JP2010245248A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トランジスタなどのスイッチ素子を備え、外部回路からスイッチ素子の制御端子に電圧を印加するようにした半導体装置、および、そのような半導体装置の製造方法に関し、特に、スイッチ素子のスイッチング損失のバラツキ低減にする。 The present invention relates to a semiconductor device that includes a switch element such as a transistor and applies a voltage from an external circuit to a control terminal of the switch element, and a method for manufacturing such a semiconductor device. To reduce the variation.
一般に、この種の半導体装置では、制御端子に印加される電圧に応じて第1の端子から第2の端子に電流を流すようにしたスイッチ素子を備えており、このスイッチ素子の制御端子に対して、外部回路から電圧を印加することにより、スイッチ素子をオン状態として第1の端子から第2の端子に電流を流すようにしている(たとえば、特許文献1〜特許文献4等参照)。
In general, this type of semiconductor device includes a switch element that allows a current to flow from a first terminal to a second terminal in accordance with a voltage applied to a control terminal. Thus, by applying a voltage from an external circuit, the switch element is turned on to allow a current to flow from the first terminal to the second terminal (see, for example,
ここで、この半導体装置においては、スイッチ素子の制御端子と電気的に接続されたリードフレームなどの接続部が備えられており、外部回路と制御端子とは、この接続部を介して電気的に接続されるようになっている。 Here, in this semiconductor device, a connection part such as a lead frame electrically connected to the control terminal of the switch element is provided, and the external circuit and the control terminal are electrically connected via this connection part. Connected.
本発明者は、上記従来技術に基づいて、半導体装置を試作し検討した。図7は、本発明者が試作した試作品としての半導体装置J1の回路構成を示す回路図である。 The present inventor made and studied a semiconductor device on the basis of the above-described prior art. FIG. 7 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the semiconductor device J1 as a prototype manufactured by the present inventors.
この試作品では、半導体プロセスにより製造される半導体チップなどに、スイッチ素子としてのIGBT10が形成されている。このIGBT10において、制御端子であるゲート端子10aには、外部回路であるドライブ回路30から電圧が印加され、その印加電圧に応じて、第1の端子であるコレクタ端子10bから第2の端子であるエミッタ端子10cに電流が流れるようになっている。
In this prototype, an IGBT 10 as a switch element is formed on a semiconductor chip or the like manufactured by a semiconductor process. In this
ここで、従来では、図7に示されるように、ゲート抵抗31は、半導体装置J1に接続されるドライブ回路30に設けられており、そのゲート抵抗31は固有値の抵抗を使用している。
Here, conventionally, as shown in FIG. 7, the
このゲート抵抗31はスイッチング時間・損失等をコントロールすることが可能であるが、ドライブ回路30に実装されているゲート抵抗31は固有値を使用しているため、半導体装置J1に実装されているIGBT10の閾値電圧のバラツキに起因するスイッチング損失にバラツキが生じる。
Although this
このスイッチング損失が大きくなると発熱も大きくなるため、半導体装置J1においては、スイッチ素子10のサイズを大きくして熱容量を大きくしたり、ヒートシンクを設けたりするなど、装置の体格を大きくする必要があり、小型化、コストダウンができないなどの問題が生じる。
As this switching loss increases, heat generation also increases. Therefore, in the semiconductor device J1, it is necessary to increase the size of the device by increasing the size of the
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、外部回路からスイッチ素子の制御端子に電圧を印加するようにした半導体装置において、外部回路側の構成を変更することなく、半導体装置側にてスイッチング損失のバラツキの低減が図れるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a semiconductor device in which a voltage is applied from an external circuit to a control terminal of a switch element, the configuration on the external circuit side is not changed, and the semiconductor device side is provided. Therefore, it is an object to reduce variation in switching loss.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明においては、スイッチ素子(10)の制御端子(10a)と外部とを電気的に接続する接続部(3e)とスイッチ素子(10)の制御端子(10a)との間に、スイッチ素子(10)のスイッチング損失のバラツキを補正するトリミング抵抗(1a、1b)を設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the connection part (3e) for electrically connecting the control terminal (10a) of the switch element (10) and the outside and the control of the switch element (10). A trimming resistor (1a, 1b) for correcting variation in switching loss of the switch element (10) is provided between the terminal (10a).
それによれば、半導体装置(100)は、接続部(3e)とスイッチ素子(10)の制御端子(10a)との間にトリミング抵抗(1a、1b)を内蔵するものとなり、このトリミング抵抗(1a、1b)は、外部回路(30)側の構成を変更することなく、半導体装置(100)側にてスイッチング損失のバラツキの低減が図れる。 According to this, the semiconductor device (100) includes the trimming resistors (1a, 1b) between the connection portion (3e) and the control terminal (10a) of the switch element (10). 1b) can reduce variations in switching loss on the semiconductor device (100) side without changing the configuration on the external circuit (30) side.
ここで、請求項2に記載の発明のように、請求項1に記載の半導体装置においては、トリミング抵抗(1a、1b)は、それぞれダイオード(1c、1d)が直列に接続された第1のトリミング抵抗(1a)と第2のトリミング抵抗(1b)とを備え、第1のトリミング抵抗(1a)およびこれに接続されたダイオード(1c)と、第2のトリミング抵抗(1b)およびこれに接続されたダイオード(1d)とが、接続部(3e)と制御端子(10a)との間にて並列に接続されており、第1のトリミング抵抗(1a)に接続されたダイオード(1c)と、第2のトリミング抵抗(1b)に接続されたダイオード(1d)とでは、接続部(3e)から制御端子(10a)に向かう方向において極性が反対となるように、各トリミング抵抗(1a、1b)とダイオード(1c、1d)との接続が行われているものとしてもよい。
Here, as in the invention described in
それによれば、スイッチ素子(10)の制御端子(10a)に電圧を印加するオン時では第1のトリミング抵抗(1a)および第2のトリミング抵抗(1b)のうちの一方の抵抗による補正がなされ、電圧を印加しないオフ時では他方の抵抗による補正がなされ、当該電圧のオンとオフとで抵抗値を異ならせることができるため、当該オン時とオフ時とを分けた精密な補正が可能となる。 According to this, when the voltage is applied to the control terminal (10a) of the switch element (10), correction is performed by one of the first trimming resistor (1a) and the second trimming resistor (1b). When the voltage is not applied, it is corrected by the other resistance, and the resistance value can be varied depending on whether the voltage is on or off, so that precise correction can be made separately between the on time and the off time. Become.
また、請求項3に記載の発明のように、請求項1または2に記載の半導体装置においては、スイッチ素子(10)の制御端子(10a)に電気的に接続された第1のリードフレーム(3a)を備え、接続部を、外部回路(30)に電気的に接続され第1のリードフレーム(3a)に隣り合う第2のリードフレーム(3e)よりなるものとし、トリミング抵抗(1a、1b)を、第1及び第2のリードフレーム(3a、3e)の間に橋渡しされるように設けられて、第1及び第2のリードフレーム(3a、3e)を電気的に接続するものとしてもよい。
As in the invention described in claim 3, in the semiconductor device described in
それによれば、これら互いに隣り合って配置された両リードフレーム(3a、3e)間をトリミング抵抗(1a、1b)で接続すればよいため、トリミング抵抗の取り付けが容易になる。 According to this, since it is only necessary to connect the lead frames (3a, 3e) arranged adjacent to each other by the trimming resistors (1a, 1b), it is easy to attach the trimming resistors.
請求項4に記載の発明は、スイッチ素子(10)と、スイッチ素子(10)の制御端子(10a)と外部とを電気的に接続する接続部(3e)とを備え、接続部(3e)を介して外部回路(30)からスイッチ素子(10)の制御端子(10a)に電圧を印加するようにした半導体装置の製造方法において、さらに次のような特徴点を有するものである。
The invention according to
すなわち、請求項4に記載の製造方法では、接続部(3e)とスイッチ素子(10)の制御端子(10a)との間に、トリミング抵抗(1a、1b)を設け、このトリミング抵抗(1a、1b)を介して接続部(3e)と制御端子(10a)とを電気的に接続した後、スイッチ素子(10)のスイッチング損失のバラツキを補正するように、トリミング抵抗(1a、1b)をトリミングする。
That is, in the manufacturing method according to
それによれば、半導体装置(100)において、接続部(3e)とスイッチ素子(10)の制御端子(10a)との間にトリミング抵抗(1a、1b)を内蔵させ、上記閾値電圧のバラツキを吸収するように、このトリミング抵抗(1a、1b)をトリミングするため、外部回路(30)側の構成を変更することなく、半導体装置(100)側にてスイッチング損失のバラツキの低減が図れる。 According to this, in the semiconductor device (100), the trimming resistors (1a, 1b) are built in between the connection portion (3e) and the control terminal (10a) of the switch element (10) to absorb the variation in the threshold voltage. As described above, since the trimming resistors (1a, 1b) are trimmed, the variation in switching loss can be reduced on the semiconductor device (100) side without changing the configuration on the external circuit (30) side.
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in the claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings for the sake of simplicity.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置100の回路構成を示す回路図である。本半導体装置100の回路構成は、上記図7に示される構成に加えて、損失補正部1を独自に備えたものである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a
また、図2は、同半導体装置100の概略平面構成を示す図である。ここで、図2では、モールド樹脂5はその外形を破線で示し、モールド樹脂5の内部に位置する構成要素を、モールド樹脂5を透過して示してある。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic planar configuration of the
図2に示されるように、本実施形態の半導体装置100は、大きくは、スイッチ素子10を備える半導体チップ2と、この半導体チップ2を搭載するチップ搭載用リードフレーム3cと、半導体チップ2とワイヤ4を介して電気的に接続された接続用リードフレーム3a、3d、3eと、損失補正部1と、これら半導体チップ2、各リードフレーム3a、3c、3d、3e、ワイヤ4および損失補正部1を封止するモールド樹脂5とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 2, the
この図2に示されるように、接続用リードフレーム3d、3eについては、半導体チップ2とは反対側の部位がモールド樹脂5から露出するアウターリードとして構成され、モールド樹脂5内部のインナーリードには、半導体チップ2とワイヤ4で結線され電気的に接続されている。これらワイヤ4は、金やアルミなどの一般的なワイヤボンディングにより形成されたものである。
As shown in FIG. 2, the connecting
また、接続用リードフレーム3aは、その全体がモールド樹脂5に封止されており、モールド樹脂5の内部にて、接続用リードフレーム3aとこれに隣り合う接続用リードフレーム3eとの間には、損失補正部1が橋渡しされている。そして、この損失補正部1を介して当該両リードフレーム3a、3eは電気的に接続されている。この損失補正部1については、後述する。
Further, the entire connecting
半導体チップ2は、図2に示されるチップ搭載用リードフレーム3cに搭載されているが、実際には、図2に示される半導体チップ2の面の上方(図2の紙面垂直方向における半導体チップ2の上方)に図示しないもう1個の板状のリードフレームが設けられている。そして、半導体チップ2は、この図示しないリードフレームとチップ搭載用リードフレーム3cとの間に挟み込まれた構成とされている。
The
そして、半導体チップ2と当該半導体チップ2を挟む両リードフレーム3cとは、はんだなどにより電気的・機械的および熱的に接続された構成とされている。つまり、本実施形態の半導体装置100は、半導体チップ2の表裏両面から電気的信号の取り出し、および、放熱が可能な構成とされており、いわゆる両面放熱型のモールドパッケージとして構成されている。
The
ここで、半導体チップ2は、シリコン半導体基板などに対して半導体プロセスを施すことにより形成されたものであり、半導体チップ2には、スイッチ素子10やその他の回路構成(図1参照)が形成されている。
Here, the
図1に示されるように、スイッチ素子10は、制御端子10aに印加される電圧に応じて第1の端子10bから第2の端子10cに電流を流すようにしたものである。ここでは、スイッチ素子10は、図1に示されるように、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)10として構成されている。
As shown in FIG. 1, the
このIGBT10においては、ゲート端子3aを制御端子とし、コレクタ端子3bを第1の端子、エミッタ端子3cを第2の端子とする。ここでは、ゲート端子3aは、半導体チップ2の表面のパッドからワイヤ4を介して接続用リードフレーム3aに電気的に接続されている(図2参照)。以下、このゲート端子10aと接続されている接続用リードフレーム3aをゲート接続用リードフレーム3aという。
In the
また、コレクタ端子10bは、上記半導体チップ2を挟む図示しないリードフレームに電気的に接続されている。具体的には、半導体チップ2の表面に、IGBT10のコレクタ端子10bと電気的に接続された図示しないコレクタ電極が設けられており、このコレクタ電極が上記図示しないリードフレームに対して導電性のはんだや接着剤などにより電気的に接続されている。
The
このようにして、当該図示しないリードフレームがコレクタ端子のコレクタ配線として構成されている。そして、当該コレクタ配線としてのリードフレームには、モータやコイルなどの図示しない負荷が電気的に接続され、さらに当該負荷には、当該負荷に電力を供給する図示しない電源が電気的に接続されるものである。 In this way, the lead frame (not shown) is configured as the collector wiring of the collector terminal. A load frame (not shown) such as a motor or a coil is electrically connected to the lead frame as the collector wiring, and a power source (not shown) that supplies power to the load is further connected to the load. Is.
また、エミッタ端子10cは、半導体チップ1を搭載するチップ搭載用リードフレーム3cに対して電気的に接続されている。具体的には、このチップ搭載用リードフレーム3cに対向する半導体チップ1の表面に、IGBT10のエミッタ端子10cと電気的に接続された図示しないエミッタ電極が設けられている。そして、このエミッタ電極が当該チップ搭載用リードフレーム3cに対して導電性のはんだや接着剤などによって、電気的に接続されている。
The
このようにして、チップ搭載用リードフレーム3cがエミッタ端子のエミッタ配線として構成されている。このエミッタ配線としてのチップ搭載用リードフレーム3cは、接地されることにより、GND電位とされるものである。
In this way, the chip mounting
また、本実施形態のIGBT10は、もちろん一般的なIGBTでもよいが、ここではマルチエミッタタイプのものであり、図1に示されるように、上記エミッタ端子10cの他に、このエミッタ端子10cに流れる電流に比例した電流が流れるセンスエミッタ端子10dを備えている。
The
このセンスエミッタ端子10dは、エミッタ端子10cに流れる電流をモニターするものである。このセンスエミッタ端子10dは、半導体チップ2の表面のパッドからワイヤ4を介して、センスエミッタ接続用リードフレーム3dに電気的に接続されている(図2参照)。
This
このようなIGBT10においては、ゲート端子10aに印加される電圧がIGBT10の閾値電圧を超えると、オン状態となってコレクタ端子10bからエミッタ端子10cへ電流が流れ、当該電圧がIGBT10の閾値電圧よりも小さいと、当該電流は流れないようになっている。
In such an
また、半導体チップ2においては、還流ダイオード20が設けられている。図1に示されるように、還流ダイオード20のカソードがIGBT10のコレクタ端子10bに接続され、アノードがエミッタ端子10cに接続されている。この還流ダイオード20は、IGBT10に過大な電流が流れるのを防止して、IGBT10を保護する役割を果たすものである。なお、この還流ダイオード20が省略された構成でもよい。
Further, the
ここで、半導体装置100においては、上述したように、チップ搭載用リードフレーム3cの外側にて、ゲート接続用リードフレーム3aとその隣の接続用リードフレーム3eとが、損失補正部1により電気的に接続されている。
Here, in the
ここで、当該隣の接続用リードフレーム3eは、IGBT10のゲート端子10aと外部とを電気的に接続する接続部として構成されている。具体的には、ゲート端子10aは、ワイヤ4、ゲート接続用リードフレーム3a、損失補正部1、当該隣の接続用リードフレーム3eを介して、外部と電気的に接続されるようになっている。以下、このリードフレーム3eを外部回路接続用リードフレーム3eということとする。
Here, the adjacent connecting
この外部回路接続用リードフレーム3eは、外部回路としてのドライブ回路30に電気的に接続されるようになっており、図1ではドライブ回路30を接続した状態を示している。これによって、ドライブ回路30は、外部回路接続用リードフレーム3e、損失補正部2、ゲート接続用リードフレーム3aを介して、ゲート端子10aに電気的に接続される。
The external circuit connecting
このドライブ回路30は、プリント基板などにより構成された回路であり、外部回路接続用リードフレーム3e、損失補正部1、ゲート接続用リードフレーム3aを介してゲート端子10aに電圧を印加し、IGBT10をオン・オフさせるものである。
This
このIGBT10の作動を含む本半導体装置100の作動について図1を参照して述べる。上記ドライブ回路30からは、たとえば二値の矩形波電圧が入力されて、IGBT10のオン・オフがなされるが。
The operation of the
ここで、オン時には、ドライブ回路30からIGBT10の閾値電圧を超える電圧をゲート端子10aに印加すると、IGBT10の作動によりコレクタ端子10bからエミッタ端子10cへ電流が流れる。それにより、コレクタ端子10bに接続された上記負荷が作動する。
Here, when the voltage exceeding the threshold voltage of the
一方、オフ時には、ドライブ回路30からゲート端子10aに印加する電圧を、IGBT10の閾値電圧より小さくする。それにより、コレクタ端子10bからエミッタ端子10cへ電流は流れなくなり、上記負荷の作動が停止する。
On the other hand, when off, the voltage applied from the
ここで、本実施形態においても、上記図7の場合と同様に、ドライブ回路30に固有値のゲート抵抗31が設けられており、このゲート抵抗31だけでは、上記したようなIGBT10の閾値電圧のバラツキに起因するスイッチング損失バラツキを低減することは難しい。
Here, also in the present embodiment, as in the case of FIG. 7, the
そこで、本実施形態では、上記したように半導体装置100に損失補正部1を設けて、このスイッチング損失バラツキの対策を施している。ここで、図3は、図2中の一点鎖線A−Aに沿った断面構成を示す概略断面図であり、この図3および上記図1、図2を参照し、損失補正部1について述べる。
Therefore, in this embodiment, as described above, the
図1に示されるように、損失補正部1は、トリミング抵抗1a、1bとダイオード1c、1dとを備えている。トリミング抵抗1a、1bは、レーザトリミングなどにより切れ込みを入れることで抵抗値を調整可能な抵抗体であり、たとえばチップ抵抗や薄膜・厚膜の抵抗体などが挙げられる。
As shown in FIG. 1, the
このトリミング抵抗1a、1bは、接続部である外部回路接続用リードフレーム3eとゲート端子(制御端子)10aとの間に設けられ、IGBT10のスイッチング損失のバラツキを補正するものである。具体的には、トリミング抵抗1a、1bは、上記オン・オフ時におけるスイッチング損失のバラツキを吸収するようにトリミングされ、当該バラツキの補正がなされている。
The trimming
また、ダイオード1c、1dとしては、半導体ダイオードなど、整流作用を有する一般的なものを採用できる。そして、本実施形態の損失補正部1においては、図1に示されるように、トリミング抵抗1a、1bは、外部回路接続用リードフレーム3eとゲート接続用リードフレーム3aとの間で並列に接続された第1のトリミング抵抗1aと第2のトリミング抵抗1bとよりなる。
As the
そして、第1のトリミング抵抗1a、第2のトリミング抵抗1bのそれぞれには、ダイオード1c、1dが直列に接続されている。ここで、第1のトリミング抵抗1aに接続されたダイオード1cを第1のダイオード1c、第2のトリミング抵抗1bに接続されたダイオード1dを第2のダイオード1dとする。
具体的に、第1のトリミング抵抗1aの一端側は外部回路接続用リードフレーム3eに接続され、他端側は第1のダイオード1cのアノードに接続され、第1のダイオード1cのカソードはゲート接続用リードフレーム3aに接続されている。
Specifically, one end of the
一方、第2のトリミング抵抗1bの一端側は外部回路接続用リードフレーム3eに接続され、他端側は第2のダイオード1dのカソードに接続され、第2のダイオード1dのアノードはゲート接続用リードフレーム3aに接続されている。
On the other hand, one end of the
このように、第1のトリミング抵抗1aおよびこれに直列接続された第1のダイオード1cの組と、第2のトリミング抵抗1bおよびこれに直列接続された第2のダイオード1dの組とは、外部回路接続用リードフレーム3eとゲート接続用リードフレーム3a(つまりゲート端子10a)との間にて並列に接続されている。
As described above, the
そして、第1のダイオード1cと第2のダイオード1dとでは、外部回路接続用リードフレーム3eからゲート接続用リードフレーム3a(つまりゲート端子10a)に向かう方向において極性が反対とされている。
The
この場合、上記オン時では、ドライブ回路30からの電流は、外部回路接続用リードフレーム3eから第1のトリミング抵抗1a、第1のダイオード1cを通ってゲート端子10aに流れるが、第2のトリミング抵抗1b、第2のダイオード1dの方には流れない。一方、上記オフ時には、第1のトリミング抵抗1a、第1のダイオード1cには電流が流れずに、第2のトリミング抵抗1b、第2のダイオード1dの方に流れる。
In this case, at the time of the on-state, the current from the
また、上述したが、このような損失補正部1は、図1および図3に示されるように、上記外部回路接続用リードフレーム3eとこれに隣り合うゲート接続用リードフレーム3aとの間に橋渡しされ、これら互いに隣り合って配置された両リードフレーム3a、3eを電気的に接続している。
In addition, as described above, such a
具体的には、損失補正部1は、たとえばトリミング抵抗1a、1bおよびダイオード1c、1dを絶縁性のセラミック基板上に形成して互いに電気的に接続したモジュールよりなる。
Specifically, the
そして、このモジュールを、図3に示されるように、導電性のバンプやはんだ、接着剤などよりなる導電性接続部材40を介して、当該両リードフレーム3a、3eに電気的に接続することで、損失補正部1の設置が行われている。
Then, as shown in FIG. 3, this module is electrically connected to both the lead frames 3a and 3e through a
このように、本実施形態によれば、接続部である外部回路接続用リードフレーム3eとゲート接続用リードフレーム3aとの間にトリミング抵抗1a、1bを設けることで、半導体装置100は、当該接続部3eとゲート端子10aとの間にトリミング抵抗1a、1bを内蔵するものとされている。
As described above, according to the present embodiment, the trimming
そして、このトリミング抵抗1a、1bはスイッチ素子であるIGBT10のスイッチング損失のバラツキを吸収するようにトリミングされたものにできる。そのため、ドライブ回路30側の構成の変更、たとえばゲート抵抗31を変更することなく、半導体装置100側にて上記閾値電圧バラツキに起因するスイッチング損失バラツキの低減が図れる。
The trimming
また、本実施形態によれば、上述したように、直列接続されたトリミング抵抗1a、1bおよびダイオード1c、1dよりなる2個の組が、外部回路接続用リードフレーム3eとゲート接続用リードフレーム3aとの間にて並列に接続され、且つ、互いの組のダイオード1c、1d同士が、外部回路接続用リードフレーム3eからゲート接続用リードフレーム3aに向かう方向において極性が反対とされている。
In addition, according to the present embodiment, as described above, two sets of the trimming
それによれば、IGBT10のゲート端子10aに電圧を印加するオン時では、第1のトリミング抵抗1aによる補正がなされ、電圧を印加しないオフ時では、第2のトリミング抵抗1bによる補正がなされる。
According to this, when the voltage is applied to the
そのため、第1のトリミング抵抗1aと第2のトリミング抵抗1bとで互いの抵抗値を異ならせれば、当該電圧のオンとオフとでトリミング抵抗の抵抗値を異ならせることができ、当該オン時とオフ時とを分けた精密な補正を行うことが可能となる。
Therefore, if the resistance values of the
なお、上記図1における互いの組のダイオード1c、1dの向きを、当該図1の向きとは反対にして、オンとオフとで電流の流れる抵抗を図1とは逆にしてもよい。つまり、オン時では、第2のトリミング抵抗1bによる補正がなされ、オフ時では第1のトリミング抵抗1aによる補正がなされるようにしてもよい。
In addition, the direction of the pair of
次に、本実施形態の半導体装置100の製造方法について述べる。まず、チップ搭載用リードフレーム3cに、はんだ等のダイボンド材を介して半導体チップ2を搭載し、接続用リードフレーム3a、3dと半導体チップ2との間でワイヤボンディングを行う。
Next, a method for manufacturing the
一方で、ゲート接続用リードフレーム3aと外部回路接続用リードフレーム3eとの間に、損失補正部1を橋渡すように搭載する。その後、上記図示しないリードフレームを用い、チップ搭載用リードフレーム3cとともに、半導体チップ2を挟み込む
こうして、上記両リードフレーム3aと3eとの間に、トリミング抵抗1a、1bを含む損失補正部1が設けられ、トリミング抵抗1a、1bを介して両リードフレーム3aと3eとが電気的に接続される。
On the other hand, the
その後、IGBT10の閾値電圧を測定し、求められた値に基づいて、トリミング抵抗1a、1bをトリミングし、抵抗値を調整する。たとえば、当該閾値電圧が大きい方にばらつくときにはトリミング抵抗1a、1bの抵抗値を小さくし、当該閾値電圧が小さい方にばらつくときには、トリミング抵抗1a、1bの抵抗値を大きくするように、トリミングを行う。
Thereafter, the threshold voltage of the
このようにすることで、IGBT10のスイッチング損失のバラツキを補正する。その後、このものを、金型成形法などによってモールド樹脂5で封止することにより、本実施形態の半導体装置100ができあがる。
By doing so, the variation in switching loss of the
以上のように、本実施形態によれば、スイッチ素子であるIGBT10の閾値電圧バラツキに伴って、スイッチング損失にバラツキが生じても、各素子に対応して補正されたトリミング抵抗1a、1bが備えてあるので、ドライブ回路30側からみれば、どの半導体装置100もスイッチング損失バラツキの小さいものとみなせるとともに、システム全体からみても半導体装置100の損失バラツキが小さくなり使いやすい。また、当該損失バラツキが小さいので当該損失の冗長分を考慮する必要がなくなるので、スイッチ素子の小型化も実現することができ、コストダウンにつながる。
As described above, according to the present embodiment, the trimming
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態では、上記損失補正部1の変形例を示す。図4(a)、(b)、(c)は、損失補正部1の種々の変形例を示す図であり、これらは上記第1実施形態の損失補正部1に置き換えて適用できるものである。
(Second Embodiment)
In the second embodiment of the present invention, a modification of the
上記図1では、損失補正部1は、トリミング抵抗1a、1bとこれに直列接続されたダイオード1c、1dより構成されたが、図4(a)の例のように、トリミング抵抗1aのみよりなる損失補正部1であってもよい。この場合も、上記同様に、トリミングによる補正を行うことにより、上記オン・オフ時におけるスイッチング損失のバラツキを低減することができる。
In FIG. 1, the
図4(b)、(c)に示される例では、損失補正部1は、外部回路接続用リードフレーム3eとゲート接続用リードフレーム3aとの間で直列に接続されたトリミング抵抗1aおよびダイオード1cの1組と、両リードフレーム3a、3e間を短絡する短絡配線1eとが並列に接続されてなる。なお、図4(b)、(c)に示されるように、短絡配線1eには、ダイオードが設けられている。
In the example shown in FIGS. 4B and 4C, the
ここで、図4(b)では、トリミング抵抗1aの一端側は外部回路接続用リードフレーム3eに接続され、他端側はダイオード1cのアノードに接続され、ダイオード1cのカソードはゲート接続用リードフレーム3aに接続されている。そのため、この例では、上記オン時のみトリミング抵抗1aによる補正が可能とされている。
4B, one end of the trimming
一方、図4(c)では、トリミング抵抗1bの一端側は外部回路接続用リードフレーム3eに接続され、他端側はダイオード1dのカソードに接続され、ダイオード1dのアノードはゲート接続用リードフレーム3aに接続されている。そのため、この例では、上記オフ時のみトリミング抵抗1bによる補正が可能とされている。
On the other hand, in FIG. 4C, one end side of the trimming
なお、これら図4(a)〜(c)に示される各例についても、上記同様に、たとえばトリミング抵抗1a、1bおよびダイオード1c、1dを絶縁性のセラミック基板上に形成してモジュール化し、このモジュール化された損失補正部1を、当該両リードフレーム3a、3eに電気的に接続すればよい。
In each of the examples shown in FIGS. 4A to 4C, the trimming
(第3実施形態)
上記第1実施形態では、半導体装置を製造するにあたって、半導体チップ2の搭載、ワイヤボンディング、損失補正部1の設置を行い、次に、トリミングによるトリミング抵抗1a、1bの抵抗値調整を行い、その後、モールド樹脂5による封止を行っていたが、損失補正部1の設置およびトリミングは、モールド後に行ってもよい。
(Third embodiment)
In the first embodiment, in manufacturing the semiconductor device, the
本発明の第3実施形態は、半導体チップ2の搭載、ワイヤボンディング、モールドを行った後、損失補正部1の設置およびトリミングを行って、半導体装置を製造する例を示すものである。
The third embodiment of the present invention shows an example in which a semiconductor device is manufactured by mounting and trimming the
図5において(a)は本実施形態の半導体装置の概略平面図、(b)は(a)中の一点鎖線B−Bに沿った断面のうち損失補正部1近傍の概略断面図である。
5A is a schematic plan view of the semiconductor device of the present embodiment, and FIG. 5B is a schematic cross-sectional view in the vicinity of the
図5に示される例では、上記同様に、半導体チップ2の搭載、ワイヤボンディングを行った後、損失補正部1を接続する両接続用リードフレーム3a、3eの部分が露出するように、モールド樹脂5による封止を行う。
In the example shown in FIG. 5, as described above, after mounting the
ここでは、上記第1実施形態の半導体装置に対して、モールド樹脂5の一部を切り欠きし、この切り欠き部にて損失補正部1を露出させた構成としている。そのため、損失補正部1は、モールド樹脂5の平面形状の内側に位置するものされている。なお、このようなモールド樹脂5の成形は、モールド金型の形状を変更する等により容易に行える。
Here, with respect to the semiconductor device of the first embodiment, a part of the
このモールド後に、図5に示されるように、たとえば導電性接続部材40を介して、外部回路接続用リードフレーム3eとゲート接続用リードフレーム3aとに、損失補正部1を接続する。その後、損失補正部1のトリミング抵抗をトリミングし、上記同様の補正を行うことで、半導体装置ができあがる。この場合、損失補正部1はモールド樹脂5より露出した構成となる。
After the molding, as shown in FIG. 5, the
このように、本実施形態の製造方法によっても、接続部3eとゲート端子10aとの間すなわち上記両接続用リードフレーム3a、3eの間に、トリミング抵抗1a、1bを設け、これを介して当該両リードフレーム3a、3eを電気的に接続した後、IGBT10のスイッチング損失のバラツキを補正するように、トリミング抵抗をトリミングするため、ドライブ回路30側の構成を変更することなく、半導体装置側にてスイッチング損失のバラツキの低減が図れる。
As described above, also by the manufacturing method of the present embodiment, the trimming
図6は、本実施形態の他の例としての半導体装置の概略平面構成を示す図である。上記図5の例では、モールド樹脂5の切り欠き部にて損失補正部1を露出させることで、損失補正部1をモールド樹脂5の平面形状の内側に位置させたが、図6に示される例では、損失補正部1を、モールド樹脂5の平面形状の外側に突出させて配置している。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic planar configuration of a semiconductor device as another example of the present embodiment. In the example of FIG. 5 described above, the
この場合、ゲート接続用リードフレーム3aについてもモールド樹脂5より突出するアウターリードを構成し、外部回路接続用リードフレーム3eおよびゲート接続用リードフレーム3aの両者のアウターリードに、損失補正部1を接続するようにしている。そのため、この例においても、モールド後に、トリミング抵抗の配置およびトリミングを行うという本実施形態の製造方法を適用することができる。
In this case, the
(他の実施形態)
なお、上記各実施形態では、スイッチ素子10は、ゲート端子10aを制御端子とし、コレクタ端子10bを第1の端子、エミッタ端子10cを第2の端子とするIGBT10であったが、これに限定されるものではない。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the
スイッチ素子10は、制御端子に印加される電圧に応じて第1の端子から第2の端子に電流を流すようにしたものであればよく、たとえば、ベース端子を制御端子とし、コレクタ端子を第1の端子、エミッタ端子を第2の端子とするバイポーラトランジスタなどでもよい。
The
また、スイッチ素子の制御端子と外部回路とを電気的に接続する接続部や、スイッチ素子の各端子としては、上記したリードフレームに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。たとえば、接続部としてはフレキシブル配線などであってもよい。 Further, the connection part for electrically connecting the control terminal of the switch element and the external circuit and each terminal of the switch element are not limited to the above-described lead frame, and can be appropriately changed. For example, the connecting portion may be flexible wiring.
また、損失補正部1としては、少なくともトリミング抵抗を備えるものであればよく、トリミング抵抗やダイオードの接続構成等については、上記各実施形態に限定されるものではない。また、半導体装置としては、モールド樹脂5で封止されないもの、たとえば上記図1においてモールド樹脂5を省略した構成であってもよい。
The
1 損失補正部
1a 第1のトリミング抵抗
1b 第2のトリミング抵抗
1c 第1のダイオード
1d 第2のダイオード
3a 制御端子としてのゲート接続用リードフレーム
3b 第1の端子としてのコレクタ端子
3c 第2の端子としてのエミッタ端子であるチップ搭載用リードフレーム
3e 接続部としての外部回路接続用リードフレーム
10 スイッチ素子としてのIGBT
30 外部回路としてのドライブ回路
DESCRIPTION OF
30 Drive circuit as external circuit
Claims (4)
前記スイッチ素子(10)の前記制御端子(10a)と外部とを電気的に接続する接続部(3e)とを備え、
前記接続部(3e)を介して外部回路(30)から前記スイッチ素子(10)の前記制御端子(10a)に前記電圧を印加するようにした半導体装置において、
前記接続部(3e)と前記スイッチ素子(10)の前記制御端子(10a)との間に、前記スイッチ素子(10)のスイッチング損失のバラツキを補正するトリミング抵抗(1a、1b)が設けられていることを特徴とする半導体装置。 A switching element (10) configured to cause a current to flow from the first terminal (10b) to the second terminal (10c) in accordance with a voltage applied to the control terminal (10a);
A connection portion (3e) for electrically connecting the control terminal (10a) of the switch element (10) and the outside;
In the semiconductor device in which the voltage is applied from the external circuit (30) to the control terminal (10a) of the switch element (10) via the connection portion (3e).
Trimming resistors (1a, 1b) for correcting variations in switching loss of the switch element (10) are provided between the connection portion (3e) and the control terminal (10a) of the switch element (10). A semiconductor device characterized by comprising:
前記第1のトリミング抵抗(1a)およびこれに接続された前記ダイオード(1c)と、前記第2のトリミング抵抗(1b)およびこれに接続された前記ダイオード(1d)とは、前記接続部(3e)と前記制御端子(10a)との間にて並列に接続されており、
前記第1のトリミング抵抗(1a)に接続された前記ダイオード(1c)と、前記第2のトリミング抵抗(1b)に接続された前記ダイオード(1d)とでは、前記接続部(3e)から前記制御端子(10a)に向かう方向において極性が反対となるように、前記各トリミング抵抗(1a、1b)と前記ダイオード(1c、1d)との接続が行われていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The trimming resistors (1a, 1b) each include a first trimming resistor (1a) and a second trimming resistor (1b) each having a diode (1c, 1d) connected in series,
The first trimming resistor (1a) and the diode (1c) connected to the first trimming resistor (1a) and the second trimming resistor (1b) and the diode (1d) connected to the second trimming resistor (1e) ) And the control terminal (10a) in parallel,
The diode (1c) connected to the first trimming resistor (1a) and the diode (1d) connected to the second trimming resistor (1b) are controlled from the connecting portion (3e). The trimming resistors (1a, 1b) and the diodes (1c, 1d) are connected so that the polarities are opposite in the direction toward the terminal (10a). The semiconductor device described.
前記接続部は、前記外部回路(30)に電気的に接続され前記第1のリードフレーム(3a)に隣り合う第2のリードフレーム(3e)よりなり、
前記トリミング抵抗(1a、1b)は、前記第1及び第2のリードフレーム(3a、3e)の間に橋渡しされるように設けられ、前記第1及び第2のリードフレーム(3a、3e)を電気的に接続していることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 A first lead frame (3a) electrically connected to the control terminal (10a) of the switch element (10);
The connecting portion includes a second lead frame (3e) that is electrically connected to the external circuit (30) and is adjacent to the first lead frame (3a).
The trimming resistors (1a, 1b) are provided so as to be bridged between the first and second lead frames (3a, 3e), and the first and second lead frames (3a, 3e) are connected to each other. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is electrically connected.
前記スイッチ素子(10)の前記制御端子(10a)と外部とを電気的に接続する接続部(3e)とを備え、
前記接続部(3e)を介して外部回路(30)から前記スイッチ素子(10)の前記制御端子(10a)に前記電圧を印加するようにした半導体装置の製造方法において、
前記接続部(3e)と前記スイッチ素子(10)の前記制御端子(10a)との間に、トリミング抵抗(1a、1b)を設け、このトリミング抵抗(1a、1b)を介して前記接続部(3e)と前記制御端子(10a)とを電気的に接続した後、
前記スイッチ素子(10)のスイッチング損失のバラツキを補正するように、前記トリミング抵抗(1a、1b)をトリミングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A switching element (10) configured to cause a current to flow from the first terminal (10b) to the second terminal (10c) in accordance with a voltage applied to the control terminal (10a);
A connection portion (3e) for electrically connecting the control terminal (10a) of the switch element (10) and the outside;
In the method of manufacturing a semiconductor device, the voltage is applied from the external circuit (30) to the control terminal (10a) of the switch element (10) via the connection portion (3e).
A trimming resistor (1a, 1b) is provided between the connection portion (3e) and the control terminal (10a) of the switch element (10), and the connection portion (1a, 1b) is connected to the connection portion (1a, 1b). After electrically connecting 3e) and the control terminal (10a),
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the trimming resistors (1a, 1b) are trimmed so as to correct variations in switching loss of the switch element (10).
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