JP2002076216A - 半導体装置パッケージ及びその作製方法 - Google Patents
半導体装置パッケージ及びその作製方法Info
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- JP2002076216A JP2002076216A JP2000259002A JP2000259002A JP2002076216A JP 2002076216 A JP2002076216 A JP 2002076216A JP 2000259002 A JP2000259002 A JP 2000259002A JP 2000259002 A JP2000259002 A JP 2000259002A JP 2002076216 A JP2002076216 A JP 2002076216A
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- metal
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- H10W72/5522—
-
- H10W72/884—
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- Casings For Electric Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 実装した半導体チップの放熱性が良好で、基
板の変形が小さく、しかも外部回路との接続性が良好な
半導体装置パッケージを提供する。 【解決手段】 本半導体装置パッケージ10は、樹脂体
12として樹脂と一体的に固定された半導体チップ14
と、電子部品16と、一方の面が樹脂体内で半導体チッ
プ及び電子部品と電気的に接続し、かつ他方の面が樹脂
体の外に出ている配線パターン18A〜Cとを備える。
ダイパッド板20は、半導体チップの接合面とは反対側
の外面を外に出して樹脂層で覆われ、ダイパッド板の外
面上には第1の金属突起部28がある。配線パターンの
他方の面上には第2の金属突起部30A、Bがある。第
1及び第2の金属突起部は第1の金属膜32及び第2の
金属膜34の積層膜として形成されている。第1の金属
突起部には放熱器36が接合され、第2の金属突起部は
外部回路の端子42に接続されていて、外部回路との接
続端子として機能する。
板の変形が小さく、しかも外部回路との接続性が良好な
半導体装置パッケージを提供する。 【解決手段】 本半導体装置パッケージ10は、樹脂体
12として樹脂と一体的に固定された半導体チップ14
と、電子部品16と、一方の面が樹脂体内で半導体チッ
プ及び電子部品と電気的に接続し、かつ他方の面が樹脂
体の外に出ている配線パターン18A〜Cとを備える。
ダイパッド板20は、半導体チップの接合面とは反対側
の外面を外に出して樹脂層で覆われ、ダイパッド板の外
面上には第1の金属突起部28がある。配線パターンの
他方の面上には第2の金属突起部30A、Bがある。第
1及び第2の金属突起部は第1の金属膜32及び第2の
金属膜34の積層膜として形成されている。第1の金属
突起部には放熱器36が接合され、第2の金属突起部は
外部回路の端子42に接続されていて、外部回路との接
続端子として機能する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップを搭
載した半導体装置パッケージ及びその作製方法にに関
し、更に詳細には、半導体装置パッケージ内の半導体チ
ップ等の発熱性デバイスで発生した熱の放熱性が良く、
うねり、撓み等の変形のない半導体装置パッケージ及び
その作製方法に関するものである。
載した半導体装置パッケージ及びその作製方法にに関
し、更に詳細には、半導体装置パッケージ内の半導体チ
ップ等の発熱性デバイスで発生した熱の放熱性が良く、
うねり、撓み等の変形のない半導体装置パッケージ及び
その作製方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体基板上に集積回路を形成してなる
半導体装置は、単独で使用されることもあるが、寧ろ、
LSIチップ等の半導体チップと、半導体チップ以外の
電子部品とを実装基板上にシステム的に実装したシステ
ム実装半導体装置、つまりシステム半導体装置パッケー
ジとして使用されることが多い。
半導体装置は、単独で使用されることもあるが、寧ろ、
LSIチップ等の半導体チップと、半導体チップ以外の
電子部品とを実装基板上にシステム的に実装したシステ
ム実装半導体装置、つまりシステム半導体装置パッケー
ジとして使用されることが多い。
【0003】ここで、図4を参照して、従来の半導体装
置パッケージの構成を説明する。図4は従来の半導体装
置パッケージの構成を示す断面図である。従来の半導体
装置パッケージ50は、実装基板として有機基板を使用
しており、図4に示すように、ポリイミドテープ等の有
機基板52上に設けられたダイパッド54に接続材56
を介して接続されたLSIチップ等の半導体チップ58
と、有機基板52上に設けられた配線パターン60上に
接続材62を介して接続されたインダクタ素子、コンデ
ンサ素子、抵抗素子等の電子部品64を有する。また、
有機基板52の裏面には、半導体チップ58等で生じた
熱を放熱するために、接続材68を介して放熱器70が
設けてある。
置パッケージの構成を説明する。図4は従来の半導体装
置パッケージの構成を示す断面図である。従来の半導体
装置パッケージ50は、実装基板として有機基板を使用
しており、図4に示すように、ポリイミドテープ等の有
機基板52上に設けられたダイパッド54に接続材56
を介して接続されたLSIチップ等の半導体チップ58
と、有機基板52上に設けられた配線パターン60上に
接続材62を介して接続されたインダクタ素子、コンデ
ンサ素子、抵抗素子等の電子部品64を有する。また、
有機基板52の裏面には、半導体チップ58等で生じた
熱を放熱するために、接続材68を介して放熱器70が
設けてある。
【0004】半導体チップ58の電極は、有機基板52
上に設けられた配線パターン60に金線66によってワ
イヤボンディングされている。配線パターン60は、表
層に金メッキを施した銅箔で形成された金属配線であっ
て、予め有機基板52上に設けられている。半導体チッ
プ58を有機基板52上にボンディングする接続材5
6、及び有機基板52に放熱器70を接続する接続材
は、熱及び電気伝導性の良い半田金属が望ましいが、導
電樹脂を使用することもある。接続材62は半田金属で
ある。
上に設けられた配線パターン60に金線66によってワ
イヤボンディングされている。配線パターン60は、表
層に金メッキを施した銅箔で形成された金属配線であっ
て、予め有機基板52上に設けられている。半導体チッ
プ58を有機基板52上にボンディングする接続材5
6、及び有機基板52に放熱器70を接続する接続材
は、熱及び電気伝導性の良い半田金属が望ましいが、導
電樹脂を使用することもある。接続材62は半田金属で
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の半導体装置パッケージには、以下に説明するような種
々の問題があった。第1には、半導体チップ等で発生し
た熱が放熱され難いために、半導体チップ等の環境温度
が上昇し、半導体チップ等の動作に好ましくない影響が
生じるという問題である。第2には、半導体装置パッケ
ージの小型化に伴い、有機基板を薄くすると、半導体チ
ップ等の実装の際に有機基板に撓み、捩じれ、うねり等
の変形が生じ、半導体チップ、電子部品の位置決め作業
等で支障が生じ、更には作製した半導体装置パッケージ
に変形が生じているという問題である。第3には、有機
基板の裏面に外部回路との接続端子を設けたときには、
有機基板の表面に設けた半導体チップ等との接続のため
にスルーホールを設ける必要が生じ、全体的なレイアウ
トが難しいという問題、またスルーホールの開口等のた
めに有機基板の形成工程が複雑になるという問題であ
る。
の半導体装置パッケージには、以下に説明するような種
々の問題があった。第1には、半導体チップ等で発生し
た熱が放熱され難いために、半導体チップ等の環境温度
が上昇し、半導体チップ等の動作に好ましくない影響が
生じるという問題である。第2には、半導体装置パッケ
ージの小型化に伴い、有機基板を薄くすると、半導体チ
ップ等の実装の際に有機基板に撓み、捩じれ、うねり等
の変形が生じ、半導体チップ、電子部品の位置決め作業
等で支障が生じ、更には作製した半導体装置パッケージ
に変形が生じているという問題である。第3には、有機
基板の裏面に外部回路との接続端子を設けたときには、
有機基板の表面に設けた半導体チップ等との接続のため
にスルーホールを設ける必要が生じ、全体的なレイアウ
トが難しいという問題、またスルーホールの開口等のた
めに有機基板の形成工程が複雑になるという問題であ
る。
【0006】そこで、本発明の目的は、実装した半導体
チップ等の発熱性デバイスからの放熱性が良好で、基板
の変形が小さく、しかも外部回路との接続性が良好な半
導体装置パッケージを提供し、また、そのような半導体
装置パッケージの作製方法を提供することである。
チップ等の発熱性デバイスからの放熱性が良好で、基板
の変形が小さく、しかも外部回路との接続性が良好な半
導体装置パッケージを提供し、また、そのような半導体
装置パッケージの作製方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するための研究過程で、従来の半導体装置パッケー
ジの上述の第1から第3の問題は、全て、基板として有
機基板を使用していることに起因していることが判っ
た。即ち、第1の問題は、有機基板の熱伝導性が低いこ
とに起因している。有機基板は、熱伝導性が金属に比べ
て著しく劣っているので、有機基板の表面に実装した半
導体チップ等から発生した熱は、有機基板を通って有機
基板の裏面に設けられた放熱器に伝熱し難く、半導体装
置パッケージの温度が上昇する。第2の問題は、有機基
板の剛性が低いことに起因している。剛性が低いため
に、半導体チップ等を実装した際、接続材による接続力
によって基板が変形し、捩じれ、うねり等が生じるので
ある。第3の問題は、有機基板が電気絶縁性であること
に起因していて、外部回路と半導体チップ等との電気的
接続のためには、有機基板を貫通するスルーホール、及
び配線が必要になるからである。
達成するための研究過程で、従来の半導体装置パッケー
ジの上述の第1から第3の問題は、全て、基板として有
機基板を使用していることに起因していることが判っ
た。即ち、第1の問題は、有機基板の熱伝導性が低いこ
とに起因している。有機基板は、熱伝導性が金属に比べ
て著しく劣っているので、有機基板の表面に実装した半
導体チップ等から発生した熱は、有機基板を通って有機
基板の裏面に設けられた放熱器に伝熱し難く、半導体装
置パッケージの温度が上昇する。第2の問題は、有機基
板の剛性が低いことに起因している。剛性が低いため
に、半導体チップ等を実装した際、接続材による接続力
によって基板が変形し、捩じれ、うねり等が生じるので
ある。第3の問題は、有機基板が電気絶縁性であること
に起因していて、外部回路と半導体チップ等との電気的
接続のためには、有機基板を貫通するスルーホール、及
び配線が必要になるからである。
【0008】そこで、本発明者は、金属の熱伝導率が有
機物の熱伝導率の1000倍以上大きいということに注
目し、実装基板上に半導体チップ等を固定して実装する
という従来の実装概念に代えて、エポキシ樹脂等の樹脂
で半導体チップ等を覆って、半導体チップ等を樹脂で一
体的に固定した樹脂体を形成し、金属層を介して半導体
チップに放熱器を接合するという新しい実装概念を着想
し、実験を重ねて、本発明を発明するに到った。
機物の熱伝導率の1000倍以上大きいということに注
目し、実装基板上に半導体チップ等を固定して実装する
という従来の実装概念に代えて、エポキシ樹脂等の樹脂
で半導体チップ等を覆って、半導体チップ等を樹脂で一
体的に固定した樹脂体を形成し、金属層を介して半導体
チップに放熱器を接合するという新しい実装概念を着想
し、実験を重ねて、本発明を発明するに到った。
【0009】上記目的を達成するために、上述の知見に
基づいて、本発明に係る半導体装置パッケージは、熱伝
導性接続材を介して熱伝導性ダイパッド上に接合され、
かつ配線パターンにワイヤボンディングされた半導体チ
ップと、ダイパッド及び配線パターンの半導体チップと
は反対側の面(以下、裏面と言う)を外に出して半導体
チップを樹脂層で覆い、半導体チップと樹脂層とを一体
として形成してなる樹脂体と、ダイパッドの裏面から突
起し、先端に放熱器が設けられている第1の金属突起部
と、少なくとも1個の配線パターンの裏面から突起し、
外部回路との接続端子として機能する第2の金属突起部
とを有することを特徴としている。
基づいて、本発明に係る半導体装置パッケージは、熱伝
導性接続材を介して熱伝導性ダイパッド上に接合され、
かつ配線パターンにワイヤボンディングされた半導体チ
ップと、ダイパッド及び配線パターンの半導体チップと
は反対側の面(以下、裏面と言う)を外に出して半導体
チップを樹脂層で覆い、半導体チップと樹脂層とを一体
として形成してなる樹脂体と、ダイパッドの裏面から突
起し、先端に放熱器が設けられている第1の金属突起部
と、少なくとも1個の配線パターンの裏面から突起し、
外部回路との接続端子として機能する第2の金属突起部
とを有することを特徴としている。
【0010】また、半導体基板上に集積回路を形成して
なる半導体チップに加えて、インダクタ素子、コンデン
サ素子、電気抵抗素子等の電子部品を実装した半導体装
置パッケージでは、熱伝導性接続材を介して熱伝導性ダ
イパッド上に接合され、かつ配線パターンにワイヤボン
ディングされた半導体チップと、配線パターンに電気的
に接続された、半導体チップ以外の電子部品と、ダイパ
ッド及び配線パターンの半導体チップ又は電子部品とは
反対側の面(以下、裏面と言う)を外に出して半導体チ
ップ及び電子部品を樹脂層で覆い、半導体チップ及び電
子部品と樹脂層とを一体として形成してなる樹脂体と、
ダイパッドの裏面から突起し、先端に放熱器が設けられ
ている第1の金属突起部と、少なくとも1個の配線パタ
ーンの裏面から突起し、外部回路との接続端子として機
能する第2の金属突起部とを有することを特徴としてい
る。
なる半導体チップに加えて、インダクタ素子、コンデン
サ素子、電気抵抗素子等の電子部品を実装した半導体装
置パッケージでは、熱伝導性接続材を介して熱伝導性ダ
イパッド上に接合され、かつ配線パターンにワイヤボン
ディングされた半導体チップと、配線パターンに電気的
に接続された、半導体チップ以外の電子部品と、ダイパ
ッド及び配線パターンの半導体チップ又は電子部品とは
反対側の面(以下、裏面と言う)を外に出して半導体チ
ップ及び電子部品を樹脂層で覆い、半導体チップ及び電
子部品と樹脂層とを一体として形成してなる樹脂体と、
ダイパッドの裏面から突起し、先端に放熱器が設けられ
ている第1の金属突起部と、少なくとも1個の配線パタ
ーンの裏面から突起し、外部回路との接続端子として機
能する第2の金属突起部とを有することを特徴としてい
る。
【0011】本発明で、半導体チップとは、基板上に集
積回路を形成してなるチップ状の半導体装置を言うが、
これに限らず、半導体チップと同様の発熱性デバイスを
も含む広い概念である。また、電子部品とは、半導体チ
ップより発熱性に低い素子であって、インダクタ素子、
コンデンサ素子、抵抗素子等のいわゆるLCR部品を言
う。放熱器は、放熱できる限り、種類、形状、形式等は
問わない。本発明では、半導体チップ及び電子部品は、
実装基板に代わって、樹脂体によって一体的に固定され
る。樹脂体を構成する樹脂は、絶縁性である限り、その
種類を問わない。半導体チップをダイパッド上に接合す
る際には、熱伝導性接続材を使用し、また半田金属を使
っても良い。電子部品は、その電極が半田接合法により
配線パターンに、直接、接続される。本発明では、半導
体チップは、それぞれ、熱伝導性接続材、熱伝導性の良
好なダイパッド、及び第1の金属突起部を介して放熱器
に接合されているので、半導体チップから発生した熱
は、放熱器に円滑に伝熱され、放熱器から外部に効率良
く放熱される。
積回路を形成してなるチップ状の半導体装置を言うが、
これに限らず、半導体チップと同様の発熱性デバイスを
も含む広い概念である。また、電子部品とは、半導体チ
ップより発熱性に低い素子であって、インダクタ素子、
コンデンサ素子、抵抗素子等のいわゆるLCR部品を言
う。放熱器は、放熱できる限り、種類、形状、形式等は
問わない。本発明では、半導体チップ及び電子部品は、
実装基板に代わって、樹脂体によって一体的に固定され
る。樹脂体を構成する樹脂は、絶縁性である限り、その
種類を問わない。半導体チップをダイパッド上に接合す
る際には、熱伝導性接続材を使用し、また半田金属を使
っても良い。電子部品は、その電極が半田接合法により
配線パターンに、直接、接続される。本発明では、半導
体チップは、それぞれ、熱伝導性接続材、熱伝導性の良
好なダイパッド、及び第1の金属突起部を介して放熱器
に接合されているので、半導体チップから発生した熱
は、放熱器に円滑に伝熱され、放熱器から外部に効率良
く放熱される。
【0012】第1の金属突起部及び第2の金属突起部
は、それぞれ、第1の金属層と、第1の金属層に積層さ
れた同じ外形の第2の金属層とから構成されている。第
1の金属層が銅合金板であり、ダイパッド、配線パター
ン及び第2の金属層が電解メッキ法により形成されたメ
ッキ金属層である。
は、それぞれ、第1の金属層と、第1の金属層に積層さ
れた同じ外形の第2の金属層とから構成されている。第
1の金属層が銅合金板であり、ダイパッド、配線パター
ン及び第2の金属層が電解メッキ法により形成されたメ
ッキ金属層である。
【0013】本発明に係る半導体装置パッケージの作製
方法は、熱伝導性/電導性薄板の一方の面上に熱伝導性
ダイパッド及び電導性配線パターンを形成する第1のパ
ターン形成工程と、薄板の他方の面のダイパッド及び配
線パターンに対応する位置に、薄板に対してエッチング
選択性を有し、かつダイパッド及び配線パターンとそれ
ぞれ略同じ形状を有する熱伝導性/電導性のエッチング
マスクを形成する第2のパターン形成工程と、半導体チ
ップをダイパッド上に接合して、半導体チップの電極を
配線パターンにワイヤボンディングし、かつ半導体チッ
プ以外の電子部品の電極を配線パターン上に電気的に接
続する工程と、ダイパッドの接合面とは反対側の面及び
配線パターンの接続面とは反対側の面を外に出して半導
体チップ及び電子部品を樹脂で覆い、半導体チップ及び
電子部品と一体的な樹脂体を形成する工程と、エッチン
グマスク上から薄板をエッチングし、エッチングマスク
とダイパッドとの間、及びエッチングマスクと配線パタ
ーンとの間に薄板層を残留させつつ、樹脂体の樹脂を露
出させる工程とを有することを特徴としている。
方法は、熱伝導性/電導性薄板の一方の面上に熱伝導性
ダイパッド及び電導性配線パターンを形成する第1のパ
ターン形成工程と、薄板の他方の面のダイパッド及び配
線パターンに対応する位置に、薄板に対してエッチング
選択性を有し、かつダイパッド及び配線パターンとそれ
ぞれ略同じ形状を有する熱伝導性/電導性のエッチング
マスクを形成する第2のパターン形成工程と、半導体チ
ップをダイパッド上に接合して、半導体チップの電極を
配線パターンにワイヤボンディングし、かつ半導体チッ
プ以外の電子部品の電極を配線パターン上に電気的に接
続する工程と、ダイパッドの接合面とは反対側の面及び
配線パターンの接続面とは反対側の面を外に出して半導
体チップ及び電子部品を樹脂で覆い、半導体チップ及び
電子部品と一体的な樹脂体を形成する工程と、エッチン
グマスク上から薄板をエッチングし、エッチングマスク
とダイパッドとの間、及びエッチングマスクと配線パタ
ーンとの間に薄板層を残留させつつ、樹脂体の樹脂を露
出させる工程とを有することを特徴としている。
【0014】また、実用的には、薄板として銅合金薄板
を使い、第1のパターン形成工程では、フォトレジスト
膜により第1のパターンマスクを形成し、次いで電解メ
ッキ法により薄板上に第1の金属膜を成膜し、続いてレ
ジストリムーバーにより第1のパターンマスクを除去し
て、ダイパッド及び配線パターンを形成する工程と、第
2のパターン形成工程では、フォトレジスト膜により第
2のパターンマスクを形成し、次いで電解メッキ法によ
り薄板上に第2の金属膜を成膜し、続いてレジストリム
ーバーにより第2のパターンマスクを除去して、エッチ
ングマスクを形成する。
を使い、第1のパターン形成工程では、フォトレジスト
膜により第1のパターンマスクを形成し、次いで電解メ
ッキ法により薄板上に第1の金属膜を成膜し、続いてレ
ジストリムーバーにより第1のパターンマスクを除去し
て、ダイパッド及び配線パターンを形成する工程と、第
2のパターン形成工程では、フォトレジスト膜により第
2のパターンマスクを形成し、次いで電解メッキ法によ
り薄板上に第2の金属膜を成膜し、続いてレジストリム
ーバーにより第2のパターンマスクを除去して、エッチ
ングマスクを形成する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。半導体装置パッケージの実施形態例 本実施形態例は本発明に係る半導体装置パッケージの実
施形態の一例であって、図1は本実施形態例の半導体装
置パッケージの構成を示す断面図である。本実施形態例
の半導体装置パッケージ10は、それぞれ、樹脂層によ
って覆われ、樹脂と一体的に樹脂体12として固定され
た半導体チップ14及び電子部品16と、一方の面が樹
脂体12内で半導体チップ14及び電子部品16の少な
くとも一方と電気的に接続し、かつ他方の面(以下、裏
面と言う)が樹脂体12の外に出ている配線パターン1
8A〜Cとを備えている。
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。半導体装置パッケージの実施形態例 本実施形態例は本発明に係る半導体装置パッケージの実
施形態の一例であって、図1は本実施形態例の半導体装
置パッケージの構成を示す断面図である。本実施形態例
の半導体装置パッケージ10は、それぞれ、樹脂層によ
って覆われ、樹脂と一体的に樹脂体12として固定され
た半導体チップ14及び電子部品16と、一方の面が樹
脂体12内で半導体チップ14及び電子部品16の少な
くとも一方と電気的に接続し、かつ他方の面(以下、裏
面と言う)が樹脂体12の外に出ている配線パターン1
8A〜Cとを備えている。
【0016】樹脂体12は、非導電性の樹脂で構成さ
れ、例えばエポキシ樹脂等で形成されている。半導体チ
ップ14は、熱伝導性ダイパッド20上に熱伝導性接続
材22によって接合され、半導体チップ14の電極は、
金線24によって、配線パターン18A、Bに電気的に
ワイヤボンディングされている。また、電子部品18
は、インダクタ素子、コンデンサ素子、電気抵抗素子等
のいわゆるLCR素子のいずれかであって、電子部品1
8の電極は、導電性接続材26によって、直接、配線パ
ターン18A、Cに電気的に接続されている。配線パタ
ーン18A〜Cとダイパッド20とは、電解メッキ法に
より、順次、積層された、メッキ厚2μmのニッケル
(Ni)層、メッキ厚10μmの銅(Cu)層、メッキ
厚10μmのニッケル(Ni)層、及びメッキ厚0.5
μmから1μmの金(Au)層からなる同じ積層金属膜
によって形成されている。
れ、例えばエポキシ樹脂等で形成されている。半導体チ
ップ14は、熱伝導性ダイパッド20上に熱伝導性接続
材22によって接合され、半導体チップ14の電極は、
金線24によって、配線パターン18A、Bに電気的に
ワイヤボンディングされている。また、電子部品18
は、インダクタ素子、コンデンサ素子、電気抵抗素子等
のいわゆるLCR素子のいずれかであって、電子部品1
8の電極は、導電性接続材26によって、直接、配線パ
ターン18A、Cに電気的に接続されている。配線パタ
ーン18A〜Cとダイパッド20とは、電解メッキ法に
より、順次、積層された、メッキ厚2μmのニッケル
(Ni)層、メッキ厚10μmの銅(Cu)層、メッキ
厚10μmのニッケル(Ni)層、及びメッキ厚0.5
μmから1μmの金(Au)層からなる同じ積層金属膜
によって形成されている。
【0017】ダイパッド20は、半導体チップ14との
接合面とは反対側の面(以下、裏面と言う)を外に出し
て樹脂層で覆われ、ダイパッド20の裏面から第1の金
属突起部28が突起している。また、配線パターン18
A、Bの裏面から、それぞれ、第2の金属突起部30
A、Bが突起している。第1の金属突起部28及び第2
の金属突起部30A、Bは、それぞれ、第1の金属膜3
2及び第2の金属膜34の積層膜として形成されてい
る。第1の金属膜32は、半導体パッケージを作製する
際に使用するリードフレームと同様の厚みが100μm
から200μmの銅合金板を用いて形成されている。第
2の金属膜34は、電解メッキ法により、順次、第1の
金属膜32上に積層された、メッキ厚2μmのニッケル
(Ni)層、及びメッキ厚0.5μmから1μmの金
(Au)層からなる積層金属膜である。
接合面とは反対側の面(以下、裏面と言う)を外に出し
て樹脂層で覆われ、ダイパッド20の裏面から第1の金
属突起部28が突起している。また、配線パターン18
A、Bの裏面から、それぞれ、第2の金属突起部30
A、Bが突起している。第1の金属突起部28及び第2
の金属突起部30A、Bは、それぞれ、第1の金属膜3
2及び第2の金属膜34の積層膜として形成されてい
る。第1の金属膜32は、半導体パッケージを作製する
際に使用するリードフレームと同様の厚みが100μm
から200μmの銅合金板を用いて形成されている。第
2の金属膜34は、電解メッキ法により、順次、第1の
金属膜32上に積層された、メッキ厚2μmのニッケル
(Ni)層、及びメッキ厚0.5μmから1μmの金
(Au)層からなる積層金属膜である。
【0018】第1の金属突起部28の第2の金属膜34
側には、放熱フィンのような放熱器36が、熱伝導性接
続材38によって接合されている。また、第2の金属突
起部30A、Bの第2の金属膜34側には、それぞれ、
導電性接続材40によって、外部回路の端子42A、B
に接続されていて、第2の金属突起部30は、外部回路
との接続端子として機能する。
側には、放熱フィンのような放熱器36が、熱伝導性接
続材38によって接合されている。また、第2の金属突
起部30A、Bの第2の金属膜34側には、それぞれ、
導電性接続材40によって、外部回路の端子42A、B
に接続されていて、第2の金属突起部30は、外部回路
との接続端子として機能する。
【0019】本実施形態例の半導体装置パッケージ10
では、半導体チップ14が、熱伝導性接続材22、熱伝
導性ダイパッド20、熱伝導性の第1の金属突起部2
8、及び熱伝導性接続材38を介して放熱器36に接合
されているので、半導体チップ14で発生した熱が放熱
器36に円滑に伝熱され、次いで放熱器36から外部に
効率良く放熱される。また、半導体チップ14及び電子
部品16は、樹脂体12によって高い剛性で一体的に形
成されているので、変形、撓み等が生じない。本実施形
態例では、熱伝導性接続材22、導電性接続材26、熱
伝導性接続材38、及び導電性接続材40として通常の
半田金属を使用することができる。本実施形態例では、
半導体チップ14及び電子部品16の数は、それぞれ、
一個であり、従って、端子42の数は2個であるが、半
導体チップ14及び電子部品16の数に制約無い。従っ
て、第2の金属突起部30及び端子42は、実際には、
数十〜数百本存在することになる。
では、半導体チップ14が、熱伝導性接続材22、熱伝
導性ダイパッド20、熱伝導性の第1の金属突起部2
8、及び熱伝導性接続材38を介して放熱器36に接合
されているので、半導体チップ14で発生した熱が放熱
器36に円滑に伝熱され、次いで放熱器36から外部に
効率良く放熱される。また、半導体チップ14及び電子
部品16は、樹脂体12によって高い剛性で一体的に形
成されているので、変形、撓み等が生じない。本実施形
態例では、熱伝導性接続材22、導電性接続材26、熱
伝導性接続材38、及び導電性接続材40として通常の
半田金属を使用することができる。本実施形態例では、
半導体チップ14及び電子部品16の数は、それぞれ、
一個であり、従って、端子42の数は2個であるが、半
導体チップ14及び電子部品16の数に制約無い。従っ
て、第2の金属突起部30及び端子42は、実際には、
数十〜数百本存在することになる。
【0020】半導体装置パッケージの作製方法 本実施形態例は、本発明に係る半導体装置パッケージの
作製方法を上述の半導体装置パッケージ10の作製に適
用した実施形態の一例であって、図2(a)から(d)
及び図3(e)と(f)は、それぞれ、本実施形態例の
方法で半導体装置パッケージを作製する際の工程毎の断
面図である。先ず、図2(a)に示すように、半導体パ
ッケージを作製する際に使用するリードフレームと同様
の厚みが100μmから200μmの銅合金板を用い
て、半導体装置パッケージ作製用の基板44を形成す
る。
作製方法を上述の半導体装置パッケージ10の作製に適
用した実施形態の一例であって、図2(a)から(d)
及び図3(e)と(f)は、それぞれ、本実施形態例の
方法で半導体装置パッケージを作製する際の工程毎の断
面図である。先ず、図2(a)に示すように、半導体パ
ッケージを作製する際に使用するリードフレームと同様
の厚みが100μmから200μmの銅合金板を用い
て、半導体装置パッケージ作製用の基板44を形成す
る。
【0021】次いで、基板44上にフォトレジスト膜を
成膜し、次いでフォトリソグラフィ処理を施して、ダイ
パッド及び配線パターンのパターンを有するマスク(図
示せず)を形成する。次に、電解メッキ法によって、基
板44上に、積層金属膜を成膜し、続いて、レジスト膜
の除去によって、図2(b)に示すように、ダイパッド
20及び配線パターン18A〜Cを形成する。ダイパッ
ド20及び配線パターン18A〜Cを構成する積層金属
膜は、基板44上に、順次、積層された、メッキ厚2μ
mのニッケル(Ni)層、メッキ厚10μmの銅(C
u)層、メッキ厚10μmのニッケル(Ni)層、及び
メッキ厚0.5μmから1μmの金(Au)層からなる
積層金属膜である。
成膜し、次いでフォトリソグラフィ処理を施して、ダイ
パッド及び配線パターンのパターンを有するマスク(図
示せず)を形成する。次に、電解メッキ法によって、基
板44上に、積層金属膜を成膜し、続いて、レジスト膜
の除去によって、図2(b)に示すように、ダイパッド
20及び配線パターン18A〜Cを形成する。ダイパッ
ド20及び配線パターン18A〜Cを構成する積層金属
膜は、基板44上に、順次、積層された、メッキ厚2μ
mのニッケル(Ni)層、メッキ厚10μmの銅(C
u)層、メッキ厚10μmのニッケル(Ni)層、及び
メッキ厚0.5μmから1μmの金(Au)層からなる
積層金属膜である。
【0022】次いで、基板44の配線パターン18及び
ダイパッド20とは反対側の面にフォトレジスト膜を成
膜し、次いでフォトリソグラフィ処理を施して、マスク
パターン(図示せず)を形成する。マスクパターンは、
ダイパッド20と対向する位置で、ダイパッド20と略
同じ形状のパターンと、配線パターン18A、Bと対向
する位置で、配線パターン18A、Bと略同じ形状のパ
ターンとを有する。次に、電解メッキ法によって、積層
金属膜を成膜し、続いて、レジスト膜の除去によって、
図2(c)に示すように、第1の金属突起部28の第2
の金属膜34、及び第2の金属突起部30A、Bの第2
の金属膜34A、Bを形成する。これにより、第2の金
属膜34は、ダイパッド20と対向する位置で、ダイパ
ッド20と略同じ形状のパターンを有し、第2の金属膜
34A、Bは、配線パターン18A、Bと対向する位置
で、配線パターン18A、Bと略同じ形状を有する。積
層金属膜は、メッキ厚2μmのニッケル(Ni)層、及
びメッキ厚0.5μmから1μmの金(Au)層からな
る積層膜である。
ダイパッド20とは反対側の面にフォトレジスト膜を成
膜し、次いでフォトリソグラフィ処理を施して、マスク
パターン(図示せず)を形成する。マスクパターンは、
ダイパッド20と対向する位置で、ダイパッド20と略
同じ形状のパターンと、配線パターン18A、Bと対向
する位置で、配線パターン18A、Bと略同じ形状のパ
ターンとを有する。次に、電解メッキ法によって、積層
金属膜を成膜し、続いて、レジスト膜の除去によって、
図2(c)に示すように、第1の金属突起部28の第2
の金属膜34、及び第2の金属突起部30A、Bの第2
の金属膜34A、Bを形成する。これにより、第2の金
属膜34は、ダイパッド20と対向する位置で、ダイパ
ッド20と略同じ形状のパターンを有し、第2の金属膜
34A、Bは、配線パターン18A、Bと対向する位置
で、配線パターン18A、Bと略同じ形状を有する。積
層金属膜は、メッキ厚2μmのニッケル(Ni)層、及
びメッキ厚0.5μmから1μmの金(Au)層からな
る積層膜である。
【0023】次いで、図2(d)に示すように、熱伝導
性接続材22として金属半田を使って半導体チップ14
をダイパッド20に半田接合し、また、導電性接続材2
6として金属半田を使って、電子部品16の電極を配線
パターン34上に半田接合する。半田接合では、金属半
田を使用するのが望ましい。但し、場合により導電樹脂
を使用しても良いが、半導体チップ12の下側が厚くな
ったり、ボイドが出来たりすると放熱特性が悪くなるの
で、注意して作業しなくてはならない。続いて、金線2
4を使ったワイヤボンディングにより半導体チップ14
の電極を配線パターン18B、Cに電気的に接続する。
性接続材22として金属半田を使って半導体チップ14
をダイパッド20に半田接合し、また、導電性接続材2
6として金属半田を使って、電子部品16の電極を配線
パターン34上に半田接合する。半田接合では、金属半
田を使用するのが望ましい。但し、場合により導電樹脂
を使用しても良いが、半導体チップ12の下側が厚くな
ったり、ボイドが出来たりすると放熱特性が悪くなるの
で、注意して作業しなくてはならない。続いて、金線2
4を使ったワイヤボンディングにより半導体チップ14
の電極を配線パターン18B、Cに電気的に接続する。
【0024】次に、図3(e)に示すように、エポキシ
樹脂等の樹脂を用いて、ワイヤボンディングし、配線し
た半導体チップ14及び電子部品16を覆い、基板44
上に一体的に固定した樹脂体12を形成する。樹脂体1
2は、金線24を覆うことができる程度の厚みが必要で
ある。実際の作業では、複数個の同じ回路が並んだ集合
品として扱われるので、この際、樹脂は必ずしも連続し
ていなくとも良い。
樹脂等の樹脂を用いて、ワイヤボンディングし、配線し
た半導体チップ14及び電子部品16を覆い、基板44
上に一体的に固定した樹脂体12を形成する。樹脂体1
2は、金線24を覆うことができる程度の厚みが必要で
ある。実際の作業では、複数個の同じ回路が並んだ集合
品として扱われるので、この際、樹脂は必ずしも連続し
ていなくとも良い。
【0025】次いで、図3(f)に示すように、第2の
金属膜34、34A、Cをエッチングマスクとして、基
板44をウエットエッチング法によってエッチングし
て、第1の金属突起部28、及び第2の金属突起部30
A、Bを形成すると共に配線パターン18Cを露出させ
る。エッチング液には、電解メッキ法により形成した配
線パターン18A〜C、ダイパッド20中のニッケルを
侵さないために、アルカリ溶液を用いる。
金属膜34、34A、Cをエッチングマスクとして、基
板44をウエットエッチング法によってエッチングし
て、第1の金属突起部28、及び第2の金属突起部30
A、Bを形成すると共に配線パターン18Cを露出させ
る。エッチング液には、電解メッキ法により形成した配
線パターン18A〜C、ダイパッド20中のニッケルを
侵さないために、アルカリ溶液を用いる。
【0026】次いで、第1の金属突起部28の第2の金
属膜34上に放熱器を半田金属等の接続材38によって
接合し、また、第2の金属突起部30A、Bの第2の金
属膜34A、B上に外部回路の端子42A、Bを半田金
属等の接続材40によって接合すると、図1に示す半導
体装置パッケージ10を得ることができる。
属膜34上に放熱器を半田金属等の接続材38によって
接合し、また、第2の金属突起部30A、Bの第2の金
属膜34A、B上に外部回路の端子42A、Bを半田金
属等の接続材40によって接合すると、図1に示す半導
体装置パッケージ10を得ることができる。
【0027】本実施形態例では、フォトプロセスと電解
メッキ法とを使用して配線パターン18を形成している
ので、銅箔をエッチングして得られる配線パターンより
高精度の形状、経路を有するラインが得られる。これに
より、半導体装置パッケージの多ピン化が可能である。
また、半導体チップ14及び電子部品16を配線パター
ン18に接続する際、銅合板基板44が配線パターン1
8を支える構造になっているので、従来の有機基板のよ
うに凹凸、うねりがないので、正確な接続作業が出来
る。また、放熱器36と端子42A、Bが半導体装置パ
ッケージ10の同じ側にあるので、一つの接合工程で、
外部回路の接続、及び放熱板の取り付けを同時に行うこ
とができる。
メッキ法とを使用して配線パターン18を形成している
ので、銅箔をエッチングして得られる配線パターンより
高精度の形状、経路を有するラインが得られる。これに
より、半導体装置パッケージの多ピン化が可能である。
また、半導体チップ14及び電子部品16を配線パター
ン18に接続する際、銅合板基板44が配線パターン1
8を支える構造になっているので、従来の有機基板のよ
うに凹凸、うねりがないので、正確な接続作業が出来
る。また、放熱器36と端子42A、Bが半導体装置パ
ッケージ10の同じ側にあるので、一つの接合工程で、
外部回路の接続、及び放熱板の取り付けを同時に行うこ
とができる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、樹脂で半導体チップ等
を覆って、半導体チップ等を樹脂で一体的に固定した樹
脂体を形成し、金属層を介して半導体チップに放熱器を
接合することにより、放熱性が良好で、作製に際し、変
形がなく、しかも作製し易い半導体装置パッケージを実
現している。更には、熱抵抗の小さい金属に半導体チッ
プ等の発熱性デバイスを直接接続するので、薄型回路で
あっても放熱特性の優れた実装が出来る。
を覆って、半導体チップ等を樹脂で一体的に固定した樹
脂体を形成し、金属層を介して半導体チップに放熱器を
接合することにより、放熱性が良好で、作製に際し、変
形がなく、しかも作製し易い半導体装置パッケージを実
現している。更には、熱抵抗の小さい金属に半導体チッ
プ等の発熱性デバイスを直接接続するので、薄型回路で
あっても放熱特性の優れた実装が出来る。
【図1】実施形態例の半導体装置パッケージの構成を示
す断面図である。
す断面図である。
【図2】図2(a)から(d)は、それぞれ、実施形態
例の方法で半導体装置パッケージを作製する際の工程毎
の断面図である。
例の方法で半導体装置パッケージを作製する際の工程毎
の断面図である。
【図3】図3(e)と(f)は、それぞれ、図2(d)
に続いて、実施形態例の方法で半導体装置パッケージを
作製する際の工程毎の断面図である。
に続いて、実施形態例の方法で半導体装置パッケージを
作製する際の工程毎の断面図である。
【図4】従来の半導体装置パッケージの構成を示す断面
図である。
図である。
10……実施形態例の半導体装置パッケージ、12……
樹脂体、14……半導体チップ、16……電子部品、1
8……配線パターン、20……熱伝導性ダイパッド、2
2……熱伝導性接続材、24……金線、26……導電性
接続材、28……第1の金属突起部、30……第2の金
属突起部、32……第1の金属膜、34……第2の金属
膜、36……放熱器、38……熱伝導性接続材、40…
…導電性接続材、42A、B……外部回路の端子、44
……基板、50……従来の半導体装置パッケージ、52
……有機基板、54……ダイパッド、56……接続材、
58……半導体チップ、60……配線パターン、62…
…接続材、64……電子部品、66……金線、68……
接続材、70……放熱器。
樹脂体、14……半導体チップ、16……電子部品、1
8……配線パターン、20……熱伝導性ダイパッド、2
2……熱伝導性接続材、24……金線、26……導電性
接続材、28……第1の金属突起部、30……第2の金
属突起部、32……第1の金属膜、34……第2の金属
膜、36……放熱器、38……熱伝導性接続材、40…
…導電性接続材、42A、B……外部回路の端子、44
……基板、50……従来の半導体装置パッケージ、52
……有機基板、54……ダイパッド、56……接続材、
58……半導体チップ、60……配線パターン、62…
…接続材、64……電子部品、66……金線、68……
接続材、70……放熱器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4E360 AA02 CA02 EA27 GA12 GA24 GB97 GC04 5F036 AA01 BA23 BB05 BB21 BD01 BE01
Claims (7)
- 【請求項1】 熱伝導性接続材を介して熱伝導性ダイパ
ッド上に接合され、かつ配線パターンにワイヤボンディ
ングされた半導体チップと、 ダイパッド及び配線パターンの半導体チップとは反対側
の面(以下、裏面と言う)を外に出して半導体チップを
樹脂層で覆い、半導体チップと樹脂層とを一体として形
成してなる樹脂体と、 ダイパッドの裏面から突起し、先端に放熱器が設けられ
ている第1の金属突起部と、 少なくとも1個の配線パターンの裏面から突起し、外部
回路との接続端子として機能する第2の金属突起部とを
有することを特徴とする半導体装置パッケージ。 - 【請求項2】 熱伝導性接続材を介して熱伝導性ダイパ
ッド上に接合され、かつ配線パターンにワイヤボンディ
ングされた半導体チップと、 配線パターンに電気的に接続された、半導体チップ以外
の電子部品と、 ダイパッド及び配線パターンの半導体チップ又は電子部
品とは反対側の面(以下、裏面と言う)を外に出して半
導体チップ及び電子部品を樹脂層で覆い、半導体チップ
及び電子部品と樹脂層とを一体として形成してなる樹脂
体と、 ダイパッドの裏面から突起し、先端に放熱器が設けられ
ている第1の金属突起部と、 少なくとも1個の配線パターンの裏面から突起し、外部
回路との接続端子として機能する第2の金属突起部とを
有することを特徴とする半導体装置パッケージ。 - 【請求項3】 第1の金属突起部及び第2の金属突起部
は、それぞれ、第1の金属層と、第1の金属層に積層さ
れた同じ外形の第2の金属層とから構成されていること
を特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置パッケ
ージ。 - 【請求項4】 第1の金属層が銅合金板であり、ダイパ
ッド、配線パターン及び第2の金属層が電解メッキ法に
より形成されたメッキ金属層であることを特徴とする請
求項3に記載の電子装置。 - 【請求項5】 熱伝導性/電導性薄板の一方の面上に熱
伝導性ダイパッド及び電導性配線パターンを形成する第
1のパターン形成工程と、 薄板の他方の面のダイパッド及び配線パターンに対応す
る位置に、薄板に対してエッチング選択性を有し、かつ
ダイパッド及び配線パターンとそれぞれ略同じ形状を有
する熱伝導性/電導性のエッチングマスクを形成する第
2のパターン形成工程と、 半導体チップをダイパッド上に接合して、半導体チップ
の電極を配線パターンにワイヤボンディングし、かつ半
導体チップ以外の電子部品の電極を配線パターン上に電
気的に接続する工程と、 ダイパッドの接合面とは反対側の面及び配線パターンの
接続面とは反対側の面を外に出して半導体チップ及び電
子部品を樹脂で覆い、半導体チップ及び電子部品と一体
的な樹脂体を形成する工程と、 エッチングマスク上から薄板をエッチングし、エッチン
グマスクとダイパッドとの間、及びエッチングマスクと
配線パターンとの間に薄板層を残留させつつ、樹脂体の
樹脂を露出させる工程とを有することを特徴とする半導
体装置パッケージの作製方法。 - 【請求項6】 薄板として銅合金薄板を使い、第1のパ
ターン形成工程では、フォトレジスト膜により第1のパ
ターンマスクを形成し、次いで電解メッキ法により薄板
上に第1の金属膜を成膜し、続いてレジストリムーバー
により第1のパターンマスクを除去して、ダイパッド及
び配線パターンを形成する工程と、 第2のパターン形成工程では、フォトレジスト膜により
第2のパターンマスクを形成し、次いで電解メッキ法に
より薄板上に第2の金属膜を成膜し、続いてレジストリ
ムーバーにより第2のパターンマスクを除去して、エッ
チングマスクを形成することを特徴とする請求項6に記
載の半導体装置パッケージの作製方法。 - 【請求項7】 第1の金属膜及び第2の金属膜を、ニッ
ケル(Ni)層、銅(Cu)層、ニッケル(Ni)層、
及び金(Au)層の積層膜、又はニッケル(Ni)層、
及び金(Au)層の積層膜として成膜することを特徴と
する請求項7に記載の半導体装置パッケージの作製方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000259002A JP2002076216A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 半導体装置パッケージ及びその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000259002A JP2002076216A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 半導体装置パッケージ及びその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002076216A true JP2002076216A (ja) | 2002-03-15 |
Family
ID=18747227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000259002A Pending JP2002076216A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 半導体装置パッケージ及びその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002076216A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100397639C (zh) * | 2002-04-26 | 2008-06-25 | 半导体元件工业有限责任公司 | 形成多引线框半导体器件的结构和方法 |
-
2000
- 2000-08-29 JP JP2000259002A patent/JP2002076216A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100397639C (zh) * | 2002-04-26 | 2008-06-25 | 半导体元件工业有限责任公司 | 形成多引线框半导体器件的结构和方法 |
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