JPWO2019004458A1 - 封止用樹脂組成物、再配置ウエハ、半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法 - Google Patents
封止用樹脂組成物、再配置ウエハ、半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
<2>硬化性樹脂成分と、エラストマ成分と、充填材とを含み、前記エラストマ成分の含有率が全体の1.0質量%〜8.0質量%である、封止用樹脂組成物。
<3>前記エラストマ成分がシロキサン結合を有する化合物を含む、<1>又は<2>に記載の封止用樹脂組成物。
<4>硬化性樹脂成分と、シロキサン結合を有する化合物と、充填材とを含み、前記硬化性樹脂成分と前記シロキサン結合を有する化合物の合計に占める前記シロキサン結合を有する化合物の割合が20質量%以上である、封止用樹脂組成物。
<5>硬化性樹脂成分と、シロキサン結合を有する化合物と、充填材とを含み、ウエハレベルパッケージに用いられる、封止用樹脂組成物。
<6>前記シロキサン結合を有する化合物が、下記式(1)で表される構造単位を有する化合物を含む、<3>〜<5>のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
<7>前記式(1)で表される構造単位を有する化合物が、下記式(2)で表される構造単位をさらに有する、<6>に記載の封止用樹脂組成物。
<8>前記式(1)で表される構造単位を有する化合物が、下記式(3)で表される構造を有する化合物である、<6>又は<7>に記載の封止用樹脂組成物。
<9>前記硬化性樹脂成分がエポキシ樹脂と硬化剤とを含む、<1>〜<8>のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
<10>前記硬化剤がフェノール硬化剤を含む、<9>に記載の封止用樹脂組成物。
<11>ウエハレベルパッケージに用いられる、<1>〜<4>のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
<12>FO−WLPに用いられる、<1>〜<11>のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
<13>圧縮成形による封止に用いられる、<1>〜<12>のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
<14>粉末状である、<1>〜<13>のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
<16>支持体と、前記支持体上に配置された半導体チップと、前記半導体チップを封止している<1>〜<14>のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物の硬化物と、を有する半導体パッケージ。
<17>複数の半導体チップを支持体上に配置する工程と、前記半導体チップが配置された前記支持体上に<1>〜<14>のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物を配置する工程と、前記支持体上に配置された封止用樹脂組成物を硬化して前記半導体チップを封止する工程と、前記半導体チップを個片化する工程と、を含む半導体パッケージの製造方法。
本開示において「〜」を用いて示された数値範囲には、「〜」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本実施形態の封止用樹脂組成物は、硬化性樹脂成分と、エラストマ成分と、充填材とを含み、硬化物としたときの260℃での弾性率が1.0GPa以下である。
さらに、封止用樹脂組成物がエラストマ成分を含むことで、相対的に硬化性樹脂成分の割合が低下する。その結果、熱膨張係数の増大を抑えつつ低弾性化し、反りの抑制効果に優れる封止用樹脂組成物が得られると考えられる。
エラストマ成分の種類は特に制限されない。エラストマ成分として具体的には、分子中にシロキサン結合(Si−O−Si)を有する化合物(以下、シロキサン化合物ともいう)、アクリル樹脂ブロック共重合体、NBRゴム、ブタジエンゴム、コアシェル粒子、インデン・スチレン・クマロン共重合体等が挙げられる。エラストマ成分は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
炭素数3〜500のポリアルキレンエーテル基としては、複数の炭素数1〜10のアルキレン構造がエーテル結合で連結した構造を有する1価の基が挙げられる。例えば、エチレンオキシド構造(EO構造)、プロピレンオキシド構造(PO構造)及びこれらの組み合わせを含む1価の基が挙げられる。
R1〜R3の好ましい例は、式(1)及び式(2)におけるR1〜R3の好ましい例と同様である。
R4はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキレン基であることが好ましい。
封止用樹脂組成物に含まれる硬化性樹脂成分の種類は、特に制限されない。封止材としての諸特性のバランスの観点からは、エポキシ樹脂と硬化剤の組み合わせであることが好ましい。
硬化剤の種類は特に制限されず、封止用樹脂組成物の所望の特性等に応じて選択できる。併用する樹脂がエポキシ樹脂である場合の硬化剤としては、フェノール硬化剤、アミン硬化剤、酸無水物硬化剤、ポリメルカプタン硬化剤、ポリアミノアミド硬化剤、イソシアネート硬化剤、ブロックイソシアネート硬化剤等が挙げられる。耐熱性の観点からは、硬化剤は、フェノール性水酸基を分子中に有するもの(フェノール硬化剤)であることが好ましい。
充填材の種類は、特に制限されない。具体的には、シリカ(溶融シリカ、結晶シリカ等)、ガラス、アルミナ、炭酸カルシウム、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸カルシウム、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア、タルク、クレー、マイカ等の無機材料が挙げられる。難燃効果を有する充填材を用いてもよい。難燃効果を有する充填材としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムと亜鉛の複合水酸化物等の複合金属水酸化物、硼酸亜鉛などが挙げられる。
封止用樹脂組成物は、硬化促進剤を含んでもよい。硬化促進剤の種類は特に制限されず、硬化性樹脂の種類、封止用樹脂組成物の所望の特性等に応じて選択できる。
硬化促進剤としては、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン−5(DBN)、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(DBU)等のジアザビシクロアルケン、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール等の環状アミジン化合物;前記環状アミジン化合物の誘導体;前記環状アミジン化合物又はその誘導体のフェノールノボラック塩;これらの化合物に無水マレイン酸、1,4−ベンゾキノン、2,5−トルキノン、1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルベンゾキノン、2,6−ジメチルベンゾキノン、2,3−ジメトキシ−5−メチル−1,4−ベンゾキノン、2,3−ジメトキシ−1,4−ベンゾキノン、フェニル−1,4−ベンゾキノン等のキノン化合物、ジアゾフェニルメタンなどの、π結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物;DBUのテトラフェニルボレート塩、DBNのテトラフェニルボレート塩、2−エチル−4−メチルイミダゾールのテトラフェニルボレート塩、N−メチルモルホリンのテトラフェニルボレート塩等の環状アミジニウム化合物;ピリジン、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の三級アミン化合物;前記三級アミン化合物の誘導体;酢酸テトラ−n−ブチルアンモニウム、リン酸テトラ−n−ブチルアンモニウム、酢酸テトラエチルアンモニウム、安息香酸テトラ−n−ヘキシルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム等のアンモニウム塩化合物;トリフェニルホスフィン、ジフェニル(p−トリル)ホスフィン、トリス(アルキルフェニル)ホスフィン、トリス(アルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(アルキル・アルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(ジアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(トリアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(テトラアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(ジアルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(トリアルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(テトラアルコキシフェニル)ホスフィン、トリアルキルホスフィン、ジアルキルアリールホスフィン、アルキルジアリールホスフィン等の三級ホスフィン;前記三級ホスフィンと有機ボロン類との錯体等のホスフィン化合物;前記三級ホスフィン又は前記ホスフィン化合物と無水マレイン酸、1,4−ベンゾキノン、2,5−トルキノン、1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルベンゾキノン、2,6−ジメチルベンゾキノン、2,3−ジメトキシ−5−メチル−1,4−ベンゾキノン、2,3−ジメトキシ−1,4−ベンゾキノン、フェニル−1,4−ベンゾキノン等のキノン化合物、ジアゾフェニルメタンなどの、π結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物;前記三級ホスフィン又は前記ホスフィン化合物と4−ブロモフェノール、3−ブロモフェノール、2−ブロモフェノール、4−クロロフェノール、3−クロロフェノール、2−クロロフェノール、4−ヨウ化フェノール、3−ヨウ化フェノール、2−ヨウ化フェノール、4−ブロモ−2−メチルフェノール、4−ブロモ−3−メチルフェノール、4−ブロモ−2,6−ジメチルフェノール、4−ブロモ−3,5−ジメチルフェノール、4−ブロモ−2,6−ジ−t−ブチルフェノール、4−クロロ−1−ナフトール、1−ブロモ−2−ナフトール、6−ブロモ−2−ナフトール、4−ブロモ−4’−ヒドロキシビフェニル等のハロゲン化フェノール化合物を反応させた後に、脱ハロゲン化水素の工程を経て得られる、分子内分極を有する化合物;テトラフェニルホスホニウム等のテトラ置換ホスホニウム、テトラ−p−トリルボレート等のホウ素原子に結合したフェニル基がないテトラ置換ホスホニウム及びテトラ置換ボレート;テトラフェニルホスホニウムとフェノール化合物との塩などが挙げられる。
封止用樹脂組成物は、上述の成分に加えて、以下に例示するカップリング剤、離型剤、着色剤等の各種添加剤を含んでもよい。封止用樹脂組成物は、以下に例示する添加剤以外にも必要に応じて当技術分野で周知の各種添加剤を含んでもよい。
封止用樹脂組成物は、樹脂成分と充填材との接着性を高めるために、カップリング剤を含んでもよい。カップリング剤としては、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン等のシラン化合物、チタン化合物、アルミニウムキレート化合物、アルミニウム/ジルコニウム化合物などの公知のカップリング剤が挙げられる。中でも取り扱い性の観点からは、シラン化合物が好ましい。カップリング剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
封止用樹脂組成物は、成形時における金型との良好な離型性を得る観点から、離型剤を含んでもよい。離型剤は特に制限されず、従来公知のものを用いることができる。具体的には、カルナバワックス、モンタン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス、酸化ポリエチレン、非酸化ポリエチレン等のポリオレフィン系ワックスなどが挙げられる。離型剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
封止用樹脂組成物は、着色剤をさらに含んでもよい。着色剤としてはカーボンブラック、有機染料、有機顔料、酸化チタン、鉛丹、ベンガラ等の公知の着色剤を挙げることができる。着色剤の含有量は目的等に応じて適宜選択できる。着色剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態の封止用樹脂組成物は、硬化性樹脂成分と、エラストマ成分と、充填材とを含み、前記エラストマ成分の含有率が全体(封止用樹脂組成物全体)の1.0質量%〜8.0質量%である。
さらに、封止用樹脂組成物がエラストマ成分を含むことで、相対的に硬化性樹脂成分の割合が低下する。その結果、熱膨張係数の増大を抑えつつ低弾性化し、反りの抑制効果に優れる封止用樹脂組成物が得られると考えられる。
本実施形態の封止用樹脂組成物は、硬化性樹脂成分と、シロキサン結合を有する化合物(シロキサン化合物)と、充填材とを含み、硬化性樹脂成分とシロキサン化合物の合計に占めるシロキサン化合物の割合が20質量%以上である。
さらに、封止用樹脂組成物がシロキサン化合物を含むことで、相対的に硬化性樹脂成分の割合が低下する。その結果、熱膨張係数の増大を抑えつつ低弾性化し、反りの抑制効果に優れる封止用樹脂組成物が得られると考えられる。
本実施形態の封止用樹脂組成物は、硬化性樹脂成分と、シロキサン化合物と、充填材とを含み、ウエハレベルパッケージに用いられる封止用樹脂組成物である。本実施形態の封止用樹脂組成物は、封止後の支持体の反りの抑制効果に優れている。
上述した実施形態の封止用樹脂組成物は、種々の実装技術に用いることができる。本実施形態の封止用樹脂組成物は支持体の反りを抑制する効果に優れているため、比較的大面積を封止する(例えば、パッケージを個片化する前に封止工程を行う)実装技術にも好適に用いられる。このような実装技術としては、FO−WLP(Fan Out Wafer Level Package)、FI−WLP(Fan In Wafer Level Package)等のウエハレベルパッケージが挙げられる。
本実施形態の再配置ウエハは、支持体と、前記支持体上に配置された複数の半導体チップと、前記半導体チップを封止している上述した封止用樹脂組成物の硬化物と、を有する。
本実施形態の半導体パッケージは、支持体と、前記支持体上に配置された半導体チップと、前記半導体チップを封止している上述した封止用樹脂組成物の硬化物と、を有する。半導体パッケージは、例えば、上述した再配置ウエハを個片化することにより得ることができる。
本実施形態の半導体のパッケージの製造方法は、複数の半導体チップを支持体上に配置する工程と、前記半導体チップが配置された前記支持体上に上述した封止用樹脂組成物を配置する工程と、前記支持体上に配置された封止用樹脂組成物を硬化して前記半導体チップを封止する工程と、前記支持体を個片化する工程と、を含む。
(封止用樹脂組成物の調製)
表1に示す成分を表1に示す量(質量部)にて混合し、封止用樹脂組成物を調製した。
調製には、ニーダー、プラネタリミキサ、3本ロールミル、2軸押出機などが好ましく用いられる。本発明では、材料を混合後、装置内部温度が70℃〜100℃に調整された2軸押出機により混練し、冷却後に粉砕して封止用樹脂組成物を得た。各成分の詳細は下記のとおりである。
エポキシ樹脂2…多官能型エポキシ樹脂、商品名「EPPN−501HY」、日本化薬株式会社
硬化剤2…多官能型フェノール樹脂、商品名「HE910−10」、エア・ウォーター株式会社
硬化剤3…フェノールノボラック樹脂、商品名「HP850N」、日立化成株式会社
硬化促進剤1…テトラブチルホスホニウムとシクロヘキサン−ジ−カルボン酸の反応物
エラストマ成分1は、式(3)においてR1はメチル基、R2はメチル基、R3はペンチレン基、R4は非開示、nは63〜78、m1及びm2はそれぞれ7〜10である化合物である。
エラストマ成分2(シロキサン化合物)…側鎖をエポキシ基変性したジメチルシリコーン、商品名「KF−1001」、信越化学工業株式会社
エラストマ成分3…インデン−スチレン−クマロン共重合体、商品名「NH−100S」、日塗化学株式会社
カップリング剤2…3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、商品名「KBM−403」、信越化学工業株式会社
カップリング剤3…3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、商品名「KBM−503」、信越化学工業株式会社
カップリング剤4…ジフェニルジメトキシシラン、商品名「KBM−202SS」、信越化学工業株式会社
離型剤1…ヘキストワックス、商品名「HW−E」、クラリアントケミカルズ株式会社
充填材1…平均粒径11μmの球状溶融シリカ、商品名「ST7010−2」、マイクロン株式会社
充填材2…平均粒径0.6μmの球状溶融シリカ、商品名「SO−25R」、株式会社アドマテックス
調製した封止用樹脂組成物を用いて、下記のようにして硬化物を作製した。成形には上、中、下型からなる金型を用いた。中型としては、10mm×60mm×5mm又は3mm×3mm×15mmの大きさに切り抜いてある金型を用い、下型の上に置いた中型の切抜き部の体積に見合うだけの量の封止用樹脂組成物を配置して上型で挟み、手動油圧真空加熱プレスを用いて真空中、130℃で10分、5MPaの条件で成形した。得られた成形物を175℃で6時間硬化し、硬化物を得た。
3mm×3mm×10mmの大きさの硬化物の熱膨張係数を、TA instruents社の「TMA2940」を用いて測定した。測定は、0℃〜260℃まで5℃/分の昇温速度で行った。10℃〜30℃間での熱膨張率(ppm/℃)をCTE1、200℃〜220℃間での熱膨張率(ppm/℃)をCTE2とした。結果を表1に示す。
10mm×50mm×3mmの大きさの硬化物の弾性率を、TA instruments社の「RSAIII」を用いて測定した。測定は、30℃〜300℃まで10℃/分の昇温速度で行った。40℃、260℃でそれぞれ測定した弾性率(GPa)を40℃弾性率、260℃弾性率として表1に示す。
厚み750μm、直径300mmのシリコンウエハ上に、250μm又は500μmの厚みに封止用樹脂組成物の層を形成し、130℃で10分加熱して硬化させてサンプルを作製した。作製した硬化物を175℃で6時間硬化させ、シリコンウエハ付き封止材サンプルを得た。サンプルをAkrometrix社製の3D加熱表面形状測定装置「AXP」を用いて30℃での反り量(μm)を評価した。反り量の最大値を表1に示す。
表2に示す成分を表2に示す量(g)にて混合し、実施例1と同様にして封止用樹脂組成物を調製した。封止用樹脂組成物の調製に使用した成分の詳細は、下記のとおりである。
硬化剤1…多官能型フェノール樹脂、商品名「HE910−10」、エア・ウォーター株式会社
硬化促進剤1…2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、四国化成工業株式会社
エラストマ成分1は、式(3)においてR1はメチル基、R2はメチル基、R3はペンチレン基、R4は非開示、nは63〜78、m1及びm2はそれぞれ7〜10である化合物である。
エラストマ成分2…側鎖をエポキシ基とポリエーテル基で変性したジメチルシリコーン、商品名「Y−19268」、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ株式会社
エラストマ成分3…インデン−スチレン−クマロン共重合体、商品名「NH−100S」、日塗化学株式会社
カップリング剤2…3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、商品名「KBM−503」、信越化学工業株式会社
カップリング剤3…ジフェニルジメトキシシラン、商品名「KBM−202SS」、信越化学工業株式会社
離型剤1…ヘキストワックス、商品名「HW−E」、クラリアントケミカルズ株式会社
充填材1…平均粒径11μmの球状溶融シリカ、商品名「ST7010−2」、マイクロン株式会社
充填材2…平均粒径0.6μmの球状溶融シリカ、商品名「SO−25R」、株式会社アドマテックス
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に援用されて取り込まれる。
Claims (17)
- 硬化性樹脂成分と、エラストマ成分と、充填材とを含み、硬化物としたときの260℃での弾性率が1.0GPa以下である、封止用樹脂組成物。
- 硬化性樹脂成分と、エラストマ成分と、充填材とを含み、前記エラストマ成分の含有率が全体の1.0質量%〜8.0質量%である、封止用樹脂組成物。
- 前記エラストマ成分がシロキサン結合を有する化合物を含む、請求項1又は請求項2に記載の封止用樹脂組成物。
- 硬化性樹脂成分と、シロキサン結合を有する化合物と、充填材とを含み、前記硬化性樹脂成分と前記シロキサン結合を有する化合物の合計に占める前記シロキサン結合を有する化合物の割合が20質量%以上である、封止用樹脂組成物。
- 硬化性樹脂成分と、シロキサン結合を有する化合物と、充填材とを含み、ウエハレベルパッケージに用いられる、封止用樹脂組成物。
- 前記シロキサン結合を有する化合物が、下記式(1)で表される構造単位を有する化合物を含む、請求項3〜請求項5のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
[式(1)においてR1及びR2はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数1〜10のアルコキシ基、エポキシ基を有する1価の有機基、カルボキシ基を有する1価の有機基、及び炭素数3〜500のポリアルキレンエーテル基からなる群から選ばれる。] - 前記式(1)で表される構造単位を有する化合物が、下記式(2)で表される構造単位をさらに有する、請求項6に記載の封止用樹脂組成物。
[式(2)においてR3は炭素数1〜10のアルキレン基である。] - 前記式(1)で表される構造単位を有する化合物が、下記式(3)で表される構造を有する化合物である、請求項6又は請求項7に記載の封止用樹脂組成物。
[式(3)においてnは1〜200の整数であり、m1及びm2はそれぞれ独立に1〜200の整数であり、R1及びR2はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数1〜10のアルコキシ基、エポキシ基を有する1価の有機基、カルボキシ基を有する1価の有機基、及び炭素数3〜500のポリアルキレンエーテル基からなる群から選ばれ、R3はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキレン基であり、R4はそれぞれ独立に炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。] - 前記硬化性樹脂成分がエポキシ樹脂と硬化剤とを含む、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
- 前記硬化剤がフェノール硬化剤を含む、請求項9に記載の封止用樹脂組成物。
- ウエハレベルパッケージに用いられる、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
- FO−WLPに用いられる、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
- 圧縮成形による封止に用いられる、請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
- 粉末状である、請求項1〜請求項13のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物。
- 支持体と、前記支持体上に配置された複数の半導体チップと、前記半導体チップを封止している請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物の硬化物と、を有する再配置ウエハ。
- 支持体と、前記支持体上に配置された半導体チップと、前記半導体チップを封止している請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物の硬化物と、を有する半導体パッケージ。
- 複数の半導体チップを支持体上に配置する工程と、前記半導体チップが配置された前記支持体上に請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の封止用樹脂組成物を配置する工程と、前記支持体上に配置された封止用樹脂組成物を硬化して前記半導体チップを封止する工程と、前記半導体チップを個片化する工程と、を含む半導体パッケージの製造方法。
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