JP2012074495A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に係り、とりわけ実装信頼性を向上させることが可能な半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device capable of improving mounting reliability.
近年、半導体装置は、高集積化や小型化技術の進歩、電子機器の高性能化と軽薄短小化の傾向から、LSIのASICに代表されるように、ますます高集積化、高機能化が進んできている。このように高集積化、高機能化された半導体装置においては、外部端子(ピン)の総和の増加や更なる多端子(ピン)化が要請されている。 In recent years, semiconductor devices have been increasingly integrated and highly functional, as represented by LSI ASICs, due to advances in high integration and miniaturization technologies, and the trend toward higher performance and lighter and shorter electronic devices. It is going on. In such highly integrated and highly functional semiconductor devices, it is required to increase the total sum of external terminals (pins) and further increase the number of terminals (pins).
このような半導体装置としては、リードフレームにICチップ、LSIチップなどの半導体チップが搭載され、絶縁性樹脂で封止された構造をもつ半導体パッケージがある。このような半導体装置としては、QFN(Quad Flat Non-leaded package)やSON(Small Outline Non-leaded Package)などの薄型で実装面積の小さいタイプのものが知られている。また半田ボールをパッケージの外部端子として備えた表面実装型パッケージであるBGA(Ball Grid Array)と呼ばれる樹脂封止型の半導体装置が量産されている。さらに、BGAの半田ボールに代えてマトリックス状の平面電極からなる外部端子が設けられた表面実装型パッケージとして、LGA(Land Grid Array)と呼ばれる半導体装置が存在する。 As such a semiconductor device, there is a semiconductor package having a structure in which a semiconductor chip such as an IC chip or an LSI chip is mounted on a lead frame and sealed with an insulating resin. As such a semiconductor device, a thin type device having a small mounting area such as a quad flat non-leaded package (QFN) or a small outline non-leaded package (SON) is known. Also, a resin-encapsulated semiconductor device called a BGA (Ball Grid Array), which is a surface mount package having solder balls as external terminals of the package, is mass-produced. Furthermore, there is a semiconductor device called an LGA (Land Grid Array) as a surface mount package provided with external terminals made of matrix-like planar electrodes in place of BGA solder balls.
このような従来の半導体装置として、例えば特許文献1および特許文献2に記載されたものが知られている。 As such a conventional semiconductor device, for example, those described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are known.
特許文献1には、リードフレーム外形を円形状にすると共にリードを中央部のダイパッドから放射状に拡げた半導体集積回路装置が開示されている。この特許文献1によれば、ガルウイングリードパッケージとしては高い実装信頼性を得られるが、近年求められているパッケージの薄型化や小型化に対応できていない。 Patent Document 1 discloses a semiconductor integrated circuit device in which a lead frame has a circular outer shape and leads are radially expanded from a central die pad. According to this Patent Document 1, high mounting reliability can be obtained as a gull wing lead package, but it cannot cope with the reduction in thickness and size of a package that has been required in recent years.
また、特許文献2には、チップを6角形以上の多角形(又は円形)にしたものが記載されている。特許文献2によれば、チップを6角形以上の多角形(又は円形)にしているが、このような多角形や円形のチップを製作することは難しいと考えられる。 Patent Document 2 describes a chip having a hexagon or more polygon (or a circle). According to Patent Document 2, the chip is a hexagon or more polygon (or a circle), but it is considered difficult to manufacture such a polygon or a circle.
ところで、近年、例えばリードフレームタイプの小型の半導体装置(QFN、SON、LGA等)において、その実装信頼性を更に向上させることが求められている。とりわけ、半導体装置の熱膨張係数を実装基板の熱膨張係数に近づけることにより、例えば自動車等の高温環境下で使用されて半導体装置に熱ストレスが加わった際の実装信頼性を更に向上させることが望まれている。 Incidentally, in recent years, for example, lead frame type small semiconductor devices (QFN, SON, LGA, etc.) have been required to further improve their mounting reliability. In particular, by making the thermal expansion coefficient of the semiconductor device closer to the thermal expansion coefficient of the mounting substrate, it is possible to further improve the mounting reliability when the semiconductor device is subjected to thermal stress by being used in a high temperature environment such as an automobile. It is desired.
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、半導体装置の熱膨張係数を実装基板の熱膨張係数に近づけることにより、熱ストレスが加わった際の信頼性を向上させることが可能な半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and by making the thermal expansion coefficient of the semiconductor device close to the thermal expansion coefficient of the mounting substrate, it is possible to improve the reliability when thermal stress is applied. An object of the present invention is to provide a simple semiconductor device.
本発明は、ダイパッドとダイパッド周囲に配置された複数のリード部とを有するリードフレームと、リードフレームのダイパッド上に載置された半導体素子と、リードフレームのリード部と半導体素子とを電気的に接続する導電部と、リードフレーム、半導体素子、および導電部を封止する封止樹脂部とを備え、封止樹脂部は、半導体素子および半導体素子周囲に設けられた中央領域と、中央領域周縁に位置する周縁領域とを有し、中央領域の厚みは、周縁領域の厚みより厚いことを特徴とする半導体装置である。 The present invention relates to a lead frame having a die pad and a plurality of lead portions arranged around the die pad, a semiconductor element placed on the die pad of the lead frame, and a lead portion of the lead frame and the semiconductor element electrically A conductive portion to be connected; a lead frame; a semiconductor element; and a sealing resin portion for sealing the conductive portion. The sealing resin portion includes a central area provided around the semiconductor element and the semiconductor element, and a peripheral edge of the central area. The semiconductor device is characterized in that the thickness of the central region is larger than the thickness of the peripheral region.
本発明は、各リード部は、ダイパッドから外方へ放射状に延びる帯形状を有するとともに、それぞれ外方へ露出する外部端子を有し、複数のリード部の外部端子は、平面から見て少なくとも1つの円周上に配置されていることを特徴とする半導体装置である。 According to the present invention, each lead portion has a strip shape extending radially outward from the die pad and has an external terminal exposed outward, and the external terminals of the plurality of lead portions are at least one when viewed from a plane. The semiconductor device is arranged on two circumferences.
本発明は、各リード部は2つの外部端子を有し、一方の外部端子は、各リード部の表面側に設けられた上部端子からなり、他方の外部端子は、各リード部の裏面側に設けられた下部端子からなることを特徴とする半導体装置である。 According to the present invention, each lead part has two external terminals, one external terminal is composed of an upper terminal provided on the front side of each lead part, and the other external terminal is on the back side of each lead part. A semiconductor device comprising a lower terminal provided.
本発明は、各リード部の内部端子と下部端子との間に、段部が形成されていることを特徴とする半導体装置である。 The present invention is a semiconductor device characterized in that a step portion is formed between an internal terminal and a lower terminal of each lead portion.
本発明は、少なくとも1つのリード部の上部端子に、はんだボールが設けられていることを特徴とする半導体装置である。 The present invention is a semiconductor device characterized in that a solder ball is provided on an upper terminal of at least one lead portion.
本発明は、少なくとも1つのリード部の上部端子に、放熱フィンが搭載されていることを特徴とする半導体装置である。 The present invention is a semiconductor device characterized in that a radiation fin is mounted on an upper terminal of at least one lead portion.
本発明は、少なくとも1つのリード部の上部端子に、電子部品が搭載されていることを特徴とする半導体装置である。 The present invention is a semiconductor device in which an electronic component is mounted on an upper terminal of at least one lead portion.
本発明は、封止樹脂部の周縁領域において、各リード部が表面側に露出していることを特徴とする半導体装置である。 The present invention is a semiconductor device characterized in that each lead portion is exposed to the surface side in the peripheral region of the sealing resin portion.
本発明は、封止樹脂部の中央領域は、截頭円錐状、円柱状、多角柱状、截頭多角錐状、またはドーム状の形状からなることを特徴とする半導体装置である。 The present invention is the semiconductor device characterized in that the central region of the sealing resin portion has a truncated cone shape, a columnar shape, a polygonal column shape, a truncated polygonal pyramid shape, or a dome shape.
本発明は、ダイパッドは、表面側から見て円形状となっていることを特徴とする半導体装置である。 The present invention is the semiconductor device characterized in that the die pad has a circular shape when viewed from the surface side.
本発明は、ダイパッドは、裏面側から見て円形状となっていることを特徴とする半導体装置である。 The present invention is the semiconductor device characterized in that the die pad has a circular shape when viewed from the back side.
本発明は、ダイパッドの表面の形状と裏面の形状とが互いに異なることを特徴とする半導体装置である。 The present invention is a semiconductor device characterized in that the shape of the front surface and the shape of the back surface of the die pad are different from each other.
本発明は、ダイパッドに、外部端子を有する吊りリードが連結されていることを特徴とする半導体装置である。 The present invention is a semiconductor device characterized in that a suspension lead having an external terminal is connected to a die pad.
本発明は、吊りリードの表面および裏面に、それぞれ封止樹脂部が入り込む凹部が形成され、吊りリードの表面の凹部と裏面の凹部との配置位置は、平面から見て相違することを特徴とする半導体装置である。 The present invention is characterized in that a recess into which the sealing resin portion enters is formed on the front surface and the back surface of the suspension lead, respectively, and the arrangement positions of the recesses on the surface and the back surface of the suspension lead are different from each other when viewed from the plane. It is a semiconductor device.
本発明は、ダイパッドの裏面は、封止樹脂部の外方に露出していることを特徴とする半導体装置である。 The present invention is the semiconductor device characterized in that the back surface of the die pad is exposed to the outside of the sealing resin portion.
本発明は、ダイパッドの裏面は、封止樹脂部の外方に露出しないことを特徴とする半導体装置である。 The present invention is the semiconductor device characterized in that the back surface of the die pad is not exposed to the outside of the sealing resin portion.
本発明は、ダイパッドの表面は、各リード部の表面より裏面側に位置することを特徴とする半導体装置である。 The present invention is the semiconductor device characterized in that the surface of the die pad is positioned on the back side from the surface of each lead portion.
本発明は、ダイパッドの表面周縁に沿ってフランジが設けられていることを特徴とする半導体装置である。 The present invention is a semiconductor device characterized in that a flange is provided along the surface periphery of the die pad.
本発明によれば、封止樹脂部の中央領域の厚みを周縁領域より厚くすることにより、周縁領域の厚みを薄くし、熱膨張係数が相対的に低い封止樹脂部の体積を減らしている。このことにより、半導体装置全体の熱膨張係数を実装基板の熱膨張係数に近づけることができ、半導体装置を実装する際あるいは半導体装置を実装した後、半導体装置に熱が加わった際における、半導体装置の信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, by making the thickness of the central region of the sealing resin portion thicker than the peripheral region, the thickness of the peripheral region is reduced and the volume of the sealing resin portion having a relatively low thermal expansion coefficient is reduced. . As a result, the thermal expansion coefficient of the entire semiconductor device can be brought close to the thermal expansion coefficient of the mounting substrate, and the semiconductor device when the semiconductor device is heated when the semiconductor device is mounted or after the semiconductor device is mounted. Reliability can be improved.
以下、本発明の一実施の形態について、図1乃至図9を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
半導体装置の構成
まず、図1乃至図6により、本発明の一実施の形態について説明する。図1乃至図6は、本発明の一実施の形態による半導体装置を示す図である。なお、図1においては、便宜上、リード部の本数を実際より少なく表示している(図10、図12、図14、図16、および図18についても同様)。
Configuration of Semiconductor Device First, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 are diagrams showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, for the sake of convenience, the number of lead portions is less than the actual number (the same applies to FIGS. 10, 12, 14, 16, and 18).
図1乃至図4に示すように、半導体装置20は、ダイパッド15とダイパッド15の周囲に配置された複数のリード部16とを有するリードフレーム10と、リードフレーム10のダイパッド15上に載置された半導体素子21と、リードフレーム10のリード部16と半導体素子21とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤ(導電部)22とを備えている。また、リードフレーム10、半導体素子21、およびボンディングワイヤ22は、封止樹脂部23によって樹脂封止されている。なお、半導体装置20は、平面から見て矩形形状を有している。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
封止樹脂部23は、半導体素子21および半導体素子21周囲に設けられた中央領域24と、中央領域24周縁に位置する周縁領域25とを有している。このうち、中央領域24は、周縁領域25から見て表面側に突出しており、中央領域24の厚みは、周縁領域25の厚みより厚くなっている。一方、周縁領域25の表面は、各リード部16の表面16aと同一平面上にある。すなわち周縁領域25において、各リード部16が表面側に露出している。このように封止樹脂部23は、全体としてハット状(帽子状)に形成されている。
The sealing
また、図1に示すように、封止樹脂部23の中央領域24は、截頭円錐状からなっている。すなわち中央領域24の表面(上面)は平坦面となっており、中央領域24の側面は傾斜したテーパー形状となっている。このように中央領域24の側面をテーパー形状とすることにより、中央領域24と周縁領域25との間に生じる熱膨張係数が徐々に変化していくため、中央領域24と周縁領域25との間で熱膨張係数が急激に変化することを緩和することができる。なお、封止樹脂部23としては、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいはPPS樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
Moreover, as shown in FIG. 1, the center area |
一方、リードフレーム10は、全体として銅、銅合金、42合金(Ni42%のFe合金)等の金属材料からなっている。リードフレーム10のダイパッド15およびリード部16は、上述した金属材料からなる1枚の金属基板を用いて、例えばエッチング加工により各々形成されたものである。
On the other hand, the
図1および図4に示すように、ダイパッド15は、表面側から見て円形状となるとともに、裏面側から見ても円形状となっている。また、図2に示すように、ダイパッド15の裏面15bは、その全体が封止樹脂部23の外方に露出している。一方、ダイパッド15の表面15aは、半導体素子21の載置面となっており、封止樹脂部23の中央領域24内に完全に覆われている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
また、各リード部16は、ダイパッド15から外方へ向けて放射状に延びる帯形状を有しており、隣接するリード部16同士は互いに電気的に絶縁されている。また、各リード部16は、ボンディングワイヤ22が接続される内部端子17と、内部端子17の周方向外側に設けられ、それぞれ外方へ露出する外部端子18とを有している。この場合、各リード部16は、それぞれ外部端子18を2つ有している。すなわち各リード部16は、各リード部16の表面側に設けられた上部端子18aと、各リード部16の裏面側に設けられた下部端子18bとを有している。
Each
図5および図6に示すように、これら各外部端子18(上部端子18aおよび下部端子18b)には、それぞれはんだボール41を設けることができる。図5は、上部端子18a上にはんだボール41を設けた例を示しており、図6は、下部端子18b上にはんだボール41を設けた例を示している。なお、図5のように、上部端子18a上にはんだボール41を設ける場合、各はんだボール41の高さは、中央領域24の高さ(リード部16の表面16aからの高さ)より高くすることが好ましい。本実施の形態において、上述したように、封止樹脂部23の中央領域24の厚みが、周縁領域25の厚みより厚くなっている。これにより、はんだボール41を周縁領域25上の上部端子18aに設けることができ、この結果、はんだボール41を含めた半導体装置20全体の厚みを薄くすることができる。
As shown in FIGS. 5 and 6, each of the external terminals 18 (upper terminal 18 a and
また、図3および図4に示すように、複数のリード部16の外部端子18(上部端子18aおよび下部端子18b)は、平面から見て円周上に配置されている。すなわち図3に示すように、各上部端子18aは、2つの円周C1およびC2のうちいずれか一方の円周上に配置されており、かつ複数の上部端子18aは千鳥状に配列されている。円周C1およびC2は、互いに同心円の関係にあり、その径は円周C1の方が大きい。なお、多数の上部端子18aをより密に配置するため、各上部端子18aの形状は、それぞれ円周C1およびC2の中心に近づくにつれて幅が狭くなる形状とすることが好ましい。このような上部端子18aの形状としては、例えば図3のような台形形状を挙げることができる。また、同様の理由により、内側の円周C2に配置される上部端子18aの大きさが、外側の円周C1に配置される上部端子18aの大きさよりも小さいことが好ましい。
As shown in FIGS. 3 and 4, the external terminals 18 (
同様に、図4に示す半導体装置20の裏面において、各下部端子18bは、2つの円周C3およびC4のうちいずれか一方の円周上に配置されており、複数の下部端子18bは千鳥状に配列されている。また円周C3およびC4は、互いに同心円の関係にあり、その径は円周C3の方が大きい。各下部端子18bの形状についても同様に、それぞれ円周C3およびC4の中心に近づくにつれて幅が狭くなる形状とすることが好ましく、内側の円周C4に配置される下部端子18bの大きさが、外側の円周C3に配置される下部端子18bの大きさよりも小さいことが好ましい。なお、外部端子18(上部端子18aおよび下部端子18b)の配置位置はこれに限られるものでなく、例えば、外部端子18(上部端子18aおよび下部端子18b)を1つまたは3つ以上の円周上に配置することも考えられる。
Similarly, the back surface of the
一方、図1および図3に示すように、ダイパッド15には、外部端子29を有する吊りリード19が連結されている。この吊りリード19は、ダイパッド15の四隅にそれぞれ設けられており、ダイパッド15から放射状に延びている。吊りリード19の外部端子29は、各吊りリード19の表面側に設けられた上部端子29a(図1および図3参照)と、各吊りリード19の裏面側に設けられた下部端子29b(図4参照)とから構成されている。なお、この外部端子29(上部端子29aおよび下部端子29b)は、例えばグランド(GND)端子として用いることができる。このように構成することにより、吊りリード19および外部端子29を有効に利用することができる。なお、吊りリード19の本数は4本に限られるものではなく、4本以外の数、例えば2本であっても良い。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 3, a
また図1および図2において、半導体素子21としては、従来一般に用いられている各種半導体素子を使用することが可能である。この半導体素子21は、各々ボンディングワイヤ22が取り付けられる、複数の端子部21aを有している。また、半導体素子21は、例えばダイボンディングペーストにより、ダイパッド15の表面15aに固定されている。
In FIGS. 1 and 2, various semiconductor elements generally used in the past can be used as the
各ボンディングワイヤ22は、例えば金等の導電性の良い材料からなり、それぞれその一端が半導体素子21の端子部21aに接続されるとともに、その他端がリード部16の内部端子17に接続されている。
Each
半導体装置の製造方法
次に、図1乃至図4に示す半導体装置20の製造方法について、図7(a)−(d)および図8(a)−(f)を用いて説明する。なお、以下においては、1枚の金属基板11から複数の半導体装置20を製造する工程について説明するが、これに限らず、1枚の金属基板11から1つの半導体装置20を製造することも可能である。
Method for Manufacturing Semiconductor Device Next, a method for manufacturing the
まず図7(a)に示すように、リードフレーム10を構成する金属基板11を準備する。この金属基板11としては、上述のように銅、銅合金、42合金(Ni42%のFe合金)等からなる基板を使用することができる。なお金属基板11は、その両面に対して脱脂等を行い洗浄処理を施したものを使用することが好ましい。
First, as shown in FIG. 7A, a
次に、金属基板11の表裏に感光性レジストを塗布、乾燥し、これを所望のフォトマスクを介して露光した後、現像してエッチング用レジスト層32、33を形成する(図7(b))。なお感光性レジストとしては、従来公知のものを使用することができる。
Next, a photosensitive resist is applied to the front and back surfaces of the
次に、エッチング用レジスト層32、33を耐腐蝕膜として金属基板11に腐蝕液でエッチングを施す(図7(c))。腐蝕液は、使用する金属基板11の材質に応じて適宜選択することができ、例えば、金属基板11として銅を用いる場合、通常、塩化第二鉄水溶液を使用し、金属基板11の両面からスプレーエッチングにて行うことができる。
Next, the etching resist
次いで、エッチング用レジスト層32、33を剥離して除去する。このようにして、ダイパッド15と、ダイパッド15周囲に配置された複数のリード部16とを有するリードフレーム10が得られる(図7(d))。
Next, the etching resist
このようにして得られたリードフレーム10は、複数のダイパッド15と複数のリード部16とを有する多面付リードフレームからなっている。複数のダイパッド15および複数のリード部16は、タイバー34を介して互いに連結されている(図8(a))。
The
次に、リードフレーム10のダイパッド15の表面15a上に、半導体素子21を搭載する。この場合、ダイボンディングペーストを用いて、半導体素子21をダイパッド15の表面15a上に載置して固定する(ダイアタッチ工程)(図8(b))。
Next, the
次に、半導体素子21の各端子部21aと、各リード部16の内部端子17とを、ボンディングワイヤ22によって互いに電気的に接続する(ワイヤボンディング工程)(図8(c))。
Next, each
次に、リードフレーム10に対して熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を金型35を用いて射出成形またはトランスファ成形することにより、封止樹脂部23を形成する(図8(d))。これにより、リードフレーム10、半導体素子21、およびボンディングワイヤ22を封止する。このとき、半導体素子21および半導体素子21周囲に中央領域24が形成され、中央領域24周縁に周縁領域25が形成される。
Next, the sealing
次に、各半導体素子21間の封止樹脂部23をダイシングすることにより、リードフレーム10を各半導体素子21毎に分離する(図8(e))。この際、まずリードフレーム10をダイシングテープ37上に載置して固定し、その後、例えばダイヤモンド砥石からなるブレード38を回転させながら、各半導体素子21間のリードフレーム10および封止樹脂部23を切断する。
Next, the
このようにして、図1乃至図4に示す半導体装置20を得ることができる(図8(f))。
In this way, the
本実施の形態の作用効果
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について、図9を用いて説明する。図9は、本実施の形態による半導体装置が実装基板上に実装されている状態を示す断面図である。
Operation and Effect of the Present Embodiment Next , the operation of the present embodiment having such a configuration will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state where the semiconductor device according to the present embodiment is mounted on a mounting substrate.
すなわち図9に示すように、本実施の形態による半導体装置20は、実装基板45上に配置して実装される。この場合、半導体装置20は、リード部16の下部端子18bに設けられたはんだボール41と、ダイパッド15の裏面15bに設けられたはんだ部42とにより、実装基板45に対して固定実装される。なお、実装基板45は、主としてガラスエポキシ樹脂からなっている。
That is, as shown in FIG. 9, the
ところで、半導体装置20には、実装基板45にはんだにより実装する際、あるいは実装基板45に実装された後の使用環境により、様々な熱が加わることが考えられる。この場合、半導体装置20全体の熱膨張係数が実装基板45の熱膨張係数と異なると、半導体装置20と実装基板45との熱膨張率の違いによって熱応力が生じる。この結果、とりわけ半導体装置20と実装基板45との間に位置するはんだボール41およびはんだ部42が破損してしまうおそれがある。
By the way, it is conceivable that various heats are applied to the
一般に、リードフレーム10の熱膨張係数は、実装基板45の熱膨張係数に比較的近い。これに対して封止樹脂部23の熱膨張係数は、リードフレーム10の熱膨張係数より小さい。一例として、(これに限定されるものではないが)、銅からなるリードフレーム10、主としてガラスエポキシ樹脂からなる実装基板45、エポキシ樹脂からなる封止樹脂部23の熱膨張係数は、それぞれ約17×10−6(/K)、約16×10−6(/K)、約10×10−6(/K)である。またSiからなる半導体素子21の熱膨張係数は、約3.5×10−6(/K)である。
In general, the thermal expansion coefficient of the
したがって、半導体装置20に占める封止樹脂部23の割合が大きければ大きいほど、半導体装置20全体の熱膨張係数が実装基板45の熱膨張係数から乖離する傾向がある。これに対して本実施の形態においては、封止樹脂部23の中央領域24の厚みを周縁領域25より厚くする(すなわち周縁領域25を薄くする)ことにより、熱膨張係数が相対的に低い封止樹脂部23の体積を減らしている。このことにより、半導体装置20全体の熱膨張係数を実装基板45の熱膨張係数に近づけることができるので、半導体装置20に熱が加わった際の熱応力を軽減し、実装信頼性を向上させることができる。
Therefore, the larger the proportion of the sealing
また本実施の形態によれば、複数のリード部16の外部端子18(上部端子18aおよび下部端子18b)は、平面から見て円周上に配置されている。したがって、半導体装置20と実装基板45との熱膨張の相違により生じる熱応力は、各外部端子18に設けられたはんだボール41に対して均等に加わるようになっており、特定のはんだボール41が破損することを防止することができる。
Further, according to the present embodiment, the external terminals 18 (the
また本実施の形態によれば、ダイパッド15の裏面15bは、封止樹脂部23の外方に露出しているので、この裏面15b全体にはんだ部42を設けて、ダイパッド15を実装基板45に取り付けることができる。また、半導体素子21からの熱をダイパッド15の裏面15bから放熱することができる。さらに、ダイパッド15は円形状となっているので、半導体装置20に熱が加わった際、半導体装置20と実装基板45との熱膨張係数の相違による熱応力は、周方向均一に分散する。したがって、ダイパッド15の裏面15bに設けられたはんだ部42のうち特定の部分に熱応力が集中することがなく、はんだ部42の破損を防止することができる。
Further, according to the present embodiment, since the
さらに本実施の形態によれば、封止樹脂部23の周縁領域25において、各リード部16が表面側に露出しており、各リード部16の表面側にも上部端子18aが設けられている。このことにより、上部端子18aだけを用いて半導体装置20の試験を行うことができ、半導体装置20の試験を行う際に下部端子18bを傷付けるおそれがない。さらに、リード部16の表面側にもはんだボール41を設けることができるので、半導体装置20の実装方法が多様化する。さらに、はんだボール41を含む半導体装置20を薄型化することができる。
Furthermore, according to the present embodiment, in the
半導体装置の変形例
次に、図10乃至図32により、本発明による半導体装置の各種変形例について説明する。図10乃至図32において、図1乃至図9に示す実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
Modification of the semiconductor device Next, FIGS. 10 to 32, will be described various modified examples of the semiconductor device according to the present invention. 10 to 32, the same parts as those of the embodiment shown in FIGS. 1 to 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図10および図11は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Aを示している。すなわち図10は、半導体装置20Aの斜視図であり、図11は、半導体装置20Aの断面図である。図10および図11に示す半導体装置20Aにおいて、図1乃至図9に示す実施の形態と異なり、封止樹脂部23の中央領域24は、円柱状からなっている。すなわち中央領域24の上面が平坦であるとともに、中央領域24の側面はリード部16の表面16aに対して垂直である。このように構成した場合であっても、上述した図1乃至図9に示す実施の形態の効果と略同様の効果を得ることができる。このほか、中央領域24の形状を多角柱形状もしくは截頭多角錐状としても良い。なお、封止樹脂部23のうち、中央領域24と周縁領域25との境界部にかかる部分を、テーパーもしくは丸み形状とすることが好ましい。中央領域24と周縁領域25との間に生じる熱膨張係数が徐々に変化していくため、中央領域24と周縁領域25との間で熱膨張係数が急激に変化することを緩和し、そりを防止すると共に歪の集中をさけることができるからである。
10 and 11 show a
図12および図13は、他の変形例による半導体装置20Bを示している。すなわち図12は、半導体装置20Bの斜視図であり、図13は、半導体装置20Bの断面図である。図12および図13に示す半導体装置20Bにおいて、図1乃至図9に示す実施の形態と異なり、封止樹脂部23の中央領域24は、ドーム状からなっている。すなわち中央領域24の表面全体が曲面からなっている。この場合、中央領域24の表面が球面の一部分であっても良い。このように構成した場合でも、上述した図1乃至図9に示す実施の形態の効果と略同様の効果を得ることができる。
12 and 13 show a
一方、図14乃至図19は、他の変形例による半導体装置20C、20D、20Eを示している。すなわち図14は、半導体装置20Cの斜視図であり、図15は、半導体装置20Cの断面図である。また図16は、半導体装置20Dの斜視図であり、図17は、半導体装置20Dの断面図である。また図18は、半導体装置20Eの斜視図であり、図19は、半導体装置20Eの断面図である。
On the other hand, FIGS. 14 to 19
図14乃至図19において、図1乃至図9に示す実施の形態と異なり、各リード部16の表面側には上部端子18aが設けられておらず、また吊りリード19の表面側にも上部端子29aが設けられていない。さらに、図14乃至図19において、中央領域24の直径は、半導体装置20C、20D、20Eの一辺の長さと同一であるか、または半導体装置20C、20D、20Eの一辺の長さよりわずかに小さくなっている。このように構成することにより、上述した図1乃至図9に示す実施の形態による効果のほか、半導体素子21の大きさに対する半導体装置20C、20D、20E全体の大きさをコンパクトに構成できるという効果が得られる。なお、中央領域24の形状は、図14および図15に示すように截頭円錐状としても良く、図16および図17に示すように円柱状としても良く、あるいは、図18および図19に示すようにドーム状としても良い。
14 to 19, unlike the embodiment shown in FIGS. 1 to 9, the upper terminal 18 a is not provided on the surface side of each
図20は、さらに他の変形例による半導体装置20Fを示している。図20において、各リード部16の上部端子18aに、接着層51を介して平面環状のリングスティフナ52が接着されている。さらに、このリングスティフナ52上に接着層53を介して放熱フィン54が搭載されている。リングスティフナ52は、例えば銅または42合金から構成することができ、放熱フィン54は、例えばアルミニウムから構成することができる。このような構成により、放熱フィン54を介して半導体素子21からの熱を逃がすことができるため、熱に対する半導体装置20Fの信頼性を更に向上することができる。
FIG. 20 shows a
図21は、他の変形例による半導体装置20Gを示している。図21において、各リード部16の上部端子18aに、はんだ部または導電ペースト部56を介して電子部品57、58が搭載されている。このような電子部品57、58としては、コンデンサ、抵抗素子、およびリングインターポーザ等を挙げることができる。なお、電子部品57、58が同種の電子部品からなっても良く、異種の電子部品からなっても良い。このような構成により、周縁領域25上の空間を利用して、電子部品57、58を配置することができ、半導体装置20Gをコンパクトなものとすることができる。
FIG. 21 shows a
図22および図23は、それぞれ本実施の形態の一変形例による半導体装置20H、20Iを示す平面図であって、リード部16の表面より上側の部分を省略して示す図(図3に対応する図)である。図22および図23に示す半導体装置20H、20Iにおいて、図1乃至図9に示す実施の形態と異なり、ダイパッド15の表面15aの形状と裏面15bの形状とが互いに異なっている。すなわち、図22において、ダイパッド15は、表面15a側から見て円形状であるとともに、裏面15b側から見て矩形形状となっている。また、図23において、ダイパッド15は、表面15a側から見て矩形形状であるとともに、裏面15b側から見て円形状となっている。このように図22および図23に示す構成とした場合、封止樹脂部23がダイパッド15の周囲から中心側に入り込むため、ダイパッド15と封止樹脂部23との密着性を高めることができる。
FIG. 22 and FIG. 23 are plan views showing
図24は、他の変形例による半導体装置20Jを示す平面図であって、リード部16の表面より上側の部分を省略して示す図(図3に対応する図)である。図24に示す半導体装置20Jにおいて、図1乃至図9に示す実施の形態と異なり、各吊りリード19は、それぞれダイパッド15から半導体装置20Jの4辺の中心に向けて延びている。また、各リード部16の表面側には上部端子18aが設けられていない。各リード部16の内部端子17は、2つの円周C5およびC6のうちいずれか一方の円周上に配置されている。この場合、半導体装置20Jの4つの角部に吊りリード19を設けていないので、リード部16の本数を増やすことができ、半導体装置20Jの多ピン化を図ることができる。
FIG. 24 is a plan view showing a
図25は、リードフレーム10の吊りリード19の変形例を示す平面図である。図25において、吊りリード19のうち、外部端子29の表面および裏面に、それぞれ封止樹脂部23が入り込む凹部61、62が形成されている。図25に示すように、吊りリード19の表面の凹部61と裏面の凹部62との配置位置は、平面から見て相違しており、互い違いとなっている。これら凹部61、62は、金属基板11を用いてリードフレーム10を作製する際(図7(a)−(d)参照)、それぞれハーフエッチングにより形成される。このような構成により、封止樹脂部23が凹部61、62内に入り込むようになるので、吊りリード19と封止樹脂部23との連結強度を高めることができる。
FIG. 25 is a plan view showing a modification of the
また、図26および図27は、それぞれ本実施の形態の一変形例による半導体装置20K、20Lを示す断面図である。図26および図27において、図1乃至図9に示す実施の形態と異なり、ダイパッド15の裏面15bは封止樹脂部23の外方に露出しておらず、封止樹脂部23によって完全に覆われている。このようにダイパッド15の裏面15bを封止樹脂部23外方に露出しないようにすることにより、ダイパッド15と封止樹脂部23との密着性を高めることができる。
26 and 27 are cross-sectional views showing
図28および図29は、それぞれ他の変形例による半導体装置20M、20Nを示す断面図である。図28および図29において、図1乃至図9に示す実施の形態と比べて、ダイパッド15の厚みが薄くなっている。すなわちダイパッド15の表面15aは、各リード部16の表面16aより裏面側(すなわち低位置)に位置している。一方、ダイパッド15の裏面15bは封止樹脂部23の外方に露出している。このようにダイパッド15の厚みを薄くし、ダイパッド15の表面15aを裏面側に位置させることにより、半導体装置20M、20Nを薄型に構成することができる。
28 and 29 are cross-sectional views showing
図30および図31は、それぞれ他の変形例による半導体装置20P、20Qを示す断面図である。図30および図31において、図1乃至図9に示す実施の形態と異なり、ダイパッド15の表面15a周縁に沿って環状のフランジ47が設けられている。そして半導体素子21は、環状のフランジ47の内側に収容されている。このようにダイパッド15の表面15a周縁にフランジ47を設けたことにより、ダイパッド15のダレや変形を防止することができる。
30 and 31 are cross-sectional views showing
図32は、さらに他の変形例による半導体装置20Rを示す断面図である。図32において、各リード部16の内部端子17と下部端子18bとの間に、段部48が形成されている。このような段部48は、下部端子18bにおけるリード部16の厚みより薄く、かつ内部端子17におけるリード部16の厚みより厚くなっており、各リード部16を2段エッチングすることにより形成することができる。このことにより、下部端子18b近傍におけるリード部16の厚みを厚くすることができ、下部端子18b近傍におけるリード部16の強度を高めることができる。他方、内部端子17近傍においてリード部16の厚みが薄くなっていることにより、内部端子17をファインピッチ化することができる。なお、図32において、ダイパッド15の表面15aは、各リード部16の表面16aより裏面側(すなわち低位置)に位置しており、半導体装置20Rの薄型化が図られている。
FIG. 32 is a cross-sectional view showing a
なお、上述した図26、図28、図30、および図32に示す半導体装置20K、20M、20P、20Rは、中央領域24の構成が図1乃至図4に示す半導体装置20に対応している。他方、図27、図29、および図31に示す半導体装置20L、20N、20Qは、中央領域24の構成が図10および図11に示す半導体装置20Aに対応している。
The
上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組み合わせることも可能である。あるいは、上記実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 It is also possible to appropriately combine a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment and the modification examples as necessary. Or you may delete a some component from all the components shown by the said embodiment and modification.
10 リードフレーム
15 ダイパッド
16 リード部
17 内部端子
18 外部端子
18a 上部端子
18b 下部端子
19 吊りリード
20、20A〜20R 半導体装置
21 半導体素子
22 ボンディングワイヤ(導電部)
23 封止樹脂部
24 中央領域
25 周縁領域
29 外部端子
29a 上部端子
29b 下部端子
41 はんだボール
42 はんだ部
45 実装基板
47 フランジ
48 段部
54 放熱フィン
57、58 電子部品
61、62 凹部
DESCRIPTION OF
23
Claims (18)
リードフレームのダイパッド上に載置された半導体素子と、
リードフレームのリード部と半導体素子とを電気的に接続する導電部と、
リードフレーム、半導体素子、および導電部を封止する封止樹脂部とを備え、
封止樹脂部は、半導体素子および半導体素子周囲に設けられた中央領域と、中央領域周縁に位置する周縁領域とを有し、
中央領域の厚みは、周縁領域の厚みより厚いことを特徴とする半導体装置。 A lead frame having a die pad and a plurality of lead portions disposed around the die pad;
A semiconductor element mounted on a die pad of a lead frame;
A conductive portion that electrically connects the lead portion of the lead frame and the semiconductor element;
A lead frame, a semiconductor element, and a sealing resin portion for sealing the conductive portion;
The sealing resin portion has a semiconductor element and a central region provided around the semiconductor element, and a peripheral region located at the periphery of the central region,
A semiconductor device characterized in that the thickness of the central region is thicker than the thickness of the peripheral region.
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