Исследователи из Национального института стандартов и технологий США (NIST), Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) и других учреждений опубликовали исследование, посвященное прогнозированию развития отверждения высоконаполненного эпоксидного материала и его способности противостоять термической деградации при использовании в передовой упаковке полупроводников.
Эти материалы называются underfill и применяются, например, в технологиях микросоединений и перевернутого монтажа (flip-chip). Их функция заключается в повышении механической прочности, перераспределении термомеханических напряжений и улучшении надежности паяных соединений. Однако их характеристики зависят не только от состава: на них влияют степень завершенности отверждения во время обработки и термическая стабильность в период эксплуатации.
Что измеряли исследователи?
Команда использовала дифференциальную сканирующую калориметрию (DSC) и термогравиметрический анализ (TGA), а также кинетическую модель, учитывающую влияние диффузии. Анализ показал, что кажущаяся энергия активации изменяется по мере развития реакции и резко возрастает при высоких степенях превращения. Это указывает на то, что процесс отверждения не является одностадийным, а включает многоэтапное поведение, на которое влияет диффузионный контроль.
Для учета этой особенности исследователи использовали модифицированную двухступенчатую модель Kamal–Sourour, включив влияние диффузии на второй стадии. Согласно опубликованному резюме, модель повысила точность прогнозирования степени превращения после достижения стадии стеклования, а также использовалась для моделирования отверждения по графику термической обработки в печи.
Что меняется на практике?
Результаты указывают на то, что разработка графика термической обработки может основываться на количественной модели, отслеживающей поздние стадии отверждения, вместо того чтобы ограничиваться фиксированной продолжительностью или температурой. Согласно исследованию, спрогнозированный график обработки обеспечил почти полную степень отверждения. Это дает инженерам средство для оценки того, завершил ли материал необходимое превращение перед переходом к этапам производства или испытаний.
Исследователи также проверили влияние криогенного измельчения (cryomilling) на измерения TGA и обнаружили, что оно повысило воспроизводимость результатов без выявляемых химических изменений. В исследовании также оценивался срок термической службы по протоколам ASTM E1641/E1877 с использованием критерия потери массы на 5% в азотной среде. Результаты показали сильную зависимость оценки от температуры.
Почему эта новость важна?
Исследование предлагает основу для связи поведения материала во время отверждения с оценкой его термической надежности. Это важно для передовой упаковки, где микросоединения и сочетание различных материалов влияют на способность корпуса выдерживать рабочие циклы. Однако результаты не являются всеобъемлющей промышленной квалификацией конкретного материала или процесса: они основаны на высоконаполненном эпоксидном материале и определенных условиях измерений, а оценки термостойкости опирались на потерю массы в азоте. Поэтому вопрос о том, как эти оценки переносятся на реальные условия эксплуатации и различные коммерческие материалы, по-прежнему требует дополнительной проверки.
Статья носит название “Predicting Cure Evolution and Thermal Endurance of a Highly Filled Epoxy Underfill for Advanced Packaging” и была опубликована в Journal of Polymer Science в 2026 году; DOI: 10.1002/pola.70283. Источник указывает дату публикации новости — 11 сентября 2026 года, тогда как статья, согласно источнику, относится к августу 2026 года.