JP2009176931A - Semiconductor device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置およびそれを用いた電子機器に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and an electronic apparatus using the same.
各種電子機器のマザー基板上に実装される半導体装置は、図7に示すように、基板1と、この基板1上に実装された半導体チップ2と、基板1との間に半導体チップ2を挟む補強板3とを備えている(例えば、特許文献1参照)。半導体チップ2は、基板1の一方面(図7では上面)に設けられた実装端子1aと対向するパッド2aを有しており、このパッド2aが実装端子1aとバンプで接続されることにより基板1の一方面上に実装されている。また、基板1の他方面(図7では下面)には、外部接続用の接続端子1bが設けられていて、この接続端子1bがはんだなどでマザー基板の実装端子に接続されることにより、半導体装置がマザー基板上に実装される。
As shown in FIG. 7, the semiconductor device mounted on the mother substrate of various electronic devices has the
補強板3は、マザー基板上に半導体装置を実装する際の熱的環境(例えばはんだ付け)により半導体チップ2が湾曲し、それによってパッド2aと実装端子1aとの電気的接続状態が不安定となるのを抑制するためのものであり、半導体チップ2の基板1と反対側の面に固定されている。また、補強板3の大きさは、半導体チップ2よりも十分に大きく設定されており、半導体チップ2から張り出す周縁部が外枠4などを介して基板1に固定されている。
ところで、従来の半導体装置では、基板1に他の電子部品を実装する場合、補強板3が半導体チップ2から大きく張り出しているために、半導体チップ2の周囲のスペースを他の電子部品の実装のために使用することができず、その結果、基板1上における部品実装密度をあまり高くすることができなかった。
By the way, in the conventional semiconductor device, when other electronic components are mounted on the substrate 1, the
本発明は、このような事情に鑑み、基板上における部品実装密度を高めることが可能な半導体装置を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of increasing a component mounting density on a substrate.
前記目的を達成するために、本発明は、厚み方向の一方面に実装端子が設けられ、他方面に外部接続用の接続端子が設けられた基板と、前記実装端子に対向するパッドが前記実装端子に接続されることにより前記基板の一方面上に実装された半導体チップと、前記半導体チップの前記基板と反対側の面に固定された補強板と、を備え、前記補強板は、前記半導体チップ上に納まっている、半導体装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate in which a mounting terminal is provided on one surface in the thickness direction and a connection terminal for external connection is provided on the other surface, and a pad facing the mounting terminal is mounted on the mounting surface. A semiconductor chip mounted on one surface of the substrate by being connected to a terminal; and a reinforcing plate fixed to a surface of the semiconductor chip opposite to the substrate, the reinforcing plate comprising the semiconductor Provided is a semiconductor device housed on a chip.
ここで、「補強板が半導体チップ上に納まっている」とは、補強板が完全に半導体チップ上に納まっていることだけでなく、補強板が実質的に半導体チップ上に納まっていることを含む概念であり、補強板が半導体チップから僅かに(例えば、100μm程度)張り出していてもよい。 Here, “the reinforcing plate is accommodated on the semiconductor chip” means not only that the reinforcing plate is completely accommodated on the semiconductor chip but also that the reinforcing plate is substantially accommodated on the semiconductor chip. The reinforcing plate may slightly protrude (for example, about 100 μm) from the semiconductor chip.
また、本発明は、別の側面から、厚み方向の一方面に実装端子が設けられ、他方面に外部接続用の接続端子が設けられた基板と、前記実装端子に対向するパッドが前記実装端子に接続されることにより前記基板の一方面上に実装された半導体チップと、前記半導体チップの前記基板と反対側の面に固定された補強板と、前記補強板を挟んで前記半導体チップと反対側に配置された電子部品と、を備え、前記実装端子は、前記半導体チップのパッドと電気的に接続される第1実装端子と、この第1実装端子で構成される端子群の外側に配置された第2実装端子とを含み、前記電子部品の電極は、前記第2実装端子と電気的に接続されている、半導体装置を提供する。 Further, according to another aspect of the present invention, the mounting terminal is provided on one surface in the thickness direction and the connection terminal for external connection is provided on the other surface, and the pad facing the mounting terminal is the mounting terminal. A semiconductor chip mounted on one surface of the substrate by being connected to the substrate, a reinforcing plate fixed to the surface of the semiconductor chip opposite to the substrate, and opposite to the semiconductor chip across the reinforcing plate An electronic component disposed on the side, wherein the mounting terminal is disposed outside a first mounting terminal electrically connected to a pad of the semiconductor chip and a terminal group constituted by the first mounting terminal. And a second mounting terminal, wherein the electrode of the electronic component is electrically connected to the second mounting terminal.
さらに、本発明は、これらの半導体装置のどちらか一方と、この半導体装置が実装されたマザー基板と、を備える、電子機器を提供する。 Furthermore, the present invention provides an electronic apparatus including any one of these semiconductor devices and a mother board on which the semiconductor device is mounted.
上記の第1の構成によれば、補強板が半導体チップ上に納まっているので、半導体チップの周囲のスペースを利用して基板に他の電子部品を実装することができる。また、上記の第2の構成によれば、基板上に半導体チップと電子部品とが重なり合うように配置されているので、基板上におけるそれらの占有面積を小さくすることができる。 According to said 1st structure, since the reinforcement board is stored on the semiconductor chip, another electronic component can be mounted in a board | substrate using the space around a semiconductor chip. Moreover, according to said 2nd structure, since it arrange | positions so that a semiconductor chip and an electronic component may overlap on a board | substrate, those occupation areas on a board | substrate can be made small.
従って、本発明によれば、どちらの構成であっても、基板上における部品実装密度を高めることが可能である。 Therefore, according to the present invention, it is possible to increase the component mounting density on the board in any configuration.
以下、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る半導体装置は、基板5と、基板5上に実装された第1の半導体チップ7と、第1の半導体チップ7を補強する補強板8Aと、補強板8Aを挟んで第1の半導体チップ7と反対側に配置された第2の半導体チップ(本発明の電子部品の一例)9とを備えている。なお、本明細書では、説明の便宜のために、基板1の厚み方向のうち図1の上側を上方、下側を下方という。
As shown in FIG. 1, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a
基板5は、平面視で矩形状の形状を有している(図3参照)。基板5の上面(厚み方向の一方面)5aには、第1の半導体チップ7用の第1端子群を構成する複数の第1実装端子6Aと、第2の半導体チップ9用の第2端子群を構成する複数の第2実装端子6Bとが設けられている。第1実装端子6Aは、枠状に配置されており、第2実装端子6Bは、第1端子群を所定間隔を隔てて取り囲むように、第1端子群の周囲に、第1実装端子6Aよりも一回り大きな枠状に配置されている。
The
また、基板1の下面(厚み方向の他方面)5bには、外部接続用の複数の接続端子11が適所に設けられている。接続端子11のそれぞれには、半導体装置を電子機器のマザー基板(図示せず)に実装するためのバンプ10が設けられており、接続端子11がバンプ10によってマザー基板の実装端子に接続されることにより、半導体装置がマザー基板上に実装される。
A plurality of
第1の半導体チップ7は、平面視で矩形状の形状を有している(図3参照)。この第1の半導体チップ7は、下面7bに、各々が第1実装端子6Aのそれぞれと対向する複数のパッド(電極)12を有している。そして、第1の半導体チップ7は、それぞれのパッド12が対応する第1実装端子6Aとバンプ13で接続されることにより、パッド12と第1実装端子6Aとがバンプ13を介して電気的に接続された状態で基板5の上面5a上に実装されている。なお、第1の半導体チップ7の下面7bは、パッド12を除く部分を表面保護層20で覆われている。また、第1の半導体チップ7と基板5との間の隙間は、補強用の樹脂14で埋められており、この樹脂14によっても基板5への第1の半導体チップ7の固定が図られている。
The
補強板8Aは、本実施形態では平面視で第1の半導体チップ7と同一の矩形状の形状を有している(図3参照)。そして、補強板8Aは、第1の半導体チップ7の上面7aに接着剤15によって固定されることにより、第1の半導体チップ7上に納まっている。なお、本発明の補強板は平面視で第1の半導体チップ7と同一の形状を有している必要はなく、補強板の大きさが第1の半導体チップ7の大きさと略同じであるかそれよりも小さければよい。
In this embodiment, the
第2の半導体チップ9は、平面視で第1の半導体チップ7よりも一回り大きな矩形状の形状を有している。この第2の半導体チップ9は、周縁部が全周に亘って補強板8Aから張り出す状態で配置されている。
The
より詳しくは、第2の半導体チップ9は、補強板8Aから張り出す周縁部の下面91に、各々が第2実装端子6Bのそれぞれと対向する複数のパッド(電極)18を有している。一方、第2実装端子6Bのそれぞれには、当該第2実装端子6Bから対応するパッド18に向って延びる、すなわち第1の半導体チップ7および補強板8Aの側方でこれらの厚み方向(上下方向)に延びる柱状バンプ16が立設されている。そして、第2の半導体チップ9は、それぞれのパッド18が対応する柱状バンプ16とバンプ17で接続されることにより、パッド18と第2実装端子6Bとが柱状バンプ16およびバンプ17を介して電気的に接続された状態で基板5の上面5a上に実装されている。なお、第2の半導体チップ9の下面は、パッド18を除く部分を表面保護層21で覆われている。また、第2の半導体チップ9と補強板8Aとの間には接着剤19が介在しており、この接着剤19によって第2の半導体チップ9が補強板8Aの上面に固着されている。
More specifically, the
このように、本実施形態の半導体装置では、補強板8Aが第1の半導体チップ7上に納まっているので、基板5上の第1の半導体チップ7の周囲には、上方に開放されたスペースが存在している。そして、本実施形態では、このスペースを利用して基板5と第1の半導体チップ7の上に配置した第2の半導体チップ9とを電気的に接続するようにしている。すなわち、本実施形態では、基板5の第2実装端子6Bと第2の半導体チップ9のパッド18との導通を図る柱状バンプ16を第1の半導体チップ9の近傍に配置することができ、これにより、基板5上における部品実装密度が高くなっている。
Thus, in the semiconductor device of the present embodiment, the
ここで、基板5上への第1の半導体チップ7の実装について説明する。この実装の前に、第1の半導体チップ7のパッド12に例えば金またははんだなどでバンプ13を形成する。また、第1の半導体チップ7の上面7aには、補強板8Aをそれらの輪郭を合致させた状態で接着剤15で接着して固定する。
Here, mounting of the
まず、基板5の上面5a上に、樹脂14を例えば第1実装端子6Aで囲まれる領域を満たすように塗布する(盛る)。次に、基板5上に第1の半導体チップ7を第1実装端子6Aの位置とパッド12の位置とが一致するように配置する。その後、補強板8Aの上から熱と圧力をかけることにより、樹脂14を第1の半導体チップ7で押し広げながら、基板5上に第1の半導体チップ7を実装する。勿論、このときの第1の半導体チップ7の押し下げにより、そのパッド12はバンプ13を介して基板5上の第1実装端子6Aに当接し、これにより両者は電気的に接続される。
First, on the
このような熱と圧力をかけての補強板8Aの押し下げのためにも、補強板8AはAl、Cu、Niなどの熱伝導性の良好な金属で構成されていることが好ましい。また、この補強板8Aと第1の半導体チップ7とを接着する接着剤15も熱伝導率の高い熱伝導物質(例えばセラミックフィラや金属粒)を含んだものとすることが好ましい。
In order to push down the reinforcing
そして補強板8Aの押し下げにより、樹脂14は押し広げられ、最終的には図3のごとく一部が第2実装端子6B上にかかるまで広がる場合もある。
Then, the
図2は、補強板8Aが固定されていない第1の半導体チップ7の上から熱と圧力をかけて当該第1の半導体チップ7を基板5側に押し下げて基板5上に実装し、その後補強板8Aを第1の半導体チップ7の上面7aに接着剤15で接着して固定する例を示している。
In FIG. 2, heat and pressure are applied from above the
図1の場合も、図2の場合も、図3のごとく樹脂14は押し広げられ、最終的には図3のごとく一部が第2実装端子6B上にかかるまで広がる場合があるが、第2実装端子6Bの一部分だけを覆う状態なので、この第2実装端子6Bへの柱状バンプ16の電気的な接続が不良となることは極めて少ない。
In both the case of FIG. 1 and FIG. 2, the
ただし、使用する樹脂14の種類などにより第2実装端子6B上に大きく広がるおそれがあるときには、図4および図6に示すように、補強板を、平面視で第1の半導体チップ7の輪郭から各辺の中央部分を内側に控えさせた形状、換言すれば第1の半導体チップ7の頂点と対応する4つの頂点の間に内向きに窪む4つの逃がし部81を有した形状とすることが好ましい。
However, when there is a possibility that the second mounting
図4に示す例では、第1の半導体チップ7が平面視で正方形状をなしており、補強板8Bは、平面視で第1の半導体チップ7の対角を結ぶ略十字状をなしている。すなわち、補強板8Bの各逃がし部81は、平面視で第1の半導体チップ7の頂点と対応する4つの頂点を結ぶ線の中央部分が直角二等辺三角形状に窪む形状となっている。
In the example shown in FIG. 4, the
このように正方形状の第1の半導体チップ7の対角を結ぶ略十字状に形成された補強板8Bを用いると、補強板8Bの上からの加熱時に、熱が補強板8Bを通じて第1の半導体チップ7に対角線に沿って重点的に伝達されるようになる。その結果、図3では広がりにくかった第1の半導体チップ7の対角線方向にも樹脂14が広がりやすくなり、それにより樹脂14は、図5のごとく第1の半導体チップ7の外周に均一的に広がるようになる。これにより、図3とは異なり、樹脂14が第2実装端子6B上に大きく広がることが効果的に抑制され、第2実装端子6Bと柱状バンプ16の電気的接続不良を防ぐことができる。
When the reinforcing
図6に示す例では、第1の半導体チップ7が平面視で正方形状をなしており、補強板8Cは、第1の半導体チップ7の対角を結ぶ略十字形の星状をなしている。すなわち、補強板8Cの各逃がし部81は、平面視で第1の半導体チップ7の頂点と対応する4つの頂点から緩やかな角度で直線状に窪む形状となっている。そして、この場合も、図5と同じように樹脂14が第2実装端子6B上に大きく広がることが効果的に抑制され、第2実装端子6Bと柱状バンプ16の電気的接続不良を防ぐことができる。
In the example shown in FIG. 6, the
なお、図4および図6に示す例では、補強板8B,8Cの各逃がし部81が平面視で2本の直線を呈するようになっているが、補強板8B,8Cの各逃がし部81は、例えば平面視で曲線を呈するような形状になっていてもよい。また、第1の半導体チップ7の形状は、平面視で正方形状である必要はなく、長方形状であってもよい。
In the example shown in FIGS. 4 and 6, the
第2の半導体チップ9の基板5への実装については、まず基板5の第2実装端子6B上に例えばはんだなどで柱状バンプ16を形成する。ついで、第1の半導体チップ7と同様に、パッド18に例えば金またははんだなどでバンプ17が形成された第2の半導体チップ9を、接着剤19を塗布した補強板8Aの上面上に重ね、第2の半導体チップ9の上から熱と圧力をかけてパッド18と柱状バンプ16とをバンプ17によって接続する。
For mounting the
なお、前記実施形態では、第2の半導体チップ9を第1の半導体チップ7の上に配置した形態を示したが、本発明は、第2の半導体チップ9を第1の半導体チップ7の横に配置する場合にも適用可能である。この場合でも、補強板8A(または8B,8C)が第1の半導体チップ7上に納まっているので、第2の半導体チップ9を第1の半導体チップ7の近傍に配置することができ、部品実装密度を高めることができる。
In the above-described embodiment, the
また、基板5には第1の半導体チップ7のみを実装するようにしてもよいが、前記実施形態のように第1の半導体チップ7の上に第2の半導体チップ9を配置すれば、基板5上におけるそれらの占有面積を小さくすることができ、基板5上における部品実装密度を高めることができる。この場合、補強板8Aの大きさを第1の半導体チップ7よりも十分に大きくして、第1の半導体チップ7を取り囲む外枠などで補強板8Aの周縁部を基板5に固定し、その外側で第2の半導体チップ9と基板5とを電気的に接続することも可能である。
Further, only the
さらに、第2の半導体チップ9に代えて、例えば抵抗、コンデンサー、ダイオードなどの受動部品を実装したプリント配線板などの他の電子部品を基板5上に実装してもよい。
Furthermore, instead of the
さらに、第1の半導体チップ7の上に配置する電子部品(第2の半導体チップ9または他の電子部品)は、第1の半導体チップ7よりも大きなものである必要はない。例えば、第1の半導体チップ7よりも小さく、下面にパッドを有する電子部品を第1の半導体チップ7の上に配置する場合は、電子部品を第1の半導体チップ7に対してずらして配置することによってパッドを第2実装端子6Bに対向させるようにしてもよい。また、第1の半導体チップ7の上に配置する電子部品の電極は、下面に設けられたパッドである必要はなく、例えば、上面または側面に設けられたパッドであってもよいし、リード電極であってもよい。そして、その電子部品の電極と第2実装端子6Bとをワイヤボンディングで電気的に接続してもよい。
Furthermore, the electronic component (
また、第2実装端子6Bは、第1端子群の周囲に配置されている必要はなく、第1端子群の外側に配置されていればよく、例えば、第1端子群を一方向から挟み込むように配置されていてもよいし、第1端子群の横の一箇所にまとめて配置されていてもよい。
Further, the second mounting
以上のごとく本発明は、基板上における部品実装密度を高めることが可能な半導体装置を提供するものであるので、この半導体装置を搭載する各種電子機器の小型化に貢献できる。 As described above, the present invention provides a semiconductor device capable of increasing the component mounting density on the substrate, and thus can contribute to miniaturization of various electronic devices on which the semiconductor device is mounted.
5 基板
5a 上面(一方面)
5b 下面(他方面)
6A 第1実装端子
6B 第2実装端子
7 第1の半導体チップ
8A〜8C 補強板
9 第2の半導体チップ(本発明の電子部品の一例)
10,13,17 バンプ
11 接続端子
12,18 パッド
14 樹脂
15,19 接着剤
16 柱状バンプ
20,21 表面保護層
5
5b Lower surface (the other surface)
6A
10, 13, 17
Claims (13)
前記補強板は、前記半導体チップ上に納まっている、半導体装置。 A board having a mounting terminal provided on one surface in the thickness direction and a connection terminal for external connection provided on the other surface, and a pad facing the mounting terminal connected to the mounting terminal, thereby providing one surface of the board. A semiconductor chip mounted thereon, and a reinforcing plate fixed to a surface of the semiconductor chip opposite to the substrate,
The reinforcing plate is a semiconductor device housed on the semiconductor chip.
前記実装端子は、前記半導体チップのパッドと電気的に接続される第1実装端子と、この第1実装端子で構成される端子群の外側に配置された第2実装端子とを含み、
前記電子部品の電極は、前記第2実装端子と電気的に接続されている、請求項1に記載の半導体装置。 The electronic component further disposed on the opposite side of the semiconductor chip across the reinforcing plate,
The mounting terminal includes a first mounting terminal electrically connected to the pad of the semiconductor chip, and a second mounting terminal disposed outside a terminal group configured by the first mounting terminal,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the electrode of the electronic component is electrically connected to the second mounting terminal.
前記実装端子は、前記半導体チップのパッドと電気的に接続される第1実装端子と、この第1実装端子で構成される端子群の外側に配置された第2実装端子とを含み、
前記電子部品の電極は、前記第2実装端子と電気的に接続されている、半導体装置。 A board having a mounting terminal provided on one surface in the thickness direction and a connection terminal for external connection provided on the other surface, and a pad facing the mounting terminal connected to the mounting terminal, thereby providing one surface of the board. A semiconductor chip mounted thereon, a reinforcing plate fixed to a surface of the semiconductor chip opposite to the substrate, and an electronic component disposed on the opposite side of the semiconductor chip across the reinforcing plate. ,
The mounting terminal includes a first mounting terminal electrically connected to the pad of the semiconductor chip, and a second mounting terminal disposed outside a terminal group constituted by the first mounting terminal,
The electrode of the said electronic component is a semiconductor device electrically connected with the said 2nd mounting terminal.
前記電子部品は前記半導体チップよりも大きなものであり、前記電子部品の周縁部は全周に亘って前記補強板から張り出しており、前記電子部品の電極は、当該電子部品の周縁部に設けられた、前記第2実装端子と対向するパッドで構成されており、
前記第2実装端子と前記電子部品のパッドとは、前記半導体チップおよび前記補強板の側方でこれらの厚み方向に延びる柱状バンプを介して電気的に接続されている、請求項2または4に記載の半導体装置。 The second mounting terminal is arranged around the terminal group so as to surround the terminal group,
The electronic component is larger than the semiconductor chip, and a peripheral portion of the electronic component protrudes from the reinforcing plate over the entire periphery, and an electrode of the electronic component is provided on the peripheral portion of the electronic component. Further, it is composed of a pad facing the second mounting terminal,
The said 2nd mounting terminal and the pad of the said electronic component are electrically connected through the columnar bump extended in these thickness directions on the side of the said semiconductor chip and the said reinforcement board, The Claim 2 or 4 The semiconductor device described.
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