JP2002009197A - 半導体装置及びそのパッケージ内部の配線方法 - Google Patents
半導体装置及びそのパッケージ内部の配線方法Info
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Abstract
ジを用いて高密度実装を実現可能な半導体装置およびそ
のパッケージ内部の配線方法を提供することにある。 【解決手段】 半導体チップと接合され、インターポー
ザとして使用される多層基板の半導体チップと反対側の
面に第一の外部端子420と第二の外部端子430を含
む複数の外部端子を有するパッケージタイプの半導体装
置であって、 前記多層基板の内部に第一の外部端子と
第二の外部端子を電気的に接続する配線パターンが設け
られていることを特徴とする。前記第一の外部端子と前
記第二の外部端子を電気的に接続する配線パターンは前
記半導体チップと非接続であることが好ましい。前記第
一の外部端子と前記第二の外部端子は、面状に配列され
た外部端子のもっとも外側に位置する外部端子であるこ
とが好ましい。
Description
のパッケージ内部の配線方法に関し、特にチップサイズ
パッケージ型等の半導体装置に適用して有効な技術に関
するものである。
話、PDA、HPCなどの携帯情報端末機をはじめとす
る小型で軽量な電子機器に搭載するパッケージとして、
パッケージサイズを半導体チップとほぼ同程度まで縮小
したチップサイズパッケージ(CSP)が知られてい
る。
ているが、代表的なものとして半導体チップのインター
ポーザ上に取り付けた半田ボールの内部のランドを外部
端子に用いたBGA(Ball Grid Arra
y)構造のものが知られている。
(プリント基板との接合面)の全面に半田ボールを配置
する方式を採用することができるため、小型化、多ピン
化に適している。
ピン間も狭く多ピンであるためプリント基板との接合面
の下には多数のチップ間配線が通しにくいという問題が
発生する。
ト基板への配置例について説明するための図である。
あるCSP1(10)、CSP2(20)を含む複数の
回路装置10、20、30,40のプリント基板50上
への配置例が示されている。
装置2(40)間にはCSP2(20)が配置されてい
るため、回路装置1(30)と回路装置2(40)間の
配線を如何にするかが問題となる。
多数の半田ボールが密に配置されているため回路装置1
(30)と回路装置2(40)のチップ間の配線をとお
すことが困難である。
0)とCSP2(20)の間を広げてその間に配線した
り(60、62参照)、CSP1(10)とCSP2
(20)を迂回して配線したりする必要がある(64、
66参照)。このようにすると、プリント基板上の搭載
面積が広がり、機器の小型化に対応することが困難とな
る。
リント基板をより多層化しなければならないためコスト
の増加を招くことになる。
なされたものであり、その目的とするところは、CSP
等の小型化、多ピン化されたパッケージを用いて高密度
実装を実現可能な半導体装置およびそのパッケージ内部
の配線方法を提供することにある。
と接合され、インターポーザとして使用される多層基板
の半導体チップと反対側の面に第一の外部端子と第二の
外部端子を含む複数の外部端子を有するパッケージタイ
プの半導体装置であって、前記多層基板の内部に第一の
外部端子と第二の外部端子を電気的に接続する配線パタ
ーンが設けられていることを特徴とする。
ージタイプは例えばBGA(Ball Grid Ar
ray)構造のものでもよいし、CSP(Chip S
ize Package)型のものでもよい。
基板はセラミックで形成することが好ましい。セラミッ
クキャリアは層間配線をプログラマブルに設定するのに
適しているためである。
端子と第二の外部端子を電気的に接続する配線パターン
が設けられている。したがって両外部端子を外部の配線
と接続することにより、多層基板内部の配線パターンを
外部信号のバイパス経路として用いることができる。
回したければならなかった外部回路間のメタル線を第一
のメタル線部分と第二のメタル線部分に分けて、第一の
メタル線部分を前記第一の外部端子に接続し、第二のメ
タル線部分を第二の外部端子に接続することにより、外
部の第一のメタル線部分とセラミック基板内部の配線パ
ターンと第二のメタル線部分を接続することができる。
なり、プリント基板への搭載面積を小さくすることがで
きる。またパッケージ内部にバイパス経路を設けるた
め、プリント基板の更なる多層化も必要ない。
度実装を実現することができる半導体装置を提供するこ
とができる。
び第二の外部端子として機能する端子のペアが複数設け
られることになる。このペア数をどの程度に設定するか
は全端子数を考慮して必要に応じて設定することができ
る。
端子と前記第二の外部端子を電気的に接続する配線パタ
ーンは前記半導体チップと非接続であることを特徴とす
る。
記第二の外部端子は前記半導体チップの入出力とはまっ
たく無関係な外部信号バイパス専用の端子として用いる
ことができる。
端子と前記第二の外部端子は、面状に配列された外部端
子のもっとも外側に位置する外部端子であることを特徴
とする。
基板(マザーボード等)と接する面に、外部端子である
多数のボール等が面状に配置されているタイプのパッケ
ージが知られている。
されている外部端子の外周上のものを外部信号バイパス
用の端子として用いると、外部の配線とバイパス用の外
部端子と接続が容易となるため、余分な配線の引き回し
が不用となり効率よく配線することが可能となりまた設
計も容易となる。
外部端子数等を考慮して必要に応じて定めることが好ま
しい。そしてもっとも外側に位置する外部端子から定ま
った数分の端子を選択して外部信号バイパス専用の端子
として用いるとよい。
端子と前記第二の外部端子は、外部端子が配列された略
矩形のエリアの対辺上に位置する外部端子であることを
特徴とする。
矩形のエリアに配置されている場合でもよいし、例えば
角部や中心部等の一部に外部端子が配置されていない部
分がある場合でもよい。
子を外部信号バイパス用の端子として用いると外部の線
とバイパス用の外部端子との配線が容易となるため、余
分な線の引き回しが不用となり効率よく配線することが
可能となりまた設計も容易となる。
パッケージ型であることを特徴とする。
ップサイズと同等ないし、わずかに大きいパッケージの
総称である。CSP型のパッケージは小型化、多ピン化
されており、携帯電話、PDA、HPCなどの携帯情報
端末機をはじめとする小型で軽量な電子機器に搭載する
パッケージとして適している。
ピン間も狭く多ピンであるためプリント基板との接合面
の下には多数のチップ間配線はとおりにくかった。
いても実装後のプリント基板で外部配線の迂回が必要と
なり、プリント基板面積が大きくなってしまうこともあ
った。
プリント基板の更なる多層化が必要となりコストの増加
を招いてしまう。
多層プリント基板の配線パターンで外部信号をバイパス
して通すことができるため、外部配線の迂回が不用であ
る。
の一部のピンをチップスルーのピンに用いても、他にあ
まり影響がないため、本発明によればCSPを用いた高
密度実装が低コストで可能になる。
導体装置と第一の回路装置と第二の回路装置を搭載した
プリント基板を含む電子回路装置であって、前記第一の
回路に接続された第一の配線が前記半導体装置の第一の
外部端子に接続され、前記半導体装置の第二の外部端子
に接続された第二の配線が前記第二の回路に接続され、
前記第一の回路と前記第二の回路が、前記第一の配線お
よび前記半導体装置の多層プリント基板内部の配線パタ
ーンおよび前記第二の配線を介して接続されていること
を特徴とする。
含む。
リント基板内部の配線パターンで外部信号をバイパスし
て通すことができるため外部配線の迂回が不用となる。
このため必要な電子回路を搭載したプリント基板を多層
化することなく搭載面積を小さくできるので低コストで
高密度実装の電子回路装置を提供することができる。
ずれかに記載の半導体装置を用いて形成されていること
を特徴とする。
現できるマイクロコンピュータを提供することができ
る。
コンピュータと、前記マイクロコンピュータの処理対象
となるデータの入力手段と、前記マイクロコンピュータ
により処理されたデータを出力するための出力手段とを
含むことを特徴とする。
子機器を提供することができる。
ターポーザとして使用される多層基板の半導体チップと
反対側の面に第一の外部端子と第二の外部端子を含む複
数の外部端子を有するパッケージ内部の配線方法であっ
て、前記多層基板の内部に第一の外部端子と第二の外部
端子を電気的に接続する配線パターンを設けることを特
徴とする。
記第一の外部端子と前記第二の外部端子を電気的に接続
する配線パターンを前記半導体チップと非接続にするこ
とを特徴とする。
記第一の外部端子と前記第二の外部端子が面状に配列さ
れた外部端子のもっとも外側に位置することを特徴とす
る。
記第一の外部端子と前記第二の外部端子が、外部端子が
配列された略矩形のエリアの対辺上に位置することを特
徴とする。
ケージ内部の配線方法はであることを特徴とする。
体装置と第一の回路装置と第二の回路装置を搭載したプ
リント基板を含む電子回路装置の配線方法であって、前
記第一の回路に接続された第一の配線が前記半導体装置
の第一の外部端子に接続し、前記半導体装置の第一の外
部端子に接続された第二の配線が前記第二の回路に接続
し、前記第一の回路と前記第二の回路を、前記第一の配
線および前記半導体装置の多層プリント基板内部の配線
パターンおよび前記第三の配線を介して接続することを
特徴とする。
細に説明する。
型半導体装置の構造について説明するための図であり、
本実施形態のCSP型半導体装置の側面および底面を模
式的に表している。
ーポーザとしてセラミック基板を使用するキャリアタイ
プである。図2(A)に示すようにICチップ110が
バンプ150および樹脂140を介してセラミック基板
と接合されている。
おり、ICチップと反対側(底面)に外部端子であるボ
ール(またはランド)130が設けられている。
30は、図2(B)に示すようにセラミック基板の底面
全面に格子状に配置されている。
いて説明するための図である。
n層構造になっており、所定の配線パターンにしたがっ
て、各層内に内装メタライズ124が配線されており、
各層間はビアホール122によって接続されている。こ
れにより所定のバンプ150と所定のボール(またはラ
ンド)130が接続され、ICチップ110はボール
(またはランド)130を介してパッケージ外部との信
号の入出力が可能となる。
はランド)130はICチップ110がパッケージ外部
と信号の入出力を行うために用いられるものであり、多
層構造のセラミック基板内部にはCSP型半導体装置の
仕様に従い、各バンプ150と各ボール(またはラン
ド)130を接続する配線パターンが設けられている。
120には、各バンプ150と各ボール(またはラン
ド)130を接続する配線パターンとともに、所定のボ
ール(またはランド)130−1をICチップ110と
接続せずに他のボール(またはランド)130−2と接
続するような配線パターンが設けられている。
グラマブルに設定するのに適しているため、インターポ
ーザとなるキャリア基板はセラミックで形成することが
好ましい。
基板を作るときの接続情報として与えておくことにより
実現することができる。
(またはランド)と接続されるボール(またはランド)
(以下チップスルーのボールという)の配置関係につい
て説明するための模式的な図である。なおここでは説明
のためボールが81個の場合を例にとり説明するが、実
際には200から1000個程度のボール(外部端子)
を有するCSPの場合に本発明を適用するのが効果的で
ある。
に格子状に配置されたボールのうちもっとも外周に位置
するボールa1〜a9、b1〜b9、c1〜c7、d1
〜d7はチップスルーボールであり、ICチップがパッ
ケージ外部と入出力を行うためには用いられない。IC
チップがパッケージ外部と入出力を行うためには用いら
れるのは内部に位置するボール220である。
〜b9のボールにセラミック基板内部の配線パターンで
接続されており、c1〜c9のボールはそれぞれd1〜
d9のボールにセラミック基板内部の配線パターンで接
続されている。
のボールとすると外部の線とチップスルーのボールの配
線が容易となるため、余分な線の引き回しが不用となり
効率よく配線することが可能となり、また設計も容易と
なる。
配置例を示したものであり、図5(B)は、異なるボー
ルの配置のパッケージにおけるチップスルーのボールの
配置例について示したものである。
上にチップスルーのボールが配置されている場合を例に
とり説明したがそれに限られない。例えば図5(A)に
示す用に、外部端子が格子状に配列されることにより形
成された略矩形のエリアの対辺上に位置するボールをチ
ップスルーのボールとしてもよい。
上に配置されているパッケージを例にとりチップスルー
のボールの配置について説明したがそれに限られない。
エリアの一部にボールの未配置領域があるようなパッケ
ージの場合でもよい。
例について説明するための図である。CSP型の半導体
装置410の第一の外部端子420と第二の外部端子4
30はチップスルーの端子であり、セラミック基板内部
の配線パターン460でつながっている。
の外部端子(ボール)420をメタル線442で接続
し、第二の回路450と第二の外部端子(ボール)43
0をメタル線452で接続することにより、第一の回路
440と第二の回路450は、信号線442、セラミッ
ク基板内部の配線パターン460、信号線452を介し
て接続されることになる。
導体装置のセラミック基板内部を他の回路間の接続配線
のバイパス経路として用いることができる。
置を含む複数の回路装置のプリント基板への配置例につ
いて説明するための図である。図1とほぼ同様の構成で
あるがCSP1’(310)、CSP2’(320)は
チップスルーのボールを有している。312、314、
316、318はCSP1’のチップスルーのボールで
あり、322、324、326、328はCSP2’の
チップスルーのボールである。312は314と、31
6は318と、322は324と、326は328とそ
れぞれセラミック基板内部の配線パターンによりチップ
スルーで接続されている。
たメタル線322,324をCSP2’のチップスルー
のボール322、326に接続しメタル線326,32
8をCSP1’のチップスルーのボール312、316
に接続する。また例えば回路2(330)に接続された
メタル線342,344をCSP2’のチップスルーの
ボール324、328に接続しメタル線346,348
をCSP1’のチップスルーのボール314、318に
接続する。
332、334、336、338は,CSP2’内部の
セラミック基板内部の配線パターン323、327、3
13、317を介してメタル線342、344、34
6、348に接続される。
回路2間のメタル線をCSP1、CSP2を迂回させる
必要がないのでプリント基板の面積を小さくすることが
できる。またパッケージ内部にバイパス経路を設けるた
め、プリント基板の更なる多層化も必要ない。
の一部のピン(ボール)をチップスルーのピン(ボー
ル)としても、他にあまり影響がないため、本発明によ
ればCSPを用いた高密度実装が低コストで可能にな
る。
コアのハードウエアブロック図の一例である。本マイク
ロコンピュータはCSP型の半導体装置であり、各種ピ
ンの一部に外部信号バイパス専用の端子を設けている。
510、リセット回路540、プログラマブルタイマ5
50、リアルタイムクロック(RTC)560、DMA
570、割り込みコントローラ580、シリアルインタ
ーフェース590、バスコントローラ600、A/D変
換器610、D/A変換器620、入力ポート630、
出力ポート640、I/Oポート650、クロック発生
装置660、プリスケーラ670、RAM720及びそ
れらを接続する各種バス680等、各種ピン690等を
含む。
SP型の半導体装置であるが、外部信号バイパス専用の
端子を有しているため、低コストで高密度実装を実現で
きるマイクロコンピュータを提供することができる。
示す。本電子機器800は、キャラクタ表示制御部81
0、入力部820、メモリ830、電源生成部840、
画像出力部850、音出力部860を含む。
するためのものである。キャラクタ表示制御部810は
本実施の形態のキャラクタ表示制御装置が用いられてお
り、入力部820により入力されたデータに基づいて種
々の処理を行うことになる。メモリ830は、マイクロ
コンピュータ810などの作業領域となるものである。
電源生成部840は、電子機器800で使用される各種
電源を生成するためのものである。画像出力部850
は、電子機器が表示する各種の画像(文字、アイコン、
グラフィック等)を出力するためのものである。
する各種の音(音声、ゲーム音等)を出力するためのも
のであり、その機能は、スピーカなどのハードウェアに
より実現できる。
帯電話950の外観図の例を示す。この携帯電話950
は、入力部として機能するダイヤルボタン952や、電
話番号や名前やアイコンなどを表示するLCD954
や、音出力部として機能し音声を出力するスピーカ95
6を備える。
帯型ゲーム装置960の外観図の例を示す。この携帯型
ゲーム装置960は、入力部として機能する操作ボタン
962、十字キー964や、ゲーム画像を表示する画像
出力部966や、音出力部として機能しゲーム音を出力
するスピーカ968を備える。
帯用情報機器(PDA)970の外観図の例を示す。こ
の携帯用情報機器(PDA)970は、入力部として機
能するキーボード972や、文字、数字、グラフィック
などを表示する画像出力部974、音出力部976を備
える。
しては、図10(A)、(B)、(C)に示すもの以外
にも、パーソナルコンピュータ、ページャー、電子卓上
計算機、タッチパネルを備えた装置、プロジェクタ、ワ
ードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型
のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置等の
電子機器を考えることができる。
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
線対称な位置のボール間をセラミック基板内部の配線パ
ターンで接続する場合を例に取り説明したがこれに限ら
れない。例えば図11に示すようにg1〜g5のボール
がそれぞれh1〜h5のセラミック基板内部の配線パタ
ーンで接続されるようにしてもよい。
プのCSP型の半導体装置を例に取り説明したがこれに
限られない。インターポーザとしてセラミックを使用し
ていないタイプの物でもよいし、BGA型の半導体装置
でもよい。
配置例について説明するための図である。
導体装置の構造について説明するための図であり、本実
施形態のCSP型半導体装置の側面および底面を模式的
に表している。
るための図である。
するための模式的な図である。
例を示したものであり、図5(B)は、異なるボールの
配置のパッケージにおけるチップスルーのボールの配置
例について示したものである。
説明するための図である。
数の回路装置のプリント基板への配置例について説明す
るための図である。
ウエアブロック図の一例である。
示す。
器の外観図の例である。
ついて説明するための図である。
めのボール 230 チップスルーのボール 420 第一の外部端子(ボール) 442、452 メタル線 430 第二の外部端子(ボール) 440 第一の回路440 450 第二の回路 460 セラミック基板内部の配線パターン460 500 マイクロプロセッサ 510 CPU 520 キャッシュ装置 540 リセット回路 550 プログラマブルタイマ 560 リアルタイムクロック(RTC) 570 DMA 580 割り込みコントローラ 590 シリアルインターフェース 600 バスコントローラ 610 A/D変換器 620 D/A変換器 630 入力ポート 640 出力ポート 650 I/Oポート 660 クロック発生装置(PLL) 670 プリスケーラ 680 各種バス 690 各種ピン 700 マイクロコンピュータ 710 ROM 720 RAM 800 電子機器 810 キャラクタ表示制御部 820 入力部 830 メモリ 840 電源生成部 850 画像出力部 860 音出力部
Claims (14)
- 【請求項1】 半導体チップと接合され、インターポー
ザとして使用される多層基板の半導体チップと反対側の
面に第一の外部端子と第二の外部端子を含む複数の外部
端子を有するパッケージタイプの半導体装置であって、
前記多層基板の内部に第一の外部端子と第二の外部端子
を電気的に接続する配線パターンが設けられていること
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記第一の外部端子と前記第二の外部端子を電気的に接
続する配線パターンは前記半導体チップと非接続である
ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】 請求項1または2のいずれかにおいて、 前記第一の外部端子と前記第二の外部端子は、面状に配
列された外部端子のもっとも外側に位置する外部端子で
あることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかにおいて、 前記第一の外部端子と前記第二の外部端子は、外部端子
が配列された略矩形のエリアの対辺上に位置する外部端
子であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかにおいて、 チップサイズパッケージ型であることを特徴とする半導
体装置。 - 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載された
半導体装置と第一の回路装置と第二の回路装置を搭載し
たプリント基板を含む電子回路装置であって、 前記第一の回路に接続された第一の配線が前記半導体装
置の第一の外部端子に接続され、 前記半導体装置の第二の外部端子に接続された第二の配
線が前記第二の回路に接続され、 前記第一の回路と前記第二の回路が、前記第一の配線お
よび前記半導体装置の多層プリント基板内部の配線パタ
ーンおよび前記第二の配線を介して接続されていること
を特徴とする電子回路装置。 - 【請求項7】 請求項1乃至5のいずれかに記載の半導
体装置を用いて形成されていることを特徴とするマイク
ロコンピュータ。 - 【請求項8】 請求項6に記載のマイクロコンピュータ
と、 前記マイクロコンピュータの処理対象となるデータの入
力手段と、 前記マイクロコンピュータにより処理されたデータを出
力するための出力手段とを含むことを特徴とする電子機
器。 - 【請求項9】 半導体チップと接合され、インターポー
ザとして使用される多層基板の半導体チップと反対側の
面に第一の外部端子と第二の外部端子を含む複数の外部
端子を有するパッケージ内部の配線方法であって、 前記多層基板の内部に第一の外部端子と第二の外部端子
を電気的に接続する配線パターンを設けることを特徴と
するパッケージ内部の配線方法。 - 【請求項10】 請求項9において、 前記第一の外部端子と前記第二の外部端子を電気的に接
続する配線パターンを前記半導体チップと非接続にする
ことを特徴とするパッケージ内部の配線方法。 - 【請求項11】 請求項9または10のいずれかにおい
て、 前記第一の外部端子と前記第二の外部端子は、面状に配
列された外部端子のもっとも外側に位置することを特徴
とするパッケージ内部の配線方法。 - 【請求項12】 請求項9乃至11のいずれかにおい
て、 前記第一の外部端子と前記第二の外部端子は、外部端子
が配列された略矩形のエリアの対辺上に位置することを
特徴とするパッケージ内部の配線方法。 - 【請求項13】 請求項9乃至12のいずれかにおい
て、 チップサイズパッケージ型であることを特徴とするパッ
ケージ内部の配線方法。 - 【請求項14】 請求項1乃至5のいずれかに記載され
た半導体装置と第一の回路装置と第二の回路装置を搭載
したプリント基板を含む電子回路装置の配線方法であっ
て、 前記第一の回路に接続された第一の配線を前記半導体装
置の第一の外部端子に接続し、 前記半導体装置の第二の外部端子に接続された第二の配
線を前記第二の回路に接続し、 前記第一の回路と前記第二の回路を、前記第一の配線お
よび前記半導体装置の多層プリント基板内部の配線パタ
ーンおよび前記第二の配線を介して接続することを特徴
とする電子回路装置の配線方法。
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JP (1) | JP2002009197A (ja) |
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JP2013080764A (ja) * | 2011-10-03 | 2013-05-02 | Murata Mfg Co Ltd | 回路モジュール |
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JP2017038085A (ja) * | 2016-11-08 | 2017-02-16 | 株式会社村田製作所 | 回路モジュール |
JP2020155777A (ja) * | 2019-03-22 | 2020-09-24 | アナログ・ディヴァイシス・グローバル・アンリミテッド・カンパニー | 電気経路を備えたパッケージ |
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2000
- 2000-06-19 JP JP2000183556A patent/JP2002009197A/ja not_active Withdrawn
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JP7128225B2 (ja) | 2019-03-22 | 2022-08-30 | アナログ・ディヴァイシス・インターナショナル・アンリミテッド・カンパニー | 電気経路を備えたパッケージ |
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