. Aufbauten, die Vorrichtungen umfassen, welche mittels Klebstoff auf Substrate geklebt wurden) bei dra stisch vermindertem Auftreten von Hohlraumbildung beim Härten ermöglichen. In vielen Fällen kann durch Einsatz der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen die Hohlraumbildung ausgeschlossen werden.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung werden auch Verfahren, welche die oben beschriebenen Klebstoff-Zubereitungen verwenden, sowie im wesentlichen hohlraumfreie Gegenstände, die dabei erzeugt werden, zur Verfügung gestellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Verfahren zur Verminderung der Hohlraumbildung beim Härten einer Klebstoff-Zubereitung, die zum Verbinden einer Vorrichtung mit einem Substrat verwendet wird, zur Verfügung gestellt, wobei die Vorrichtung und/oder das Substrat dazu neigt/neigen, bei erhöhten Temperaturen flüchtige Stoffe freizusetzen. Die erfindungsgemäßen Verfahren umfassen die Verwendung eines Katalysators, welcher das Härten der Zubereitung bei einer Temperatur von weniger als etwa 100°C initiiert, als Härtungskatalysator für solche Klebstoff-Zubereitungen.
Die zur Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Klebstoff-Zubereitungen sind u. a. Cyanatester-basierende Zubereitungen, Maleinimid-basierende Zubereitungen, Epoxy-basierende Zubereitungen, (Meth-)Acrylat-basierende Zubereitungen, Vinylether-basierende Zubereitungen, Vinylester-basierende Zubereitungen, Allylester-basierende Zubereitungen, Diallylamid-basierende Zubereitungen, Propargylether-basierende Zubereitungen, Zubereitungen auf Basis einer Polysiloxan-Hauptkette mit einer oder mehreren der vorstehend beschriebenen funktionellen Gruppen am Ende, Zubereitungen auf Basis einer vorimidisierten Polyimid-Hauptkette mit einer oder mehreren der vorstehenden beschriebenen funktionellen Gruppen am Ende und dergleichen sowie Mischungen aus beliebigen zwei oder mehreren davon.
Eine breite Vielfalt an Cyanatester-basierenden Zubereitungen eignet sich für die Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung. Zahlreiche Beispiele für solche Zubereitungen sind im Stand der Technik beschrieben worden. Siehe zum Beispiel das US-Patent Nr. 5 447 988, US-Patent Nr. 5 358 992, US-Patent Nr. 5 489 641, wobei jedes davon hier durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mitumfaßt ist.
Eine breite Vielfalt an Maleinimid-basierenden Zubereitungen eignet sich für die Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung. Zahlreiche Beispiele für solche Zubereitungen sind im Stand der Technik beschrieben worden. Siehe zum Beispiel die US-Anmeldungsnummer 08/300 721, eingereicht am 2. September 1994, die US-Anmeldungsnummer 08/460 495, eingereicht am 2. Juni 1995, die US-Anmeldungsnummer 08/711 982, eingereicht am 10. September 1996, das US-Patent Nr. 4 806 608 und das US-Patent Nr. 4 581 461, wobei jede(s) davon hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mitumfaßt ist.
Eine breite Vielfalt an durch Wärme härtbaren (d. h. wärmehärtbaren) Epoxy-basierenden Zubereitungen eignet sich für die Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung. Zahlreiche Beispiele für solche Zubereitungen sind im Stand der Technik beschrieben worden. Siehe zum Beispiel das US-Patent Nr. 5 158 780 und das US-Patent Nr. 5 043 102, wobei jedes davon hier durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mitumfaßt ist.
Eine breite Vielfalt an (Meth-)Acrylat-basierenden Zubereitungen eignet sich für die Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung. Zahlreiche Beispiele für solche Zubereitungen sind im Stand der Technik beschrieben worden. Siehe zum Beispiel das US-Patent Nr. 5 043 102, das hier durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mitumfaßt ist.
Eine breite Vielfalt an Vinylether-basierenden Zubereitungen eignet sich für die Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung. Zahlreiche Beispiele für solche Zubereitungen sind im Stand der Technik beschrieben worden. Siehe zum Beispiel die US-Anmeldungsnummer 08/460 495, eingereicht am 2. Juni 1995, die hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mitumfaßt ist.
Eine breite Vielfalt an Vinylester-basierenden Zubereitungen eignet sich für die Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung. Zahlreiche Beispiele für solche Zubereitungen sind im Stand der Technik beschrieben worden. Siehe zum Beispiel das US-Patent Nr. 5 475 048, das hier durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mitumfaßt ist.
Eine breite Vielfalt an Allylester-basierenden Zubereitungen eignet sich für die Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung. Zahlreiche Beispiele für solche Zubereitungen sind im Stand der Technik beschrieben worden. Siehe zum Beispiel das US-Patent Nr. 5 475 048, das hier durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mitumfaßt ist.
Eine breite Vielfalt an Diallylamid-basierenden Zubereitungen eignet sich für die Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung. Zahlreiche Beispiele für solche Zubereitungen sind im Stand der Technik beschrieben worden. Siehe zum Beispiel, wobei jedes davon hier durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mitumfaßt ist.
Eine breite Vielfalt an Propargylether-basierenden Zubereitungen eignet sich für die Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung. Zahlreiche Beispiele für solche Zubereitungen sind im Stand der Technik beschrieben worden. Siehe zum Beispiel die US-Anmeldungsnummer 08/684 148, eingereicht am 19. Juli 1996, die hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mitumfaßt ist.
Derzeit bevorzugte Klebstoff-Zubereitungen, die für die Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, umfassen eine Mischung aus Maleinimid und Vinylether.
Gegebenenfalls umfassen die zur Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Klebstoff-Zubereitungen ferner wenigstens ein Streckmittel. Für die Verwendung hierin vorgesehene Streckmittel sind u. a. elektrisch leitfähige und wärmeleitfähige Materialien sowie nichtleitfähige Materialien, die der resultierenden Zubereitung Isoliereigenschaften verleihen.
Beispiele für elektrisch leitfähige Streckmittel, die für die Verwendung hierin vorgesehen sind, sind u. a. Silber, Nickel, Cobalt, Kupfer, Aluminium, metallbeschichtete Graphitfasern (wobei z. B. Metalle wie Nickel, Silber, Kupfer und dergleichen als Metallbeschichtung eingesetzt werden) und dergleichen sowie Mischungen davon. Das derzeit bevorzugte elektrisch leitfähige Streckmittel, das zur Verwendung hierin vorgesehen ist, ist Silber. In den Befestigungspastenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können sowohl Pulver als auch Flockenformen des Streckmittels verwendet werden. Die bevorzugte Dicke der Flocken beträgt weniger als 2 Mikron bei einer Dimension von etwa 20 bis etwa 25 Mikron. Die für die Verwendung hierin vorgesehenen Flocken haben einen Oberflächenbereich von etwa 0,15 bis 5,0 m²/g und eine Packdichte von 0,4 bis 5,5 g/cm³. Das zur Verwendung hierin vorgesehene Pulver hat vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 0,5 bis 15 Mikron.
Wärmeleitfähige Streckmittel, die zur Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, sind u. a. Diamant, Bornitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliciumcarbid, Magnesiumoxid und dergleichen sowie Mischungen aus beliebigen zwei oder mehreren davon.
Katalysatoren, die zur Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, sind diejenigen, welche das Härten der Klebstoff-Zubereitung bei einer wünschenswert niedrigen Temperatur initiieren und welche auch das Härten der Klebstoff-Zubereitungen mit einer ausreichend schnellen Geschwindigkeit fördern, so daß das Aushärtungsspitzenmaximum gleichermaßen bei einer wünschenswert niedrigen Temperatur, z. B. bei einer Temperatur von nicht höher als etwa 100°C, stattfindet. Derzeit bevorzugte Katalysatoren, die zur Verwendung hierin vorgesehen sind, sind diejenigen, welche das Härten der Klebstoff-Zubereitungen mit einer derartigen Geschwindigkeit fördern, daß das Aushärtungsspitzenmaximum bei einer Temperatur von nicht höher als etwa 90°C auftritt. Besonders bevorzugte Katalysatoren, die zur Verwendung hierin vorgesehen sind, sind diejenigen, welche das Härten der Klebstoff-Zubereitungen mit einer derartigen Geschwindigkeit fördern, daß das Aushärtungsspitzenmaximum bei einer Temperatur von nicht höher als etwa 80°C auftritt.
Zur Verwendung hierin besonders bevorzugt sind Katalysatoren, welche das Härten von Klebstoff-Zubereitungen mit einer derartigen Geschwindigkeit fördern, daß das Aushärtungsspitzenmaximum bei einer Temperatur von nicht höher als etwa 70°C auftritt, wobei Katalysatoren, welche das Härten der Klebestoff-Zubereitungen mit einer derartigen Geschwindigkeit fördern, daß das Aushärtungsspitzenmaximum bei einer Temperatur von nicht höher als etwa 60°C auftritt, bei bestimmten Klebstoff-Zubereitungen ganz besonders bevorzugt sind.
Zur Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung vorgesehene Katalysatoren sind u. a. radikalische Katalysatoren, anionische Härtungskatalysatoren, kationische Härtungskatalysatoren, Übergangsmetall-Katalysatoren und dergleichen sowie Kombinationen aus beliebigen zwei oder mehreren davon.
Beispielhafte radikalische Katalysatoren, die zur Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, sind u. a. Peroxyester, Peroxycarbonate, Hydroperoxide, Alkylperoxide, Arylperoxide und dergleichen. Spezielle radikalische Initiatoren, die zur Verwendung hierin vorgesehen sind, sind u. a. Cumolperoxyneodecanoat, Cumolperoxyneoheptanoat, tert.-Amylperoxyneodecanoat, tert.-Butylperoxyneodecanoat, tert.-Amylperoxyneoheptanoat, tert.-Butylperoxyneoheptanoat, ein Peroxydicarbonat, 2,4,4-Trimethylpentyl-2-peroxyneodecanoat, Di(n-propyl)peroxydicarbonat, Di(sek.-butyl)peroxydicarbonat, Di(4-tert.-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat, Di(2-ethylhexyl)peroxydicarbonat, Dimyristylperoxydicarbonat, tert.-Amylperoxypivalat, tert.-Butylperoxypivalat, Di([3,5,5-trimethylhexanoyl]peroxid, Decanoylperoxid, Lauroylperoxid, Dilauroylperoxid, Diisononanoylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(2-ethylhexanoylperoxy)hexan, 1-Amylperoxy-2-ethylhexanoat und dergleichen sowie Kombinationen von beliebigen zwei oder mehreren davon.
Beispielhafte anionische Härtungskatalysatoren, die zur Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, sind u. a. Imidazole, tertiäre Amine und dergleichen. Die zur Verwendung hierin vorgesehenen Imidazole sind diejenigen mit der allgemeinen Struktur:
wobei:
R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl-, Aryl- und Cyanoresten,
R² ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl-, Aryl- und Cyanoresten, und
R³ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl, substituierten Alkyl-, Alkylaryl- und substituierten Alkyl arylresten.
So wie hier verwendet, bedeutet "Alkyl" gerad- oder verzweigtkettige Alkylreste mit etwa 1 bis 12 Kohlenstoffatomen; "substituiertes Alkyl" bedeutet Alkylreste, die ferner ein oder mehrere Substituenten tragen, wie z. B. Hydroxy, Alkoxy (mit einer Niedrigalkylgruppe), Mercapto (mit einer Niedrigalkylgruppe), Aryl, Heterocyclus, Halogen, Trifluormethyl, Cyano, Nitro, Amino, Carboxyl, Carbamat, Sulfonyl, Sulfonamid und dergleichen.
So wie hier verwendet, bedeutet "Aryl" aromatische Reste mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen, und "substituiertes Aryl" bedeutet Arylreste, die ferner ein oder mehrere wie oben genannte Substituenten tragen.
So wie hier verwendet, bedeutet "Alkylaryl" alkylsubstituierte Arylreste, und "substituiertes Alkylaryl" bedeutet Alkylarylreste, die ferner ein oder mehrere wie oben genannte Substituenten tragen.
Beispielhafte Imidazole, die zur Verwendung hierin vorgesehen sind, sind u. a. 2-Ethyl-4-methylimidazol, 1-Methylimidazol, 2-Methylimidazol, 2-Undecylimidazol, 2-Phenylimidazol und dergleichen.
Tertiäre Amine, die zur Verwendung hierin vorgesehen sind, sind u. a. Hexadecyldimethylamin, Dihexadecylmethylamin, Octadecyldimethylamin, Dioctadecylmethylamin, Dimethylbehenylamin, Dimethyleicosylamin, N,N,N'-Trimethyl-N'-hexadecyl-1,2-diaminoethan, N,N,N'-Trimethyl-N'-octadecyl-1,2-diaminoethan, N,N,N'-Trimethyl-N'-eicosyl-1,2-diaminoethan, N,N,N'-Trimethyl-N'-behenyl-1,2-diaminoethan, N,N,N',N'-Tetramethyl-1,20-diamino(10,11-dioctyl)eicosan und dergleichen sowie Mischungen aus beliebigen zwei oder mehreren davon.
Beispielhafte kationische Härtungskatalysatoren, die zur Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, sind u. a. Oniumsalze, Iodoniumsalze, Sulfoniumsalze und dergleichen.
Beispielhafte Übergangsmetall-Katalysatoren, die zur Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, sind u. a. Nickel, Kupfer, Cobalt und dergleichen in Form eines Chelats, einer Seife oder dergleichen.
Im allgemeinen werden im Bereich von etwa 0,005 bis 10 Gew.-% von wenigstens einem der oben beschriebenen Katalysatoren (bezogen auf das Gesamtgewicht der organischen Phase, d. h. ohne jegliches Streckmittel) eingesetzt, wobei der Bereich von etwa 0,01 bis 5 Gew.-% derzeit bevorzugt ist.
Wie die Fachleute leicht erkennen werden, kann eine breite Vielfalt an Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung geklebt werden. Beispiele für solche Vorrichtungen sind u. a. mikroelektronische Vorrichtungen auf Siliciumbasis, mikroelektronische Vorrichtungen auf Galliumarsenidbasis, mikroelektronische Vorrichtungen auf Quarzbasis, mikroelektronische Vorrichtungen auf Saphirbasis, mikroelektronische Vorrichtungen auf Indiumphosphidbasis, mikroelektronische Vorrichtungen auf Cadmiumsulfidbasis, mikroelektronische Vorrichtungen auf Lithiumniobatbasis und dergleichen.
Ebenso werden die Fachleute leicht erkennen, daß vielerlei Substrate gemäß der vorliegenden Erfindung geklebt werden können. Beispiele für solche Substrate sind Platinen, die aus Materialien hergestellt sind, welche dazu neigen, bei der Einwirkung von erhöhten Temperaturen flüchtige Stoffe freizusetzen, z. B. Platinen, die aus Materialien hergestellt sind, welche zur Absorption von Wasser neigen. Beispiele für solche Platinen sind u. a. Bismaleinimidtriazin-Platinen, Epoxyplatinen, Platinen mit einem Polyimidfilm darauf, Platinen mit einem Polycarbonatfilm darauf, Platinen mit einer Lötmaskenbeschichtung darauf und dergleichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Klebstoff-Zusammensetzungen zur Verfügung gestellt, die zum Befestigen einer Vorrichtung an einem Substrat geeignet sind, wobei die Vorrichtung und/oder das Substrat dazu neigt/neigen, bei erhöhten Temperaturen flüchtige Stoffe freizusetzen, und wobei im wesentlichen keine Hohlraumbildung bei der Härtung der Zusammensetzung auftritt. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen umfassen:
Bindemittel und
einen Katalysator, der das Härten des Bindemittels bei einer Temperatur von nicht höher als 100°C initiiert.
Bindemittel, die zur Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, sind u. a. Cyanatester-basierende Zubereitungen, Maleinimid-basierende Zubereitungen, Epoxy-basierende Zubereitungen, (Meth-)Acrylat-basierende Zubereitungen, Vinylether-basierende Zubereitungen, Vinylester-basierende Zubereitungen, Allylester-basierende Zubereitungen, Diallylamid-basierende Zubereitungen, Propargylether-basierende Zubereitungen, Zubereitungen auf Basis einer Polysiloxan-Hauptkette mit einer oder mehreren der vorstehend beschriebenen funktionellen Gruppen am Ende, Zubereitungen auf Basis einer vorimidisierten Polyimid-Hauptkette mit einer oder mehreren der vorstehenden beschriebenen funktionellen Gruppen am Ende und dergleichen sowie Mischungen aus beliebigen zwei oder mehreren davon, wie es hierin oben beschrieben ist.
Ähnlich sind die zur Verwendung bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vorgesehenen Katalysatoren wie oben beschrieben, und solche Katalysatoren können in Mengen, wie sie oben beschrieben sind, zu der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hinzugegeben werden.
So wie hier verwendet, bedeutet "im wesentlichen hohlraumfrei" eine im wesentlichen kontinuierliche Klebstoffbindung zwischen der Vorrichtung und dem Substrat, welche miteinander verbunden sind. Hohlräume äußern sich als Unterbrechung dieser ansonsten kontinuierlichen Bindung und beeinträchtigen sowohl die Stärke der resultierenden Bindung als auch die Fähigkeit einer solchen Bindung, den Einflüssen von äußeren Kräften, wie z. B. hohen Feuchtigkeitsgehalten, hohen Scherkräften und dergleichen, zu widerstehen.
Die Erfindung wird nun durch Bezugnahme auf die folgenden nichtlimitierenden Beispiele in größerem Detail beschrieben.
Beispiel 1
Zum Testen wurde ein Harzsystem hergestellt, wobei folgende Basiszubereitung und verschiedenerlei Katalysatoren verwendet wurden, um die Auswirkung der Katalysatorwahl auf das Auftreten von Hohlräumen während des Härtens zu ermitteln. Die verwendete Basisharzzusammensetzung umfaßt:
60 Gewichtsteile des Bismaleinimids 1,20-Bismaleinimido-10,11-dioctyleicosan,
30 Gewichtsteile maleiniertes Polybutadien R130 MA20 von Ricon Resins, Grand Junction, CO,
22 Gewichtsteile eines verzweigten C₂₄-Monovinylethers (d. h. des Monovinylethers von 2-Decyltetradecanol),
4 Gewichtsteile eines Kupplungsreagenzes (z. B. 3 Teile A-186 (d. h. β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan) und ein Teil A-174 (d. h. γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan), die beide von OSi Specialities, Endicott, NY, erhältlich sind) und
1, 3 oder 5 Gewichtsteile eines Katalysators.
Die hier verwendeten Katalysatoren sind u. a. Perkadox 16S (Di(4-tert.-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat, erhältlich von Akzo Nobel), Trigonox 141 (2,5-Dimethyl-2,5-di-(2-ethylhexanoylperoxy)hexan, erhältlich von Akzo Nobel) und Witco USP90MD (1,1-Bis(tert.-Amylperoxy)cyclohexan, erhältlich von Witco Chemical). Jeder dieser Katalysatoren hat eine 10-Stunden-Zersetzungshalbwertszeit bei 70°C oder weniger und wurde in Mengen von 1, 3 oder 5 Gewichtsteilen zu der oben beschriebenen Basiszubereitung hinzugegeben. Somit wurden neun Pasten zum Testen hergestellt, jede mit 77 Gew.-% Silberflocken gestreckt. Eine Differentialscanninkalorimetrie (DSC) und ein Hohlraumtest wurden mit jeder Paste durchgeführt.
Der Hohlraumtest wurde unter Verwendung eines kupferplattierten BT(Bismaleinamidtriazin)-Harzes mit einer Taiyo-PSR-4000-Version-AUS5-Lötmaske durchgeführt. Das Substrat wurde 15–16 Stunden lang in eine 85/85-Kammer gegeben, um sicherzustellen, daß eine Feuchtigkeitsabsorption auftritt. Die neun Pasten wurden an dem Substrat angebracht, wobei ein 300 × 300-Mil-Deckglas verwendet wurde. Die Pasten wurden 60 Sekunden lang bei 150°C auf einer Heizplattenvorrichtung gehärtet.
Die DSC wurde mit einer Anstiegsgeschwindigkeit von 10°C/Minute durchgeführt. Die verwendete Probengröße betrug etwa 20–30 mg. Die Analyse des DSC zeigt den Beginn der Härtung, das Aushärtungsspitzenmaximum und die freigesetzte Gesamtenergie. Die Temperatur beim Härtungsbeginn und die Temperatur beim Aushärtungsspitzenmaximum sind in der Tabelle für jede der Pasten angegeben.
Tabelle
Die oben dargestellten Ergebnisse zeigen, daß bei feuchtigkeitsempfindlichen Polymeren keine Hohlraumbildung unter dem Plättchen stattfindet, solange die Temperaturen des Härtungsbeginns und des Aushärtungsspitzenmaximums beide unterhalb 100°C liegen.
Obwohl die Erfindung im Detail mit Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen davon beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, daß Modifikationen und Variationen vom Sinn und Umfang des Beschriebenen und Beanspruchten umfaßt sind.

Claims

Verfahren zur Verminderung von Hohlraumbildung beim Härten einer Klebstoff-Zubereitung, die zum Verbinden einer mikroelektronischen Vorrichtung mit einem Substrat verwendet wird, wobei die Vorrichtung und/oder das Substrat dazu neigen, bei erhöhten Temperaturen flüchtige Stoffe freizusetzen, wobei das Verfahren als Härtungskatalysator für die Zubereitung die Verwendung eines Katalysators umfasst, der das Härten der Zubereitung bei einer Temperatur von weniger als 100°C initiiert.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Katalysator das Härten der Zubereitung mit einer Geschwindigkeit fördert, so dass das Aushärtungsspitzenmaximum bei einer Temperatur von nicht mehr als etwa 100°C auftritt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Katalysator ein radikalischer Katalysator, ein anionischer Härtungskatalysator, ein kationischer Härtungskatalysator, ein Übergangsmetall-Katalysator oder eine Kombination von zwei oder mehreren davon ist.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der radikalische Katalysator ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Cumolperoxyneodecanoat, Cumolperoxyneoheptanoat, tert-Amylperoxyneodecanoat, tert-Butylperoxyneodecanoat, tert-Amylperoxyneoheptanoat, tert-Butylperoxyneoheptanoat, einem Peroxydicarbonat, 2,4,4-Trimethylpentyl-2-peroxyneodecanoat, Di-(n-propyl)-peroxydicarbonat, Di-(sek-butyl)-peroxydicarbonat, Di-(4-tert-butylcyclohexyl)-peroxydicarbonat, Di-(2-ethylhexyl)-peroxydicarbonat, Dimyristylperoxydicarbonat, tert-Amylperoxypivalat, tert-Butylperoxypivalat, Di-[3,5,5-trimethylhexanoyl]-peroxid, Decanoylperoxid, Lauroylperoxid, Dilauroylperoxid, Diisononanoylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(2-ethylhexanoylperoxy)-hexan und 1-Amylperoxy-2-ethylhexanoat.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Katalysator das Härten der Zubereitung mit einer Geschwindigkeit fördert, so dass das Aushärtungsspitzenmaximum bei einer Temperatur von nicht mehr als etwa 90°C auftritt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Katalysator das Härten der Zubereitung mit einer Geschwindigkeit fördert, so dass das Aushärtungsspitzenmaximum bei einer Temperatur von nicht mehr als etwa 80°C auftritt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Katalysator das Härten der Zubereitung mit einer Geschwindigkeit fördert, so dass das Aushärtungsspitzenmaximum bei einer Temperatur von nicht mehr als etwa 70°C auftritt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Katalysator das Härten der Zubereitung mit einer Geschwindigkeit fördert, so dass das Aushärtungsspitzenmaximum bei einer Temperatur von nicht mehr als etwa 60°C auftritt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Klebstoff-Zubereitung eine Cyanatester-basierende Zubereitung, eine Maleinimid-basierende Zubereitung, eine Epoxy-basierende Zubereitung, eine (Meth-)Acrylat-basierende Zubereitung, eine Vinylether-basierende Zubereitung, eine Vinylester-basierende Zubereitung, eine Allylester-basierende Zubereitung, eine Diallylamid-basierende Zubereitung, eine Propargylether-basierende Zubereitung, Zubereitungen auf Basis einer Polysiloxan-Hauptkette mit einer oder mehreren der vorstehend beschriebenen funktionalen Gruppen am Ende, Zubereitungen auf Basis einer vorimidisierten Polyimid-Hauptkette mit einer oder mehreren der vorstehend beschriebenen funktionalen Gruppen am Ende, oder eine Mischung aus zwei oder mehreren davon ist.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Klebstoff-Zubereitung eine Mischung aus Maleinimid und Vinylether enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Klebstoff-Zubereitung weiterhin wenigstens ein Streckmittel enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine mikroelektronische Vorrichtung auf Siliciumbasis, eine mikroelektronische Vorrichtung auf Galliumarsenidbasis, eine mikroelektronische Vorrichtung auf Quarzbasis, eine mikroelektronische Vorrichtung auf Saphirbasis, eine mikroelektronische Vorrichtung auf Indiumphosphidbasis, eine mikroelektronische Vorrichtung auf Cadmiumsulfidbasis oder eine mikroelektronische Vorrichtung auf Lithiumniobatbasis ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Substrat eine Platine ist, die flüchtige Stoffe beim Aussetzen an erhöhte Temperaturen freisetzt.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei das Substrat eine Bismaleinimidtriazin-Platine, eine Epoxyplatine, eine Platine mit einem Polyimidfilm darauf, eine Platine mit einem Polycarbonatfilm darauf oder eine Platine mit einer Lötmaskenbeschichtung darauf ist.
Klebstoff-Zusammensetzung, geeignet zum Befestigen einer mikroelektronischen Vorrichtung an einem Substrat, wobei die Vorrichtung und/oder das Substrat dazu neigen, bei erhöhten Temperaturen flüchtige Stoffe freizusetzen, und wobei im Wesentlichen keine Hohlraumbildung bei der Härtung der Zusammensetzung auftritt, die enthält: ein Bindemittel, und einen Katalysator, der das Härten des Bindemittels bei einer Temperatur von nicht mehr als 100°C initiiert.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 15, wobei der Katalysator das Härten der Zusammensetzung mit einer Geschwindigkeit fördert, so dass das Aushärtungsspitzenmaximum bei einer Temperatur von nicht mehr als etwa 100°C auftritt.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 15, wobei der Katalysator ein radikalischer Katalysator, ein anionischer Härtungskatalysator, ein kationischer Härtungskatalysator, ein Übergangsmetall-Katalysator, oder eine Kombination von zwei oder mehreren davon ist.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 17, wobei der radikalische Katalysator ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Cumolperoxyneodecanoat, Cumolperoxyneoheptanoat, tert-Amylperoxyneodecanoat, tert-Butylperoxyneodecanoat, tert-Amylperoxyneoheptanoat, tert-Butylperoxyneoheptanoat, einem Peroxydicarbonat, 2,4,4-Trimethylpentyl-2-peroxyneodecanoat, Di-(n-propyl)-peroxydicarbonat, Di-(sek-butyl)-peroxydicarbonat, Di-(4-tert-butylcyclohexyl)-peroxydicarbonat, Di-(2-ethylhexyl)-peroxydicarbonat, Dimyristylperoxydicarbonat, tert-Amylperoxypivalat, tert-Butylperoxypivalat, Di-[3,5,5-trimethylhexanoyl]-peroxid, Decanoylperoxid, Lauroylperoxid, Dilauroylperoxid, Diisononanoylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(2-ethylhexanoylperoxy)-hexan und 1-Amylperoxy-2-ethylhexanoat.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 15, wobei der Katalysator das Härten der Zusammensetzung mit einer Geschwindigkeit fördert, so dass das Aushärtungsspitzenmaximum bei einer Temperatur von nicht mehr als etwa 90°C auftritt.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 15, wobei der Katalysator das Härten der Zusammensetzung mit einer Geschwindigkeit fördert, so dass das Aushärtungsspitzenmaximum bei einer Temperatur von nicht mehr als etwa 80°C auftritt.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 15, wobei der Katalysator das Härten der Zusammensetzung mit einer Geschwindigkeit fördert, so dass das Aushärtungsspitzenmaximum bei einer Temperatur von nicht mehr als etwa 70°C auftritt.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 15, wobei der Katalysator das Härten der Zusammensetzung mit einer Geschwindigkeit fördert, so dass das Aushärtungsspitzenmaximum bei einer Temperatur von nicht mehr als etwa 60°C auftritt.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 15, wobei das Bindemittel eine Cyanatester-basierende Zubereitung, eine Maleinimid-basierende Zubereitung, eine Epoxy-basierende Zubereitung, eine (Meth-)Acrylat-basierende Zubereitung, eine Vinylether-basierende Zubereitung, eine Vinylester-basierende Zubereitung, eine Allylester-basierende Zubereitung, eine Diallylamid-basierende Zubereitung, eine Propargylether-basierende Zubereitung, Zubereitungen auf Basis einer Polysiloxan-Hauptkette mit einer oder mehreren der vorstehend beschriebenen funktionalen Gruppen am Ende, Zubereitungen auf Basis einer vorimidisierten Polyimid-Hauptkette mit einer oder mehreren der vorstehend beschriebenen funktionalen Gruppen am Ende, oder eine Mischung aus zwei oder mehreren davon ist.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 15, wobei das Bindemittel eine Mischung aus Maleinimid und Vinylether enthält.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 15, wobei die Zusammensetzung weiterhin wenigstens ein Streckmittel enthält.
Bauteil, das im Wesentlichen hohlraumfrei und nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellt ist.