JPS63246856A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主にハイブリッド基板上にマウントされたフ
リップチップ等の素子封止用に使用するのに好適な半導
体装置及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、半導体チップはその電気絶縁性を良好に保ち、又
水、衝撃、振動などの外的環境から保護する目的でシリ
コーンゲル等の封止材料が使用されている。ハイブリッ
ドＩＣの場合、例えばフリップチップ素子は通常はこの
素子の一生面に形成された半田バンブを介して厚膜印刷
基板上の導体パターン部に機械的に接合され、このフリ
ップチップ素子及び基板はシリコーンゲルで充填されて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来から使用されているシリコーンゲル
は、ビニル基含有ポリオルガノシロキサンとポリオルガ
ノ水素シロキサンと白金化合物触媒を主成分とする組成
物を加熱硬化させたものであるが、ビニル基含有ポリオ
ルガノシロキサンのシロキサン構成、ポリオルガノ水素
シロキサンのシロキサン構成、白金化合物触媒の添加量
等に工夫をこらしたものでないためにハイブリッドＩＣ
にしばしば用いられる半田付けのために生じるフラック
スにより硬化が阻害され、半導体チップ、半導体素子を
十分に保護する事ができなかった。

又、そのようなフラックスによる悪影響を排除する為に
は半田付は後に、残存するフラックスを除去する為の洗
浄工程が必要であった。

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みなされたもので
あって、何らフラックス除去の為の洗浄工程を必要とす
る事なく、半導体素子を十分に保護し得るシリコーンゲ
ルを有する半導体装置及びその製造方法を提供する事を
目的としている。

〔問題点を解決する為の手段及びその作用〕上記目的を
達成する為に、本願の第１発明である半導体装置は、（
ａ）一主面にバンブ電極が形成された半導体素子と、 （６）所望の導体部が形成され、少なくとも前記半導体
素子が、前記導体部と前記バンブ電極とを半田付けする
事により固定された基板と、（Ｃ）少なくとも前記半導
体素子を被覆するシリコーンゲルと、 を備える半導体装置であって、 （ｄ）前記シリコーンゲルは、 （ｄＩ）本質的に（ＣＨｓ）ｚｓ　ｉ　Ｏ単位８０〜９
６゜５モル％、ＣＨ３Ｓ　ｉ　０１．ｓ単位２．０〜１
０．０モル％、（ＣＨｓ）ｓＳ　ｉＯｏ、、単位１．２
５〜６．０モル％、および（ＣＨｓ）ｔ（ＣＨｚ　　Ｃ
Ｈ）ＳｉＯｏ、ｓ単位０゜２５〜４．０モル％から成る
ポリオルガノシロキサン、 （ｄ３）式ＨＲＲ’　Ｓ　ｉｏ、、、で示されるシロキ
サン単位を１分子中に少なくとも２個有し、さらに分子
鎖末端以外に存在し、かつ、ケイ素原子結合水素原子を
有するシロキサン単位が分子全体の３０モル％以下であ
る、直鎖状または分子鎖状のポリオルガノ水素シロキサ
ン（但し、式中Ｒ，Ｒ’は１基当り炭素原子１〜６個の
アルキル基、フェニル基、および３，３．３−　）リフ
ルオロプロピル基からなる群から選択された有機基であ
る）であって、前記ポリオルガノシロキサン成分中の全
ビニル基に対する全ケイ素原子結合水素原子のモル比が
０．２〜５．０であるような量のポリオルガノ水素キロ
キサン、および （ｄ３）シリコーンゲルの全配合物に対して５，０〜２
００重量ｐｐｍの白金を与える量の白金化合物触媒、 から本質的に構成される硬化性ポリオルガノシロキサン
組成物を硬化させたものである事を特徴としている。

又、本願の第２発明である半導体装置の製造方法は、（
ａ）基板上に所望の導体部を形成する工程と、（ハ）一
主面にバンブ電極が形成された半導体素子を、前記導体
部と前記バンブ電極とを半田付けする事により、前記基
板上に固定する工程と、（Ｃ）少なくとも前記半導体素
子を、前記半田付けにより残存するフラックスの存在下
において、シリコーンゲルにより被覆する工程と、 を備える半導体装置の製造方法であって、（ｄ）前記シ
リコーンゲルにより被覆する工程は、（ｄ１）本質的に
（ＣＨ３）！Ｓ　ｉＯ単位８０〜９６゜５モル％、ＣＨ
ｓＳｉ０１４単位２．０〜１０．０モル％、（ＣＨｓ）
ｉｓ　ｉ　Ｏｏ、、単位１．２５〜６．０モル％、およ
び（ＣＨ３）ｚ（ＣＨｚ　　ＣＨ）ＳｉＯｏ、ｓ単位０
．２５〜４．０モル％から成るポリオルガノシロキサン
、（ｄｔ）式ＨＲＲ’　Ｓ　１ｃ）ｏ、ｓで示されるシ
ロキサン単位を１分子中に少なくとも２個有し、さらに
分子鎖末端以外に存在し、かつ、ケイ素原子結合水素原
子を有するシロキサン単位が分子全体の３０モル％以下
である、直鎖状または分子鎖状のポリオルガノ水素シロ
キサン（但し、式中Ｒ，Ｒ’は１基当り炭素原子１〜６
個のアルキル基、フェニル基、および３．３．３−　）
リフルオロプロピル基からなる群から選択された有機基
である）であって、前記ポリオルガノシロキサン成分中
の全ビニル基に対する全ケイ素原子結合水素原子のモル
比が０．２〜５．０であるような量のポリオルガノ水素
キロキサン、および （ｄ３）シリコーンゲルの全配合物に対して５．０〜２
００重量ρｐｍの白金を与える量の白金化合物触媒、 から本質的に構成される硬化性ポリオルガノシロキサン
組成物を被覆した後に、該組成物を硬化する事を特徴と
している。

上記の硬化性ポリオルガノシロキサン組成物のうち、（
ｄ１）のポリオルガノシロキサンは主としてジメチル（
Ｍｅ）シロキサン単位（Ｍｅ、５ｉＯ）から構成されて
いる。このＭｅｚＳｉＯ単位はシリコーンゲルを柔軟に
する作用がある。゛ポリオルガノシロキサンの第２の単
位はモノメチルシロキサン単位（Ｍ　ｅ　Ｓ　ｉ　Ｏ１
．５）であり、このＭ　ｅ　Ｓ　ｉＯ＋、、単位はポリ
マーを枝分かれ状に形成し、シロキサンポリマーの耐フ
ラツクス性を良好にする為に欠く事ができない。

第３の単位はトリメチルシロキサン単位（Ｍ　ｅ。

５ｔＯｏ、ｓ）である。この成分は単にポリマー積用末
端停止体として作用する。最終単位はビニル（Ｖｉ）含
有シロキサン単位であり、この単位が末端位置における
ビニル官能を特徴とするジメチＪＬ／　ヒニ７Ｌ／　シ
ｔ：ｌキサン単位（ＭｅｚＶ　ｉ　Ｓ　ｉ　Ｏｏ、ｓ）
”ｉ’あることは欠く事ができない。中間ビニル基（即
ちＭｅＶｉＳｉＯ）の代わりに末端ビニル基を用いる主
な理由は耐フラツクス性を増大させるためである。そし
て、このビニル基に白金触媒が配し、この点が網目構造
の架橋点となり、後述する架橋剤としてのポリオルガノ
水素シロキサンと反応し、硬化反応が促進される。末端
ビニル単位はまた、上記トリメチルシロキサン単位と共
に末端停止体として作用する。

尚、（ｄｔ）のポリオルガノシロキサンは、被覆作業性
や注入作業性の点から常温で液状のものが好ましく、２
５°Ｃにおける粘度が１００〜２０００ｃＰのものがよ
り好ましい。

（ｄ２）のポリオルガノ水素シロキサンは、（ｄ１）の
ポリオルガノシロキサンの架橋剤であり、ポリオルガノ
シロキサンとの相溶性や作業性の点から有機基としてア
ルキル基、特にはメチル基で、常温で液状のものが好ま
しい。尚、ＨＲＲ’５ｉＯ０，５で示される単位を、１
分子中に少なくとも２個存在させるのは耐フラツクス性
を発現させるためである。分子鎖末端以外に存在し、か
つケイ素原子結合水素原子を有するシロキサン単位を分
子全体の３０モル％以下としたのは、シリコーンゲルを
柔軟にするためである。

（ｄ２）のポリオルガノ水素シロキサンの好ましい具体
例は、両端がジメチルハイドロジエンシロキシ基で封鎖
されたポリジメチルシロキサンであって、常温で液状を
呈するものである。ここで、（ａ１）のポリオルガノシ
ロキサン成分中の全ビニル基に対する全ケイ素原子結合
水素原子のモル比が０．２〜５．０となるような配合量
とするのは、０．２未満ではオイル状になり、ゲルの流
動化が起こるからであり、５．０を上回ると硬いシリコ
ーンゲルとなり、半導体素子直下に存在するゲルの、半
導体素子を押し上げる応力が大きくなってしまうからで
ある。

白金化合物触媒は、（ｄ３）のポリオルガノシロキサン
を（ｄ　ｚ）のポリオルガノ水素シロキサンにより架橋
させるための触媒であり、前述したように、白金化合物
触媒が該ポリオルガノシロキサン中のビニル基に配位し
、このビニル基と該ポリオルガノ水素シロキサン中のケ
イ素原子結合水素原子との間で付加反応が起こる。

即ち、一般式で説明すると、 −−−−−・−３ｉ　−ＣＨ−ＣＨｔ　＋　Ｈ−３ｉ−
・−Ｈ となる。

この白金化合物触媒を例示すると、塩化白金酸、塩化第
２白金、白金アセチルアセトネート、白金オレフィン鎖
体、塩化白金酸とビニル基含有オルガノシロキサンオリ
ゴマーの鎖体が適用可能である。ここで、シリコーンゲ
ルの全配合物に対して５．０〜２００重量ｐｐｍの白金
を与える量とするのは、５．０重量ｐｐｍ未満であると
、耐フラツクス性が不十分となり、２００重量ｐｐ＋ｗ
より多くするとコスト的に不利な為である。

次に、本発明の作用をわかり易くする為に、本発明者達
が考察したフラックスによりシリコーンゲルの硬化が阻
害されるモデルを説明する。

フラックスが有機系フラックスの、例えば松やにフラッ
クスである場合、その主成分はアビエチン酸であり、そ
のアビエチン酸のカルボキシル基が架橋剤と結合してし
まうか、あるいは、炭素間二重結合の部分と反応して、
架橋剤がアビエチン酸と結合してしまうと考える。従っ
て、主剤と反応する架橋剤の量が減ってしまうので、硬
化反応が抑制されてしまうと考える。又、フラックスが
例えば活性フラックスである場合、その成分中のアミン
酸塩が触媒毒として働いてしまう。つまり、白金触媒が
ポリオルガノシロキサンのビニル基とポリオルガノ水素
シロキサンが反応する前に、この塩が白金触媒と反応し
てしまい、触媒作用を低減させてしまうと考える。

ここで、上述した理由によりシリコーンゲルの硬化が阻
害されていると考えると、耐フラツクス性を良好にする
には主に次の２点を改良すればよい。

■架橋剤がアビエチン酸と反応したとしても、主剤であ
るポリオルガノシロキサンを架橋するのに十分な架橋剤
があればよいので、架橋剤としてのオルガノ水素シロキ
サンの量を多くすればよいが、その量が多すぎるとシリ
コーンゲルの安定性が悪くなるので、その量はある所定
の範囲内におさめる必要がある。

■又、ポリオルガノシロキサンに枝分かれを生じさせ、
その枝分かれを多くすれば、その末端に停止体として存
在するビニル基の数を多くする事ができるので、白金触
媒と反応する確率を高める事ができ、触媒作用を促進で
きる。

そして、本発明で用いる硬化性ポリオルガノシロキサン
組成物は、前述したごとく、上記■、■を満足するよう
にポリオルガノシロキサンのシロキサン構成、ポリオル
ガノ水素シロキサンのシロキサン構成、白金化合物触媒
の添加量等が調整されているので、耐フラツクス性を良
好ならしめる。

つまり、このように調整された硬化性ポリオルガノシロ
キサン組成物を用いて、半導体素子に被覆した後、半田
付けにより残存するフラックスの影響を何ら受ける事な
く硬化してシリコーンゲルとなり、半導体素子を良好に
保護し得る。

〔実施例］ 以下、本発明を実施例を用いて説明する。

第１図は本発明を適用するハイブリッドＩＣの全体構造
の断面図である。図において、２は厚膜回路基板であり
、その基板表面の所定領域には、例えば導体ペーストを
印刷し、その後、焼成する事により所望の導体パターン
２Ａが形成されている。そして、この導体パターン２Ａ
の所定部位には、一主面に半田バンブ（バンプ電極）３
の形成されたフリップチップＩＣ１等の半導体素子、あ
るいはディスクリート部品が半田付けする事により接続
される。そして、その状態の厚膜回路基板２を樹脂また
は金属製のケース５に収納し、固定する。そうした上で
、ケース５内に硬化性ポリオルガノシロキ、サン組成物
を注入し、フリップチップＩＣ１等を被覆する。その後
、硬化性ポリオルガノシロキサン組成物を硬化させ、シ
リコーンゲル４を形成する。その際、室温で放置するこ
とにより硬化させる事も可能であるが、硬化反応を速く
する為に加熱硬化させることが好ましい、加熱、条件は
５０°Ｃ〜１７０°Ｃで２〜１２０分間が適当である。

尚、図中６は付加反応硬化型シリコーン接着剤、７は樹
脂または金属製のキャップ、８は空間で、大気または樹
脂等が封入されている。９は隙間で、シリコーンゲル４
が充填されている。

次に、第１図における硬化性ポリオルガノシロキサン組
成物として、本発明の言う組成物である実施例１、実施
例２と、本発明の範囲外である組成物である比較例１、
比較例２、比較例３とを、フラックスの有無でそれぞれ
比較検討した結果を示す、尚、針入度の測定は、ＡＳＴ
Ｍ／Ｄ−１４０３に基づいてＸインチコーンを使用して
行った。

又、シリコーンゲルのヤング率及び粘度に関連する複素
弾性率Ｇ＊の測定は、岩本製作所製のレオベキシーアナ
ライザを用いて行った。簡単に説明すると、第２図（ａ
）に示す如く装置にシリコーンゲル４のための硬化性ポ
リオルガノシロキサン組成物を注入し、この状態で、シ
リコーンゲルの標準硬化条件で加熱硬化させる。次にプ
レート側を振幅４°、周波数０．１　Ｈｚで加振する。

すると、コーン側のトルク検出器ＩＯに力が伝達される
（第２図（ｂ）のモード）。この加振歪ε９と応力σ１
（ｔ）の間にσ”（ｔ）　＝Ｇ”　　・ε８（ｔ）の関
係が得られることになり、二〇〇〇をシリコーンゲル４
の複素弾性率と定義している。尚、言うまでもなく、こ
のＧ”の値はケース５内に注入される組成物についても
同じ値である。

実施例１ 構成成分が、（ＣＨｓ）ｚｓ　ｉ　Ｏ単位　９０．５モ
ル％、ＣＨＩＳ　ｉ　Ｏ１．５単位　５．３モル％、（
ＣＨ３）３ＳｉＯ０，、単位　３．４５モル％、および
（Ｃ）Ｉｓ）ｚ（ＣＨｚ　　ＣＨ）Ｓ　ｉ　Ｏｏ、ｓ単
位　０．７５モル％からなり、２５℃の粘度が９２０ｃ
Ｐのポリオルガノシロキサン１００重量部にたいして、
平均式Ｈ（ＣＨｓ）ｚｓ　１（Ｏ３１（ＣＨｓ）ｚ）＋
ｔＯ３１（ＣＨｓ）ｘＨでしめされる架橋剤を、５．７
重量部添加混合し、米国特許３４１９５９３号中にＷｉ
ｌｌｉｎｇによって記述されている５ｙｓ−ジビニルテ
トラメチルジシロキサンと塩化白金酸を反応させて得ら
れた白金触媒を白金として１５Ｇｌ１）＃となるような
量を添加混合し、１５０°Ｃ１３０分加熱硬化すること
によって、針入度１３０、複素弾性率（Ｇ”　）　　１
１００ｄｙｎ／ｃｄ（１５０°Ｃ）、の特性を有するシ
リコーンゲルを得た。さらに、上記組成物を硬化させる
際に、アビエチン酸を全体の６００重ｆ２ｔｐｐＩＩ＋
になるように溶媒に希釈して添加し、同一条件で硬化さ
せたところ、針入度１５２、複素弾性率ＣＧ”）　７５
０　ｄｙｎ／ｃ＋１（１５０°Ｃ）、の特性を有するシ
リコーンゲルを得た。

実施例２ 構成成分が、（ＣＨｚ）ｚｓ　ｉ　Ｏ単位　９２．１４
−１−ル％、ＣＨｉＳｔＯ１．５単位　３８８モル％、
（ＣＨ３）３ＳｉＯ，、、単位　３．８モル％、および
（ＣＨ３）２（ＣＨｔ　　ＣＨ）ＳｉＯｏ、、単位　０
．２６モル％からなり、２５°Ｃの粘度が６２５ｃＰの
ポリオルガノシロキサン４５重量部と構成成分が、（Ｃ
Ｈ３）２ＳｉＯ単位　９４．５モル％、ＣＨ３Ｓ　ｉ　
Ｏ１．５単位　２．６モル％、（ＣＨ３）３Ｓ　ｉ　Ｏ
ｏ、、単位　２．７モル％、および（ＣＨｉ）ｚ（ＣＨ
ｚ　　ＣＨ）　Ｓ　ｉ　Ｏａ、ｓ単位０．２６モル％か
らなり、２５°Ｃ粘度が３７０ｃＰのポリオルガノシロ
キサン５５重量部との混合物にたいして、平均式）１（
ＣＨ３）ｇｓ　１（Ｏ３１（ＣＨｚ）ｚ）＋ｚＯＳ　ｉ
　（ｃ　Ｈ３）３）（で示される架橋剤を、６．２重量
部添加混合し、米国特許３４１９５９３号中にＷｉｌｌ
ｉｎｇによって記述されているｓｙ＋＋−ジビニルテト
ラメチルジシロキサンと塩化白金酸を反応させて得られ
た白金触媒を白金として１５ｐｐｍとなるような量を添
加混合し、１５０°Ｃ１３０分加熱硬化することによっ
て、針入度１２６、複素弾性率（Ｇ１）１２７０ｄｙｎ
／ｃｔｌ　（１５０℃）の特性を有するシリコーンゲル
を得た。さらに、上記組成物を硬化させる際に、アビエ
チン酸を全体の６００重量ｐｐｓ＋になるように溶媒に
希釈して添加し、同一条件で硬化させたところ、針入度
１５５、複素弾性率（Ｇ”）　７００　ｄｙｎ／ｄ　（
１５０°Ｃ）、の特性を有するシリコーンゲルを得た。

比較例１ 実施例１に用いた構成成分が、（ＣＨｚ）ｉｓ　ｉ　Ｏ
単位　９０．５モル％、ＣＨ３Ｓ　ｉＯ１．５単位　５
．３モル％、（Ｃ）Ｉ＊）３ｓ　ｉ　Ｏｏ、ｓ単位　３
．４５モル％、および（ＣＨｓ）ｚ（ＣＨｚ　　ＣＨ）
ＳｉＯｏ、ｓ単位０．７５モル％からなり、２５℃の粘
度が９２０ｃＰのポリオルガノシロキサン１００ｆｉ量
部にたいして、平均式（ＣＨ３）３３　ｉ　（ＯＳ　ｉ
　（ＣＨｓ）ｚ）ｓ（ＯＳｉ　（Ｃ）１３）　Ｈ）＋Ｏ
Ｓ　ｉ　（ＣＨ３）ｌでしめされる架橋剤を、２．７重
量部添加混合し、米国特許３４１９５９３号中にＷｉｌ
ｌｉｎｇによって記述されているｓｙｍ−ジビニルテト
ラメチルジシロキサンと塩化白金酸を反応させて得られ
た白金触媒を白金として１５ｐｐ＋ａとなるような量を
添加混合し、１５０°Ｃ３０分加熱硬化することによっ
て、針入度１２２、複素弾性率（Ｇ”）　　１５７０ｄ
ｙｎ／ｃｄ　（１５０’Ｃ）　、の特性を有するシリコ
ーンゲルを得た。さらに、上記組成物を硬化させる際に
、アビエチン酸を全体の６００重量ｐｐｍになるように
溶媒に希釈して添加し、同一条件で硬化させたが、粘度
が増加したに留まり、ゲル状に硬化しなかった。

比較例２ ２５℃において、粘度１０００ｃＰを有し、０．９４モ
ル％の（ＣＨｚ　　ＣＨ）（ＣＨｓ）ｇｏ。、、単位、
９９、０６モル％の（ＣＨ３）２Ｓｉ　Ｏ単位より本質
上なるビニル含有ポリシロキサン１００重量部に５３．
２モル％のＣＨ，Ｈ３ｉＯ単位、２８．５モル％の（Ｃ
Ｈｚ）ｇｓ　ｊ　Ｏ単位、および１８．３％の（ＣＨ３
）３Ｓ　ｉ　Ｏｏ、ｓ単位より本質上なるポリメチル水
素シロキサン０．７３部とを混合した。ポリメチル水素
シロキサンの粘度は２０ｃＰ以下であった。この組成物
に米国特許３４１９５９３号中にＷｉｌｌｉｎＨによっ
て記述されているｓｙ＋＋＋−ジビニルテトラメチルジ
シロキサンと塩化白金酸を反応させて得られた白金触媒
を白金金属として１０ｐｐ＋ｉになるように配合した。

この配合物を１５０°Ｃ３０分加熱したところゲル状に
なり、そのゲルの針入度は１２０、Ｇ１は１７５０ｄｙ
ｎ／ａｆで、さらに、上記組成物を硬化させる際に、ア
ビエチン酸を全体の６００重量ρｐｍになるように溶媒
に希釈して添加し、同一条件で硬化させたが、粘度が増
加したに留まり、良好なゲルは得られなかった。

比較例３ ２５°Ｃにおいて、粘度９００ｃＰを有し、０．９３モ
ル％の（ＣＨｘ　　ＣＨ）（ＣＨｓ）ｇｏ。、、単位、
９８．６モル％の（ＣＨｓ）ｇｓ　ｌ　Ｏ単位、０．４
７モル％のＣＨ３（ＣＨ！　−ＣＨ）　Ｓ　ｉ　Ｏ単位
、より本質上なるビニル含有ポリシロキサン１００重量
部に、平均式（ＣＨ３）３Ｓ　ｉ　（ＯＳ　ｉ　（ＣＨ
３）オ）ｓ（Ｏ３ｉ（ＣＨ３）Ｈ）３０３　ｉ、（ＣＨ
ｓ）＋でしめされるポリメチル水素シロキサン５３．６
重量部とを混合した。ポリメチル水素シロキサンの粘度
は４５ｃＰ以下であった。この組成物に米国特許３４１
９５９３号中にＷｉｌｌｉｎｇによって記述されている
ｓｙｍ−ジビニルテトラメチルジシロキサンと塩化白金
酸を反応させて得られた白金触媒を白金金属として１５
ｐｐｍとなるように配合した。この配合物を１５０　’
Ｃ３０分加熱したところゲル状になり、そのゲルの針入
度は１２５、Ｇｏは１７５０ｄｙｎ／ｃ１ｉＩで、さら
に、上記組成物を硬化させる際に、アビエチン酸を全体
の６００重量ｐｐｍになるように溶媒に希釈して添加し
、同一条件で硬化させたが、粘度が増加したに留まり、
良好なゲルは得られなかった。

以上の比較結果は第１表に示す通りである。

（以下余白） 第１表 次に、本発明の組成物を硬化させ、シリコーンゲル４を
形成する際に、その複素弾性率Ｇ０を所定の範囲内にす
る事により、良好な結果が得られるので、その事を以下
に第３図、第４図、第５図を用いて説明する。

第３図は、本発明の言う硬化性ポリオルガノシロキサン
組成物にフラックスとしてアビエチン酸を含むものを溶
媒に希釈して添加し、１５０″Ｃにて加熱硬化した際の
複素弾性率Ｇ′″と針入度との関係を示した特性図であ
り、図中、丸プロットはアビエチン酸を全体の６００重
量１）Ｉ）ａになるように添加した場合であり、三角プ
ロットは３００重ｉｐｐｍになるように添加した場合で
ある。尚、この特性は硬化性ポリオルガノシロキサン組
成物の構成成分の一例を示すものであり、他の構成成分
にした場合には、多少値が変化する。

図に示されるように、複素弾性率Ｇ＊が大きい程、フラ
ックスの存在下においても針入度を小さくする事ができ
るので、耐フラツクス性が良好となる。又、針入度が所
定の値（一般的には１６０〜１７０）以上になるとシリ
コーンゲルの流動化が起こるので、所定の規格に応じた
針入度と、添加されるフラックスの量に応じて複素弾性
率Ｇ０の下限値を決定できる。

次に、第４図及び第５図を用いて、複素弾性率Ｇ０を所
定の上限値以下になるように調整する事により、シリコ
ーンゲル４のフリップチップＩＣ１に及ぼす応力をも低
減できる事を説明する。一般に、第１図に示すようなハ
イブリッドＩＣは、使用温度環境および自己発熱に伴う
温度サイクルを繰り返し、その繰り返し熱応力による裁
がフリップチップＩＣＩに悪影響を与える。この熱応力
は第４図に模式的に示すように、フリップチップＩＣＩ
と厚膜回路基板２との間の熱膨張率の差で発生する剪断
歪δ、と、上記フリップチップ■Ｃ１と上記厚膜回路基
板２との間に半田バンプ３の高さ分の隙間９を介して入
り込んだシリコーンゲル４の熱膨張によってフリップチ
ップＩＣＩを上方へ押し上げようとする引張歪δアとで
ある。この剪断歪δ、も引張歪δ、も、チップサイズが
大きくなるに従って増加するが、より小さいチップサイ
ズからフリップチップＩＣＩのクラックや半田バンプ３
のバンプ強度に影響を与えるのは、引張歪δえである。

従って、半田バンブ３の最初の破壊モードとしては、フ
リップチップＩＣＩの直下の熱膨張したシリコーンゲル
４によってＩＣチップ１が押し上げられるために発生す
る。

そこで、シリコーンゲル４によるチップ押し上げ応力を
極力抑え、つまりどの程度に低くするかといえば、剪断
歪δ、に起因する破壊モードが引張歪δ、に起因する素
子破壊モードより先に発生し始める程度にまで押し上げ
応力を小さくできればチップの大型化、繰り返し温度サ
イクルによる半田バンプ３の熱疲労寿命の向上を図り、
シングルチップで高機能化、多機能化を実現でき、又全
体としての信頬性向上が可能になる。

シリコーンゲルは、たとえ同一の針入度であっても、チ
ップ押上刃Ｆに差があることに着目して、ゲルの物性測
定手段の検討が不可欠であった。ここで、弾性、粘性の
諸物質の流動、変形等について解析する粘弾性理論解析
より導かれた下式をもって検討した。この式は、複素弾
性率Ｇ１が求まれば押上刃Ｆが計算できることを示して
いる。

Ｆ＝ｆ（Ｇ”　、Ｓ、ΔＴ、β、Ｈ，Ｃア）＝ａ（Ｇ”
　−Ｂ）”　Ｓｂ・ΔＴ・β・Ｈ４・ＣＴａただし、Ｓ
はフリップチップＩＣＩの面積、ΔＴは半導体素子周辺
に加わる温度変化幅、βはシリコーンゲル４の熱膨張係
数、ＨはチップＩＣＩと厚膜回路基板２との間の距離、
ＣＴは温度上昇時定数、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、Ｂは定数
である。

第５図は複素弾性率Ｇ″と、シリコーンゲル４のチップ
押上刃Ｆとの関係を表す特性図である。

図に示されるように、複素弾性率Ｇ０が大きい程、押上
刃も大きくなっており、フリップチップＩＣ１に及ぼす
応力の面からは複素弾性率Ｇ”は小さい程望ましい、そ
して、この複素弾性率Ｇ４の上限値は、所定の規格下で
許容される押上刃の最大値に応じた複素弾性率Ｇ′″の
値となる。

例えば、第１図において、シリコーンゲル４が介在しな
い場合、つまりフリップチップＩＣＩと厚膜回路基板２
との間に空気が介在している場合にチップＩＣＩの剪断
歪δ、に伴うチップＩＣＩのチップサイズの使用限界は
普通７〜９１ＩＩ１口とされている。そこで、本発明者
達は、ワーストデザインとして７ＩｌｌＩ１口の場合を
設定し、実験を行った結果、７ｆｆｌＩ１口のチップＩ
ＣＩを用いる場合には略２００ｇの押上刃まで良好な状
態である事がわかった。従って７ＩＩＩ１口のチップＩ
ＣＩを使用する場合、第５図の特性図からその複素弾性
率Ｇ９の上限値は略２０００　ｄｙｎ／ｃｄとなる。

上記第３図〜第５図の説明かられかるように、複素弾性
率Ｇ′″の値を所定範囲内にする事により、耐フラツク
ス性、チップＩＣＩに及ぼす応力の低減という２点を共
に良好にする事ができる。本発明者達の実験によると、
複素弾性率Ｇ０が８００〜１６００ｄｙｎ／ｃｄの範囲
内であると、特に良好な結果が得られた。

以上、本発明を実施例を用いて説明したが、本発明はそ
れらに限定される事なく、その主旨を逸脱しない限り種
々変形可能であり、例えば、硬化性ポリオルガノシロキ
サン組成物には必要に応じて顔料、充填剤、耐熱剤、硬
化遅延剤等のシリコーンゲル組成物に通常使用されてい
る添加剤を添加してもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によると、半導体素子の被覆
手段として、特定の構成成分から成る硬化性ポリオルガ
ノシロキサン組成物を硬化させたシリコーンゲルを用い
ているので、耐フラツクス性を良好とする事ができ、半
導体素子を十分に保護し得る。又、従って何ら残存する
フラックスを除去する為の洗浄工程を必要としないので
、その分、製造コストを低減できるという優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する為の半導体装置の封止
構造を示す断面図、第２図（ａ）、　（ｂ）は複素弾性
率Ｇ０の測定法とそのモードを示す図、第３図は複素弾
性率Ｇ″と針入度との関係を示した特性図、第４図は熱
応力によりチップＩＣとバンブに作用する剪断歪と引張
歪を示す模式図、第５図は複素弾性率Ｇ１と押上刃との
関係を示した特性図である。 １・・・フリップチップＩＣ，２・・・厚膜回路基板。 ３・・・半田バンプ、４・・・シリコーンゲル、５・・
・ケース。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）一主面にバンプ電極が形成された半導体素
   子と、 （ｂ）所望の導体部が形成され、少なくとも前記半導体
   素子が、前記導体部と前記バンプ電極とを半田付けする
   事により固定された基板と、 （ｃ）少なくとも前記半導体素子を被覆するシリコーン
   ゲルと、 を備える半導体装置であって、 （ｄ）前記シリコーンゲルは、 （ｄ＿１）本質的に（ＣＨ＿３）＿２ＳｉＯ単位８０〜
   ９６．５モル％、ＣＨ＿３ＳｉＯ＿１＿．＿５単位２．
   ０〜１０．０モル％、（ＣＨ＿３）＿３ＳｉＯ＿０＿．
   ＿５単位１．２５〜６．０モル％、および（ＣＨ＿３）
   ＿２（ＣＨ＿２＝ＣＨ）ＳｉＯ＿０＿．＿５単位０．２
   ５〜４．０モル％から成るポリオルガノシロキサン、（
   ｄ＿２）式ＨＲＲ′ＳｉＯ＿０＿．＿５で示されるシロ
   キサン単位を１分子中に少なくとも２個有し、さらに分
   子鎖末端以外に存在し、かつ、ケイ素原子結合水素原子
   を有するシロキサン単位が分子全体の３０モル％以下で
   ある、直鎖状または分子鎖状のポリオルガノ水素シロキ
   サン（但し、式中Ｒ、Ｒ′は１基当り炭素原子１〜６個
   のアルキル基、フェニル基、および３、３、３−トリフ
   ルオロプロピル基からなる群から選択された有機基であ
   る）であって、前記ポリオルガノシロキサン成分中の全
   ビニル基に対する全ケイ素原子結合水素原子のモル比が
   ０．２〜５．０であるような量のポリオルガノ水素キロ
   キサン、および （ｄ＿３）シリコーンゲルの全配合物に対して５．０〜
   ２００重量ｐｐｍの白金を与える量の白金化合物触媒、 から本質的に構成される硬化性ポリオルガノシロキサン
   組成物を硬化させたものである事を特徴とする半導体装
   置。
2. （２）前記シリコーンゲルは、その複素弾性率が少なく
   とも前記半導体素子のサイズ及び使用温度範囲によって
   特定される上限値以下に設定されているものである特許
   請求の範囲第１項記載の半導体装置。
3. （３）前記シリコーンゲルは、その複素弾性率が、半田
   フラックス成分の存在下において所定の下限値以上に設
   定されているものである特許請求の範囲第１項又は第２
   項に記載の半導体装置。
4. （４）（ａ）基板上に所望の導体部を形成する工程と、
   （ｂ）一主面にバンプ電極が形成された半導体素子を、
   前記導体部と前記バンプ電極とを半田付けする事により
   、前記基板上に固定する工程と、（ｃ）少なくとも前記
   半導体素子を、前記半田付けにより残存するフラックス
   の存在下において、シリコーンゲルにより被覆する工程
   と、 を備える半導体装置の製造方法であって、 （ｄ）前記シリコーンゲルにより被覆する工程は、（ｄ
   ＿１）本質的に（ＣＨ＿３）＿２ＳｉＯ単位８０〜９６
   ．５モル％、ＣＨ＿３ＳｉＯ＿１＿．＿５単位２．０〜
   １０．０モル％、（ＣＨ＿３）＿３ＳｉＯ＿０＿．＿５
   単位１．２５〜６．０モル％、および（ＣＨ＿３）＿２
   （ＣＨ＿２＝ＣＨ）ＳｉＯ＿０＿．＿５単位０．２５〜
   ４．０モル％から成るポリオルガノシロキサン、（ｄ＿
   ２）式ＨＲＲ′ＳｉＯ＿０＿．＿５で示されるシロキサ
   ン単位を１分子中に少なくとも２個有し、さらに分子鎖
   末端以外に存在し、かつ、ケイ素原子結合水素原子を有
   するシロキサン単位が分子全体の３０モル％以下である
   、直鎖状または分子鎖状のポリオルガノ水素シロキサン
   （但し、式中Ｒ、Ｒ′は１基当り炭素原子１〜６個のア
   ルキル基、フェニル基、および３、３、３−トリフルオ
   ロプロピル基からなる群から選択された有機基である）
   であって、前記ポリオルガノシロキサン成分中の全ビニ
   ル基に対する全ケイ素原子結合水素原子のモル比が０．
   ２〜５．０であるような量のポリオルガノ水素シロキサ
   ン、および （ｄ＿３）シリコーンゲルの全配合物に対して５．０〜
   ２００重量ｐｐｍの白金を与える量の白金化合物触媒、 から本質的に構成される硬化性ポリオルガノシロキサン
   組成物を被覆した後に、該組成物を硬化させる事を特徴
   とする半導体装置の製造方法。
5. （５）前記シリコーンゲルは、その複素弾性率が少なく
   とも前記半導体素子のサイズ及び使用温度範囲によって
   特定される上限値以下に設定される特許請求の範囲第４
   項記載の半導体装置の製造方法。
6. （６）前記シリコーンゲルは、その複素弾性率が、前記
   フラックスによって特定される下限値以上に設定される
   特許請求の範囲第４項又は第５項記載の半導体装置の製
   造方法。