JPH0691171B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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
子の一主面に形成された半田バンプ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け後に、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、 （d₁）本質的に（CH₃）₂SiO単位80〜96.5モル％、CH₃Si
O_1.5単位2.0〜10.0モル％、（CH₃）₃SiO_0.5単位1.25〜
6.0モル％、および（CH₃）_２（CH₂＝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、 （d₂）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 （d₃）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、 （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、 （d₁）本質的に（CH₃）₂SiO単位80〜96.5モル％、CH₃Si
O_1.5単位2.0〜10.0モル％、（CH₃）₃SiO_0.5単位1.25〜
6.0モル％、および（CH₃）_２（CH₂＝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、 （d₂）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 （d₃）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（Me₂SiO）から構成されている。
このMe₂SiO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（MeSiO_1.5）であり、このMeSiO_1.5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
の耐フラッ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（Me₃SiO_0.5）
である。この成分は単にポリマー鎖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
とするジメチルビニルシロキサン単位（Me₂ViSiO_0.5）
であることは欠く事ができない。中間ビニル基（即ちMe
ViSiO）の代わりに末端ビニル基を用いる主な理由は耐
フラッ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、（d₁）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、25℃
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′SiO_0.5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ックス性を発現させ
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ェンシロキサン基で封鎖
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、 （d₁）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、（d₁）のポリオルガノシロキサンを
（d₂）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
ビニル基を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、 ……Si−CH＝CH₂＋Ｈ−Si…… 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、耐フラックス
性は不十分となり、200重量ppm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、耐フラッ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、耐フラックス性を良
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、一主面に半田バンプ（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℃〜170℃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、ASTM/D
−1403に基づいて1/4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ペキシーアナ
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0.1Hzで加振する。
すると、コーン側のトルク検出器10に力が伝達される
（第２図（ｂ）のモード）。この加振歪ε^＊と応力σ^＊
（ｔ）の間にσ^＊（ｔ）＝Ｇ^＊・ε^＊（ｔ）の関係が得
られることになり、このＧ^＊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、（CH₃）₂SiO単位90.5モル％、CH₃SiO_0.5単
位5.3モル％、（CH₃）₃SiO_0.5単位3.45モル％、および
（CH₃）_２（CH₂＝CH）SiO_0.5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100重量部
にたいして、平均式Ｈ（CH₃）₂Si（OSi（CH₃）_２）₁₂OS
i（CH₃）₂H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Willingによって記述されて
いるaym−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℃、30分加熱硬化す
ることによって、針入度130、複素弾性率（Ｇ^＊）1100d
yn/cm²（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ところ、針入度152、複素弾
性率（Ｇ^＊）750dyn/cm²（150℃）、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、（CH₃）₂SiO単位92.14モル％、CH₃SiO_1.5
単位3.8モル％、（CH₃）₃SiO_0.5単位3.8モル％、および
（CH₃）_２（CH₂＝CH）SiO_0.5単位0.26モル％からなり、
25℃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、（CH₃）₂SiO単位94.5モル％、CH₃SiO_1.5
単位2.6モル％、（CH₃）₃SiO_0.5単位2.7モル％、および
（CH₃）_２（CH₂＝CH）SiO_0.5単位0.26モル％からなり、
25℃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Ｈ（CH₃）₂Si（OSi（CH₃）
_２）₁₂OSi（CH₃）₂H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として
15ppとなるような量を添加混合し、150℃、30分加熱硬
化することによって、針入度126、複素弾性率（Ｇ^＊）1
270dyn/cm²（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ところ、針入度155、複素
弾性率（Ｇ^＊）700dyn/cm²（150℃）、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、（CH₃）₂SiO単位90.5モ
ル％、CH₃SiO_1.5単位5.3モル％、（CH₃）₃SiO_0.5単位3.
45モル％、および（CH₃）_２（CH₂＝CH）SiO_0.5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100重量部にたいして、平均式（CH₃）₃Si（OSi
（CH₃）_２）_５（OSi（CH₃）Ｈ）₃OSi（CH₃）_３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として15ppmとなるような量を添加
混合し、150℃30分加熱硬化することによって、針入度1
22、複素弾性率（Ｇ^＊）1570dyn/cm²（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（CH₂
＝CH）（CH₃）₂O_0.5単位、99.06モル％の（CH₃）₂SiO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CH₃HSiO単位、28.5モル％の（CH₃）₂SiO
単位、および18.3％の（CH₃）₃SiO_0.5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10ppmになるように配合した。この配合物を150℃30分
加熱したところゲル状になり、そのゲルの針入度は12
0、Ｇ^＊は1750dyn/cm²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。

比較例３ 25℃において、粘度900cPを有し、0.93モル％の（CH₂＝
CH）（CH₃）₂O_0.5単位、98.6モル％の（CH₃）₂SiO単
位、0.47モル％のCH₃（CH₂＝CH）SiO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（C
H₃）₃Si（OSi（CH₃）_２）_５（OSi（CH₃）Ｈ）₃OSi（C
H₃）_３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45
cP以下であった。この組成物に米国特許3419593号中にW
illing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15ppmとなるように配合した。
この配合物を150℃30分加熱したところゲル状になり、
そのゲルの針入度は125、Ｇ^＊は1750dyn/cm²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。

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Ｇ^＊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、複素弾性率Ｇ^＊と、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゜にて加熱
硬化した際の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ppmにな
るように添加した場合であり、三角プロットは300重量
量ppm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、耐フラッ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Ｇ^＊
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Ｇ^＊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歪がフ
リップチップIC1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IC1の厚膜回
路基板２との間の熱膨張率の差で発生する剪断歪δ
_Ｓと、上記フリップチップIC1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IC
1を上方へ押し上げようとする引張歪δ_Ｅとである。こ
の剪断歪δ_Ｓも引張歪δ_Ｅ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IC1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_Ｅである。従って、半
田バンプ３の最初の破壊モードとしては、フリップチッ
プIC1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_Ｓに起因する破壊モードが引張歪δ_Ｅ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
体としての信頼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
ップ押上力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Ｇ^＊が求まれば押上力Ｆが計算できることを示して
いる。

Ｆ＝ｆ（Ｇ^＊,S,ΔT,β,H,C_T） ＝ａ（Ｇ^＊−Ｂ）ｃ・Sb・ΔＴ・β・Hd・C_Te ただし、ＳはフリップチップIC1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IC1と厚膜回路基板２との間の
距離、C_T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
押上力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Ｇ^＊が大きい程、押上力も大きくなっ
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Ｇ^＊の上限値は、所定の規格下で許容される押上力
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IC1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IC1の剪断歪δ
_Ｓに伴うチップIC1のチップサイズの使用限界は普通７
〜9mm□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7mm□の場合を設定し、実験を行った
結果、7mm□のチップIC1を用いる場合には略200gの押上
力まで良好な状態である事がわかった。従って7mm□の
チップIC1を使用する場合、第５図の特性図からその複
素弾性率Ｇ^＊の上限値は略2000dyn/cm²となる。

上記第３図〜第５図の説明からわかるように、複素弾性
率Ｇ^＊の値を所定範囲内にする事により、耐フラックス
性、チップIC1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Ｇ^＊が800〜1600dyn/cm²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、耐フラッ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図は本発明の実施例を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Ｇ^＊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とバンプ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Ｇ^＊と押上力との関
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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/31 (72)発明者 祢▲ぎ▼田 潤市 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 牧野 友厚 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 宮瀬 善行 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 松岡 博史 千葉県市原市有秋台西１丁目６番地 (72)発明者 花田 恒雄 千葉県市原市青葉台５丁目12番９号 (56)参考文献 特開 昭58−7452（ＪＰ，Ａ) 実願 昭58−94473号（実開 昭60− 2851号）の願書に添付した明細書及び図面 の内容を撮影したマイクロフィルム（Ｊ Ｐ，Ｕ)

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、 （d₁）本質的に（CH₃）₂SiO単位80〜96.5モル％、CH₃Si
   O_1.5単位2.0〜10.0モル％、（CH₃）₃SiO_0.5単位1.25〜
   6.0モル％、および（CH₃）_２（CH₂＝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、 （d₂）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 （d₃）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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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、 （d₁）本質的に（CH₃）₂SiO単位80〜96.5モル％、CH₃Si
   O_1.5単位2.0〜10.0モル％、（CH₃）₃SiO_0.5単位1.25〜
   6.0モル％、および（CH₃）_２（CH₂＝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、 （d₂）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 （d₃）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. 【請求項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. 【請求項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。