JPH0846094A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH0846094A JPH0846094A JP6175470A JP17547094A JPH0846094A JP H0846094 A JPH0846094 A JP H0846094A JP 6175470 A JP6175470 A JP 6175470A JP 17547094 A JP17547094 A JP 17547094A JP H0846094 A JPH0846094 A JP H0846094A
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 凹凸があったポリイミド膜形状を平坦化し、
半導体装置の信頼性を向上させる。 【構成】 所定の集積回路製造工程を終了した半導体チ
ップ21と銅系合金あるいは鉄系合金からなるリードフ
レームのダイパッド22が銀ペーストもしくは半田接着
剤や金とシリコンの共晶によって接着されている。半導
体チップ21周囲に設けられた複数個のボンディングパ
ッド23と複数個のリードフレームのインナーリード2
4が、外部からの信号伝達、電気的導通のために金属細
線(金、銅、アルミニウム)からなるボンディングワイ
ヤー25で接続されている。また、半導体チップ21上
には平坦なポリイミド膜27が形成され、これらを一体
的に封止樹脂26でモールドしている。
半導体装置の信頼性を向上させる。 【構成】 所定の集積回路製造工程を終了した半導体チ
ップ21と銅系合金あるいは鉄系合金からなるリードフ
レームのダイパッド22が銀ペーストもしくは半田接着
剤や金とシリコンの共晶によって接着されている。半導
体チップ21周囲に設けられた複数個のボンディングパ
ッド23と複数個のリードフレームのインナーリード2
4が、外部からの信号伝達、電気的導通のために金属細
線(金、銅、アルミニウム)からなるボンディングワイ
ヤー25で接続されている。また、半導体チップ21上
には平坦なポリイミド膜27が形成され、これらを一体
的に封止樹脂26でモールドしている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体チップ表面保護ポ
リイミド膜を用いる半導体装置およびその製造方法に関
するものである。
リイミド膜を用いる半導体装置およびその製造方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体部品は高集積化、高密度化
の傾向にあり、それにともない半導体チップが微細化、
大型化している。一方、半導体チップのケースであるパ
ッケージは安価な樹脂封止型が多用される状況にある。
しかし、半導体チップの微細化、大型化は従来以上に封
止樹脂から応力の影響を強く受け、樹脂中のシリカ充填
剤で表面保護膜にクラックが発生したり、さらには配線
の断線、特性変動をひき起こしたりして、不良となる事
故がしばしば報告されている。
の傾向にあり、それにともない半導体チップが微細化、
大型化している。一方、半導体チップのケースであるパ
ッケージは安価な樹脂封止型が多用される状況にある。
しかし、半導体チップの微細化、大型化は従来以上に封
止樹脂から応力の影響を強く受け、樹脂中のシリカ充填
剤で表面保護膜にクラックが発生したり、さらには配線
の断線、特性変動をひき起こしたりして、不良となる事
故がしばしば報告されている。
【0003】そこで多くの半導体メーカーでは、チップ
表面に緩衝材としてポリイミド膜を形成し、前記問題を
解決するようになっている。このポリイミド膜は、ウエ
ハ状態の半導体チップの表面にポリイミド前駆体を回転
塗布して不要なポリイミド前駆体を振り落とす。その
後、露光工程をへてウエットエッチング技術、ドライエ
ッチング技術を用いてパターンニングを行い、熱硬化、
硬化後の表面処理をして形成する方法が多用されてい
る。この方法は、膜の平坦性や膜厚の制御性に優れる反
面、高価な設備投資、製造工程の複雑化、多量の産業廃
棄物の発生による環境悪化が問題である。
表面に緩衝材としてポリイミド膜を形成し、前記問題を
解決するようになっている。このポリイミド膜は、ウエ
ハ状態の半導体チップの表面にポリイミド前駆体を回転
塗布して不要なポリイミド前駆体を振り落とす。その
後、露光工程をへてウエットエッチング技術、ドライエ
ッチング技術を用いてパターンニングを行い、熱硬化、
硬化後の表面処理をして形成する方法が多用されてい
る。この方法は、膜の平坦性や膜厚の制御性に優れる反
面、高価な設備投資、製造工程の複雑化、多量の産業廃
棄物の発生による環境悪化が問題である。
【0004】これに対して、膜形成工程が簡略で設備投
資、製造コストが安価、さらに、産業廃棄物の発生を最
小限にできる非感光性ポリイミド前駆体のポッティング
法による膜形成工程について、図7を用いて説明する。
資、製造コストが安価、さらに、産業廃棄物の発生を最
小限にできる非感光性ポリイミド前駆体のポッティング
法による膜形成工程について、図7を用いて説明する。
【0005】半導体チップ1とリードフレームのダイパ
ッド2とを接着する。次に、半導体チップ1のボンディ
ングパッド3とリードフレームのインナーリード4とを
ボンディングワイヤー5で接続してから、半導体チップ
1の上面に、エアー圧力を用いたディスペンサーと1本
もしくは数本のノズルを用いて非感光性ポリイミド前駆
体を所定量ポッティング塗布する。その後、不活性ガス
を5〜100リットル/分の範囲内の流量で導入した硬
化炉に投入して、200〜300℃の範囲内の温度で加
熱して、非感光性ポリイミド前駆体のイミド化、溶剤の
乾燥をしてポリイミド膜を形成する。
ッド2とを接着する。次に、半導体チップ1のボンディ
ングパッド3とリードフレームのインナーリード4とを
ボンディングワイヤー5で接続してから、半導体チップ
1の上面に、エアー圧力を用いたディスペンサーと1本
もしくは数本のノズルを用いて非感光性ポリイミド前駆
体を所定量ポッティング塗布する。その後、不活性ガス
を5〜100リットル/分の範囲内の流量で導入した硬
化炉に投入して、200〜300℃の範囲内の温度で加
熱して、非感光性ポリイミド前駆体のイミド化、溶剤の
乾燥をしてポリイミド膜を形成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、半導体チッ
プ1の上面にポッティングされた非感光性ポリイミド前
駆体は、半導体チップ1の上面全面に広がり、いったん
凸形状の膜を形成する。その後の硬化工程でイミド化、
有機溶剤の乾燥をする。このとき、大気圧と、半導体チ
ップ1上面および側面に発生する表面張力によって、図
7や図8の表面段差計の測定データに示すように、半導
体チップ1の周囲の膜厚が厚く、中央部においては周囲
と比較して膜厚が薄い形状の、凹凸のあるポリイミド膜
6になる。その凹凸のあるポリイミド膜6を樹脂封止型
パッケージに搭載した場合、パッケージ内部の応力が不
均一になり、半田耐熱試験や温度サイクル試験時に封止
樹脂部7のクラック8や界面の剥離9を誘発する要因と
なる。また、半導体チップ1上面の集積回路の特に微細
パターンが集中する中央付近が薄くなるために、封止樹
脂に含まれるシリカ充填剤によって保護膜のクラック
や、配線の断線をひき起こす。また、薄型の樹脂封止型
半導体パッケージに搭載しようとする場合、樹脂封止工
程で膜の凹凸により封止樹脂の注入の際に流動が妨げら
れ、パッケージ内部ボイド10を誘発する要因になる。
さらに、半導体チップ1の集積回路にかかる応力が不均
一となり特性変動を起こす要因となる。さらに、銅系合
金のリードフレームを使用してパッケージに搭載する場
合、ポリイミド前駆体の硬化時の熱によって、リードフ
レーム表面に酸化膜が形成され、樹脂封止後に界面剥離
を起こしてしまう。このように、ポッティング法による
平坦なポリイミド膜6の形成には多くの課題があり、ま
た、パッケージに搭載した場合の問題点もあり、樹脂封
止型半導体装置においては、前記したポッティングのメ
リットを活かした高信頼性半導体装置を実現することが
非常に困難であった。
プ1の上面にポッティングされた非感光性ポリイミド前
駆体は、半導体チップ1の上面全面に広がり、いったん
凸形状の膜を形成する。その後の硬化工程でイミド化、
有機溶剤の乾燥をする。このとき、大気圧と、半導体チ
ップ1上面および側面に発生する表面張力によって、図
7や図8の表面段差計の測定データに示すように、半導
体チップ1の周囲の膜厚が厚く、中央部においては周囲
と比較して膜厚が薄い形状の、凹凸のあるポリイミド膜
6になる。その凹凸のあるポリイミド膜6を樹脂封止型
パッケージに搭載した場合、パッケージ内部の応力が不
均一になり、半田耐熱試験や温度サイクル試験時に封止
樹脂部7のクラック8や界面の剥離9を誘発する要因と
なる。また、半導体チップ1上面の集積回路の特に微細
パターンが集中する中央付近が薄くなるために、封止樹
脂に含まれるシリカ充填剤によって保護膜のクラック
や、配線の断線をひき起こす。また、薄型の樹脂封止型
半導体パッケージに搭載しようとする場合、樹脂封止工
程で膜の凹凸により封止樹脂の注入の際に流動が妨げら
れ、パッケージ内部ボイド10を誘発する要因になる。
さらに、半導体チップ1の集積回路にかかる応力が不均
一となり特性変動を起こす要因となる。さらに、銅系合
金のリードフレームを使用してパッケージに搭載する場
合、ポリイミド前駆体の硬化時の熱によって、リードフ
レーム表面に酸化膜が形成され、樹脂封止後に界面剥離
を起こしてしまう。このように、ポッティング法による
平坦なポリイミド膜6の形成には多くの課題があり、ま
た、パッケージに搭載した場合の問題点もあり、樹脂封
止型半導体装置においては、前記したポッティングのメ
リットを活かした高信頼性半導体装置を実現することが
非常に困難であった。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の半導体装
置は、半導体チップの上面にポッティング法によって形
成した平坦なポリイミド膜、ならびに、半導体チップの
ボンディングパッドとリードフレームのインナーリード
とを接続するボンディングワイヤーを、樹脂で一体的に
封止している。
置は、半導体チップの上面にポッティング法によって形
成した平坦なポリイミド膜、ならびに、半導体チップの
ボンディングパッドとリードフレームのインナーリード
とを接続するボンディングワイヤーを、樹脂で一体的に
封止している。
【0008】また、その製造方法は、半導体チップのボ
ンディングパッドとリードフレームのインナーリードと
をボンディングワイヤーで接続する工程と、半導体チッ
プの上面にポリイミド前駆体をポッティング塗布する工
程と、ポリイミド前駆体を減圧下で硬化させてポリイミ
ド膜を形成する工程とを有する。
ンディングパッドとリードフレームのインナーリードと
をボンディングワイヤーで接続する工程と、半導体チッ
プの上面にポリイミド前駆体をポッティング塗布する工
程と、ポリイミド前駆体を減圧下で硬化させてポリイミ
ド膜を形成する工程とを有する。
【0009】
【作用】本発明のポッティング法を用いて平坦なポリイ
ミド膜を半導体チップ上に形成することにより、樹脂の
シリカ充填剤から半導体チップを保護でき、さらに、パ
ッケージ内部の応力が均一となる半導体装置を得ること
ができる。また、本発明の減圧雰囲気中で硬化させるこ
とによって、大気圧の影響が取り除かれ、平坦なポリイ
ミド膜を形成することが可能となり、さらに、減圧によ
って硬化炉内の残留酸素濃度が減少し、銅系リードフレ
ームの酸化が防止できる。
ミド膜を半導体チップ上に形成することにより、樹脂の
シリカ充填剤から半導体チップを保護でき、さらに、パ
ッケージ内部の応力が均一となる半導体装置を得ること
ができる。また、本発明の減圧雰囲気中で硬化させるこ
とによって、大気圧の影響が取り除かれ、平坦なポリイ
ミド膜を形成することが可能となり、さらに、減圧によ
って硬化炉内の残留酸素濃度が減少し、銅系リードフレ
ームの酸化が防止できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の半導体装置における一実施例
について、図1を参照して説明する。
について、図1を参照して説明する。
【0011】図1において、21は半導体チップ、22
はダイパッド、23はボンディングパッド、24はイン
ナーリード、25はボンディングワイヤー、26は封止
樹脂、27はポッティング法を用いて形成した平坦なポ
リイミド膜、28はシリカ充填剤である。
はダイパッド、23はボンディングパッド、24はイン
ナーリード、25はボンディングワイヤー、26は封止
樹脂、27はポッティング法を用いて形成した平坦なポ
リイミド膜、28はシリカ充填剤である。
【0012】所定の集積回路製造工程を終了した半導体
チップ21と、銅系合金あるいは鉄系合金からなるリー
ドフレームのダイパッド22とが、銀ペーストもしくは
半田接着剤や金とシリコンの共晶によって接着されてい
る。半導体チップ21の周囲に設けられた複数個のボン
ディングパッド23と、複数個のリードフレームのイン
ナーリード24とが、外部からの信号伝達、電気的導通
のために金属細線(金、銅、アルミニウム)からなるボ
ンディングワイヤー25で接続されている。また、半導
体チップ21上には平坦なポリイミド膜27が形成さ
れ、これらを一体的に封止樹脂26でモールドしてい
る。この際の封止樹脂26は、エポキシ樹脂を主材と
し、シリカ充填剤、硬化剤、難燃剤等を含有した熱硬化
型の樹脂である。また、平坦なポリイミド膜27の材質
は、ポリイミド、ポリイミドとシリコーンの変性体、ま
たは、熱による膨張率を低減するためにフィラーを含有
するポリイミド等、パッケージ内部の応力緩和、界面密
着性の向上、封止樹脂に含まれるシリカ充填剤28から
集積回路を保護する目的で形成するポリイミド系の膜で
ある。本実施例では、ポリイミドとシリコーンの変性体
を使用した。また、ポリイミド膜の形状は、実施例の図
2の膜の断面形状に示すように、半導体チップ21の中
央部分がほぼ平坦で周囲を薄く形成する。さらにポリイ
ミド膜の厚みは、ボンディングワイヤー25のループの
高さ以下(2〜300μm)になるようなるべく薄く形
成するのが好ましい。
チップ21と、銅系合金あるいは鉄系合金からなるリー
ドフレームのダイパッド22とが、銀ペーストもしくは
半田接着剤や金とシリコンの共晶によって接着されてい
る。半導体チップ21の周囲に設けられた複数個のボン
ディングパッド23と、複数個のリードフレームのイン
ナーリード24とが、外部からの信号伝達、電気的導通
のために金属細線(金、銅、アルミニウム)からなるボ
ンディングワイヤー25で接続されている。また、半導
体チップ21上には平坦なポリイミド膜27が形成さ
れ、これらを一体的に封止樹脂26でモールドしてい
る。この際の封止樹脂26は、エポキシ樹脂を主材と
し、シリカ充填剤、硬化剤、難燃剤等を含有した熱硬化
型の樹脂である。また、平坦なポリイミド膜27の材質
は、ポリイミド、ポリイミドとシリコーンの変性体、ま
たは、熱による膨張率を低減するためにフィラーを含有
するポリイミド等、パッケージ内部の応力緩和、界面密
着性の向上、封止樹脂に含まれるシリカ充填剤28から
集積回路を保護する目的で形成するポリイミド系の膜で
ある。本実施例では、ポリイミドとシリコーンの変性体
を使用した。また、ポリイミド膜の形状は、実施例の図
2の膜の断面形状に示すように、半導体チップ21の中
央部分がほぼ平坦で周囲を薄く形成する。さらにポリイ
ミド膜の厚みは、ボンディングワイヤー25のループの
高さ以下(2〜300μm)になるようなるべく薄く形
成するのが好ましい。
【0013】つぎに、本発明の半導体装置の製造方法に
おける一実施例について、図3〜図6の工程断面図を参
照して説明する。
おける一実施例について、図3〜図6の工程断面図を参
照して説明する。
【0014】図3に示すように、まず、半導体チップ2
1とリードフレームのダイパッド22とを、銀ペースト
もしくは半田接着剤等で接着する。そして、図4に示す
ように、半導体チップ21のボンディングパッド23と
リードフレームのインナーリード24とを、ボンディン
グワイヤー25で接続する。
1とリードフレームのダイパッド22とを、銀ペースト
もしくは半田接着剤等で接着する。そして、図4に示す
ように、半導体チップ21のボンディングパッド23と
リードフレームのインナーリード24とを、ボンディン
グワイヤー25で接続する。
【0015】それから、図5に示すように、エアー圧力
を用いたディスペンサーと1本の塗布用ノズル29を用
いて非感光性ポリイミド前駆体30を所定の量、半導体
チップ21のほぼ中央にポッティング塗布する。ここで
用いる非感光性ポリイミド前駆体30は、50〜97%
の有機溶剤と、ポリイミドとシリコーンの変性体と、接
着助剤等とを混ぜ合わせたもの、または、部分的にイミ
ド化させたポリイミド前駆体と有機溶剤等とを混合させ
たものを総称する。
を用いたディスペンサーと1本の塗布用ノズル29を用
いて非感光性ポリイミド前駆体30を所定の量、半導体
チップ21のほぼ中央にポッティング塗布する。ここで
用いる非感光性ポリイミド前駆体30は、50〜97%
の有機溶剤と、ポリイミドとシリコーンの変性体と、接
着助剤等とを混ぜ合わせたもの、または、部分的にイミ
ド化させたポリイミド前駆体と有機溶剤等とを混合させ
たものを総称する。
【0016】ポッティングされた非感光性ポリイミド前
駆体30は、その自重と上面からの大気圧31、半導体
チップ21の上面の表面張力の相互作用によって、半導
体チップ21のエッジ32方向へ向かって広がる。それ
がエッジ32に到達すると、半導体チップ21の上面と
側面33に発生する表面張力によって広がりが止まる。
このようにポッティングした非感光性ポリイミド前駆体
30は、半導体チップ21の上面に凸形状の膜を形成す
る。
駆体30は、その自重と上面からの大気圧31、半導体
チップ21の上面の表面張力の相互作用によって、半導
体チップ21のエッジ32方向へ向かって広がる。それ
がエッジ32に到達すると、半導体チップ21の上面と
側面33に発生する表面張力によって広がりが止まる。
このようにポッティングした非感光性ポリイミド前駆体
30は、半導体チップ21の上面に凸形状の膜を形成す
る。
【0017】その後、図6に示すように、非感光性ポリ
イミド前駆体30のイミド化、溶剤の乾燥を行なう際
に、減圧硬化炉を用いて炉内を減圧雰囲気にして硬化さ
せる。これは、非感光性ポリイミド前駆体30の上面を
押して膜を変形させようとする大気圧31を減圧雰囲気
にすることによって除くためである。このときの大気圧
に対する減圧量は約50mmHg以下、ロータリーポン
プを使用して実現できる減圧状態までであるが、今回の
実施例では約0.01mmHgで行ない、図2の段差計
測定データに示す平坦なポリイミド膜27を得た。
イミド前駆体30のイミド化、溶剤の乾燥を行なう際
に、減圧硬化炉を用いて炉内を減圧雰囲気にして硬化さ
せる。これは、非感光性ポリイミド前駆体30の上面を
押して膜を変形させようとする大気圧31を減圧雰囲気
にすることによって除くためである。このときの大気圧
に対する減圧量は約50mmHg以下、ロータリーポン
プを使用して実現できる減圧状態までであるが、今回の
実施例では約0.01mmHgで行ない、図2の段差計
測定データに示す平坦なポリイミド膜27を得た。
【0018】
【発明の効果】本発明のポッティング法による平坦なポ
リイミド膜を用いることにより、環境保全性に優れ、製
造工程が簡略となり、製造コストの安価な高信頼性の半
導体装置を得ることができる。また、本発明の減圧硬化
方法によりポッティング塗布後の硬化工程で平坦なポリ
イミド膜が得られ、さらに、銅系フレームの酸化が防止
できる。
リイミド膜を用いることにより、環境保全性に優れ、製
造工程が簡略となり、製造コストの安価な高信頼性の半
導体装置を得ることができる。また、本発明の減圧硬化
方法によりポッティング塗布後の硬化工程で平坦なポリ
イミド膜が得られ、さらに、銅系フレームの酸化が防止
できる。
【図1】本発明の半導体装置における一実施例の断面図
【図2】図1に示した実施例についての凸形状のポリイ
ミド膜の段差計による測定データを示す図
ミド膜の段差計による測定データを示す図
【図3】本発明の半導体装置の製造方法における一実施
例の工程断面図
例の工程断面図
【図4】本発明の半導体装置の製造方法における一実施
例の工程断面図
例の工程断面図
【図5】本発明の半導体装置の製造方法における一実施
例の工程断面図
例の工程断面図
【図6】本発明の半導体装置の製造方法における一実施
例の工程断面図
例の工程断面図
【図7】従来の凹凸のあるポリイミド膜を有する半導体
装置の断面図
装置の断面図
【図8】従来の凹凸のあるポリイミド膜の段差計による
測定データを示す図
測定データを示す図
21 半導体チップ 22 ダイパッド 23 ボンディングパッド 24 インナーリード 25 ボンディングワイヤー 26 封止樹脂 27 ポリイミド膜 28 シリカ充填剤 29 塗布用ノズル 30 非感光性ポリイミド前駆体 31 大気圧 32 半導体チップ21のエッジ 33 半導体チップ21の側面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/50 G
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体チップと、前記半導体チップの上
面にポッティング法によって形成した平坦なポリイミド
膜と、前記半導体チップのボンディングパッドとリード
フレームのインナーリードを接続するボンディングワイ
ヤーとを樹脂で一体的に封止した半導体装置。 - 【請求項2】 半導体チップのボンディングパッドと前
記リードフレームのインナーリードとをボンディングワ
イヤーで接続する工程と、前記半導体チップの上面にポ
リイミド前駆体をポッティング塗布する工程と、前記ポ
リイミド前駆体を減圧で硬化しポリイミド膜を形成する
工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6175470A JPH0846094A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6175470A JPH0846094A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0846094A true JPH0846094A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=15996626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6175470A Pending JPH0846094A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0846094A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6614101B2 (en) | 1999-11-25 | 2003-09-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Lead frame with raised leads and plastic packaged semiconductor device using the same |
| JP2021132170A (ja) * | 2020-02-21 | 2021-09-09 | エイブリック株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| CN117637636A (zh) * | 2024-01-26 | 2024-03-01 | 华羿微电子股份有限公司 | 一种保护芯片的功率半导体封装结构及其制备方法 |
-
1994
- 1994-07-27 JP JP6175470A patent/JPH0846094A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6614101B2 (en) | 1999-11-25 | 2003-09-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Lead frame with raised leads and plastic packaged semiconductor device using the same |
| JP2021132170A (ja) * | 2020-02-21 | 2021-09-09 | エイブリック株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| CN117637636A (zh) * | 2024-01-26 | 2024-03-01 | 华羿微电子股份有限公司 | 一种保护芯片的功率半导体封装结构及其制备方法 |
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