JP3669879B2 - インナリード・ボンディング方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、インナリード・ボンディング技術、特に、テープ本体に複数本のインナリードが敷設されたTABテープに半導体ペレット(以下、ペレットという。)をインナリードボンディングするインナリード・ボンディング技術に係り、例えば、半導体集積回路装置(以下、ICという。)の製造方法に利用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
ICのパッケージとして、テープ・オートメイテッド・ボンディング(TapeAutomated Bonding。以下、TABという。)技術を利用したテープ・キャリア・パッケージ(Tape Carrier Package。以下、TCPという。)がある。このTCPを備えたIC(以下、TCP・ICという。)の製造方法において、ペレットはTAB技術のテープ(TABテープ)にインナリード・ボンディング装置を使用したインナリード・ボンディング方法によって機械的かつ電気的に接続される。
【0003】
このようなインナリード・ボンディング装置として、インナリードボンディングステージ(以下、ボンディングステージという。)においてインナリードの位置を測定して位置ずれ量を検出し、この位置ずれ量に対応した補正値によってペレットをアライメントしてインナリードボンディング(以下、ボンディングという。)するように構成されているものがある。
【0004】
なお、TCPを述べてある例としては、株式会社日経BP社1993年5月31日発行「実践講座VLSIパッケージング技術(下)」P72〜P103、がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインナリード・ボンディング装置においては、インナリードの狭ピッチ化が進んでインナリード曲がりが高率で発生した場合にインナリードの位置ずれ量の検出や位置ずれ補正およびペレットのアライメントに長時間が消費されるため、サイクルタイムが長くなってしまい、スループットが低下するという問題点があることが本発明者によって明らかにされた。
【0006】
本発明の目的は、サイクルタイムを短縮することができるインナリード・ボンディング技術を提供することにある。
【0007】
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。
【0008】
【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説明すれば、次の通りである。
【0009】
すなわち、テープ本体に複数本のインナリードが敷設されたTABテープに半導体ペレットをインナリードボンディングするインナリード・ボンディング装置において、
前記インナリードボンディングを実施するインナリードボンディングステージの上流側に、前記各インナリードの基端部の位置と先端部の位置との差を求めて、この差に基づいて前記各インナリードについてのリード曲がり検査を実施するリード検査装置が配設されていることを特徴とする。
【0010】
前記したインナリード・ボンディング装置によれば、各インナリードについてのリード曲がり検査を実施する検査工程をインナリードボンディング工程と同時進行的に実施することができるため、サイクルタイムを短縮することができる。また、リード曲がりが検知されたインナリード群についてはインナリードボンディングの工程を通過させることにより、スループットを高めることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施形態であるインナリード・ボンディング装置を示す一部省略斜視図である。図2はそのリード検査装置を示す側面断面図である。図3はその作用を説明するための各画面図である。図4はTABテープを示す斜視図である。図5はインナリードボンディング後を示す斜視図である。
【0012】
本実施形態において、本発明に係るインナリード・ボンディング装置は、TCP・ICを製造する際に使用されるインナリード・ボンディング装置として構成されており、TABテープのインナリード群にペレットをボンディングして、TABテープにペレットを機械的かつ電気的に接続するようになっている。
【0013】
図4に示されているように、TABテープ1はポリイミド樹脂等の絶縁性を有する材料が用いられて製造されたテープ本体2を備えており、テープ本体2には送り孔3が多数個、両端辺に沿うように所定の間隔で配列されている。テープ本体2の中心線上にはデバイスホール4が多数個、所定の間隔で配列されて開設されている。各デバイスホール4はペレットの大きさよりも若干大きい長方形に形成されており、長手方向がテープ本体2に直交するように配置されている。各デバイスホール4の両脇には一対のアウタリードホール5、5が対称形に開設されており、各アウタリードホール5はデバイスホール4の長辺よりも充分に長い長孔に形成されて平行に配置されている。
【0014】
テープ本体2の下面には複数本のインナリード6が各デバイスホール4毎に敷設されており、各インナリード6にはアウタリード7がそれぞれ一体的に連結されている。インナリード6群はデバイスホール4の両方の長辺に直交するように配列されて、先端部がデバイスホール4の内部に突き出した状態になっている。アウタリード7群はインナリード6と反対側の先端部がアウタリードホール5を横断するように敷設されて、かつ、アウタリードホール5の長手方向に配列されている。但し、図4および図5においては、TABテープ1は一単位のみが図示されている。
【0015】
図1に示されているように、インナリード・ボンディング装置20はTABテープ1と実質的に等しい幅をもって互いに平行かつ水平に敷設された一対のガイドレール21、21を備えており、TABテープ1は両ガイドレール21、21によって両方の長辺を摺動自在に保持されて水平に案内されるようになっている。両ガイドレール21、21の上流側および下流側には複数個の送りローラ22が配設されており、送りローラ22はTABテープ1を歩進送りするように構成されている。
【0016】
後側のガイドレール21の後側にはツール用昇降駆動装置23が設備されており、ツール用昇降駆動装置23にはボンディングアーム24が、間欠停止したTABテープ1のデバイスホール4の真上に張り出すように取り付けられている。ボンディングアーム24の先端部にはボンディングツール25が垂直方向下向きに取り付けられており、ボンディングアーム24はツール用昇降駆動装置23による昇降によってボンディングツール25を昇降させるようになっている。ボンディングツール25は下降によって各インナリード6の先端部をペレットの各バンプ電極に同時に熱圧着させるように構成されている。
【0017】
両ガイドレール21、21の間にはペレット10を保持するボンディングステージ26が、TABテープ1のデバイスホール4の真下位置に配されて垂直方向上向きに設備されており、ボンディングステージ26は昇降作動することにより、ペレット10をデバイスホール4に対して進退させるように構成されている。ボンディングステージ26にはペレット10を機械的にアライメントするアライメント装置27が設備されている。
【0018】
ボンディングステージ26の前側にはペレット供給ステージ28が設備されており、ペレット供給ステージ28とボンディングステージ26との間にはペレット供給ステージ28のペレット10をピックアップしてボンディングステージ26に移送するためのピックアップアーム29が配設されている。
【0019】
図1に示されているように、ペレット10はウエハリング13に保持された状態でペレット供給ステージ28に供給される。すなわち、ペレット10はICの製造方法における所謂前工程において半導体ウエハ12の状態で半導体素子を含む集積回路を作り込まれる。その後、半導体ウエハ12はウエハリング13に保持されて長方形の平板形状にダイシングされる。この状態の半導体ウエハ12がペレット供給ステージ28に供給される。ちなみに、図5に示されているように、ペレット10の一主面(以下、上面とする。)にはバンプ電極11が複数個、一対の長辺側の周辺部に配列されて上向きに突設されている。
【0020】
図1に示されているように、インナリード・ボンディング装置20におけるボンディングステージ26の上流には、TABテープ1のインナリード6についてのリード曲がり検査を実施するリード検査装置30が配設されている。図2に示されているように、リード検査装置30は工業用テレビカメラやエリアイメージセンサ(CCD)等から構成された撮像装置31を備えている。撮像装置31の画像信号処理部32の出力端子には判定部33が接続されており、判定部33にはリード曲がりに関する判定基準値を設定するための設定部34が接続されている。撮像装置31の画像信号処理部32、判定部33および設定部34は後述する作用を実行するように構成されている。
【0021】
図1および図2に示されているように、撮像装置31はガイドレール21の真上に設備された一軸ロボット(以下、ロボットという。)35によってガイドレール21の長さ方向と直角方向に移動し得るように構成されている。すなわち、ロボット35のリニアモータ36はガイドレール21の長さ方向と直角方向(以下、X軸方向とする。)に敷設されており、リニアモータ36にX軸方向に移動するように支持されたスライダ37には撮像装置31が垂直方向下向きに据え付けられている。撮像装置31はロボット35によってX軸方向に移動されることにより、TABテープ1におけるデバイスホール4の領域を複数に分割し倍率を拡大して撮像し得るようになっている。また、撮像装置31の撮像エリアはロボット35によってX軸方向に移動されることにより、インナリード6群の最大規格サイズすなわち最大デバイスホール4のX軸方向の長さよりも大きくなるように設定されている。なお、38はスライダ37の有効ストロークを規定するための一対のリミットセンサである。
【0022】
次に、前記構成に係るインナリード・ボンディング装置の作用を説明することにより、本発明の一実施形態であるインナリード・ボンディング方法をリード検査工程を主体にして説明する。
【0023】
送りローラ22によるTABテープ1の間欠送りによりデバイスホール4が真下で間欠停止すると、リード検査装置30の撮像装置31はデバイスホール4を撮像しインナリード6群の画像を取り込み、取り込んだ画像信号を画像信号処理部32に送信する。
【0024】
この際、撮像装置31はロボット35によってX軸方向に移動されることにより、デバイスホール4を図3(a)に示されているように第一回撮像エリア41と第二回撮像エリア42とに分割してそれぞれの画像を取り込む。このようにデバイスホール4を二つの撮像エリア41、42に分割して撮影することにより、撮像装置31はデバイスホール4をワンショットで撮影する場合の倍率に比べて四倍の倍率をもってインナリード6の画像を取り込むことができる。
【0025】
画像信号処理部32においては、例えば、図3(b)に図示されているような画像信号43に基づいて、次のような測定方法が実施される。
【0026】
まず、画像信号43のうちインナリード6の基端部についての水平走査線信号(以下、基端側基準線という。)44と、インナリード6の先端部についての水平走査線信号(以下、先端側基準線という。)45とが抽出される。
【0027】
続いて、基端側基準線44および先端側基準線45について明るさレベル信号の形成処理が実行され、各インナリード6a、6b、6c・・・における基端側中心点44a、44b、44c・・・と、先端側中心点45a、45b、45c・・・とがそれぞれ求められる。
【0028】
次に、各インナリード6における基端側中心点44a、44b、44c・・・と先端側中心点45a、45b、45c・・・とのずれ値Sがそれぞれ演算される。例えば、図3(b)に示されている左端のインナリード6aのようにリード曲がりが発生していない場合には、基端側中心点44aと先端側中心点45aとのずれ値Sは、S=0、になる。しかし、図3(b)に示されている左端から三番目のインナリード6cのようにリード曲がりが発生している場合には、基端側中心点44cと先端側中心点45cとのずれ値Sは、S>0、になる。
【0029】
以上のようにして画像信号処理部32において求められた各インナリード6a、6b、6c・・・のずれ値Sa、Sb、Sc・・・は判定部33に順次送信される。判定部33においては、送信されて来たずれ値Sa、Sb、Sc・・・と、設定部34から送信されて来る設定値Soとの差(Sa−S0 、Sb−S0 ・・・)の値La、Lb、Lc・・・を逐時求め、その差値La、Lb、Lc・・・の大きさが許容値L0 の範囲に入っているか否かを逐時照合することにより、各インナリード6a、6b、6c・・・が適正か否かをそれぞれ判定する。
【0030】
例えば、図3(b)に示されている左端から三番目のインナリード6cのずれ値Scの設定値S0 との差値(Sc−S0 )であるLcは、0<Lc≦L0 、を満足しているか否かが演算される。差値Lcがこの式を満足している時すなわち「Sc−S0 」の差値Lcが許容値の範囲以内である時には、判定部33は「良」と判定する。差値Lcがこの式を満足していない時すなわちSc−S0 の差値Lcが許容値の範囲外である時には、判定部33は「不良」と判定する。
【0031】
判定部33は「不良」と判定した場合には、送りローラ22やツール用昇降駆動装置23およびピックアップアーム29等のコントローラ(図示せず)に当該デバイスホール4についてはボンディングを実施しない旨の指令を送信する。
【0032】
以上のようにしてリード検査装置30によるリード曲がり検査方法を実施されたデバイスホール4は、送りローラ22によるTABテープ1の間欠送りによってボンディングステージ26に送られて間欠停止する。
【0033】
ボンディングステージ26に間欠停止したデバイスホール4がリード検査装置30によって不良品であると判定されたものである場合には、ボンディングは実施されずに空送りされてボンディングステージ26をそのまま通過される。すなわち、リード曲がり有りと判定されたデバイスホール4についてはボンディングを実施しないことにより、良品であるペレット10が救済されることになるため、スループットが向上されることになる。
【0034】
ボンディングステージ26に間欠停止したデバイスホール4がリード検査装置30によって良品であると判定されたものである場合には、ボンディングステージ26においてインナリード6群にペレット10がボンディングされる。すなわち、ボンディングステージ26が上昇されるとともに、ボンディングツール25が下降されることにより、各インナリード6が各バンプ電極11に一括してボンディングされる。インナリード6とペレット10のバンプ電極11とはボンディングによって熱圧着されるため、インナリード6群とペレット10とは機械的かつ電気的に接続された状態になる。
【0035】
ボンディングが終了すると、ボンディングツール25が上昇されボンディングステージ26が下降される。その後、TABテープ1が送りローラ22によって歩進送りされる。以降、前述した作動が繰り返されることにより、TABテープ1の各デバイスホール4についてリード検査工程およびボンディング工程が同時進行的に順次実施されて行く。
【0036】
なお、インナリード・ボンディング方法によってペレット10が機械的かつ電気的に接続されたTABテープ1には、樹脂封止工程において樹脂封止体(図示せず)がペレット10およびインナリード6群を樹脂封止するようにポッティング方法によって成形される。この樹脂封止体の成形によってTCP・IC(図示せず)が製造されたことになる。そして、樹脂封止体を成形されたTCP・ICはTABテープ1のまま、あるいは、各アウタリード7の先端部においてTABテープ1から切り離された状態で、適宜に出荷されることになる。
【0037】
前記実施形態によれば、次の効果が得られる。
【0038】
1) インナリードボンディングを実施するインナリードボンディングステージの上流側に各インナリードについてのリード曲がり検査を実施するリード検査装置を配設することにより、各インナリードについてのリード曲がり検査を実施する検査工程をインナリードボンディング工程と同時進行的に実施することができるため、サイクルタイムを短縮することができる。
【0039】
2) リード曲がりが検知されたインナリード群についてはインナリードボンディングの工程を通過させることにより、良品であるペレットを救済することができるため、スループットを高めることができる。
【0040】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施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いうまでもない。
【0041】
例えば、撮像装置は工業用テレビカメラやエリアイメージセンサによって構成するに限らず、リニアイメージセンサ等によって構成してもよい。リニアイメージセンサが使用される場合には、リニアイメージセンサの画素数およびリニアイメージセンサの送り速度を適宜に設定することにより、撮像装置の倍率を容易に高めることができる。
【0042】
撮像装置の倍率を高めるための撮像エリアの分割数は二分割に限らず、三分割以上に分割してもよい。撮像装置の撮像エリアの分割数を増加することにより、撮像装置の倍率を高めることができる。
【0043】
予め、撮像装置の撮像範囲を最大規格のデバイスホールよりも大きく設定しておくことにより、ワークであるTABテープの仕様の変更や新規製品の開発に容易に対処することができる。
【0044】
インナリード群およびアウタリード群の配置は、デバイスホールの両長辺側に配列するに限らず、TCP・ICの仕様に対応して四辺に放射状等に配列することができる。
【0045】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるTCP・ICの製造方法におけるインナリード・ボンディング技術に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、TCPを備えているトランジスタアレーやその他の電子部品等の製造方法におけるインナリード・ボンディング技術全般に適用することができる。
【0046】
【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、次の通りである。
【0047】
インナリードボンディングを実施するインナリードボンディングステージの上流側に各インナリードについてのリード曲がり検査を実施するリード検査装置を配設することにより、各インナリードについてのリード曲がり検査を実施する検査工程をインナリードボンディング工程と同時進行的に実施することができるため、サイクルタイムを短縮することができる。
【0048】
リード曲がりが検知されたインナリード群についてはインナリードボンディングの工程を通過させることにより、良品であるペレットを救済することができるため、スループットを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態であるインナリード・ボンディング装置を示す一部省略斜視図である。
【図2】そのリード検査装置を示す側面断面図である。
【図3】その作用を説明するための各画面図である。
【図4】TABテープを示す斜視図である。
【図5】インナリードボンディング後を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…TABテープ、2…テープ本体、3…送り孔、4…デバイスホール、5…アウタリードホール、6…インナリード、7…アウタリード、10…ペレット(半導体ペレット)、11…バンプ電極、12…半導体ウエハ、13…ウエハリング、20…インナリード・ボンディング装置、21…ガイドレール、22…送りローラ、23…ツール用昇降駆動装置、24…ボンディングアーム、25…ボンディングツール、26…ボンディングステージ、27…アライメント装置、28…ペレット供給ステージ、29…ピックアップアーム、30…リード検査装置、31…撮像装置、32…画像信号処理部、33…判定部、34…設定部、35…一軸ロボット、36…リニアモータ、37…スライダ、38…リミットセンサ、41…第一回撮像エリア、42…第二回撮像エリア、43…画像信号、44…水平走査線信号(基端側基準線)、44a、44b、44c・・・…基端側中心点、45…水平走査線信号(先端側基準線)、45a、45b、45c・・・…先端側中心点。
Claims (8)
- テープ本体に複数本のインナリードが敷設されたTABテープに半導体ペレットがインナリードボンディングされるインナリード・ボンディング方法において、
前記各インナリードの基端部の位置と先端部の位置との差を求めて、この差に基づいて前記各インナリードについてのリード曲がり検査を実施する検査工程が、前記インナリードボンディングの工程と同時進行的に実施され、リード曲がりが検知されたインナリード群は前記インナリードボンディングの工程を通過されることを特徴とするインナリード・ボンディング方法。 - 前記検査工程は、前記インナリード群の領域を複数に分割し倍率を拡大して撮像した画像に基づいて実施されることを特徴とする請求項1に記載のインナリード・ボンディング方法。
- 前記検査工程は、前記基端部側の基準線および前記先端部側の基準線において前記各インナリードにおける前記基端部側の中心点と前記先端部側の中心点とを求めることにより、各インナリードの基端部の位置と先端部の位置との差を求めて、この差に基づいて実施されることを特徴とする請求項1または2に記載のインナリード・ボンディング方法。
- テープ本体に複数本のインナリードが敷設されたTABテープに半導体ペレットをインナリードボンディングするインナリード・ボンディング装置において、
前記インナリードボンディングを実施するインナリードボンディングステージの上流側に、前記各インナリードの基端部の位置と先端部の位置との差を求めて、この差に基づいて前記各インナリードについてのリード曲がり検査を実施するリード検査装置が配設されていることを特徴とするインナリード・ボンディング装置。 - 前記リード検査装置は、前記インナリード群の領域を複数に分割し倍率を拡大して撮像する撮像装置を備えていることを特徴とする請求項4に記載のインナリード・ボンディング装置。
- 前記撮像装置は、前記TABテープに対して移動するように設備されていることを特徴とする請求項5に記載のインナリード・ボンディング装置。
- 前記撮像装置の撮像範囲は、前記インナリード群の最大規格サイズよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項5または6に記載のインナリード・ボンディング装置。
- 前記リード曲がり検査装置は、前記基端部側の基準線および前記先端部側の基準線において前記各インナリードにおける前記基端部側の中心点と前記先端部側の中心点とを求めることにより、各インナリードの基端部と先端部との位置の差を求めて、この差に基づいて実施するように構成されていることを特徴とする請求項4、5、6または7に記載のインナリード・ボンディング装置。
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