JP2019046825A - 半導体装置 - Google Patents

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直子 沼田
Naoko Numata
直子 沼田
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Abstract

【課題】実装基板と半導体パッケージとの間のバンプにかかる応力を緩和し、信頼性の高い半導体装置を提供する。【解決手段】本実施形態による半導体装置は、第1面と前記第1面に対して反対側にある第2面とを有するパッケージ基板を備える。半導体チップは、パッケージ基板の第1面上に設けられ、半導体素子を有する。接着剤は、半導体チップとパッケージ基板との間に設けられている。金属バンプは、第2面上に設けられている。パッケージ基板は、第1〜第4配線層と、第1〜第3樹脂層と、を備えた積層基板である。半導体チップ、第1〜第3樹脂層、第1〜第4配線層、接着剤の熱膨張係数をそれぞれCTE1〜CTE4とすると、CTE1<CTE2<CTE3<CTE4を満たす。半導体チップ、第1〜第3樹脂層、第1〜第4配線層、接着剤の弾性率をそれぞれEM1〜EM4とすると、EM1>EM3>EM2>EM4を満たす。【選択図】図2

Description

本発明による実施形態は、半導体装置に関する。
半導体装置は、例えば、eMMC(embedded Multimedia Card)のように、複数の半導体パッケージを実装基板上に積層し、1つの半導体モジュールとして構成される場合がある。複数の半導体パッケージは、例えば、BGA(Ball Grid Array)を有し、実装基板上に積層されてBGAによって互いに電気的に接続される。
半導体パッケージを実装基板上に実装後、TCT(Thermal Cycle Test)等の試験を行う。例えば、車載向けの半導体製品では、TCTに対する高い耐性が求められている。
特開2017−022241号公報 特開2016−012693号公報 特開2013−200595号公報
実装基板と半導体パッケージとの間のバンプにかかる応力を緩和し、信頼性の高い半導体装置を提供する。
本実施形態による半導体装置は、第1面と第1面に対して反対側にある第2面とを有するパッケージ基板を備える。半導体チップは、パッケージ基板の第1面上に設けられ、半導体素子を有する。接着剤は、半導体チップとパッケージ基板との間に設けられている。金属バンプは、第2面上に設けられている。パッケージ基板は、第1〜第4配線層と、第1配線層と第2配線層との間に設けられた第1樹脂層と、第2配線層と第3配線層との間に設けられた第2樹脂層と、第3配線層と第4配線層との間に設けられた第3樹脂層と、を備えた積層基板である。半導体チップの熱膨張係数をCTE1、第1〜第3樹脂層の熱膨張係数をCTE2、第1〜第4配線層の熱膨張係数をCTE3、および接着剤の熱膨張係数をCTE4とすると、式1を満たす。
CTE1<CTE2<CTE3<CTE4 式1
半導体チップの弾性率をEM1、第1〜第3樹脂層の弾性率をEM2、第1〜第4配線層の弾性率をEM3、および接着剤の弾性率をEM4とすると、式2を満たす。
EM1>EM3>EM2>EM4 式2
本実施形態による半導体装置の構成例を示す断面図。 はんだバンプおよびその周辺の構成をより詳細に示す断面図。 パッケージ基板および接着剤の厚みに対するはんだバンプの寿命を示すグラフ。 本実施形態によるはんだバンプおよびその周辺部の構成を示す断面図および平面図。
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。以下の実施形態において、半導体基板の上下方向は、パッケージ基板に接着される面を下あるいは上とした場合の相対方向を示し、重力加速度に従った上下方向と異なる場合がある。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1(A)および図1(B)は、本実施形態による半導体装置の構成例を示す断面図である。図1(A)は、例えば、eMMC等に用いられる半導体装置を示す。図1(B)は、例えば、UFS(Universal Flash Storage)等に用いられる半導体装置を示す。本実施形態は、図1(A)または図1(B)のいずれの半導体装置にも適用することができる。
本実施形態による半導体装置は、パッケージ基板10と、半導体チップ20と、コントローラ30と、接着剤40と、はんだバンプ50と、実装基板60と、封止樹脂70とを備えている。
パッケージ基板10は、第1面F1と第1面F1に対して反対側にある第2面F2とを有する。パッケージ基板10は、図2を参照して説明するように、複数の配線層と複数の樹脂層との積層基板である。
半導体チップ20は、パッケージ基板10の第1面F1上に設けられており、例えば、シリコン基板上に設けられた半導体素子を有する。半導体チップ20は、例えば、NAND型EEPROM(Electrically Erasable-Programmable Read Only Memory)でもよい。半導体素子は、シリコン基板上に設けられたトランジスタ、抵抗、キャパシタ等でよい。本実施形態では、複数の半導体チップ20がパッケージ基板10上に積層されている。
接着剤40は、半導体チップ20とパッケージ基板10との間に設けられており、半導体チップ20をパッケージ基板10上に接着している。接着剤40は、所謂、DAF(Die Attachment Film)でよい。DAFとしては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂等を用いることができる。
コントローラ30は、複数の半導体チップ20を制御する半導体チップである。 コントローラ30は、半導体チップ20と同様に、パッケージ基板10の第1面F1上に設けられており、例えば、シリコン基板上に設けられた半導体素子を有する。コントローラ30は、ワイヤ31を介してパッケージ基板10の配線層(図1では図示せず)に接続され、複数の半導体チップ20に電気的に接続されている。
はんだバンプ50は、パッケージ基板10の第2面F2上に設けられており、パッケージ基板10の他の配線層に接続されている。また、はんだバンプ50は、実装基板60に接続されており、パッケージ基板10と実装基板60とを電気的に接続する。はんだバンプ50に代えて、他の半導体材料からなるバンプを用いてもよい。
実装基板60は、複数の配線層と複数の樹脂層との積層基板である。実装基板60は、はんだバンプ50を介してパッケージ基板10に電気的に接続される。実装基板60は、複数の半導体パッケージを搭載し、1つのモジュールを構成してもよい。
封止樹脂70は、半導体チップ20、コントローラ30、ワイヤ31等を被覆し、これらを保護する。
図2は、はんだバンプ50およびその周辺の構成をより詳細に示す断面図である。パッケージ基板10は、第1〜第4配線層11〜14と、第1〜第3樹脂層16〜18とを含む積層基板である。第1樹脂層16は、第1配線層11と第2配線層12との間に設けられ、第2樹脂層17は、第2配線層12と第3配線層13との間に設けられ、第3樹脂層18は、第3配線層13と第4配線層14との間に設けられている。第1〜第4配線層11〜14には、例えば、銅、金、銀のいずれかの導電材料を用いている。第1〜第3樹脂層16〜18には、例えば、ガラスエポキシ樹脂、フェノール樹脂、フッ素系樹脂 (例えば、ポリテトラフルオロエチレン)、ポリイミド等のいずれかの絶縁材料を用いている。
半導体チップ20は、例えば、シリコン基板からなり、シリコン基板上に半導体素子が形成されている。半導体チップ20は、パッケージ基板10上に接着剤40で固定されている。
第4配線層14は、パッケージ基板10の第2面F2において加工され、配線部分とはんだバンプ50の下の接続部分に残置されている。第4配線層14のうちはんだバンプ50が接続する接続部分(図14の15)は、はんだバンプ50を介して実装基板60上の配線層と電気的に接続されている。
実装基板は、複数の配線層61と、複数の樹脂層62とを積層した積層体である。配線層61には、例えば、銅、金、銀のいずれかの導電材料を用いている。樹脂層62には、例えば、ガラスエポキシ樹脂、フェノール樹脂、フッ素系樹脂 (例えば、ポリテトラフルオロエチレン)、ポリイミド等のいずれかの絶縁材料を用いている。
ここで、パッケージ基板10の熱膨張係数および弾性率について説明する。半導体チップ20(例えば、シリコン基板)の熱膨張係数をCTE1、第1〜第3樹脂層16〜18(例えば、ガラスエポキシ樹脂)の熱膨張係数をCTE2、第1〜第4配線層11〜14(例えば、銅)の熱膨張係数をCTE3、および接着剤40(例えば、エポキシ樹脂)の熱膨張係数をCTE4とすると、式1を満たす。
CTE1<CTE2<CTE3<CTE4 式1
また、半導体チップ20(例えば、シリコン基板)の弾性率をEM1、第1〜第3樹脂層16〜18(例えば、ガラスエポキシ樹脂)の弾性率をEM2、第1〜第4配線層11〜14(例えば、銅)の弾性率をEM3、および接着剤(エポキシ樹脂)の弾性率をEM4とすると、式2を満たす。
EM1>EM3>EM2>EM4 式2
従って、パッケージ基板10の熱膨張係数CTE2、CTE3および実装基板60の熱膨張係数CTE4は、半導体チップ20の熱膨張係数CTE1よりも大きい。また、パッケージ基板10の弾性率EM2、EM3および実装基板60の弾性率EM4は、半導体チップ20の弾性率EM1よりも小さい。即ち、パッケージ基板10および実装基板60は、半導体チップ20よりも撓みやすく、歪み応力を吸収し易い。
図3は、パッケージ基板10および接着剤40の厚みに対するはんだバンプ50の寿命を示すグラフである。横軸は、パッケージ基板10および接着剤40の厚みの総和を示す。縦軸は、TCT試験におけるはんだバンプ50の寿命を示す。尚、はんだバンプ50の寿命は、サンプルP1の寿命を1とした場合における他のサンプルP2〜P5の比率を示している。
このグラフにおいて、サンプルP1〜P3は、2つの配線層(例えば、11、14)を有する2層配線構造のパッケージ基板10に対応している。一方、サンプルP4、P5は、4つの配線層(例えば、11〜14)を有する4層配線構造のパッケージ基板10に対応している。即ち、サンプルP4、P5に対応するパッケージ基板10は、図2に示す本実施形態によるパッケージ基板10と同様の構成を有する。また、サンプルP1、P2およびP4に対応する半導体装置の接着剤40の厚みは、約20μmである。一方、サンプルP3、P5に対応する半導体装置の接着剤40の厚みは、100μm〜135μmであり比較的厚い。以下、このような構造の相違から得られる本実施形態による半導体装置の効果を説明する。尚、4層配線構造のパッケージ基板10の厚みは、例えば、約190μmである。また、破線Lは、TCT試験の理想的なレベルを示している。
サンプルP1に対応する半導体装置は、2層配線構造のパッケージ基板10と20μmの厚みを有する接着剤40とを有する。サンプルP1は、P2〜P5の基準となっており、従って、サンプルP1におけるはんだバンプ50の寿命を1としている。後述するように、サンプルP1に対応するパッケージ基板10のソルダレジストの構造は、他のサンプルP2〜P5に対応するパッケージ基板10のソルダレジストの構造と異なる。従って、図3においては、サンプルP1を基準として示しているが、以下、ソルダレジストについて同一構成を有するサンプルP2〜P5について比較する。
サンプルP2に対応する半導体装置は、2層配線構造のパッケージ基板10と20μmの厚みを有する接着剤40とを有する。接着剤40の厚みは20μmで一定である。一方、パッケージ基板10の厚み(配線層または樹脂層の厚み)は変化させている。即ち、サンプルP2は、パッケージ基板10の厚みによるはんだバンプ50の寿命を示している。サンプルP2を参照すると、パッケージ基板10を厚くすることによって、はんだバンプ50にかかる応力が緩和していることがわかる。
サンプルP3に対応する半導体装置は、2層配線構造のパッケージ基板10と、100μm〜135μmの厚みの接着剤40とを有する。パッケージ基板10の厚み(配線層または樹脂層の厚み)は変化させている。即ち、サンプルP3は、接着剤40の厚みによるはんだバンプ50の寿命を示している。サンプルP2とサンプルP3とを比較すると、パッケージ基板10および接着剤40の厚みの総和がほぼ同じであっても、接着剤40を厚くすることによって、はんだバンプ50にかかる応力が緩和していることがわかる。
サンプルP4に対応する半導体装置は、4層配線構造のパッケージ基板10と、20μmの厚みを有する接着剤40とを有する。接着剤40の厚みは20μmで一定である。パッケージ基板10および接着剤40の厚みが約210μmの点においてサンプルP2とサンプルP4とを比較すると、パッケージ基板10の構造により、はんだバンプ50の寿命が上昇することがわかる。例えば、パッケージ基板10および接着剤40の厚みが約210μmである点で、サンプルP2とサンプルP4とを比較する。このとき、4層配線構造であるサンプルP4は、2層配線構造であるサンプルP2よりも、はんだバンプ50の寿命において改善している。即ち、パッケージ基板10および接着剤40の厚みがほぼ同一であっても、パッケージ基板10を4層配線構造にすることによって、はんだバンプ50にかかる応力が緩和していることがわかる。
サンプルP5に対応する半導体装置は、4層配線構造のパッケージ基板10と100μm〜135μmの厚みの接着剤40とを有する。パッケージ基板10の厚み(配線層または樹脂層の厚み)は変化させている。即ち、サンプルP5は、パッケージ基板10の構造によるはんだバンプ50の寿命、並びに、接着剤40の厚みによるはんだバンプ50の寿命を示している。サンプルP3とサンプルP5とを比較すると、4層配線構造であるサンプルP5は、2層配線構造であるサンプルP3よりも、はんだバンプ50の寿命において大きく改善している。即ち、パッケージ基板10および接着剤40の厚みがほぼ同一であっても、パッケージ基板10を4層配線構造にすることによって、はんだバンプ50にかかる応力が緩和していることがわかる。
本実施形態による半導体装置は、サンプルP5に相当し、4層配線構造のパッケージ基板10を有し、かつ、接着剤40の厚みにおいて100μm〜135μmと比較的厚い。従って、TCT試験の際に、はんだバンプ50にかかる応力を比較的低くすることができ、かつ、半導体装置の寿命を長くすることができる。
TCT試験において、樹脂層および配線層からなる実装基板60は、比較的大きく伸縮するが、シリコン基板からなる半導体チップ20は、あまり伸縮しない。従って、もし、パッケージ基板10や接着剤40の厚みが薄く、あるいは、パッケージ基板10の構造が伸縮し難い構造(例えば、シリコン基板)である場合、実装基板60の伸縮と半導体チップ20の伸縮との差が、比較的大きな歪み応力としてはんだバンプ50に印加される。これは、はんだバンプ50とパッケージ基板10または実装基板60との間の接続部におけるクラックの原因となる。
例えば、樹脂等で構成される実装基板60が温度差によって比較的大きく伸縮する一方で、パッケージ基板10のシリコン基板は温度によって伸縮し難い。このため、実装基板60とパッケージ基板10との間のバンプに歪み応力がかかり、バンプとそれに接続する半導体パッケージの金属電極との間にクラックが生じるおそれがある。この場合、TCTに対する充分な耐性を得ることができず、半導体装置の信頼性を損ねるという問題がある。
これに対し、図3に示すように、半導体装置は、2層配線構造よりも4層配線構造のパッケージ基板10を有し、かつ、接着剤40の厚みを厚くすることによって半導体装置の寿命を長くすることができる。従って、本実施形態による半導体装置は、4層配線構造を有するパッケージ基板10を備え、かつ、接着剤40の厚みを100〜135μmと厚くしている。これにより、はんだバンプ50にかかる応力を比較的低くすることができ、はんだバンプ50とパッケージ基板10または実装基板60との間の接続部におけるクラックの発生を抑制することができる。その結果、TCT試験の際に、半導体装置の寿命を長くすることができる。尚、本実施形態による半導体装置(例えば、サンプルP5)は、破線Lのレベルを充分に超えることができる。
図4(A)および図4(B)は、本実施形態によるはんだバンプ50およびその周辺部の構成を示す断面図および平面図である。パッケージ基板10の第2面F2上には、接続部分15とソルダレジスト80とが設けられている。接続部分15は、第4配線層14のうちはんだバンプ50に接続される配線部分である。あるいは、接続部分15は、第4配線層14とは別に設けられた導電層であってもよい。ソルダレジスト80は、はんだバンプ50の位置に開口OPを有するようにはんだバンプ50の周辺に設けられている。
ここで、図4(B)に示すように、ソルダレジスト80の開口OPの径W80は、接続部分15の径W15よりも大きい。ソルダレジスト80は、接続部分15に接触しておらず、接続部分15の側面F15_2や表面F15_1の一部を被覆していない。はんだはソルダレジスト80にはじかれソルダレジスト80の設けられていない部分に付着するので、はんだバンプ50は、配線部分15の表面F15_1だけでなく、側面F15_2にも接触するように形成される。これにより、はんだバンプ50と配線部分15との接触面積が大きくなり、はんだバンプ50と配線部分15との間の物理的な接合強度が上昇する。
もし、ソルダレジスト80が接続部分15に接触しており、その側面F15_2や表面F15_1の一部を被覆している場合、はんだバンプ50は、配線部分15の表面F15_1のみに接触し、その側面F15_2には接触しない。従って、はんだバンプ50と配線部分15との間の接合強度が低下し、TCT試験等において、はんだバンプ50と配線部分15との間のクラックが生じやすくなる。また、はんだバンプ50と配線部分15との間の接触抵抗が大きくなってしまう。
これに対し、本実施形態によれば、はんだバンプ50は、配線部分15の表面F15_1だけでなく、側面F15_2にも接触する。これにより、はんだバンプ50と配線部分15との間の物理的な接合強度が上昇し、はんだバンプ50と配線部分15との間のクラックは抑制され得る。
例えば、図3のサンプルP1は、ソルダレジスト80が接続部分15に接触しており、その側面F15_2や表面F15_1の一部を被覆している構成を有する。サンプルP2は、ソルダレジスト80が接続部分15に接触しておらず、接続部分15の側面F15_2や表面F15_1の一部を被覆していない構成を有する。サンプルP1、P2のその他の構成は同様でよい。サンプルP1とサンプルP2とを比較すると、はんだバンプ50の寿命が長くなっていることが分かる。これにより、本実施形態による半導体装置は、実装基板60とパッケージ基板10との間のはんだバンプ50にかかる応力を緩和し、信頼性を向上させることができる。また、はんだバンプ50と配線部分15との間の接触抵抗も低下させることができる。
尚、本実施形態による半導体装置を上から見た場合、その寸法は、JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)のMO−276K規格に準拠し得る。例えば、本実施形態の半導体装置を上から見た場合、半導体装置の寸法は、MO−276K規格で規定された、11.5mm×13mm、12mm×16mm、14mm×18mmのいずれかでよい。ただし、これらに限られる必要は無く、半導体装置の寸法は、6mm×7mm、3mm×7.5mm、3mm×8mm、6mm×8mm、7mm×9mm、11mm×11.5mm、6mm×12mm、9mm×12mm、12mm×15mm、12mm×18mm、16mm×20mm、17mm×22mmのいずれでもよい。
本実施形態の半導体装置はその他の規格に準拠するものでもよく、本実施形態に係る半導体装置は種々の大きさの構成に適宜適用可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
10 パッケージ基板、20 半導体チップ、30 コントローラ、40 接着剤、50 はんだバンプ、60 実装基板、70 封止樹脂、F1 第1面、F2 第2面、11〜14 第1〜第4配線層、16〜18 第1〜第3樹脂層、61 配線層、62 樹脂層

Claims (8)

  1. 第1面と前記第1面に対して反対側にある第2面とを有するパッケージ基板と、
    前記パッケージ基板の前記第1面上に設けられ、半導体素子を有する半導体チップと、
    前記半導体チップと前記パッケージ基板との間に設けられた接着剤と、
    前記第2面上に設けられた金属バンプとを備え、
    前記パッケージ基板は、第1〜第4配線層と、前記第1配線層と前記第2配線層との間に設けられた第1樹脂層と、前記第2配線層と前記第3配線層との間に設けられた第2樹脂層と、前記第3配線層と前記第4配線層との間に設けられた第3樹脂層と、を備えた積層基板であり、
    前記半導体チップの熱膨張係数をCTE1、前記第1〜第3樹脂層の熱膨張係数をCTE2、前記第1〜第4配線層の熱膨張係数をCTE3、および前記接着剤の熱膨張係数をCTE4とすると、式1を満たし、
    CTE1<CTE2<CTE3<CTE4 式1
    前記半導体チップの弾性率をEM1、前記第1〜第3樹脂層の弾性率をEM2、前記第1〜第4配線層の弾性率をEM3、および前記接着剤の弾性率をEM4とすると、式2を満たす、
    EM1>EM3>EM2>EM4 式2
    半導体装置。
  2. 前記金属バンプを介して前記パッケージ基板に電気的に接続される実装基板をさらに備え、
    前記実装基板は、複数の配線層と前記複数の樹脂層とを積層した積層基板である、請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記第1〜第4配線層には、銅、金、銀のいずれかの導電材料が用いられ、
    前記第1〜第3樹脂層には、ガラスエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドのいずれかの絶縁材料が用いられ得、
    前記半導体チップは、シリコン基板を有し、
    前記実装基板の前記複数の配線層には、銅、金、銀のいずれかの導電材料が用いられ、
    前記実装基板の前記樹脂層には、ガラスエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドのいずれかの絶縁材料が用いられる、請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
  4. 前記パッケージ基板の前記第2面上において、前記バンプの位置に開口を有するように該バンプの周辺に設けられたソルダレジストをさらに備え、
    前記ソルダレジストの前記開口の径は、前記第4配線層のうち前記バンプが接続する接続部分の径よりも大きい、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の半導体装置。
  5. 前記バンプは、前記配線部分の表面および側面に接触している、請求項4に記載の半導体装置。
  6. 前記ソルダレジストは、前記接続部分に接触しておらず、
    前記バンプは、前記ソルダレジストの設けられていない領域に設けられている、請求項4または請求項5に記載の半導体装置。
  7. 前記接着剤の厚みは、100〜135μmである、請求項1に記載の半導体装置。
  8. 当該半導体装置を上から見たときの寸法は、JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)のMO−276K規格に準拠する、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の半導体装置。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11476211B2 (en) * 2019-12-19 2022-10-18 Nepes Co., Ltd. Semiconductor package and manufacturing method thereof
TWI788099B (zh) * 2021-11-15 2022-12-21 大陸商芯愛科技(南京)有限公司 電子封裝件及其封裝基板

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11220077A (ja) * 1997-10-15 1999-08-10 Toshiba Corp 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2013219183A (ja) * 2012-04-09 2013-10-24 Canon Inc 積層型半導体装置、プリント回路板及び積層型半導体装置の製造方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10270496A (ja) * 1997-03-27 1998-10-09 Hitachi Ltd 電子装置、情報処理装置、半導体装置並びに半導体チップの実装方法
JPH11204697A (ja) 1998-01-08 1999-07-30 Sony Corp 半導体装置の基板実装機構
JP4401070B2 (ja) * 2002-02-05 2010-01-20 ソニー株式会社 半導体装置内蔵多層配線基板及びその製造方法
JP4186737B2 (ja) * 2003-07-17 2008-11-26 Jsr株式会社 低弾性率熱硬化性樹脂組成物および該組成物を用いた熱硬化性フィルム、ならびにそれらの硬化物
JP2005051075A (ja) * 2003-07-29 2005-02-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 多層回路基板およびその製造方法
JP4108643B2 (ja) * 2004-05-12 2008-06-25 日本電気株式会社 配線基板及びそれを用いた半導体パッケージ
CN101854771A (zh) * 2005-06-30 2010-10-06 揖斐电株式会社 印刷线路板
JP2007180105A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Sanyo Electric Co Ltd 回路基板、回路基板を用いた回路装置、及び回路基板の製造方法
KR20070077686A (ko) * 2006-01-24 2007-07-27 삼성전자주식회사 비한정형 범프 패드를 갖는 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지및 그의 제조 방법
JP2007281369A (ja) * 2006-04-11 2007-10-25 Shinko Electric Ind Co Ltd 半田接続部の形成方法、配線基板の製造方法、および半導体装置の製造方法
US20080036097A1 (en) * 2006-08-10 2008-02-14 Teppei Ito Semiconductor package, method of production thereof and encapsulation resin
JP4802246B2 (ja) * 2006-09-13 2011-10-26 住友ベークライト株式会社 半導体装置
US8592994B2 (en) * 2006-12-05 2013-11-26 Sumitomo Bakelite Co., Ltd. Semiconductor package, core layer material, buildup layer material, and sealing resin composition
JP5005603B2 (ja) * 2008-04-03 2012-08-22 新光電気工業株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP6048050B2 (ja) * 2011-10-13 2016-12-21 住友ベークライト株式会社 半導体パッケージおよび半導体装置
JP5624578B2 (ja) 2012-03-23 2014-11-12 株式会社東芝 メモリシステム
JP2014036179A (ja) 2012-08-10 2014-02-24 Ps4 Luxco S A R L 半導体装置
KR101522786B1 (ko) * 2012-12-31 2015-05-26 삼성전기주식회사 다층기판 및 다층기판 제조방법
JP2015002308A (ja) 2013-06-18 2015-01-05 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエルPS4 Luxco S.a.r.l. 半導体装置及びその製造方法
JP6196092B2 (ja) 2013-07-30 2017-09-13 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
JP2015053374A (ja) 2013-09-06 2015-03-19 マイクロン テクノロジー, インク. 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2015088508A (ja) 2013-10-28 2015-05-07 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路装置
JP6235423B2 (ja) 2014-06-30 2017-11-22 東芝メモリ株式会社 半導体装置
JP2016039290A (ja) * 2014-08-08 2016-03-22 イビデン株式会社 プリント配線板および半導体パッケージ
CN107406590B (zh) * 2015-01-27 2020-08-04 东丽株式会社 树脂、感光性树脂组合物及使用了它们的电子部件、显示装置
JP2017022241A (ja) 2015-07-09 2017-01-26 株式会社東芝 半導体装置及び電子機器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11220077A (ja) * 1997-10-15 1999-08-10 Toshiba Corp 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2013219183A (ja) * 2012-04-09 2013-10-24 Canon Inc 積層型半導体装置、プリント回路板及び積層型半導体装置の製造方法

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