JPH0227756A - 樹脂封止型半導体装置およびその製造方法 - 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、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、ポンデ
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。モノシリツクＩＣチ
ップ１の表面、ポンディングパッド３および金製ボンデ
ィングワイヤ４ａの一部が、液状の硬化性シリコーンゴ
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４
ａの残部および外部接続用り−１−線７のインナ一部分
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１００〜５００μｓ
と比較的厚く、　したがって、金製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シリツク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のインナ一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？＃撃により、金製ボンディングワイヤ４
ａ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ＷＩ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、さらには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５９−８７８４
０号や特開昭６１−２３０３４４号による提案があるが
、十分解決できないので１本出願人は特願昭６２−１０
１６３８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、ボ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。

〔ａＭを解決するための手段とその作用〕これらの目的
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、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ぽ。

■　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４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。

■　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（υの樹脂封止型半導体装置の製造方法
。

（イ）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■の
樹脂封止型半導体装置の製造方法。

■　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■の樹脂封止型半導体装置の製造方法。

■　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、
市況■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、モノシリツク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ブ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一部分に直結してい
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一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、さらに碩化剤を含有
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
室温上放置、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
、これらの中間的性能のいずれであってもよい。

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１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エンポリ
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エンポリ
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エンポリシ
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エンポリ
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１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エンポリシ
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１　ｐｐｍ
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合有量は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、ポンディングパッ
ドなど機能部分を被覆し、さらにボンディングワイヤ、
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６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１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ｐ以上であることが
好ましく、通常１０〜５００−位であり、極端な場合は
数閣であってもよい。

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
用樹脂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がある
。原料ガスは、酸素でも空気でも良い。処理に必要なオ
ゾン感度は、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１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１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有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、１
２０〜１０秒間の照射が好ましい。

また１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してもよい。

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１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
のポツティングなどがある６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、１ｍ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
、シリコーン硬化物へ表面全体を封止用樹脂Ｂで封止成
形しく第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１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１通電断続を繰り返して行なった。

実施例１ 予備試験 （ａ）　　両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖メチル
フェニルシロキサン・ジメチルシロキてヘシ叶プン呈ス
’ｐＱｔｌＬｔ仁　１コクサン共重合体（ｋ度２０００
ｃ、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エンポリシロキサン
（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（、）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、１
００℃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分分
間−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分装置いて処理した
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！！！（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が断線することカーなく、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）　７
００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ｅｗされた、モ
ノリシックＩＣチップｌ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５．０ｐｐ＠ど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
一部分とともに、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４
ａが断線し、熱衝撃テストに供したときにサイクル数２
０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、Ｐ　ＣＴ　（１２１℃、２気圧
）１００時間実施した後、電気特性を測定したところ、
導通不良が発生した。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
、アルミ製のポンディングパッド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秒問おい
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の表面と金製ボン
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）７
００時間実施した後、ｉ！電気特性測定したが、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５ｉ０４／
２単位８０モル％からなるシリコーンレジン　　　　　
　　　　　　　　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エンポリシロキサン（
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．ＯＰρ思となるような
量 からなる付加反応硬化型シリコーンレジン組成物〔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。

１．２．５．１００分間置て処理した後に、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図が示すように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
ーンレジン組成物中に浸漬し、　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）。

上記シリコーンレジン組成物が硬化してできたシリコー
ンレジン層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４
ａ、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のインナ一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、　Ｐ　ＣＴ　（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
。Ｐ　ＣＴ　１００時間実施後、ＰＣＴ３５０ＣＴ３５
０時間実施後ノリシック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が載置
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１ｉＡ７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１組成物全体の５．０ｐｐａ＋どなるような
量からなる付加反応硬化型シリコーンレジン組成物〔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
により封止形成してできている。

上記シリコーンレジン組成物が硬化してできたシリコー
ンレジン層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４
ａ、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のインナ一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、１００μ
Ａ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ジン組成物と同一のシ
リコーンレジン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５１の距離に該シリコーンレジン硬化物を
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
上記シリコーンレジン組成物に浸漬し、引き上げて１２
０℃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、次に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）。

上記シリコーンレジン組成物が硬化してできたシリコー
ンレジン層は、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　（１２
１℃、２気圧）２５０時間後実施後も同様であった。Ｐ
ＣＴ１００時間実施後、Ｐ　Ｃ７３５０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シ基封鎖ジメチ
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
ドロジエンポリシロキサン（粘度２０Ｃ・ρ・）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　、０ｐｐｔｒ＋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〔ケイ素原子結合水累
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分間装いて処理した後に、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ｌ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Ｉ
Ｃ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分装置いて処理した０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ＤＩ
Ｐ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】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Ｉ！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”ｃ、　２気圧）を３００時間実施した後、電気
特性を甜定したところ、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Ｄ
ＩＰ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５．０ｐｐ
ｍ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″ＪＲ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〕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、−見密接はしているが、顕微
鏡でｗＡ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’Ｃ，２気圧）を１５０時間実施した後、電気持
性を測定したところリーク電流が著しく増大して１００
μ八以上になった。　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４
ｂ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、１
５０℃に１分間保って硬化させた後、１５００Ｗの超高
圧水銀灯から５１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）３０
０時間実施した後、電気特性をＩ’ｌ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＜＜、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Ｉ
Ｃ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Ｓ　
Ｉ　））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型ハイブリッド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・・・ポンディングパッド 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・・・シリコーンレジン層 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 特許出願人　　トーレ・シリコーン株式会社第１図 第４図 第２図 第３図 第５図 第 図 第 図 第 図 崎藺涜） 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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。