Investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Estados Unidos (NIST), la Universidad de California en San Diego (UCSD) y otras instituciones publicaron un estudio que examina cómo predecir la evolución del curado de un material epoxi altamente cargado y su capacidad para soportar la degradación térmica cuando se utiliza en el encapsulado avanzado de semiconductores.
Estos materiales reciben el nombre de underfill y se emplean en aplicaciones como las interconexiones de alta precisión y la tecnología flip-chip. Su función consiste en reforzar la resistencia mecánica, redistribuir las tensiones termomecánicas y mejorar la fiabilidad de las uniones soldadas. Sin embargo, su rendimiento no depende únicamente de su composición; también se ve afectado por el grado de completitud del curado durante el procesamiento y por su estabilidad térmica durante el periodo de funcionamiento.
¿Qué midieron los investigadores?
El equipo utilizó calorimetría diferencial de barrido (DSC) y análisis termogravimétrico (TGA), junto con un modelo cinético que incorpora el efecto de la difusión. El análisis mostró que la energía de activación aparente cambia a medida que avanza la reacción y aumenta bruscamente a tasas de conversión elevadas. Esto indica que el proceso de curado no constituye un único paso, sino que incluye un comportamiento de múltiples etapas afectado por el control difusivo.
Para abordar esta característica, los investigadores utilizaron un modelo modificado de Kamal–Sourour compuesto por dos pasos, incorporando el efecto de la difusión en la segunda etapa. Según el resumen publicado, el modelo mejoró la capacidad de predecir el grado de conversión después de alcanzar la etapa de vitrificación y también se utilizó para simular el curado conforme a un programa de tratamiento térmico dentro de un horno.
¿Qué cambia en la práctica?
Los resultados indican que el diseño del programa de tratamiento térmico puede basarse en un modelo cuantitativo que siga las etapas finales del curado, en lugar de limitarse a una duración o temperatura fija. Según el estudio, el programa de tratamiento predicho alcanzó un grado de curado casi completo. Esto proporciona a los ingenieros una herramienta para evaluar si el material ha completado la transformación requerida antes de pasar a las etapas de producción o ensayo.
Los investigadores también probaron el efecto de la molienda criogénica (cryomilling) en las mediciones de TGA y descubrieron que mejoró la repetibilidad de los resultados sin provocar cambios químicos detectables. El estudio también abordó la estimación de la vida térmica conforme a los protocolos ASTM E1641/E1877, utilizando como criterio una pérdida de masa del 5% en un entorno de nitrógeno. Los resultados mostraron una fuerte dependencia de la estimación respecto de la temperatura.
¿Por qué es importante esta noticia?
El estudio ofrece un marco para vincular el comportamiento del material durante el curado con la evaluación de su fiabilidad térmica, algo importante en el encapsulado avanzado, donde las interconexiones de alta precisión y la multiplicidad de materiales influyen en la capacidad del paquete para soportar ciclos de funcionamiento. Sin embargo, los resultados no representan una aprobación industrial general de un material o proceso concreto; se basan en un epoxi altamente cargado y en condiciones de medición específicas, y las estimaciones de resistencia térmica se fundamentaron en la pérdida de masa en nitrógeno. Por tanto, la forma en que estas estimaciones se trasladan a las condiciones reales de funcionamiento y a distintos materiales comerciales sigue siendo una cuestión que requiere verificación adicional.
El artículo lleva por título “Predicting Cure Evolution and Thermal Endurance of a Highly Filled Epoxy Underfill for Advanced Packaging” y se publicó en Journal of Polymer Science en 2026, con el DOI: 10.1002/pola.70283. La fuente indica que la noticia se publicó el 11 de septiembre de 2026, mientras que señala que el artículo corresponde a agosto de 2026.