JPH02288292A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH02288292A
JPH02288292A JP1107676A JP10767689A JPH02288292A JP H02288292 A JPH02288292 A JP H02288292A JP 1107676 A JP1107676 A JP 1107676A JP 10767689 A JP10767689 A JP 10767689A JP H02288292 A JPH02288292 A JP H02288292A
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semiconductor device
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semiconductor element
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利夫 菅野
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誠一郎 津久井
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茂 鈴木
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K1/18Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
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  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔#東上の利用分野〕 本発明は、例えば電子計、4機システム等に収容される
高密度モジー−ルの実装に適用(7て有効な技術に関す
るものである。
〔従来の技術〕
近年、半導体素子等の電子素子の実装密度を筒めるため
、多層基板技術を用いて電子素子を搭載するための基板
を形成し、この基板の両面に半導体素子を装着し、基板
の一端に外部電極を設けた5IP(シングル イン ラ
イン パッケージ)構造のモジー−ルとして薄酸する。
上記多層基板形成技術については、例えば、株式会社サ
イエンスフォーラム、附子058年11月28日発行s
  「超L b 1デバイスハンドブツク」p239〜
p250 記載されている。
例えばDi(、AMで構成されたメモリモジュール等の
ように基板の両面に面付形の半導体素子を複数装着して
構成されたSIP構造の半導体装置においては、マザー
ボードあるいはソケットに対して垂直方向に実装する形
式が一般的であった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明者は、上記SIP構造のモジュールを構成し之半
導体装置における実装技術について次のような技術を検
討した。
上記のよりなSIP構造の半導体装置を垂直実装する場
合、実装基板であるマザーホード上の空間を、モジエー
ル基板の幅方向外の長さ、ソケットの長さ等を考慮して
確保する必要がある。特に、計算機システム、マイコン
等は高集積、小形化の傾向にあるため、半導体装置の実
装面さの制限が厳しく、大きな問題となる。また、1つ
のシステム内に1)IP(デュアル・インライン・パッ
ケージ)や面実装タイプパッケージ(例え[PPP)と
上記SIP構造のモジュールを実装する場合、5IP4
4造モジユールは他のパッケージに比べて高さがあるた
め、実際には他のパッケージの上方が無駄な空間となっ
てしまう。
そこでこのような半導体装置の実装高さを低く抑えるた
めに、上記半導体装置をマザーボードに対して斜め方向
に実装する技術が考えられる。
ところが、基板に実装される半導体素子t/′i扁集槓
化および高機能化等に伴い、その外形的構造(すなわち
パッケージサイズ)が大形化する傾向にあり、このよう
な大形半導体装置基板をマザーボード上において斜め方
向に実装しようとした場合、パッケージの角部がマザー
ボードあるいは封止体等と接触状態となり、十分な斜め
実装が困難と々す、実装空間の高さ制限を実質的に克服
できない場合が多い。
また、前記半導体素子は基板の両面に実装される場合、
基板の外部電極が形成されていない側端部ぎりぎりに実
装されている。そのため、半導体素子は基板側端部より
も高い場所に位置されることになる。そうすると、シス
テム内に実装したり、マザーボードを多段に実装する際
に、前記LP4体素子やリードには、他からの(例えは
マザーボード)接触による不良等の影響が生じる。つま
り、従来の両面実装のSIP構造モジュールを斜めに実
装する場合は、モジュール上方に十分な実装空間が必要
であり、垂直に実装した場合の問題が実質的に克服でき
ない。
更に、上記半導体装置が実装されたマサ−ホードを多段
に実装する場合、上に位置するマサ−ボードの下面から
、ソケットヒン等の突出外部電極が、下に位置する半導
体素子のリード(外部リード)と接触してショートして
しまう。この接触による不良を防止するために、上の基
板晟面から突出した電極部を絶縁処理しなければならな
い。
本発明は、上記問題点に着目してなされたものであり、
その目的は実装空間の縞さ制限に・対応しt角1現によ
る斜め実装を可能とすることのできる技術を提供するこ
とにある。
本発明の1つの目的は、信頼性の旨い高密度実装技術を
提供することにある。
本発明の1つの目的は、大容量メモリに適した高密度な
デバイスを提供することにある。
本発明の他の目的は、多数のメモリー・モジュールをコ
ンパクトに1実装できる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
(fi題を解決するための手段〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を間単に説明すれは、次の通りである。
すなわち、基板の両面に半導体素子を装着する際に、−
万の面上の半導体素子が他方の面上の半導体素子よりも
基板の端面の外部電極から遠隔位1直となるように装着
した構造とするものである。
すなわち、前記モジュールの基板を斜めに傾むけてマザ
ーボードに実装する際、下側に(つまりマザーボードに
対面する11111 )搭載される半導体素子は、基板
の外部を極端子が形成されていない方の側面ぎりぎりま
で実装されている。そして、基板の上側に搭載される半
導体素子は、前記外部電極端子に近接した位置に実装さ
れている。
前記半導体素子が基板両面に実装された半導体装置は、
主に汎用コンピュータやワークステーション等の大型機
器に内蔵され、大容電メモリを構成する。そして、これ
らの機器は大きさに制限があるために、前記半導体装置
を極力小さくする必要があった。
〔作用〕
前述した本発明Kjると、これらの費望を達成し、新規
かつ次のような効果が得られる。
まず、上記した手段によれは、基板上の一方の面に装着
された半導体素子が他方の面の半導体素子よりも外部電
極から遠隔位置に装着されているため、この面をマザー
ボードの実装面に対面させて深い角度での斜め実装を実
現することができる。
このため、扁さ制限のある実装空間においても十分な角
度をもった斜め実装が可能となり、両面実装メモリーモ
ジュールによる半導体装置等の電子装置の空間実装密度
を同上させることが可能となる。
te、D I P iJl 1 Cs ヤF P P 
tU I Cs ト同じ空間に両面実装のSIP型メモ
リーモジュー、、、を実装する場合、前記SIP型モジ
ーールを十分低く実装できるので、無駄な実装空間が縮
小され、より小型の電子装置を得ることができる。
更に、基板の上面側に実装される半導体素子が、装着基
板(マザーボード)側に実装されることにより、他から
の接触を有効に防止することができる。
更に、前記半導体装置が実装されたマザーボードを多段
に実装する場合、上に位■Rするマザーボードの下面か
ら突出したソケットピン等の外部電極が、下に位置する
半導体素子のリードに接触しにくくなる。すなわち、マ
ザーボード裏面に絶縁処理をする必要がないので、工数
低減となる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を用いて具体的に説明する
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その様ジ返しの説明は
省略する。
第1図において、半導体装置lは、多層配腺構造のプリ
ント配−基根2の両主面2a、2bに5OJ(スモール
 アウトライン J−ペンドパッケージ)形状の半導体
素子3a 、3bを複数個装着(7た構造のものであり
、主として電子計算機等のメモリモジュールとして使用
されるものである。
第1図に示さhるように、基板2の上面28に実装され
る半導体素子3aは、下面2bに実装される半導体素子
3bの対応位(九から外部電極端子5に近接した位置に
ずらして装着されている。すなわち、従来の両面実装モ
ジュールの場合、第1図の点線で示される位置に半導体
素子3a′を実装していた。この従来の位置から、第1
図のl −m分子?Iけずらして実装L7たものが本発
明の半導体装置l!、 1である。
上記構造の半導体装置1は、たとえば以下のようにして
得ることができる。
上記基板2の両面2a、2bに半導体素子3a。
3bが装着される。ここで、該半導体素子3a。
3bFi内部にメモリとし機能する半導体ペレットが内
蔵されるとともに、プラスチックパッケージ6a 、6
bの二側面方向からそれぞれパッケージの裏面方向に5
字状に加工されたリード4a 、 4bが突出されたS
UJタイプパッケージである。
このような半導体素子3a 、3bの基板2への装着は
、該半導体素子3a、3bから突出された5字状のり−
ド4a、4bを、第5図に示す基板2上の電極パッド8
a 、Bbに対して半田寺で固定することにより実現さ
れている。
ところで、本冥地汐りによれば、上記基板2−ヒにおけ
る半導体素子3a 、3bの装着位置は、基板2の一方
の面2a上での半導体素子3aの装漸位nが、他方の面
2b上での半導体素子3bの装着位置と変位した部位に
位置されている。すなわち、第1図では基板2の下面2
b上における半導体素子3bの装着位置が基板2の外部
電極端子5の先端からl (7,23mm以上)の距離
の位置であるのに対して、基板2の上面2a上における
半導体素子3aの装着位置は基板2の外部11惨端子5
の先端カラm (3,17mm(m(l )の距離とな
っている。
つまり、本実施例では半導体装置lは、サブマザーボー
ド16のボード面に対して所定角度θ(θ〈90°)た
け傾いた状態で実装されているが、基板2において、こ
のサブマザーホード16のボード面と対向する面2b側
に装着される半導体素子3bに基板2の外部電極端子5
からの距離l(7,23mm以上)が他面2a111j
lの半導体素子3aの装着距1m” (3,17mm<
 ” < l )よりも大きくC1<m)なっている。
上記のように、基板2の上面側2aに搭載する半導体素
子3aについて、基板20側端部から外部を極端子5の
万へl−m分だけずらした位置で装着することにより、
図示したように、66分だけ実装高さを低く抑えること
ができる。本発明における実装高さはhである。
第2図(a)は、前述の半導体装置1′fr上面2a側
から見た実装図、 第2図(btF!、、牛纒体装隨lを下面2b側から児
た図である。
同図において、基板2の上面2aおよび下面には、半導
体素子3a 、3bが装着されており、この半導体水子
の下の中央部には面実装コンデンサ18がはんだ付は実
装されている。また、基板2には位置決め用スルーホー
ル7が形成されている。
ここで、例えはり、=107.95mm 、Lx =2
5.4mm 、 L、 = 3.0mm 、 L4= 
0.3〜0.5mmである。
第3図は、第21伸)に示した外部電極端子50機能を
示すビン配置図である。
RIS(ロウ アドレス ストローブ)はワード線の選
択、CAS(カラム アドレス ストローブ)はカラム
デコーダの選択を行なう。AO〜Altアドレス入力ビ
ン、WEはライトイネーブhビニy、L)QHf−夕入
出力ビン、Vss−VDD(VCC)は広義の電源端子
であり、特にVDIJ(VCC)は電源電圧端子、VS
Sは基準電圧端子とよぶ。
第4図は、本発明の半導体装置の具体的回路因でめる。
同図において、D1〜D20は各々、第2図に示された
SUJタイプメモリlCを示す。また、本実施例では5
12Kx 40 bitsのメモリーモジュールのフロ
ックダイアグラムを用いて説明したが、これに駆足され
るものではない。例えば、256にのメモIJ I C
を両面に計1611/j悟載したり(512KX32b
目S)%256にのメモリlCを4段積ノーしてIMの
容量にしたIcsを16個、20個搭載する場合もある
次に、本実施例で用いられる基板2のHa方法について
第5図(a)〜(d)を用いて説明する。
捷ず、第5崗(alに示す基似2の第一層目10afc
−構成するカラスエポキシ任j脂板の主面に銅箔を被着
した後、この銅箔を所定形状にエツチング加工して、所
望の配@9aを形成する。次に、上記エポキシ樹月旨板
のPJr屋位置にドリル等でスル−ホ=h11aを形成
し、このスルーホールllaの内壁面に半田等の被着に
よってスルーホール配線を形成する。こうして上面2a
が完成する。
第5図(b)は基板2の第二層目10bで、主にグラン
ド配線層(GND)として用いられ、第−J−目と同様
のプロセスを経て形成される。
第5図(C)は、基板2の第三層目10Cで、主にVD
I)(を源)として用いられ、上記と同様のプロセスを
経て形成される。
第5図(diは、基板2の第四層目10dで、下面2b
を得成し、上記と同様のプロセスを経て形成される。
そして、上記のように加工を踊したカラスエポキシ樹脂
板を接着剤を介して槓j−[2て基板2を得る。
次に、上記の基板に実装するレジン封止メモリIC8に
ついて説明する。第9図は、第1図に示す半導体素子3
a 、3bのSOJタイプ1))LAM(ダイナミック
・ランダム・アクセス・メモリー)の斜視図である。同
図において、19はモールド金型内においてトランスフ
ァーモールドされたレジン封正体であり、例えばエポキ
シ系樹脂からなる。樹脂19内には、主面に回路、外部
端子が形成された81単結晶からなる半纏体ペレット2
2と、前記ペレットを、Agペースト等の導電性接着剤
21を介して搭載するためのタブ部17.前記外部端子
とリード4′ft:電気的に接続するための金属細腺2
3 (I(’+1えばAuワイヤ)が封止されている。
20は、リード4の佃店内に封止されるインナーリード
部上のボンディング部に形成された砿メツキ部である。
また、5CJJタイプパツケージに限らス、PLCC(
プラスチック リーデツド チップ キャリア)を実装
したり、更にば、半纏体ペレットを番Ij1.槓層した
モジュールIC5、PPP(フラット・パッケージ・プ
ラスチック)、LCC(リードレス・チップ・キャリア
)等面実装タイプノくッケージを実装できる。
第6図は、第1図で示(、た半導体装置とパンコン12
内に実際に適用し、た時の斜視図である。
パソコン本体12は、機能の命令や文字の入力を行うキ
ーボード131文i処理や装置全体の総合的なコントロ
ールをするシステム装[14,入力した文字やメツセー
ジを表示するデイスプレィ装置15によって構成されて
いる。本実施例における半導体装置1は、前記したシス
テム装置14に内蔵されている。
第7図は、第6図のシステム装置14に内蔵され、サブ
マザーボード16に実装された状態の半導体装置の拡大
図である。
半導体装[1は、プラスチックのソケット25に装着さ
れる。そしてこのソケット25は、表面に所定の銅配線
パターンが形成されているカラスエポキシ樹脂板からな
るサブマザーホード16に実装される。前記半導体11
!置1のイ百号は、前記ソケット25.配線パターンを
通じて、コネクタ端子部24から取り出される。更に、
このコネクタ端子部24は、前記システム装置内の図示
I7ないマザーボードの所定の電極と接続される。
第8図(a)は、従来の両面実装モジュール図、第8図
(b)は、本発明の両面実装モジー−ル図である。
第81伸)では、基板での両面にソケット25′に装着
されない側に″P4体素子3 a/、 3 b/が相対
する位置に実装されている。そして、サブマザーボード
16′に形成されたスルーホール27′に、ソケット2
5′のソケットビン26′を挿入実装し、メモリーモジ
ュール28′が成る。
第8図(b)は、本発明の半導体装+11をソケット2
5に装着し、このソケット25を複数個マザーボード1
6に実装した場合のモジュール28の断面図であり、す
なわち、第7図のx−x’線に沿った図である。このモ
ジュール28は、主に大型コンピュータ、大型計算機シ
ステム装置に内蔵されている。そして、半導体装置1が
装着されたソケット25に取り付けられた、信号を取り
出すためのソケットビン26をサブマザーホード16に
形成されたスルーホール27にはんだ等を介(7て差し
込んで実装されている。サブマザーボード16の裏面、
すなわち半導体装f1が実装されていない面にソケット
ビン26の先端は突き出している。
ココテ例えば、L、 = 9.30m++z L、 =
 1.27mmである。
第8図(a) 、 (b)を比較(7てわかるように、
従来の両面実装型メモリーモジュールをそのま!!斜め
に実装した場合よりも、明らかに、本発明による両面実
装型メモリーモジュールで斜めに実装した万が、その実
装高さが低く抑えられている。更に、サブマザーボード
16下自から突出したソケットビン26の先端が、下段
の半導体索子3aのり−ド4aとショートするのを有効
に防止できているのがわかる。
次に、半導体素子3a 、3bの実装プロセスを説明す
る。すなわち、半田と半田フラックスの混合物からなる
ハンダクリームを、フットプリント部Ba 、 8bに
スクリーン印刷により形成する。
このクリーム状半田の上にチップコンデン′+j18や
、半導体素子3a+3bがそれぞれ片面[10個あるい
は8個載置される。この状態で基板全体をリフロー法な
どの熱処理を施こすことにより、リード4とフットプリ
ント部8a、8bとの半田接続を行なう。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
1ず、上記した手段によれは、基板上の一方の面に装置
された半導体素子が他方の而の半導体素子よりも外部N
極から遠隔位fK装着されているため、この面をマザー
ボードの実装面に対面させて深い角度での斜め実装を実
現することができる。
このため、高さ制限のある実装空間においても十分な角
度をもった斜め実装が打丁化となり、両面実装メモリー
モジュールによる半導体装置等の電子装置の空間実装密
度を向上させることが可能となる。
また、DIP型ICsやPPP型■C5と同じ空間に両
面実装のSIP型メセメモリ−モジュール装する場合、
前記SIP型モクモジュール分低く実装できるので、無
駄な実装空間が縮小され、より小型の電子装置を得るこ
とができる。
更に、基板の上面側に実装される半導体素子が、装着基
板(マサ−ボード)側に実装されることにより、他から
の接触を有効に防止することができる。
更に%前記半導体装置が実装されたマザーボードを多段
に実装する場合、上に位置するマザーボードの下面から
突出したソケットビン等の外部電極が、下に位置する半
導体素子のリードに接触しにくくなる。すなわち、マザ
ーボード裏面に絶縁処理をする必要がないので、工数低
減となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明である半導体装置を斜め実装する状態
の断面図、 第2因(a)a、配線基板の上面に半導体素子を実装し
た様子を示す上面実装図。 第2図(b)は、配線基板の下面に半導体素子を実装し
た様子を示す下面実装図、 第3図は、前記配線基板の外部電極端子のビン配置図、 第4図は、前記半導体装置の回路機能を示すブロックダ
イアグラム崗。 第5図は、前記半導体素子を実装するための4層構造配
線基板のそれぞれの層の配線パターンを示す平面図、 第6図は、半導体モジエール板を組み込んだシステムの
斜視略図、 第7図は、前記半導体モジュール板を示す斜視図、 第8図(a)は、従来の両面実装モジュールを多段に実
装した時の安部膨「面図、 第8図(blは、本発明の両面実装上ジュールを多段に
実装した時の要S断面図、 第9図は、基板に装着される半導体素子の斜視図である
。 l・・・半導体装置、2・・・基板、3a、3b・・・
半導体素子、4a、4b・・・リード、5・・・外部電
極端子、7・・・位置決め用スルーホール、8a、8b
・・・7ツトプリント部、11・・・スルーホール、1
2・・・パソコン、13・・・キーボード、14・・・
システム装置、15・・・デイスプレィ装置t、16・
・・サブマザーボード、18・・・チップコンデンサ、
19・・・樹脂、20・・・銀メツキ部、21・・・・
導電性接着剤、22・・・半導体ペレット、23・・・
ワイヤ、24・・・コネクタ端子部、25・・・ソケッ
ト、26・・・ソケットビン、27・・・スルーホール
、28・・・メモリモジュール。 第 図 第 2(a) 図 第 2Wノ 図 ヨb 第 図 第 5(a) 図 第 5(b) 図 第 5(c) 図 第 5(d) 図 第 8(a) 図 第 図

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.正面及び裏面と、一側端に外部電極を備えた基板と
    、 前記基板の主面及び裏面に実装され、かつ前記外部電極
    と電気的に導通された複数個の半導体素子において、前
    記基板の主面に実装された半導体素子は、基板の裏面に
    実装された半導体素子に対面する位置よりも、前記外部
    電極が形成された一側端側に実装されていることを特徴
    とする半導体装置。
  2. 2.前記半導体装置は、更に前記基板を実装するための
    装着部と、電気的導通をとるための外部端子部とからな
    るソケット部材を有することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の半導体装置。
  3. 3.更に外部と電気的導通をとるための接続端子部と、
    前記ソケット部材を実装するための実装部とからなる第
    1の基板を有することを特徴とする特許請求の範囲第2
    項記載の半導体装置。
  4. 4.前記第1の基板を少なくとも1つ実装するための第
    2の基板を有することを特徴とする特許請求の範囲第3
    項記載の半導体装置。
  5. 5.前記半導体素子は、主面に回路および外部端子が形
    成された半導体ペレットと、 前記外部端子と金属細線によって電気的に接続されたリ
    ードとからなり、 前記半導体ペレット,金属細線,リードの一部を樹脂に
    よって封止されたものであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の半導体装置。
  6. 6.更に外部と電気的導通をとるための接続端子部と、
    前記基板の外部電極が挿入される実装とからなる第1の
    基板を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の半導体装置。
  7. 7.更に前記第1の基板を少なくとも1つ実装するため
    の第2の基板を有することを特徴とする特許請求の範囲
    第6項記載の半導体装置。
  8. 8.前記基板は、4つの樹脂層からなることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
  9. 9.前記樹脂層はガラスエポキシ樹脂材からなることを
    特徴とする特許請求の範囲第8項記載の半導体装置。
  10. 10.前記樹脂のうち1つは電源電圧端子(Vcc)で
    あり、他の1つは基準電圧端子(Vss)であることを
    特徴とする特許請求の範囲第8項記載の半導体装置。
  11. 11.主面及び裏面、長辺及び短辺から成り、前記長辺
    の片側に外部電極を備えた方形状の基板と、 長辺及び短辺から成り、長辺側が前記基板の短辺と平行
    に、短辺側が前記基板の長辺と平行になり、更に前記基
    板の主面及び裏面に実装される半導体素子と、 前記外部電極と半導体素子を電気的に接続するための、
    前記基板の主面及び裏面に形成された配線パターンから
    なる半導体装置において、前記基板の主面に実装された
    半導体素子の、前記外部電極に近接した方の短辺から、
    前記外部端子までの距離は、前記基板の裏面に実装され
    た半導体素子の、前記外部電極に近接した方の短辺から
    、前記外部端子までの距離よりも小さくなるように設定
    されていることを特徴とする半導体装置。
  12. 12.更に前記基板を実装するための装着部と、電気的
    導通をとるための外部端子部とからなるソケット部材を
    有することを特徴とする特許請求の範囲第11項記載の
    半導体装置。
  13. 13.更に外部と電気的導通をとるための接続端子部と
    、前記ソケット部材を実装するための実装部とからなる
    第1の基板を有することを特徴とする特許請求の範囲第
    12項記載の半導体装置。
  14. 14.更に前記第1の基板を少なくとも1つ実装するた
    めの第2の基板を有することを特徴とする特許請求の範
    囲第13項記載の半導体装置。
  15. 15.前記半導体素子は、主面に回路および外部端子が
    形成された半導体ペレットと、 前記外部端子と金属細線によって電気的に接続されたリ
    ードとからなり、 前記半導体ペレット,金属細線,リードの一部を樹脂に
    よって封止されたものであることを特徴とする特許請求
    の範囲第11項記載の半導体装置。
  16. 16.更に外部と電気的導通をとるための接続端子部と
    、前記基板の外部電極が挿入される実装とからなる第1
    の基板を有することを特徴とする特許請求の範囲第11
    項記載の半導体装置。
  17. 17.更に前記第1の基板を少なくとも1つ実装するた
    めの第2の基板からなることを特徴とする特許請求の範
    囲第16項記載の半導体装置。
  18. 18.前記基板は、4つの樹脂層からなることを特徴と
    する特許請求の範囲第11項記載の半導体装置。
  19. 19.前記樹脂層は、ガラスエポキシ樹脂材からなるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第18項記載の半導体装
    置。
  20. 20.前記樹脂のうち1つは電源電圧端子(Vcc)で
    あり、他の1つは基準電圧端子(Vss)であることを
    特徴とする特許請求の範囲第18項記載の半導体装置。
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