JP2008091529A - 半導体装置、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置、及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】簡易且つ低コストで、封止樹脂のはみ出しを抑制し、良質な封止品質を得ることが可能な半導体装置の製造方法を提供すること。簡易且つ低コストで、封止樹脂のはみ出しを抑制し、良質な封止品質を有する半導体装置を提供すること。
熱抵抗を低減した半導体装置を提供すること。
【解決手段】実装する半導体チップ(20A、20B)の4つの端辺のうち、少なくとも端辺から当該端辺に対向するインターポーザのパッド12までの距離が最も短い端辺とインターポーザ10との間隙に対し、液状の第2アンダーフィル41よりも粘度が高い液状の第1アンダーフィル31を充填して、これを硬化し第1アンダーフィル30により封止する。そして、その後、第1アンダーフィル30により封止された間隙を除く、半導体チップとインターポーザ10との間隙に対し、液状の第2アンダーフィル41を充填して、これを硬化して第2アンダーフィル40により封止する。
【選択図】図2

Description

本発明は、半導体チップを実装基板上に実装してパッケージ化した半導体装置、及び半導体装置の製造方法の製造方法に関する。
近年、携帯電話等に代表される小型電子機器の高機能化や小型化に伴い、複数の半導体チップや受動素子等のチップ部品をインターポーザと呼ばれる実装基板上に高密度で実装してパッケージ化された半導体装置、所謂、SiP(System in Package)の要求が高くなっている。
しかしながら、高密度実装のために実装基板をなるべく小型にする必要があり、実装する半導体チップの外形と実装基板の外形との差を小さくすることが要求される。
通常、実装基板と半導体チップとの間隙にはアンダーフィルと呼ばれる封止樹脂により封止されるが、半導体チップの外形と実装基板の外形との差を小さくすると、この封止樹脂のはみ出しにより、実装基板のチップ実装領域周囲に設けられた外部端子に封止樹脂が覆い、接続不良を引き起こすといった問題が生じる。
はみ出しを少なくするためには、高粘度の封止樹脂を適応することで改善できるが、充填に長時間を有したり、ボイドや未充填が生じやすくなってしまう。
そこで、特許文献1には、低粘度で充填性のよい封止樹脂を適用し、はみ出した封止樹脂が実装基板のチップ実装領域周囲に設けられた外部端子に覆わないように、実装基板上に半導体チップと外部端子との間に封止樹脂を堰き止めるダムを設けることが提案されている。
特開2005−276879
しかしながら、上記提案では、ダム形成に樹脂を実装基板全面に塗布後、ホトリソ工程で所定の形状に加工するなどの手法がとられ、コストや製造時間等の面で満足できるものではないのが現状である。
そこで、本発明の課題は、簡易且つ低コストで、封止樹脂のはみ出しを抑制し、良質な封止品質を得ることが可能な半導体装置の製造方法を提供することである。また、本発明の課題は、簡易且つ低コストで、封止樹脂のはみ出しを抑制し、良質な封止品質を有する半導体装置を提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
チップ実装領域の周囲に外部端子が形成された実装基板を準備する第1工程と、
複数の端辺を有する半導体チップを準備する第2工程と、
前記半導体チップを前記実装基板に実装する第3工程と、
前記半導体チップの前記端辺のうち、当該端辺から当該端辺に対向する前記外部端子までの距離が最も短い端辺と前記実装基板との第1間隙の少なくとも1部に第1封止樹脂を充填する第4工程と、
前記第1封止樹脂を硬化させて前記第1間隙を封止する第5工程と、
前記第1封止樹脂を充填した前記第1間隙又は前記第1封止樹脂により封止した前記第1間隙を除く、前記半導体チップと前記実装基板との第2間隙に第2封止樹脂を充填する第6工程と、
前記第2封止樹脂を硬化させて前記第2間隙を封止する第7工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
請求項2に係る発明は、
前記第1封止樹脂の粘度が第2封止樹脂の粘度よりも高い、請求項1に記載の半導体装置の製造方法である。
請求項3に係る発明は、
前記第4工程において、少なくとも1つ以上の未充填領域を設けるように、第1封止樹脂を前記第1間隙に充填する、請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法である。
請求項4に係る発明は、
前記第4工程において、前記実装基板を加熱しはじめた後に、前記第1封止樹脂を前記第1間隙に充填し、前記第5工程による前記第1封止樹脂の硬化を同時に行う、請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法である。
請求項5に係る発明は、
前記第5工程による前記第1封止樹脂の硬化と、前記第7工程による前記第2封止樹脂の硬化を同時行う、請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法である。
請求項6に係る発明は、
前記第3工程において、前記半導体チップは単数であり、前記半導体チップの中心と前記実装基板の中心とをずらすようにして、前記半導体チップを前記実装基板に実装する、請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法である。
請求項7に係る発明は、
チップ実装領域と、該チップ実装領域を囲む外周領域と、該外周領域に形成される外部端子と、該チップ実装領域及び該外周領域に亘って形成され外部端子に接続される配線と、を有する実装基板と、
複数の端辺を有し、前記配線に接続されると共に前記実装基板に実装される半導体チップと、
前記半導体チップの前記端辺のうち、当該端辺から当該端辺に対向する前記外部端子までの距離が最も短い端辺と前記実装基板との第1間隙の少なくとも一部を封止する第1封止樹脂と、
前記第1封止樹脂により封止された前記第1間隙を除く、前記半導体チップと前記実装基板との第2間隙を封止する第2封止樹脂と、
を備えた半導体装置である。
請求項8に係る発明は、
前記半導体チップは単数であり、前記半導体チップは前記半導体チップの中心と前記実装基板の中心とをずらすようにして前記実装基板に実装される請求項7に記載の半導体装置である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実質的に同様の機能を有するものには、全図面を通して同じ符号を付して説明し、場合によってはその説明を省略することがある。
図1は、実施形態に係る半導体装置を示す概略平面図である。図2は、実施形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。図2は、図1のA−A断面図である。
実施形態に係る半導体装置100は、図1及び図2に示すように、主面にチップ実装領域11と、該チップ実装領域11を囲む外周領域13と、該外周領域13に所定間隔で形成される外部端子としてパッド12と、を有するインターポーザ10(実装基板)を備えている。インターポーザ10には、チップ実装領域11及び外周領域13に亘って形成され外部端子としてのパッド12に接続される配線等も設けられている。
また、インターポーザ10上には、例えば片面に外部端子としてバンプ21Aが設けられた第1半導体チップ20A(半導体チップ)と、同様に片面に外部端子としてバンプ21Bが設けられた第2半導体チップ20Bと、がフリップチップ接続されて実装されている。なお、本実施形態では、第1半導体チップ20Aよりも第2半導体チップ20Bが小さく、第1半導体チップ20Aと第2半導体チップとは大きさが異なるものを適用しているが、これに限られるものではない。また、半導体チップ以外にも、例えば、コンデンサや抵抗などの受動素子(電子部品)を実装していてもよい。
そして、第1半導体チップ20Aの4つの端辺22A、23A、24A、25Aのうち、端辺から当該端辺に対向するインターポーザ10のパッド12までの距離が最も短い3つの端辺22A、23A、24Aと前記インターポーザ10との間隙が第1アンダーフィル30により封止されている。本実施形態では、第1半導体チップ20Aの実装位置が、4つの端辺のうち、第2半導体チップ20Bと対向する端辺25Aを除く3つの端辺22A、23A、24Aから各々対向するインターポーザ10のパッド12までの距離がほぼ同一のため、当該3つの端辺22A、23A、24Aとインターポーザ10との間隙に第1アンダーフィル30により封止している。
また、第2半導体チップ20Bの4つの端辺22B、23B、24B、25Bのうち、端辺から当該端辺に対向するインターポーザ10のパッド12までの距離が最も短い一つ端辺25Bとインターポーザ10との間隙が第1アンダーフィル30により封止されている。
この第1アンダーフィル30には、未封止部50を少なくとも1つ有して設けられている。本実施形態では、一つの端辺とインターポーザ10間に設けた第1アンダーフィルに2つ設け、隣合う端辺とインターポーザ10間に設けた第1アンダーフィル間にも未封止部50を設けている。
なお、第1アンダーフィル30は、実装する半導体チップの4つの端辺のうち、端辺から当該端辺に対向するインターポーザのパッドまでの距離が最も短い端辺とインターポーザとの間隙を少なくとも封止していればよく、端辺から当該端辺に対向するインターポーザのパッドまでの距離が最も遠い端辺を除く全ての端辺とインターポーザとの間隙を封止してもよい。無論、後述する液状のアンダーフィルも同様にして各間隙に充填される。
ここで、半導体チップの端辺とインターポーザ(実装基板)のパッド(外部端子)との距離とは、端辺に対し直交方向に沿った端辺と外部端子との最短距離を意味する。
一方、第1アンダーフィル30により封止された間隙を除く、第1半導体チップとインターポーザ10との間隙、及び第2半導体チップ20Bとインターポーザ10との間隙は、第2アンダーフィル40により封止されている。
このようにして、本実施形態に係る半導体装置100は、パッケージングされており、マザーボード等の他の実装基板上に実装することができる。
インターポーザ10としては、インターポーザ10としては、例えば、シリコン基板、アルミ基板等に代表される金属基板、ガラス基板やガラスエポキシ基板に代表される有機樹脂基板(フレキシブルプリント基板も含む)等であってもよい。本実施形態では、インターポーザ10としてシリコン基板を適用している。
インターポーザ10には、基板に対し、めっき法、スパッタ法、リソグラフィー法、エッチング等を利用して外部端子としてのパッド12や配線回路(不図示)が形成されている。
第1半導体チップ20A及び第2半導体チップ20Bは、それぞれ片面にバンプ21A、21Bが設けられ、外部と電気的に接続しつつ実装可能に構成されている。しかし、これに限られず、例えば、WCSPやMCPに代表されるようにパッケージング化されていてもよい。
ここで、WCSP(Wafer Level Chip Size Packageもしくは、Wafer Level Chip Scale Package)は、ウエハ単位でパッケージング処理を行い個片化して得られるチップサイズとほぼ等しい外形寸法を有するパッケージである。このようなWCSPは例えば特開平9−64049号に開示されている。MCP(Multi Chip Package)は、半導体チップを2次元もしくは3次元(スタック構造)敵に複数搭載したパッケージである。
第1アンダーフィル30及び第2アンダーフィルとしては、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。第1アンダーフィル30と第2アンダーフィル40とは、種類が同一でもよいし、異なっていてもよい。但し、後述するように、液状の第1アンダーフィルは、液状の第2アンダーフィルよりも高い粘度のものが適用される。
以下、本実施形態に係る半導体装置100の製造方法について説明する。図3及び図4は、実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す工程図であり、図3は、半導体装置の概略平面図により示した工程図であり、図4は、半導体装置の概略断面図により示した工程図である。
まず、インターポーザ10、第1半導体チップ20A、及び第2半導体チップ20Bを準備する。
次に、図3(A)及び図4(A)に示すように、第1半導体チップ20Aを、その外部端子としてのパッド12がインターポーザ10に対面するように、当該インターポーザ10のチップ実装領域11上にフリップチップ接続して実装する。
同様に、第2半導体チップ20Bも、その外部端子としてのパッド12がインターポーザ10に対面するように、当該インターポーザ10のチップ実装領域11上にフリップチップ接続して実装する。
次に、図3(B)及び図4(B)に示すように、第1半導体チップ20Aの4つの端辺22A、23A、24A、25Aのうち、端辺から当該端辺に対向するインターポーザ10のパッド12までの距離が最も短い3つの端辺22A、23A、24Aとインターポーザ10との間隙に対し、液状の第1アンダーフィル31を充填する。この充填は、例えば、ニードルから連続して供給する方法や、一定量を一定間隔で吹き付ける方法等で実施される。
ここで、使用する液状の第1アンダーフィル31は、後述する液状の第2アンダーフィル41よりも粘度が高いものを適用する。具体的には、例えば、液状の第1アンダーフィル31は、例えば粘度(25℃)が40〜100Pa・s(好ましくは50〜70Pa・s)のもので、充填したときに基板面に広がらず形状を維持するものが適用される。
また、液状の第1アンダーフィル31は、硬化後の第1アンダーフィル30の未封止部50となる未充填部51を少なくとも1つ有するように充填する。本実施形態では、液状の第1アンダーフィル31は、一つの端辺とインターポーザ10間に充填する液状の第1アンダーフィル31に対して2つ設け、隣合う端辺とインターポーザ10間に対して充填する液状の第1アンダーフィル31間にも未充填部51を設けるように、充填している。
また、液状の第1アンダーフィル31の充填は、インターポーザ10を当該液状の第1アンダーフィル31が硬化する温度(例えば100〜120℃)に加熱しはじめた後に行う。これにより、液状の第1アンダーフィル31の充填と、当該液状の第1アンダーフィル31の硬化(即ち、第1アンダーフィル30による封止)とを同時に行う。
液状の第1アンダーフィル31の硬化(即ち、第1アンダーフィル30による封止)は、液状の第1アンダーフィル31を充填した後に、基板等を加熱して行ってもよいが、液状の第1アンダーフィル31の充填と、当該液状の第1アンダーフィル31の硬化(即ち、第1アンダーフィル30による封止)を同時に行うことで、液状の第1アンダーフィル31の充填形状を維持した状態で直ぐ硬化されるため、第1アンダーフィル30に設ける未封止部50(未充填部51)を任意の箇所に且つ小さく形成することが可能となる。
次に、図3(C)及び図4(C)に示すように、通常の作業温度(例えば25℃)にインターポーザ10に保持した状態で、第1アンダーフィル30により封止された間隙を除く、第1半導体チップとインターポーザ10との間隙、及び第2半導体チップ20Bとインターポーザ10との間隙に、液状の第2アンダーフィル41を充填する。そして、基板等を加熱して液状の第2アンダーフィル41を硬化させ、第2アンダーフィル40により封止する。
ここで、液状の第2アンダーフィル41は、液状の第1アンダーフィル31よりも粘度が低いものを適用する。具体的には、例えば、液状の第2アンダーフィル41は、例えば粘度(25℃)が0.1〜30Pa・s(好ましくは1〜20Pa・s)のもので、流動性に優れ、ボイドや未充填が発生しないものが適用される。
このようにして、本実施形態に係る半導体装置100を製造することができる。
以上説明した本実施形態に係る半導体装置100では、実装する半導体チップの4つの端辺のうち、少なくとも端辺から当該端辺に対向するインターポーザ10のパッド12までの距離が最も短い端辺とインターポーザ10との間隙に対し、液状の第1アンダーフィル31を充填して、これを硬化し第1アンダーフィル30により封止しいている。そして、その後、第1アンダーフィル30により封止された間隙を除く、半導体チップとインターポーザとの間隙に対し、液状の第2アンダーフィル41を充填して、これを硬化して第2アンダーフィル40により封止している。
この封止した第1アンダーフィル31が液状の第2アンダーフィル41の充填の際、堰き止め部材(ダム)の役割を果し、第2アンダーフィル40のはみ出しが抑制され、インターポーザ10のパッド12にかからなくなる。しかも、第1アンダーフィルは、第2アンダーフィル40と同様に充填・硬化等のみの操作により形成できる。また、堰き止め部材が不要であることから、半導体チップの端辺と外部端子との距離を短くすることもできる。
また、液状の第2アンダーフィル41よりも粘度が高い液状の第1アンダーフィル31を用いると、充填時にインターポーザ10に広がらず、液状の第1アンダーフィル31がインターポーザ10のパッド12にかかり難くなる。さらに、高粘度であることから、液状の第1アンダーフィル31の充填形状を維持しやすく、第1アンダーフィル30に設ける未封止部50(未充填部51)を任意の箇所に且つ小さく形成しやすくなる。
このため、簡易且つ低コストで、アンダーフィル(封止樹脂)のはみ出しを抑制し、良質な封止品質を実現することができる。
加えて、液状の第1アンダーフィル31の充填時には、未充填部51を設けて、これを硬化した第1アンダーフィル30に未封止部50を設けているので、この未封止部50が空気抜き用の穴として機能し、液状の第2アンダーフィル41は、第1アンダーフィル30と間隙(未充填部)を有することなく充填され、より良質な封止品質を実現することができる。
なお、上記実施形態では、2つの半導体チップ20A、20Bを実装した形態を説明したが、これに限られず、単数でも、3つ以上の複数の半導体チップを実施した形態でもよい。
ここで、単数の半導体チップのみを実装する場合、図5及び図6に示すように、半導体チップ20の中心とインターポーザ10の中心とをずらすようにして、即ち、半導体チップ20をインターポーザ10上のチップ実装領域上で偏在させて、半導体チップ20をインターポーザ10に実装することがよい。これにより、半導体チップ20の4つの端辺のうち、少なくとも1つの端辺と対向するインターポーザ10の外部端子としてのパッド12との距離を他の端辺よりも近くさせる。具体的は、少なくとも1つの端辺と対向するインターポーザ10の外部端子としてのパッド12との距離を他の端辺よりも遠くさせ、液状の第2アンダーフィル41の充填位置を確保させる。
そして、上記本実施形態同様に、実装する半導体チップ20の4つの端辺のうち、少なくとも端辺から当該端辺に対向するインターポーザのパッドまでの距離が最も短い端辺とインターポーザとの間隙に対し、液状の第2アンダーフィルよりも粘度が高い液状の第1アンダーフィルを充填して、これを硬化し第1アンダーフィル30により封止しいている。その後、第1アンダーフィル30により封止された間隙を除く、半導体チップとインターポーザとの間隙に対し、液状の第2アンダーフィルを充填して、これを硬化して第2アンダーフィル40により封止する。これにより、単数の半導体チップを実装する形態であっても、簡易且つ低コストで、アンダーフィル(封止樹脂)のはみ出しを抑制し、良質な封止品質を実現することができる。
なお、図5、他の実施形態に係る半導体装置を示す概略平面図である。図6は、他の実施形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。図6は、図5のB−B断面図である。
また、本実施形態では、2つの半導体チップ20A、20Bのいずれにも、第1アンダーフィル30(或いは液状の第1アンダーフィル31)を設けた形態を説明したが、例えば、複数の半導体チップを実施する形態において、その複数の半導体チップのうち、その全ての端辺とインターポーザ10のパッド12との距離が十分離れている半導体チップには第1アンダーフィル30は設ける必要はない。
また、本実施形態では、液状の第1アンダーフィル31の充填と、その硬化とを同時に行った形態を説明したが、液状の第1アンダーフィル31の充填後に硬化させる形態であってもよい。また、液状の第1アンダーフィル31の充填後に、液状の第2アンダーフィル41を充填して、その後、液状の第1アンダーフィル31及び液状の第2アンダーフィル41を同時に硬化させる形態であってもよい。この形態では、上記実施形態に比べ、工数が削減できる。また、この形態の場合、充填された液状の第1アンダーフィル31は、高粘度であることから充填形状を十分維持しているので、液状の第2アンダーフィル41充填時の堰き止め部材としての機能を果す。
また、本実施形態では、液状の第1アンダーフィル31として液状の第2アンダーフィル41の粘度よりも高い高粘度のものを使用した形態を説明したが、これに限られず、液状の第1アンダーフィル31の硬化温度を調整すれば、第2アンダーフィル41の粘度と同程度もしくはそれ以下の低粘度のものも使用することもできる。
また、上記実施の形態においては、限定的に解釈されるものではなく、本発明の要件を満足する範囲内で実現可能であることは、言うまでもない。
実施形態に係る半導体装置を示す概略平面図である。 実施形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す工程図である。 実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す工程図である。 他の実施形態に係る半導体装置を示す概略平面図である。 他の実施形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。
符号の説明
10 インターポーザ(実装基板)
12 パッド(外部端子)
20 半導体チップ
21 バンプ
30 第1アンダーフィル
31 液状の第1アンダーフィル
40 第2アンダーフィル
41 液状の第2アンダーフィル
50 未封止部
51 未充填部
100 半導体装置

Claims (8)

  1. チップ実装領域の周囲に外部端子が形成された実装基板を準備する第1工程と、
    複数の端辺を有する半導体チップを準備する第2工程と、
    前記半導体チップを前記実装基板に実装する第3工程と、
    前記半導体チップの前記端辺のうち、当該端辺から当該端辺に対向する前記外部端子までの距離が最も短い端辺と前記実装基板との第1間隙の少なくとも1部に第1封止樹脂を充填する第4工程と、
    前記第1封止樹脂を硬化させて前記第1間隙を封止する第5工程と、
    前記第1封止樹脂を充填した前記第1間隙又は前記第1封止樹脂により封止した前記第1間隙を除く、前記半導体チップと前記実装基板との第2間隙に第2封止樹脂を充填する第6工程と、
    前記第2封止樹脂を硬化させて前記第2間隙を封止する第7工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記第1封止樹脂の粘度が第2封止樹脂の粘度よりも高い、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記第4工程において、少なくとも1つ以上の未充填領域を設けるように、第1封止樹脂を前記第1間隙に充填する、請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記第4工程において、前記実装基板を加熱しはじめた後に、前記第1封止樹脂を前記第1間隙に充填し、前記第5工程による前記第1封止樹脂の硬化を同時に行う、請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記第5工程による前記第1封止樹脂の硬化と、前記第7工程による前記第2封止樹脂の硬化を同時行う、請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記第3工程において、前記半導体チップは単数であり、前記半導体チップの中心と前記実装基板の中心とをずらすようにして、前記半導体チップを前記実装基板に実装する、請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
  7. チップ実装領域と、該チップ実装領域を囲む外周領域と、該外周領域に形成される外部端子と、該チップ実装領域及び該外周領域に亘って形成され外部端子に接続される配線と、を有する実装基板と、
    複数の端辺を有し、前記配線に接続されると共に前記実装基板に実装される半導体チップと、
    前記半導体チップの前記端辺のうち、当該端辺から当該端辺に対向する前記外部端子までの距離が最も短い端辺と前記実装基板との第1間隙の少なくとも一部を封止する第1封止樹脂と、
    前記第1封止樹脂により封止された前記第1間隙を除く、前記半導体チップと前記実装基板との第2間隙を封止する第2封止樹脂と、
    を備えた半導体装置。
  8. 前記半導体チップは単数であり、前記半導体チップは前記半導体チップの中心と前記実装基板の中心とをずらすようにして前記実装基板に実装される請求項7に記載の半導体装置。
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KR1020070051898A KR20080029747A (ko) 2006-09-29 2007-05-29 반도체장치 및 반도체장치의 제조 방법
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010165814A (ja) * 2009-01-15 2010-07-29 Sony Corp 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2017041603A (ja) * 2015-08-21 2017-02-23 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1914798A3 (en) * 2006-10-18 2009-07-29 Panasonic Corporation Semiconductor Mounting Substrate and Method for Manufacturing the Same
JP2013503919A (ja) * 2009-09-08 2013-02-04 ヤンセン バイオテツク,インコーポレーテツド 癌患者においてヘプシジンを減少させるための抗il−6抗体の使用
US8691626B2 (en) * 2010-09-09 2014-04-08 Advanced Micro Devices, Inc. Semiconductor chip device with underfill
JP2012238796A (ja) * 2011-05-13 2012-12-06 Panasonic Corp 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US9373559B2 (en) * 2014-03-05 2016-06-21 International Business Machines Corporation Low-stress dual underfill packaging
US20150371916A1 (en) * 2014-06-23 2015-12-24 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Pre-applied underfill
KR102374107B1 (ko) 2015-10-07 2022-03-14 삼성전자주식회사 반도체 패키지 제조 방법
US10529693B2 (en) 2017-11-29 2020-01-07 Advanced Micro Devices, Inc. 3D stacked dies with disparate interconnect footprints
US10727204B2 (en) 2018-05-29 2020-07-28 Advances Micro Devices, Inc. Die stacking for multi-tier 3D integration
US10937755B2 (en) 2018-06-29 2021-03-02 Advanced Micro Devices, Inc. Bond pads for low temperature hybrid bonding
US11211263B2 (en) * 2019-11-19 2021-12-28 Qualcomm Incorporated Structure for arrayed partial molding of packages

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05144875A (ja) * 1991-11-18 1993-06-11 Sharp Corp 配線基板の実装方法
US6373142B1 (en) * 1999-11-15 2002-04-16 Lsi Logic Corporation Method of adding filler into a non-filled underfill system by using a highly filled fillet
US6501171B2 (en) * 2001-01-30 2002-12-31 International Business Machines Corporation Flip chip package with improved cap design and process for making thereof
US6528408B2 (en) * 2001-05-21 2003-03-04 Micron Technology, Inc. Method for bumped die and wire bonded board-on-chip package
US6888259B2 (en) * 2001-06-07 2005-05-03 Denso Corporation Potted hybrid integrated circuit
JP2003234362A (ja) 2002-02-12 2003-08-22 Yokogawa Electric Corp 半導体装置
JP2004179576A (ja) 2002-11-29 2004-06-24 Ngk Spark Plug Co Ltd 配線基板及びその製造方法
JP4415717B2 (ja) 2004-03-23 2010-02-17 ソニー株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP2006140327A (ja) 2004-11-12 2006-06-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 配線基板およびこれを用いた電子部品の実装方法
CN100394569C (zh) * 2005-07-06 2008-06-11 乾坤科技股份有限公司 防止封装元件溢胶的方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010165814A (ja) * 2009-01-15 2010-07-29 Sony Corp 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US9041199B2 (en) 2009-01-15 2015-05-26 Sony Corporation Semiconductor device and method of fabricating the same
JP2017041603A (ja) * 2015-08-21 2017-02-23 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
CN106469708A (zh) * 2015-08-21 2017-03-01 瑞萨电子株式会社 半导体装置
US10553558B2 (en) 2015-08-21 2020-02-04 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device

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