JP2701045B2 - 樹脂封止型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、樹脂封止型半導体装置に関し、特には、半
導体チップが導電部材により外部接続用リード線に電気
的に接続された樹脂封止型半導体装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体チップが導電部材により外部接続用リード線に
電気的に接続された樹脂封止型半導体装置においては、
半導体チップ表面のPN接合部、MOSゲート部、ボンディ
ングパッド、微細なアルミ配線など、さらには導電部材
であるボンディングワイヤ、半田バンプ、ビームリード
などは湿気や不純物による変質、腐食を防止するため、
さらには封止用樹脂の温度変化に伴なう膨張・収縮に基
因する応力や機械的応力を緩和するために、高純度のシ
リコーン樹脂、シリコーンゴム、シリコーンゲルのよう
な硬化シリコーン層により被覆されている。そして、硬
化シリコーン層により被覆した上を封止用樹脂により封
止成型している。第４図は、このような従来例の樹脂封
止型半導体装置の断面図である。モノリシックICチップ
１の表面、ボンディングパッド３および金製ボンディン
グワイヤ4aの一部が、液状の硬化シリコーンゴム組成物
により被覆され、加熱硬化されてシリコーンゴム層5aを
形成しており、さらにボンディングワイヤ4aの残部およ
び外部接続用リード線７のインナー部分とともに、エポ
キシ樹脂6aのような封止用樹脂により封止成型されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このような樹脂封止型半導体装置において
は、硬化シリコーン層の膜厚は一般に100〜500μｍと比
較的厚く、したがって、金属ボンディングワイヤ4aの一
部もシリコーンゴム層5aの中に埋没した状態にある。そ
のため、エポキシ樹脂6aのような封止用樹脂により、シ
リコーン被覆したモノリシックICチップ１、ボンディン
グワイヤ4aおよび外部接続用リード線７のインナー部分
を封止成型する際、あるいは封止成型物をサーマルサイ
クルテストやサーマルショックテストにかけた際に、ボ
ンディングワイヤ4aが断線するという問題があった。

また、かかる封止成型物をプリント基板上に表面実装
するときに260℃の半田浴に浸漬し、ついで引上げて冷
却する際の熱衝撃により、金製ボンディングワイヤ4aが
断線したり、封止用のエポキシ樹脂6aにクラックが生じ
たり、半導体装置の耐湿性が劣化するなどの問題があっ
た。こうした問題が生じるのは、硬化シリコーン層を形
成するシリコーンに工夫を施していないので、封止用の
エポキシ樹脂6aとシリコーンゴム層5aが接着、一体化し
ていないためである。そのため、サーマルサイクルテス
トやサーマルショックテストをする際、あるいはプリン
ト基板上に実装する際の熱衝撃が、封止用のエポキシ樹
脂6aとシリコーン層5aを急速に膨張、収縮させ両材料の
熱膨張係数の差違によって両材料の境界面がずれ動くた
め、ならびに封止用のエポキシ樹脂6aとシリコーンゴム
層5aの微細な隙間に湿気が侵入し、さらにその湿気が膨
張するためである。

こうした問題点を解決するために特開昭59-87840号や
特開昭61-230344号（特開昭63-268261号）による提案が
あるが、十分解決できないので、本出願人は特願昭62-1
01638号により新たな提案を行なった。

本発明は、かかる従来技術の問題点を確実に解消する
ことを目的としており、具体的には繰り返しヒートサイ
クルや熱衝撃にさらしたり、通電断続を繰り返したり、
長時間加熱加圧下においても、ポンディングワイヤ等の
導電部材がさらに断線や破損しにくく、封止用樹脂がさ
らに破壊されにくく、耐湿性、耐腐蝕性、応力緩和性に
さらにすぐれた樹脂封止型半導体装置およびその製造方
法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段とその作用〕

これらの目的は、 （１） 半導体チップが導電部材により外部接続用リー
ド線に電気的に接続され、該半導体チップ表面および該
導電部材の少なくとも該半導体チップに近接した部分が
硬化シリコーン層により接着被覆された樹脂封止型半導
体装置において、該硬化シリコーン層の表面がオゾン処
理されており、オゾン処理された該硬化シリコーン層表
面がその上を被覆する封止用樹脂と接着一体化している
ことを特徴とする、樹脂封止型半導体装置。

（２） 半導体チップが導電部材により外部接続用リー
ド線に電気的に接続され、該半導体チップ表面および該
導電部材の少なくとも該半導体チップに近接した部分が
硬化シリコーン層により接続被覆された樹脂封止型半導
体装置において、該硬化シリコーン層の表面がオゾン処
理に加えて紫外線照射処理されており、オゾンと紫外線
照射とで処理された硬化シリコーン層表面がその上を被
覆する封止用樹脂と接着一体化していることを特徴とす
る、樹脂封止型半導体装置。

（３） 半導体チップが導電部材により外部接続用リー
ド線に電気的に接続された半導体装置の該半導体チップ
表面および該導電部材の少なくとも該半導体チップに近
接した部分を硬化性・自己接着性シリコーン組成物によ
り被覆し、該硬化性・自己接着性シリコーン組成物を硬
化させて、該半導体チップ表面および該導電部材の少な
くとも該半導体チップに近接した部分に接着した硬化シ
リコーン層を形成し、該硬化シリコーン層にオゾン処理
を行ない、ついでオゾン処理した該硬化シリコーン層表
面を被覆するように封止用樹脂により封止成形すること
を特徴とする、前記（１）の樹脂封止型半導体装置の製
造方法。

（４） 半導体チップが導電部材により外部接続用リー
ド線に電気的に接続された半導体装置の該半導体チップ
表面および該導電部材の少なくとも該半導体チップに近
接した部分を硬化性・自己接着性シリコーン組成物によ
り被覆し、該硬化性・自己接着性シリコーン組成物を硬
化させて、該半導体チップ表面および該導電部材の少な
くとも該半導体チップに近接した部分に接着した硬化シ
リコーン層を形成し、該硬化シリコーン層にオゾン処理
に加えて紫外線照射をし、ついでオゾンと紫外線照射と
で処理した該硬化シリコーン層表面を被覆するように封
止用樹脂により封止成形することを特徴とする、前記
（２）の樹脂封止型半導体装置の製造方法。

（５） 半導体チップが導電部材により外部接続用リー
ド線に電気的に接続された半導体装置の該半導体チップ
表面および該導電部材の少なくとも該半導体チップに近
接した部分を熱硬化性・自己接着性シリコーン組成物に
より被覆し、該熱硬化性・自己接着性シリコーン組成物
にオゾン処理を行しつつ比較的低温で加熱硬化させて該
半導体チップ表面および該導電部材の少なくとも該半導
体チップに近接した部分に接着した硬化シリコーン層を
形成し、ついでオゾン処理された該硬化シリコーン層表
面を被覆するように封止用樹脂により封止成形すること
を特徴とする、前記（１）の樹脂封止型半導体装置の製
造方法。

（６） 半導体チップが導電部材により外部接続用リー
ド線に電気的に接続された半導体装置の該半導体チップ
表面および該導電部材の少なくとも該半導体チップに近
接した部分を熱硬化性・自己接着性シリコーン組成物に
より被覆し、該熱硬化性・自己接着性シリコーン組成物
にオゾン処理と、それに加えて紫外線を照射しつつ比較
的低温で加熱硬化させて該半導体チップ表面および該導
電部材の少なくとも該半導体チップに近接した部分に接
着した硬化シリコーン層を形成し、ついでオゾンと紫外
線照射とで処理された該硬化シリコーン層表面を被覆す
るように封止用樹脂により封止成形することを特徴とす
る、前記（２）の樹脂封止型半導体装置の製造方法。

により達成される。

これを説明するに、本発明における半導体装置とは、
ダイオード、トランジスタ、サイリスタ等の個別半導体
装置のみならず、モノリシックIC、ハイブリッドIC等の
IC、さらにはLSIを包含する広義の半導体装置をいう。
また、半導体チップとは上記半導体装置の主要部である
ダイオードチップ、トランジスタチップ、サイリスタチ
ップ、モノリシックICチップ、さらにはハイブリッドIC
中の前記チップなどをいう。また、導電部材は半導体チ
ップを外部接続用リード線と電気的に接続するためのも
のであり、代表例はアルミニウム、金、銅などでできた
ボンディングワイヤであるが、フリップ方式の半導体装
置における半田バンプやビームリード方式の半導体装置
におけるビームリードなどであってもよい。導電部材
は、通常、外部接続用リード線のインナー部分に直結し
ているが、ハイブリッドICにおけるように基板上の厚膜
回路や薄膜回路を介してインナー部分に接続されていて
もよい。

また、封止用樹脂は、半導体の特性・信頼性に悪影響
を及ぼさない有機樹脂であればよく、ポリフェニレンサ
ルファイド樹脂に代表される熱可塑性樹脂、エポキシ樹
脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂に代表される熱硬
化性樹脂などがある。封止用樹脂の封止に供する前の形
態は、常温において液状、ペースト状、固形状、粉状等
のいずれでもよく、いわゆる樹脂の他に充填剤、その他
添加剤を含有することが多く、熱硬化性樹脂について
は、さらに硬化剤を含有している。

また、硬化シリコーン層は、硬化性シリコーン組成物
を室温下放置、加熱、赤外線照射、電子線照射など、い
ずれかひとつ以上の手段により硬化させたものであり、
硬化前の形態は常温において液状、ペースト状、餅状、
粉粒状、固形状などのいずれであってもよい。硬化シリ
コーン層は、常温において硬質レンジ状、ゴム状、ゲル
状、これらの中間性能のいずれかであってもよい。

硬化シリコーン層は、半導体チップ表面および導電部
材を少なくとも半導体チップに近接した部分に接着する
形で、半導体チップ表面および導電部材の少なくとも半
導体チップに近接した部分を被覆しており、同時に硬化
シリコーン層のオゾン処理またはオゾンと紫外線照射と
で処理された表面がその上を被覆する封止用樹脂と接着
し一体化している。ここで接着一体化とは、熱的ストレ
スや機械的ストレスを負荷しても、硬化シリコーン層と
封止用樹脂がその界面で剥離することがなく、むりやり
ひきはがそうとすると硬化シリコーン層と封止用樹脂の
いずれかが破壊するほど強固に接着していることをい
う。

硬化シリコーン層を形成する硬化シリコーンの代表例
として、硬化状態でケイ素原子結合水素原子を有する
シリコーン硬化物、硬化状態でケイ素原子結合加水分
解性基を有するシリコーン硬化物、硬化状態でケイ素
原子結合アルケニル基を有するシリコーン硬化物、硬
化状態でケイ素原子結合水素原子とケイ素原子結合加水
分解性基を有するシリコーン硬化物、硬化状態でケイ
素原子結合アルケニル基およびケイ素原子結合加水分解
性基を有するシリコーン硬化物がある。

のシリコーン硬化物としては、例えば、ビニル基含
有オルガノポリシロキサン、オルガノハイドロジェンポ
リシロキサンおよび白金化合物触媒を主剤とし、ケイ素
原子結合ビニル基に対してケイ素原子結合水素原子が大
過剰になるような比率で配合した硬化性・自己接着性シ
リコーン組成物を硬化させたものがある。

のシリコーン硬化物としては、例えば、ビニル基含
有オルガノポリシロキサン、オルガノハイドロジェンポ
リシロキサン、反応性接着促進剤（例えば、ビニルトリ
アルコキシシラン、アリルトリアルコキシシランもしく
はγ−メタクリロキシプロピルトリアルコキシシラン）
および白金化合物触媒を主剤とする硬化性・自己接着性
シリコーン組成物を硬化させたものがある。

のシリコーン硬化物としては、例えばビニル基含有
オルガノポリシロキサン、オルガノハイドロジェンポリ
シロキサンおよび白金化合物触媒を主剤とし、ケイ素原
子結合原子に対してケイ素原子結合ビニル基が大過剰に
なるような比率で配合した硬化性・自己接着性シリコー
ン組成物を硬化させたものがある。

のシリコーン硬化物としては、例えば、ビニル基含
有オルガノポリシロキサン、オルガノハイドロジェンポ
リシロキサン、反応性接着促進剤（例えば、ビニルトリ
アルコキシシラン、アリルトリアルコキシシランもしく
はγ−メタクリロキシプロピルトリアルコキシシラン）
および白金化合物触媒を主剤とし、ケイ素原子結合ビニ
ル基に対してケイ素原子結合水素原子が大過剰になるよ
うな比率で配合した硬化性・自己接着性シリコーン組成
物を硬化させたものがある。

のシリコーン硬化物としては、例えばビニル基含有
ポリオルガノシロキサン、オルガノハイドロジェンポリ
シロキサン、反応性接着促進剤（例えば、ビニルトリア
ルコキシシラン、アリルトリアルコキシシランもしくは
γ−メタクリロキシプロピルアルコキシシラン）および
白金化合物触媒を主剤とし、ケイ素原子結合水素原子に
対してケイ素原子ビニル基が大過剰になるような比率で
配合した硬化性・自己接着性シリコーン組成物を硬化さ
せたものがある。硬化性・自己接着性シリコーン組成物
は、上述のような付加反応硬化型のものが好ましく、そ
の中でも熱硬化性のものが好ましいが、有機過酸化物に
よるラジカル反応硬化型や縮合反応硬化型であってもよ
い。

硬化性シリコーン組成物は、付加反応遅延剤、補強性
充填剤、増量充填剤、耐熱剤、顔料等を含有していても
よいが、半導体特性に悪影響を及ぼす不純物、特にアル
カリ金属、ハロゲンイオンの含有量は1ppm以下が望まし
く、α線によるソフトエラー防止の観点からウラン、ト
リウム等の放射性元素の総含有量は0.1ppb以下が望まし
い。

硬化シリコーン層は、半導体チップ表面のPN接合部、
MOSゲート部、アルミニウム配線、ボンディングパッド
など機能部分を被覆し、さらにポンディングワイヤ、半
田バンプ、ビームリードのような導電部材のうち少なく
とも半導体チップに近接した部分を被覆している。その
他、必要に応じて半導体チップの側面、導電部材の残余
の部分、ハイブリッドICにおける半導体チップと導電部
材以外の部分、例えば膜回路、レジスター、コンデンサ
ーを被覆していてもよい。なお、硬化シリコーン層は半
導体チップ側面の非機能部分をも被覆していることが好
ましい。硬化シリコーン層の厚みは、半導体チップ表面
および導電部材の半導体チップに近接した部分を確実に
被覆できる程度であればよく、数μｍ以上であることが
好ましく、通常10〜500μｍ位であり、極端な場合は数m
mであってもよい。

硬化シリコーン層の表面がオゾン処理またはオゾンと
紫外線照射とで処理されていることは、本発明の重要な
構成要素であり、該硬化シリコーン層の上を被覆する封
止用機能との接着一体化を確実にするのに、極めて重要
である。

本発明に用いられるオゾン源は特に限定されず、例え
ばフォトレジストやシリコンウェハのクリーニングに用
いられる無声放電を使用したオゾン発生装置である。原
料ガスは、酸素でも空気でも良い。処理に必要なオゾン
濃度は、硬化シリコーン層の性質に依存して変化する
が、高濃度である程より効果的であり、処理時間の短縮
を図ることができる。処理に必要なオゾン濃度は２〜10
重量％であればよく、処理時間は1200秒〜１秒であれば
よく、望ましくは600〜30秒がよい。

また、オゾン処理と紫外線照射を同時に行なうと、シ
リコーン硬化物の性質によってはオゾン単独で処理を行
なうよりも大幅に処理時間を短縮することができ、作業
能率を向上できるという利点がある。この方法において
もオゾン濃度は２〜10重量％の範囲であればよく、処理
時間も600〜30秒の範囲で行なえばよい。

本発明において、オゾン処理と同時に用いられる紫外
線は通常の高強度紫外線であり、オゾン処理時間と同じ
く同時間照射しても良いし、オゾン処理を行なう一部の
間だけ照射してもよい。紫外線の光源としては、例え
ば、超高圧水銀灯，高圧水銀灯，低圧水銀灯やキセノン
水銀灯があり、通常100〜3000Wの電力を有する紫外線ラ
ンプを用いればよい。また紫外線の照射量は、硬化シリ
コーンの性質や併用するオゾンの濃度に依存して変化す
るが、通常100〜3000Wの電力を有する紫外線ランプによ
り約300〜１秒間照射すればよいが、120〜10秒間の照射
が好ましい。

また、本発明の硬化シリコーン層が熱硬化性・自己接
着性シリコーン組成物の硬化物から形成される場合は、
半導体チップ表面および導電部材の少なくとも半導体チ
ップに近接した部分を、該熱硬化性・自己接着性シリコ
ーン組成物で被覆してから、加熱しつつ該被覆表面をオ
ゾン処理またはオゾンと紫外線照射とで処理されてもよ
い。しかしながら、この場合処理に用いるオゾンの分解
を防ぐために温度は比較的低温、すなわち200℃以下で
あることが望ましい。加熱は通常の加熱によってもよい
し、紫外線照射に使用する光源ランプの熱によってもよ
い。

本発明の樹脂封止半導体装置を製造するには、例え
ば、半導体チップ表面および導電分部材の少なくとも半
導体チップに近接した部分を、前述の硬化性・自己接着
性シリコーン組成物により被覆し、硬化させてから硬化
シリコーン層の表面にオゾンのみ、またはオゾンと紫外
線照射とで処理するか、あるいは該シリコーン組成物を
硬化させつつオゾンのみまたはオゾンと紫外線照射とで
処理してもよい。この際に硬化性・自己接着性シリコー
ン組成物が熱硬化性であることが好ましく、さらに付加
反応硬化型のものであることがより好ましい。また、硬
化は熱硬化が好ましい。ついで半導体チップ、導電部
材、外部接続用リード線のインナー部分を包み込むよう
に封止用エポキシ樹脂のような封止用樹脂により封止成
形すればよい。硬化性・自己接着性シリコーン組成物に
よる被覆の方法には、滴下、塗布、噴霧、浸漬などがあ
り、封止用樹脂による封止成形の方法には、トランスフ
ァーモールド、射出成形、粉体塗装、ケース内へのポッ
ティングなどである。本発明の樹脂封止型半導体装置
は、コンピュータ、テレビジョン、ビデオテープレコー
ダー、自動制御機械などにきわめて有用である。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例と従来技術を示す比較例をかか
げる。予備試験として、シリコーン硬化物とその上を被
覆する熱硬化性封止用樹脂との接着試験を以下のように
行なった。すなわち、硬化性シリコーン組成物をアルミ
板Ｃ上に3cm四方、1mm厚に塗布した後、加熱硬化させ、
シリコーン硬化物Ａ表面をオゾン処理のみ、または、オ
ゾン処理とそれに加えて紫外線照射処理を行なった後、
シリコーン硬化物Ａ表面全体を封止用樹脂Ｂで封止成形
し（第１図参照）、次に、シリコーン硬化物Ａと封止用
樹脂Ｂとの界面でひきはがして、シリコーン硬化物Ａが
封止用樹脂Ｂと接着していて凝集破壊を起こした部分の
割合いを接着率とした。

実施例および比較例で「部」とあるのは重量部を意味
する。粘度は25℃における値である。ヒートサイクルテ
ストは、最低温度−65℃、最高温度180℃の間を連続的
に３時間で１サイクルさせて行なった。熱衝撃テスト
は、−50℃に30分間保持後、ただちに150℃に30分間保
持することを繰り返して行なった。熱疲労テストは、通
電断続を繰り返し行なった。

実施例１ 予備試験 （ａ） 両末端ジメチルビニルシロキサン基封鎖メチル
フェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体（両
シロキサン単位のモル比1:9粘度2000c.p.） 100部 （ｂ） 両末端トリメチルシロキサン基封鎖メチルハイ
ドロジェンポリシロキサン（粘度20c.p.） 3.0部 （ｃ） アリルトリメトキシシラン 2.0部 （ｄ） 塩化白金酸とジビニルテトラメチルジシロキサ
ンの錯塩 白金原子として組成物全体の5.0ppmとなるような量 からなる付加反応硬化型シリコーンゴム組成物〔ケイ素
原子結合水素原子と（ａ）成分中のビニル基のモル比は
2:1である〕を、予備試験用アルミ板上に滴下し、100℃
で10分間保って硬化させた後、5.0重量％のオゾン濃度
雰囲気下に各々1,3,5,10,20分間置いた後、市販の熱硬
化性エポキシ樹脂により封止成形した後、接着率を測定
した。第２図に示されるように、接着率が100％に達す
るのは、処理時間が３分からのサンプルであった。

次に、ワイヤボンディング方式の樹脂封止型IC上に載
置されたモノリシックICチップ１の表面および金製ボン
ディングワイヤ4aの該チップ１に近接した部分上に、上
記シリコーンゴム組成物を滴下し、100℃に10分間保っ
て硬化させた後、５重量％のオゾン濃度雰囲気下に３分
間置いて処理した後に市販の封止用エポキシ樹脂により
封止成形して半導体装置（第３図参照）を作製した。

上記シリコーンゴム組成物が硬化してできたシリコー
ンゴム層5aは、モノリシックICチップ１の表面と金製ボ
ンディングワイヤ4aの該ICチップ１に近接した部分を接
着状態で被覆するとともに、オゾン処理された表面９上
を被覆する封止用エピキシ樹脂6aと強固に接着して一体
化している。この樹脂封止型ICは、ヒートサイクルテス
トに供したときに、サイクル数2500回でも金製ボンディ
ングワイヤ4aが断線することがなく、熱衝撃テストに供
したときに、サイクル数800回でも金製ボンディングワ
イヤ4aが断線することがなかった。また、本発明の半導
体装置について、PCT（121℃,2気圧）700時間実施した
後、電気特性を測定したが、半導体チップ表面のアルミ
配線回路等の異常は見られなかった。

比較例１ 第４図は、従来のワイヤボンディング方式の樹脂封止
型ICの一例の断面図である。タブ２上に載置された、モ
ノリシックICチップ１の表面および金製ボンディングワ
イヤ4aの該チップ１に近接した部分上に、従来の付加反
応硬化型シリコーンゴム組成物である、実施例１の
（ａ）成分100部、（ｂ）成分3.0部および（ｄ）成分が
白金原子として、組成物全体の5.0ppmとなるような量の
みからなる付加反応硬化型シリコーンゴム組成物を滴下
し、100℃に10分間保って硬化させた後、金製ボンディ
ングワイヤ4aの残部と外部接続用リード線７のインナー
部分とともに、市販の封止用エポキシ樹脂6aにより封止
成形されている。

上記シリコーンゴム組成物が硬化してできたシリコー
ンゴム層5aは、モノリシックICチップ１の表面と金製ボ
ンディングワイヤ4aの該ICチップ１に近接した部分を、
わずかに接着した状態で被覆するとともに、その上を被
覆する封止用エポキシ樹脂6aと一見密着しているが、顕
微鏡で観察すると微細な隙間があり接着していない。

この樹脂封止型ICは、ヒートサイクルテストに供した
ときにサイクル数200回で金製ボンディングワイヤ4aが
断線し、熱衝撃テストに供したときにサイクル数20回で
金製ボンディングワイヤ4aが断線した。

また、本装置について、PCT（121℃,2気圧）100時間
実施した後、電気特性を測定したところ、導通不通が発
生した。故障解析のため、封止用エポキシ樹脂6a、シリ
コーン層5aを除去して分析したところ、アルミ製のボン
ディングパッド３およびアルミ配線回路の一部が腐食し
ていることが判明した。

実施例２ 予備試験 実施例１で使用したシリコーンゴム組成物と同一のシ
リコーンゴム組成物を、予備試験用アルミ板上に滴下
し、該アルミ板を100℃のホットプレートに載せたまま
５重量％のオゾン濃度雰囲気に60秒間おいた後、市販の
熱硬化性エポキシ樹脂により封止成形した。その接着率
は100％であった。次に、実施例１と同様に、ワイヤボ
ンディング方式の樹脂封止型ICチップ上に上記シリコー
ンゴム組成物を滴下し、該ICチップを100℃のホットプ
レートに載せたまま５重量％のオゾン濃度雰囲気に60秒
間おいた後、市販の封止用エポキシ樹脂により封止成形
して半導体装置を作製した（図示せず）。

上記シリコーンゴム組成物が硬化してできたシリコー
ンゴム層は、モノリシックICチップ１の表面の金製ボン
ディングワイヤの該ICチップに近接した部分を接着状態
で被覆するとともに、オゾンで処理された表面上を被覆
する封止用エポキシ樹脂と強固に接着して一体化してい
る。この樹脂封止型ICは、ヒートサイクルテストに供し
たときに、サイクル数2000回でも金製ボンディングワイ
ヤが断線することがなく、熱衝撃テストに供したとき
に、サイクル数600回でも金製ボンディングワイヤが断
線することがなかった。また、本発明の半導体装置につ
いて、PCT（121℃,2気圧）700時間実施した後、電気特
性を測定したが、半導体チップ表面のアルミ配線回路等
の異常は見られなかった。

実施例３ 予備試験 （ａ） ジメチルビニルシロキサン単位8.0モル％、ジ
メチルシロキサン単位12モル％およびSiO4/2単位80モル
％からなるシリコーンレンジ 100部 （ｂ） 両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイド
ロジェンポリシロキサン（粘度20c.p.） 6.0部 （ｃ） 塩化白金酸とジビニルテトラメチルジシロキサ
ンの錯塩 白金原子として組成物全体の5.0ppmとなるような量 からなる付加反応硬化型シリコーンレンジ組成物〔ケイ
素原子結合水素原子と（ａ）成分中のビニル基のモル比
は5:1である〕を、予備試験用アルミ板上に塗布し、120
℃に５分間保って硬化させた後、3.0重量％のオゾン濃
度雰囲気下に各々、1,2,5,10分間置いて処理した後、市
販の粉体状エポキシ樹脂により封止成形して接着率を測
定した。第５図に示すように100％の接着率に達するの
は処理時間が５分からのサンプルであった。

次にセラミック基板上にモノリシックICチップ１が載
置され、該ICチップ１が金製ボンディングワイヤ4aによ
り、該基板８上に印刷されたアルミニウム膜回路（図示
せず）を介して、外部接続用リード線７に電気的に接続
されたSIP型のハイブリッドICを、上記シリコーンレン
ジ組成物中に浸漬し、引き上げて120℃に５分間保って
硬化させた後、3.0重量％のオゾン濃度雰囲気下に５分
間置きその上を市販の粉体状エポキシ樹脂により封止成
形して半導体装置を作製した（第６図参照）。

上記シリコーンレンジ組成物が硬化してできたシリコ
ーンレンジ層5bは、セラミック基板８上のモノリシック
ICチップ１の表面と側面、金製ボンディングワイヤ4a、
セラミック基板８の残余部分および外部接続用リード線
７のインナー部分を接着状態で被覆するとともに、オゾ
ン処理された表面９上を被覆する封止用エポキシ樹脂6a
と強固に接着して一体化している。この樹脂封止型ハイ
ブリッドICについて、PCT（121℃,2気圧）100時間実施
した後、電気特性を測定したところ、リーク電流は初期
値の１μＡのままであった。PCT（121℃,2気圧）250時
間実施後も同様であった。PCT100時間実施後、PCT350時
間実施後ともに、モノリシックICチップ１表面上のアル
ミ配線回路は、腐食も断線もしていなかった。

比較例２ 第７図は、従来の粉体状エポキシ樹脂で封止したSIP
型ハイブリッドICの一例の断面図である。

セラミック基板８上にモノリシックICチップ１が記載
され、該ICチップ１が金線ボンディングワイヤ4aによ
り、該基板上に印刷されたアルミニウム膜回路（図示せ
ず）を介して、外部接続用リード線７に電気的に接続さ
れたハイブリッドICを、実施例２の（ａ）成分100部、
（ｂ）成分1.2部および（ｃ）成分が白金原子として、
組成物全体の5.0ppmとなるような量からなる付加反応硬
化型シリコーンレンジ組成物〔ケイ素原子結合水素原子
と（ａ）成分中のビニル基のモル比は1:1である〕中に
浸漬し、引き上げて120℃に５分間保って硬化されたも
のを市販の粉状エポキシ樹脂により封止成形してできて
いる。

上記シリコーンレンジ組成物が硬化してできたシリコ
ーンレンジ層5bは、セラミック基板８上のモノリシック
ICチップ１の表面と側面、金線ボンディングワイヤ4a、
セラミック基板８の残余部分および外部接続用リード７
のインナー部分をわずかに接着状態で被覆するととも
に、その上を被覆する封止用エポキシ樹脂樹脂6aと一見
密接はしているが、顕微鏡で観察すると微細に隙間があ
り接着していない。

この樹脂封止型ハイブリッドICについて、PCT（121
℃,.2気圧）100時間実施した後、電気特性を測定したと
ころリーク電流が著しく増大して、100μＡ以上になっ
た。またモノリシックICチップ表面のアルミ配線回路の
一部が腐食し、断線した。

実施例４ 実施例３で使用したシリコーンレンジ組成物と同一の
シリコーンレンジ組成物を予備試験用アルミ板上に塗布
し、120℃５分間に保って硬化させた後、120Wの低圧水
銀灯から5cmの距離に該シリコーンレンジ硬化物を置
き、３重量％のオゾン濃度雰囲気下で各々15,30,45,60
秒間紫外線を照射した後、市販の粉体状エポキシ樹脂に
より封止成形した接着率を測定した。

100％の接着率に達するのは処理時間が60秒からのサ
ンプルであった（図示せず）。

次に実施例３と同様に、SIP型のハイブリッドICを上
記シリコーンレンジ組成物に浸漬し、引き上げて120℃
５分間に保って硬化させた後、上記予備試験と同一条件
で60秒間オゾン処理と紫外線照射処理を同時に行ない、
次いで市販の粉体状エポキシ樹脂により封止成形して半
導体装置を作製した（図示せず）。

上記シリコーンレンジ組成物が硬化してできたシリコ
ーンレンジ層は、セラミック基板上のモノリシックICチ
ップの表面と側面、金製ボンディングワイヤ、セラミッ
ク基板の残余部分および外部接続用リード線のインナー
部分を接着状態で被覆するとともに、オゾンと紫外線照
射とで処理された表面上を被覆する封止用エポキシ樹脂
と強固に接着して一体化している。

この樹脂封止型ハイブリッドICについて、PCT（121
℃,2気圧）100時間実施したところ、リーク電流は初期
値の１μＡのままであった。PCT（121℃,2気圧）250時
間後実施後も同様であった。PCT100時間実施後、PCT350
時間実施後ともに、モノリシックICチップ表面上のアル
ミ配線回路は、腐食も断線もしていなかった。

実施例５ 予備試験 （ａ） 両末端ジメチルビニルシロキサン基封鎖ジメチ
ルポリシロキサン（粘度4000c.p.） 100部 （ｂ） 両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイド
ロジェンポリシロキサン（粘度20c.p.） 0.5部 （ｃ） 塩化白金酸のジビニルテトラメチルジシロキサ
ンの錯塩 白金原子として組成物全体の5.0ppmとなるような量 （ｄ） γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン 2.0部 からなる付加反応硬化型シリコーンゴム組成物〔ケイ素
原子結合水素原子と（ａ）成分中のビニル基のモル比は
4:1である〕を予備試験用アルミ板上に滴下し、150℃に
１分間保って硬化させた後、６重量％のオゾン濃度雰囲
気下に各々1,3,5,10分間置いて処理した後に、市販の封
止用の溶液状フェノール樹脂により封止成形した。第８
図が示すように、接着率が100％に達するのは処理時間
が３分からのサンプルであった。

次に、セラミック基板８の両面にモノリシックICチッ
プ１が記載され、該ICチップ１がアルミ製ボンディング
ワイヤ4bにより、該基板上に印刷されたアルミニウム膜
回路（図示せず）を介して、外部接続用リード線７に電
気的に接続されたハイブリッドICにおいて、該ICチップ
１およびアルミ製ボンディングワイヤ4b上に、上記シリ
コーンゴム組成物を滴下し、150℃１分間に保って硬化
させた後、６重量％のオゾン濃度雰囲気下に３分間置い
て処理した。次に、市販の封止用の溶液状フェノール樹
脂により、該シリコーン硬化物を含む前記基板全体を封
止成形することにより両面実装型のDIP型のハイブリッ
ドICを作製した（第９図参照）。

上記シリコーンゴム組成物が硬化してきたシリコーン
ゴム層5aは、セラミック基板８上のモノリシックICチッ
プ１の表面、アルミ製ボンディングワイヤ4bおよび外部
接続用リード線７の一部およびセラミック基板８両面の
該ICチップ１の周辺部およびセラミック基板８両面の該
ICチップ１の周辺部を接続状態で被覆するとともに、オ
ゾン処理された表面９の上を被覆する封止用フェノール
樹脂6bと強固に接着して一体化している。

この樹脂封止型ハイブリッドICについて、PCT（121
℃,2気圧）を300時間実施した後、電気特性を測定した
ところ、リーク電流は初期値の１μＡのままであった。
また、モノリシックICチップ１上のアルミ配線回路、ア
ルミ製ボンディングワイヤ4bともに、腐蝕も断線もして
いなかった。

比較例３ 第10図は、従来の溶液状フェノール樹脂で封止したDI
P型ハイブリッドICの断面図である。セラミック基板８
の両面にモノリシックICチップ１が載置され、該ICチッ
プ１がアルミ製ボンディングワイヤ4bにより、該基板８
上に印刷されたアルミニウム膜回路（図示せず）を介し
て、外部接続用リード線７に電気的に接続されたハイブ
リッドICにおいて、該ICチップ１およびアルミ製ボンデ
ィングワイヤ4b上に実施例５の（ａ）成分100部、
（ｂ）成分0.125部、（ｃ）成分が白金原子として、組
成物全体の5.0ppmとなるような量からなる付加反応硬化
型シリコーンゴム組成物〔ケイ素原子結合水素原子と
（ａ）成分中のビニル基のモル比は11である〕を滴下
し、150℃に１分間保って硬化させた後、外部接続用リ
ード線７の一部とともに市販の封止用の溶液状フェノー
ル樹脂により封止成形されている。

上記シリコーンゴム組成物が硬化してできたシリコー
ンゴム層5aは、セラミック基板８上のモノリシックICチ
ップ１の表面、アルミ製ボンディングワイヤ4b、セラミ
ック基板８両面の該ICチップ１の周辺部をわずかに接着
状態で被覆するとともに、その上を被覆する封止用フェ
ノール樹脂6bと、一見密接はしているが、顕微鏡で観察
すると微細な隙間があり密着していない。

この樹脂封止型ハイブリッドICについて、PCT（121
℃,2気圧）を150時間実施した後、電気特性を測定した
ところリーク電流が著しく増大して100μＡ以上になっ
た。また、モノリシックICチップ１表面のアルミ配線回
路とアルミ製ボンディングワイヤ4b一部が腐蝕し、断線
していた。

実施例６ 予備試験 実施例５で使用したシリコーンゴム組成物と同一のシ
リコーンゴム組成物を予備試験用アルミ板上に滴下し、
150℃に１分間保って硬化させた後、1500Wの超高圧水銀
灯から5cmの距離に該シリコーン硬化物を置き、６重量
％のオゾン濃度雰囲気下で各々15秒,30秒,60秒,90秒間
紫外線を照射した後、市販の封止用の溶液状フェノール
樹脂により封止成形した。封止用樹脂とシリコーン硬化
物の接着率が100％に到達するのは紫外線照射時間が30
秒からのサンプルであった。

次に、実施例５と同様に、DIP型ハイブリッドICチッ
プ上に上記シリコーンゴム組成物を滴下し、150℃に１
分間保って硬化させた後、上記予備試験と同一条件で30
秒間オゾン処理と、紫外線照射処理を同時に行ない、次
に市販の封止用の溶液状フェノール樹脂により封止成形
することにより半導体装置を作製した（図示せず）。

上記シリコーンゴム組成物が硬化してできたシリコー
ンゴム層は、セラミック基板上のモノリシックICチップ
表面と側面、アルミ製ボンディングワイヤ、セラミック
基板の残余部分および外部接続用リード線の一部分を接
着状態で被覆するとともに、オゾンと紫外線照射とで処
理された表面上を被覆する封止用フェノール樹脂と強固
に接着して一体化している。この樹脂封止型ハイブリッ
ドICについて、PCT（121℃,2気圧）300時間実施した
後、電気特性を測定したところ、リーク電流は初期値の
１μＡのままであった。また、モノリシックICチップ上
のアルミ配線回路、アルミ製ボンディングワイヤとも
に、腐蝕も断線もしていなかった。

〔発明の効果〕

本発明の樹脂封止型導体装置は、硬化シリコーン層が
半導体チップ表面および導電部材の少なくとも該チップ
に近接した部分を接着被覆すると同時に、該硬化シリコ
ーン層のオゾン処理またはオゾンと紫外線照射とで処理
された表面がその上を被覆する封止用樹脂と接着一体化
しているので、繰り返しヒートサイクルや熱衝撃にさら
したり、通電断続を繰り返したり、長時間熱加圧下にお
いてもボンディングワイヤ等の導電部材が断線や破損し
にくく、封止用樹脂が破壊されにくく、耐湿性、耐腐蝕
性、応力緩和性にすぐれているという特徴を有する。

本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、半導体
チップ表面および導電部材の少なくとも半導体チップに
近接した部分を硬化性・自己接着性シリコーン組成物に
より被覆し、硬化させてから硬化シリコーン層の表面に
オゾン処理またはオゾンと紫外線照射とで処理し、その
上を封止用樹脂により封止成形しているので、硬化シリ
コーン層が半導体チップ表面および導電部材の少なくと
も該チップに近接した部分を接着被覆すると同時に該硬
化シリコーン層のオゾン処理またはオゾンと紫外線照射
とで処理された表面がその上を被覆する封止用樹脂と接
着一体化した樹脂封止型半導体装置を効率よく確実に製
造できるという特徴を有する。

本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、半導体
チップ表面および導電部材の少なくとも半導体チップに
近接した部分を熱硬化性・自己接着性シリコーン組成物
により被覆し、比較的低温で加熱硬化させつつオゾン処
理をするか、または比較的低温で加熱硬化させつつオゾ
ン処理に加えて紫外線照射し、その上を封止用樹脂によ
り封止成形してるので、硬化シリコーン層が半導体チッ
プ表面および導電部材の少なくとも該チップに近接した
部分を接着被覆すると同時に該硬化シリコーン層のオゾ
ン処理またはオゾンと紫外線照射とで処理された表面が
その上を被覆する封止用樹脂と接着一体化した樹脂封止
型半導体装置を効率よく確実に製造できるという特徴を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の予備試験として用いられる接着テスト
用サンプルの断面図であり、第２図は実施例１の接着発
現時間を示すグラフであり、第３図は実施例１の樹脂封
止型ICの断面図であり、第４図は従来の樹脂封止型ICの
断面図であり、第５図は実施例３の接着発現時間を示す
グラフであり、第６図は実施例３の粉体状エポキシ樹脂
で封止したSIP型ハイブリッドICの断面図であり、第７
図は従来の粉体状エポキシ樹脂で封止したSIP型ハイブ
リッドICの断面図であり、第８図は実施例５の接着発現
時間を示すグラフであり、第９図は実施例５の溶液状フ
ェノール樹脂で封止したDIP型ハイブリッドICの断面図
であり、第10図は従来の溶液状フェノール樹脂で封止し
たDIP型ハイブリツドICの断面図である。 Ａ……シリコーン硬化物 Ｂ……封止用樹脂 Ｃ……アルミ板 １……モノリシックICチップ ２……タブ ３……ボンディングパッド 4a……金製ボンディングワイヤ 4b……アルミ製ボンディングワイヤ 5a……シリコーンゴム層 5b……シリコーンレンジ層 6a……封止用エポキシ樹脂 6b……封止用フェノール樹脂 ７……外部接続用リード線 ８……セラミック基板 ９……オゾン処理またはオゾンと紫外線照射とで処理さ
れた表面

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体チップが導電部材により外部接続用
   リード線に電気的に接続され、該半導体チップ表面およ
   び該導電部材の少なくとも該半導体チップに近接した部
   分が硬化シリコーン層により接着被覆された樹脂封止型
   半導体装置において、該硬化シリコーン層の表面がオゾ
   ン処理されており、オゾン処理された該硬化シリコーン
   層表面がその上を被覆する封止用樹脂と接着一体化して
   いることを特徴とする、樹脂封止型半導体装置。
2. 【請求項２】硬化シリコーン層の表面がオゾン処理に加
   えて紫外線照射処理されており、オゾン処理に加えて紫
   外線照射処理された該硬化シリコーン層表面がその上を
   被覆する封止用樹脂と接着一体化している、特許請求の
   範囲第１項記載の樹脂封止型半導体装置。
3. 【請求項３】硬化シリコーン層が熱硬化性・自己接着性
   シリコーン組成物を硬化させたものである、特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の樹脂封止型半導体装置。
4. 【請求項４】熱硬化性・自己接着性シリコーン組成物が
   付加反応硬化型のものである、特許請求の範囲第３項記
   載の樹脂封止型半導体装置。
5. 【請求項５】半導体チップが導電部材により外部接続用
   リード線に電気的に接続された半導体装置の該半導体チ
   ップ表面および該導電部材の少なくとも該半導体チップ
   に近接した部分を硬化性・自己接着性シリコーン組成物
   により被覆し、該硬化性・自己接着性シリコーン組成物
   を硬化させて、該半導体チップ表面および該導電部材の
   少なくとも該半導体チップに近接した部分に接着した硬
   化シリコーン層を形成し、該硬化シリコーン層にオゾン
   処理を行ない、ついでオゾン処理した該硬化シリコーン
   層表面を被覆するように封止用樹脂により封止成形する
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の樹脂封
   止型半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】半導体チップが導電部材により外部接続用
   リード線に電気的に接続された半導体装置の該半導体チ
   ップ表面および該導電部材の少なくとも該半導体チップ
   に近接した部分を硬化性・自己接着性シリコーン組成物
   により被覆し、該硬化性・自己接着性シリコーン組成物
   を硬化させて、該半導体チップ表面および該導電部材の
   少なくとも該半導体チップに近接した部分に接着した硬
   化シリコーン層を形成し、該硬化シリコーン層にオゾン
   処理に加えて紫外線照射をし、ついでオゾンと紫外線照
   射とで処理した該硬化シリコーン層表面を被覆するよう
   に封止用樹脂により封止成形することを特徴とする、特
   許請求の範囲第２項記載の樹脂封止型半導体装置の製造
   方法。
7. 【請求項７】半導体チップが導電部材により外部接続用
   リード線に電気的に接続された半導体装置の該半導体チ
   ップ表面および該導電部材の少なくとも該半導体チップ
   に近接した部分を熱硬化性・自己接着性シリコーン組成
   物により被覆し、該熱硬化性・自己接着性シリコーン組
   成物にオゾン処理を行ないつつ比較的低温で加熱硬化さ
   せて該半導体チップ表面および該導電部材の少なくとも
   該半導体チップに近接した部分に接着した硬化シリコー
   ン層を形成し、ついでオゾン処理された該硬化シリコー
   ン層表面を被覆するように封止用樹脂により封止成形す
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の樹脂
   封止型半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】半導体チップが導電部材により外部接続用
   リード線に電気的に接続された半導体装置の該半導体チ
   ップ表面および該導電部材の少なくとも該半導体チップ
   に近接した部分を熱硬化性・自己接着性シリコーン組成
   物により被覆し、該熱硬化性・自己接着性シリコーン組
   成物にオゾン処理に加えて紫外線を照射しつつ比較的低
   温で加熱硬化させて該半導体チップ表面および該導電部
   材の少なくとも該半導体チップに近接した部分に接着し
   た硬化シリコーン層を形成し、ついでオゾン処理に加え
   て紫外線照射処理された該硬化シリコーン層表面を被覆
   するように封止用樹脂により封止成形することを特徴と
   する、特許請求の範囲第２項記載の樹脂封止型半導体装
   置の製造方法。