DE102024126349A1 - Heat-curable underfill material, method for bonding a substrate to at least one joining partner and use as underfill - Google Patents

Heat-curable underfill material, method for bonding a substrate to at least one joining partner and use as underfill

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Abstract

Eine durch Wärme härtbare Unterfüllmasse, umfasst (A) ein Epoxid; (B) eine radikalisch härtbare Komponente, die ein (Meth)acrylat (B1) umfasst; (C) ein cyclisches Carbodiimid, wobei das cyclische Carbodiimid eine Ringstruktur aufweist, die eine Carbodiimidgruppe umfasst, deren Stickstoffatome über einen Linker miteinander verbunden sind; (D) einen Härter auf Stickstoffbasis, der einen latenten Härter auf Stickstoffbasis (D1) umfasst; (E) eine radikalische Initiatorkomponente, die einen radikalischen Initiator für die Warmhärtung (E1) umfasst; und (F) einen Füllstoff.
Ferner wird ein Verfahren zum Verkleben eines Substrats mit wenigstens einem Fügepartner und eine Verwendung als Underfill angegeben.
A heat-curable backer material comprising (A) an epoxy; (B) a radical-curable component comprising a (meth)acrylate (B1); (C) a cyclic carbodiimide, wherein the cyclic carbodiimide has a ring structure comprising a carbodiimide group whose nitrogen atoms are linked together via a linker; (D) a nitrogen-based hardener comprising a latent nitrogen-based hardener (D1); (E) a radical initiator component comprising a radical initiator for heat curing (E1); and (F) a filler.
Furthermore, a method for bonding a substrate to at least one joining partner and its use as an underfill are described.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGAREA OF INVENTION

Die Erfindung betrifft eine durch Wärme härtbare Unterfüllmasse. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verkleben eines Substrats mit wenigstens einem Fügepartner unter Verwendung der Unterfüllmasse und die Verwendung der Unterfüllmasse als Underfill.The invention relates to a heat-curable underfill material. Furthermore, the invention relates to a method for bonding a substrate to at least one joining partner using the underfill material and the use of the underfill material as an underfill.

TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND

Zur Verstärkung der Lotverbindungen von BGA- (Ball Grid Array), CSP- (Chip Scale Package) oder Flip-Chip-Komponenten auf Substrat- oder Waferebene kommen häufig Unterfüllungen (auch als „Underfills“ bezeichnet) zum Einsatz. Beim Unterfüllen wird ein zumeist epoxidbasierter Klebstoff zwischen elektronischer Komponente und Substrat eingebracht, mit dem Ziel die Bauteile vor mechanischen Belastungen wie Stößen und Vibrationen zu schützen. Eine weitere wichtige Eigenschaft des Klebstoffs ist es, die Unterschiede in der Temperaturausdehnung zwischen elektronischer Komponente und Substrat auszugleichen, beispielsweise zwischen einem Chip und einer Leiterplatte, um Spannungen zu vermeiden und die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des sich ergebenden Fügeverbunds zu erhöhen.Underfills are frequently used to reinforce the solder joints of BGA (Ball Grid Array), CSP (Chip Scale Package), or flip-chip components at the substrate or wafer level. Underfilling involves applying a mostly epoxy-based adhesive between the electronic component and the substrate to protect the components from mechanical stresses such as shock and vibration. Another important property of the adhesive is its ability to compensate for differences in thermal expansion between the electronic component and the substrate, for example, between a chip and a printed circuit board, in order to prevent stress and increase the reliability and lifespan of the resulting bond.

Zum Unterfüllen wird die flüssige Unterfüllmasse zumeist entlang der Seite eines Chips oder eines Gehäuses dosiert und kann durch den Kapillareffekt in den teils nur wenige hundert Mikrometer hohen Spalt zwischen elektronischer Komponente und Substrat einfließen. Zur Erhöhung der Fließfähigkeit kann die Leiterplatte während des Dosiervorgangs zusätzlich erwärmt werden. Im Anschluss erfolgt die Härtung der Unterfüllmasse.For underfilling, the liquid underfill material is usually dispensed along the side of a chip or housing and can flow into the gap between the electronic component and the substrate, which is sometimes only a few hundred micrometers high, via capillary action. To increase flowability, the circuit board can be heated during the dispensing process. The underfill material is then hardened.

Um die Anforderungen an die mechanisch ausgleichenden Eigenschaften der ausgehärteten Unterfüllmasse zu erfüllen, sind teils hohe Füllgrade erforderlich. Dies macht die Formulierung von Unterfüllmassen mit gleichzeitig guten Fließeigenschaften besonders herausfordernd. So sind Lösungsmittel zur Verringerung der Viskosität nicht geeignet, da die erforderlichen Haftungswerte und Glasübergangsbereiche nicht erreicht werden können. Zusätzlich können Lösungsmittel im Warmhärtungsprozess zu Blasenbildung führen.To meet the requirements for the mechanically compensating properties of the cured underfill, high filler concentrations are sometimes necessary. This makes the formulation of underfills with simultaneously good flow properties particularly challenging. For example, solvents for reducing viscosity are unsuitable, as the required adhesion values and glass transition temperatures cannot be achieved. Additionally, solvents can lead to bubble formation during the heat curing process.

Im Stand der Technik sind zahlreiche Unterfüllmassen auf Epoxidbasis beschrieben.Numerous epoxy-based underfill materials are described in the prior art.

Die US 6 893 736 B2 beschreibt epoxidharzbasierte Unterfüllmassen zur Verstärkung der Lotverbindung eines Halbleiterbauteils. Die Massen zeichnen sich durch ihre hohe Beständigkeit gegenüber Temperaturen und Feuchtigkeit aus und können so die Nachteile der reinen Lotverbindung ausgleichen. Zusätzlich besitzen die Massen eine hohe Fließfähigkeit und Verarbeitungszeit.US Patent 6,893,736 B2 describes epoxy resin-based backing compounds for reinforcing the solder joint of a semiconductor component. These compounds are characterized by their high resistance to temperature and humidity, thus compensating for the disadvantages of a pure solder joint. Additionally, the compounds possess high flowability and a long working time.

Vorteile von cyclischen Carbodiimiden sind im Stand der Technik offenbart. Die WO 2010/071211 A1 beschreibt die Verwendung von cyclischen Carbodiimiden zur Stabilisierung von hydrolyseempfindlichen Polymeren, wie beispielsweise Polyestern. Weiterhin bieten cyclische Carbodiimide den Vorteil, dass keine flüchtigen Isocyanate als Nebenprodukt abgespalten werden.The advantages of cyclic carbodiimides are revealed in the prior art. WO 2010/071211 A1 This describes the use of cyclic carbodiimides for stabilizing hydrolysis-sensitive polymers, such as polyesters. Furthermore, cyclic carbodiimides offer the advantage that no volatile isocyanates are released as a byproduct.

Die EP 3 127 933 B1 beschreibt härtbare Epoxidharze, die ein cyclisches Carbodiimid umfassen. Die gehärteten Massen zeigen besonders gute mechanische Eigenschaften und eine hohe Feuchtwärme-Beständigkeit. Der Einsatz als Unterfüllmasse ist nicht intendiert.EP 3 127 933 B1 describes curable epoxy resins comprising a cyclic carbodiimide. The cured compounds exhibit particularly good mechanical properties and high resistance to damp heat. Use as a backer rod is not intended.

Aus der WO 2019/138919 A1 sind ebenfalls Epoxidharze für Underfills bekannt, die ein cyclisches Carbodiimid umfassen. Die gehärteten Klebstoffe besitzen eine hohe Glasübergangstemperatur und zeigen einen besonders geringen Massenverlust bei erhöhten Temperaturen.Epoxy resins for underfills comprising a cyclic carbodiimide are also known from WO 2019/138919 A1. The cured adhesives have a high glass transition temperature and exhibit particularly low mass loss at elevated temperatures.

Um eine Kontamination des Substrats durch unkontrolliertes Verfließen von Unterfüllmassen zu vermeiden, können dualhärtende Formulierungen verwendet werden. Die EP 2 948 506 B1 beschreibt eine Unterfüllmasse auf Epoxidbasis, die eine lichthärtbare Harzkomponente und einen Photoinitiator umfasst. Um eine vollständige Aushärtung der bevorzugt aus (Meth)acrylaten bestehenden lichthärtenden Komponente in Schattenzonen zu garantieren, können optional radikalische Initiatoren auf Peroxid- oder Azo-Basis eingesetzt werden.To prevent contamination of the substrate due to uncontrolled flow of underfill materials, dual-curing formulations can be used. EP 2 948 506 B1 This describes an epoxy-based underfill material comprising a light-curing resin component and a photoinitiator. To ensure complete curing of the light-curing component, preferably consisting of (meth)acrylates, in shaded areas, radical initiators based on peroxide or azo can optionally be used.

Es besteht somit weiter Bedarf an härtbaren Unterfüllmassen mit besonders guten Fließeigenschaften in Kombination mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften im ausgehärteten Zustand, die die stetig steigenden Anforderungen der Branche erfüllen. Ferner ist gefordert, dass die Unterfüllmassen auch bei sehr niedriger Viskosität und gleichzeitig hohen Füllgraden eine gute Stabilität gegenüber Entmischung zeigen.There is therefore a continued need for curable underfill materials with particularly good flow properties combined with excellent mechanical properties in the cured state, which meet the ever-increasing demands of the industry. Furthermore, it is required that the underfill materials exhibit good stability against segregation even at very low viscosity and simultaneously high filler levels.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, härtbare Unterfüllmassen bereitzustellen, die ein Unterfließen und Verkleben von elektronischen Komponenten ermöglichen und diese auch unter Belastung zuverlässig über die gesamte Lebensdauer an einem Substrat fixieren.The object of the present invention is to provide curable underfill materials that enable the flow and bonding of electronic components and reliably fix them to a substrate even under load over their entire service life.

Insbesondere betrifft die Erfindung Unterfüllmassen, die sich durch eine hohe Fließfähigkeit auszeichnen und im ausgehärteten Zustand einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) bei gleichzeitig hoher Glasübergangstemperatur (Tg) aufweisen. Ferner sollen die Unterfüllmassen bereits bei niedrigen Temperaturen aushärten, um temperatursensible Komponenten nicht zu beschädigen.The invention relates in particular to underfill materials characterized by high flowability and, in the cured state, exhibiting a low coefficient of thermal expansion (CTE) combined with a high glass transition temperature ( Tg ). Furthermore, the underfill materials should cure at low temperatures to avoid damaging temperature-sensitive components.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine homogene Verteilung von Füllstoffen im ausgehärteten Klebstoff zu gewährleisten.Another objective of the invention is to ensure a homogeneous distribution of fillers in the cured adhesive.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine härtbare Unterfüllmasse nach Anspruch 1 gelöst.This problem is solved according to the invention by a hardenable underfilling compound according to claim 1.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die wahlweise miteinander kombiniert werden können.Further embodiments of the invention are specified in the dependent claims, which can optionally be combined with one another.

Die erfindungsgemäße durch Wärme härtbare Unterfüllmasse umfasst

  • (A) ein Epoxid;
  • (B) eine radikalisch härtbare Komponente, die ein (Meth)acrylat (B1) umfasst;
  • (C) ein cyclisches Carbodiimid, wobei das cyclische Carbodiimid eine Ringstruktur aufweist, die eine Carbodiimidgruppe umfasst, deren Stickstoffatome über einen Linker miteinander verbunden sind;
  • (D) einen Härter auf Stickstoffbasis, der einen latenten Härter auf Stickstoffbasis (D1) umfasst;
  • (E) eine radikalische Initiatorkomponente, die einen radikalischen Initiator für die Warmhärtung (E1) umfasst; und
  • (F) einen Füllstoff.
The heat-curable underfill material according to the invention comprises
  • (A) an epoxy;
  • (B) a radically curable component comprising a (meth)acrylate (B1);
  • (C) a cyclic carbodiimide, wherein the cyclic carbodiimide has a ring structure comprising a carbodiimide group whose nitrogen atoms are linked together via a linker;
  • (D) a nitrogen-based hardener comprising a latent nitrogen-based hardener (D1);
  • (E) a radical initiator component comprising a radical initiator for heat curing (E1); and
  • (F) a filler.

Durch die Kombination der Komponenten können besonders fließfähige Unterfüllmassen formuliert werden, die sich insbesondere für das Unterfließen von elektronischen Komponenten, also als Underfill, eignen.By combining the components, particularly flowable underfill materials can be formulated, which are especially suitable for underfilling electronic components.

Die ausgehärteten Massen zeichnen sich durch eine hohe Glasübergangstemperatur (Tg) und einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE, für Englisch „coefficient of thermal expansion“) aus. Dadurch ist sichergestellt, dass mittels der Unterfüllmasse gefügte Komponenten auch bei hohen Temperaturen zuverlässig und dauerhaft fixiert sind.The cured compounds are characterized by a high glass transition temperature ( Tg ) and a low coefficient of thermal expansion (CTE). This ensures that components joined using the backer rod are reliably and permanently fixed, even at high temperatures.

Die härtbaren Unterfüllmassen werden auf Basis des Epoxids (A) formuliert und können bei besonders niedrigen Temperaturen zuverlässig ausgehärtet werden, was insbesondere beim Verkleben von temperatursensiblen Bauteilen von Vorteil ist. Gleichzeitig ermöglicht ein geringer Energieeintrag besonders ressourcenschonende Härtungsverfahren. Ermöglicht wird das zuverlässige Aushärten bei niedrigen Temperaturen durch den latenten Härter auf Stickstoffbasis (D1).The curable underfills are formulated based on epoxy (A) and can be reliably cured at particularly low temperatures, which is especially advantageous when bonding temperature-sensitive components. At the same time, low energy input enables particularly resource-efficient curing processes. Reliable curing at low temperatures is made possible by the latent nitrogen-based hardener (D1).

Durch den Einsatz des (Meth)acrylats (B1) in der Komponente (B) sind die härtbaren Unterfüllmassen besonders niederviskos und ermöglichen hohe Füllgrade bei gleichzeitig hoher Fließfähigkeit. Die (Meth)acrylate (B1) können nach dem Unterfließen durch Zusatz der radikalischen Initiatorkomponente (E), die einen radikalischen Initiator für die Warmhärtung (E1) umfasst, zuverlässig ausgehärtet werden. Dies ist insbesondere für die zuverlässige und vollständige Härtung in Schattenzonen von Vorteil, die sich beim Unterfließen von Bauteilen wie elektronischen Komponenten in besonders hohem Maß ergeben. Optional kann zur raschen Lichtfixierung der Fügeverbindung ein radikalischer Photoinitiator (E2) zugesetzt werden.The use of (meth)acrylate (B1) in component (B) results in particularly low-viscosity curable underfills, enabling high filler levels while maintaining high flowability. After flow, the (meth)acrylates (B1) can be reliably cured by adding the radical initiator component (E), which includes a radical initiator for heat curing (E1). This is particularly advantageous for reliable and complete curing in shadowed areas, which are especially prevalent when underfilling components such as electronic components. Optionally, a radical photoinitiator (E2) can be added for rapid light curing of the bond.

In diesem Fall umfasst die radikalische Initiatorkomponente (E) den radikalischen Initiator für die Warmhärtung (E1) und einen radikalischen Photoinitiator (E2).In this case, the radical initiator component (E) comprises the radical initiator for heat curing (E1) and a radical photoinitiator (E2).

Die Belastbarkeit des Fügeverbunds ist weiterhin durch eine besonders hohe Glasübergangstemperatur der gehärteten Massen sichergestellt. Bevorzugt weist die ausgehärtete Unterfüllmasse eine für die Anwendung auf elektronischen Bauteilen vorteilhafte Glasübergangstemperatur von 120 °C oder höher auf. Die Glasübergangstemperatur wird, neben dem Einsatz des Füllstoffs (F), durch die Zugabe des cyclischen Carbodiimids (C) erreicht, welches die Verknüpfungsdichte des Klebstoffnetzwerks weiter erhöht. Die Erhöhung der Netzwerkdichte und der Glasübergangstemperatur hat weiterhin eine höhere Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit zur Folge, sodass die gehärtete Unterfüllmasse eine hervorragende Feuchtwärme-Beständigkeit aufweist.The strength of the bond is further ensured by a particularly high glass transition temperature of the cured material. Preferably, the cured underfill has a glass transition temperature of 120 °C or higher, which is advantageous for use on electronic components. This glass transition temperature is achieved not only through the use of the filler (F) but also through the addition of cyclic carbodiimide (C), which further increases the bond density of the adhesive network. The increased network density and glass transition temperature also result in higher resistance to moisture, giving the cured underfill excellent damp-heat resistance.

Durch die Kombination aus dem cyclischen Carbodiimid (C) und dem Füllstoff (F) weist die Unterfüllmasse zudem einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, insbesondere einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von weniger als 40 ppm/K. Dies erhöht die Stabilität des Fügeverbunds über einen weiten Temperaturbereich weiter, sodass eine besonders zuverlässige und dauerhafte Verbindung der Fügepartner erreicht werden kann.The combination of cyclic carbodiimide (C) and filler (F) gives the underfill a low coefficient of thermal expansion, in particular a coefficient of thermal expansion of less than 40 ppm/K. This further increases the stability of the bond over a wide temperature range, enabling a particularly reliable and durable connection between the joining partners.

Weiterhin kann die ausgehärtete Unterfüllmasse durch die Verwendung des cyclischen Carbodiimids (C) frei von unerwünschten Nebenprodukten sein, die bei der Verwendung nichtcyclischer Carbodiimide entstehen. Insbesondere ist die ausgehärtete Unterfüllmasse frei von flüchtigen Isocyanaten, die zu einem unerwünschten Haftungsabfall des Fügeverbunds führen können. Entsprechend ist die härtbare Unterfüllmasse insbesondere frei von nichtcyclischen Carbodiimiden.Furthermore, the cured underfill material, through the use of cyclic carbodiimide (C), can be free of undesirable byproducts that arise when using non-cyclic carbodiimides. In particular, the cured underfill material is free of volatile isocyanates, which can lead to an undesirable decrease in the adhesion of the bonded joint. Accordingly, the curable underfill material is specifically free of non-cyclic carbodiimides.

Es versteht sich, dass zumindest eine der Komponenten (A) bis (D) mindestens difunktionell ist, um eine Vernetzung der in der härtbaren Unterfüllmasse enthaltenen Komponenten zu ermöglichen.It is understood that at least one of the components (A) to (D) is at least difunctional in order to enable crosslinking of the components contained in the curable underfill material.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verkleben eines Substrats mit wenigstens einem Fügepartner unter Verwendung der Unterfüllmasse wie zuvor beschrieben, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

  1. a) Bereitstellen des Substrats und Platzieren des wenigstens einen Fügepartners auf dem Substrat, wobei ein Spalt zwischen dem Substrat und dem Fügepartner ausgebildet wird;
  2. b) Dosieren der Unterfüllmasse auf das Substrat;
  3. c) Unterfließenlassen des Fügepartners durch Kapillarwirkung, wobei der Spalt beim Unterfließen wenigstens teilweise mit der Unterfüllmasse befüllt wird; und
  4. d) Härten der Unterfüllmasse durch Wärmeeintrag.
The invention further relates to a method for bonding a substrate to at least one joining partner using the underfill material as previously described, wherein the method comprises the following steps:
  1. a) Providing the substrate and placing the at least one joining partner on the substrate, whereby a gap is formed between the substrate and the joining partner;
  2. b) Dosing the underlayment onto the substrate;
  3. c) Flowing the joining partner underneath by capillary action, whereby the gap is at least partially filled with the backing material during the flow; and
  4. d) Hardening of the backer rod by heat input.

Das Substrat und/oder der wenigstens eine Fügepartner sind insbesondere elektronische Bauteile, beispielsweise Leiterplatten und/oder Chips.The substrate and/or the at least one joining partner are in particular electronic components, for example printed circuit boards and/or chips.

Durch die Verwendung der härtbaren Unterfüllmasse wird ein zuverlässiges Unterfließen auch größerer Bauteile gewährleistet. Der Einsatz des reaktiven (Meth)acrylats (B1) in der Komponente (B) als Verdünner ergibt besonders vorteilhafte Fließeigenschaften, die hohe Füllgrade ermöglichen. Der radikalische Initiator für die Warmhärtung (E1) erlaubt eine vollständige Aushärtung auch in Schattenzonen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Unterfüllmasse ist die hohe Geschwindigkeit der radikalischen Warmhärtung und der damit verbundene Netzwerkaufbau, welcher der Sedimentation von Füllstoffen nach dem Dosiervorgang entgegenwirkt.The use of the curable backer rod ensures reliable flow even under larger components. The use of the reactive (meth)acrylate (B1) in component (B) as a thinner results in particularly advantageous flow properties, enabling high filler levels. The radical initiator for heat curing (E1) allows for complete curing even in shadowed areas. A further advantage of the backer rod according to the invention is the high rate of radical heat curing and the associated network formation, which counteracts the sedimentation of fillers after the dispensing process.

Es versteht sich, dass die Unterfüllmasse derart auf das Substrat dosiert wird, dass die Unterfüllmasse anschließend durch Kapillarwirkung in den Spalt fließt und diesen wenigstens teilweise befüllt. Insbesondere wird die Unterfüllmasse unmittelbar neben den Spalt auf das Substrat dosiert.It is understood that the backer rod is dispensed onto the substrate in such a way that it subsequently flows into the gap by capillary action and at least partially fills it. In particular, the backer rod is dispensed onto the substrate directly next to the gap.

Das Unterfließen des Fügepartners erfolgt insbesondere ohne weitere Einwirkung auf die dosierte Unterfüllmasse, also insbesondere ausschließlich durch Kapillarwirkung. Anders ausgedrückt wird nach dem Dosieren der Unterfüllmasse auf das Substrat eine Wartezeit eingehalten, in der die Unterfüllmasse den Fügepartner unterfließt.The underflow of the joining partner occurs primarily without any further action on the dispensed underfill material, i.e., exclusively through capillary action. In other words, after the underfill material is dispensed onto the substrate, a waiting period is observed during which the underfill material flows under the joining partner.

Es versteht sich, dass zwischen Substrat und Fügepartner auch mehrere Spalte ausgebildet werden können und das zwischen dem Substrat und verschiedenen Fügepartnern jeweils ein oder mehrere Spalte ausgebildet werden können. In diesem Fall wird die Unterfüllmasse insbesondere an mehreren Stellen des Substrats dosiert, wobei die mehreren Spalte anschließend von der Unterfüllmasse wenigstens teilweise befüllt werden.It is understood that multiple gaps can form between the substrate and the joining partner, and that one or more gaps can form between the substrate and different joining partners. In this case, the backing material is applied to several points on the substrate, and the gaps are then at least partially filled by the backing material.

Insbesondere wird der Spalt beim Unterfließenlassen vollständig mit der Unterfüllmasse befüllt. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders stabiler Fügeverbund aus Substrat und Fügepartner.In particular, the gap is completely filled with the backing material during the flow process. This results in a particularly stable bond between the substrate and the joining partner.

Zur Verbesserung des Unterfließverhaltens können das Substrat und/oder der wenigstens eine Fügepartner vor dem Unterfließenlassen vorgewärmt werden.To improve the flow behavior, the substrate and/or at least one joining partner can be preheated before flowing.

Das Vorwärmen kann vor, während und/oder nachdem die Unterfüllmasse auf das Substrat dosiert wurde, durchgeführt werden.Preheating can be carried out before, during and/or after the underlayment has been dosed onto the substrate.

Das Substrat und/oder der Fügepartner werden insbesondere auf eine Temperatur von mindestens 50 °C erwärmt. Die maximale Temperatur, die zum Vorwärmen genutzt wird, hängt insbesondere von der Temperaturempfindlichkeit des Substrats und des wenigstens einen Fügepartners ab sowie von der Temperatur, bei der die härtbare Unterfüllmasse auszuhärten beginnt.The substrate and/or the joining partner are heated to a temperature of at least 50 °C. The maximum temperature used for preheating depends in particular on the temperature sensitivity of the substrate and the at least one joining partner, as well as on the temperature at which the curable underfill begins to harden.

Die Temperatur, die zum Vorwärmen genutzt wird, darf maximal der Temperatur entsprechen, die zum Aushärten der erfindungsgemäßen Masse verwendet wird.The temperature used for preheating must not exceed the temperature used for curing the mass according to the invention.

Durch das Erwärmen des Substrats und/oder des wenigstens einen Fügepartners können die Unterfließgeschwindigkeit erhöht und besonders lange Unterfließstrecken realisiert werden. Hierbei zeigt sich im Vergleich zum Stand der Technik der besonders vorteilhafte Effekt des zusätzlichen (Meth)acrylats (B1) der Komponente (B), die durch den raschen Netzwerkaufbau in Schritt (d) beim Härten der Unterfüllmasse durch Wärmeeintrag dem Absetzen von Füll- und Zusatzstoffen entgegenwirkt und eine homogene Verteilung dieser Komponenten in der gehärteten Unterfüllmasse bewirkt.By heating the substrate and/or at least one joining partner, the flow rate can be increased and particularly long flow paths can be achieved. In comparison to the prior art, the particularly advantageous effect of the additional (meth)acrylate (B1) of component (B) becomes apparent. Due to the rapid network formation in step (d) during the curing of the underfill material by heat input, this counteracts the settling of fillers and additives and ensures a homogeneous distribution of these components in the cured underfill material.

Die härtbare Unterfüllmasse kann ferner einen radikalischen Photoinitiator (E2) umfassen, wobei die Unterfüllmasse nach dem Unterfließenlassen durch aktinische Strahlung fixiert wird.The curable underfill material can further comprise a radical photoinitiator (E2), wherein the underfill material is fixed by actinic radiation after inflow.

Anders ausgedrückt kann die Unterfüllmasse nach dem Unterfließen mittels eines zusätzlichen Bestrahlungsschritts, insbesondere durch geeignete Belichtung der von der Unterfüllmasse im Randbereich des Spalts gebildeten Kehlnähte, fixiert werden.In other words, the backer rod can be fixed after flowing in by means of an additional irradiation step, in particular by suitable exposure of the fillet welds formed by the backer rod in the edge area of the gap.

Auf diese Weise wird somit ein rascher Festigkeitsaufbau der Unterfüllmasse ermöglicht.This allows for a rapid increase in the strength of the backer rod.

Im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens bezeichnet „Fixierung“ bzw. „Fixieren“ den Aufbau einer Festigkeit der Unterfüllmasse, ab der kein Verfließen der Unterfüllmasse mehr stattfinden kann, oder das Maß an Festigkeit, ab dem gefügte Teile, insbesondere Substrate, in Folgeprozessen gehandhabt werden können, ohne dass es zu einer Zerstörung des Fügeverbundes kommt.In the context of the inventive method, “fixation” or “fixing” refers to the development of a strength in the underfill material from which no further flow of the underfill material can occur, or the degree of strength from which joined parts, in particular substrates, can be handled in subsequent processes without the joint being destroyed.

Abhängig von der Formulierung der härtbaren Unterfüllmasse, kann der radikalische Photoinitiator (E2) mit dem (Meth)acrylat (B1) der Komponente (B) und einer wahlweise zugesetzten weiteren radikalisch härtbaren Komponente (B2) reagieren, um die Unterfüllmasse zu fixieren.Depending on the formulation of the curable underfill, the radical photoinitiator (E2) can react with the (meth)acrylate (B1) of component (B) and an optionally added further radically curable component (B2) to fix the underfill.

Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung der zuvor beschriebenen durch Wärme härtbaren Unterfüllmasse als Underfill, bevorzugt als Underfill auf elektronischen Bauteilen wie insbesondere Leiterplatten und Chips.Furthermore, the invention relates to the use of the previously described heat-curable underfill material as underfill, preferably as underfill on electronic components such as, in particular, printed circuit boards and chips.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

In den Figuren zeigen:

  • - 1 ein REM-Bild einer erfindungsgemäßen Unterfüllmasse nach der Aushärtung; und
  • - 2 ein REM-Bild einer Vergleichsmasse nach der Aushärtung.
The figures show:
  • - 1 a SEM image of a backer rod according to the invention after hardening; and
  • - 2 A SEM image of a reference mass after hardening.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EXECUTION FORMS

Die Erfindung wird im Folgenden ausführlich und beispielhaft anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, die jedoch nicht in einem einschränkenden Sinn verstanden werden sollen. In der Beschreibung werden die folgenden Definitionen verwendet:

  • „Einkomponentig“ oder „Einkomponentenmasse“ bedeutet im Sinne der Erfindung, dass die genannten Komponenten der Unterfüllmasse zusammen in einer Packungseinheit vorliegen.
The invention is described in detail below, using examples of preferred embodiments, which, however, should not be understood in a limiting sense. The following definitions are used in the description:
  • “Single-component” or “single-component compound” means, within the meaning of the invention, that the aforementioned components of the underfill compound are present together in one packaging unit.

Die Unterfüllmasse gilt als „verarbeitbar“, wenn sich die Viskosität der jeweiligen fertig gemischten Unterfüllmasse während einer Lagerung bei Raumtemperatur über den angegebenen Zeitraum um weniger als 25 % erhöht.The underfill material is considered "processable" if the viscosity of the respective ready-mixed underfill material increases by less than 25% during storage at room temperature over the specified period.

„Flüssig“ bedeutet im Sinne der Erfindung, dass bei 23 °C der durch Viskositätsmessung bestimmte Verlustmodul G'' größer als der Speichermodul G' der betreffenden Unterfüllmasse ist.For the purposes of the invention, ‘liquid’ means that at 23 °C the loss modulus G'' determined by viscosity measurement is greater than the storage modulus G' of the relevant sub-filling material.

„Mindestens difunktionell“ bedeutet, dass pro Molekül zwei oder mehr Einheiten der jeweils genannten funktionellen Gruppe enthalten sind.“At least difunctional” means that each molecule contains two or more units of the respective functional group.

Soweit der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine“ verwendet wird, ist damit auch die Pluralform „ein oder mehrere“ umfasst, soweit diese nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird.Insofar as the indefinite article “ein” or “eine” is used, this also includes the plural form “ein oder mehr”, unless this is expressly excluded.

Alle im Folgenden aufgeführten Gewichtsanteile beziehen sich jeweils auf das Gesamtgewicht der härtbaren Unterfüllmasse, soweit nichts anderes angegeben ist.All weight percentages listed below refer to the total weight of the hardenable underlayment, unless otherwise stated.

Die einzelnen Bestandteile der härtbaren Unterfüllmasse sind im Folgenden näher beschrieben.The individual components of the hardenable underlay are described in more detail below.

Komponente (A): EpoxidComponent (A): Epoxy

Das Epoxid (A) dient als Harzkomponente der Unterfüllmasse und ist in seiner chemischen Struktur nicht weiter eingeschränkt. Das Epoxid (A) umfasst aromatische oder aliphatische Verbindungen mit mindestens einer Epoxidgruppe im Molekül, wie beispielsweise cycloaliphatische Epoxide, Glycidylether, Glycidylamine und Mischungen davon.The epoxy (A) serves as the resin component of the backer rod and is not further restricted in its chemical structure. The epoxy (A) comprises aromatic or aliphatic compounds with at least one epoxide group in the molecule, such as cycloaliphatic epoxides, glycidyl ethers, glycidylamines, and mixtures thereof.

Das Epoxid (A) kann mono- oder höherfunktionell vorliegen.The epoxy (A) can be mono- or higher-functional.

Bevorzugt umfasst das Epoxid (A) mindestens ein di- oder höherfunktionelles Epoxid.Preferably the epoxy (A) comprises at least one di- or higher-functional epoxy.

Beispiele für monofunktionelle Epoxide (A) umfassen Butylglycidylether, (2-Ethylhexyl)glycidylether, Phenylglycidylether, 2,3-Epoxypropyl-o-tolylether, 4-tert-Butylphenylglycidylether, Styroloxid, α-Pinenoxid, Cresolglycidylether, Polyethylenglycolmonoglycidylether, Polypropylenglycolmonoglycidylether, Polytetramethylenmonoglycidylether, Fettsäureglycidylester, Norbornenoxid, Glycidylether des Cardanols und Glycidylneodecanoat.Examples of monofunctional epoxides (A) include butyl glycidyl ether, (2-ethylhexyl)glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, 2,3-epoxypropyl o-tolyl ether, 4-tert-butylphenyl glycidyl ether, styrene oxide, α-pinene oxide, cresol glycidyl ether, polyethylene glycol monoglycidyl ether, polypropylene glycol monoglycidyl ether, polytetramethylene monoglycidyl ether, fatty acid glycidyl esters, norbornene oxide, glycidyl ether of cardanol and glycidyl neodecanoate.

Cycloaliphatische Epoxide (A) sind im Stand der Technik bekannt und beinhalten Verbindungen, die sowohl eine cycloaliphatische Gruppe als auch einen Oxiranring tragen.Cycloaliphatic epoxides (A) are known in the prior art and include compounds that bear both a cycloaliphatic group and an oxirane ring.

Beispielhafte Vertreter sind 3-Cyclohexenylmethyl-3-cyclohexylcarboxylatdiepoxid, 3,4-Epoxycyclohexylalkyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat, 3,4-Epoxy-6-methylcyclohexylmethyl-3',4'-epoxy-6-methylcyclohexancarboxylat, Vinylcyclohexendioxid, Bis(3,4-Epoxycyclohexylmethyl)adipat, Dicyclopentadiendioxid, Limonendioxid, 1,2-Epoxy-6-(2,3-epoxypropoxy)hexahydro-4, 7-methanindan.Examples include 3-cyclohexenylmethyl-3-cyclohexylcarboxylate diepoxide, 3,4-epoxycyclohexylalkyl-3',4'-epoxycyclohexanecarboxylate, 3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl-3',4'-epoxy-6-methylcyclohexanecarboxylate, vinylcyclohexene dioxide, bis(3,4-epoxycyclohexylmethyl)adipate, dicyclopentadiene dioxide, limonene dioxide, and 1,2-epoxy-6-(2,3-epoxypropoxy)hexahydro-4,7-methanindane.

Aromatische Epoxide (A) können in der erfindungsgemäßen Unterfüllmasse ebenso verwendet werden.Aromatic epoxides (A) can also be used in the underfill material according to the invention.

Beispiele für aromatische Epoxide (A) sind Bisphenol-A-Epoxidharze, Bisphenol-F-Epoxidharze, Phenol-Novolak-Epoxidharze, Cresol-Novolak-Epoxidharze, Biphenylepoxidharze, 4,4'-Biphenylepoxidharze, Divinylbenzoldioxid, 2-Glycidylphenylglycidylether, Naphthalindioldiglycidylether, Glycidylether von Tris(hydroxyphenyl)-methan, Glycidylether von Tris(hydroxyphenyl)-ethan und Glycidylether von Allylphenol-Novolaken.Examples of aromatic epoxides (A) are bisphenol-A epoxy resins, bisphenol-F epoxy resins, phenol-novolak epoxy resins, cresol-novolak epoxy resins, biphenyl epoxy resins, 4,4'-biphenyl epoxy resins, divinylbenzene dioxide, 2-glycidylphenyl glycidyl ethers, naphthalenediol diglycidyl ethers, glycidyl ethers of tris(hydroxyphenyl)methane, glycidyl ethers of tris(hydroxyphenyl)ethane and glycidyl ethers of allylphenol novolaks.

Ferner können auch alle vollständig oder teilweise hydrierten Analoga aromatischer Epoxide (A) eingesetzt werden. Bevorzugt sind halogenarme oder halogenfreie Bisphenol-A- und Bisphenol-F-Epoxidharze.Furthermore, all fully or partially hydrogenated analogues of aromatic epoxides (A) can also be used. Halogen-free or low-halogen bisphenol-A and bisphenol-F epoxy resins are preferred.

Auch mit epoxidhaltigen Gruppen substituierte Isocyanurate und andere heterocyclische Verbindungen können in der erfindungsgemäßen Unterfüllmasse als Komponente (A) eingesetzt werden. Beispielhaft seien Triglycidylisocyanurat und Monoallyldiglycidylisocyanurat genannt.Isocyanurates substituted with epoxy-containing groups and other heterocyclic compounds can also be used as component (A) in the underfill material according to the invention. Triglycidyl isocyanurate and monoallyldiglycidyl isocyanurate are examples.

Außerdem können auch polyfunktionelle Epoxidharze aller genannten Harzgruppen, zäh elastifizierte Epoxidharze sowie Gemische verschiedener Epoxidverbindungen in der erfindungsgemäßen Unterfüllmasse eingesetzt werden.Furthermore, polyfunctional epoxy resins of all the resin groups mentioned, tough elasticized epoxy resins and mixtures of different epoxy compounds can also be used in the underfill material according to the invention.

Eine Kombination mehrerer epoxidhaltiger Verbindungen, von denen mindestens eine di- oder höherfunktionell ist, ist ebenfalls im Sinne der Erfindung.A combination of several epoxy-containing compounds, at least one of which is di- or higher-functional, is also within the scope of the invention.

Geeignete Epoxide (A) sind unter den Handelsnamen CELLOXIDE™ 2021P, CELLOXIDE™ 8000 von der Firma Daicel Corporation, Japan, oder EPlKOTE™ RESIN 828 LVEL, EPlKOTE™ RESIN 166, EPlKOTE™ RESIN 169 von der Westlake Epoxy, oder Epilox™-Harze der Produktreihen A, T und AF der Firma Leuna Harze, Deutschland, oder EPICLON™ 840, 840-S, 850, 850-S, EXA850CRP, 850-LC der Firma DIC K.K., Japan, kommerziell verfügbar.Suitable epoxides (A) are commercially available under the trade names CELLOXIDE™ 2021P, CELLOXIDE™ 8000 from Daicel Corporation, Japan, or EPlKOTE™ RESIN 828 LVEL, EPlKOTE™ RESIN 166, EPlKOTE™ RESIN 169 from Westlake Epoxy, or Epilox™ resins of product lines A, T and AF from Leuna Harze, Germany, or EPICLON™ 840, 840-S, 850, 850-S, EXA850CRP, 850-LC from DIC K.K., Japan.

Die Komponente (A) kann in der erfindungsgemäßen härtbaren Unterfüllmasse, bezogen auf das Gesamtgewicht der Unterfüllmasse, in einem Anteil von 5 bis 50 Gew.-% vorliegen, bevorzugt in einem Anteil von 10 bis 30 Gew.-%.Component (A) can be present in the curable underfill material according to the invention, based on the total weight of the underfill material, in a proportion of 5 to 50 wt.%, preferably in a proportion of 10 to 30 wt.%.

Komponente (B): Radikalisch härtbare KomponenteComponent (B): Radically curable component

Die härtbare Unterfüllmasse umfasst eine radikalisch härtbare Komponente (B), die ein (Meth)acrylat (B1) umfasst oder aus diesem besteht.The curable underfill material comprises a radically curable component (B) which includes or consists of a (meth)acrylate (B1).

Die Komponente (B) kann in der Unterfüllmasse in einem Anteil von wenigstens 4 Gew.-% vorliegen, bevorzugt von wenigstens 8 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der härtbaren Unterfüllmasse.Component (B) can be present in the underfill material in a proportion of at least 4 wt.%, preferably at least 8 wt.%, in each case based on the total weight of the curable underfill material.

Der Anteil der Komponente (B) in der erfindungsgemäßen härtbaren Unterfüllmasse kann von 4 bis 40 Gew.-% betragen, bevorzugt von 8 bis 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der härtbaren Unterfüllmasse.The proportion of component (B) in the curable underfill material according to the invention can be from 4 to 40 wt.%, preferably from 8 to 30 wt.%, in each case based on the total weight of the curable underfill material.

(B1): (Meth)acrylat(B1): (Meth)acrylate

Als „(Meth)acrylate“ werden hier und im Folgenden sowohl die Derivate der Acrylsäure als auch der Methacrylsäure sowie Kombinationen und Mischungen davon bezeichnet. Das (Meth)acrylat (B1) ist strukturell nicht weiter eingeschränkt.The term "(meth)acrylates" here and in the following refers to derivatives of acrylic acid and methacrylic acid, as well as combinations and mixtures thereof. The (meth)acrylate (B1) is not further structurally restricted.

Das (Meth)acrylat (B1) kann mono- oder höherfunktionell vorliegen.The (meth)acrylate (B1) can be mono- or higher-functionalized.

Um eine hohe Glasübergangstemperatur der ausgehärteten Unterfüllmasse zu gewährleisten, kann das (Meth)acrylat (B1) eine Homopolymerisations-Glasübergangstemperatur (Homopolymerisations-Tg) von 60 °C oder höher aufweisen, bevorzugt von 70 °C oder höher, besonders bevorzugt von 80 °C oder höher.To ensure a high glass transition temperature of the cured underfill, the (meth)acrylate (B1) can have a homopolymerization glass transition temperature (homopolymerization Tg ) of 60 °C or higher, preferably 70 °C or higher, particularly preferably 80 °C or higher.

Unter der Homopolymerisations-Glasübergangstemperatur eines jeweiligen (Meth)acrylats als Monomer versteht man die Glasübergangstemperatur eines Homopolymers dieses Monomers. Das Homopolymer muss ein ausreichend hohes Molekulargewicht aufweisen, so dass die Glasübergangstemperatur des Homopolymers einen Grenzwert erreicht. Es ist allgemein bekannt, dass die Glasübergangstemperatur eines Homopolymers mit zunehmendem Molekulargewicht bis zu einem Grenzwert ansteigt. Das Homopolymer muss außerdem im Wesentlichen frei von Feuchtigkeit, Restmonomer, Lösungsmitteln und anderen Verunreinigungen sein, die die Glasübergangstemperatur beeinflussen können.The homopolymerization glass transition temperature of a given (meth)acrylate as a monomer refers to the glass transition temperature of a homopolymer of that monomer. The homopolymer must have a sufficiently high molecular weight so that its glass transition temperature reaches a limit. It is generally known that the glass transition temperature of a homopolymer increases with increasing molecular weight up to a certain limit. Furthermore, the homopolymer must be essentially free of moisture, residual monomer, solvents, and other impurities that could affect the glass transition temperature.

Das Homopolymer des jeweiligen Monomers kann durch Zugabe eines thermischen Initiators und anschließende Warmhärtung oder alternativ durch Zugabe eines Photoinitiators und Härtung mittels Licht erhalten werden.The homopolymer of the respective monomer can be obtained by adding a thermal initiator and subsequent heat curing, or alternatively by adding a photoinitiator and curing using light.

Die Glasübergangstemperatur des Homopolymers kann anschließend gemessen werden, zum Beispiel mit Hilfe der dynamischen Differenzkalorimetrie (DSC) oder der dynamisch-mechanischen Analyse (DMA). Von diesen beiden Methoden werden die aus DSC-Messungen gewonnenen Werte bevorzugt.The glass transition temperature of the homopolymer can then be measured, for example using differential scanning calorimetry (DSC) or mechanical analysis (DMA). Of these two methods, values obtained from DSC measurements are preferred.

Die Homopolymerisations-Glasübergangstemperatur ist ferner zumeist durch die kommerziellen Anbieter des jeweiligen (Meth)acrylats als Stoffeigenschaft in Datenblättern verfügbar.Furthermore, the homopolymerization glass transition temperature is usually available as a material property in data sheets provided by the commercial suppliers of the respective (meth)acrylate.

Durch Einsatz eines (Meth)acrylats (B1) mit einer hohen Homopolymerisations-Glasübergangstemperatur kann auch die Glasübergangstemperatur der ausgehärteten Unterfüllmasse erhöht werden, sodass sich bei Einsatz einer solchen Unterfüllmasse ein besonders temperaturstabiler Klebeverbund erzielen lässt.By using a (meth)acrylate (B1) with a high homopolymerization glass transition temperature, the glass transition temperature of the cured underfill can also be increased, so that a particularly temperature-stable adhesive bond can be achieved when using such an underfill.

Ferner kann durch den Einsatz eines (Meth)acrylats (B1) mit einer hohen Homopolymerisations-Glasübergangstemperatur die thermische Expansion der Unterfüllmasse begrenzt werden, wodurch sich niedrigere thermische Ausdehnungskoeffizienten erzielen lassen.Furthermore, the use of a (meth)acrylate (B1) with a high homopolymerization glass transition temperature can limit the thermal expansion of the backer rod, resulting in lower coefficients of thermal expansion.

Die Viskosität des (Meth)acrylats (B1) liegt bevorzugt unter 1.000 mPa·s, besonders bevorzugt unter 500 mPa·s. Auf diese Weise kann das Fließverhalten der Unterfüllmasse weiter verbessert werden, insbesondere können die erzielbaren Fließstrecken vergrößert werden.The viscosity of the (meth)acrylate (B1) is preferably below 1,000 mPa·s, particularly preferably below 500 mPa·s. In this way, the flow behavior of the backer rod can be further improved, in particular the achievable flow distances can be increased.

Die Viskosität des (Meth)acrylats (B1) kann mittels eines Rheometers bei Raumtemperatur und einer von Scherrate von 10/s bestimmt werden.The viscosity of (meth)acrylate (B1) can be determined using a rheometer at room temperature and a shear rate of 10/s.

Es können sowohl aliphatische als auch aromatische (Meth)acrylate (B1) verwendet werden.Both aliphatic and aromatic (meth)acrylates (B1) can be used.

Geeignet sind beispielsweise die folgenden (Meth)acrylate (B1): Isobornylacrylat, Stearylacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat, Cyclohexylacrylat, 3,3,5-Trimethylcyclohexanolacrylat, Behenylacrylat, 2-Methoxyethylacrylat und andere ein- oder mehrfach alkoxylierte Alkylacrylate, Isobutylacrylat, Isooctylacrylat, Laurylacrylat, Tridecylacrylat, Isostearylacrylat, 2-(o-Phenylphenoxy)ethylacrylat, Acryloylmorpholin, N,N-Dimethylacrylamid, 4-Butandioldiacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, 1,10-Decandioldiacrylat, Tricyclodecandimethanoldiacrylat, Dipropylenglycoldiacrylat, Tripropylenglycoldiacrylat, Polybutadiendiacrylat, Cyclohexandimethanoldiacrylat, Diurethanacrylate von monomeren, oligomeren oder polymeren Diolen und Polyolen, Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA), und Dipentaerythritolhexaacrylat (DPHA), und Kombinationen davon.Suitable examples include the following (meth)acrylates (B1): isobornyl acrylate, stearyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, cyclohexyl acrylate, 3,3,5-trimethylcyclohexanol acrylate, behenyl acrylate, 2-methoxyethyl acrylate and other single- or multiply alkoxylated alkyl acrylates, isobutyl acrylate, isooctyl acrylate, lauryl acrylate, tridecyl acrylate, isostearyl acrylate, 2-(o-phenylphenoxy)ethyl acrylate, acryloylmorpholine, N,N-dimethylacrylamide, 4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,10-decanediol diacrylate, tricyclodecanedimethanol diacrylate, dipropylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, polybutadiene diacrylate, cyclohexanedimethanol diacrylate, diurethane acrylates of monomeric, oligomeric or polymeric forms Diols and polyols, trimethylolpropane triacrylate (TMPTA), and dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA), and combinations thereof.

Auch von mehrfach verzweigten oder dendrimeren Alkoholen abgeleitete höherfunktionelle (Meth)acrylate (B1) können vorteilhaft verwendet werden.Higher-functional (meth)acrylates (B1) derived from multiply branched or dendrimeric alcohols can also be used to advantage.

Die analogen Methacrylate sind ebenfalls im Sinne der Erfindung.The analogous methacrylates are also within the scope of the invention.

Bevorzugt liegt das Molekulargewicht des (Meth)acrylats (B1) unter 600 g/mol. Derartige (Meth)acrylate weisen insbesondere gute Fließeigenschaften und/oder eine niedrige Viskosität auf, sodass fließfähigere Unterfüllmassen erhalten werden können.Preferably, the molecular weight of the (meth)acrylate (B1) is below 600 g/mol. Such (meth)acrylates exhibit particularly good flow properties and/or a low viscosity, so that more flowable underfill materials can be obtained.

Eine Kombination mehrerer (Meth)acrylate (B1) ist ebenfalls im Sinne der Erfindung.A combination of several (meth)acrylates (B1) is also within the scope of the invention.

Ferner können Hybridverbindungen, die neben wenigstens einer Epoxidfunktion wenigstens eine (Meth)acrylatfunktion aufweisen, vorteilhaft in der härtbaren Masse eingesetzt werden.Furthermore, hybrid compounds which, in addition to at least one epoxy function, have at least one (meth)acrylate function, can be advantageously used in the curable mass.

Der Anteil des (Meth)acrylats (B1) an der Komponente (B) beträgt insbesondere mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (B).The proportion of (meth)acrylate (B1) in component (B) is in particular at least 80 wt.%, preferably at least 90 wt.%, in each case based on the total weight of component (B).

(B2): Weitere radikalisch härtbare Komponente(B2): Another radically curable component

In der erfindungsgemäßen Unterfüllmasse kann neben dem (Meth)acrylat (B1) wahlweise eine weitere radikalisch härtbare Komponente (B2) eingesetzt werden.In the underfill material according to the invention, in addition to the (meth)acrylate (B1), a further radically curable component (B2) can optionally be used.

Die weitere radikalisch härtbare Komponente (B2) ist strukturell nicht weiter eingeschränkt, solange diese eine ethylenisch ungesättigte Doppel- oder Dreifachbindungen enthält und kein (Meth)acrylat ist.The further radically curable component (B2) is not structurally restricted as long as it contains an ethylene unsaturated double or triple bond and is not a (meth)acrylate.

Geeignet sind beispielsweise Bismaleimide, Allyl- und Methallylverbindungen, wie 1,3,5-Triallyl-1,3,5-triazin-2,4,6-(1H,3H,5H)-trion, das kommerziell als TAICROS® erhältlich ist, sowie Isoprene, Butadiene, Propargyle und Vinylverbindungen, darunter N-Vinylverbindungen wie Vinylmethyloxazolidinon (VMOX), N-Vinylcaprolactam, N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylimidazol.Suitable examples include bismaleimides, allyl and methallyl compounds, such as 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione, which is commercially available as TAICROS®, as well as isoprene, butadiene, and pro- pargyles and vinyl compounds, including N-vinyl compounds such as vinylmethyloxazolidinone (VMOX), N-vinylcaprolactam, N-vinylpyrrolidone and N-vinylimidazole.

Auch unhydrierte Polybutadiene mit freien Doppelbindungen wie beispielsweise die Poly BD®-Typen können als weitere strahlungshärtbare Verbindung eingesetzt werden.Unhydrogenated polybutadienes with free double bonds, such as the Poly BD® types, can also be used as another radiation-curable compound.

Eine Kombination mehrerer weiterer radikalisch härtbarer Komponenten (B2) ist ebenfalls im Sinne der Erfindung.A combination of several other radically hardenable components (B2) is also within the scope of the invention.

Die weitere radikalisch härtbare Komponente (B2) liegt in den erfindungsgemäßen Unterfüllmassen insbesondere in einem Anteil von 0 bis 20 Gew.-% vor, bevorzugt von 0 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (B).The further radically curable component (B2) is present in the underfill materials according to the invention in a proportion of 0 to 20 wt.%, preferably 0 to 10 wt.%, in each case based on the total weight of the component (B).

Die Komponente (B) kann aus dem (Meth)acrylat (B1) und wahlweise der weiteren radikalisch härtbaren Komponente (B2) bestehen. Bevorzugt besteht die Komponente (B) aus dem (Meth)acrylat (B1).Component (B) can consist of the (meth)acrylate (B1) and optionally the further radically curable component (B2). Preferably, component (B) consists of the (meth)acrylate (B1).

Komponente (C): Cyclisches CarbodiimidComponent (C): Cyclic carbodiimide

Die härtbare Unterfüllmasse umfasst ein cyclisches Carbodiimid (C).The curable underfill material comprises a cyclic carbodiimide (C).

Carbodiimide besitzen eine Vielzahl an Reaktionsmöglichkeiten und können daher in vielfältiger Funktion in härtbaren Unterfüllmassen eingesetzt werden. Eine besonders hohe Reaktivität besteht gegenüber Carboxylgruppen aber auch Epoxide, Amine und Hydroxylgruppen können mit Carbodiimiden reagieren.Carbodiimides possess a wide range of reactivity and can therefore be used in diverse roles in curable underfill materials. They exhibit particularly high reactivity towards carboxyl groups, but epoxides, amines, and hydroxyl groups can also react with carbodiimides.

Carbodiimide können in das Polymernetzwerk einreagieren oder dieses zusätzlich vernetzen. Außerdem können Polymere mit hydrolyseempfindlichen Gruppen, insbesondere Polyester, stabilisiert werden, indem deren Hydrolyseprodukte abgefangen (gecappt) oder neu vernetzt werden.Carbodiimides can react into the polymer network or further crosslink it. Furthermore, polymers with hydrolysis-sensitive groups, especially polyesters, can be stabilized by capping or recrosslinking their hydrolysis products.

Durch die Zugabe des cyclischen Carbodiimids (C) kann die Temperatur- und Feuchtigkeitsbeständigkeit sowie die Glasübergangstemperatur der ausgehärteten Unterfüllmasse erhöht werden. Außerdem kann die thermische Ausdehnung der ausgehärteten Unterfüllmasse verringert werden.The addition of cyclic carbodiimide (C) increases the temperature and humidity resistance as well as the glass transition temperature of the cured underfill. Furthermore, it reduces the thermal expansion of the cured underfill.

Zudem wird durch die cyclische Struktur des cyclischen Carbodiimids (C) das Entstehen von freien Isocyanatverbindungen beim Härten der Unterfüllmasse verhindert und damit die Gefahr der Kontamination durch zumeist giftige Nebenprodukte verringert.Furthermore, the cyclic structure of cyclic carbodiimide (C) prevents the formation of free isocyanate compounds during the hardening of the backer rod, thus reducing the risk of contamination by mostly toxic by-products.

Das cyclische Carbodiimid (C) der vorliegenden Erfindung weist eine Ringstruktur auf, die eine Carbodiimidgruppe umfasst, deren Stickstoffatome über einen Linker miteinander verbunden sind.The cyclic carbodiimide (C) of the present invention has a ring structure comprising a carbodiimide group whose nitrogen atoms are linked together via a linker.

Beispielhafte cyclische Carbodiimide, die in der erfindungsgemäßen Unterfüllmasse zum Einsatz kommen können, sind in der EP 3 127 933 A1 und der EP 2 380 883 A1 beschrieben.Exemplary cyclic carbodiimides that can be used in the underfill material according to the invention are described in EP 3 127 933 A1 and the EP 2 380 883 A1 described.

Die Zahl der Atome aus denen die Ringstruktur, das heißt die Struktur bestehend aus dem Linker und der Carbodiimidgruppe, aufgebaut ist, ist nicht weiter eingeschränkt und beträgt beispielsweise 8 bis 50 Atome. Bevorzugt besteht die ringförmige Struktur aus 9 bis 30 Atomen, weiter bevorzugt aus 10 bis 20 Atomen.The number of atoms comprising the ring structure, i.e., the structure consisting of the linker and the carbodiimide group, is not further restricted and ranges, for example, from 8 to 50 atoms. Preferably, the ring structure consists of 9 to 30 atoms, and more preferably of 10 to 20 atoms.

Die Ringstruktur ist in Bezug auf die Carbodiimidgruppe insbesondere monofunktionell. Das heißt, die Ringstruktur weist insbesondere lediglich eine einzige Carbodiimidgruppe auf.The ring structure is monofunctional with respect to the carbodiimide group. This means that the ring structure contains only a single carbodiimide group.

Der Linker kann ein aliphatischer, alicyclischer oder aromatischer Kohlenwasserstoffrest oder eine Kombination derartiger Kohlenwasserstoffreste sein.The linker can be an aliphatic, alicyclic or aromatic hydrocarbon residue, or a combination of such hydrocarbon residues.

Der Linker kann ferner ein oder mehrere Heteroatome aufweisen, wie beispielsweise Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff und/oder Phosphor.The linker may also contain one or more heteroatoms, such as sulfur, oxygen, nitrogen and/or phosphorus.

In einer Variante ist der Linker ein aromatischer Kohlenwasserstoffrest der Formel -Ar1-O-X-O-Ar2-, wobei Ar1 und Ar2 jeweils unabhängig voneinander einen mindestens divalenten aromatischen Kohlenwasserstoffrest bezeichnen, insbesondere einen aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 5 bis 15 Kohlenstoffatomen, der optional heteroatomhaltig und/oder substituiert ist, und wobei X einen mindestens divalenten aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest bezeichnet, insbesondere einen aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise 2 bis 20 Kohlenstoffatomen oder 5 bis 20 Kohlenstoffatomen, der optional heteroatomhaltig und/oder substituiert ist.In one variant, the linker is an aromatic hydrocarbon residue of the formula -Ar 1 -OXO-Ar 2 -, where Ar 1 and Ar 2 each independently denote at least divalent aromatic hydrocarbon residues, in particular an aromatic hydrocarbon residue with 5 to 15 carbon atoms, which is optionally heteroatom-containing and/or substituted, and where X is at least divalent alipha aliphatic or aromatic hydrocarbon residue, in particular an aliphatic or aromatic hydrocarbon residue with 1 to 20 carbon atoms, for example 2 to 20 carbon atoms or 5 to 20 carbon atoms, which is optionally heteroatom-containing and/or substituted.

In einer anderen Variante ist der Linker ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest der Formel -R1-O-X-O-R2-, wobei R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander einen mindestens divalenten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest bezeichnen, insbesondere einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, der optional heteroatomhaltig und/oder substituiert ist, wobei X einen mindestens divalenten aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest bezeichnet, insbesondere einen aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise 2 bis 20 Kohlenstoffatomen oder 5 bis 20 Kohlenstoffatomen, der optional heteroatomhaltig und/oder substituiert ist.In another variant, the linker is an aliphatic hydrocarbon residue of the formula -R 1 -OXOR 2 -, where R 1 and R 2 each independently denote an at least divalent aliphatic hydrocarbon residue, in particular an aliphatic hydrocarbon residue with 1 to 20 carbon atoms, which is optionally heteroatom-containing and/or substituted, where X denotes an at least divalent aliphatic or aromatic hydrocarbon residue, in particular an aliphatic or aromatic hydrocarbon residue with 1 to 20 carbon atoms, for example 2 to 20 carbon atoms or 5 to 20 carbon atoms, which is optionally heteroatom-containing and/or substituted.

Das cyclische Carbodiimid (C) kann eine einzelne oder mehrere Ringstrukturen aufweisen, wobei das cyclische Carbodiimid (C) bevorzugt mindestens zwei Ringstrukturen umfasst, die miteinander verknüpft sind.The cyclic carbodiimide (C) can have a single or multiple ring structures, wherein the cyclic carbodiimide (C) preferably comprises at least two ring structures linked together.

Die Ringstrukturen können über ein oder mehrere Atome verknüpft als multicyclische Verbindung vorliegen, beispielsweise bicyclisch oder tricyclisch sein. Auch ist es möglich, dass die Ringstrukturen in Form einer Spiroverbindung verknüpft sind.The ring structures can be linked via one or more atoms as multicyclic compounds, for example, bicyclic or tricyclic. It is also possible for the ring structures to be linked in the form of a spiro compound.

Die Linker der verknüpften Ringstrukturen sind insbesondere jeweils wie zuvor für einen einzelnen Linker beschrieben ausgebildet, wobei die Atome, die zur Verknüpfung der Ringstrukturen genutzt werden, für die Anzahl an Atomen jeweils zu jeder der verknüpften Ringstrukturen hinzugezählt werden.The linkers of the linked ring structures are each designed as previously described for a single linker, whereby the atoms used to link the ring structures are added to the number of atoms for each of the linked ring structures.

Beispielsweise sind die Ringstrukturen über eine der aromatischen Reste Ar1 oder Ar2, der aliphatischen Reste R1 oder R2 oder den aliphatischen Rest X miteinander verknüpft.For example, the ring structures are linked to each other via one of the aromatic residues Ar 1 or Ar 2 , the aliphatic residues R 1 or R 2 or the aliphatic residue X.

Die Linker der verknüpften Ringstrukturen können gleich sein oder sich voneinander unterscheiden.The linkers of the linked ring structures can be the same or different from each other.

Als Ausgangsstoff zur Herstellung der cyclischen Carbodiimide (C) können beispielsweise Dinitroverbindungen eingesetzt werden. Die Nitrogruppen können zunächst zum Amin, dann zum Isocyanat umgesetzt und anschließend durch Decarboxylierung zum cyclischen Carbodiimid (C) verknüpft werden. Synthesebeispiele und beispielhafte Komponenten (C) können der EP 2 380 883 A1 entnommen werden.Dinitro compounds, for example, can be used as starting materials for the synthesis of cyclic carbodiimides (C). The nitro groups can first be converted to the amine, then to the isocyanate, and subsequently linked to the cyclic carbodiimide (C) by decarboxylation. Synthesis examples and exemplary components (C) can be found in the EP 2 380 883 A1 can be taken.

Bevorzugt liegt das cyclische Carbodiimid (C) bei Raumtemperatur fest in Form von Partikeln vor. Der volumetrische Teilchendurchmesser d98 der Partikel liegt insbesondere im Bereich von 1 bis 50 µm, weiter bevorzugt im Bereich von 2 bis 40 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 30 µm. Der volumetrische Teilchendurchmesser wird insbesondere mittels Laserbeugung bestimmt.The cyclic carbodiimide (C) preferably exists in solid form as particles at room temperature. The volumetric particle diameter d98 is particularly in the range of 1 to 50 µm, more preferably in the range of 2 to 40 µm, and most preferably in the range of 5 to 30 µm. The volumetric particle diameter is determined particularly by laser diffraction.

Ein Beispiel für ein kommerziell erhältliches cyclisches Carbodiimid (C) ist TCC-FP10M der Firma Teijin Limited, Japan.An example of a commercially available cyclic carbodiimide (C) is TCC-FP10M from Teijin Limited, Japan.

In der erfindungsgemäßen härtbaren Unterfüllmasse kann das cyclische Carbodiimid (C) in einem Anteil von 1 bis 20 Gew.-% vorliegen, bevorzugt von 2 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Unterfüllmasse.In the curable underfill material according to the invention, the cyclic carbodiimide (C) can be present in a proportion of 1 to 20 wt.%, preferably 2 to 15 wt.%, in each case based on the total weight of the underfill material.

Komponente (D): Härter auf StickstoffbasisComponent (D): Nitrogen-based hardener

Die erfindungsgemäßen Unterfüllmasse enthält mindestens einen Härter auf Stickstoffbasis (D), der einen latenten Härter auf Stickstoffbasis (D1) umfasst.The underfill material according to the invention contains at least one nitrogen-based hardener (D) comprising a latent nitrogen-based hardener (D1).

Unter einem „latenten Härter“ werden im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung solche Härter verstanden, die unter Lagerbedingungen über einen bestimmten Zeitraum inaktiv bleiben, aber bei Erwärmung auf eine für die Warmhärtung übliche Temperatur, beispielsweise eine Temperatur im Bereich zwischen 60 und 160 °C, aktiv werden und eine Polyadditions- und Vernetzungsreaktion zwischen dem latenten Härter (D1) und dem Epoxid (A) auslösen.In the context of the present invention, a “latent hardener” is understood to be a hardener which remains inactive under storage conditions for a certain period of time, but becomes active when heated to a temperature customary for hot curing, for example a temperature in the range between 60 and 160 °C, and triggers a polyaddition and crosslinking reaction between the latent hardener (D1) and the epoxy (A).

In der erfindungsgemäßen härtbaren Unterfüllmasse liegt der Härter auf Stickstoffbasis (D) insbesondere in einem Anteil von 0,5 Gew.-% bis 30 Gew.-% vor, bevorzugt in einem Anteil von 1 Gew.-% bis 25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Unterfüllmasse.In the hardenable underfill material according to the invention, the nitrogen-based hardener (D) is present in particular in a proportion of 0.5 wt.% to 30 wt.%, preferably in a proportion of 1 wt.% to 25 wt.%, in each case based on the total weight of the underfill material.

Die Komponente (D) umfasst jedoch kein cyclisches Carbodiimid der Komponente (C). Die Anteile des Härters auf Stickstoffbasis (D) werden daher ohne das cyclische Carbodiimid der Komponente (C) berechnet.However, component (D) does not include the cyclic carbodiimide of component (C). Therefore, the proportions of the nitrogen-based hardener (D) are calculated without the cyclic carbodiimide of component (C).

Komponente (D1): Latenter Härter auf StickstoffbasisComponent (D1): Nitrogen-based latent hardener

Die Komponente (D1) ist in ihrer chemischen Struktur nicht weiter eingeschränkt und umfasst bevorzugt einen latenten Härter aus der Gruppe der primären, sekundären und tertiären Amine, Cyanamide, Imidazole, Hydrazide und/oder Epoxy-Addukte der genannten Verbindungen.The component (D1) is not further restricted in its chemical structure and preferably comprises a latent hardener from the group of primary, secondary and tertiary amines, cyanamides, imidazoles, hydrazides and/or epoxy adducts of the aforementioned compounds.

Bevorzugt liegt der latente Härter (D1) in der Unterfüllmasse in fester Form vor.Preferably, the latent hardener (D1) is present in the backer rod in solid form.

Kommerzielle Beispiele für geeignete feste Aminhärter, die primäre, sekundäre und/oder tertiäre Amingruppen enthalten, sind Ancamine 2014 AS (Evonik), Ancamine 2337S (Evonik), Ajicure PN-23J (Ajinomoto), Aradur 9506 (Huntsman), FUJICURE FXR-1121 (Sanho), FUJICURE FXR-1020 (Sanho), Hardener XB 3123 (Huntsman), Versalink 740M (Evonik), Lonzacure M-CDEA, Primacure M-DEA, Aradur 9664-1 (Huntsman) und Aradur 9719-1 (Huntsman).Commercial examples of suitable solid amine hardeners containing primary, secondary and/or tertiary amine groups are Ancamine 2014 AS (Evonik), Ancamine 2337S (Evonik), Ajicure PN-23J (Ajinomoto), Aradur 9506 (Huntsman), FUJICURE FXR-1121 (Sanho), FUJICURE FXR-1020 (Sanho), Hardener XB 3123 (Huntsman), Versalink 740M (Evonik), Lonzacure M-CDEA, Primacure M-DEA, Aradur 9664-1 (Huntsman) and Aradur 9719-1 (Huntsman).

Die genannten latenten Härter (D1) umfassen jeweils bevorzugt mindestens zwei zur Epoxidhärtung geeignete stickstoffhaltige Gruppen pro Molekül.The latent hardeners mentioned (D1) each preferably comprise at least two nitrogen-containing groups per molecule suitable for epoxy hardening.

Kommerzielle Beispiele für geeignete latente Härter (D1) aus der Gruppe der Cyanamide sind Dyhard 100 SF von Alzchem, DICYANEX 1200 von Evonik und EPIKURE Curing Agent P-104 von Westlake.Commercial examples of suitable latent hardeners (D1) from the cyanamide group are Dyhard 100 SF from Alzchem, DICYANEX 1200 from Evonik and EPIKURE Curing Agent P-104 from Westlake.

Kommerzielle Beispiele für geeignete feste Imidazolhärter sind Adeka Hardener EH-5011S, Adeka Hardener EH-5046S und Curezol 2P4MZ (Shikoku).Commercial examples of suitable solid imidazole hardeners are Adeka Hardener EH-5011S, Adeka Hardener EH-5046S and Curezol 2P4MZ (Shikoku).

Kommerzielle Beispiele für geeignete Hydrazide sind Technicure ADH-J (ACCI Specialty Materials), Technicure IDH-J (ACCI Specialty Materials), Ajicure UDH-J (Ajinomoto) und Ajicure VDH-J (Ajinomoto).Commercial examples of suitable hydrazides are Technicure ADH-J (ACCI Specialty Materials), Technicure IDH-J (ACCI Specialty Materials), Ajicure UDH-J (Ajinomoto) and Ajicure VDH-J (Ajinomoto).

Auch verkapselte Härter wie beispielsweise Novacure-Typen der Firma Asahi Kasei darunter HX-3722, HX3742, HX-3088, HXA3922HP, HXA3932HP, HX-3941HP, HXA3927HP, HXA3937HP, HXA9322HP, HXA9382HP, HXA4922HP, HXA4982HP, HXA5911HP, HXA5945HP, HXA5934HP oder Technicure-Typen von ACCI Specialty Materials können vorteilhaft in der erfindungsgemäßen Unterfüllmasse eingesetzt werden.Encapsulated hardeners such as Novacure types from Asahi Kasei, including HX-3722, HX3742, HX-3088, HXA3922HP, HXA3932HP, HX-3941HP, HXA3927HP, HXA3937HP, HXA9322HP, HXA9382HP, HXA4922HP, HXA4982HP, HXA5911HP, HXA5945HP, HXA5934HP or Technicure types from ACCI Specialty Materials, can also be advantageously used in the underfill material according to the invention.

Durch die Kombination verschiedener latenter Härter auf Stickstoffbasis (D1) lässt sich auch ohne Zusatz eines Beschleunigers eine Beschleunigung der Epoxidhärtung erreichen.By combining different latent nitrogen-based hardeners (D1), an acceleration of epoxy curing can be achieved even without the addition of an accelerator.

Kommerzielle Beispiele stickstoffhaltiger Verbindungen, die insbesondere in Kombination mit einem weiteren latenten Härter (D1) eine beschleunigende Wirkung auf die Härtung haben, sind Ancamine 2014 AS (Evonik), Ancamine 2337S (Evonik), Ajicure PN-23J (Ajinomoto), Aradur 9506 (Huntsman), FUJICURE FXR-1121 (Sanho), FUJICURE FXR-1020 (Sanho), Hardener XB 3123 (Huntsman), Adeka Hardener EH-5011S, Adeka Hardener EH-5046S und Technicure LC-80 (ACCI Specialty Materials).Commercial examples of nitrogen-containing compounds that have an accelerating effect on hardening, especially in combination with another latent hardener (D1), are Ancamine 2014 AS (Evonik), Ancamine 2337S (Evonik), Ajicure PN-23J (Ajinomoto), Aradur 9506 (Huntsman), FUJICURE FXR-1121 (Sanho), FUJICURE FXR-1020 (Sanho), Hardener XB 3123 (Huntsman), Adeka Hardener EH-5011S, Adeka Hardener EH-5046S and Technicure LC-80 (ACCI Specialty Materials).

Die voranstehenden Aufzählungen sind als beispielhaft und nicht abschließend zu sehen. Mischungen der genannten latenten Härter (D1) sind ebenfalls im Sinne der Erfindung.The preceding lists are to be considered exemplary and not exhaustive. Mixtures of the mentioned latent hardeners (D1) are also within the scope of the invention.

Der Anteil des latenten Härters auf Stickstoffbasis (D1) an der Komponente (D) beträgt insbesondere mindestens 30 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (D).The proportion of the nitrogen-based latent hardener (D1) in the component (D) is in particular at least 30 wt.%, preferably at least 70 wt.%, in each case based on the total weight of the component (D).

(D2): Beschleuniger(D2): Accelerator

In der erfindungsgemäßen Unterfüllmasse kann wahlweise mindestens ein Beschleuniger (D2) eingesetzt werden, der ebenfalls stickstoffhaltig ist. Dieser ist beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe der Harnstoffderivate, Amine und Imidazole.The underfill material according to the invention can optionally include at least one accelerator (D2) which also contains nitrogen. This accelerator is, for example, selected from the group consisting of urea derivatives, amines, and imidazoles.

Beispiele geeigneter Beschleuniger (D2) auf Basis von Harnstoffen und deren Derivaten sind Urone. Kommerzielle Beispiele umfassen Dyhard UR 500 (Alzchem), Dyhard UR 300 (Alzchem), EPICURE Catalyst 116 (Westlake), Technicure MDU-11M (ACCI Specialty Materials), Technicure IPDU-8 (ACCI Specialty Materials), Technicure MDU-11M (ACCI Specialty Materials), Dyhard UR 800 (Alzchem), URAcc 57 (Alzchem), UR 700 (Alzchem), UR 500 (Alzchem), EPICURE Catalyst 116 (Westlake).Examples of suitable accelerators (D2) based on ureas and their derivatives are urones. Commercial examples include Dyhard UR 500 (Alzchem), Dyhard UR 300 (Alzchem), and EPICURE Catalyst. 116 (Westlake), Technicure MDU-11M (ACCI Specialty Materials), Technicure IPDU-8 (ACCI Specialty Materials), Technicure MDU-11M (ACCI Specialty Materials), Dyhard UR 800 (Alzchem), URAcc 57 (Alzchem), UR 700 (Alzchem), UR 500 (Alzchem), EPICURE Catalyst 116 (Westlake).

Die hier angeführten Beschleuniger (D2) sind explizit als zusätzlich beschleunigend wirkende Verbindungen zu verstehen, welche durch die Komponente (D1) und deren Kombinationen nicht umfasst sind.The accelerators (D2) listed here are explicitly to be understood as additional accelerating compounds that are not included by component (D1) and its combinations.

Die Verwendung mehrerer Beschleuniger (D2) ist ebenfalls im Sinne der Erfindung.The use of multiple accelerators (D2) is also in line with the invention.

Der Beschleuniger (D2) liegt in den erfindungsgemäßen Massen insbesondere in einem Anteil von 0 bis 70 Gew.-% vor, bevorzugt 0 bis 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (D).The accelerator (D2) is present in the masses according to the invention, in particular in a proportion of 0 to 70 wt.%, preferably 0 to 30 wt.%, in each case based on the total weight of the component (D).

Die Komponente (D) kann aus dem latenten Härter auf Stickstoffbasis (D1) und wahlweise dem Beschleuniger (D2) bestehen. Auch kann die Komponente (D) aus dem latenten Härter auf Stickstoffbasis (D1) bestehen.Component (D) can consist of the nitrogen-based latent hardener (D1) and optionally the accelerator (D2). Alternatively, component (D) can consist solely of the nitrogen-based latent hardener (D1).

Komponente (E): Radikalische InitiatorkomponenteComponent (E): Radical initiator component

Die härtbare Unterfüllmasse umfasst weiterhin eine radikalische Initiatorkomponente (E).The curable underfill material also includes a radical initiator component (E).

Durch die radikalische Initiatorkomponente (E) können die in der erfindungsgemäßen Unterfüllmasse enthaltenen radikalisch härtbaren Komponenten, insbesondere das (Meth)acrylat (B1) und wahlweise die weitere radikalisch härtbare Komponente (B2), gehärtet werden. Die Härtung kann mittels Wärme und optional mittels aktinischer Strahlung erfolgen.The radical initiator component (E) enables the radically curable components contained in the inventive underfill material, in particular the (meth)acrylate (B1) and optionally the further radically curable component (B2), to be cured. Curing can be carried out by means of heat and optionally by means of actinic radiation.

Die radikalische Initiatorkomponente (E) umfasst wenigstens einen radikalischen Initiator für die Warmhärtung (E1) und optional einen radikalischen Photoinitiator (E2).The radical initiator component (E) includes at least one radical initiator for heat curing (E1) and optionally one radical photoinitiator (E2).

Die radikalische Initiatorkomponente (E) kann in einem Anteil von 0,01 bis 15 Gew.-% vorliegen, bevorzugt in einem Anteil von 0,1 bis 8 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Unterfüllmasse.The radical initiator component (E) can be present in a proportion of 0.01 to 15 wt.%, preferably in a proportion of 0.1 to 8 wt.%, in each case based on the total weight of the backing material.

Radikalischer Initiator für die Warmhärtung (E1)Radical initiator for heat curing (E1)

Der radikalische Initiator für die Warmhärtung (E1) kann ausgewählt sein aus Peroxoverbindungen und/oder Benzpinakolen.The radical initiator for heat curing (E1) can be selected from peroxo compounds and/or benzpinacols.

Geeignete Peroxoverbindungen sind beispielsweise Peroxo(di)ester, Hydroperoxide, (Di)alkylperoxide, Ketonperoxide, Perketale, Persäuren und Peroxomonocarbonate. Außerdem können Peroxodicarbonate, wie sie beispielsweise in der WO 2023/030 763 A1 beschrieben sind, vorteilhaft in der erfindungsgemäßen Unterfüllmasse eingesetzt werden.Suitable peroxo compounds include, for example, peroxo(di)esters, hydroperoxides, (di)alkyl peroxides, ketone peroxides, perketals, peracids, and peroxomonocarbonates. Furthermore, peroxodicarbonates, such as those found in the WO 2023/030 763 A1 as described, are advantageously used in the underfill material according to the invention.

Beispiele für geeignete Peroxoester umfassen Cumolperoxyneodecanoat, 1,1,3,3-Tetramethylbutylperoxyneodecanoat, tert-Amylperoxyneodecanoat, tert-Butylperoxyneodecanoat, 1,1,3,3-Tetramethylbutylperoxypivalat, tert-Amylperoxypivalat, tert-Butylperoxypivalat, Didecanoylperoxid, Dilauroylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(2-ethylhexanoylperoxy)-hexan, 1,1,3,3-Tetramethylbutyl-peroxy-2-ethylhexanoat, tert-Amylperoxy-2-ethylhexanoat, Dibenzoylperoxid, tert-Butylperoxy-2-ethylhexanoat, tert-Butylperoxyisobutyrate, tert-Butylperoxy-3,5,5-trimethylhexanoat, tert-Butylperoxyacetat und tert-Butylperoxybenzoat.Examples of suitable peroxoesters include cumene peroxyneodecanoate, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxyneodecanoate, tert-amylperoxyneodecanoate, tert-butylperoxyneodecanoate, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxypivalate, tert-amylperoxypivalate, tert-butylperoxypivalate, Didecanoyl peroxide, dilauroyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di(2-ethylhexanoylperoxy)-hexane, 1,1,3,3-tetramethylbutyl peroxy-2-ethylhexanoate, tert-amyl peroxy-2-ethylhexanoate, dibenzoyl peroxide, tert-butyl peroxy-2-ethylhexanoate, tert-Butylperoxyisobutyrate, tert-Butylperoxy-3,5,5-trimethylhexanoate, tert-Butyl peroxyacetate and tert-Butyl peroxybenzoate.

Beispiele für geeignete Hydroperoxide umfassen Diisopropylbenzol-monohydroperoxid, p-Menthanhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, 1,1,3,3-Tetramethylbutylhydroperoxid, tert-Butylhydroperoxid und tert-Amylhydroperoxid.Examples of suitable hydroperoxides include diisopropylbenzene monohydroperoxide, p-menthane hydroperoxide, cumene hydroperoxide, 1,1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide, tert-butyl hydroperoxide and tert-amyl hydroperoxide.

Beispiele für geeignete Peroxomonocarbonate umfassen tert-Amyl-peroxy-2-ethylhexylcarbonat, tert-Butyl-peroxyisopropylcarbonat und tert-Butyl-peroxy-2-ethylhexylcarbonat.Examples of suitable peroxomonocarbonates include tert-amyl-peroxy-2-ethylhexyl carbonate, tert-butyl-peroxyisopropyl carbonate, and tert-butyl-peroxy-2-ethylhexyl carbonate.

Beispiele für geeignete Peroxodicarbonate umfassen Di-(4-tert-butyl-cyclohexyl)-peroxodicarbonat, Di-(2-ethylhexyl)-peroxodicarbonat, Di-n-butylperoxodicarbonat, Dicetylperoxodicarbonat und Dimyristilperoxodicarbonat.Examples of suitable peroxodicarbonates include di-(4-tert-butyl-cyclohexyl)-peroxodicarbonate, di-(2-ethylhexyl)-peroxodicarbonate, di-n-butylperoxodicarbonate, dicetylperoxodicarbonate and dimyristilperoxodicarbonate.

Als radikalischer Initiator zur Warmhärtung (E1) können ferner Benzpinakol und davon abgeleitete Verbindungen eingesetzt werden, wie sie beispielsweise in der US 4 288 527 A beschrieben sind. Dazu zählen insbesondere halogenierte, alkylierte und mit Methoxygruppen substituierte Benzpinakole.Benzpinacol and derivatives thereof can also be used as radical initiators for hot curing (E1), as are found, for example, in the US 4 288 527 A are described. These include in particular halogenated, alkylated and methoxy-substituted benzopinacols.

Weiterhin können geschützte Benzpinakole als Komponente (E1) verwendet werden. Diese können sowohl einfach als auch zweifach geschützt vorliegen und umfassen silylgeschützte, insbesondere einfach und zweifach trialkylsilylgeschützte, Benzpinakole.Furthermore, protected benzopinacols can be used as component (E1). These can be either singly or doubly protected and include silyl-protected, in particular singly and doubly trialkylsilyl-protected, benzopinacols.

Beispiele für Benzpinakole, die in der erfindungsgemäßen härtbaren Unterfüllmasse eingesetzt werden können, sind 1,1,2,2-Tetraphenyl-1,2-ethandiol, 1,1,2,2-Tetrakis(4-methylphenyl)-1,2-ethandiol, 1,1,2,2-Tetrakis(4-methoxyphenyl)-1,2-ethandiol, 1,1,2,2-Tetrakis(4-chlorophenyl)-1,2-ethandiol, 1-Hydroxy-2-trimethylsiloxy-1,1,2,2-tetraphenylethan, 1,1,2,2-Tetraphenyl-1,2-bis-(trimethylsiloxy)-ethan und 1,1,2,2- Tetrakis(4-methylphenyl)-1,2-bis-(trimethylsiloxy)-ethan.Examples of benzopinacols that can be used in the curable underfill material according to the invention are 1,1,2,2-tetraphenyl-1,2-ethanediol, 1,1,2,2-tetrakis(4-methylphenyl)-1,2-ethanediol, 1,1,2,2-tetrakis(4-methoxyphenyl)-1,2-ethanediol, 1,1,2,2-tetrakis(4-chlorophenyl)-1,2-ethanediol, 1-hydroxy-2-trimethylsiloxy-1,1,2,2-tetraphenylethane, 1,1,2,2-tetraphenyl-1,2-bis-(trimethylsiloxy)ethane and 1,1,2,2-tetrakis(4-methylphenyl)-1,2-bis-(trimethylsiloxy)ethane.

Der radikalische Initiator für die Warmhärtung (E1) kann in der erfindungsgemäßen Unterfüllmasse in einem Anteil von 0,01 bis 10 Gew.-% vorliegen, bevorzugt von 0,1 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Unterfüllmasse.The radical initiator for heat curing (E1) can be present in the underfill material according to the invention in a proportion of 0.01 to 10 wt.%, preferably 0.1 to 5 wt.%, in each case based on the total weight of the underfill material.

Radikalischer Photoinitiator (E2)Radical photoinitiator (E2)

Der radikalische Photoinitiator (E2) ermöglicht optional die Lichtfixierung der härtbaren Unterfüllmasse.The radical photoinitiator (E2) optionally enables light fixation of the curable underfill material.

Als radikalischer Photoinitiator (E2) können alle üblichen, im Handel erhältlichen Verbindungen eingesetzt werden, wie beispielsweise α-Hydroxyketone, Benzophenon, α,α'-Diethoxyacetophenon, 4,4-Diethylaminobenzophenon, 2,2-Dimethoxy-2-phenyl-acetophenon, 4-Isopropylphenyl-2-hydroxy-2-propylketon, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon, Isoamyl-para-dimethylaminobenzoat, Methyl-4-dimethylaminobenzoat, Methylortho-benzoylbenzoat, Benzoin, Benzoinethylether, Benzoinisopropylether, Benzoinisobutylether, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-on, 2-Isopropylthioxanthon, Dibenzosuberon, 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid und Bisacylphosphinoxide, wobei die genannten Verbindungen allein oder in Kombination von zwei oder mehreren der genannten Verbindungen als radikalischer Photoinitiator (E2) verwendet werden können.Any common, commercially available compound can be used as a radical photoinitiator (E2), such as α-hydroxyketones, benzophenone, α,α'-diethoxyacetophenone, 4,4-diethylaminobenzophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 4-isopropylphenyl-2-hydroxy-2-propylketone, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, isoamyl para-dimethylaminobenzoate, methyl 4-dimethylaminobenzoate, methyl orthobenzoylbenzoate, benzoin, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2-isopropylthioxanthone, dibenzosuberone, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, and bisacylphosphine oxides, wherein the aforementioned compounds can be used alone or in combination with two or more of the aforementioned compounds. can be used as a radical photoinitiator (E2).

Als radikalischer Photoinitiator (E2), der mittels UV-Strahlung aktivierbar ist, können beispielsweise die Omnirad™-Typen von IGM Resins eingesetzt werden, darunter die Typen Omnirad 184, Omnirad 500, Omnirad 1173, Omnirad 2959, Omnirad 754, Omnirad BDK, Omnirad 369, Omnirad 907, Omnirad 2022, Omnirad 2100, Omnirad 784, Omnirad 250, Omnirad TPO, Omnirad TPO-L, Omnirad 819, Omnirad 819 DW, Omnirad MBF, Omnirad BMS, Omnirad 4265.For example, the Omnirad™ types from IGM Resins can be used as radical photoinitiators (E2) that can be activated by UV radiation, including the types Omnirad 184, Omnirad 500, Omnirad 1173, Omnirad 2959, Omnirad 754, Omnirad BDK, Omnirad 369, Omnirad 907, Omnirad 2022, Omnirad 2100, Omnirad 784, Omnirad 250, Omnirad TPO, Omnirad TPO-L, Omnirad 819, Omnirad 819 DW, Omnirad MBF, Omnirad BMS, Omnirad 4265.

Die voranstehenden Aufzählungen sind als beispielhaft für den radikalischen Photoinitiator (E2) zu sehen und keineswegs als limitierend zu verstehen.The preceding lists are to be seen as exemplary for the radical photoinitiator (E2) and are by no means to be understood as limiting.

Der in den erfindungsgemäßen Massen als Komponente (E2) eingesetzte radikalische Photoinitiator ist vorzugsweise durch aktinische Strahlung einer Wellenlänge im Bereich von 200 bis 460 nm aktivierbar, besonders bevorzugt von 250 bis 400 nm.The radical photoinitiator used as component (E2) in the masses according to the invention is preferably activatable by actinic radiation of a wavelength in the range of 200 to 460 nm, particularly preferably from 250 to 400 nm.

Bei Bedarf kann der radikalische Photoinitiator (E2) mit einem geeigneten Sensibilisierungsmittel kombiniert werden.If necessary, the radical photoinitiator (E2) can be combined with a suitable sensitizing agent.

Der radikalische Photoinitiator (E2) kann in der härtbaren Unterfüllmasse insbesondere in einem Anteil von 0 bis 5 Gew.-% vorliegen, bevorzugt von 0 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Unterfüllmasse.The radical photoinitiator (E2) can be present in the curable underfill material in a proportion of 0 to 5 wt.%, preferably 0 to 3 wt.%, in each case based on the total weight of the underfill material.

Komponente (F): FüllstoffComponent (F): Filler

Zusätzlich zu den Komponenten (A) bis (E) kommen Füllstoffe (F) in der Unterfüllmasse zum Einsatz. Diese erlauben unter anderem die chemische Beständigkeit, die Medienaufnahme, die mechanischen Eigenschaften und den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der gehärteten Unterfüllmasse zu beeinflussen.In addition to components (A) to (E), fillers (F) are used in the underfill. These allow, among other things, the chemical resistance, media absorption, mechanical properties, and coefficient of thermal expansion of the hardened underfill to be influenced.

Der Füllstoff (F) kann aus der folgenden Gruppe ausgewählt werden: Oxide, Nitride, Boride, Carbide, Sulfide und Silicide von Metallen und Halbmetallen, einschließlich gemischte Verbindungen mehrerer Metalle und/oder Halbmetalle; Kohlenstoffmodifikationen wie Diamant, Graphit und Kohlenstoffnanoröhren; Silicate und Borate von Metallen und Halbmetallen; alle Arten von Gläsern; Metalle und Halbmetalle in elementarer Form, in Form von Legierungen oder intermetallischen Phasen; in der Harzmatrix unlösliche anorganische oder organische Salze; Partikel aus polymeren Materialien, wie beispielsweise Silikon, Polyamid, Polyethylen und PTFE; und Kombinationen davon.The filler (F) can be selected from the following group: oxides, nitrides, borides, carbides, sulfides and silicides of metals and semimetals, including mixed compounds of several metals and/or semimetals; carbon modifications such as diamond, graphite and carbon nanotubes; silicates and borates of metals and semimetals; all types of glasses; metals and semimetals in elemental form, in the form of alloys or intermetallic phases; inorganic or organic salts insoluble in the resin matrix; particles of polymeric materials, such as silicone, polyamide, polyethylene and PTFE; and combinations thereof.

Beispielsweise kann der Füllstoff Aluminiumoxid umfassen, beispielsweise in Form von Korund.For example, the filler can include aluminum oxide, for example in the form of corundum.

Um einen besonders geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Unterfüllmasse zu erzielen, kann bevorzugt Siliziumdioxid als Füllstoff (F) verwendet werden, beispielsweise in Form von Quarz und/oder Quarzglas.To achieve a particularly low coefficient of thermal expansion of the backer rod, silicon dioxide can preferably be used as a filler (F), for example in the form of quartz and/or quartz glass.

Auch Materialien mit negativem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie zum Beispiel Zirkoniumwolframat, können als Füllstoff (F) eingesetzt werden.Materials with a negative coefficient of thermal expansion, such as zirconium tungstate, can also be used as filler (F).

Die Auswahl der Füllstoffe (F) ist im Hinblick auf Partikelformen (wie zum Beispiel kantig, sphärisch, plättchen- oder nadelförmig, Hohlformen) und Partikelgrößen (makroskopisch, mikroskopisch, nanoskalig) in keiner Weise beschränkt. Bekanntermaßen können auch verschiedene Partikelformen oder Partikelgrößen bzw. Partikelgrößenverteilungen in Kombination eingesetzt werden, um beispielsweise eine niedrigere Viskosität oder einen höheren maximalen Füllgrad zu erzielen.The selection of fillers (F) is in no way limited with regard to particle shapes (such as angular, spherical, plate-shaped or needle-shaped, hollow forms) and particle sizes (macroscopic, microscopic, nanoscale). It is also known that different particle shapes or particle sizes or particle size distributions can be used in combination to achieve, for example, a lower viscosity or a higher maximum filler content.

Der volumetrische Teilchendurchmesser d98 des Füllstoffs (F) liegt bevorzugt im Bereich von 10 nm bis 50 µm, weiter bevorzugt im Bereich von 1 µm bis 30 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 3 bis 15 µm. Der volumetrische Teilchendurchmesser kann mittels Laserbeugung ermittelt werden.The volumetric particle diameter d98 of the filler (F) is preferably in the range of 10 nm to 50 µm, more preferably in the range of 1 µm to 30 µm, and particularly preferably in the range of 3 to 15 µm. The volumetric particle diameter can be determined by laser diffraction.

Der Füllstoff (F) liegt in der härtbaren Unterfüllmasse bevorzugt in einem Anteil von 30 bis 80 Gew.-% vor, besonders bevorzugt in einem Anteil von 40 bis 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Unterfüllmasse.The filler (F) is preferably present in the curable underfill mass in a proportion of 30 to 80 wt.%, particularly preferably in a proportion of 40 to 70 wt.%, in each case based on the total weight of the underfill mass.

Komponente (G): ZusatzstoffComponent (G): Additive

Neben den Komponenten (A) bis (F) kann die erfindungsgemäße härtbare Unterfüllmasse weitere Zusatzstoffe (G) enthalten. Beispielhaft und nicht abschließend seien Katalysatoren, Zähigkeitsmodifikatoren wie Core-Shell-Partikel oder Block-Copolymere, Farbstoffe, Pigmente, Fluoreszenzmittel, Thixotropiermittel, Verdicker, Thermostabilisatoren, Antioxidantien, Weichmacher, Flammschutzmittel, thermisch und/oder elektrisch leitfähige Partikel, Korrosionsinhibitoren, Wasserfänger, Verdünnungsmittel, Verlaufs- und Benetzungsadditive, Haftvermittler und Kombinationen davon genannt, die als Zusatzstoffe (G) eingesetzt werden können.In addition to components (A) to (F), the curable underfill material according to the invention may contain further additives (G). By way of example, but not limited to, catalysts, toughness modifiers such as core-shell particles or block copolymers, dyes, pigments, fluorescent agents, thixotropic agents, thickeners, thermostabilizers, antioxidants, plasticizers, flame retardants, thermally and/or electrically conductive particles, corrosion inhibitors, water scavengers, thinning agents, leveling and wetting additives, adhesion promoters and combinations thereof, which may be used as additives (G), are mentioned.

Die Zusatzstoffe (G) liegen in der härtbaren Masse insbesondere in einem Anteil von 0 bis 15 Gew.-% vor, bevorzugt in einem Anteil von 0,01 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Unterfüllmasse.The additives (G) are present in the hardenable mass, in particular in a proportion of 0 to 15 wt.%, preferably in a proportion of 0.01 to 10 wt.%, in each case based on the total weight of the underfill mass.

Formulierung der härtbaren UnterfüllmasseFormulation of the curable underfill

Eine Formulierung der erfindungsgemäßen härtbaren Unterfüllmasse, insbesondere für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren, umfasst die zuvor beschriebenen Komponenten (A) bis (F).One formulation of the curable underfill material according to the invention, in particular for use in the method according to the invention, comprises the components (A) to (F) described above.

Gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst oder besteht die Unterfüllmasse aus den folgenden Komponenten, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Unterfüllmasse:

  1. (A) 5 bis 50 Gew.-% des Epoxids;
  2. (B) 4 bis 40 Gew.-% der radikalisch härtbaren Komponente, die das (Meth)acrylat (B1) umfasst;
  3. (C) 1 bis 20 Gew.-% des cyclischen Carbodiimids;
  4. (D) 0,5 bis 30 Gew.-% des Härters auf Stickstoffbasis, der den latenten Härter auf Stickstoffbasis (D1) umfasst;
  5. (E) 0,01 bis 15 Gew.-% der radikalischen Initiatorkomponente, die den radikalischen Initiator für die Warmhärtung (E1) umfasst; und
  6. (F) 30 bis 80 Gew.-% des Füllstoffs.
According to a first embodiment, the underfill material comprises or consists of the following components, each based on the total weight of the underfill material:
  1. (A) 5 to 50 wt.% of the epoxide;
  2. (B) 4 to 40 wt.% of the radically curable component comprising the (meth)acrylate (B1);
  3. (C) 1 to 20 wt.% of cyclic carbodiimide;
  4. (D) 0.5 to 30 wt.% of the nitrogen-based hardener comprising the latent nitrogen-based hardener (D1);
  5. (E) 0.01 to 15 wt.% of the radical initiator component comprising the radical initiator for heat curing (E1); and
  6. (F) 30 to 80 wt.% of the filler.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform umfasst oder besteht die Unterfüllmasse aus den folgenden Komponenten, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Unterfüllmasse:

  1. (A) 5 bis 50 Gew.-% des Epoxids;
  2. (B) 4 bis 40 Gew.-% der radikalisch härtbaren Komponente, die das (Meth)acrylat (B1) umfasst;
  3. (C) 1 bis 20 Gew.-% des cyclischen Carbodiimids;
  4. (D) 0,5 bis 30 Gew.-% des Härters auf Stickstoffbasis, der den latenten Härter auf Stickstoffbasis (D1) umfasst;
  5. (E) 0,01 bis 15 Gew.-% der radikalischen Initiatorkomponente, die den radikalischen Initiator für die Warmhärtung (E1) und den radikalischen Photoinitiator (E2) umfasst; und
  6. (F) 30 bis 80 Gew.-% des Füllstoffs.
According to a second embodiment, the underfill material comprises or consists of the following components, each based on the total weight of the underfill material:
  1. (A) 5 to 50 wt.% of the epoxide;
  2. (B) 4 to 40 wt.% of the radically curable component comprising the (meth)acrylate (B1);
  3. (C) 1 to 20 wt.% of cyclic carbodiimide;
  4. (D) 0.5 to 30 wt.% of the nitrogen-based hardener comprising the latent nitrogen-based hardener (D1);
  5. (E) 0.01 to 15 wt.% of the radical initiator component comprising the radical initiator for heat curing (E1) and the radical photoinitiator (E2); and
  6. (F) 30 to 80 wt.% of the filler.

Gemäß einer dritten Ausführungsform umfasst oder besteht die Unterfüllmasse aus den folgenden Komponenten, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Unterfüllmasse:

  • (A) 5 bis 50 Gew.-% des Epoxids;
  • (B) 4 bis 40 Gew.-% der radikalisch härtbaren Komponente, die das (Meth)acrylat (B1) umfasst;
  • (C) 1 bis 20 Gew.-% des cyclischen Carbodiimids;
  • (D) 0,5 bis 30 Gew.-% des Härters auf Stickstoffbasis, der den latenten Härter auf Stickstoffbasis (D1) umfasst;
  • (E) 0,01 bis 15 Gew.-% der radikalischen Initiatorkomponente, die den radikalischen Initiator für die Warmhärtung (E1) umfasst; und
  • (F) 30 bis 80 Gew.-% des Füllstoffs, wobei der Füllstoff Siliciumdioxid und/oder Aluminiumoxid umfasst.
According to a third embodiment, the underfill material comprises or consists of the following components, each based on the total weight of the underfill material:
  • (A) 5 to 50 wt.% of the epoxide;
  • (B) 4 to 40 wt.% of the radically curable component comprising the (meth)acrylate (B1);
  • (C) 1 to 20 wt.% of cyclic carbodiimide;
  • (D) 0.5 to 30 wt.% of the nitrogen-based hardener comprising the latent nitrogen-based hardener (D1);
  • (E) 0.01 to 15 wt.% of the radical initiator component comprising the radical initiator for heat curing (E1); and
  • (F) 30 to 80 wt.% of the filler, wherein the filler comprises silicon dioxide and/or aluminium oxide.

Optional können die Unterfüllmassen der oben beschriebenen Ausführungsformen, zusätzlich zu den Komponenten (A) bis (F), 0 bis 15 Gew.-% an Zusatzstoffen (G) enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Unterfüllmasse.Optionally, the underfilling materials of the embodiments described above may contain, in addition to components (A) to (F), 0 to 15 wt.% of additives (G), based on the total weight of the underfilling material.

Die erfindungsgemäße härtbare Unterfüllmasse aller Ausführungsformen wird bevorzugt als Einkomponentenmasse bereitgestellt.The hardenable underfill material according to the invention in all embodiments is preferably provided as a single-component material.

Eigenschaften und Verwendung der härtbaren UnterfüllmasseProperties and uses of the hardenable underfill

Durch die Zugabe des (Meth)acrylats (B1) erhält die erfindungsgemäße Unterfüllmasse eine besonders niedrige Viskosität und die Fließfähigkeit der Unterfüllmasse kann erhöht werden. Eine niedrige Viskosität hat jedoch nicht in jedem Fall eine hohe Fließfähigkeit zur Folge. Die Fließfähigkeit muss daher in jedem Fall getrennt von der Viskosität betrachtet werden.The addition of (meth)acrylate (B1) gives the underfill material according to the invention a particularly low viscosity and increases its flowability. However, low viscosity does not necessarily result in high flowability. Therefore, flowability must always be considered separately from viscosity.

Die Viskosität der Unterfüllmasse liegt beispielsweise unter 50 Pa·s, insbesondere unter 30 Pa·s.The viscosity of the underfill material is, for example, below 50 Pa·s, and in particular below 30 Pa·s.

Die Unterfüllmasse kann insbesondere Spalte mit einer Höhe von weniger als 150 µm kapillierend unterfließen. Unter Beachtung der maximalen Füllstoffgrößen sind auch Spalte mit einer Höhe von weniger als 50 µm bis hin zu Spalten mit einer Höhe von weniger als 30 µm möglich.The filler material can flow under gaps with a height of less than 150 µm by capillary action. Subject to the maximum filler size limits, gaps with a height of less than 50 µm down to less than 30 µm are also possible.

Um ein prozesssicheres Unterfließen sicherzustellen, beträgt die Fließstrecke der Unterfüllmasse für die Substratkombination Glas/Glas mindestens 10 mm, bevorzugt mindestens 15 mm und besonders bevorzugt mindestens 20 mm, gemessen bei 90 °C und einer Flusszeit von 60 s für einen 130 µm hohen Spalt. Fließstrecken von weniger als 10 mm sind in der Regel nicht ausreichend, um den Anforderungen der typischen Anwendung zu genügen.To ensure reliable flow, the flow distance of the backer rod for the glass/glass substrate combination is at least 10 mm, preferably at least 15 mm, and particularly preferably at least 20 mm, measured at 90 °C and a flow time of 60 s for a 130 µm high gap. Flow distances of less than 10 mm are generally insufficient to meet the requirements of typical applications.

Es versteht sich, dass die Fließstrecke von der jeweils vorhandenen Materialkombination abhängig ist. Beispielsweise kann eine Fließstrecke von 5 mm für die Substratkombination FR4/FR4 für ein prozesssicheres Unterfließen ausreichend sein. Eine derartige Unterfüllmasse gemäß der vorliegenden Erfindung würde jedoch die zuvor für die Substratkombination Glas/Glas angegebenen Werte ebenfalls erfüllen.It is understood that the flow distance depends on the specific material combination. For example, a flow distance of 5 mm may be sufficient for reliable underflow with the substrate combination FR4/FR4. However, such an underfill material according to the present invention would also meet the values previously specified for the substrate combination glass/glass.

Zur Unterstützung des Unterfließens können das Substrat und/oder der wenigstens eine Fügepartner zusätzlich erwärmt werden. Dabei sind Temperaturen von mindestens 50 °C bevorzugt. Weiter bevorzugt sind Temperaturen von 70 °C und besonders bevorzugt Temperaturen von 90 °C, jedoch nicht mehr als 150 °C oder 130 °C, um ein vorzeitiges Aushärten der Unterfüllmasse zu vermeiden.To aid the flow of the underfill material, the substrate and/or at least one of the joining partners can be additionally heated. Temperatures of at least 50 °C are preferred. Temperatures of 70 °C are further preferred, and temperatures of 90 °C are particularly preferred, but not exceeding 150 °C or 130 °C, to prevent premature hardening of the underfill material.

Es versteht sich, dass die Temperatur zum Vorwärmen des Substrats und/oder des wenigstens einen Fügepartners nicht derart hoch gewählt sein darf, dass die Unterfüllmasse bereits aushärtet, bevor eine ausreichende Fließstrecke erreicht wurde. Die Temperatur, die zum Vorwärmen genutzt wird, darf daher maximal der Temperatur entsprechen, die zum Aushärten der erfindungsgemäßen Masse verwendet wird.It is understood that the temperature used to preheat the substrate and/or the at least one joining partner must not be so high that the backing material hardens before a sufficient flow distance has been reached. The temperature used for preheating must therefore not exceed the temperature used to cure the material according to the invention.

Sofern die Temperatur, die zum Vorwärmen genutzt wird, der Temperatur entspricht, die zum Aushärten der erfindungsgemäßen Masse genutzt wird, kann weiterhin eine ausreichende Fließstrecke erzielt werden, da der eingesetzte latente Härter auf Stickstoffbasis (D1) eine zeitversetzte Aushärtung ermöglicht und somit eine schlagartige Aushärtung der Unterfüllmasse bei Kontakt mit dem vorgewärmten Substrat und/oder wenigstens einen Fügepartner vermieden werden kann.Provided that the temperature used for preheating corresponds to the temperature used for curing the mass according to the invention, a sufficient flow distance can still be achieved, since the nitrogen-based latent hardener (D1) used enables delayed curing and thus a sudden curing of the backer rod upon contact with the preheated substrate and/or at least one joining partner can be avoided.

Optional kann die Unterfüllmasse, nach dem Unterfließen, zusätzlich mittels Licht fixiert werden. In diesem Fall umfasst die härtbare Unterfüllmasse die Komponente (E2), den radikalischen Photoinitiator. Die Bestrahlung erfolgt insbesondere durch Bestrahlen der Kehlnaht, die sich am Rand des unterflossenen Spalts bildet.Optionally, the backer rod can be additionally cured with light after being poured. In this case, the curable backer rod comprises component (E2), the radical photoinitiator. Irradiation is carried out in particular by irradiating the fillet weld that forms at the edge of the poured gap.

Nach der Fixierung mit aktinischer Strahlung erhält die Unterfüllmasse eine sogenannte „green strength“ oder Handlingsfestigkeit. Dies bedeutet, dass nach dem Fixieren kein Verließen mehr stattfindet. Das Substrat und der jeweilige Fügepartner bleiben zueinander fixiert und lassen sich so weiteren Produktionsschritten zuführen. Die Lichtfixierung ist insbesondere für Prozesse geeignet, in denen kurze Taktzeiten gefordert sind.After fixation with actinic radiation, the backing material acquires a so-called "green strength" or handling strength. This means that no further shrinkage occurs after fixation. The substrate and the respective joining partner remain fixed to each other and can thus be fed into further production steps. Light fixation is particularly suitable for processes where short cycle times are required.

Die erfindungsgemäße Unterfüllmasse zeichnet sich durch eine hohe Reaktivität bei einer gleichzeitig langen Verarbeitungszeit bei Raumtemperatur aus. Die Unterfüllmasse lässt sich bei einer Temperatur von unter 180 °C, bevorzugt von unter 150 °C innerhalb kurzer Zeit aushärten. Typischerweise sind die Massen bei einer Temperatur von 130 °C innerhalb von weniger als 60 min vollständig ausgehärtet.The underfill material according to the invention is characterized by high reactivity combined with a long working time at room temperature. The underfill material can be cured within a short time at temperatures below 180 °C, preferably below 150 °C. Typically, the material is completely cured in less than 60 minutes at a temperature of 130 °C.

Insbesondere liegt die Temperatur, bei der die Unterfüllmasse beginnt auszuhärten, oberhalb von 80 °C. Sofern das Substrat und/oder der wenigstens eine Fügepartner zusätzlich vorgewärmt werden, liegt die Temperatur, bei der die Unterfüllmasse beginnt auszuhärten, bevorzugt oberhalb der Vorwärmtemperatur.In particular, the temperature at which the backing material begins to harden is above 80 °C. If the substrate and/or the at least one joining partner are additionally preheated, the temperature at which the backing material begins to harden is preferably above the preheating temperature.

Gleichzeitig besitzt die härtbare Unterfüllmasse eine Verarbeitungszeit von mindestens 72 h bei Raumtemperatur.At the same time, the hardenable underfill material has a processing time of at least 72 hours at room temperature.

Die ausgehärtete Unterfüllmasse besitzt insbesondere eine Glasübergangstemperatur von mindestens 120 °C, bevorzugt von mindestens 130 °C und weiter bevorzugt von mindestens 140 °C. Eine hohe Glasübergangstemperatur ist erforderlich, um ein unerwünschtes Erweichen der ausgehärteten Unterfüllmasse und eine zuverlässige Fixierung von Substrat und Fügepartner(n) wie elektronischen Bauteilen auch bei hohen Temperaturen zu gewährleisten. Eine Glasübergangstemperatur von weniger als 120 °C kann zu Spannungen und in der Folge zu Delamination und Rissen in der Fügeverbindung führen.The cured backer material has a glass transition temperature of at least 120 °C, preferably at least 130 °C, and more preferably at least 140 °C. A high glass transition temperature is necessary to prevent undesirable softening of the cured backer material and to ensure reliable bonding of the substrate and joining partner(s), such as electronic components, even at high temperatures. A glass transition temperature of less than 120 °C can lead to stresses and consequently to delamination and cracking in the joint.

Elektronische Bauteile sind über ihre Lebensdauer oft hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Durch einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) kann die gehärtete Unterfüllmasse diese Belastungen ausgleichen. Dem Spannungseintrag in Bauteile und/oder Substrate aufgrund von beispielsweise thermischer Ausdehnung kann so entgegengewirkt werden. Die erfindungsgemäße Unterfüllmasse besitzt im ausgehärteten Zustand insbesondere einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von weniger als 40 ppm/K, bevorzugt von weniger als 35 ppm/K.Electronic components are often exposed to high thermal stresses throughout their service life. Due to its low coefficient of thermal expansion (CTE), the hardened backer rod can compensate for these stresses. This counteracts the stress input into components and/or substrates caused, for example, by thermal expansion. The backer rod according to the invention, in its cured state, has a coefficient of thermal expansion of less than 40 ppm/K, preferably less than 35 ppm/K.

Die gehärtete Unterfüllmasse besitzt weiterhin eine hohe Haftung. Die Druckscherfestigkeit für die Substratkombination FR4/FR4 liegt beispielsweise bei mindestens 10 MPa, bevorzugt über 15 MPa und besonders bevorzugt über 20 MPa.The hardened underfill material retains high adhesion. The compressive shear strength for the substrate combination FR4/FR4 is, for example, at least 10 MPa, preferably over 15 MPa, and particularly preferably over 20 MPa.

Die Fügeverbindungen sind durch die Verwendung der härtbaren Unterfüllmasse besonders gut vor dem Eindringen von Feuchtigkeit geschützt. Besonders hohe Beständigkeiten sind auch gegenüber gleichzeitiger Temperatur- und Feuchteeinwirkung zu beobachten.The joints are particularly well protected against moisture penetration thanks to the use of the curable underfill. Especially high resistance is also observed against simultaneous exposure to temperature and humidity.

Reine Epoxy-Amin-Systeme, wie sie häufig in Underfill-Anwendungen eingesetzt werden, neigen außerdem in der Warmhärtung zum Entmischen. Die Sedimentation von Füllstoffen wird insbesondere durch das verfahrensübliche (Vor-)Heizen von Substrat und/oder Bauteil weiter verstärkt. Durch den Einsatz des (Meth)acrylats (B1) in der radikalisch härtbaren Komponente (B) in der erfindungsgemäßen Unterfüllmasse ist ein rascher Aufbau eines initialen Polymernetzwerks in der Warmhärtung möglich. Durch dieses Netzwerk wird der Sedimentation fester Komponenten, insbesondere der Füllstoffe (F) und der optionalen festen Zusatzstoffe (G), entgegengewirkt. Die ausgehärtete Unterfüllmasse weist dadurch eine hohe Homogenität über das gesamte Volumen auf und ermöglicht eine zuverlässige Fügeverbindung.Pure epoxy-amine systems, as frequently used in underfill applications, also tend to segregate during heat curing. The sedimentation of fillers is further intensified, in particular, by the (pre-)heating of the substrate and/or component that is standard practice. The use of (meth)acrylate (B1) in the radically curable component (B) of the underfill material according to the invention enables the rapid formation of an initial polymer network during heat curing. This network counteracts the sedimentation of solid components, especially the fillers (F) and the optional solid additives (G). The cured underfill material thus exhibits high homogeneity throughout its entire volume and enables a reliable bond.

Die zuvor beschriebene härtbare Unterfüllmasse eignet sich insbesondere für die Verwendung als sogenannter „Capillary Underfill“.The previously described hardenable underfill material is particularly suitable for use as a so-called "capillary underfill".

Verwendete Messverfahren und DefinitionenMeasurement methods and definitions used

Raumtemperaturroom temperature

Raumtemperatur ist definiert als 23 °C ± 2 °C.Room temperature is defined as 23 °C ± 2 °C.

AushärtungCuring

Die „Aushärtung“ wird definiert als Polymerisations- oder Additionsreaktion über den Gelpunkt hinaus. Der Gelpunkt ist der Punkt, an dem das Speichermodul G' gleich dem Verlustmodul G'' wird."Curing" is defined as a polymerization or addition reaction beyond the gel point. The gel point is the point at which the storage modulus G' equals the loss modulus G''.

Fließtest und HomogenitätstestFlow test and homogeneity test

Für den Aufbau der Probekörper wurden zwei 75 mm x 25 mm x 1 mm Glasobjektträger mit einem Überlapp von 65 mm und einem Spalt mit einer Höhe von 130 µm miteinander verbunden. Dazu wurden jeweils zwei Klebstofftropfen eines UV-härtenden Klebstoffs, der 130 µm Spacer-Partikel enthält, mit einer 580 µm konischen Dosiernadel auf einen Glasobjektträger an die Ecken dosiert. Die Glasobjektträger wurden versetzt gefügt, sodass ein ca. 10 mm breiter Rand entsteht. Für eine definierte Anpresskraft wurde ein 50 g Gewicht auf die Probe gelegt und der Klebstoff mittels einer UV-Lampe ausgehärtet.To assemble the test specimens, two 75 mm x 25 mm x 1 mm glass slides were joined together with a 65 mm overlap and a 130 µm gap. Two drops of a UV-curing adhesive containing 130 µm spacer particles were dispensed onto the corners of each slide using a 580 µm conical dispensing needle. The slides were then joined with an offset, creating an approximately 10 mm wide rim. A 50 g weight was placed on the specimen to ensure a defined contact pressure, and the adhesive was cured using a UV lamp.

Eine Heizplatte wurde vorab auf 90 °C eingestellt und die Glasprobekörper zum Vorwärmen für 2 min auf die Heizplatte gelegt. Der Fließtest fand ebenfalls auf der Heizplatte statt. Der Klebstoff wurde dazu manuell mit einer 580 µm konischen Nadel entlang einer offenen Seite des vorgewärmten Glasprobekörpers aufgetragen.A hot plate was preheated to 90 °C, and the glass specimens were placed on it for 2 minutes. The flow test was also performed on the hot plate. For this test, the adhesive was manually applied along an open side of the preheated glass specimen using a 580 µm conical needle.

Die Fließfront wurde nach 60 s markiert und die Fließstrecke ausgemessen.The flow front was marked after 60 seconds and the flow path was measured.

Anschließend wurden ausgewählte Proben hinsichtlich potenzieller Sedimentation untersucht. Dazu wurden die oben beschriebenen Proben zuerst mittels einer Einbettmasse eingebettet. Hierzu wurde CaldoFix-2 Resin zu 25 Teilen mit 7 Teilen CaldoFix-2 Hardener gemischt. Die Proben wurden in diese Mischung gegeben und für 24 h bei Raumtemperatur ausgehärtet. Anschließend wurde von diesen Proben ein Querschliff erstellt mittels des Schleifgerätes ATA SAPHIR 520. Diese Querschliffe wurden unter einem REM-Mikroskop betrachtet (vgl. 1 und 2).Subsequently, selected samples were examined for potential sedimentation. For this purpose, the samples described above were first embedded using an investment material. CaldoFix-2 Resin was mixed at a ratio of 25 parts to 7 parts CaldoFix-2 Hardener. The samples were placed in this mixture and cured for 24 hours at room temperature. A cross-section was then prepared from these samples using the ATA SAPHIR 520 grinding machine. These cross-sections were examined under a SEM microscope (see [reference]). 1 and 2 ).

Thermischer Ausdehnungskoeffizient (CTE) und Glasübergangstemperatur (Tg)Coefficient of thermal expansion (CTE) and glass transition temperature ( Tg )

Als Form für die Prüfkörperherstellung diente ein Plättchen (Dicke 2 mm) aus Polyoxymethylen (POM), in dem sich ein Langloch von etwa 25 mm Länge und 4 mm Breite befindet. Die Form wurde auf eine Kunststofffolie (biaxial orientierter Polyester, Hostaphan RN, Dicke 75 µm, einseitig silikonisiert) aufgelegt, blasenfrei mit der reaktiven Unterfüllmasse befüllt und mit einer weiteren Abdeckfolie versehen.A 2 mm thick polyoxymethylene (POM) plate with an elongated hole approximately 25 mm long and 4 mm wide served as the mold for producing the test specimen. The mold was placed on a plastic film (biaxially oriented polyester, Hostaphan RN, 75 µm thick, siliconized on one side), filled with the reactive backing compound without air bubbles, and covered with another protective film.

Die Warmhärtung erfolgt im vorgeheizten Umluftofen bei 150 °C für 50 min, wobei die Prüfkörperform samt Abdeckfolien mittels Federklemmen zwischen zwei Aluminiumplatten (Dicke je 3 mm) geklemmt wird.The heat curing takes place in a preheated convection oven at 150 °C for 50 min, whereby the test specimen shape including cover films is clamped between two aluminium plates (3 mm thick each) using spring clamps.

Nach dem Erkalten der Prüfkörperform wird die stabförmige Probe der ausgehärteten Unterfüllmasse entformt und eine Materialprobe von ca. 4 mm Breite, 4 mm Länge und 2 mm Dicke davon abgetrennt, mit einem Schleifpapier der Körnung 600 entgratet und der Messung in einem thermomechanischen Analysator (TMA) der Firma Mettler Toledo (Typ TMA A840e oder TMA A841 Ee) zugeführt.After the test specimen mold has cooled, the rod-shaped sample of the hardened underfill material is demolded and a material sample of approximately 4 mm width, 4 mm length and 2 mm thickness is cut off, deburred with 600 grit sandpaper and fed to a thermomechanical analyzer (TMA) from Mettler Toledo (type TMA A840e or TMA A841 Ee).

Die Messung umfasst folgende Segmente: (1) Isotherm, 23 °C, 5 min; (2) dynamisch 23-240 °C, 2 K/min. Die Auflagekraft beträgt in allen Segmenten 0,1 N. Ausgewertet wird das Heizsegment (2).The measurement comprises the following segments: (1) isothermal, 23 °C, 5 min; (2) dynamic 23-240 °C, 2 K/min. The contact force is 0.1 N in all segments. The heating segment (2) is evaluated.

Der mittlere thermische Ausdehnungskoeffizient α wurde über den Temperaturbereich 30-100 °C ausgewertet.The mean coefficient of thermal expansion α was evaluated over the temperature range 30-100 °C.

Mit der TMA-Messung (Segment 2) wurde außerdem die Glasübergangstemperatur bestimmt. Diese ist erkennbar an einem deutlichen Anstieg der Messkurve durch stärkere Ausdehnung der Probe, wodurch ein Knick in der Messkurve entsteht. Die Auswertung erfolgt durch Anlegen von zwei Tangenten an diesen Knick. Der Glasübergang ist der Schnittpunkt der Tangenten.The glass transition temperature was also determined using the TMA measurement (segment 2). This is recognizable by a distinct rise in the measurement curve due to greater expansion of the sample, which creates a kink in the curve. The evaluation is performed by drawing two tangents to this kink. The glass transition is the point of intersection of the tangents.

Druckscherfestigkeit (DSF)compressive shear strength (DSF)

Jeweils zwei Probekörper (Abmessungen 20 mm x 20 mm x 5 mm) aus getempertem FR4 wurden mit 5 mm Überlappung unter Verwendung der jeweiligen Unterfüllmasse verklebt. Dazu wurde auf den ersten Probekörper eine Raupe aus der Unterfüllmasse aufgetragen. Danach wurde ein zweiter Probekörper gefügt. Die Klebschichtdicke von 0,1 mm und die Überlappung wurden durch Distanzdrähte und eine Verklebevorrichtung eingestellt. Die gefügten Proben wurden im vorgeheizten Umluftofen für 60 min bei 130 °C ausgehärtet.Two test specimens (dimensions 20 mm x 20 mm x 5 mm) made of tempered FR4 were bonded with a 5 mm overlap using the respective backing compound. A bead of backing compound was applied to the first test specimen, and then a second specimen was joined. The adhesive layer thickness of 0.1 mm and the overlap were adjusted using spacers and a bonding device. The joined specimens were cured in a preheated convection oven for 60 minutes at 130 °C.

Die Messung erfolgte bei Raumtemperatur an einer Prüfmaschine von Zwick Roell des Typs „AllRoundLine“ mit einer Deformationsgeschwindigkeit von 10 mm/min.The measurement was performed at room temperature on a Zwick Roell "AllRoundLine" testing machine with a deformation rate of 10 mm/min.

Viskosität und VerarbeitungszeitViscosity and processing time

Zur Bestimmung der Verarbeitungszeit wurde die Viskosität der härtbaren Unterfüllmasse bei einer Scherrate von 10/s an einem MCR-302 Rheometer der Firma Anton Paar bestimmt. Verwendet wurde ein Stempel PP20 bei einem Spalt von 500 µm und einer Temperatur von 23 ± 1 °C. Eine ausreichende Verarbeitungszeit ist gegeben, wenn bei einer Lagerung bei Raumtemperatur der Viskositätsanstieg über einen Zeitraum von 72 h weniger als 25 % beträgt.To determine the processing time, the viscosity of the curable underfill material was measured at a shear rate of 10⁻⁶/s using an Anton Paar MCR-302 rheometer. A PP20 punch was used with a gap of 500 µm and a temperature of 23 ± 1 °C. Sufficient processing time is achieved if, during storage at room temperature, the viscosity increase over a period of 72 hours is less than 25%.

HerstellungsbeispieleProduction examples

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen härtbaren Massen wurden zunächst die Komponenten (A), (B) und optional (G) mittels eines Dissolvers (PC Laborsystem GmbH) bis zum Erhalt einer homogenen Masse miteinander vermengt.To produce the curable masses according to the invention, the components (A), (B) and optionally (G) were first mixed together using a dissolver (PC Laborsystem GmbH) until a homogeneous mass was obtained.

Nach anschließendem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die Komponente (F) zugegeben und bei Raumtemperatur gerührt.After subsequent cooling to room temperature, component (F) was added and stirred at room temperature.

Zuletzt wurden die Komponenten (C), (D) und (E) zugegeben und die Masse für 30 min bei Raumtemperatur gerührt.Finally, components (C), (D) and (E) were added and the mixture was stirred for 30 minutes at room temperature.

Komponente (A) - Epoxid:Component (A) - Epoxy:

  • A-1: Epikote Resin 169 von der FIRMA Westlake EpoxyA-1: Epikote Resin 169 from the company Westlake Epoxy
  • A-2: jER YX-8000D von der FIRMA Mitsubishi ChemicalA-2: jER YX-8000D from Mitsubishi Chemical
  • A-3: Tactix 742 von der FIRMA HuntsmanA-3: Tactix 742 from Huntsman
  • A-4: Epotec YDM-441 von der FIRMA Aditya BirlaA-4: Epotec YDM-441 from Aditya Birla COMPANY

Komponente (B) - Radikalisch härtbare Komponente:Component (B) - Radically curable component:

  • B1-1: Sartomer SR834 von der FIRMA Arkema (Mw = 332,4 g/mol, Viskosität = 110 mPa·s, Homo-Tg = 211 °C (Herstellerangabe))B1-1: Sartomer SR834 from Arkema (M w = 332.4 g/mol, viscosity = 110 mPa·s, homo-T g = 211 °C (manufacturer's specification))
  • B1-2: Sartomer SR833S von der FIRMA Arkema (Mw = 304,0 g/mol, Viskosität = 140 mPa·s, Homo-Tg = 185 °C (Herstellerangabe))B1-2: Sartomer SR833S from Arkema (M w = 304.0 g/mol, viscosity = 140 mPa·s, homo-T g = 185 °C (manufacturer's specification))
  • B1-3: Laromer HDDA von der Firma BTC Europe GmbH (Mw = 226,3 g/mol, Viskosität = 7 mPa·s, Homo-Tg = 45 °C (Herstellerangabe))B1-3: Laromer HDDA from BTC Europe GmbH (M w = 226.3 g/mol, viscosity = 7 mPa·s, homo-T g = 45 °C (manufacturer's specification))

Komponente (C) - Cyclisches Carbodiimid:Component (C) - Cyclic carbodiimide:

  • C-1: TCC-FP10M von der FIRMA Teijin LtdC-1: TCC-FP10M from Teijin Ltd
  • C-2: DCC von der FIRMA Sigma AldrichC-2: DCC from the company Sigma Aldrich

Komponente (D) - Härter auf Stickstoffbasis:Component (D) - Nitrogen-based hardener:

  • D1-1: Dyhard 100SF von der FIRMA Alzchem GroupD1-1: Dyhard 100SF from the company Alzchem Group
  • D1-2: HXA9322 von der FIRMA Asahi KaseiD1-2: HXA9322 from the company Asahi Kasei
  • D2-1: Dyhard UR 500 von der FIRMA Alzchem GroupD2-1: Dyhard UR 500 from the COMPANY Alzchem Group

Komponente (E) - Radikalische Initiatorkomponente:Component (E) - Radical initiator component:

  • E1-1: Peroxan BEC von der FIRMA PerganE1-1: Peroxan BEC from Pergan
  • E1-2: Peroxan APO von der FIRMA PerganE1-2: Peroxan APO from Pergan
  • E2-1: TPO-L von der FIRMA IGM-ResinsE2-1: TPO-L from the company IGM-Resins

Komponente (F) - Füllstoff:Component (F) - Filler:

  • F-1: Denka Fused Silica FB-3SDC von der FIRMA DenkaF-1: Denka Fused Silica FB-3SDC from Denka
  • F-2: Denka Spherical Alumina DAW-03DC von der FIRMA DenkaF-2: Denka Spherical Alumina DAW-03DC from the company Denka

Komponente (G) - Zusatzstoff:Component (G) - Additive:

  • G-1: Glymo von der FIRMA Evonik Industries
  • G-2: Jonol von der FIRMA Sigma Aldrich
  • G-3: HQMME von der FIRMA Eastman
  • G-4: Cab-O-sil TS 720 von der FIRMA Cabot
  • G-5: Macrolex Blau RR von der FIRMA Lanxess
  • G-6: Tinuvin 292 von der FIRMA BASF
Tabelle 1: Zusammensetzung und Eigenschaften erfindungsgemäßer härtbarer Unterfüllmassen. Komponente E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 A-1 Epikote Resin 169 27,1 27,1 27,1 9,1 20 25,4 A-2 jER YX-8000D 27,1 B1-1 Sartomer SR834 18 18 15,39 18 13,3 18 B1-2 Sartomer SR833S 18 C-1 TCC-FP10M 4,3 4,3 4,3 3,73 4,3 3,3 8 D1-1 Dyhard 100SF 3 3 3 3 2,2 3 D1-2 HXA9322 20,99 D2-1 Dyhard UR 500 0,8 0,8 0,8 0,8 0,6 0,8 E1-1 Peroxan BEC 0,5 0,5 0,5 0,5 0,4 0,5 E1-2 Peroxan APO 0,5 E2-1 TPO-L 0,3 F-1 Denka Fused Silica FB-3SDC 46 45 46 49,91 46 44 F-2 Denka Spherical Alumina DAW-03DC 60 G-1 Glymo 0,3 0,3 0,3 0,2 0,3 0,2 0,3 G-2 Jonol 0,1 0,02 G-3 HQMME 0,1 0,02 G-4 Cab-O-sil TS 720 0,3 0,14 G-5 Macrolex Blau RR 0,1 G-6 Tinuvin 292 0,1 CTE [ppm/K], 30-100 °C - TMA 33 33 33 22 33 29 35 Tg [°C] - TMA 140 135 138 135 131 152 159 Viskosität [mPa·s], 10 s -1 12.586 18.953 14.636 26.414 8.194 12.869 25.394 Stabilität - Viskositätsveränderung [%] 5,8 -5,1 -2,8 15 2,2 -0,3 Fließtest [mm], 60 s, 90 °C, 130 µm 20,5 17 24 13 11,5 10 15 DSF [MPa], FR4-FR4, 1 h, 130 °C 30,8 16,1 66,6 81,3 20,5 45,3 34,2 Tabelle 2: Zusammensetzung und Eigenschaften der Vergleichsmassen. Komponente V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 A-1 Epikote Resin 169 27,6 30,7 50,4 42,9 23,1 23,1 27,1 A-3 Tactix 742 8 A-4 Epotec YDM-441 8 B1-1 Sartomer SR834 18 18 33 18 18 18 B1-3 HDDA C-1 TCC-FP10M 4,3 8 4,3 C-2 DCC 4,3 D1-1 Dyhard 100SF 3 3,5 5,5 4,75 3,3 3,3 3 D2-1 Dyhard UR 500 0,8 1 1,6 1,25 0,8 0,8 0,8 E1-1 Peroxan BEC 0,5 1 0,5 0,5 0,5 0,5 F-1 Denka Fused Silica FB-3SDC 46 46 46 46 46 46 G-1 Glymo 0,3 0,3 0,5 0,3 0,3 0,3 0,3 CTE [ppm/K], 30-100 °C - TMA 48 32 50 36 35 33 32 Tg [°C] - TMA 102 116 145 133 133 136 113 Viskosität [mPa·s], 10 s -1 14.427 6.687 1.487 69.021 12.059 9.970 3.418 Stabilität - Viskositätsveränderung [%] 7,4 4,0 -3,4 -5,9 1,5 11,0 -11,0 Fließtest [mm], 60 s, 90 °C, 130 µm 23 25 39 12 7 8 25 DSF FR4-FR4, 1 h, 130 °C 33,0 27,7 28,3 73,4 33,6 26,4 17,1
  • G-1: Glymo from the company Evonik Industries
  • G-2: Jonol from the company Sigma Aldrich
  • G-3: HQMME from the company Eastman
  • G-4: Cab-O-sil TS 720 from the company Cabot
  • G-5: Macrolex Blue RR from Lanxess
  • G-6: Tinuvin 292 from BASF
Table 1: Composition and properties of the hardenable underfill materials according to the invention. component E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 A-1 Epikote Resin 169 27.1 27.1 27.1 9.1 20 25.4 A-2 jER YX-8000D 27.1 B1-1 Sartomer SR834 18 18 15.39 18 13.3 18 B1-2 Sartomer SR833S 18 C-1 TCC-FP10M 4.3 4.3 4.3 3.73 4.3 3.3 8 D1-1 Dyhard 100SF 3 3 3 3 2.2 3 D1-2 HXA9322 20.99 D2-1 Dyhard UR 500 0.8 0.8 0.8 0.8 0.6 0.8 E1-1 Peroxan BEC 0.5 0.5 0.5 0.5 0.4 0.5 E1-2 Peroxan APO 0.5 E2-1 TPO-L 0.3 F-1 Denka Fused Silica FB-3SDC 46 45 46 49.91 46 44 F-2 Denka Spherical Alumina DAW-03DC 60 G-1 Glymo 0.3 0.3 0.3 0.2 0.3 0.2 0.3 G-2 Jonol 0.1 0.02 G-3 HQMME 0.1 0.02 G-4 Cab-O-sil TS 720 0.3 0.14 G-5 Macrolex Blue RR 0.1 G-6 Tinuvin 292 0.1 CTE [ppm/K], 30-100 °C - TMA 33 33 33 22 33 29 35 Tg [°C] - TMA 140 135 138 135 131 152 159 Viscosity [mPa·s], 10 s -1 12,586 18,953 14,636 26,414 8,194 12,869 25,394 Stability - viscosity change [%] 5.8 -5.1 -2.8 15 2.2 -0.3 Flow test [mm], 60 s, 90 °C, 130 µm 20.5 17 24 13 11.5 10 15 DSF [MPa], FR4-FR4, 1 h, 130 °C 30.8 16.1 66.6 81.3 20.5 45.3 34.2 Table 2: Composition and properties of the comparison masses. component V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 A-1 Epikote Resin 169 27.6 30.7 50.4 42.9 23.1 23.1 27.1 A-3 Tactix 742 8 A-4 Epotec YDM-441 8 B1-1 Sartomer SR834 18 18 33 18 18 18 B1-3 HDDA C-1 TCC-FP10M 4.3 8 4.3 C-2 DCC 4.3 D1-1 Dyhard 100SF 3 3.5 5.5 4.75 3.3 3.3 3 D2-1 Dyhard UR 500 0.8 1 1.6 1.25 0.8 0.8 0.8 E1-1 Peroxan BEC 0.5 1 0.5 0.5 0.5 0.5 F-1 Denka Fused Silica FB-3SDC 46 46 46 46 46 46 G-1 Glymo 0.3 0.3 0.5 0.3 0.3 0.3 0.3 CTE [ppm/K], 30-100 °C - TMA 48 32 50 36 35 33 32 Tg [°C] - TMA 102 116 145 133 133 136 113 Viscosity [mPa·s], 10 s -1 14,427 6,687 1,487 69,021 12,059 9,970 3,418 Stability - viscosity change [%] 7.4 4.0 -3.4 -5.9 1.5 11.0 -11.0 Flow test [mm], 60 s, 90 °C, 130 µm 23 25 39 12 7 8 25 DSF FR4-FR4, 1 h, 130 °C 33.0 27.7 28.3 73.4 33.6 26.4 17.1

Die erfindungsgemäßen Beispiele E1 bis E7 enthalten jeweils ein Epoxid (A), ein (Meth)acrylat (B1), ein cyclisches Carbodiimid (C), einen latenten Härter auf Stickstoffbasis (D1), eine Initiatorkomponente (E), die einen radikalischen Initiator für die Warmhärtung (E1) umfasst, sowie einen Füllstoff (F). Die flüssigen Massen zeigen eine gute Fließfähigkeit und besitzen eine ausreichende Lagerstabilität über 3 d. Im gehärteten Zustand erreichen die Massen eine Glasübergangstemperatur von über 120 °C und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) von weniger als 40 ppm/K.Examples E1 to E7 according to the invention each contain an epoxy (A), a (meth)acrylate (B1), a cyclic carbodiimide (C), a latent nitrogen-based hardener (D1), an initiator component (E) comprising a radical initiator for hot curing (E1), and a filler (F). The liquid masses exhibit good flowability and possess sufficient storage stability over 3 days. In the cured state, the masses achieve a glass transition temperature of over 120 °C and a coefficient of thermal expansion (CTE) of less than 40 ppm/K.

Die flüssige Unterfüllmasse in Beispiel E1 erreicht eine Fließstrecke von über 20 mm. Der CTE der gehärteten Masse liegt bei 33 ppm/K bei einer Glasübergangstemperatur von 140 °C.The liquid underfill material in example E1 achieves a flow distance of over 20 mm. The CTE of the hardened material is 33 ppm/K at a glass transition temperature of 140 °C.

Beispiel E2 zeigt die Zugabe von weiteren Zusatzstoffen. Die flüssige sowie die gehärtete Unterfüllmasse erfüllen alle technischen Anforderungen bei einer etwas verringerten Druckscherfestigkeit.Example E2 shows the addition of further additives. Both the liquid and the hardened underfill material meet all technical requirements, albeit with a slightly reduced compressive shear strength.

Die Beispiele E3 bis E5 zeigen Variationen des Epoxids (A), des (Meth)acrylats (B1), des latenten Härters auf Stickstoffbasis (D1) und des radikalischen Initiators für die Warmhärtung (E1).Examples E3 to E5 show variations of the epoxy (A), the (meth)acrylate (B1), the latent nitrogen-based hardener (D1) and the radical initiator for hot curing (E1).

Die härtbare Unterfüllmasse aus Beispiel E3 enthält eine alternative (Meth)acrylatkomponente (B1). Die gehärtete Unterfüllmasse zeigt eine deutlich erhöhte Druckscherfestigkeit bei einer Unterfließstrecke von 24 mm.The curable underfill from example E3 contains an alternative (meth)acrylate component (B1). The cured underfill exhibits a significantly increased compressive shear strength at a flow depth of 24 mm.

In Beispiel E4 kommt ein verkapselter Härter (D1) mit einem alternativen radikalischen Initiator für die Warmhärtung (E1) zum Einsatz. Die gehärtete Unterfüllmasse hat einen besonders niedrigen CTE von 22 ppm/K.Example E4 uses an encapsulated hardener (D1) with an alternative radical initiator for heat curing (E1). The cured underfill material has a particularly low CTE of 22 ppm/K.

Durch das hydrierte Epoxid (A) in Beispiel E6 werden besonders niederviskose Formulierungen erhalten und auch die Verwendung von Korund als Füllstoff (F), wie in Beispiel E7 gezeigt, ist möglich. Die Fließstrecken der Unterfüllmassen sind ausreichend hoch, um ein prozesssicheres Unterfließen zu ermöglichen.The hydrogenated epoxy (A) in Example E6 allows for particularly low-viscosity formulations, and the use of corundum as a filler (F), as shown in Example E7, is also possible. The flow distances of the underfill materials are sufficiently high to ensure reliable flow.

Durch Korund als Füllstoff (F) (Beispiel E7) oder größere Mengen des cyclischen Carbodiimids (C), wie in Beispiel E8 gezeigt, kann außerdem die Glasübergangstemperatur der gehärteten Unterfüllmassen auf 150 °C und mehr gesteigert werden.Furthermore, the glass transition temperature of the hardened underfill materials can be increased to 150 °C and more by using corundum as a filler (F) (Example E7) or larger quantities of cyclic carbodiimide (C), as shown in Example E8.

In den Vergleichsmassen V1 bis V3 wird auf einzelne erfindungswesentliche Komponenten verzichtet.In the comparison masses V1 to V3, individual components essential to the invention are omitted.

Ohne das cyclische Carbodiimid (C) (Vergleichsmasse V2) liegt die Glasübergangstemperatur der ausgehärteten Vergleichsmasse unter 120 °C, so dass sich derartige Unterfüllmassen nur bedingt für die Verwendung auf elektronischen Bauteilen eignen.Without the cyclic carbodiimide (C) (reference compound V2), the glass transition temperature of the cured reference compound is below 120 °C, so that such underfill compounds are only conditionally suitable for use on electronic components.

Der Verzicht auf einen Füllstoff (F) (Vergleichsmasse V3) führt zu besonders fließfähigen Unterfüllmassen, die allerdings eine zu hohe thermische Expansion von über 50 ppm/K im gehärteten Zustand zeigen.The omission of a filler (F) (reference mass V3) results in particularly flowable underfill materials, which, however, exhibit excessive thermal expansion of over 50 ppm/K in the hardened state.

Wird, wie in Vergleichsmasse V1 gezeigt, kein Initiator für die radikalische Warmhärtung (E1) zugesetzt, liegen sowohl CTE als auch die Glasübergangstemperatur der gehärteten Unterfüllmassen außerhalb der für eine Anwendung auf elektronischen Bauteilen wünschenswerten Bereiche.If, as shown in comparison mass V1, no initiator for radical hot curing (E1) is added, both the CTE and the glass transition temperature of the cured underfill materials are outside the ranges desirable for application on electronic components.

Enthalten die Unterfüllmassen kein (Meth)acrylat (B1), wie in Vergleichsmasse V4 gezeigt, hat dies eine erhöhte Grundviskosität und Nachteile in der Verarbeitbarkeit der Unterfüllmasse zur Folge. Die flüssige Unterfüllmasse hat eine noch ausreichende Fließfähigkeit von 12 mm und zeigt im ausgehärteten Zustand hinreichende Werte für CTE und die Glasübergangstemperatur. Durch das Fehlen der (Meth)acrylatkomponente (B1) erfolgt der Aufbau des Polymernetzwerks in der Warmhärtung jedoch nur langsam. Es kommt zur Sedimentation von Füllstoffen und in der Folge zur Delaminierung des Underfills (vgl. 1 und 2). Dies wird aus den 1 und 2 deutlich, wobei 1 ein REM-Bild einer Probe gemäß Beispiel E4 und 2 ein REM-Bild einer Probe gemäß Vergleichsmasse V4 zeigt. Die Probe gemäß Beispiel E4 zeigt eine wesentlich homogenere Verteilung der enthaltenen Füllstoffe als es für die Vergleichsmasse V4 der Fall ist. Die relativ hohe Viskosität der Vergleichsmasse in Verbindung mit einem gerade noch ausreichenden Fließverhalten lässt zudem erwarten, dass eine Abweichung von der angegebenen Zusammensetzung beispielsweise in Bezug auf Art und Anteil des Füllstoffs oder der weiteren Komponenten zu nicht praxistauglichen Unterfüllmassen führt.If the underfill material does not contain (meth)acrylate (B1), as shown in comparison material V4, this results in increased base viscosity and disadvantages in the underfill's workability. The liquid underfill material still has a sufficient flowability of 12 mm and, in the cured state, exhibits adequate values for CTE and glass transition temperature. However, due to the absence of the (meth)acrylate component (B1), the polymer network formation during heat curing is slow. This leads to sedimentation of fillers and, consequently, to delamination of the underfill (see [reference]). 1 and 2 This is derived from the 1 and 2 clearly, whereby 1 a SEM image of a sample according to example E4 and 2 A SEM image of a sample according to reference material V4 is shown. The sample according to example E4 shows a significantly more homogeneous distribution of the fillers than is the case for reference material V4. Furthermore, the relatively high viscosity of the reference material, combined with its just-adequate flow properties, suggests that a deviation from the specified composition, for example with regard to the type and proportion of the filler or other components, will lead to underfill materials that are not suitable for practical use.

Ausgewählte tri- und höherfunktionelle Epoxide (A) können zu einem dichteren Polymernetzwerk führen und die Glasübergangstemperatur der gehärteten Unterfüllmasse erhöhen sowie den CTE verringern (Vergleichsmassen V5 und V6). Die Fließfähigkeit der flüssigen Unterfüllmassen ist jedoch zu gering für die Verwendung als Underfill. Die fehlende Komponente (C) kann somit nicht kompensiert werden.Selected tri- and higher-functionality epoxides (A) can lead to a denser polymer network and increase the glass transition temperature of the cured underfill material, as well as reduce the CTE (reference materials V5 and V6). However, the flowability of the liquid underfill materials is too low for use as underfill. The missing component (C) therefore cannot be compensated for.

Die Verwendung eines nicht-cyclischen Carbodiimids (C), wie in Vergleichsmasse 7, hat eine verringerte Glasübergangstemperatur, unterhalb des geforderten Bereichs beginnend bei 120 °C, zur Folge.The use of a non-cyclic carbodiimide (C), as in comparison mass 7, results in a reduced glass transition temperature, below the required range starting at 120 °C.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2010/071211 A1 [0007]WO 2010/071211 A1 [0007]
  • EP 2 948 506 B1 [0010]EP 2 948 506 B1 [0010]
  • EP 2 380 883 A1 [0102, 0114]EP 2 380 883 A1 [0102, 0114]
  • WO 2023/030 763 A1 [0145]WO 2023/030 763 A1 [0145]
  • US 4 288 527 A [0150]US 4 288 527 A [0150]

Claims (14)

Durch Wärme härtbare Unterfüllmasse, umfassend: (A) ein Epoxid; (B) eine radikalisch härtbare Komponente, die ein (Meth)acrylat (B1) umfasst; (C) ein cyclisches Carbodiimid, wobei das cyclische Carbodiimid eine Ringstruktur aufweist, die eine Carbodiimidgruppe umfasst, deren Stickstoffatome über einen Linker miteinander verbunden sind; (D) einen Härter auf Stickstoffbasis, der einen latenten Härter auf Stickstoffbasis (D1) umfasst; (E) eine radikalische Initiatorkomponente, die einen radikalischen Initiator für die Warmhärtung (E1) umfasst; und (F) einen Füllstoff.A heat-curable backer rod comprising: (A) an epoxy; (B) a radical-curable component comprising a (meth)acrylate (B1); (C) a cyclic carbodiimide, wherein the cyclic carbodiimide has a ring structure comprising a carbodiimide group whose nitrogen atoms are linked together via a linker; (D) a nitrogen-based hardener comprising a latent nitrogen-based hardener (D1); (E) a radical initiator component comprising a radical initiator for heat curing (E1); and (F) a filler. Unterfüllmasse nach Anspruch 1, wobei die ausgehärtete Unterfüllmasse eine Glasübergangstemperatur von 120 °C oder höher aufweist.Underfill material according to Claim 1 , wherein the hardened underfill material has a glass transition temperature of 120 °C or higher. Unterfüllmasse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ausgehärtete Unterfüllmasse einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von weniger als 40 ppm/K aufweist.Underfill material according to Claim 1 or 2 , wherein the hardened backer rod has a coefficient of thermal expansion of less than 40 ppm/K. Unterfüllmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Komponente (B) in der Unterfüllmasse in einem Anteil von wenigstens 4 Gew.-% vorliegt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Unterfüllmasse.Underfill material according to one of the preceding claims, wherein the component (B) is present in the underfill material in a proportion of at least 4 wt.%, based on the total weight of the underfill material. Unterfüllmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Komponente (B1) eine Viskosität von weniger als 1.000 mPa·s aufweist.Underfill material according to one of the preceding claims, wherein the component (B1) has a viscosity of less than 1,000 mPa·s. Unterfüllmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Komponente (C) ein mindestens difunktionelles cyclisches Carbodiimid umfasst.Underfill material according to one of the preceding claims, wherein the component (C) comprises at least a difunctional cyclic carbodiimide. Unterfüllmasse nach Anspruch 6, wobei das mindestens difunktionelle cyclische Carbodiimid (C) mindestens zwei Ringstrukturen mit jeweils einer Carbodiimidgruppe umfasst, wobei die Ringstrukturen miteinander verknüpft sind.Underfill material according to Claim 6 , wherein the at least difunctional cyclic carbodiimide (C) comprises at least two ring structures, each with a carbodiimide group, wherein the ring structures are linked together. Unterfüllmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Füllstoff (F) Siliziumdioxid und/oder Aluminiumoxid umfasst.Underfill material according to any of the preceding claims, wherein the filler (F) comprises silicon dioxide and/or aluminium oxide. Unterfüllmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Unterfüllmasse folgende Komponenten umfasst, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Unterfüllmasse: (A) 5 bis 50 Gew.-% des Epoxids; (B) 4 bis 40 Gew.-% der radikalisch härtbaren Komponente; (C) 1 bis 20 Gew.-% des cyclischen Carbodiimids; (D) 0,5 bis 30 Gew.-% des Härters auf Stickstoffbasis; (E) 0,01 bis 15 Gew.-% der radikalischen Initiatorkomponente, die den radikalischen Initiator für die Warmhärtung (E1) umfasst; (F) 30 bis 80 Gew.-% des Füllstoffs; und (G) 0 bis 15 Gew.-% eines Zusatzstoffes.A backer rod according to any of the preceding claims, wherein the backer rod comprises the following components, each based on the total weight of the backer rod: (A) 5 to 50 wt.% of the epoxy; (B) 4 to 40 wt.% of the radical curing component; (C) 1 to 20 wt.% of the cyclic carbodiimide; (D) 0.5 to 30 wt.% of the nitrogen-based hardener; (E) 0.01 to 15 wt.% of the radical initiator component, comprising the radical initiator for hot curing (E1); (F) 30 to 80 wt.% of the filler; and (G) 0 to 15 wt.% of an additive. Verfahren zum Verkleben eines Substrats mit wenigstens einem Fügepartner unter Verwendung einer Unterfüllmasse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Bereitstellen des Substrats und Platzieren des wenigstens einen Fügepartners auf dem Substrat, wobei ein Spalt zwischen dem Substrat und dem Fügepartner ausgebildet wird; b) Dosieren der Unterfüllmasse auf das Substrat; c) Unterfließenlassen des Fügepartners mit der Unterfüllmasse durch Kapillarwirkung, wobei der Spalt beim Unterfließen wenigstens teilweise mit der Unterfüllmasse befüllt wird; und d) Härten der Unterfüllmasse durch Wärmeeintrag.A method for bonding a substrate to at least one joining partner using a backing compound according to one of the preceding claims, the method comprising the following steps: a) providing the substrate and placing the at least one joining partner on the substrate, forming a gap between the substrate and the joining partner; b) dispensing the backing compound onto the substrate; c) allowing the joining partner to be drawn under the backing compound by capillary action, the gap being at least partially filled with the backing compound as it flows under; and d) curing the backing compound by applying heat. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Spalt beim Unterfließenlassen vollständig mit der Unterfüllmasse befüllt wird.Procedure according to Claim 10 , whereby the gap is completely filled with the underfill material during the flow process. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Substrat und/oder der wenigstens eine Fügepartner vor dem Unterfließenlassen vorgewärmt wird.Procedure according to Claim 10 or 11 , wherein the substrate and/or the at least one joining partner is preheated before being poured underneath. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der radikalische Initiator (E) einen radikalischen Photoinitiator (E2) umfasst, und wobei die Unterfüllmasse nach dem Unterfließenlassen durch aktinische Strahlung fixiert wird.Procedure according to one of the Claims 10 until 12 , wherein the radical initiator (E) comprises a radical photoinitiator (E2), and wherein the backfill material is fixed by actinic radiation after being poured under. Verwendung einer durch Wärme härtbaren Unterfüllmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 als Underfill.Use of a heat-curing underlay compound according to one of the Claims 1 until 9 as underfill.
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