JPH0472652A - 半導体チップの実装構造及びその実装方法 - Google Patents

半導体チップの実装構造及びその実装方法

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JPH0472652A
JPH0472652A JP2213517A JP21351790A JPH0472652A JP H0472652 A JPH0472652 A JP H0472652A JP 2213517 A JP2213517 A JP 2213517A JP 21351790 A JP21351790 A JP 21351790A JP H0472652 A JPH0472652 A JP H0472652A
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  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回路基板に表面実装される半導体チップにか
かわり、特に実装構造とその封止方法に関する。
〔概要〕
回路基板に表面実装される半導体チップにかかわり、特
に実装構造とその封止方法に関し、半導体チップの放熱
性か良く、かっ封止剤の流出範囲が小さく、且つ耐湿性
に優れた実装構造を提供することを目的とし、 回路基板に表面実装される半導体チップであって、軸形
ボスと、該軸形ボスを中心どし垂直に形成された板状の
フィンとを、有する放熱体を備え、該軸形ボス端面が接
着剤を介して該半導体チップの上面に固着されることで
、該放熱体が該半導体チップ上に搭載され、該フィンと
該回路基板の実装面間に充填された封止剤により、該半
導体チップが覆われた構成とする。
〔従来の技術〕
半導体チップの従来の実装構造を、第5図に示す。
第15図において、lは、半導体チップ2を表面実装す
る銅張積層板、或いはセラミック基板等の回路基板であ
る。
回路基板lの実装面の所定の位置に半導体チップ2を載
置し、底面を接着剤(例えばAg−エポキシ系樹脂等の
導電性接着剤)5で回路基板lに接着搭載した後に、半
導体チップ2の電極と回路基板lの表面に形成したパッ
ドとを、金線等のワイヤ3でワイヤボンディングするこ
とで、半導体チップ2が回路基板lに表面実装されてい
る。
6は、半導体チップ2を封止する、例えばエポキシ樹脂
等の封止剤である。
ベーストの封止剤6を注射器状の加熱容器に入れて、加
熱容器のノズルから封止剤6を押し出し、半導体チップ
2上に傘形に拡開流出させ、封止剤6を凝固させること
で半導体チップ2を封止している。
〔発明か解決しようとする課題〕
しかしながら上記従来例の実装構造は、回路基板の熱伝
導率及び半導体チップを覆っている封止剤の熱伝導率が
、ともに小さいことに起因して、半導体チップの放熱性
が悪いという問題点があった。
また、ペースト状態の封止剤か、回路基板の表面に封止
不要の部分まで広く裾広がりに流出し、その状態で凝固
しているので、他の実装部品の搭載に支障をきたす恐れ
があった。
また、封止剤そのものに多少の吸水性があるため、封止
の耐湿性かあまり良好ではない。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、半導
体チップの放熱性か良く、かつ封止剤の流出範囲か小さ
く、且つ耐湿性に優れた実装構造を提供することを目的
としている。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために本発明は、第1図に図示し
たように、回路基板1に表面実装する半導体チップ2に
おいて、軸形ボス11と、軸形ボス11を中心とし垂直
に形成された少なくとも1枚の板状のフィン12とを有
する放熱体10を設け、軸形ボス端面を接着剤20を用
いて、半導体チップ2の上面に接着することで、放熱体
IOを半導体チップ2上に搭載した構成とする。
一方、フィン12と回路基板1の実装面間に充填された
封止剤6によって、半導体チップ2が覆われた構成とす
る。
また、半導体チップを封止する方法として、第2図に示
したように、放熱体10のフィン12に半導体チップ2
の上方に通ずる孔13を配設する。
そして、孔13にノズル15を挿入しノズル】5の先端
から封止剤6を吐出させることで、フィン12と回路基
板lの実装面間に封止剤6を充填し、半導体チップ2を
封止する。
また、第3図に図示したように、軸心の上部に主注入路
32を有する本体31と、本体31の下部の中央部に形
成された下面が開口した空洞35と、主注入路32か分
岐して本体31の下部の側壁部分に設けられ、空洞35
の内壁に開口33を有する分岐注入路32Aとを、備え
た注入具30を用い、注入具30の下面を回路基板1の
実装面に当接し、空If435内に半導体チップ2と放
熱体10とを収容した後に、開口33から封止剤6を吐
出させることで、フィン12と回路基板1の実装面間に
封止剤6を充填して、半導体チップ2を封止する。
或いはまた、第4図に図示したように、放熱体10のフ
ィン12の下面に、タブレット状封止剤60を付着した
状態で、放熱体10を半導体チップ2上に搭載する。
次に、タブレット状封止剤60を加熱・溶融することで
1、導体チップ2を含む回路基板1上に封止剤6を降下
融着させて、半導体チップ2を封止する。
また、第9図に示すように放熱体10の軸形ボス11に
、上端か開口とされた軸方向の孔70及び上記フィン1
2の下側の部位において上記孔70と連通して周囲に開
口した吐出孔71を配設し、 抜孔にノズル15を挿入し該ノズル15の先端から封止
剤6を吐出し、更に封止剤6を上記吐出孔71より吐出
し該フィン12と回路基板1の実装面間に該封止剤6を
充填して、半導体チップ2を封止する。
また、第11図に示すように、回路基板lのうち半導体
チップ2が表面実装された個所の周囲の部位に孔80を
配設し、 抜孔80にノズル15を挿入し該ノズル15の先端から
封止剤6を吐出し、該フィン12と回路基板1の実装面
間に該封止剤6を充填して、半導体チップ2を封止する
また、第12図に示すように、空気抜き孔91を有し、
上記半導体チップ2を覆う形状の固形の封止割膜の封止
部材90を、上記半導体チップ2が表面実装された回路
基板l上に、上記半導体チップ2を覆って載置し、 次に上記封止部材90を加熱し溶融させて、上記半導体
チップ2を封止剤6により封止する。
【作用〕
本発明によれば、半導体チップ2上に薄膜状の接着剤2
0を介して放熱体10が搭載されており、且つ放熱体1
0には広い表面積のフィン12を有する。
よって、半導体チップ2の熱が放熱体IOに伝導し、フ
ィン12から外部へ放出され半導体チップの放熱性が向
上する。
また、封止剤6がフィン12と回路基板1の実装面間に
充填されており、封止剤6の空気に曝される表面積が小
さいので、封止剤を透過して半導体チップ2に達する水
分が少なく、封止の耐湿性が良好である。
また、封止剤6をフィン12と回路基板lの実装面に充
填するに際し、溶融状態の封止剤6か半導体チップ2及
びフィン12と回路基板lの両者の表面に付着し、その
表面張力により表面積か小さくなるような状態で凝固す
る。
即ち、封止剤6か裾広がりに傘状に回路基板1上に拡開
するのか阻止される。
〔実施例〕
以下図を参照しながら、本発明を具体的に説明する。な
お、全図を通じて同一符号は同一対象物を示す。
第1図は本発明の断面図、第2図は第2の発明の実施例
の図、第3図は第3の発明の実施例の図であり、第4図
の(a)、(b)は第4の発明の実施例の図である。
第1図において、銅張積層板、或いはセラミック基板等
の回路基板1の実装面の所定の位置に半導体チップ2を
載置し、底面を接着剤(例えばAg−エポキシ系樹脂等
の導電性接着剤)5で回路基板lに接着して、フェース
アップに搭載し、半導体チップ2の電極と回路基板lの
表面に形成したパッドとを、金線等のワイヤ3でワイヤ
ボンディングすることで、半導体チップ2が回路基板1
に表面実装されている。
10は、金属(例えばアルミニウム等)よりなる放熱体
である。
放熱体10は、半導体チップ2の上面形状に相似でそれ
よりもわずかに小さい断面を有する。角柱形の軸形ボス
11と、軸形ボス11の中段と上段に、軸形ボス11を
中心とし軸形ボス11に垂直に円板状に形成された2枚
のフィン12とで、構成されている。
そして、放熱体10は、軸形ボスの下端面を接着剤(例
えばシリコン系接着剤)20を用いて半導体チップ2の
上面に固着されて、半導体チップ2上に搭載されている
また、下段のフィン12と回路基板lの実装面間(この
間隔は約2〜31である)に、封止剤(例えばエポキシ
樹脂)6が充填され、封止剤6によって半導体チップ2
が覆われている。
上述のように構成されているので、半導体チップ2の熱
が放熱体IOに伝導し、フィン12から外部へ放出され
る。即ち、半導体チップの放熱性が良好である。
また、封止剤6かフィン12と回路基板lの実装面間に
充填されているので、封止剤6か空気に曝される表面積
が小さいので、それだけ封止剤を透過して半導体チップ
に達する水分か少なくなり、封止の耐湿性が良好である
また封止剤6は緩衝作用もあり、放熱体10から半導体
チップ2に作用する力を緩衝すると共に、ワイヤ3と半
導体チップ2との接続部を応力から保護している。
また、封止剤6をフィン12と回路基板1の実装面に充
填するに際し、溶融状態の封止剤6が半導体チップ2及
びフィン12と回路基板!の両者の表面に付着し、その
表面張力により表面積が小さくなるような状態で凝固す
るので、封止剤6が裾広がりに傘状に回路基板1上に拡
開すめるのが阻止される。
なお、放熱体IOと半導体チップ2の回路形成面との間
には、接着剤20か介在しているので、半導体チップ2
の回路、或いは回路素子が損傷する恐れかない。
一方、半導体チップを封止する方法としては、第2図に
図示した方法かある。
第2図において、放熱体10のフィン12には、上下方
向に貫通する孔13を穿孔しである。
この孔13は、軸形ポス11の近傍に設け、且つ4個等
分に穿孔することが好ましい。
この孔13は、第5図に示すように、円形の孔13aで
もよく、第6図に示すように、略矩形の孔13bでもよ
く、更には、第7図に示すように略扇形状の孔13cで
もよい。
ペースト状の封止剤6を注射器状の加熱容器に入れ、加
熱容器の先端に設けたノズル15を、放熱体10の孔1
3に差し込み、例えば圧縮空気を加熱容器に吹き込むこ
とで、ノズルから封止剤6を吐出させて、フィン12と
回路基板1の実装面間に封止剤6を充填して、半導体チ
ップ2を封止する。
また、第3図に図示方法は、回路基板に注入具の下面を
当接し、半導体チップの外周方向からフィン12と回路
基板lの実装面間に封止剤6を充填する方法である。
第3図において30は、ペースト状の封止剤6を収容す
る加熱装置(図示省略)の先端部に固着する注入具であ
る。
注入具30は、軸心の上部に加熱装置に連通ずる主注入
路32を有する本体31を備えている。
本体31の下部の中央部には、半導体チップ2と放熱体
10とを収容し得る円筒状で、下面が開口した空fi4
35を設けである。
また、32Aは主注入路32の端末が分岐して、本体3
1の下部の側壁内に設けた4本の分岐注入路であって、
本体31の下面近傍で直角に内側に屈曲して、それぞれ
は空洞35の内壁に開口33している。
また、本体31には、外部と空洞35とを連通する空気
抜孔36を設けである。
このような注入具30は、適宜に分割した状態て分岐注
入路32Aを穿孔し、分岐注入路32Aの外部に通ずる
端末を塞いだ後に、分割した部分を一体に溶接すること
で製造される。
上述の注入具30の下面を、回路基板lの実装面に当接
し、空洞35内に半導体チップ2と放熱体10とを収容
させる。
そして、注入具30を接続した加熱装置にペースト状の
封止剤6を入れて、例えば圧縮空気を加熱装置に吹き込
むことで、主注入路322分岐注入路32Aを経て開口
33から封止剤6を吐出させて、半導体チップの外周方
向からフィン12と回路基板lの実装面間に封止剤6を
充填して、半導体チップ2を封止する。
なお、第3図、第4図に図示した半導体チップ2は、フ
リップチップであり、回路基板lにフェースダウンに実
装されている。
第4図に図示した方法は、注入具等を使用することなく
、封止剤6を回路基板lの実装面とフィン12との間に
充填する方法である。
第4図において、60は封止剤(例えばエポキシ樹脂)
を、はぼ椀形に圧縮形成したタブレット状封止剤である
タブレット状封止剤60の軸心孔を放熱体10の軸形ボ
ス11に嵌入して、タブレット状封止剤60の上面をフ
ィン12の下面に当接させて、タブレット状封止剤60
を放熱体10に付着させる。
この状態で放熱体10を半導体チップ2上に搭載する。
そして、赤外線を放熱体10及びタブレット状封止剤6
0に照射して、タブレット状封止剤60を加熱し溶融す
る。
このことでタブレット状封止剤60は、半導体チップ2
を含む回路基板1上に降下し融着する。
この際タブレット状封止剤60は重合反応して封止剤6
となり、半導体チップ2を封止する。
第8図は第4図に示す第4の発明の実施例の変形例を示
す。
半導体チップ2は、回路基板lにフエースアッブに搭載
し、ワイヤ3かボンディングされている。
第8図(a)に示すように、タブレット状封止剤61は
フィン12の下面に接着されており、略円板形状である
赤外線を照射してタブレット状封止剤61を加熱すると
、第8図(b)に示すように、タブレット状封止剤61
は溶融し、降下して融着し、半導体チップ2を封止する
第9図は第5の発明の実施例を示す。
放熱体10は、第1O図に併せて示すように、軸形ボス
11に、孔70及び吐出孔71を有する構成である。
孔70は、上端が開口して、軸形ボス11の軸方向に形
成してあり、下端は塞がれている。軸形ボス11は底面
を有する。
吐出孔71は、フィン12の下側の部位に、上記孔70
と連通して形成されており、軸形ボス11の周囲の四個
所に等角度間隔て開口している。
第9図に示すように、ノズル15を孔70に差し込み、
ノズル15から封止剤6を吐出させると、封止剤6は吐
出ロア1から四方に吐出され、半導体チップ2の中心側
からフィン12と回路基板1の実装面間に充填される。
封止剤6を吐出させる操作は、ノズルI5を−の孔70
内に差し込んで行なえば済み、ノズル15を順次別の孔
に差し込んで行う操作は不要てあり、この点て作業性か
良い。
第11図は第6の発明の実施例を示す。
80は孔であり、回路基板lのうち半導体チップ2か表
面実装された個所の周囲の回路基板1に複数形成しであ
る。
放熱体10はフィン12に孔か形成されていない構造で
ある。
回路基板lを表裏反転させ、ノズル15を孔80に差し
込み、ノズル15から封止剤6を吐出させると、封止剤
6がフィン12と回路基板lの実装面間に充填され、半
導体チップ2を封止する。
この実施例によれば、回路基板Iへの孔加工は放熱体1
0のフィン12に孔を形成する加工に比べて比較的容易
であり、好都合である。
また、フィン12は孔を有していないため、封止111
6か放熱体10のフィン12の上面側まで充填されてし
まうことは起きず、好都合である。
第12図は第7の発明の実施例を示す。
第13図、第14図に併せて示すように、90は、封止
剤(例えばエポキシ樹脂)を略半球状に圧縮形成した固
形の略半球状の封止部材である。
この封止部材90には、頂部及びこの周囲に複数(例え
ば5個)の空気抜き孔91か形成しである。
この略半球封止部材90を使用した封止は、次のように
行う。
まず、第12図(a)に示すように、回路基板1に表面
実装され、ワイヤボンディングされた半導体チップ2を
覆って、封止部材90を載置する。
必要に応じて接着剤により接着して、封止剤90を仮固
定する。
この状態で、回路基板lを炉内温度が120〜150℃
程度に設定されているキュア炉(図示せず)内に入れ、
数時間加熱する。
封止部材90は溶融し、つぶれて半導体チップ2を覆う
このつぶれるときに、封止部材90の内側の空気は、空
気抜き孔91を通って良好に抜は出し、気泡は残らない
また、封止部材90は重合反応して硬化し、打止剤6と
なって第12図(b)に示すように、半導体チップ2を
封止する。
ペースト状の封止剤を用い、注射器状の加熱容器を使用
して封止を行う場合には、ウオーミングアツプに時間を
要し、−の半導体チップについて数10秒を要し、且つ
この後に封止剤内の気泡を取り除く脱泡工程も必要とな
り、生産性がよくなく、また、種々の設備も必要となる
という問題かある。しかし、上記第7の発明の実施例に
よれば、封止は、生産性良く、且つ特別の設備を必要と
せずに行われ、従来の問題は解決される。
なお、上記封止部材90の形状は、半球状に限らず、逆
U字状、円錐形状等でもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の半導体チップの実装構造は
、放熱体を接着剤を介して半導体チップ状に搭載したこ
とにより、半導体チップの放熱性か向上する。また、放
熱体のフィンと回路基板の実装表面間に封止剤か充填さ
れているので、封止剤の流出範囲か小さく、且つ耐湿性
に優れているという優れた効果を奏する。
また、本発明の実装方法は、放熱体のフィンと回路基板
の狭い空間に封止剤を容易に注入することかでき、半導
体チップの表面に封止剤か完全に密着するので、半導体
チップの封止の信頼度が高いという効果を奏する。
請求項4の発明によれば、ノズル等の注入具を使用せず
、封止のためには単に加熱するだけで済み、封止作業を
簡単に行うことが出来る。
請求項5の発明によれば、ノズルを軸形ボスの孔−個所
に差し込んで行う作業だけで封止が完了することにより
、ノズルを複数の孔に順次差し込んで行う場合に比へて
作業性か良い。
請求項6の発明によれば、放熱体に孔を形成するという
比較的困難な機械加工を不要とし得、また放熱体の上面
への封止剤の上がりを防止し得る。
請求項7の発明によれば、注入具を必要とせずに、且つ
単に加熱するだけて済み、封止作業を生産性良く且つ特
別の設備を必要とせずに行うことか出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の断面図、 第2図は第2の発明の実施例の図、 第3図は第3の発明の実施例の図、 第4図の(a)、(b)は第4の発明の実施例の図、 第5図は放熱体の1例の平面図、 第6図は放熱体の別の例の平面図、 第7図は放熱体の他の例の平面図、 第8図(a)、(b)は第4の発明の実施例の変形例の
図、 第9図は第5の発明の実施例の図、 第1θ図は第9図中の放熱体の平面図、第11図は第6
の発明の実施例の図、 第12図は第7の発明の実施例の図、 第13図は第12図中の略半球状封止剤の平面図、 第14図は第13図中XIV−XIV線に沿う断面矢視
図、 第15図は従来例の断面図である。 図において、 lは回路基板、 2は半導体チップ、 3はワイヤ、 5.20は接着剤、 6は封止剤、 10は放熱体、 11は軸形ボス、 12はフィン、 13.70.80は孔、 15はノズル、 30は注入具、 31は本体、 32は主注入路、 32Aは分岐注入路、 33は開口、 36.91は空気抜孔、 60.61はタブレット状封止剤、 71は吐出孔、 90は封止部材 を示す。 特許出願人 富 士 通 株式会社 本発明の断面図 第 図 第3の発明の実施例の図 放熱体の1倒の平面図 放熱体の別の例の平面図 第 図 第 図 放熱体の他の例の平面図 第 図 (b) 第4の発明の実施例の図 第 図 (a) (b) 第4の発明の実施例の変形例の図 第 図 第5の発明の実施例の図 第 図 第9図中の放熱体の平面図 第 図 90封止部材 第12図中の半球状封止部材平面図 筒 図 第13図中!■−I■線(こ沿う断面矢視図第 図 第6の発明の実施例を示す図 第 図 第7の発明の実施例の図 第 図 従来例の断面図 第 図

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)回路基板(1)に表面実装される半導体チップ(
    2)であつて、 軸形ボス(11)と、該軸形ボス(11)を中心とし垂
    直に形成された板状のフィン(12)とを、有する放熱
    体(10)を備え、 該軸形ボス端面が接着剤(20)を介して該半導体チッ
    プ(2)の上面に固着されることで、該放熱体(10)
    が該半導体チップ(2)上に搭載され、 該フィン(12)と該回路基板(1)の実装面間に充填
    された封止剤(6)により、該半導体チップ(2)が覆
    われたことを特徴とする半導体チップの実装構造。
  2. (2)請求項1に記載の放熱体(10)のフィン(12
    )に所望に孔(13)を配設し、該孔(13)にノズル
    (15)を挿入し該ノズル(15)の先端から封止剤(
    6)を吐出し、該フィン(12)と回路基板(1)の実
    装面間に該封止剤(6)を充填して、半導体チップ(2
    )を封止することを特徴とする半導体チップの実装方法
  3. (3)軸心の上部に主注入路(32)を有する本体(3
    1)と、 該本体(31)の下部の中央部に、下面が開口する如く
    に形成された空洞(35)と、 該主注入路(32)が分岐し該本体(31)の下部の側
    壁部分に設けられ、該空洞(35)の内壁に開口(33
    )を有する分岐注入路(32A)とを、備えた注入具(
    30)を用い、 該注入具(30)の下面を回路基板(1)の実装面に当
    接して、該空洞(35)内に請求項1に記載の半導体チ
    ップ(2)及び放熱体(10)を収容し、 次に該開口(33)から封止剤(6)を吐出して、フィ
    ン(12)と該回路基板(1)の実装面間に該封止剤(
    6)を充填し、該半導体チップ(2)を封止することを
    特徴とする半導体チップの実装方法。
  4. (4)請求項1に記載の放熱体(10)のフィン(12
    )の下面に、タブレット状封止剤(60)を付着した状
    態で、該放熱体(10)を半導体チップ(2)上に搭載
    し、 次にタブレット状封止剤(60)を加熱・溶融すること
    で、半導体チップ(2)を含む回路基板(1)上に封止
    剤(6)を降下融着させて、該半導体チップ(2)を封
    止することを特徴とする半導体チップの実装方法。
  5. (5)請求項1に記載の放熱体(10)の軸形ボス(1
    1)に、上端が開口とされた軸方向の孔(70)及び上
    記フィン(12)の下側の部位において上記孔(70)
    と連通して周囲に開口した吐出孔(71)を配設し、 該孔(13)にノズル(15)を挿入し該ノズル(15
    )の先端から封止剤(6)を吐出し、更に封止剤(6)
    を上記吐出孔(71)より吐出し該フィン(12)と回
    路基板(1)の実装面間に該封止剤(6)を充填して、
    半導体チップ(2)を封止することを特徴とする半導体
    チップの実装方法。
  6. (6)請求項1に記載の回路基板(1)のうち半導体チ
    ップ(2)が表面実装された個所の周囲の部位に孔(8
    0)を配設し、 該孔(80)にノズル(15)を挿入し該ノズル(15
    )の先端から封止剤(6)を吐出し、該フィン(12)
    と回路基板(1)の実装面間に該封止剤(6)を充填し
    て、半導体チップ(2)を封止することを特徴とする半
    導体チップの実装方法。
  7. (7)空気抜き孔(91)を有し、上記半導体チップ(
    2)を覆う形状の固形の封止剤製の封止部材(90)を
    、上記半導体チップ(2)が表面実装された回路基板上
    (1)に、上記半導体チップ(2)を覆って載置し、 次に上記封止部材(90)を加熱し溶融させて、上記半
    導体チップ(2)を封止剤(6)により封止することを
    特徴とする半導体チップの実装方法。
JP21351790A 1990-05-24 1990-08-10 半導体チップの実装構造及びその実装方法 Expired - Lifetime JPH06103727B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5548161A (en) * 1993-04-05 1996-08-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor apparatus capable of cooling a semiconductor element with low radiation efficiency
KR100716518B1 (ko) * 2006-09-20 2007-05-09 주식회사 알에프테크윈 선박 및 항로표지 통신망과 연동되는 지피에스 무선조난경보기 및 이를 이용한 무선조난경보시스템
JP2008541464A (ja) * 2005-05-18 2008-11-20 ネオバルブ テクノロジーズ,インコーポレイテッド 集積回路パッケージ構造体およびそれを製造する方法
US11380601B2 (en) 2017-07-24 2022-07-05 Murata Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device

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