KR0146294B1 - 수지봉지형 반도체장치 제조방법 - Google Patents

수지봉지형 반도체장치 제조방법

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KR0146294B1
KR0146294B1 KR1019880009236D KR880009236D KR0146294B1 KR 0146294 B1 KR0146294 B1 KR 0146294B1 KR 1019880009236 D KR1019880009236 D KR 1019880009236D KR 880009236 D KR880009236 D KR 880009236D KR 0146294 B1 KR0146294 B1 KR 0146294B1
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KR
South Korea
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resin
semiconductor chip
silicon layer
conductive member
semiconductor device
Prior art date
Application number
KR1019880009236D
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가쓰토시 미네
아케미 코오고
키미오 야마카와
카스미 니카요시
Original Assignee
모리나카 마사미
토오레이 시리콘가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

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Description

수지 밀봉형 반도체 장치 제조방법
제1도는 본 발명의 일실시예의 수지 밀봉(실드)형 IC의 단면도.
제2도는 본 발명의 일실시예의 분체상(powdered) 에폭시 수지로 밀봉한 SIP형 하이브리드 IC의 단면도
제3도는 본 발명의 일 실시예의 용액상 페놀수지로 밀봉한 DIP형 하이브리드 IC의 단면도
제4도는 종래의 수지 밀봉형 IC 일례의 단면도.
제5도는 종래의 분체상 에폭시수지로 밀봉한 SIP형 하이브리드 IC의 단면도
제6도는 종래의 용액상 페놀수지로 밀봉한 DIP형 하이브리드 IC 일례 단면도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1:모노리식 IC칩 2: 탭
3:본딩 패드 4a:금선 본딩 와이어
4b:알루미늄으로 제조된 본딩와이어 5a:실리콘 고무층
5b:실리콘 수지 층 6a:밀봉용 에폭시수지
6b:밀봉용 페놀수지 7:외부 접속용 리드선
8:세라믹 기판 9:자외선 조사 처리된 표면
본 발명은 수지 밀봉형 반도체 장치에 과한 것으로서, 좀더 구체적으로는 반도체 칩이 도전 부재에 의해 외부 접속용 리드 선에 전기적으로 접속된 수지 밀봉형 반도체 장치에 관한 것이다.
종래 기술에 의한 반도체 장치는 반도체 칩이 도전 부재에 의해 외부 접속용 리드 선에 전기적으로 접속된 수지 밀봉형 반도체 장치에 있어서, 반도체 침 표면의 PN 접합부 MOS 게이트 부, 본딩 패드, 미세한 알루미늄 배선 등뿐만 아니라 도전부재인 본딩 와이어, 납땜 범프(bump), 비임 리드 등이 습기나 불순물에 의해 변질되거나 부식되는 것을 방지하고 밀봉용 수지의 온도 변화에 따른 팽창.수축에 기인하는 응력(stress)이나 기계적 응력을 완화하기 위해 고 순도의 실리콘 수지, 실리콘 고무, 실리콘 겔 등과 같은 경화 실리콘 층으로 피복한 위에 밀봉용 수지를 사용, 밀봉 성형하고 있다. 제 4 도는 이와 같은 종래의 수지 밀봉형 반도체 장치의 단면도를 도시한 것으로 이는 모놀리식 IC침(1)의 표면, 본딩 패드(3) 및 금선 본딩 와이어(4a)의 일부를 액상의 경화성 실리콘 고무 조성물로 피복시켜 가열 경화된 실리콘 고무층(5a)을 형성시킨 다음, 본딩 와이어(4a)의 나머지 부분 및 외부접속용 리드선(7)의 인너(inner) 부분과 함께 에폭시수지(6a)와 같은 밀봉용 수지로 밀봉 성형하여서 된 것이다.
그러나, 이와 같은 수지 밀봉형 반도체 장치에 있어서는 경화 실리콘 층의 막 두께가 일반적으로 100 내지 500 ㎛로 비교적 두껍고, 금선 본딩 와이어(4a)의 일부도 실리콘 고무 층(5a) 중에 매몰된 상태로 있기 때문에 에폭시수지(6a)와 같은 밀봉용 수지로 실리콘 피복한 모노리식 IC칩, 본딩 와이어(4a) 및 외부 접속용 리드선(7)의 인너 부분을 밀봉 성형하는 경우 또는 밀봉 성형물을 열 순환 테스트(Thermal Cycle Test)나 열 충격 시험을 행하는 경우에 있어서 본딩 와이어(4a)가 단선 되는 것과 같은 문제가 있었다.
또한, 이러한 밀봉 성형물을 프린트(인쇄) 기판 상에 부착할 때 260℃의 납땜액 용기에 담근 다음에 끄집어내어 냉각하는 경우, 열 충격에 의해 금선 본딩 와이어(4a)가 단선 되거나 밀봉용 에폭시수지(6a)에 크랙이 발생하기도 하고 반도체 장치의 내습성이 열화하는 등의 문제가 있었다. 이러한 문제가 생기는 것은 경화 실리콘층을 형성하는 실리콘에 대한 연구를 행하지 않았기 때문에 밀봉용의 에폭시수지(6a)와 실리콘 고무층(5a)이 접착, 일체화되지 않았기 때문이다. 이는 열 순환 테스트(Thermal Cycle Test)나 열충격 시험을 행하는 경우 혹은 프린트 기판상에 부착하는 경우의 열충격이 밀봉용 에폭시수지(6a)와 실리콘 고무층(5a)을 급속하게 팽창.수축시켜 양 재료의 열 팽창계수의 차이에 의해 양 재료가 엇갈려 움직이거나 밀봉용의 에폭시수지(6a)와 실리콘 고무층(5a)의 미세한 간극에 습기가 침입하여 이 습기가 팽창하기 때문이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 일본국 특허 공개 소59-87840호와 일본국 특허 공개 소61-230344호에 의한 제안이 있으나, 이들은 종래의 문제점을 충분히 해결할 수 없는 것이므로 본 출원인은 일본국 특허 공개 소62-101638호에 따른 수지밀봉형 반도체 장치로서도 반드시 종래의 문제점을 충분히 해결할 수 없다는 것이 판명되었다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 확실하게 해소하는 것을 목적으로 하는 것으로 구체적으로는 반복해서 열순환이나 열충격 상태에 두거나, 통전 단속을 반복하고나, 장시간 가열 가압 하에 두어도 본딩 와이어 등의 도전부재가 단선이나 파손되지 않음은 물론, 밀봉용 수지가 파괴되지 않고 내습성, 내부식성, 응력 완화성이 뛰어난 수지 밀봉형 반도체 장치 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은,
(1)수지 밀봉형 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
반도체 장치의 적어도 하나의 반도체 칩을 도전 부재에 의해 외부 접속용 리드선에 전기적으로 접속시키고,
상기 반도체 칩의 표면 및 도전부재의 적어도 반도체 칩에 근접한 부분을 경화성 자기접착성 실리콘 조성물로 피복시키며,
상기 경화성, 자기접착성 실리콘 조성물을 경화시켜서 반도체 칩 표면 및 도전부재의 적어도 상기 반도체 칩에 근접한 부분에 실온하에서 방치, 가열, 적외선 조사, 전자빔 조사로 이루어진 그룹에서 선택된 상기 경화로 접착한 경화 실리콘층을 형성하고,
자외선 조사 처리한 경화 실리콘층을 형성하도록 상기 경화성 실리콘층을 자외선 조사하며,
상기 반도체 칩 표면의 경화 실리콘층과 도전부재의 적어도 상기 반도체 칩에 근접한 부분에 접착, 피복하는 밀봉용 수지로 상기 자외선 조사 처리된 경화 실리콘층을 피복하며, 상기 자외선 조사 처리된 경화 실리콘층은 이를 피복하는 상기 밀봉용 수지와 접착 일체화되는 것을 특징으로 하는 수지 밀봉형 반도체 장치 제조 방법과,
(2) 수지 밀봉형 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
반도체 장치의 반도체 칩을 도전 부재에 의해 외부 리드선에 전기적으로 접속시키며,
상기 반도체 칩의 표면 및 도전부재의 적어도 반도체 칩에 근접한 부분을 열경화성 자기접착성 실리콘 조성물로 피복시키며,
상기 열경화성. 자기접착성 실리콘 조성물을 자외선시켜서 반도체 칩 표면 및 도전부재의 적어도 상기 반도체 칩에 근접한 부분에 부착하는 경화 실리콘층을 형성하고, 동일 처리로 경화 실리콘층을 자외선 조사처리하여 자외선 조사 처리된 경화 실리콘층을 형성하며,
상기 반도체 칩 표면의 경화 실리콘층과 도전부재의 적어도 상기 반도체 칩에 근접한 부분에 접착, 피복하는 밀봉용 수지로 상기 자외선 조사 처리된 경화 실리콘층을 피복하며, 상기 자외선 조사 처리된 경화 실리콘층은 이를 피복하는 상기 밀봉용 수지와 접착 일체화되는 것을 특징으로 하는 수지 밀봉형 반도체 장치 제조방법
에 의해 달성된다.
이것을 설명하면, 본 발명에 의한 반도체 장치로는 다이오드, 트랜지스터, 사이리스터 등의 개별 반도체 장치뿐만 아니라, 모노리식 IC, 하이브리드 IC 등의 IC 또는 LSI를 포함하는 광의의 반도체 장치를 의미한다. 또한 반도체 칩으로는 상기 반도체 장치의 주요 부분인 다이오드칩, 트랜지스터칩, 다이리스터칩, 모노리식 IC칩 및 하이브리드 IC중의 전기칩 등을 의미하며 도전 부재는 반도체 칩을 외부 접속용 리드선과 전기적으로 접속시키기 위한 것으로 대표적인 예로는 알루미늄, 금, 구리 등을 본딩 와이어로 사용할 수 있으나, 플립방식의 반도체 장치에 있어서의 납땜 범프나 비임 리드 방식의 반도체 장치에 있어서의 비임 리드등으로 사용하여도 좋다. 도전 부재는 통상 외부 접속용 리드선의 인너 부분에 직접 연결시키나 하이브리드 IC에 있어서는 기판상의 후막회로나 후막회로를 통해서 안쪽 부분에 접속시켜도 좋다.
또한, 밀봉용 수지는 반도체의 특성.신뢰성에 악영향을 끼치지 않는 유기수지라면 좋고 폴리페닐렌 설파이드수지로 대표되는 열가소성수지, 에폭시수지, 실리콘수지, 페놀수지로 대표되는 열경화성 수지 등이 있다. 밀봉용수지를 밀봉에 사용하기 전의 형태는 실온에서는 액상, 페이스트상, 고형상, 분체상등 어느 것이라도 좋고, 소위 수지 이외의 충진제, 기타 첨가제를 함유하는 것이 많으며 열경화성수지에 대하여는 경화제를 함유하고 있다.
경화실리콘층은 경화성 실리콘 조성물을 실온 하에서 방치, 가열, 적외선 조사, 전자선 조사등 어느 것이든 하나 이상의 수단으로 경화시킨 것으로 경화 전의 형태는 실온에서는 액상, 페이스트상, 점착성 고형상, 분체상, 고형상등의 어느 것이라도 좋다. 경화실리콘층은 실온에서는 경질의 수지상, 고무상, 겔상, 이들의 중간적 성능의 어느 것이라도 좋다.
경화실리콘층은 반도체 칩 표면 및 도면부재를 적어도 반도체 칩에 근접한 부분에 접착하는 형으로, 반도체 칩 표면 및 도전부재중 적어도 반도체 칩에 근접한 부분을 피복하고 동시에 경화실리콘층의 자외선조사 처리된 표면의 위를 피복하고 동시에 경화실리콘층의 자외선조사 처리된 표면의 위를 피복하는 밀봉용 수지와 접착하여 일체화한 것이다. 여기에서 접착 일체화라는 것은 열적 스트레스나 기계적 스트레스가 부하되어도 경화실리콘층과 밀봉용 수지가 그 경계면에서 박리되지 않고 강제로 잡아당기는 경우에 있어서는 경화실리콘층과 밀봉용 수지중 어느 것이 파괴되지 않을 정도로 견고하게 접착되어 있는 것을 의미한다.
경화실리콘층을 형성하는 경화실리콘의 대표적인 예로는
1) 경화상태에서 규소 원자 결합 수소 원자를 가지는 실리콘 경화물
2) 경화상태에서 규소 원자 결합 가수분해성기를 가지는 실리콘 경화물
3) 경화상태에서 규소 원자 결합 수소 원자와 규소 원자 결합 가수분해성기를 가지는 실리콘 경화물이 있다.
1)의 실리콘 경화물로서는 예를 들어, 비닐기를 함유하고 있는 오르가노 하이드로겐 폴리실록산, 오르가노하이드로겐 폴리실록산 및 백금화합물 촉매를 주 시약으로 하고 규소 원자 결합 비닐기에 대하여 규소 원자 결합 수소 원자가 과잉인 비율로 배합된 경화성.자기접착성 실리콘 조성물을 경화시켜서 된 것이다.
2)의 실리콘 경화물로서는 예를 들어, 비닐기를 갖는 오르가노 폴리실록산, 오르가노하이드로겐 폴리실록산, 반응성 접착촉진제(예를들어 비닐트리알콕시실란, 아릴트리알콕시실란 또는 γ-메타크릴옥시프로필트리알콕시실란) 및 백금 화합물 촉매를 주제로 하는 경화성.자기접착성 실리콘 조성물을 경화시켜서 된 것이다.
3)의 실리콘 경화물로서는 예를들어, 비닐기를 갖는 오르가노폴리실록산, 오르가노하이드로겐폴리실록산, 반응성 접착촉진제(예를들어 비닐트리알콕시실란, 아릴트리알콕시실란 또는 γ-메타크릴옥시프로필트리알콕시실란) 및 백금 화합물 촉매를 주제로하고 규소원자결합 비닐기에 대하여 규소원자결합 수소원자가 과잉인 비율로 배합된 경화성.자기접착성 실리콘 조성물을 경화시켜서 된 것이다. 경화성.자기접착성 실리콘 조성물은 상술한 바와 같은 부가 반응 경화형의 것이 바람직하며 이중에서도 열경화성의 것이 바람직하나 유기 과산화물에 의한 라디칼(radical)반응 경화형이나 축합 반응 경화형이어도 좋다.
경화성 실리콘 조성물은 부가반응 지연제, 보강성 충진제, 증량 충진제, 내열제, 안료 등을 함유하여도 좋으나, 반도체 특성에 악영향을 끼치는 불순물, 특히 알칼리 금속, 할로겐 이온의 함유량은 1ppm이하일 것이 요구된다. 알파(α)선에 의한 소프트 에러 방지의 관점에서 우라늄, 토륨 등의 방사성 원소의 총함유량은 0.1ppb이하가 바람직하다.
경화 실리콘층은 반도체 칩 표면의 PN 접합부, MOS 게이트부, 알루미늄 배선, 본딩 패드 등 기능 부분을 피복하고 본딩 와이어, 납땜 범프, 비임 리드등과 같은 도전 부재중 적어도 반도체 칩에 근접한 부분을 피복하는 것이다. 그밖에 필요에 따라 반도체 칩의 측면, 도전 부재의 나머지 부분, 하이브리드 IC에 있어서 반도체 칩과 도전부재 이외의 부분, 예를 들어 막회로, 레지스터, 콘덴서를 피복하여도 좋다. 한편, 경화 실리콘층으로 반도체 칩 측면의 비기능 부분을 피복하는 것도 바람직하다. 경화 실리콘층의 두께는 반도체 칩 표면 및 도전부재의 반도체 칩에 근접한 부분을 확실하게 피복 가능한 정도라면 좋고 수 ㎛ 이상인 것이 바람직하나, 통상 10 내지 500 ㎛ 범위이며 극단인 경우는 수 ㎜이어도 좋다.
경화 실리콘층의 표면을 자외선 조사 처리시키는 것은 본 발명의 중요한 구성요소로서 이 경화 실리콘층의 위를 피복하는 밀봉용 수지와의 접착 일체화를 확실하게 하는 것은 더욱 중요하다. 본 발명에서 사용하는 자외선을 통상의 강도가 높은 자외선으로 광원으로서는 예를 들어 초고압 수은등, 저압 수은등이나 크세논 수은등이 있다. 또한 자외선의 조사량은 경화실리콘층의 성질에 의존해서 변화하나 통상 100 내지 3000와트의 전력을 갖는 자외선 램프를 사용하여 약 300 내지 1초간 조사하는 것이 좋으나, 120 내지 10초간 조사하는 것이 바람직하다.
본 발명의 경화실리콘층을 경화성.자기접착성 실리콘 조성물의 경화물로부터 형성시키는 경우는 반도체 칩 표면 및 도전부재중 적어도 반도체 칩에 근접한 부분을 열경화성.자기접착성 실리콘 조성물로 피복하고 가열하면서, 피복 면에 자외선을 조사하여도 좋다. 가열은 통상의 가열에 따르는 것도 좋으나, 자외선 조사에 사용하는 광원 램프의 열도 행하여도 무방하다.
본 발명의 수지 밀봉형 반도체 장치를 제조함에 있어서는 반도체 칩 표면 및 도전부재중 적어도 반도체 칩에 근접한 부분을 전술한 경화성.자기접착성 실리콘 조성물로 피복하고 경화시킨 다음, 경화실리콘층의 표면에 자외선을 조사하고나 경화시키면서 자외선을 조사하여도 좋다. 이 경우 경화성.자기 접착성 실리콘 조성물은 열경화성인 것이 바람직하나 부가 반응 경화형의 것이 더욱 바람직하다. 또한 경화는 열경화가 바람직하며 반도체 칩, 도전부재, 외부 접속용 리드선의 인너 부분을 밀봉용 에폭시 수지와 같은 밀봉용 수지로 밀봉성형 한다면 더욱 바람직하다. 경화성.자기접착성 실리콘 조성물로 피복하는 방법으로 적하(드리핑,dripping), 도포, 분무, 침적등이 있고 밀봉용 수지로 밀봉 성형하는 방법으로 이송성형, 사출성형, 분체도장, 케이스내로의 포팅(potting)등의 있다. 본 발명의 수지 밀봉형 반도체 장치는 컴퓨터, 텔레비전, 비디오 테이프 레코더, 자동 제어 기계 등에 매우 유용한 것이다.
다음의 실시예에서 본 발명의 종래기술을 비교하여 설명한다. 부는 중량부를 의미하며 점도는 20℃에서의 값이다. 열 순환 테스트(Thermal Cycle Test)는 최저온도 -65℃, 최고운도 180℃의 사이에서 연속적으로 3시간 동안 1 순환시켜 행하였다. 열 충격 테스트는 -50℃에서 30분간 유지시킨 후 곧바로 150℃에서 30분간 유지시키는 것을 반복하여 행하였다.
[실시예 1]
제 1 도는 본 발명의 일실시예의 와이어 본딩 방식의 수지 밀봉형 IC의 단면도이다.
탭(2)상에 놓여진 모놀리식 IC 칩(1)의 표면 및 금선 본딩 와이어(4a)의 칩
(1)에 근접한 부분상에.
(a) 양 말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 메틸페닐실록산.디메틸실록산 공중합체(점도 2000c.p.) 100부
(b) 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐 폴리실록산(점도 20c.p.) 3.0부
(c)아릴트리메톡시실란 2.0부
(d) 염화백금산과 디비닐테트라메틸디실록산의 착염; 백금원자가 조성물 전체의 5.0ppm의 양
등으로 된 부가 반응 경화형 실리콘 고무 조성물(규소원자결합수소원자와 (a) 성분중 비닐기의 몰비는 2:1이다)을 적하하고 100℃에서 10분간 유지하여 경화시킨 후 3000와트의 초고압 수은등으로부터 6㎝의 거리에 이 경화 실리콘 고무층을 놓고 60초간 자외선을 조사하고 금선 본딩 와이어(4a)의 나머지 부분과 외부 접속용 리드선(7)의 인너 부분을 함께 시판되는 밀봉용 에폭시수지(6a)로 밀봉 성형 하였다.
상기 실리콘 고무 조성물이 경화된 실리콘 고무층(5a)은 모노리식 IC 칩(1)의 표면과 금선 본딩 와이어(4a)의 IC 칩(1)에 근접한 부분을 접착 상태로 피복함과 동시에 자외선 조사 처리된 표면(9) 위를 피복 하는 밀봉용 에폭시 수지(6a)를 견고하게 접착하여 일체화하였다. 이 수지밀봉형 IC로 열 순환 테스트를 한 결과, 순환 회수 2500회에서도 금선 본딩 와이어(4a)가 단선 됨이 없었고, 열 충격 테스트를 한 결과 순환 회수 800회에서도 금선 본딩와이어(4a)가 단선되는 일이 없었다. 또한 본 발명의 반도체 장치에 대하여 PCT(121℃, 2기압) 700시간을 실시한 후 전기 특성을 측정하거나 반도체 칩 표면의 알루미늄 배선회로 등을 조사한 결과, 이상을 발견할 수 없었다.
[비교예 1]
제 4 도는 종래 와이어 본딩 방식의 수지 밀봉형 IC 중 일례의 단면도이다. 탭(2)상에 놓여진 모노리식 IC 칩(1)의 표면 및 금선 본딩 와이어(4a)의 칩(1)에 근접한 부분상에 종래의 부가 반응 경화형 실리콘 고무 조성물인 실시예 1 의 (a)성분 100부, (b) 성분 3.0부 및 (d) 성분이 백금 원자가 조성물 전체의 5.0ppm이 되는 양 과 같은 부가 반응 경화형 실리콘 고무 조성물을 적하하고 100℃에서 10분간 유지시켜 경화한 후, 금선 본딩 와이어(4a)의 나머지 부분과 외부 접속용 리드선(7)의 인너 부분을 동시에 시판되는 밀봉형 에폭시 수지(6a)로 밀봉 성형하였다.
상기 실리콘 고무 조성물이 경화하여서 된 실리콘 고무층(5a)은 모노리식 IC 침(1)의 표면과 금선 본딩 와이어(4a)의 칩(1)에 근접한 부분을 약간 접착한 상태로 피복함과 동시에 그 위를 피복하는 밀봉용 에폭시 수지(6a)와 일견 밀접되어 있는 것으로 보이나, 현미경으로 관찰하면 미세한 간극이 있어 접착되어 있는 것이 아님을 알 수 있었다. 이 수지 밀봉형 IC로 열 순환 테스트를 한 결과, 순환 회수 200회에서 금선 본딩 와이어(4a)가 단선되었고 열 충격 테스트를 행한 결과, 순환 수 20 회에서 금선 본딩 와이어(4a)가 단선되었다.
또한, 본 장치에 있어서 PCT(121℃, 2기압)를 100시간 실시한 후 전기 특성을 측정한 바, 도통불량이 발생하였다. 고장 원인을 규명하기 위해 밀봉용 에폭시 수지(6a), 실리콘층(5a)을 제거하고 분석한 바, 알루미늄으로 만든 본딩패드(3) 및 알루미늄 배선 회로의 일부가 부식되어 있는 것이 판명되었다.
[실시예 2]
제 2 도는 본 발명의 일실시예를 분체상 에폭시 수지로 밀봉한 SIP형 하이브리드 IC의 단면도이다. 세라믹 기판(8)상에 모노리식 IC 칩(1)을 위치시키고 IC 칩(1)을 금선 본딩 와이어(4a)로 기판(8)상에 인쇄된 알루미늄막 회로(도시 안됨)를 통하여 외부 접속용 리드선(7)에 전기적으로 접속된 하이브리드 IC를,
(a) 디메틸비닐실록산 단위 8.0몰%, 디메틸실록산 단위 12몰% 및 SiO 4/2단위, 80몰%로 되는 실리콘수지 ; 100부
(b) 양 말단 트리메틸실록산기 봉쇄 메틸하이드로겐폴리실록산(점도 20c.p.) ; 6.0부
(c) 염화백금산과 디비닐테트라메틸디실록산의 착염 ; 백금 원자가 조성물 전체의 5.0ppm으로 되는 양
등으로 되는 부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물(규소원자결합수소원자와 (a)성분중의 비닐기의 몰비는 5:1이다)중에 침적하고 이를 끄집어 내어 120℃에서 5분간 유지하여 경화시킨 후, 500와트의 고압 수은등으로부터 3㎝의 거리를 두고 이 경화 실리콘층을 놓아 120초간에 걸쳐서 자외선을 조사하고 그 위를 시판되는 분체상 에폭시 수지로 밀봉 형성하였다.
상기 실리콘수지 조성물이 경화하여서된 실리콘수지층(5b)은, 세라믹 기판(8)상의 모노리식 IC칩(1)의 표면과 측면, 금선 본딩 와이어(4a), 세라믹기판(8)의 나머지 부분 및 외부 접속용 리드선(7)의 인너 부분을 접착 상태로 피복함과 동시에 자외선 조사 처리된 표면(9)상을 피복하는 밀봉용 에폭시 수지(6a)와 견고하게 접착하여 일체화되었다. 이 수지 밀봉형 하이브리드 IC에 있어서 PCT(121℃, 2기압)를 100시간 실시한 후, 전기 특성을 측정한 바 누설 전류는 초기값인 1㎂ 그대로였다. PCT(121℃, 2기압) 250 시간 실시후도 마찬가지 였다. 100시간 실시후, PCT 350시간 실시후 모두 모노리식 IC칩(1)의 표면상의 알루미늄 배선회로는 부식도 단선도 되지 않았다.
[비교예 2]
제5도는 종래 분체상 에폭시수지로 밀봉한 SIP형 하이브리드IC의 일례의 단면도이다.
세라믹 기판(8)상에 모노리식 IC칩(1)을 놓고 IC칩(1)을 금선 본딩 와이어(4a)에 의해 기판상에 인쇄된 알루미늄막 회로(도시 안됨)를 통하여 외부 접속용 리드선(7)에 전기적으로 접속된 하이브리드 IC를 실시예 2의 (a)성분 100부, (b)성분 1.2부 및 (c)성분이 백금 원자로서 조성물 전체의 5%가 되는 양으로 되는 부가 반응 경화성 실리콘 수지 조성물(규소원자결합수소원자와 (a)성분중의 비닐기의 몰비는 1:1이다)중에 침적하고 끄집어내어 120℃에서 5분간 유지하여 경화시킨 것을 시판되는 분체상 에폭시 수지로 밀봉 성형하였다.
상기 실리콘수지 조성물이 경화하여서 된 실리콘 수지층(5b)은 세라믹 기판(8)상의 모노리식 IC칩(1)의 표면과 측면, 금선 본딩 와이어(4a), 세라믹 기판(8)의 나머지 부분 및 외부 접속용 리드선(7)의 인너 부분을 약간 접착 상태로 피복함과 동시에 그 위를 피복하는 밀봉용 에폭시 수지(6a)와 일견 밀접되어 있는 것으로 보이나 현미경으로 관찰하면 미세한 간극이 있어 접착되어 있는 것이 아님을 알수 있었다.
이 수지 밀봉형 하이브리드 IC에 대하여 PCT(121℃, 2기압)를 100시간 실시한 후, 전기 특성을 측정한 바 누설 전류가 매우 중대하여 100㎂ 이상으로 되었고 또한, 모노리식 IC칩 표면의 알루미늄 배선 회로의 일부가 부식되어 단선되었다.
[실시예 3]
제 3 도는 본 발명의 일실시예인 용액상 페놀 수지로 밀봉한 DIP형 하이브리드 IC의 단면도이다.
세라믹 기판(8)의 양면에 모노리식 IC칩(1)을 놓고 IC칩(1)을 알루미늄으로 만든 본딩 와이어(4b)에 의해 기판상에 인쇄된 알루미늄막 회로(도시 안됨)를 통하여 외부 접속용 리드선에 전기적으로 접속시킨 하이브리드 IC에 있어서, IC칩(1) 및 알루미늄으로 만든 본딩 와이어(4b)상에,
(a) 양 말단 디메틸비닐실록산기 봉쇄 디메틸폴리실록산
(점도 4000c.p.); 100부
(b) 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐폴리실록산
(점도 20c.p.);0.5부
(c) 염화 백금산의 디비닐테트라메틸디실록산착염; 백금 원자가 조성물 전체의 5.0ppm으로 되는 양
(d) γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란; 2.0부
로 되는 부가 반응 경화형 실리콘 고무 조성물(규소원자결합수소원자와 (a)성분중의 비닐기의 몰비는 4:1이다)을 적하하고 150℃에서 1분간 유지하여 경화시킨후 1500와트의 초고압 수은등으로부터 10㎝의 거리에 이 경화 실리콘 고무층을 두고 120초간에 걸쳐 자외선을 조사하고 외부 접속용 리드선(7)의 일부화 함께 시판되는 밀봉용의 용액상 페놀 수지로 밀봉성형 하였다.
상기 실리콘 고무 조성물이 경화하여서 된 실리콘 고무층(5a)는 세라믹 기판(8)상의 모노리식 IC칩(1)의 표면, 알루미늄으로 만든 본딩 와이어(4b) 및 외부 접속용 리드선(7)의 일부와 세라믹 기판 양면의 IC칩(1)의 가장자리를 접속상태로 피복함과 동시에 자외선 조사처리된 표면(9)의 위를 피복하는 밀봉용 페놀수지(6b)와 견고하게 접착하여 일체화된 것이다.
이 수지 밀봉형 하이브리드 IC에 있어서 PCT(121℃, 2기압)를 300시간 실시한 후, 전기 특성을 측정한 바 누설 전류는 초기값인 1㎂ 그대로였으며 모노리식 IC칩(1) 상의 알루미늄 배선 회로, 알루미늄으로 만든 본딩 와이어(4b) 모두는 부식도 단선도 되지 않았다.
[비교예 3]
제 6 도는 종래의 용액상 페놀수지로 밀봉한 DIP형 하이브리드 IC의 단면도이다. 세라믹 기판(8)의 양면에 모노리식 IC칩(1)을 장착하고 IC칩(1)을 알루미늄으로 만든 본딩 와이어(4b)에 의해 기판(8)상에 인쇄된 알루미늄막 회로(도시 안됨)를 통하여 외부 접속용 리드선(7)에 전기적으로 접속된 하이브리드 IC에 있어서,이 IC칩(1) 및 알루미늄으로 만든 본딩 와이어(4b)상에 실시예 3의 (a)성분 100부, (b)성분 0.125부, (c)성분이 백금원자로서 조성물 전체의 5.0ppm이 되는 양으로 된 부가 반응 경화형 실리콘 고무 조성물(규소원자결합수소원자와 (a)성분중의 비닐기의 몰비는 1:1이다)을 적하하고 150℃에서 1분간 유지하여 경화시킨후 외부 접속용 리드선(7)의 일부와 함께 시판되는 밀봉용의 용액상 페놀수지로 밀봉성형 하였다.
상기 실리콘 고무 조성물이 경화에 의해 형성된 실리콘 고무층(5a)은 세라믹기판(8) 위의 모노리식 IC 칩(1)의 표면, 알루미늄으로 만든 본딩 와이어(4b), 세라믹 기판(8) 양면의 IC칩(1)의 가장자리부를 약간 피복함과 함께 그 위를 피복하는 밀봉용 페놀수지(6b)와 일견 밀접되어 있는 것으로 보이나 현미경으로 관찰하면 미세한 간극이 있어 밀착되어 있지 않은 것임을 알 수 있었다.
이 수지 밀봉형 하이브리드 IC에 대하여 PCT(121℃, 2기압)를 150시간 실시한 후 전기 특성을 측정한 바, 누설 전류가 매우 증가하여 100㎂ 이상이 되었고 또한 모노리식 IC칩(1) 표면의 알루미늄 배선회로와 알루미늄으로 만든 본딩 와이어(4b) 일부가 부식되고 단선되었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 수지 밀봉형 반도체 장치는 경화 실리콘층이 반도체 칩 표면 및 도전부재중 적어도 칩에 근접한 부분을 접착 피복함과 동시에, 경화 실리콘층의 자외선 조사 처리된 표면의 위를 피복하는 밀봉용 수지와 접착 일체화되어 있는 것으로 반복 열순환이나 열충격에 노출시키거나 통전 단속을 반복으로 행하거나 장시간 가열 가압하에 두어도 본딩 와이어등의 도전부재가 단선이나 파손됨이 없고 밀봉용 수지가 파괴되지 않음은 물론, 내습성, 내부식성, 응력 완화성이 뛰어난 특징을 갖는다.
본 발명에 의한 수지 밀봉형 반도체 장치의 제조방법은, 반도체 칩 표면 및 도전부재중 적어도 반도체 칩에 근접하는 부분을 경화성.자기 접착성 실리콘 조성물로 피복하고 경화시켜서 경화 실리콘층의 표면에 자외선을 조사한후, 그 위를 밀봉형 수지로 밀봉 성형하기 때문에 경화 실리콘층이 반도체 칩 표면 및 도전부재의 적어도 칩에 근접하는 부분을 접착 피복함과 동시에 경화 실리콘층의 자외선 조사 처리된 표면 위를 피복하는 밀봉용 수지와 접착 일체화된 수지 밀봉형 반도체 장치를 효율 좋고 확실하게 제조할 수 있는 특징을 가진다.
또한, 본 발명의 수지 밀봉형 반도체 장치의 제조 방법은 반도체 칩 표면 및 도전부재의 적어도 반도체 칩에 근접한 부분을 열경화성.자기 접착성 실리콘 조성물로 피복하고 가열 경화시키면서 자외선을 조사한 후 그위를 밀봉용 수지로 밀봉성형하기 때문에 경화 실리콘층이 반도체 칩 표면 및 도전부재의 적어도 칩에 근접한 부분을 접착 피복함과 동시에 경화실리콘층의 자외선 조사된 표면 위를 피복하는 밀봉용 수지와 접착 일체화된 수지 밀봉형 반도체 장치를 효율 좋고 확실하게 제조할 수 있는 특징을 갖는다.

Claims (4)

  1. 수지 밀봉형 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 반도체 장치의 적어도 하나의 반도체 칩을 도전 부재에 의해 외부 접속용 리드선에 전기적으로 접속시키고, 상기 반도체 칩 표면 및 도전부재의 적어도 반도체 칩에 근접한 부분을 경화성 자기접착성 실리콘 조성물로 피복시키며, 상기 경화성 자기접착성 실리콘 조성물을 경화시켜서 반도체 칩 표면 및 도전부재의 적어도 상기 반도체 칩에 근접한 부분에 실온하에서 방치, 가열, 적외선 조사, 전자빔 조사로 이루어진 그룹에서 선택된 상기 경화로 접착한 경화 실리콘층을 형성하고, 자외선 조사 처리한 경화 실리콘층을 형성하도록 상기 경화성 실리콘층을 자외선 조사하며, 상기 반도체 칩 표면의 경화 실리콘층과 도전부재의 적어도 상기 반도체 칩에 근접한 부분에 접착, 피복하는 밀봉용 수지로 상기 자외선 조사 처리된 경화 실리콘층을 피복하며, 상기 자외선 조사 처리된 경화 실리콘층은 이를 피복하는 상기 밀봉용 수지와 접착 일체화되는 것을 특징으로 하는 수지 밀봉형 반도체 장치 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 경화성 실리콘 조성물이 열경화성이거나, 부가 반응 경화성 실리콘 조성물인 것을 특징으로 하는 수지 밀봉형 반도체 장치 제조 방법.
  3. 수지 밀봉형 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 반도체 장치의 적어도 하나의 반도체 칩을 도전 부재에 의해 외부 리드선에 전기적으로 접속시키며, 상기 반도체 칩 표면 및 도전부재의 적어도 반도체 칩에 근접한 부분을 열경화성 자기접착성 실리콘 조성물로 피복시키며, 상기 열경화성 자기접착성 실리콘 조성물을 자외선 조사시켜서 반도체 칩 표면 및 도전부재의 적어도 상기 반도체 칩에 근접한 부분에 부착하는 경화 실리콘층을 형성하고, 동일 처리로 경화 실리콘층을 자외선 조사처리하여 자외선 조사 처리된 경화 실리콘층을 형성하며, 상기 반도체 칩 표면의 경화 실리콘층과 도전부재의 적어도 상기 반도체 칩에 근접한 부분에 접착, 피복하는 밀봉용 수지로 상기 자외선 조사 처리된 경화 실리콘층을 피복하며, 상기 자외선 조사 처리된 경하 실리콘층은 이를 피복하는 상기 밀봉용 수지와 접착 일체화되는 것을 특징으로 하는 수지 밀봉형 반도체 장치 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 열경화성 자기접착성 실리콘 조성물이 부가 반응 경화성 조성물인 것을 특징으로 하는 수지 밀봉형 반도체 장치 제조 방법.
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