JP4086347B2 - 表面実装型フォトカプラの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、入出力側からの信号に応答して非接触で出力側から信号を得ることができるフォトカプラに係わり、特に表面実装型フォトカプラの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図8は、従来のフォトカプラの断面図である。図8において、フォトカプラ1Aは、各一対の、リードフレーム2Aにダイボンド及びワイヤーボンドを施した、発光素子としてLED3と、受光素子としてフォトトランジスタ4を上下に対向するように配置し、LED3及びフォトトランジスタ4をシリコン樹脂5等の透光性部材で樹脂封止した後、耐熱性エポキシ樹脂6でトランスファーモールドにて成形する。
【0003】
前記フォトカプラ1Aは、LED3とフォトトランジスタ4との距離を離すことより絶縁耐圧を高めることができるが、フォトカプラ1Aの外形が大きくなってしまう。また、両者の距離を離すと、光変換効率が低下する。更に、シリコン樹脂5の樹脂封止工程を要し生産性が低下する。また、トランスファーモールド成形のため、金型等のコストがかかり、また、多数個取りも困難である。この問題を解決するために、特開平8−186284号公報にその技術が開示されている。図9によりその概要を説明する。
【0004】
図9は、従来の他のフォトカプラの断面図である。図9において、フォトカプラ1Bは、発光素子としてLED3と、受光素子としてフォトトランジスタ4を透光性を有する基板2Bを挟んで対向するように基板2B上に取り付けられている。前記LED3及びフォトトランジスタ4を覆うように、エポキシ樹脂よりなる遮光性の封止樹脂6で樹脂封止する。このため、LED3からの光は、基板2Bを介してフォトトランジスタ4に達する。このように、LED3とフォトトランジスタ4との間の距離が極めて短くなるので、光変換効率は大幅に向上する。また、LED3とフォトトランジスタ4との間に基板2Bが介在しているので、基板2Bを構成する素材の絶縁破壊電圧内で完全に絶縁される。
【0005】
前記フォトカプラ1Bを図示しないマザーボードに半田付けして、端子強度試験における耐基板折り曲げ試験を行う際、マザーボードに所定の曲げモーメントを加えると、半田付け部には基板2Bを垂直方向にマザーボードから引き離す力が作用し、基板2Bを封止樹脂6から剥離させ易く、信頼性に問題があった。また、製造方法においても、上下の封止樹脂6の成形や、基板2Bの折り曲げ成形等製造工程が複雑となり生産性に問題があった。
【0006】
そこで、上記問題を改良した表面実装型フォトカプラが、先に本出願人が出願した特願平8−299831号(出願日、平成8年10月25日)に開示されている。以下、図面に基づいてその概要を説明する。
【0007】
図10は、フォトカプラの断面図である。フォトカプラ1Cは、透光性を有し表裏面上にそれぞれ電極パターンを形成した基板2Cと、基板2Cの一方の面上に形成した電極パターンに取り付け電気的に接続した発光素子(LED)3と、基板2Cを挟んでLED3に対向するように基板2Cの他方の面上に形成した電極パターンに電気的に接続した受光素子(フォトトランジスタ)4と、前記LED3とフォトトランジスタ4を覆うように、遮光性の封止樹脂6で樹脂封止する。基板2Cの外側部に前記電極パターンと導通する半田電極端子7が設けられ、マザーボード8にはその表面に、前記半田電極端子7に対応する位置にそれぞれ接続用電極9が取り付けられている。これら接続用電極9はマザーボード8の表面に形成され半田12にて電気的に接続されている。
【0008】
図11は、基板2Cを多数個取りする製造工程を示す基板シートの断面図である。基板2Cは熱可塑性ポリイミドフィルム等からなる基板シートの表裏面にそれぞれ銅の印刷又はエッチングにより形成されたパターン上にニッケル、金又は半田のメッキを施すことにより電極パターンが形成される。その後、加圧成形又はインジェクション成形等により連続したW字形状に成形される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した表面実装型フォトカプラには次のような問題点がある。即ち、封止樹脂の熱膨張及び収縮に対して、表面実装型フォトカプラとマザーボードとの半田接続部に応力ストレスがかかり、クラックが生じ易く、半田接続不良等の致命的な問題があった。また、製造方法においても、多数個取りする熱可塑性ポリイミドフィルムからなる基板シートに基板のW字形状を連続して成形するため、成形金型が複雑になる等の問題があった。
【0010】
本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、多数個取りする第1の集合基板と第2の集合基板を導電性部材で熱圧着し、発光素子、受光素子を実装した後、遮光性樹脂で樹脂封止し、単個の表面実装型フォトカプラに分割することにより、表面実装型フォトカプラとマザーボードとの半田接続部の信頼性に優れた、小型、薄型で生産性の良い、安価な表面実装型フォトカプラの製造方法を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明における表面実装型フォトカプラの製造方法は、略矩形形状をした透光性の絶縁部材よりなる多数個取りする第1の集合基板に、フォトカプラ複数個分の上面及び下面電極パターンを形成すると共に、前記上面電極パターンに第1の集合基板の下面に通ずるスルーホール電極を形成する電極パターン形成工程と、前記第1の集合基板と略同一の矩形形状をした絶縁部材よりなる多数個取りする第2の集合基板に、各列毎に平行する複数個の長穴スルーホールと、前記長穴スルーホール間に長穴スルーホールと平行して複数個の小穴スルーホールを形成するスルーホール加工工程と、前記第2の集合基板に上面、下面電極パターン及びその両電極パターンと連なるスルーホール電極を形成する電極パターン形成工程と、前記第1の集合基板と第2の集合基板とを位置合わせし、第2の集合基板に形成した長穴スルーホールの列間で、小穴スルーホール列上面に導電性部材で2つの集合基板を熱圧着する集合基板接着工程と、前記第1の集合基板の上面電極パターンに電気的に接続する発光素子又は受光素子のいずれか一方の素子を実装し、前記第1の集合基板を挟んで前記一方の素子に対向するように第1の集合基板の下面電極パターンに電気的に接続する前記一方の素子と異なる他方の素子を実装する素子実装工程と、前記発光素子及び受光素子を遮光性樹脂で樹脂封止してフォトカプラ集合体を形成する樹脂封止工程と、前記フォトカプラ集合体を表面実装型フォトカプラ単体に分割するダイシング工程とからなることを特徴とするものである。
【0012】
また、前記第1の集合基板の上面電極パターンに発光素子を実装し、第1の集合基板を挟んで前記発光素子に対向するように第1の集合基板の下面電極パターンに受光素子を実装したことを特徴とするものである。
【0013】
また、前記導電性部材は、異方性導電接着剤又は異方性導電フィルムであることを特徴とするものである。
【0014】
また、前記第1の集合基板は、ポリイミドフィルムであることを特徴とするものである。
【0015】
また、前記第2の集合基板は、ガラスエポキシ樹脂であることを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明における表面実装型フォトカプラの製造方法について説明する。図1〜図7は、本発明の実施の形態である表面実装型フォトカプラの製造方法に係わり、図1は、表面実装型フォトカプラの断面図、図2は、第1の集合基板の部分斜視図、図3は、第2の集合基板の部分平面図、図4は、図3の斜視図、図5は図3のA−A線断面図、図6は、第1の集合基板と第2の集合基板を導電性部材で接着する前の状態を示す展開斜視図、図7は、製造工程を示し、図7(a)は基板接着、(b)は素子実装、(c)は樹脂封止、(d)は分割工程を示す断面図、図7(e)は、分割したフォトカプラの斜視図である。図において、従来技術と同一部材は同一符号で示す。
【0017】
図1において、11は、熱可塑性ポリイミドフィルム等で構成されており、厚さは略0.1〜数mmよりなる絶縁材料で、透光性及び耐熱性を有する第1の基板であり、この第1の基板11の上面側には、発光素子(以下、LEDと略称する)と接続する上面電極パターン11aと、下面側には、受光素子(以下、フォトトランジスタと略称する)と接続する下面電極パターン11bがそれぞれ並列して形成されている。前記上面電極パターン11aには、前記第1の基板11の下面に通じるスルーホール電極11cが形成されている。
【0018】
前記第1の基板11の下面に異方性導電フィルム14等の導電性部材を接着することにより、第1の基板11の上面電極パターン11aは、スルーホール電極11cを介して導電性部材に導通し、下面電極パターン11bは直接導電性部材に導通し、導電性部材を介してそれぞれ第2の基板13の上面電極パターン13aに導通する。
【0019】
前記第1の基板11の上面電極パターン11a上には、LED3の電極が半田により半田付けされて電気的に接続し、裏面側に光が発することができるように実装されている。
【0020】
前記第1の基板11の下面電極パターン11bには、前記LED3に対向するように、裏面にフォトトランジスタ4が、半田により半田付けされて電気的に接続している。
【0021】
13は、ガラスエポキシ樹脂よりなる第2の基板で、この第2の基板13の上面側には、前記導電性部材と導通する上面電極パターン13aと、下面側には、ガラスエポキシ樹脂等よりなるマザーボードと導通する下面電極パターン13bがそれぞれ並列して形成されている。また、第2の基板13の側面には、前記上面電極パターン13aと下面電極パターン13bとを接続する側面電極であるスルーホール電極13cが形成されている。
【0022】
図1において、前記第2の基板13の一対を、それぞれスルーホール電極13cが外側を向くように所定の間隔で対向して、前記第1の基板11の下面側に導電性部材として、高密度電極の接続材料である、例えば、異方性導電フィルム14で接着し、前記フォトトランジスタ4の樹脂封止空間15を形成する。
【0023】
前記第1の基板11の両面に実装したLED3とフォトトランジスタ4を保護するために、第1の基板11の上面及び、下面側の一対の第2の基板13間の樹脂封止空間15を埋めるように、遮光性のエポキシ等の封止樹脂6で封止することにより、表面実装型フォトカプラ10が完成される。この封止樹脂6は、外部光の影響を防ぐため黒色等、外部光を遮断又は吸収する色に着色されている。
【0024】
図2〜図7において、表面実装型フォトカプラ10の製造方法について説明する。図2に示すように、第1の集合基板11Aは、熱可塑性ポリイミドフィルム等で構成されており、前述したように、厚さは略0.1〜数mmよりなる絶縁材料シートで、透光性及び耐熱性を有する。
【0025】
電極パターン形成工程について説明する。第1の集合基板11Aは、多数個取りするために、フォトカプラ複数個分の上面及び下面電極パターン11a、11bを形成すると共に、前記上面電極パターン11aに第1の集合基板11Aの下面に通ずるスルーホール電極11cを形成する。電極パターンの形成は、エッチング法で銅をエッチング処理して形成されたパターンあるいは、メッキ法で無電解メッキにより形成された銅箔のバターン上に、ニッケル、金又は半田メッキを施して形成する。
【0026】
図3〜図5において、第2の集合基板13Aは、前記第1の集合基板11Aと略同一の矩形形状をしたガラスエボキシ樹脂よりなる多数個取りする絶縁部材である。
【0027】
スルーホール加工工程は、第2の集合基板13Aに、各列毎に平行する複数個の長穴スルーホール16と、この長穴スルーホール16間に長穴スルーホール16と平行して複数個の小穴スルーホール17を、NC穴明け加工等により形成する。
【0028】
電極パターン形成工程は、小穴スルーホール17の内面を含む基板面を洗浄した後、電解メッキ及び無電解メッキにより銅メッキ層を、前記長穴スルーホール16をマスクして、小穴スルーホール17内まで施す。エッチング処理により、メッキレジストをラミネートし、露光現像後バターンマスクを形成し、パターンエッチングを行い、前記第2の集合基板13Aの上面、下面電極パターン13a、13b及び両電極パターン13a、13bとを電気的に導通するスルーホール電極13c(縦パターン)が形成される。
【0029】
図6に示すように、基板接続工程は、前記第1の集合基板11Aと第2の集合基板13Aとを位置合わせし、第2の集合基板13Aに形成した長穴スルーホール16の列間で、小穴スルーホール17列上面に沿って短冊状の導電性部材である、例えば、異方性導電フィルム14で2つの集合基板を熱圧着する。
【0030】
図7(a)において、高密度電極の接続材料である異方性導電フィルム14で両基板を接着することにより、前記長穴スルーホール16と第1の集合基板11Aの下面とで、フォトトランジスタ4の樹脂封止空間15が形成される。
【0031】
前記異方性導電フィルム14は、微小な導電粒子を接着剤に分散した高密度、かつ、多数の電極の一括接続材料で、導電粒子で第1の集合基板11Aと第2の集合基板13Aの相対する電極間の電気的接続を行い、接着剤によって両電極間の固定と電気的接続を保持している。即ち、接続時の加熱加圧により接着剤が溶融し、分散されている導電粒子が電極間で保持されることで導電性が得られ、電極間で保持されない導電粒子は互いに接触しない程度に分散されており高い絶縁性が得られる。
【0032】
図7(b)において、素子実装工程は、前記第1の集合基板11Aの上面電極パターン11aにLED3を半田付けして接続する。第1の集合基板11Aを挟んでLED3に対向するように、第1の集合基板11Aの下面電極パターン11bにフォトトランジスタ4を半田付けして接続する。
【0033】
上述した第1の集合基板11Aと第2の集合基板13Aを異方性導電フィルム14で接着する前に、前記第1の集合基板11Aの上下面の所定位置に、LED3及びフォトトランジスタ4を半田付けしても良いことは言うまでもない。
【0034】
以上により、第1の集合基板11Aの上面電極パターン11aは、スルーホール電極11cを介して異方性導電フィルム14に、下面電極パターン11bは、直接異方性導電フィルム14に導通し、前記異方性導電フィルム14を介して、それぞれ第2の集合基板13Aの上面電極パターン13aに導通する。
【0035】
図7(c)において、樹脂封止工程は、前記第1の集合基板11Aの両面に相対する位置に実装したLED3とフォトトランジスタ4とを保護するために、遮光性のエポキシ等の封止樹脂6で樹脂封止する。この封止樹脂6は、外部光の影響を防ぐために黒色等、外部光を遮断又は吸収する色に着色されている。以上でフォトカプラ集合体10Aが形成される。
【0036】
図7(d)において、ダイシング工程は、前記フォトカプラ集合体10Aを個々のフォトカプラ単体に、X、Y軸方向のスライシングラインに沿ってフォトカプラ単体に切断、分割することにより、表面実装型フォトカプラ10が完成される。
【0037】
上記した実施の形態では、第1の基板11の上面側にLED3を、下面側にフォトトランジスタ4を実装したが、逆に、第1の基板11の上面側にフォトトランジスタ4を、下面側にLED素子3を実装しても良いことは言うまでもない。
【0038】
以上により、表面実装型フォトカプラ10の第2の基板13のスルーホール電極13cの半田付け面積が拡大されるので、表面実装型フォトカプラ10は、マザーボード8(図1参照)に半田12で確実に半田付けされ、半田固定力が著しく向上される。更に、第2の基板13の部材をガラスエポキシ樹脂とし、マザーボード8の部材の部材についても、例えば、ガラスエポキシ樹脂を採用すると、共に、線膨張係数が同一のため、半田付けにより、半田接続部のストレスが減少して半田付け不良が発生し難く、また、外部から予期せぬ衝撃力が加わった時に、固着面が剥がれることもない。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表面実装型フォトカプラの製造方法るおいて、多数個取りする第1の集合基板と第2の集合基板を、高密度電極の接続材料である異方性導電フィルムで接着する、極めて簡略化された製造方法で、量産に適し、製造コストを低減させることができる。
【0040】
また、フィルム状の透光性の第1の基板を使用することにより、発光素子、受光素子の絶縁性を保持した状態で、至近距離に配置することができ、高い絶縁性を保持しながら光変換効率を向上させ、且つ、表面実装型フォトカプラの薄型化、小型化を図ることができる。
【0041】
また、マザーボードの部材を第1の基板と同一の材料の、例えば、ガラスエポキシ樹脂にすると、線膨張係数が同一のため、半田付けにより、半田接続部のストレスが減少して半田付け不良が発生し難く、また、外部から予期せぬ衝撃力が加わった時に、固着面が剥がれることもない。また、プリント基板等のマザーボードに固着する際に、マザーボードと固着する側面電極は、スルーホール電極により、半田付け面積が拡大され確実に固着され、半田固定力は著しく向上し、信頼性の優れた表面実装型フォトカプラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係わる表面実装型フォトカプラの断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係わる表面実装型フォトカプラの製造方法に係わる第1の集合基板の電極形成工程を示す部分斜視図である。
【図3】本発明の実施の形態に係わる表面実装型フォトカプラの製造方法に係わる第2の集合基板のスルーホール加工工程を示す部分平面図である。
【図4】図3の斜視図である。
【図5】図3のA−A線断面図である。
【図6】第1の集合基板と第2の集合基板を導電性部材で接着する前の状態を示す展開斜視図である。
【図7】本発明の実施の形態に係わる表面実装型フォトカプラの製造工程を示し、図7(a)は基板接着、(b)は素子実装、(c)は樹脂封止(d)は分割の各工程を示す断面図、(e)は分割されたフォトカプラ単体の斜視図である。
【図8】従来の表面実装型フォトカプラの断面図である。
【図9】従来の他の表面実装型フォトカプラの断面図である。
【図10】従来の更に他の表面実装型フォトカプラの断面図である。.
【図11】図10の基板を多数個取りする製造工程を示す基板シートの断面図である。
【符号の説明】
3 発光素子(LED)
4 受光素子(フォトトランジスタ)
6 封止樹脂
8 マザーボード
10 表面実装型フォトカプラ
10A フォトカプラ集合体
11 第1の基板
11a、13a 上面電極パターン
11b、13b 下面電極パターン
11c、13c スルーホール電極
11A 第1の集合基板
13 第2の基板
13A 第2の集合基板
14 異方性導電フィルム
15 樹脂封止空間
16 長穴スルーホール
17 小穴スルーホール
Claims (5)
- 略矩形形状をした透光性の絶縁部材よりなる多数個取りする第1の集合基板に、フォトカプラ複数個分の上面及び下面電極パターンを形成すると共に、前記上面電極パターンに第1の集合基板の下面に通ずるスルーホール電極を形成する電極パターン形成工程と、前記第1の集合基板と略同一の矩形形状をした絶縁部材よりなる多数個取りする第2の集合基板に、各列毎に平行する複数個の長穴スルーホールと、前記長穴スルーホール間に長穴スルーホールと平行して複数個の小穴スルーホールを形成するスルーホール加工工程と、前記第2の集合基板に上面、下面電極パターン及びその両電極パターンと連なるスルーホール電極を形成する電極パターン形成工程と、前記第1の集合基板と第2の集合基板とを位置合わせし、第2の集合基板に形成した長穴スルーホールの列間で、小穴スルーホール列上面に導電性部材で2つの集合基板を熱圧着する集合基板接着工程と、前記第1の集合基板の上面電極パターンに電気的に接続する発光素子又は受光素子のいずれか一方の素子を実装し、前記第1の集合基板を挟んで前記一方の素子に対向するように第1の集合基板の下面電極パターンに電気的に接続する前記一方の素子と異なる他方の素子を実装する素子実装工程と、前記発光素子及び受光素子を遮光性樹脂で樹脂封止してフォトカプラ集合体を形成する樹脂封止工程と、前記フォトカプラ集合体を表面実装型フォトカプラ単体に分割するダイシング工程とからなることを特徴とする表面実装型フォトカプラの製造方法。
- 前記第1の集合基板の上面電極パターンに発光素子を実装し、第1の集合基板を挟んで前記発光素子に対向するように第1の集合基板の下面電極パターンに受光素子を実装したことを特徴とする請求項1記載の表面実装型フォトカプラの製造方法。
- 前記導電性部材は、異方性導電接着剤又は異方性導電フィルムであることを特徴とする請求項1記載の表面実装型フォトカプラの製造方法。
- 前記第1の集合基板は、ポリイミドフィルムであることを特徴とする請求項1記載の表面実装型フォトカプラの製造方法。
- 前記第2の集合基板は、ガラスエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項1記載の表面実装型フォトカプラの製造方法。
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JP29962297A JP4086347B2 (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 表面実装型フォトカプラの製造方法 |
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JPH11121789A JPH11121789A (ja) | 1999-04-30 |
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KR101050950B1 (ko) * | 2009-10-15 | 2011-07-20 | (주)반도케미칼 | 초고압 절연 배전커플러의 제조방법 |
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1997
- 1997-10-17 JP JP29962297A patent/JP4086347B2/ja not_active Expired - Fee Related
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KR101050950B1 (ko) * | 2009-10-15 | 2011-07-20 | (주)반도케미칼 | 초고압 절연 배전커플러의 제조방법 |
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