Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos (NIST), da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD) e de outras instituições publicaram um estudo que investiga como prever a evolução da cura de um material epóxi altamente preenchido e sua capacidade de suportar a degradação térmica quando utilizado em embalagens avançadas de semicondutores.
Esses materiais são chamados de underfill e são utilizados em aplicações como interconexões finas e na tecnologia flip-chip. Sua função é reforçar a resistência mecânica, redistribuir as tensões termomecânicas e melhorar a confiabilidade das juntas de solda. No entanto, seu desempenho não depende apenas de sua composição; ele também é afetado pelo grau de completude da cura durante o processamento e por sua estabilidade térmica durante o período de operação.
O que os pesquisadores mediram?
A equipe utilizou calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise termogravimétrica (TGA), juntamente com um modelo cinético que incorpora o efeito da difusão. A análise mostrou que a energia de ativação aparente varia à medida que a reação avança e aumenta acentuadamente em altas taxas de conversão. Isso indica que o processo de cura não é uma única etapa, mas envolve um comportamento multifásico afetado pelo controle difusional.
Para lidar com essa característica, os pesquisadores utilizaram um modelo modificado de Kamal–Sourour composto por duas etapas, incorporando o efeito da difusão na segunda etapa. De acordo com o resumo publicado, o modelo melhorou a capacidade de prever o grau de conversão após atingir o estágio de vitrificação e também foi utilizado para simular a cura de acordo com um cronograma de tratamento térmico dentro de um forno.
O que muda na prática?
Os resultados indicam que o projeto do cronograma de tratamento térmico pode se basear em um modelo quantitativo que acompanha os estágios finais da cura, em vez de se limitar a uma duração ou temperatura fixa. Segundo o estudo, o cronograma de tratamento previsto alcançou um grau de cura quase completo. Isso oferece aos engenheiros uma ferramenta para avaliar se o material concluiu a transformação necessária antes de passar às etapas de produção ou teste.
Os pesquisadores também testaram o efeito da moagem criogênica (cryomilling) nas medições de TGA e descobriram que ela melhorou a repetibilidade dos resultados sem provocar alterações químicas detectáveis. O estudo também abordou a estimativa da vida térmica de acordo com os protocolos ASTM E1641/E1877, utilizando como critério uma perda de massa de 5% em ambiente de nitrogênio. Os resultados mostraram uma forte dependência da estimativa em relação à temperatura.
Por que esta notícia é importante?
O estudo oferece uma estrutura para relacionar o comportamento do material durante a cura à avaliação de sua confiabilidade térmica, algo importante em embalagens avançadas, nas quais as interconexões finas e a multiplicidade de materiais afetam a capacidade do pacote de suportar ciclos de operação. No entanto, os resultados não representam uma validação industrial abrangente de um material ou processo específico; eles se baseiam em um epóxi altamente preenchido e em condições de medição específicas, e as estimativas de resistência térmica foram fundamentadas na perda de massa em nitrogênio. Portanto, a forma como essas estimativas se transferem para condições reais de operação e para diferentes materiais comerciais continua sendo uma questão que exige verificação adicional.
O artigo tem o título “Predicting Cure Evolution and Thermal Endurance of a Highly Filled Epoxy Underfill for Advanced Packaging” e foi publicado no Journal of Polymer Science em 2026, com o DOI: 10.1002/pola.70283. A fonte informa a data de publicação da notícia como 11 de setembro de 2026, enquanto indica que o artigo é de agosto de 2026.