Neuer reworkable Underfill

Structalit® 5751 als Underfill unter normalem (links) und unter UV-Licht (rechts) im Vergleich (Bild: Panacol)

22.07.2021 Neuer reworkable Underfill

Für die Unterhaltungselektronik hat Panacol  einen neuen, wieder lösbaren Underfill entwickelt. Der Klebstoff Structalit® 5751 ermöglicht präzise Fertigungsprozesse und gleichzeitig die Chance auf Reparierbarkeit von Elektronikkomponenten.

Underfills dienen dem Zweck, Spannungen zwischen Chip und Substrat auszugleichen. Chips werden ohne Zwischenelemente direkt auf den Verbindungsstellen angebracht. Durch das Erwärmen und Abkühlen im Betrieb der Elektronikmodule entstehen Spannungen an den Lotperlen (Bumps) aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Substrate. Um diesen mechanischen Einflüssen entgegenzuwirken, wurde die Underfill-Technologie entwickelt. Structalit® 5751 ist ein schwarzer, thermisch härtender Epoxidharzklebstoff, der sich durch seine niedrige Viskosität und sein lineares Fließverhalten auszeichnet. Diese Eigenschaften ermöglichen hochpräzise Applikationen. Neben der klassischen Kontaktdosierung mittels Dispenser ist durch das exakte Jetverhalten von Structalit® 5751 auch eine kontaktlose Dosierung möglich. Der epoxidharzbasierte Underfill ist halogenarm und eignet sich  zum Sichern von Elektronikbauteilen.

Eine typische Eigenschaft von Klebstoffen auf PCB ist die schwarze Einfärbung, die als visueller Schutz und zur optischen Kontrolle verwendet wird. Das optische Vermessen eines Underfills ist eine gängige Methode im Fertigungsprozess der Hersteller. Aufgrund der dunklen Chips, der geringen Schichtstärke des schwarzen Klebstoffs und einem niedrigen Spaltmaß zwischen Chip und Substrat birgt optisches Vermessen oft Schwierigkeiten. Panacol hat sich dieses Problem zur Aufgabe gemacht und eine gelb schimmernde Fluoreszenz in den schwarzen Structalit® 5751 eingearbeitet. Sie wird bei kurzwelligem Licht, < 365 nm, angeregt. Durch die Fluoreszenz wird die Durchführung von Endkontrollen bei den Herstellern erleichtert und Fertigungsprozesse können  beschleunigt werden.

Neben der Performance und der optischen Inspektionsmöglichkeit hat der neu entwickelte Underfill einen weiteren Vorteil: Reworkability. Diese ermöglicht es, Produkte nach der Montage noch zu bearbeiten oder zu reparieren. Bei Herstellern elektronischer Bauteile gewinnt diese Herausforderung immer mehr an Bedeutung, da die Gesetzgebung und Umweltverbände die Minimierung von Elektroschrott immer weiter vorantreiben. Ein Ansatzpunkt dieser nachhaltigen Strategie ist die Überarbeit- und Reparierbarkeit von einzelnen Modulen auf Leiterplatten, um der Verschrottung eines kompletten Bauteils oder Moduls entgegenzuwirken. Der Klebstoff ermöglicht den Ansatzpunkt der Reworkability  durch punktuell mechanische Lösbarkeit bei Beaufschlagung von Temperaturen oberhalb des Glasübergangsbereichs von 150 °C. Bis zu diesem Temperatur- und Einsatzbereich besticht das Epoxidharz durch seine verlässliche Haftfestigkeit und die physikalischen Eigenschaften. Erst ab dieser kritischen Temperaturschwelle wird die Bearbeitbarkeit des Produktes möglich.