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JP2003133502A - 半導体装置およびその製造方法ならびに電子装置 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法ならびに電子装置

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Publication number
JP2003133502A
JP2003133502A JP2001329545A JP2001329545A JP2003133502A JP 2003133502 A JP2003133502 A JP 2003133502A JP 2001329545 A JP2001329545 A JP 2001329545A JP 2001329545 A JP2001329545 A JP 2001329545A JP 2003133502 A JP2003133502 A JP 2003133502A
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JP
Japan
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tab
semiconductor chip
leads
electrodes
main surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Application number
JP2001329545A
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English (en)
Inventor
Masakazu Sakano
正和 坂野
Shigeru Kenjo
茂 見上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Northern Japan Semiconductor Technologies Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Northern Japan Semiconductor Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Northern Japan Semiconductor Technologies Inc filed Critical Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置においてコストを抑えて薄形化を
実現する。 【解決手段】 主面2bに複数のパッドが形成された半
導体チップ2と、半導体チップ2の4辺に対応してその
周囲に配置された複数のリード1aと、半導体チップ2
の前記パッドを露出させてその主面2bと両面接着テー
プ6を介して接着しているタブ1bと、タブ1bの外側
の周囲に配置され、かつ半導体チップ2の前記パッドと
リード1aとを接続するワイヤ4と、半導体チップ2、
複数のワイヤ4およびタブ1bを封止する封止体3とか
らなり、ワイヤ4によるループがタブ1bの周囲の側方
に形成されており、タブ1bを半導体チップ2の上に配
置するとともに、タブ1bの横にワイヤ4のループを形
成することにより、タブ1bの厚さとワイヤ4のループ
高さを相殺して薄形化を図るノンリード型の半導体装置
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造技術に
関し、特に、半導体装置および電子装置の薄形化に適用
して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体パッケージ(半導体装置)では、
薄形化のニーズが高まっている。
【0003】これは、携帯機器などのさらなる薄形化や
小型化に対応するものであり、携帯機器などに搭載する
際に、僅かな隙間に対しても搭載可能にするためであ
る。
【0004】例えば、パッケージ高さ0.5mmMAXを
実現するためには、半導体チップの外側周囲にボール電
極を配置したファンアウト型のBGA(Ball Grid Arra
y)を採用している。
【0005】なお、ファンアウト型のBGAについて
は、例えば、国際公開WO99/48145号公報に開
示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、高さ0.5m
m以下という更なる半導体パッケージの薄形化を目指そ
うとする時、ファンアウト型のBGAでは、薄形配線基
板のコストが高いため、パッケージとしてのコストが高
くなることが問題である。
【0007】さらに、ファンアウト型のBGAでは、半
導体チップの外側周囲にボール電極が配置されるため、
実装面積が大きくなることが問題である。
【0008】ファンアウト型のBGAに比較して、実装
面積が小さく、またコストの低い形態のパッケージとし
てQFN型パッケージ(Quad Flat Non-leaded Packag
e) が有る。従来のQFP(Quad Flat Package)が外部
電極端子として、封止体の周囲に突出する折り曲げ加工
されたアウタリードを有するのに比較して、QFNは外
部電極端子として一部が封止体の内部に封止され、また
別の一部が封止体の実装面に露出するリードを有する形
状を持ち、小型化および薄型化を同時に実現したパッケ
ージ形態である。
【0009】しかし、前記QFNにおいても近年の厳し
い薄型化の要求に応えるためには、QFNを構成する半
導体チップやリードフレームなどの極端な薄型化が必要
であり、このように薄型化した部品を準備し、さらにそ
れを組み立てることが歩留りの低下や製造コストの上昇
を招きかねない事態に陥っている。
【0010】本発明の目的は、コストを抑えて薄形化を
実現する半導体装置およびその製造方法ならびに電子装
置を提供することにある。
【0011】本発明のその他の目的は、チップサイズや
リードフレームに汎用性を持たせる半導体装置およびそ
の製造方法ならびに電子装置を提供することにある。
【0012】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。
【0013】
【課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簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0014】本発明は、主面に複数の電極が形成された
半導体チップと、複数のリードと、前記半導体チップの
主面の電極を露出させて前記主面と接着部材を介して接
着しているタブと、前記半導体チップの複数の電極と前
記複数のリードとを接続する複数のワイヤと、前記半導
体チップ、前記複数のワイヤおよび前記タブを封止する
封止体とを有し、前記ワイヤのループが前記タブの周囲
の側方に形成され、前記複数のリードは前記封止体の実
装面にその一部を露出しているものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下の実施の形態では特に必要な
とき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰
り返さない。
【0016】また、以下の実施の形態では便宜上その必
要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に
分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それら
はお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部ま
たは全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。
【0017】さらに、以下の実施の形態において、要素
の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場
合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に
限定される場合などを除き、その特定の数に限定される
ものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとす
る。
【0018】また、以下の実施の形態において、その構
成要素(要素ステップなどを含む)は、特に明示した場
合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合な
どを除き、必ずしも必須のものではないことは言うまで
もない。
【0019】同様に、以下の実施の形態において、構成
要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示
した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる
場合などを除き、実質的にその形状などに近似または類
似するものなどを含むものとする。このことは前記数値
及び範囲についても同様である。
【0020】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための
全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号
を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0021】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1の半導体装置(QFN)の内部構造の一例を封止体
を透過して示す平面図、図2は図1に示すA−A線に沿
った断面の構造を示す断面図、図3は図1に示すB−B
線に沿った断面の構造を示す断面図、図4は本発明の実
施の形態1の変形例の半導体装置(QFN)の構造を示
す断面図、図5は本発明の実施の形態1の変形例の半導
体装置(QFN)の内部構造を封止体を透過して示す平
面図、図6は本発明の実施の形態1の変形例の半導体装
置(SON)の内部構造を封止体を透過して示す平面
図、図7は図1に示すQFNのタブの構造を示す部分平
面図、図8は変形例のタブの構造を示す部分平面図、図
9は変形例のタブの構造を示す部分平面図、図10は図
1に示すQFNの組み立てに用いられるマトリクスフレ
ームの構造の一例を示す平面図、図11は図1に示すQ
FNの組み立てにおけるチップ付け状態の一例を示す概
念図、図12は図1に示すQFNの組み立てにおけるワ
イヤボンディング状態の一例を示す概念図、図13は図
1に示すQFNの組み立てにおけるモールド状態の一例
を示す断面図、図14は図1に示すQFNの製造方法に
おける組み立て手順の一例を示す製造プロセスフロー
図、図15は図4に示す変形例のQFNの実装構造の一
例を示す断面図、図16は図15に示す配線基板の基板
側の端子配列の一例を示す平面図、図17は図1に示す
QFNを半田実装した際の半田フィレットの形成状態の
一例を示す部分拡大断面図、図18および図19は本発
明の実施の形態1の電子装置(マルチチップモジュー
ル)の構造の一例を示す断面図である。
【0022】本実施の形態1の半導体装置は、樹脂封止
形で、小形かつ薄形のノンリードタイプの半導体パッケ
ージであり、前記半導体装置の一例として、QFN(Qu
ad Flat Non-leaded Package) 5を取り上げて説明す
る。
【0023】なお、QFN5は、図1、図2に示すよう
に、複数の外部端子であるリード1aの被接続面(一
部)1gが、樹脂モールドによって形成された封止体3
の実装面(以降、この面を裏面3aという)の周縁部に
並んで露出して配置されたペリフェラル形の半導体パッ
ケージであり、各リード1aは、封止体3に埋め込まれ
たインナリードと、封止体3の裏面3aに露出するアウ
タリードとの両者の機能を兼ねている。
【0024】図1、図2および図3に示す本実施の形態
1のQFN5の詳細構成について説明すると、複数の半
導体素子を有し、かつ主面2bにその4つの辺に沿って
複数のボンディング用のパッド(電極)2aが形成され
た半導体チップ2と、半導体チップ2の4辺それぞれに
対応してその周囲に配置された複数のリード1aと、半
導体チップ2の主面2bのパッド2aを露出させてその
主面2bとダイボンド材である両面接着テープ(接着部
材)6を介して接着しているタブ1bと、タブ1bの外
側の周囲に配置されるとともに半導体チップ2のパッド
2aとこれに対応するリード1aとを電気的に接続する
複数のボンディング用のワイヤ4と、半導体チップ2、
複数のワイヤ4およびタブ1bを封止する封止体3とか
らなり、ワイヤ4によるループがタブ1bの周囲の側方
に形成されており、かつ複数のリード1aのそれぞれ
は、封止体3の四角形の裏面3aの周縁部にその一部で
ある被接続面1gを露出している。
【0025】すなわち、図1に示すように、半導体チッ
プ2の主面2bにおいてこの主面2bの各パッド2aを
露出させた状態で主面2bとタブ1bとが接着されてお
り、かつ図2に示すように、タブ1bの周囲の側方にワ
イヤ4のループが形成されている。
【0026】したがって、QFN5は、もともと小型化
/薄型化された構造を有するQFNに対して、タブ1b
を半導体チップ2の上に配置するとともに、タブ1bの
横にワイヤ4のループを形成し、これによって、タブ1
bの厚さとワイヤ4のループ高さを相殺して近年の厳し
い薄型化の要求に応えるべく、更なる薄形化を図るもの
であり、さらに、それぞれのリード1aの被接続面1g
が封止体3の裏面3aに露出するノンリード型であるた
め、実装面積の低減化を図った小型化も可能にするもの
である。
【0027】なお、タブ1bは、半導体チップ2の上側
に配置される構造であるため、図3に示すように、タブ
1bを支持する吊りリード1eには、タブ1bを上方に
配置するための曲げ加工(これをタブ上げ加工ともい
う)が施されている。
【0028】また、図2、図3に示すように、QFN5
では、半導体チップ2の裏面2c側にも封止体3が形成
されている。
【0029】すなわち、封止体3内に半導体チップ2を
完全に埋め込む構造であり、タブ1bの上側と半導体チ
ップ2の下側の両側に封止時のレジン7(図13参照)
が回り込んで封止体3が形成される。
【0030】これにより、半導体チップ2の下側とタブ
1bの上側とのレジンバランスを向上できるとともに、
半導体チップ2が封止体3から露出していないため、半
導体チップ2とレジン7との境界などからの水分の浸入
を防ぐことができ、その結果、耐湿性などの信頼性の向
上を図ることができる。
【0031】なお、図2に示すQFN5では、リード1
aの封止体3の裏面3aに露出した面から封止体3の表
面までの高さ(L)が0.5mm以下となっている。
【0032】つまり、リード1aの被接続面1gには半
田めっき8(パラジウムめっきでもよい)が施されてお
り、この半田めっき8から封止体3の表面までの高さ
(L)が0.5mm以下となっており、薄形化を図ってい
る。
【0033】ここで、QFN5の内部のそれぞれの部材
の厚さについて説明すると、半導体チップ2は、例え
ば、0.1〜0.15mmであり、タブ1bは、0.15mm
であり、タブ1bの上側および半導体チップ2の下側の
それぞれの封止体3の厚さは、0.1mmであり、それぞ
れの最大値を合計すると、0.5mmとなり、L=0.5m
m以下の薄形を実現している。
【0034】このようにして薄形化を図ることにより、
携帯機器やハードディスクドライブ装置などの僅かな隙
間にもQFN5を実装することが可能となる。
【0035】また、図4に示すQFN5は、半導体チッ
プ2の裏面2cを封止体3の裏面3aに露出させた構造
のものである。
【0036】この構造は、タブ1bを支持する吊りリー
ド1eのタブ上げ部1i(図1参照)の曲げ加工(タブ
上げ加工)の際の段差量を図2の構造より少なくするこ
とによって実現でき、吊りリード1eの曲げ加工による
段差量(タブ上げ量)を変えることにより、チップ埋め
込み構造とチップ裏面露出構造とを選択することができ
る。
【0037】このように半導体チップ2を封止体3の裏
面3aに露出させることにより、半導体チップ2の下側
に封止体3を形成しないため、その分をさらに薄くする
ことが可能となる。
【0038】つまり、QFN5の高さ(M)を0.4mm
以下とすることができ、更なる薄形化を実現できる。
【0039】なお、半導体チップ2を封止体3の裏面3
aから露出させることにより、放熱性とともに後述する
QFN実装時などのノイズ耐性や高周波特性の向上も図
ることができる。
【0040】また、チップ裏面を露出させて製造する薄
形構造において、露出したチップ裏面を絶縁したい場合
には、半導体ウェハのダイシング工程で予め2層構造の
ダイシングテープを用い、1層目のテープを含めてフル
カットダイシングを行うことにより、1層目のテープが
チップ裏面に残るため、薄形構造においてもチップ裏面
を絶縁させることができる。
【0041】さらに、チップ裏面を露出させる薄形構造
において、チップ裏面を積極的にグラウンド電位に落と
したい場合には、導電性のテープを用いてもよいし、あ
るいは導電性の基板仮止め剤を用いてもよい。
【0042】また、本実施の形態1のQFN5は、チッ
プ上にタブ1bが配置される構造であるが、半導体チッ
プ2の主面2bにおいてパッド2aはワイヤ4接続のた
めに露出していなければならず、したがって、主面2b
において対向するパッド2a列の間の領域にタブ1bが
配置されなければならない。
【0043】そこで、タブ1bとしては、図1および図
2に示すように、半導体チップ2の主面2bよりチップ
支持面1cの面積が遥かに小さなもの(以降、これを小
タブという)を採用しており、これによって、半導体チ
ップ2の主面2bの中央付近にタブ1bを配置すれば、
各パッド2aはタブ1bに覆われることなく必ず露出す
る構造となる。
【0044】さらに、図1に示すように、QFN5で
は、その複数のリード1aが、必ず半導体チップ2の外
側の周囲に配置されている。
【0045】したがって、小タブとの組み合わせにおい
て、半導体チップ2は、その外周が、タブ1bと各リー
ド1aとの間に配置されるような大きさのものであれ
ば、種々の大きさのものを選択することができる。
【0046】そこで、図5に示す変形例のQFN5は、
図1に示すものより小さな半導体チップ2を採用した場
合であり、このように、本実施の形態1のQFN5では
チップサイズに汎用性を持たせることができる。言い換
えると、1種類のリードフレームで複数の大きさの半導
体チップ2を搭載することができ、リードフレームの共
通化を図ることができる。
【0047】また、図1や図5に示すように、半導体チ
ップ2は、その主面2bの縁部に複数のパッド2aが並
んで設けられている(以降、このようなパッド2aの配
列を外周パッド配列という)ことが好ましい。
【0048】すなわち、外周パッド配列の半導体チップ
2を採用することが好ましい。これは、小タブの配置領
域を考慮すると、半導体チップ2の主面2bにおいて各
パッド2aは、できるだけ縁部に設けられている方がタ
ブ1bと半導体チップ2の接着領域を広くすることがで
き、タブ1bと半導体チップ2との接着力を高めること
ができるためである。
【0049】さらに、各パッド2aが、できるだけ縁部
寄りに設けられている方がタブ1bの大きさとしても種
々のものを採用することができ、リードフレームに汎用
性を持たせることができる。
【0050】また、QFN5では、その複数のリード1
aが、必ず半導体チップ2の外側の周囲に配置されてお
り、LOC(Lead On Chip) タイプの半導体パッケージ
のようにワイヤボンディングが行われるインナリード
(バスバーリードも含む)がチップ上に配置された構造
とは明らかに異なっている。
【0051】したがって、QFN5では、タブ1bには
ワイヤボンディングが行われることはない。すなわち、
QFN5は、タブ1bにはワイヤ4が接続しておらず、
LOCとは明らかに構造が異なったものである。
【0052】また、QFN5では、半導体チップ2とタ
ブ1bとを接着している接着部材として、両面接着テー
プ6を採用しており、これにより、ペースト状の接着材
を用いた際に発生する接着材流れによるパッド汚れを発
生させないようにすることができる。
【0053】また、QFN5の変形例として、本実施の
形態1の半導体装置は、例えば、図6に示すようなSO
N(Small Outline No-lead)14のように対向する2方
向にリード1aが配置されたものであってもよい。
【0054】すなわち、2方向のパッド・リードレイア
ウトであっても、本実施の形態1の半導体装置は適用可
能である。
【0055】さらに、図1に示したQFN5では、四角
形の小タブ(タブ1b)に半導体チップ2の主面2bを
接合させる場合を示したが、小タブの形状としては、種
々のものが考えられる。
【0056】図7は、四角形のタブ1bに両面接着テー
プ6が貼られた状態を示したものである。
【0057】さらに、図8は、四角形のタブ1bに複数
のスリット1fが設けられているものであり、このスリ
ット1fにレジン7(図13参照)が埋め込まれること
により、レジン7とタブ1bの密着性を向上させること
ができる。
【0058】また、図9は、タブ1bを1つではなく小
形化して5つ設けたものであり、この場合、両面接着テ
ープ6は少なくとも2つ以上のタブ1bに分散させて貼
ることが好ましいが、中央のタブ1bには両面接着テー
プ6を貼らずにダミーのタブ1bとしている。
【0059】なお、タブ1bの形状は、図7、図8およ
び図9の形状に限定されるものではない。例えば、半導
体チップ2の各パッド2aが主面2bの縁部よりやや内
方に形成されている場合など、枠状のタブ1bとして、
この枠内でパッド2aが露出するようにしてもよく、ま
た、図8に示すタブ1bにおいて、スリット1fからパ
ッド2aを露出させるようにしてもよい。
【0060】次に、本実施の形態のQFN5の製造方法
を図14に示す製造プロセスフロー図にしたがって説明
する。
【0061】まず、それぞれのデバイス領域(パッケー
ジ領域)においてタブ1bと複数のリード1aとを有
し、かつタブ1bのチップ支持面(第1の面)1cに両
面接着テープ6が貼り付けられたリードフレームである
図10に示すマトリクスフレーム1を準備する。
【0062】なお、マトリクスフレーム1は、複数行×
複数列に亘ってデバイス領域が形成されたものであり、
これによって、複数のQFN5を一括して組み立てるこ
とができるため、コストダウンと生産性向上を図ること
ができる。
【0063】ただし、マトリクスフレーム1に限定され
るものではなく、単列の多数個取りのリードフレームを
用いてもよい。
【0064】図10は、1つのマトリクスフレーム1に
よって(1行〜4行)×(A列からC列)の12個のQ
FN5を組み立てることが可能なフレームであり、マト
リクスフレーム1のそれぞれのタブ1bには、予め両面
接着テープ6が貼り付けられている。
【0065】ただし、両面接着テープ6は、予め貼り付
けられていなくてもよく、その際には、ステップS3の
チップ付け工程で半導体チップ2とタブ1bを接着する
前にタブ1bに貼り付けてもよい。
【0066】また、両面接着テープ6が予め貼り付けら
れていないリードフレームを準備して、ステップS3の
チップ付け工程で半導体チップ2とタブ1bを接着する
前に両面接着テープ6を半導体チップ2の主面2b上に
貼り付けてもよい。その際、半導体チップ2の主面2b
に各パッド2aが露出するように両面接着テープ6を接
着し、ステップS3のチップ付け工程で、この両面接着
テープ6が貼り付けられた半導体チップ2の主面2bと
タブ1bとを各パッド2aを露出させて両面接着テープ
6を介して接着することになる。
【0067】一方、図14に示すステップS1により、
複数のパッド2aが形成された半導体チップ領域を有す
る半導体ウェハを準備し、この半導体ウェハをダイシン
グによって個片化して良品の半導体チップ2を取得する
(ステップS2)。
【0068】その後、ステップS3に示すチップ付けを
行う。
【0069】すなわち、それぞれのタブ1bのチップ支
持面1cに両面接着テープ6が貼り付けられたマトリク
スフレーム1を供給して、半導体チップ2の主面2bと
タブ1bとを複数のパッド2aを露出させて両面接着テ
ープ6を介して接着する。
【0070】その際、まず、図11に示すように、ヒー
トステージ10上に半導体チップ2を位置決めするとと
もに、その主面2bを上方に向けて配置する。
【0071】さらに、ヒートステージ10上マトリクス
フレーム1を供給し、両面接着テープ6が貼り付けられ
たタブ1bを半導体チップ2上に配置する。
【0072】その後、ヒートステージ10を上昇させて
タブ1bの中心付近の下方に半導体チップ2を配置す
る。続いて、ヒートツール11をタブ1bのチップ支持
面1cと反対側の表面1dに押し当て、ヒートツール1
1によってタブ1bを表面1d側から押圧するとともに
タブ1bを加熱し、かつヒートステージ10によって半
導体チップ2を加熱することにより、半導体チップ2の
主面2b上に両面接着テープ6を介してタブ1bを接着
する。
【0073】なお、半導体チップ2とタブ1bとを接着
する接着部材として両面接着テープ6を用いることによ
り、ペースト状の接着材を用いた際に発生する接着材流
れによるパッド汚れを発生させないようにすることがで
きる。
【0074】すなわち、ペースト状の接着材を半導体チ
ップ2の主面2b上に塗布すると、前記接着材の流出に
よってパッド2aが汚れることがあるが、本実施の形態
1では流出することの無い両面接着テープ6を用いるた
め、パッド汚れの発生を防ぐことができる。
【0075】ただし、接着材としてペースト状の接着材
を使用してもよく、その場合には、半導体チップ2の主
面2bにペースト状の接着材を塗布するか、または、リ
ードフレームを裏返して配置し、タブ1bのチップ支持
面1cにペースト状の接着材を供給し、そこに、裏返し
た半導体チップ2の主面2bを位置決めして接合しても
よい。
【0076】また、チップ付けの順番は、図10に示す
マトリクスフレーム1において、例えば、1A、1B、
1C、2A、2B、2C、・・・4A、4B、4Cなど
であるが、この順番に限定されるものではない。
【0077】その後、ステップS4に示すワイヤボンデ
ィングを行う。
【0078】ここでは、タブ1bの側方にワイヤループ
が形成されるように半導体チップ2のパッド2aとこれ
に対応するマトリクスフレーム1のリード1aとをワイ
ヤ4によって電気的に接続する。
【0079】その際、図12に示すように、まず、ヒー
トブロック12上に半導体チップ2を配置する。
【0080】なお、半導体チップ2を支持するヒートブ
ロック12は、半導体チップ2の裏面2c全体を支持す
ることが可能な平坦面を有した形状のものである。つま
り、半導体チップ2は、その主面2bにタブ1bが固定
されているため、主面2bと反対側の裏面2cは完全に
露出した状態となっており、したがって、ワイヤボンデ
ィング時に、半導体チップ2の裏面2c全体をヒートブ
ロック12によって加熱できる。
【0081】すなわち、図12に示すように、ヒートブ
ロック12によって半導体チップ2の裏面2c全体を支
持することにより、半導体チップ2の裏面2c全体を加
熱し、この状態でタブ1bの側方で露出している各パッ
ド2a(図1参照)と、これに対応するリード1aとを
キャピラリ13によってワイヤボンディングする。
【0082】これにより、半導体チップ2の裏面2c全
体をほぼ均等に加熱できるため、各ワイヤ4の接合強度
をほぼ均一にしてボンディング性能の安定化を図ること
ができる。
【0083】さらに、半導体チップ2の裏面2cが平坦
で、かつ露出しているため、分割した複数のブロックで
はなく、1つのヒートブロック12によって加熱するこ
とができる。
【0084】このようにしてワイヤボンディングするこ
とにより、各ワイヤ4によるワイヤリングをタブ1bの
横方向である側方に形成した状態にすることができる。
【0085】その後、ステップS5に示すモールドを行
う。
【0086】なお、ステップS5に示すモールド工程以
降は、従来のトランスファーモールド製品と同一工程フ
ローおよび仕様によって着工することが可能である。
【0087】モールド工程では、図13に示すように、
まず、ワイヤボンディング済みのマトリクスフレーム1
の各デバイス領域をモールド金型9の上型9aのキャビ
ティ9cに対応した下型9b上に配置する。
【0088】その後、マトリクスフレーム1を上型9a
と下型9bとによってクランプし、各キャビティ9cに
封止用の熱硬化性のエポキシ樹脂などのレジン7を注入
してモールドを行う。
【0089】なお、下型9bは、平坦な金型面によって
マトリクスフレーム1を支持しており、このような状態
でレジン7をキャビティ9c内に充填させると、図2に
示すように複数のリード1aそれぞれの被接続面1g
(一部)が封止体3の裏面3a(実装面)に露出するよ
うにモールドできる。
【0090】これにより、半導体チップ2、ワイヤ4お
よびタブ1bが樹脂封止され、封止体3が形成される。
【0091】その後、ステップS6に示すメッキを行
い、各リード1aの露出した被接続面1gに半田めっき
8を形成する。
【0092】その後、ステップS7に示すマークを行
う。マーク工程では、封止体3の実装面と反対側の面な
どに製品記号などを付す。
【0093】なお、ステップS6のメッキとステップS
7のマークのそれぞれの工程を行う順序は、逆であって
もよい。
【0094】その後、ステップS8に示す切断・成形を
行う。
【0095】ここでは、マトリクスフレーム1の各デバ
イス領域の複数のリード1aそれぞれをマトリクスフレ
ーム1の枠部1hから切断によって分離する。
【0096】その後、ステップS9に示すテストを行っ
て、出荷(ステップS10)となる。
【0097】次に、本実施の形態1のQFN5の実装形
態について説明する。
【0098】図15は、チップ裏面露出構造のQFN5
の実装状態を示すものであり、配線基板である実装基板
16に導電性ペースト15を介して接合されている。チ
ップ裏面露出構造のQFN5では、半導体チップ2の裏
面2cが封止体3の裏面3aに露出しているため放熱性
にすぐれているが、導電性ペースト15を用いて実装基
板16に直に接合することにより、さらに放熱性を向上
できる。
【0099】また、図16は、図15に示す実装基板1
6の基板側の端子配列の一例を示すものであり、QFN
5のリード1aと接続する四角形に配列された複数の基
板側端子16aの内側に、半導体チップ2と接続するチ
ップ接続用端子16cが設けられ、さらに、複数の基板
側端子16aのうちGNDピン用端子16bとチップ接
続用端子16cとを接続する配線16dが設けられてい
る。
【0100】これにより、QFN5の放熱性をさらに向
上させることができるとともに、ノイズ耐性の向上およ
び高周波特性の向上(基板電位の安定化)を図ることが
できる。
【0101】また、QFN5は、実装基板16へ実装し
た状態であっても、実装高さ(N)をN=0.4〜0.5m
mとすることができる。
【0102】また、図17は、QFN5を実装基板16
に対して半田実装した一例であり、半田溶融時にリード
1aの側面まで半田が濡れ上がるため、半田フィレット
17が形成され、各リード1aが半田フィレット17を
介して基板側端子16a(図16参照)に接続された状
態となる。
【0103】これによって、各リード1aの半田接続部
の接続強度を確保して接続信頼性を確保できるととも
に、熱サイクル耐性の向上を図ることができる。
【0104】次に、図18、図19を用いて、本実施の
形態1のQFN5を実装した電子装置の一例であるマル
チチップモジュール(Multi-Chip-Module)18について
説明する。
【0105】図18に示すマルチチップモジュール18
は、配線基板であるモジュール基板19上に第1の半導
体装置であるQFN5と、第2の半導体装置であるCS
P(Chip Size Package)20およびCSP21が搭載さ
れているものである。
【0106】CSP20,21は、それぞれ突起電極で
あるバンプ電極20a,21aを介してモジュール基板
19に搭載されており、ウェハレベルパッケージなどと
も呼ばれ、例えば、半導体ウェハの状態で再配線によっ
て半導体チップ2のパッド2aとそれぞれバンプ電極2
0a,21aとが接続され、その後、ダイシングにより
個片化されて取得されたチップサイズとほぼ同等の小形
半導体パッケージである。
【0107】なお、図18に示すマルチチップモジュー
ル18では、QFN5は、例えば、EEPROM(Elec
trically Erasable Programmable Read Only Memory)な
どとして搭載され、一方、CSP20やCSP21は、
例えば、マイコンやDRAM(Dynamic Random Access
Memory) などとして搭載される。
【0108】その際、CSP20やCSP21は、0.5
〜0.6mm程度の実装高さで搭載されるが、本実施の形
態1のQFN5もこれらと同等もしくはそれ以下の実装
高さで実装可能である。
【0109】すなわち、リードフレームを用いて組み立
てられる低コストのQFN5をCSP20やCSP21
と同等の高さで搭載できることにより、低コストでかつ
薄形のマルチチップモジュール18を実現できる。
【0110】なお、マルチチップモジュール18には、
モジュール基板19に外部端子として、複数の半田バン
プ18aが設けられている。
【0111】図19は、同様に、モジュール基板19上
に、本実施の形態1のQFN5と、半導体チップ2より
外側に突起電極であるバンプ電極22aが配置されたフ
ァンアウト(Fan-out)型のBGA22とを実装したマル
チチップモジュール18を示したものである。
【0112】ファンアウト型のBGA22についても0.
5〜0.6mm程度の実装高さで搭載可能なため、本実施
の形態1のQFN5もこれと同等もしくはそれ以下の実
装高さで実装することができ、図18に示すマルチチッ
プモジュール18と同様の効果を得ることができる。
【0113】(実施の形態2)図20は本発明の実施の
形態2の半導体装置(QFN)の構造の一例を示す断面
図、図21は図20に示すQFNの組み立てに用いられ
るマトリクスフレームの構造の一例を示す平面図、図2
2は図20に示すQFNの組み立てにおける一括モール
ド状態の一例を示す断面図、図23は図20に示すQF
Nの組み立てにおける一括モールド後のダイシングライ
ンの一例を示す平面図、図24は図20に示すQFNの
製造方法における組み立て手順の一例を示す製造プロセ
スフロー図である。
【0114】本実施の形態2の半導体装置は、実施の形
態1で説明したQFN5とほぼ同様の構造のQFN23
であるが、組み立てのモールド工程においてマトリクス
フレーム1の複数のデバイス領域(パッケージ領域)
を、図22に示すようにモールド金型9の1つのキャビ
ティ9cによって一括で覆ってモールド(以降、このよ
うなモールドを一括モールドという)し、モールド工程
後の個片化の工程でダイシングによって樹脂とリードフ
レームとを一緒に分割してそれぞれのパッケージにする
ものである。
【0115】したがって、図20に示すQFN23で
は、封止体3の側面がキャビティ9cの形状に沿った形
状ではなく、ダイシングによって形成されたものである
ため、裏面3aに対してほぼ直角を成している。
【0116】なお、図20に示すQFN23のその他の
構造は、実施の形態1で説明した図4に示すQFN5と
同様であり、半導体チップ2の主面2b上にタブ1bが
接合され、かつタブ1bの側方でワイヤリングが行われ
るとともに、封止体3の裏面3aの周縁部に複数のリー
ド1aが配置されたものである。
【0117】したがって、QFN23の高さ(P)もP
=0.5mm程度であり、さらに、QFN23によって得
られる効果についてもQFN5のものと同様である。
【0118】次に、QFN23の組み立てについて説明
する。
【0119】図21に示すマトリクスフレーム1は、Q
FN23の組み立てに用いられるフレームであり、図1
0に示すマトリクスフレーム1がそれぞれのデバイス領
域ごとにモールド金型9におけるゲートやランナを設け
る必要があったのに対して、図21に示すマトリクスフ
レーム1では、デバイス領域ごとに設ける必要がなくな
るため、1枚のマトリクスフレーム1におけるデバイス
領域の数を増やすことができ、1枚のマトリクスフレー
ム1当たりの取り数を増やすことができる。
【0120】例えば、図10に示すマトリクスフレーム
1では、(1行〜4行)×(A列からC列)の12個の
QFN5を組み立てることが可能であったのに対して、
図21に示すマトリクスフレーム1では、(1行〜4
行)×(A列からD列)の16個のQFN23を組み立
てることが可能となり、4個増やすことができる。
【0121】これにより、一括モールドでは、フレーム
単位のパッケージ取り数を増やすことができるため、パ
ッケージ1個当たりのコストを低減できる。
【0122】なお、図23は、一括モールド後のマトリ
クスフレーム1上の一括封止部24の構造を示したもの
であり、点線部分がダイシングライン25を示してお
り、一括モールド後の個片化の工程でダイサを用いてこ
のダイシングライン25に沿ってダイシングして個々の
パッケージに分割する。
【0123】図24は、QFN23の組み立てフローを
示したものであるが、全体の手順は、図14に示すQF
N5の組み立てフローと同様であり、相違点としては、
図14のステップS5のモールドが、図24のステップ
S25のモールドでは一括モールドになることと、図1
4のステップS8の切断・成形が、図24のステップS
28ではPKG(パッケージ)ダイシングになることで
ある。
【0124】すなわち、ステップS21のウェハからス
テップS24のワイヤボンディングまでは、図14に示
すQFN5の組み立てフローと同じであり、その後、ス
テップS25のモールドで、図22に示すように一括モ
ールドを行う。
【0125】さらに、ステップS26のメッキ、ステッ
プS27のマークを行った後、ステップS28のPKG
ダイシングでダイサを用いて図23に示す一括封止部2
4をダイシングライン25に沿って分割して個片化し、
個々のQFN23となる。
【0126】その後、ステップS29のテストを行っ
て、ステップS30の出荷となる。
【0127】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言う
までもない。
【0128】例えば、前記実施の形態1,2では、図1
0および図21に示すマトリクスフレーム1にそれぞれ
12個または16個のデバイス領域(パッケージ領域)
が形成されている場合を説明したが、1枚のマトリクス
フレーム1におけるデバイス領域の形成数は、12個ま
たは16個に限定されるものではなく、マトリクス配列
で複数のデバイス領域が設けられているフレームであれ
ばよい。
【0129】
【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、
以下のとおりである。
【0130】タブが半導体チップの主面に接着され、か
つワイヤのループがタブの周囲の側方に形成されること
により、ワイヤのループの高さがタブの厚さと相殺さ
れ、半導体装置においてワイヤのループの高さ分を薄く
することができる。これにより、リードフレームを用い
て組み立てられる半導体装置のコストを抑えた薄形化を
実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の半導体装置(QFN)
の内部構造の一例を封止体を透過して示す平面図であ
る。
【図2】図1に示すA−A線に沿った断面の構造を示す
断面図である。
【図3】図1に示すB−B線に沿った断面の構造を示す
断面図である。
【図4】本発明の実施の形態1の変形例の半導体装置
(QFN)の構造を示す断面図である。
【図5】本発明の実施の形態1の変形例の半導体装置
(QFN)の内部構造を封止体を透過して示す平面図で
ある。
【図6】本発明の実施の形態1の変形例の半導体装置
(SON)の内部構造を封止体を透過して示す平面図で
ある。
【図7】図1に示すQFNのタブの構造を示す部分平面
図である。
【図8】変形例のタブの構造を示す部分平面図である。
【図9】変形例のタブの構造を示す部分平面図である。
【図10】図1に示すQFNの組み立てに用いられるマ
トリクスフレームの構造の一例を示す平面図である。
【図11】図1に示すQFNの組み立てにおけるチップ
付け状態の一例を示す概念図である。
【図12】図1に示すQFNの組み立てにおけるワイヤ
ボンディング状態の一例を示す概念図である。
【図13】図1に示すQFNの組み立てにおけるモール
ド状態の一例を示す断面図である。
【図14】図1に示すQFNの製造方法における組み立
て手順の一例を示す製造プロセスフロー図である。
【図15】図4に示す変形例のQFNの実装構造の一例
を示す断面図である。
【図16】図15に示す配線基板の基板側の端子配列の
一例を示す平面図である。
【図17】図1に示すQFNを半田実装した際の半田フ
ィレットの形成状態の一例を示す部分拡大断面図であ
る。
【図18】本発明の実施の形態1の電子装置(マルチチ
ップモジュール)の構造の一例を示す断面図である。
【図19】本発明の実施の形態1の電子装置(マルチチ
ップモジュール)の構造の一例を示す断面図である。
【図20】本発明の実施の形態2の半導体装置(QF
N)の構造の一例を示す断面図である。
【図21】図20に示すQFNの組み立てに用いられる
マトリクスフレームの構造の一例を示す平面図である。
【図22】図20に示すQFNの組み立てにおける一括
モールド状態の一例を示す断面図である。
【図23】図20に示すQFNの組み立てにおける一括
モールド後のダイシングラインの一例を示す平面図であ
る。
【図24】図20に示すQFNの製造方法における組み
立て手順の一例を示す製造プロセスフロー図である。
【符号の説明】
1 マトリクスフレーム(リードフレーム) 1a リード 1b タブ 1c チップ支持面(第1の面) 1d 表面 1e 吊りリード 1f スリット 1g 被接続面(一部) 1h 枠部 1i タブ上げ部 2 半導体チップ 2a パッド(電極) 2b 主面 2c 裏面(反対側の面) 3 封止体 3a 裏面(実装面) 4 ワイヤ 5 QFN(半導体装置) 6 両面接着テープ(接着部材) 7 レジン 8 半田めっき 9 モールド金型 9a 上型 9b 下型 9c キャビティ 10 ヒートステージ 11 ヒートツール 12 ヒートブロック 13 キャピラリ 14 SON(半導体装置) 15 導電性ペースト 16 実装基板(配線基板) 16a 基板側端子 16b GNDピン用端子 16c チップ接続用端子 16d 配線 17 半田フィレット 18 マルチチップモジュール(電子装置) 18a 半田バンプ(外部端子) 19 モジュール基板(配線基板) 20 CSP(第2の半導体装置) 20a バンプ電極(突起電極) 21 CSP(第2の半導体装置) 21a バンプ電極(突起電極) 22 BGA(第2の半導体装置) 22a バンプ電極(突起電極) 23 QFN(半導体装置) 24 一括封止部 25 ダイシングライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 見上 茂 北海道亀田郡七飯町字中島145番地 日立 北海セミコンダクタ株式会社内 Fターム(参考) 5F067 AA01 AB04 BD08 BD10 BE00 BE02 BE06 BE09 DF16

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の半導体素子を有しており、主面に
    複数の電極が形成された半導体チップと、 複数のリードと、 前記半導体チップの主面の電極を露出させて前記主面と
    接着部材を介して接着しているタブと、 前記タブの外側に配置され、前記半導体チップの複数の
    電極と前記複数のリードそれぞれとを電気的に接続する
    複数のワイヤと、 前記半導体チップ、前記複数のワイヤおよび前記タブを
    封止する封止体とを有し、 前記ワイヤのループが前記タブの周囲の側方に形成され
    ており、前記複数のリードのそれぞれは、前記封止体の
    実装面にその一部を露出していることを特徴とする半導
    体装置。
  2. 【請求項2】 複数の半導体素子を有しており、主面に
    その4つの辺に沿って複数の電極が形成された半導体チ
    ップと、 前記半導体チップの4辺それぞれに対応して配置された
    複数のリードと、 前記半導体チップの主面の電極を露出させて前記主面と
    接着部材を介して接着しているタブと、 前記タブの外側に配置され、前記半導体チップの複数の
    電極と前記複数のリードそれぞれとを電気的に接続する
    複数のワイヤと、 前記半導体チップ、前記複数のワイヤおよび前記タブを
    封止する封止体とを有し、 前記ワイヤのループが前記タブの周囲の側方に形成され
    ており、前記複数のリードのそれぞれは、前記封止体の
    四角形の実装面の周縁部にそれぞれの一部を露出してい
    ることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 複数の半導体素子を有しており、主面に
    複数の電極が形成された半導体チップと、 複数のリードと、 前記半導体チップの主面の電極を露出させて前記主面と
    接着部材を介して接着しているタブと、 前記タブの外側に配置され、前記半導体チップの複数の
    電極と前記複数のリードそれぞれとを電気的に接続する
    複数のワイヤと、 前記半導体チップ、前記複数のワイヤおよび前記タブを
    封止する封止体とを有し、 前記ワイヤのループが前記タブの周囲の側方に形成さ
    れ、前記複数のリードのそれぞれは、前記封止体の実装
    面にその一部を露出しており、前記リードの露出した面
    から前記封止体の表面までの高さが0.5mm以下である
    ことを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 複数の半導体素子を有しており、主面に
    複数の電極が形成された半導体チップと、 複数のリードと、 前記半導体チップの主面の電極を露出させて前記主面と
    接着部材を介して接着しているタブと、 前記タブの外側に配置され、前記半導体チップの複数の
    電極と前記複数のリードそれぞれとを電気的に接続する
    複数のワイヤと、 前記半導体チップ、前記複数のワイヤおよび前記タブを
    封止する封止体とを有し、 前記ワイヤのループが前記タブの周囲の側方に形成さ
    れ、前記複数のリードのそれぞれは、前記封止体の実装
    面にその一部を露出しており、前記リードの露出した面
    から前記封止体の表面までの高さが0.4mm以下である
    ことを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の半導体装置であって、前
    記半導体チップの主面の縁部に複数の前記電極が並んで
    設けられていることを特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項6】 請求項2記載の半導体装置であって、前
    記接着部材が両面接着テープであることを特徴とする半
    導体装置。
  7. 【請求項7】 請求項2記載の半導体装置であって、前
    記タブは、前記半導体チップの主面上の対向する電極列
    の間に配置されていることを特徴とする半導体装置。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の半導体装置であって、前
    記タブには、前記ワイヤが接続していないことを特徴と
    する半導体装置。
  9. 【請求項9】 請求項2記載の半導体装置であって、前
    記複数のリードは、前記半導体チップの外側に配置され
    ていることを特徴とする半導体装置。
  10. 【請求項10】 請求項2記載の半導体装置であって、
    前記半導体装置は、それぞれのリードが半田フィレット
    を介して配線基板の端子に接続されていることを特徴と
    する半導体装置。
  11. 【請求項11】 タブと複数のリードとを有するリード
    フレームを準備する工程と、 複数の電極が形成された半導体チップの主面と前記タブ
    とを前記複数の電極を露出させて両面接着テープを介し
    て接着する工程と、 前記タブの側方にワイヤループが形成されるように前記
    半導体チップの電極とこれに対応する前記リードフレー
    ムのリードとをワイヤによって電気的に接続する工程
    と、 前記複数のリードそれぞれの一部が封止体の実装面に露
    出するように前記半導体チップ、前記ワイヤおよび前記
    タブを樹脂封止する工程と、 前記複数のリードを前記リードフレームから分離する工
    程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  12. 【請求項12】 タブと複数のリードとを有しており、
    前記タブの第1の面に両面接着テープが貼り付けられた
    リードフレームを準備する工程と、 複数の電極が形成された半導体チップの主面と前記タブ
    とを前記複数の電極を露出させて前記両面接着テープを
    介して接着する工程と、 前記タブの側方にワイヤループが形成されるように前記
    半導体チップの電極とこれに対応する前記リードフレー
    ムのリードとをワイヤによって電気的に接続する工程
    と、 前記複数のリードそれぞれの一部が封止体の実装面に露
    出するように前記半導体チップ、前記ワイヤおよび前記
    タブを樹脂封止する工程と、 前記複数のリードを前記リードフレームから分離する工
    程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  13. 【請求項13】 タブと複数のリードとを有するリード
    フレームを準備する工程と、 主面に複数の電極が形成されており、前記主面に前記複
    数の電極が露出するように両面接着テープが貼り付けら
    れた半導体チップを準備する工程と、 前記半導体チップの主面と前記タブとを前記複数の電極
    を露出させて前記両面接着テープを介して接着する工程
    と、 前記タブの側方にワイヤループが形成されるように前記
    半導体チップの電極とこれに対応する前記リードフレー
    ムのリードとをワイヤによって電気的に接続する工程
    と、 前記複数のリードそれぞれの一部が封止体の実装面に露
    出するように前記半導体チップ、前記ワイヤおよび前記
    タブを樹脂封止する工程と、 前記複数のリードを前記リードフレームから分離する工
    程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項14】 請求項11記載の半導体装置の製造方
    法であって、前記ワイヤによって前記半導体チップの電
    極と前記リードとを電気的に接続する際に、前記半導体
    チップの主面と反対側の面全体を加熱して接続すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  15. 【請求項15】 配線基板と、この配線基板上に搭載さ
    れた第1および第2の半導体装置とを有する電子装置で
    あって、 前記第1の半導体装置は、主面に複数の電極が形成され
    た半導体チップと、前記電極を露出させて前記主面と接
    着部材を介して接着しているタブと、前記半導体チップ
    の外側に配置された複数のリードと、前記半導体チップ
    の複数の電極と前記複数のリードそれぞれとを電気的に
    接続する複数のワイヤと、前記半導体チップ、前記複数
    のワイヤおよび前記タブを封止する封止体とを有し、前
    記複数のリードは、前記封止体の実装面にそれぞれの一
    部を露出しており、 前記第2の半導体装置は、主面に複数の電極が形成され
    た半導体チップと、前記複数の電極それぞれに電気的に
    接続する複数の突起電極とを有しており、 前記第1の半導体装置と前記第2の半導体装置とが前記
    配線基板の同一面に同じ高さで実装されていることを特
    徴とする電子装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005223331A (ja) * 2004-02-04 2005-08-18 Samsung Electronics Co Ltd リードフレーム、これを利用した半導体チップパッケージ及びその製造方法
US7402502B2 (en) 2003-12-25 2008-07-22 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device by using a matrix frame

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7402502B2 (en) 2003-12-25 2008-07-22 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device by using a matrix frame
JP2005223331A (ja) * 2004-02-04 2005-08-18 Samsung Electronics Co Ltd リードフレーム、これを利用した半導体チップパッケージ及びその製造方法

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