JPH03159263A - 硬化性材料製カプセル封入電子デバイスと集積回路カプセル被覆方法 - Google Patents

硬化性材料製カプセル封入電子デバイスと集積回路カプセル被覆方法

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JPH03159263A
JPH03159263A JP2249035A JP24903590A JPH03159263A JP H03159263 A JPH03159263 A JP H03159263A JP 2249035 A JP2249035 A JP 2249035A JP 24903590 A JP24903590 A JP 24903590A JP H03159263 A JPH03159263 A JP H03159263A
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vinyl
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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、重合体カプセルに入れられた電子デバイスに
係り、特にシリコーン樹脂のカプセルに入れられた電子
デバイスに関する。
（従来技術） シリコーン樹脂は、相対的な熱的な安定性、誘電体たる
特性、化学的な安定性及び空気の悪化に対する抵抗を有
するために多くの目的に用いられてきた。ｃ、　　ｐ、
　　ウォンの米国特許節４，５６４゜５６２号は、電子
デバイス、特にハイブリッド集積回路用のカプセルとし
てシリコーン樹脂エラストマーの用いた先行技術の例で
ある。ハイブリッド集積回路は、半導体チップ、通常シ
リコンチップがセラミック基板上の回路パターンのポン
ディングパッド領域に接続されているものである。ウォ
ンの上記米国特許のカプセルは、スクリーン印刷できる
ほど十分に流動性を持ち、時々集積回路パターンとして
使用される金属である金及び窒化タンタル表面に良く密
着する。その樹脂に関する一つの問題点として、高温で
熱分解する傾向がある。即ち、硬化されない分子は、硬
化する間熱分解を促進する水の副産物を生成するＯＨ末
端を含む。別の問題点として、必要とされる高温での硬
化時間が比較的長いことである。
１９８８年８月８日に出願されたＣ、　　Ｐ、　ウォン
の米国特許出願節２２９．４０３号には、特にワイヤボ
ンディングされた集積回路のための、カプセルとしての
シリコーン樹脂ゲルの使用が述べられている。開示され
た樹脂は、ビニル及びハイドライドの官能基を有するポ
リジメチルシロキサン及び／又はポリメチルフェニルシ
ロキサンよりなり、その米国特許出願で示された試験は
、それは高温サイクリングに特に抵抗性を持つことを示
す。シリコーンゲルカプセルのより詳細な議論は、Ｊ、
Ｈ，ルピンスキーとロバートＳ、モーア編集。
アメリカ化学学会２　ワシントンＤ、Ｃ，１９８９年の
「ポリメリック　マテリアルズ　フォア　エレクトロニ
クス　パツケイジング　アンド　インクコネクション」
なる書籍に収容された、ｃ、　　ｐ。
ウォンの「集積回路デバイスチップ保護のための高性能
シリコーン（Ｈｌｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　５ｌ
ｌｌｃｏｎｅＧｅｔ　Ａｓ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−Ｃ
ｉｒｃｕｉｔ−Ｄｅｖｉｃｅ　Ｃｈｉｐ　Ｐｒｏｔｅｃ
ｔｉｏｎ）　Ｊなる論文に収められている。どのように
シリコーン樹脂カプセルをエポキシ、ポリイミド、ポリ
ウレタンといった他のカプセルと比較するかという議論
は、Ｃ，Ｐ、　　ウォン、−「ジャーナルオブ　エレク
トロニック　パツケイジング」、１９８９年６月号、第
１１１巻、９７〜１０７頁の「集積回路デバイスカプセ
ルの概要（Ｏｖｅｒｖｉｅｗ　Ｏｒ　Ｉｎｔｅｇｒａｔ
ｅｄ　Ｃ１ｒｃｕｉｔ　Ｄｅｖｉｃｅ　Ｅｎｃａｐｓｕ
ｌａｎｔ　）　Ｊなる論文ア為されている。ウォンの米
国特許出願において示されたオイ料に関する一つの問題
に、スクリーン印刷ができないことがある。すなわち、
硬化されていない状態では、それは、ハイブリッド集積
回路上に従来のスクリーン印刷方法で堆積させるには厚
すぎる。
それ故産業界において、スクリーン印刷可能であり、適
当に短い硬化時間を有し、高温での熱分解が起りに＜＜
、シかもセラミクスや金属への良好な密着、空気汚染に
対する抵抗、優れた構造特性、及び優れた温度湿度電気
バイアス（ＴＨＢ）特性といった既知のシリコーンカプ
セルの利点を持つハイブリッド集積回路カプセルに対す
る要望が引続き存在している。
（発明の概要） 本発明によれば、電子デバイスは、硬化性材料によりカ
プセルに入れられる。その硬化性材料は、（ａ）（ｉ）
プラチナ触媒を含み且つビニル及びハイドライド官能基
よりなるグループから選択された官能基を有するポリジ
メチルシロキサンと、（ｉ　ｉ）プラチナ触媒を含み且
つビニル及びハイドライド官能基よりなるグループから
選択された官能基を有するポリメチルフェニルシロキサ
ンと、（ｉ　ｉ　ｉ）　　（ｉ）及び（ｉ　ｉ）の混合
物と、よりなるグループから選択された３３乃至３９重
量％のシリコーン樹脂と、（ｂ）５１乃至５７蚤量％の
二酸化ケイ素と、（ｃ）８乃至１２重量％の低蒸気圧の
有機溶媒、好ましくはアルコールエステルを有する。硬
化性材料は、ポリジメチルシロキサンとポリメチルフェ
ニルシロキサンとの混合物で、その５０％がビニル官能
基を有し、その５０％がハイドライド官能基を有するも
のが望ましい。
本発明による混合物は、スクリーン印刷の適用に対して
適切な粘性を持ち、金属、セラミクス、及びハイブリッ
ド集積回路の他の構成要素へ良く密着し、耐久性があり
、優れたＴＨＢ特性を有する。
（実施例） 第１図及び第２図は、概略的にハイブリット集積回路１
１を示し、このハイブリッド集積回路１１は、シリコン
チップ１２がその上に設置されているセラミック基板１
１を有する。基板の表面上には、ポンディングパッド１
４に接続された金属導電体１３を有する導電体パターン
が形成されている。ポンディングパッド１４は、導電体
１５によりチップ１２に接続される。導電体１３の大部
分及び半導体チップ１２の上に、シリコーン樹脂カプセ
ル１７がある。カプセルは、チップ１２及びセラミクス
基板表面上の導電体パターンの大部分を覆うが、ポンデ
ィングパッド１４は露出したままにする。その結果、ハ
イブリッド集積回路を外部電子システムにワイヤで接続
するために導電体ボンドがポンディングパッドに付けら
れる。
本発明において、カプセル１７がスクリーン印刷の既知
のプロセスにより付けられる。硬化する前ではそれは、
どちらもプラチナ触媒及びビニル又はハイドライドの官
能基を含むポリジメチルシロキサン又はポリメチルフェ
ニルシロキサンであるシリコーン樹脂を３３乃至３９重
量％、二酸化ケイ素を５０乃至５７重量％、低蒸気圧の
有機溶奴を８乃至１２重量９６、有する。充填剤として
作用する二酸化ケイ素は、少量の発煙シリカを伴った粉
末溶融シリカであることが望ましい。二酸化ケイ素は、
カプセル溶媒の抵抗と、特に銅、金、チタン又は他の材
料である導電体１３及び１５への密着特性を改善する。
硬化キュアされない樹脂組成物は十分な流動性を持ち、
先行技術で知られている乳剤の上にステンレス鋼を利用
した２００メツシニのスクリーンを用いることでスクリ
ーン印刷ができる。その実行の後、組成物は、１乃至２
時間摂氏約１７５度で熱することで硬化される。
知られているように、より長い硬化時間を掛けたい場合
は１２０℃という低い硬化温度が用いられ、硬化時間を
多少短くする場合は２００℃という高い硬化温度が使用
される。硬化後、カプセルは、ＡＳＴＭ法で規定された
、約３０±２のシヨアＤ硬度を有し、そうしたものは、
その後の乱暴な取扱いの厳しさに耐え得る。
表１は本発明により形成され、試験され、そして満足で
きる性質を持つことが見出だされた６種の異なる組成物
を示す。いずれも１７５℃で２時間硬化された。シリコ
ーン樹脂は、いずれの場合も、ミシガン州ミツドランド
のダウ・ケミカル社から市販されている、シリコーンに
加えて少量のプラチナ触媒を含有するポリジメチルシロ
キサン及びポリメチルフェニルシロキサンのシリコーン
樹脂ＤＣ３−４９３９である。より明確には、ＤＣ３−
４９３９はｒＡＪ又はｒＢＪと呼ばれる。
Ａはビニル官能基が末端にある樹脂を表し、Ｂはハイド
ライド官能基が末端にある樹脂を表す。どちらの場合も
、樹脂は８０重量％のポリジメチルシロキサン及び２０
重量％のポリメチルフェニルシロキサンよりなる。シリ
カは、直径数ミクロンの粒子を持つ、ｒＡｌｏＪとｒＶ
１０Ｊシリカとして市販のシリカの混合物である。いず
れの場合も、シリコーン樹脂部分は５０重量％のｒＡＪ
樹脂と５０重量％のｒＢＪ樹脂からなる。即ち、ｒＡＪ
樹脂とｒＢＪ樹脂の様々な混合物が用いられ得るが、こ
のように、樹脂の５０％はビニル官能基で終わり、５０
％はハイドライドの官能基で終わった。
第３図は、表１の例４のカプセルの温度湿度電気バイア
ス（ＴＨＢ）試験結果を他の通常使用されるハイブリッ
ド集積回路カプセルの結果と共に示す。特に、曲線２０
は、例４のシリコーンカプセルの試験結果を表す。曲線
２１は、ニューヨーク州バッファローのオキシデンタル
・ケミカル社から市販されている、２０１０Ｍとして知
られるシリコーンポリイミドカプセルについて示す、曲
線２２は、ミシガン州ミドランドのダウ・ケミカル社か
ら市販の、ＢＣＢとして知られるベンゾシクロブテンに
ついて示す。曲線２３は、ニュージャーシイ州う−ウェ
イのＭ＆Ｔケミカル社から市販のＭ＆７１２３６として
知られるシリコーンポリイミド共重合体について示す。
曲線２４は、ウィスコンシン州クリアレイクのユニオン
・カーバイド社の子会社から市販されているパリレン−
Ｃについて示す。曲線２５は、日本国東京の日立から市
販されているＰ　Ｉ　Ｑ−８１４０として知られるポリ
イミドカプセルについて示す。すべての曲線は、８５％
の相対湿度の空気中において８５℃で、カプセルに１０
ボルトの直流バイアスを加えて、試験時間の関数として
平均漏れ電流を測定したものである。見て解るように、
本発明のカプセルを表す曲線２０は、競合する電子デバ
イスカプセルと比べて極めて有好に匹敵する。
硬化されない樹脂にスクリーンを印刷するのに十分な粘
性を与えるために、混合物中に８乃至１２重量％の望ま
しくはアルコールエステルである低蒸気圧有機溶媒が包
含されている。蒸気圧は、スクリーン印刷中に溶媒の蒸
発を妨げ、それにより所望の粘性を保つために十分に低
くなければならない。溶媒の蒸気圧は、室温で約２０ト
ル（Ｔｏｒｒ）以下であることが望ましい。上述のすべ
ての例において、低蒸気圧溶媒は、プラウエア州つィル
ミントンのデニポン社から市販されているテキサノール
９４５０として知られるアルコールエステルである。テ
キサノール９４５０は、スクリーン印刷中に安定性を維
持するのに十分に低い蒸気圧を持つが、１乃至３時間の
硬化時間の間で完全に蒸発する。より長い硬化時間は使
われ得るが、本発明のすべての実施例において、硬化時
間は１乃至３時間であり、それは、例えば前述のウォン
の特許で示された樹脂の硬化時間よりも短い。
第４図は、表１の例３の粘性と剪断速度との関係を表す
グラフである。知られているように、剪断速度は、スク
リーン印刷実施中にスクリーンにより樹脂が圧迫される
速度の関数である。かなり広範囲の剪断速度にわたって
、粘性値は１４９３センチボイズと１５６４センチポイ
ズの間にあり、スクリーン印刷に適切な粘性であること
を示している。他の例も同様にスクリーン印刷に適して
いる。
上述した様々な実施例は、本発明の特別な実施例を単に
述べたものに過ぎない。この技術分野の当業者であれば
、本発明の範囲内において種々の他の実施例及び変形例
が考え得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例であるハイブリッド集積回
路を示す部分概略断面図、 第２図は、第１図のハイブリッド集積回路の平面図、 第３図は、本発明により形成されたカプセルの電気の漏
れを他のカプセルの電流の漏れと比較したグラフ、 第４図は、第１図及び第２図で用いたカプセルの粘性と
剪断速度との関係を示すグラフである。 ＦＩＧ、　１ １ 出　願　人：アメリカン　テレフォン　アンドＦＩＧ、
２

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）（ａ）（ｉ）プラチナ触媒を含み且つビニル及び
    ハイドライド官能基よりなるグループから選択された官
    能基を有するポリジメチルシロキサンと（ｉｉ）プラチ
    ナ触媒を含み且つビニル及びハイドライド官能基よりな
    るグループから選択された官能基を有するポリメチルフ
    ェニルシロキサンと、（ｉｉｉ）夫々がプラチナ触媒と
    、ビニル及びハイドライド官能基よりなるグループから
    選択された官能基を有するポリジメチルシロキサンとポ
    リメチルフェニルシロキサンとの混合物と、よりなるグ
    ループから選択された３３乃至３９重量パーセントのシ
    リコーン樹脂と、 （ｂ）５１乃至５７重量％の二酸化ケイ素と、（ｃ）８
    乃至１２重量％の低蒸気圧の有機溶媒と、を硬化す気前
    に有することを特徴とする硬化性材料製カプセル封入電
    子デバイス。
  2. （２）硬化性材料は、摂氏１２０度乃至２００度の硬化
    温度で１乃至３時間硬化され、有機溶媒は、硬化性材料
    が硬化前に蒸発するのを妨げるのに十分に低い蒸気圧を
    有することを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
  3. （３）溶媒は、室温で２０トル（Ｔｏｒｒ）以下の蒸気
    圧を有することを特徴とする請求項２記載の電子デバイ
    ス。
  4. （４）溶媒は、アルコールエステルを有することを特徴
    とする請求項３記載の電子デバイス。
  5. （５）シリコーン樹脂は、ビニル官能基を有する約５０
    重量％の第１のシリコーン樹脂と、ハイドライド官能基
    を有する約５０重量％の第２のシリコーン樹脂を有する
    ことを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
  6. （６）シリコーン樹脂は、夫々がビニル官能基を有する
    ポリジメチルシロキサンとポリメチルフェニルシロキサ
    ンとの約５０重量％の混合物と、夫々がハイドライド官
    能基を有するポリジメチルシロキサンとポリメチルフェ
    ニルシロキサンとの約５０重量％の混合物と、を有する
    ことを特徴とする請求項５記載の電子デバイス。
  7. （７）３３乃至３９重量％のシリコーン樹脂、５１乃至
    ５７重量％の二酸化ケイ素、及び８乃至１２重量％の高
    沸点有機溶媒よりなる混合物を作るステップと、 混合物を集積回路上に堆積するステップと、混合物を硬
    化させるために十分な時間を掛けて高い温度で混合物を
    熱し混合物を硬化差せるステップとを有し、 上記シリコーン樹脂は、（ｉ）プラチナ触媒を含み且つ
    ビニル及びハイドライド官能基よりなるグループから選
    択された官能基を有するポリジメチルシロキサンと、（
    ｉｉ）プラチナ触媒を含み且つビニル及びハイドライド
    官能基よりなるグループから選択された官能基を有する
    ポリメチルフェニルシロキサンと、（ｉｉｉ）夫々がプ
    ラチナ触媒と、ビニル及びハイドライド官能基よりなる
    グループから選択された官能基を有するポリジメチルシ
    ロキサンとポリメチルフェニルシロキサンとの混合物と
    、よりなるグループから選択される、ことを特徴とする
    集積回路カプセル被覆方法。
  8. （８）混合物は、摂氏１２０度乃至２００度の硬化温度
    で１乃至３時間硬化され、有機溶媒は、混合物が堆積す
    る間に混合物が蒸発するのを妨げるのに十分に低い蒸気
    圧を有することを特徴とする請求項７記載の方法。
  9. （９）溶媒は、アルコールエステルを有することを特徴
    とする請求項８記載の方法。
  10. （１０）混合物は、スクリーン印刷により集積回路上に
    堆積されることを特徴とする請求項７記載の方法。
  11. （１１）シリコーン樹脂は、ビニル官能基を有する約５
    ０重量％の第１のシリコーン樹脂と、ハイドライド官能
    基を有する約５０重量％の第２のシリコーン樹脂とを有
    することを特徴とする請求項７記載の方法。
  12. （１２）溶媒は、テキサノール（Ｔｅｘａｎｏｌ）９４
    ５０を有することを特徴とする請求項７記載の方法。
  13. （１３）シリコーン樹脂は、夫々がビニル官能基を有す
    るポリジメチルシロキサンとポリメチルフェニルシロキ
    サンとの約５０重量％の混合物と、夫々がハイドライド
    官能基を有するポリジメチルシロキサンとポリメチルフ
    ェニルシロキサンとの約５０重量％の混合物とを有する
    ことを特徴とする請求項７記載の方法。
JP2249035A 1989-11-09 1990-09-20 硬化性材料製カプセル封入電子デバイスと集積回路カプセル被覆方法 Pending JPH03159263A (ja)

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US434052 1989-11-09
US07/434,052 US5051275A (en) 1989-11-09 1989-11-09 Silicone resin electronic device encapsulant

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