JPS62276838A - 半導体装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明はシリコーンゲルを封止材とした半導体装置にお
いて、特に、当該ゲルの膨張などにより、半導体素子と
該素子を搭載している配線基板との接合部において破断
を生ずる場合のその破断を防止する技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体素子（チップ）を基板にフェイスダウンボンディ
ングする方法としてフリップチップ方式がある。例えば
、この方式の一つに、ＣＣＢ　（コンドロールド・コラ
ップス・リフローチップ・ボンディング）方式があり、
例えば５ｎ−Ｐｂを用いた半球状の突起電極（バンブ）
を溶融させて半導体素子を基板に固着させろ。

一方、半導体素子を封止するに、シリコーンゲルにより
行うことがある。二のシリコーンゲルは外部雰囲気中の
湿分を水分子として通過させるが、水膜を形成しないの
で、極めて耐湿性に富む半導体パッケージを形成てろこ
とができる。しかし、このシリコーンゲルは膨張、収縮
性に冨み、半導体素子と基板との間に介在し、これら半
導体素子と基板とを引き剥がそうとする力が働き、前記
ＣＣＢバンプを破断てる場合がある。

このバンプは半導体素子の表面全体に基盤目状に配設さ
れており、半導体素子の高集積化に伴ない、その配列が
密になってくることが予想され、増々、バンプ破断が生
じ易い状況になってくることが予測される。

尚、フリップチップ方式について述べた文献の例として
、１９８０年１月１５日■工業調査会発行ｒＩＣ化実装
技術」Ｐ８１があげられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明はバンプの破断を防止し、信頼性を向上させるこ
とのできろ技術を提供することを目的とする。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示されろ発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

てなわち、本発明では、突起電極を半導体素子表面の全
体に配列せずに、複数の群に分け、各群の間には、当該
突起電極を設けずに、間隙（通路）としておく。

〔作用〕

かかる間隙の存在により、縦方向において半導体素子と
基板とを引き剥がそうとする力が、当該間隙方向に分散
され、したがって、バンプ破断の因となっている縦方向
の力を弱めるので、バンプ破断を防止できる。

〔実施例〕

次に、本発明を、図面に示す実施例に基づいて説明てろ
。

第５図および第６図に、本発明によるシリコーンゲルに
より封止して成る半導体装置の二三の例を示す。

第５図において、半導体素子（チップ）１は、配線基板
２上に、突起電極３により固着されている。当該配線基
板２は、パッケージベース４上に、接合材料５により固
着されている。

パッケージペース４の裏面側から、多数のアウターリー
ド６が出ている。いわゆるアキシャル型に当該半導体装
置７は構成されている。

配線基板２の導体部８と、当該アクタ−リード６とは、
ボンディングワイヤもしくはコレクタワイヤ９により接
続されており、半導体素子１の内部配線と外部接続端子
であるアウターリード６とが電気的に接続されている。

パッケージベース４上には、接合材料１０により、ポッ
ティング枠１１が接合され、該ポッティング枠１１内部
に、シリコーンゲル材をポッティングし、加熱硬化させ
て、シリコーンゲル１２を形成し、このゲル１２により
半導体素子１やボンディングワイヤ９などを、同図に示
すように、被覆し、半導体素子を外部雰囲気中から保役
する。当該ゲ＃１２は、半導体素子１と配線基板２との
間にも、充填されろ。

このゲル１２は柔軟であり、半導体素子１などを機械的
に保護するために、ポッティング枠１１上に、接合材料
１３により、キャップ１４を取付げる。

第６図に示す半導体装置は、アウターリード１５をＤＩ
Ｌ　（デュアル・イン・ライン）に引出したもので、パ
ッケージベース４の下部に、配線基板２が固着され、さ
らに、該配線基板２の下部に、半導体素子１が突起電極
３によりポンディングされ、パッケージベース４上に、
ヒート７ンク１６が取付けられており、また、第５図に
示すものと同様に、ポッティング枠１１内にはシリコー
ンゲル」２がポッティングにより形成されており、さら
に、当該ポッティング枠１１の下部にはキャップ１４が
取付けられている。

これら図に示す、半導体素子１の突起電極３の断面要部
構造例は、第４図に示すとおりであり、同図にて、１７
は半導体デバイス、１８は絶縁膜、１９はデバイス表面
保護戻、２０はＡｔ電極配線、２１は電極下地多層金属
層、２２は５ｎ−Ｐｂ半球状バンプである。

この接続端子としては、Ｃｕボールなど、前記で掲示し
たｒＩＣ化実装技術」８１頁などと記載された各種のフ
リップチップによる突起電極を適用することかできる。

第３図は、半導体素子１における突起電極３の従来例の
配列を示す。なお、第５図や第６図では、半導体素子１
をマルチに配線基板２にマウントしているが、当該第３
図は、−の半導体素子１におけろ突起電極３の配列を模
式的に示し１こものである。

第３図に示すように、従来例では、基盤目様に、規則正
しく、当該素子の表面全体に突起電極３が配列されてい
る。

これに対し、第１図および第２図で例示てろように、本
発明では、突起電極３の集合である群、例えば２３．２
４．２５．２６．２７あるいは２３．２４．２５．２６
に分割し、各群の間に、例えば２３．２４との間に、突
起電極３を設げていない、間隙２８を設けるように構成
する。

半導体素子（チップ）１は、例えばシリコン単結晶基板
から成り１周知の技術によっ℃このチップ内には多数の
回路素子が形成され、１つの回路機能が与えられている
。回路素子の具体例は、例えばＭＯＳトランジスタから
成り、これらの回路素子によって、例えば論理回路およ
びメモリの回路機能が形成されている。

配線基板２は、例えば７リコーンウエハよりなり、導体
パターンが形成されている。パッケージベース４は、例
えばセラミック材により構成される。

本発明に使用されるシリコーン（系）ゲル１２としては
、従来エレクトロニクスあるいはオプティカルファイバ
ー用シリコーンコーディング剤として市販されていたも
のを使用でき、例えばシリコーンゲルはＩＣメモリーの
ソフトエラ一対策用として用いられていた。本発明はこ
れを封止材料として使用せんとするものである。

ゲルは、その加熱硬化前はリキッド状態であり、１液タ
イプ、２液タイプがあり、例えば主剤と硬化剤とから２
液タイプの場合、これらを混合すると反応硬化（架橋反
応）し、硬化物を得ろ。

硬化システムとしては次の反応式で示す様に、網台型、
付加型、紫外線硬化型がある。

網台型 ｃａｔ：５ｎ−Ｔｉ系触媒 Ｒ：例えばアルキル基（以下同じ） 付加型 紫外線硬化型 硬化物を得るに、加熱（ベーク）するとゴム化が進む。

本発明に使用されるシリコーン系ゲル１２はシリコーン
ゴムやシリコーンゲルフとＡ　なり架橋密度の低いもの
である。例えば架橋密度の大小からみるとゴムが架橋密
度が一番犬で、その下がゲル、さらに、その下がオイル
ということになる。

架橋密度は一般に針入度計を用いて測定され、針入度計
についてはＪＩＳＫ２８０８に規定され、それに使用さ
れろ針についてはＡＳＴＭＤ１３２１に規格がある。

針入度からみて、一般に、ゲルは４０〜２００咽の範囲
、オイルは４０１以下であり、ゲルの硬化反応の促進に
よりゴム化が起こり、ゴムと称されているものは一般に
針入度２００咽以上である。

本発明に使用される７リコー／系ゲル１２には前記の如
く、市販のものが使用され、例えば信越化学工業社製Ｋ
ＪＲ９０１０、Ｘ−３５−１００東レシリコーン社製Ｊ
ＣＲ６１１０などが使用できる。

上記Ｘ−３５−１００（：人（主剤）、Ｂ（硬化剤）２
液タイプ、針入度１００〕の硬化反応機構は白金付加型
で、２液低温高温用ゲルで一７５〜２５０℃の温度範囲
で使用できる。

ポッティング枠１１は例えばＡｔにより構成さね、シリ
コーンゲル１２形成の際のゲル材流れ止め用として使用
されろ。

キャップ１４は、例えばＡｔにより構成される。

第３図に示すような、従来例によれば、突起電極３が、
密に配列されているので、クリコーンゲル１２が膨張し
、縦方向に、半導体素子１と配線基板２とを引き剥がそ
うとする力が働いた場合に、その力を逃がそうとしても
、隣接て石突起電極３により妨げられ、もろに、その力
が働くことになる。これに対し、本発明では、各群例え
ば２３〜２６に、同様に縦方向の引き剥がし力が働いて
も、例えば群２３と群２４との間には、突起電極３が設
けられていない間隙２８が介在しているので、その力が
当該間隙２８側に逃が丁（分散）させることができ、し
たがって、当該引き剥がし力によるバンプ３の破断を防
止できる。それ故、高信頼性の半導体装置が得られ、特
に、マルチに半導体素子を搭載する場合に有用である。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
もので＆ｉなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。

例えば、本発明においては、各群に突起電極を分割する
限り、その群内の突起電極の配列はランダムでもよい。

以上の説明では主として本発明をマルチチップモジュー
ルについて適用した例を示したが、シングルチップにつ
いて適用してもよく、その他シリコーンゲルを封止材と
し、ＣＣＢ接続によりチップのボンディングを行うよう
な場合全般に適用することができる。

また、基板側に突起電極（接続端子）を設けてチップボ
ンディングを行うような場合にも応用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示されろ発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

すなわち、本発明によればバンプの破断を防止でき、ま
た、予期しない効果として、間隙内には突起電極がなく
ノリコーンゲルが良好に流れ、また、当該間隙にシリコ
ーンゲルが充填されるので、相対的に従来に比してシリ
コーンゲルの絶対量が増し、このゲルは耐湿性に富むの
で、耐湿性をもより一層向上させることができた。かく
て、本発明によれば信頼度の向上した半導体装置を得る
ことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す説明図、第２図は本発明
の他の実施例を示す説明図、第３図は従来例の説明図、 第４図は突起電極を有する半導体素子の一例説明断面図
、 第５図は半導体装置の一例断面図、 第６図は同地の例を示ｆ断面図である。 １・・・半導体素子（チップ）、２・・・配線基板、３
・・・突起電極、４・・・パッケージベース、５・・・
接合材料、６・・・アウターリード、７・・・半導体装
置、８・・・導体部、９・・・ボンディングワイヤ、１
０・・・接合材料、１１・・・ボッティフグ枠、１２・
・・シリコーンゲル、１３・・・接合材料、１４・・・
キャップ、１５・・・アウターリード、１６・・・ヒー
トシンク、１７・・・半導体デバイス、１８・・・絶縁
膜、１９・・・デバイス表面保護膜、２０・・・ＡＡ電
極配線、２１・・・電極下地多層金属層、２２・・・５
ｎ−Ｐｂバンプ、２３・・・群、２４・・・群、２５・
・・群、２６・・・群、２７・・・群、２８・・・間隙
。 代理人　弁理士　　小　川　勝　男　　゛第　　１　　
図 第　　６　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体素子をその突起電極により配線基板に接合し
   て成り、かつ、シリコーンゲルにより封止を行って成る
   半導体装置において、前記突起電極を複数の群に分割し
   、当該各群の間に間隙を設けて成ることを特徴とする半
   導体装置。 ２、半導体装置が、配線基板上に複数の半導体素子を接
   合し、当該配線基板と該配線基板を搭載しているパッケ
   ージベースに垂設された外部接続端子とをコネクタワイ
   ヤを介して接続し、当該配線基板上に固着したポッティ
   ング枠内にシリコーンゲルを充填して成るピングリッド
   アレイタイプのマルチチップモジュールである、特許請
   求の範囲第１項記載の半導体装置。