KR19980044549A - Semiconductor Modules - Google Patents

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KR19980044549A
KR19980044549A KR1019960062642A KR19960062642A KR19980044549A KR 19980044549 A KR19980044549 A KR 19980044549A KR 1019960062642 A KR1019960062642 A KR 1019960062642A KR 19960062642 A KR19960062642 A KR 19960062642A KR 19980044549 A KR19980044549 A KR 19980044549A
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김경섭
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김광호
삼성전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체 모듈에 관한 것으로, 일면 상에 형성된 복수 개의 랜드 패턴 및 그 랜드 패턴과 각기 전기적 연결되어 있으며, 외부 전자 장치와 전기적 연결되는 전기적 접촉부를 갖는 인쇄회로기판; The present invention, a plurality of land pattern and the land pattern and are each electrically connected with a printed circuit board having an electrical connection electrical contact with an external electronic device formed on one surface of the semiconductor module; 상기 인쇄회로기판의 일면과 접착되어 있으며, 상기 랜드 패턴들과 각기 대응된 부분이 노출된 고정 판재; The printed circuit and is bonded to the surface of a substrate, fixing plate, each of the corresponding portion with the land pattern exposed; 상기 고정 판재의 개방된 부분을 통해서 각기 대응된 랜드 패턴들과 각기 전기적 연결된 복수 개의 본딩 패드가 일면에 형성된 적어도 하나 이상의 반도체 칩; At least one semiconductor chip, a plurality of bonding pads, each electrically connected with each of the corresponding land pattern through the open part of the fixing plate member is formed on one surface; 상기 각 반도체 칩의 다른 면과 접착되어 있으며, 상기 인쇄회로기판의 랜드 패턴들, 고정 판재 및 반도체 칩들이 밀봉되어 있고, 적어도 일면에 관통 구멍을 갖는 방열판; The other is, each semiconductor surface and the adhesion of the chips, and the printed circuit board land pattern of the fixed plate member and the semiconductor chip is sealed in that, the heat sink having a through hole on at least one surface; 및 상기 방열판의 내부에 충전된 성형 수지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈을 제공함으로써, 인쇄회로기판의 랜드 패턴들에 각기 대응된 복수 개의 반도체 칩이 고정 판재와 방열판에 의해 동시에 전기적 연결되어 제조 공정의 단순화와 제조 단가의 절감은 물론 고전력 및 고기능화된 반도체 칩의 고열 방출성을 극대화할 수 있는 것을 특징으로 한다. And a molded resin filled in the interior of said heat sink; by providing a semiconductor module comprises a, is a plurality of semiconductor chips each corresponding to the ground pattern of the printed circuit board at the same time electrically connected by a fixing plate member and the heat sink simplify and reduce the manufacturing cost of the manufacturing process, as well as characterized in that for maximizing the high heat release of the high-power and high function of the semiconductor chip.

Description

반도체 모듈 Semiconductor Modules

본 발명은 반도체 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적어도 하나 이상의 반도체 칩의 비 활성 영역이 방열판의 일면과 접착되어 있으며, 그 반도체 칩의 활성 영역 상에 존재하는 본딩 패드가 인쇄회로기판에 직접 전기적 연결된 구조로써, 그 방열판과 인쇄회로기판간의 내부가 완전히 봉지된 반도체 모듈에 관한 것이다. The present invention electrical relates to a semiconductor module, and more particularly, to direct the at least one semiconductor chip of a non-active, and the area is bonded to the one surface of the heat sink, and the bonding pads of the semiconductor chip present on the active region is a printed circuit board as the connected structure, to a heat sink and the printed circuit board between the inner bag completely the semiconductor module.

반도체 모듈은 통상적으로 적어도 하나 이상의 반도체 칩 내지 반도체 칩 패키지가 복합적으로 실장된 구조로써, 독자적인 기능을 갖는 반도체 장치를 의미한다. The semiconductor module is typically as the at least one semiconductor chip to a semiconductor chip package is mounted in a complex structure, it means a semiconductor device having an independent function.

이와 같은 반도체 모듈은 범용적 또는 특정적으로 사용되는 전기·전자 장치에 부속된 인쇄회로기판 상에 필요로 하는 모든 반도체 칩 내지 반도체 칩 패키지를 실장하기가 곤란하기 때문에 독자적인 기능을 수행하는 하나의 단위체로써 반도체 모듈을 구성하여 그 인쇄회로기판 상에 실장함으로써, 고실장성을 구현하는 한편, 독자적인 기능 장애(障碍) 및 고장에 대응하여 신속한 대처가 요구되는 분야에서 널리 이용되고 있다. Such a semiconductor module is because more difficult to mount all of the semiconductor die to the semiconductor chip package to a general-purpose or need for a printed circuit board attached to the specific electrical or electronic device is used as a unit for performing a unique function as it has been widely used in the field by being mounted on the printed circuit board by configuring the semiconductor module, to implement the tympanic Wall on the other hand, in correspondence with its own dysfunction (障碍) and the failure prompt action required.

도 1은 종래 기술에 의한 반도체 모듈을 나타내는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor module according to the prior art.

도 1를 참조하면, 종래 기술에 의한 반도체 모듈(100)은 인쇄회로기판(40) 상에 형성된 랜드 패턴(42) 상에 복수 개의 반도체 칩(10)이 실장된 구조이며, 상기 실장된 반도체 칩(10)에 의한 전기적 기능을 외부의 전자 장치에 전기적 전달 내지 수용하기 위하여 전자 장치의 전기적 연결 부분과 기계적 대응·체결되는 전기적 접촉부(44)가 상기 인쇄회로기판(40)의 가장자리 부분에 형성된 구조이다. Referring to Figure 1, the semiconductor module 100 according to the prior art is a plurality of semiconductor chip 10 on the ground pattern 42 formed on a printed circuit board (40) mounting structure, the mounting a semiconductor chip an electrical function by 10 to electrical transmission to receiving an external electronic device structure electrically connecting portion and the mechanical response, electrical contact 44 is fastened in the electronic device is formed on the edge portion of the printed circuit board 40 to be. 여기서, 상기 랜드 패턴(42)은 최종적으로 상기 전기적 접촉부(44)에 회로 배선(도시 안됨)에 의해 전기적 연결되어 있다. Here, the land pattern 42 are finally electrically connected by wiring (not shown) circuit with the electrical contacts (44).

여기서, 상기 반도체 칩(10)과 인쇄회로기판(40)간의 전기적 연결 방법에 대하여 간단히 설명하면, 반도체 칩(10)의 본딩 패드(12)는 각기 대응된 인쇄회로기판(40)의 랜드 패턴(42)에 직접 기계적 접합에 의하여 전기적 연결되는 방법으로써, 그 기계적 접합은 적어도 상기 본딩 패드(12) 또는 랜드 패턴(42) 상에 형성된 솔더 재질의 범프가 융착됨에 의한 것이며, 상기 반도체 칩(10)과 대응된 랜드 패턴(42)을 포함하는 전기적 연결 부분이 액상 수지에 의해 봉지된 구조이다. Here, the land patterns of the semiconductor chip 10 and the printed circuit board 40 will be briefly described with respect to the electrical connection method, the semiconductor chip 10 and the bonding pad 12 is a printed circuit board 40 corresponding to each of between ( 42) as a direct method which is electrically connected by a mechanical bonding to, and mechanically bonding, at least the bonding pad (will of as 12) or a ground pattern (42) solder materials formed on the bumps are fused, and the semiconductor chip 10 the electrical connection part comprising a ground pattern (42) corresponding to a sealing structure by the liquid resin.

이와 같은 구조를 갖는 반도체 모듈은 단일의 인쇄회로기판 상에 필요로 하는 모든 반도체 칩 내지 반도체 칩 패키지를 실장하는 방법에 비하여 고밀도 실장성을 구현하고 있으나, 전체적인 반도체 모듈의 방열 설계에 있어서는 각기 개별 방열을 요구하는 경우 또는 다른 방식이 요구되는 단점이 있다. In semiconductor modules having the same structure but implements high-density packaging property compared with the method for mounting all the semiconductor chip to a semiconductor chip package that requires on a single printed circuit board, in each individual radiating the thermal design of the whole semiconductor module If you require or has the disadvantage that a different way is required. 또한, 각 반도체 칩이 인쇄회로기판에 실장됨에 있어서, 각기 동일한 단계가 반복되기 때문에 작업 생산성이 저하되는 단점이 있다. Further, as each semiconductor chip is mounted on the printed circuit board, there is a disadvantage that each of the productivity decreases because the same steps repeated.

따라서, 본 발명의 목적은 고열 방출성을 개선하는 한편, 복수 개의 반도체 칩이 인쇄회로기판에 동시에 실장됨으로써 작업 생산성 및 제조 단가를 절감할 수 있는 반도체 모듈을 제공하는데 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a semiconductor module that can reduce the productivity and production cost by being mounted to improve the high temperature release the other hand, a plurality of semiconductor chips at the same time a printed circuit board.

도 1은 종래 기술에 의한 반도체 모듈을 나타내는 단면도. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor module according to the prior art.

도 2는 본 발명에 의한 반도체 모듈을 나타내는 단면도. 2 is a cross-sectional view showing a semiconductor module according to the present invention.

도 3은 도 2의 『A』부분을 확대하여 나타내는 단면도. Figure 3 is a cross-sectional view illustrating, on an enlarged scale, the "A" portion of FIG.

※도면의 주요 부분에 대한 설명※ ※ Description of the drawings ※

110 : 반도체 칩112 : 본딩 패드 110: Semiconductor chip 112: bonding pad

114 : 솔더 범프140 : 인쇄회로기판 114: Solder bump 140: printed circuit board

142 : 랜드 패턴143, 163 : 접착제 142: land pattern 143, 163: Adhesive

144 : 전기적 접촉부(tab)150 : 고정 판재 144: electrical contact (tab) 150: Fixed plate

152 : 개방된 부분(windows)160 : 방열판 152: an open part (windows) 160: heat sink

162 : 관통 구멍 164 : 돌기 162: through hole 164: protrusion

170 : 성형 수지200 : 반도체 모듈 170: molding resin 200: Semiconductor Modules

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일면 상에 형성된 복수 개의 랜드 패턴 및 그 랜드 패턴과 각기 전기적 연결되어 있으며, 외부 전자 장치와 전기적 연결되는 전기적 접촉부를 갖는 인쇄회로기판; In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of land pattern and the land pattern and are each electrically connected with a printed circuit board having an electrical connection electrical contact with an external electronic device formed on one surface; 상기 인쇄회로기판의 일면과 접착되어 있으며, 상기 랜드 패턴들과 각기 대응된 부분이 노출된 고정 판재; The printed circuit and is bonded to the surface of a substrate, fixing plate, each of the corresponding portion with the land pattern exposed; 상기 고정 판재의 개방된 부분을 통해서 각기 대응된 랜드 패턴들과 각기 전기적 연결된 복수 개의 본딩 패드가 일면에 형성된 적어도 하나 이상의 반도체 칩; At least one semiconductor chip, a plurality of bonding pads, each electrically connected with each of the corresponding land pattern through the open part of the fixing plate member is formed on one surface; 상기 각 반도체 칩의 다른 면과 접착되어 있으며, 상기 인쇄회로기판의 랜드 패턴들, 고정 판재 및 반도체 칩들이 밀봉되어 있고, 적어도 일면에 관통 구멍을 갖는 방열판; The other is, each semiconductor surface and the adhesion of the chips, and the printed circuit board land pattern of the fixed plate member and the semiconductor chip is sealed in that, the heat sink having a through hole on at least one surface; 및 상기 방열판의 내부에 충전된 성형 수지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈을 제공한다. And molded resin filled in the interior of said heat sink; provides a semiconductor module comprising: a.

이하 참조 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. See below with reference to drawings will be described in further detail with reference to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 반도체 모듈을 나타내는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing a semiconductor module according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 반도체 모듈(200)은 인쇄회로기판(140), 고정 판재(150), 복수 개의 반도체 칩(110) 및 방열판(160)이 순차·적층되어 있으며, 상기 인쇄회로기판(140)의 상부 면에 존재하는 고정 판재(150)와 복수 개의 반도체 칩(110)이 상기 방열판(160)에 의해 밀봉되어 그 내부에 성형 수지(170)가 충전된 구조이다. 2, the semiconductor module 200 according to the present invention is a printed circuit board 140, the fixing plate 150, a plurality of semiconductor chip 110 and the heatsink 160 is sequential, it laminated, and the printing circuit is a fixed plate 150 and the plurality of semiconductor chip 110 is sealed by the heat sink 160, the molding resin 170 therein is filled structure present on the upper surface of the substrate 140.

상기 인쇄회로기판(140)과 고정 판재(150)의 구조에 대하여 설명하면, 인쇄회로기판(140)은 상부 면의 중심 부분에 복수 개의 랜드 패턴(142)과 그 랜드 패턴(142)과 각기 배선 회로(도시 안됨)에 의해 전기적 연결된 전기적 접촉부(144)를 갖으며, 고정 판재(150)는 상기 인쇄회로기판(140)의 랜드 패턴들(142)에 각기 대응된 개방된 부분(152)을 갖는다. It will be described the structure of the printed circuit board 140 and the fixing plate 150, a printed circuit board 140, each wiring and a plurality of land pattern 142 and the ground pattern 142 in the central part of the top surface circuit was has the electrically connected electrical contact 144 by a (not shown), a fixed plate member (150) has an open part 152 corresponding to each of the land patterns 142 of the PCB 140 .

그리고, 상기 인쇄회로기판(140)과 고정 판재(150)의 적층 구조에 대하여 설명하면, 고정 판재(150)는 상기 인쇄회로기판(140)의 상부 면과 절연성 접착제(143)에 의해 접착되어 있으며, 상기 랜드 패턴(142)은 상기 개방된 부분(152)에 의해 노출된 구조이다. And will be described with respect to the stack structure of the printed circuit board 140 and the fixed plate 150, fixed plate 150 is adhered to the top surface and the insulating adhesive 143 of the printed circuit board 140, and the ground pattern 142 is the structure exposed by the portion 152 of the opening.

상기 인쇄회로기판(140), 고정 판재(150), 반도체 칩(110) 및 방열판(160)의 수직 적층 구조 및 전기적 연결 관계를 설명하면, 우선, 인쇄회로기판(140)과 고정 판재(150)와의 적층 구조는 전술된 바와 같으며, 복수 개의 반도체 칩(110)의 비활성 영역(non-active area)이 방열판(160)의 하부 면과 열 전도성 접착제(163)에 의해 각기 접착되어 있으며, 그 각 반도체 칩(110)의 본딩 패드들(112)은 각기 대응된 상기 인쇄회로기판(140)의 랜드 패턴들(142)과 솔더 범프(114)의 융착에 의하여 전기적 연결되어 있다. The printed circuit board 140, the fixing plate 150, will be described a vertically stacked structure, and electrical connection between the semiconductor chip 110 and the heat sink 160, a first printed circuit board 140 and the fixing plate 150, with the layered structure are as described above, and are respectively bonded by a non-active area (non-active area), a lower surface and a thermally conductive adhesive 163 of the heat sink 160 of the plurality of semiconductor chip 110, that each the bonding pads of the semiconductor chip 110, 112 are each electrically connected by fusing of the correspondingly ground pattern of the printed circuit board 140, 142 and solder bumps 114. the 상기 본딩 패드(112)와 랜드 패턴(142)과의 전기적 연결은 상기 고정 판재(150)의 개방된 부분(152)을 통해서 구현된 것이다. Electrical connection with the bonding pad 112 and the ground pattern 142 is implemented through the open portion 152 of the fixing plate 150. The

즉, 상기 개방된 부분(152)은 상기 본딩 패드(112)와 랜드 패턴(142)간의 전기적 연결되는 영역보다는 더 넓게 형성되어 있는 것이다. That is, the opening part 152 is formed wider than the area in which the electrical connection between the bonding pad 112 and the ground pattern 142.

상기 방열판(160)에 대하여 좀 더 상세히 설명하면, 방열판(160)은 반도체 칩(110)과 접착된 다른 일면이 물고기의 지느러미(FIN)의 형상과 유사한 돌기(164)를 갖음으로써, 접착된 반도체 칩(110)에 전원이 인가시 발생된 열을 신속하게 대기 중으로 방열할 수 있는 구조를 갖는다. If a more detailed description of the heat sink 160, the heat sink 160 by the other side bonded to the semiconductor chip 110 gateum the projection 164 is similar to the shape of the fins (FIN) of the fish, the bonded semiconductor the chip 110 has a structure in which the power is to rapidly heat to the atmosphere the heat generated upon application. 상기 방열판(160)은 물고기의 지느러미와 유사한 형상을 갖도록 형성함으로써, 공기와 접하는 표면적을 증대시켜 전도(傳導), 대류(對流) 및 복사(輻射)를 통한 열 방출을 개선하고자 하는 것이다. The heat sink 160 is that by forming so as to have a shape similar to the fin of a fish, by increasing the surface area in contact with air in order to improve heat dissipation through conduction (傳導), convection (對流) and copy (輻射).

그리고, 상기 기판(140)과 방열판(160)의 내부에 실장된 복수 개의 반도체 칩(110)은 상기 방열판(160)의 일면에 형성된 관통 구멍(152)을 통해서 액상 수지(170)가 충전됨으로써 봉지된 구조이다. In addition, the substrate 140 and the heat sink liquid resin 170, a plurality of semiconductor chips 110 mounted on the inside through the through hole 152 formed on one surface of the heat sink 160 of the unit 160 is charged by being sealed It is a structure.

본 발명은 전술된 실시 예에 한(限)하여 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 갖은 자로서는 본 발명을 이용하여 다양한 변형·실시 예를 구현할 수 있음은 자명(自明)한 것이다. Apparent that the present invention can implement various modifications, embodiments using the present invention as a (限) and has been described, gateun of ordinary skill in the Field of the invention The present invention is not limited thereto characters in the embodiments described above ( is one 自明).

본 발명의 구조에 따르면, 인쇄회로기판의 랜드 패턴들에 각기 대응된 복수 개의 반도체 칩이 고정 판재와 방열판에 의해 동시에 전기적 연결됨으로써, 제조 공정의 단순화와 제조 단가의 절감은 물론 고전력 및 고기능화된 반도체 칩의 고열 방출성을 극대화할 수 있는 효과가 있다. According to the structure of the present invention, whereby the printed circuit to the ground pattern of the substrate on which a plurality of semiconductor chips each corresponding to the same time electrically connected by a fixing plate member and the heat sink, simplification and reduction of the manufacturing cost of the manufacturing process, as well as high-power and high function of semiconductor there is an effect that it is possible to maximize the high heat release of the chip.

Claims (3)

  1. 일면 상에 형성된 복수 개의 랜드 패턴 및 그 랜드 패턴과 각기 전기적 연결되어 있으며, 외부 전자 장치와 전기적 연결되는 전기적 접촉부를 갖는 인쇄회로기판; A plurality of land pattern formed on one surface and that are each electrically connected with the ground pattern, a printed circuit board having an electrical connection electrical contact with an external electronic device;
    상기 인쇄회로기판의 일면과 접착되어 있으며, 상기 랜드 패턴들과 각기 대응된 부분이 노출된 고정 판재; The printed circuit and is bonded to the surface of a substrate, fixing plate, each of the corresponding portion with the land pattern exposed;
    상기 고정 판재의 개방된 부분을 통해서 각기 대응된 랜드 패턴들과 각기 전기적 연결된 복수 개의 본딩 패드가 일면에 형성된 적어도 하나 이상의 반도체 칩; At least one semiconductor chip, a plurality of bonding pads, each electrically connected with each of the corresponding land pattern through the open part of the fixing plate member is formed on one surface;
    상기 각 반도체 칩의 다른 면과 접착되어 있으며, 상기 인쇄회로기판의 랜드 패턴들, 고정 판재 및 반도체 칩들이 밀봉되어 있고, 적어도 일면에 관통 구멍을 갖는 방열판; The other is, each semiconductor surface and the adhesion of the chips, and the printed circuit board land pattern of the fixed plate member and the semiconductor chip is sealed in that, the heat sink having a through hole on at least one surface; And
    상기 방열판의 내부에 충전된 성형 수지; A molded resin filled in the interior of said heat sink;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈. Semiconductor module comprising: a.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 방열판이 상기 반도체 칩과 접착된 다른 면상에 복수 개의 물고기 지느러미 형상의 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 모듈. 2. The method of claim 1, wherein the heat sink to the semiconductor module, characterized in that a plurality of fin-like projections of the fish formed on the other side bonded with the semiconductor chip.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 인쇄회로기판, 고정 판재, 반도체 칩 및 방열판이 수직 적층된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈. The method of claim 1, wherein the semiconductor module, characterized in that the printed circuit board, the fixed plate member, the semiconductor chip and the heat sink having a vertical stack structure.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100729362B1 (en) * 2006-04-27 2007-06-11 삼성전자주식회사 Semiconductor package structures having heat dissipative element directly connected to internal circuit and methods of fabricating the same

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KR100729362B1 (en) * 2006-04-27 2007-06-11 삼성전자주식회사 Semiconductor package structures having heat dissipative element directly connected to internal circuit and methods of fabricating the same

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