ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST), Kaliforniya Üniversitesi, San Diego (UCSD) ve diğer kurumlardan araştırmacılar, yüksek dolgulu bir epoksi malzemenin kürlenme gelişiminin ve yarı iletkenlerin gelişmiş paketlemesinde kullanıldığında ısıl bozunmaya dayanma kapasitesinin nasıl öngörülebileceğini inceleyen bir çalışma yayımladı.
Underfill adı verilen bu malzemeler, mikro bağlantılar ve flip-chip teknolojisi gibi uygulamalarda kullanılır. İşlevleri mekanik dayanıklılığı artırmak, termomekanik gerilmeleri yeniden dağıtmak ve lehim bağlantılarının güvenilirliğini iyileştirmektir. Ancak performansları yalnızca bileşimlerine bağlı değildir; işleme sırasında kürlenmenin ne ölçüde tamamlandığından ve çalışma süresi boyunca ısıl kararlılıklarından da etkilenir.
Araştırmacılar neyi ölçtü?
Ekip, difüzyon etkisini birleştiren kinetik bir modelin yanı sıra diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ve termogravimetrik analizden (TGA) yararlandı. Analiz, görünür aktivasyon enerjisinin reaksiyon ilerledikçe değiştiğini ve yüksek dönüşüm hızlarında keskin biçimde arttığını gösterdi. Bu durum, kürlenme sürecinin tek bir adımdan oluşmadığına, difüzyon kontrolünden etkilenen çok aşamalı bir davranış içerdiğine işaret ediyor.
Bu özelliği ele almak için araştırmacılar, ikinci aşamaya difüzyon etkisini ekleyerek Kamal–Sourour modelinin iki adımlı, değiştirilmiş bir biçimini kullandı. Yayımlanan özete göre model, camsılaşma aşamasına ulaşıldıktan sonraki dönüşüm derecesini öngörme kapasitesini artırdı ve ayrıca bir fırın içindeki ısıl işlem programına göre kürlenmeyi simüle etmek için kullanıldı.
Pratikte ne değişiyor?
Bulgular, ısıl işlem programının tasarımının, sabit bir süre veya sıcaklıkla yetinmek yerine kürlenmenin geç aşamalarını izleyen nicel bir modele dayanabileceğini gösteriyor. Çalışmaya göre öngörülen işlem programı, neredeyse tam bir kürlenme derecesine ulaştı. Bu da mühendislere, üretim veya test aşamalarına geçmeden önce malzemenin gerekli dönüşümünü tamamlayıp tamamlamadığını değerlendirme olanağı sağlıyor.
Araştırmacılar ayrıca kriyoöğütmenin (cryomilling) TGA ölçümleri üzerindeki etkisini test etti ve gözlemlenebilir kimyasal değişikliklere yol açmadan sonuçların tekrarlanabilirliğini iyileştirdiğini buldu. Çalışmada ayrıca ASTM E1641/E1877 protokollerine göre, azot ortamında %5 kütle kaybı ölçütü kullanılarak ısıl ömür tahmini ele alındı. Bulgular, tahminin sıcaklığa güçlü biçimde bağlı olduğunu gösterdi.
Bu haber neden önemli?
Çalışma, kürlenme sırasında malzemenin davranışını ısıl güvenilirliğinin değerlendirilmesiyle ilişkilendiren bir çerçeve sunuyor. Bu, mikro bağlantıların ve farklı malzemelerin bir arada bulunmasının paketin çalışma döngülerine dayanma kapasitesini etkilediği gelişmiş paketleme alanında önem taşıyor. Ancak sonuçlar belirli bir malzeme veya süreç için kapsamlı bir endüstriyel onay niteliğinde değil; bunlar yüksek dolgulu bir epoksiye ve belirli ölçüm koşullarına dayanıyor. Ayrıca ısıl dayanım tahminleri azot ortamındaki kütle kaybına dayandırıldı. Bu nedenle bu tahminlerin gerçek çalışma koşullarına ve farklı ticari malzemelere nasıl aktarılacağı, ek doğrulama gerektiren bir konu olmaya devam ediyor.
Makalenin başlığı “Predicting Cure Evolution and Thermal Endurance of a Highly Filled Epoxy Underfill for Advanced Packaging” olup Journal of Polymer Science dergisinde 2026 yılında DOI: 10.1002/pola.70283 ile yayımlandı. Kaynak, haberin yayımlanma tarihini 11 Eylül 2026 olarak verirken makalenin Ağustos 2026 tarihli olduğuna işaret ediyor.