JP2003007411A - 電子部品実装体 - Google Patents

電子部品実装体

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JP2003007411A
JP2003007411A JP2001191740A JP2001191740A JP2003007411A JP 2003007411 A JP2003007411 A JP 2003007411A JP 2001191740 A JP2001191740 A JP 2001191740A JP 2001191740 A JP2001191740 A JP 2001191740A JP 2003007411 A JP2003007411 A JP 2003007411A
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JP2001191740A
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Kunio Saito
邦夫 斉藤
Toshinori Unno
敏典 海野
Kenzo Hatada
賢造 畑田
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Taiko Denki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接合部分における残留応力の影響を防止でき
る電子部品の実装体を得る。 【解決手段】 回路基板1上に形成されたランド1b
と、電子部品2の電極2bの間に、導電性を有するコイ
ルバネ状の接続部材3を介在させる電子部品実装体とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品に電子部
品を実装するための電子部品実装体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、第1の電子部品例えば集積回路
(以下ICという)等を第2の電子部品例えば回路基板
(以下PWBという)に実装するには、ICの電極と、
PWBにパターンニングされたランドとの間を、はんだ
付けして、電気的導通と機械的な固定とを実現してい
た。
【0003】図12は従来のリフロー方式の実装形態を
示し、PWB101にはあらかじめ電子回路を形成する
ための図示しない導体パターンと、ICを接続するため
のランド101bが、公知のパターンニング技術で形成
されている。
【0004】IC102には本体部分102aに電極1
02bが設けられている。
【0005】PWB101のランド101bには、必要
に応じてクリームハンダ103が、公知のシルク印刷又
はディスペンサーによる塗布等の方法で形成される。
【0006】そして、IC102の電極102bを、P
WB101のランド101bと位置合わせして、PWB
101の上にIC102を載置し、公知のリフロー炉の
中で加熱し、クリームハンダ103を溶融して、ランド
101bと電極102bの間を、電気的及び機械的に接
続固定していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】近年、電子回路の軽薄
短小に対する要求はますます強くなり、それに呼応して
IC等も半導体チップを直接実装する様な形態も出現し
ている。
【0008】部品の端子ピッチがおよそ800マイクロ
メートル以下の超小型の電子部品、例えば半導体チップ
を直接実装する場合、ICの電極とPWBのランドを直
接はんだ付けすべく、リフロー炉を通して温度を上げて
はんだを溶融し、その後常温に戻してはんだを固化する
ことから、ICとPWBの熱膨張の違いにより、ICや
PWBの接合部分に残留応力が発生し、初期状態でのク
ラックの発生はもとより、使用状態でのICの発熱や環
境変化によっても信頼性を低下させる原因となってい
た。
【0009】そこで本発明は、接合部分における残留応
力の影響を防止できる電子部品実装体を得ることを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、第1の電子部品上に形成された導電性
ランドと、第2の電子部品上に形成された導電性ランド
との間に固着される電子部品実装体を、線径5マイクロ
メートル乃至40マイクロメートルの導電性の線材を外
径10マイクロメートル乃至250マイクロメートルの
コイルバネ状に成形した接続部材を少なくとも備える電
子部品実装体として、接合部分における残留応力の影響
を防止できるものとした。
【0011】また、前記第1の電子部品と第2の電子部
品間に弾性を有する樹脂を介在させた電子部品実装体と
すれば、実装の信頼性を高めることが出来る。
【0012】また、前記第1の電子部品上に形成された
導電性ランドの位置と一致する貫通する穴を有する電気
的絶縁材料からなる前記第1の電子部品に固着されるシ
ート状部材を有し、該貫通する穴に、前記接続部材が挿
入される電子部品実装体とすれば、実装の信頼性と生産
性を高めることができる。
【0013】また、第1の電子部品上に形成された導電
性ランドと、第2の電子部品上に形成された導電性ラン
ドとの間に固着される電子部品実装体で、貫通する穴を
有する電気的絶縁材料からなるシート状部材と、該シー
ト状部材の一方の面に、少なくとも一部が前記貫通する
穴の位置と一致するように該シート状部材の導電性のラ
ンドが形成され、該シート状部材の他方の面から、線径
5マイクロメートル乃至40マイクロメートルの導電性
の線材を、外径10マイクロメートル乃至250マイク
ロメートルのコイルバネ状に成形した接続部材が該貫通
する穴に挿入され前記シート状部材の導電性のランドに
固着されている電子部品実装体とすれば、実装の信頼性
と生産性を高めることができる。
【0014】また、前記接続部材の少なくとも一方端に
外径10マイクロメートル乃至500マイクロメートル
の導電性を有する接続端部材を介在させた電子部品実装
体とすれば、回路基板等との接合の信頼性と生産性を高
めることができる。
【0015】また、前記接続端部材の形状を球状、円柱
形状、多角形状のいずれかである電子部品実装体とすれ
ば、電気的経路の信頼性を増すことが出来る。
【0016】
【発明の実施の形態】
【実施例】図1は、本発明の一実施の形態を説明するた
めの模式図である。
【0017】PWB1には、あらかじめ電子回路を形成
するための図示しない導体パターンと、IC2を接続す
るためのランド1bが、公知のパターンニング技術で形
成されている。
【0018】IC2は、本体部分2aに電極2bが設け
られている。
【0019】接続部材3は、例えば図2(a)に図示す
るように、線径が5マイクロメートル乃至40マイクロ
メートルの比較的導電性が高く弾性も有する例えばリン
青銅等の線材を、外径が10マイクロメートル乃至25
0マイクロメートルのコイルバネ状に成形するか、又
は、導電性樹脂を上記寸度のコイルバネ状に成形する
か、又は導電性は低いが適度な弾性を有する材料例えば
ピアノ線等、又はカーボン、樹脂等を上記寸度のコイル
バネ状に成形し、導電性の高い材料例えば金またはその
合金あるいは錫またはその合金等の表面処理を施して製
作したコイルバネを、50マイクロメートル乃至700
マイクロメートルの所定の長さに切断してある。
【0020】接続部材3の外径は、IC2を接続するた
めのランド1bと、そのランド1b間に回路を形成する
ための導体パターンを形成するためのPWB1上の所要
スペースによって選択され、ここでは端子間ピッチが8
00マイクロメートル以下のIC2を実装する場合に好
適な寸度とした。
【0021】IC2の電極2bと接続部材3の一方の端
部は、はんだ付け又は溶接等の手段で接続固定され、P
WB1のパターン1bと接続部材3の他方の端子も同様
の方法で接続固定されている。
【0022】図2は本発明に用いる接続部材の斜視図で
あり、(a)、(b)、(c)は、それぞれ異なる接続
部材を示す。
【0023】接続部材3は図2(a)に示す全長に亘っ
てコイル外径がほぼ等しい形状の他、図2(b)に示す
ように少なくとも長さ方向の一部を台形形状にしても良
く、さらに、図2(c)に示すように長さ方向の両端部
を台形形状にしても良い。
【0024】接続部材3は、何れの形状としても一端を
基準として他端は、長さ方向及び径方向に自由に変位可
能な形状としてある。
【0025】図3は、図1に示すPWB1と接続部材3
とIC2の接続方法の一例を説明するための模式図で、
(a)は前工程、(b)は後工程を示し、図1と共通部
分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0026】図3(a)において、IC2の電極2bに
は、あらかじめクリームはんだ5が公知のスクリーン印
刷やディスペンサーを用いる等の方法で塗布する。そし
て、IC2の電極2bに相当する位置に貫通孔4aを有
する治具板4を、IC2に位置合わせして載置し、治具
板4の上方から接続部材3を、IC2の電極2bの上に
載置し、この状態で公知のリフロー炉で加熱しクリーム
はんだ5を溶融することによって、IC2の電極2bと
接続部材3が接続固定される。
【0027】次に、図3(b)に示すように、PWB1
のランド1bには、クリームはんだ5よりも融点の低い
クリームはんだ6を塗布し、一体化されたIC2と接続
部材3を、接続部材3がPWB1のランド1bの位置と
なるように位置あわせしてして載置し、そして、先のリ
フロー炉よりも低い温度に設定したリフロー炉で加熱
し、クリームはんだ6を溶融することによって、接続部
材3とPWB1のランド1bの間が接続固定され、図1
に示すPWB1へのIC2の実装が完了する。
【0028】なお、ここに図示はしていないが、第1の
電子部品と第2の電子部品間すなわち、IC2とPWB
1との間に、絶縁性の弾性を有する樹脂を介在させて、
電子部品実装体の、実装の信頼性を高めることも出来
る。
【0029】図4は本発明の他の実施の形態に用いる電
子部品実装体20を示す模式図で、これまで説明した部
位と共通部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0030】図4において、端子板21は、厚さが接続
部材3の全長より所定の値だけ短い、例えばポリイミド
(PI)等のシート状のベース21aと、所定の位置に
設けられた例えば銅箔等の導電性薄板で形成された端子
パッド21bと、端子パッド21bに対応した位置でベ
ース21aを貫通した端子孔21cを有している。そし
て、端子孔21cには接続部材3が挿入され、接続部材
3の一方の端部を端子パッド21bに接続固定され、電
子部品実装体20が構成される。
【0031】図5は図4の電子部品実装体20の製造方
法を説明するための模式図で、(a)は前工程、(b)
は後工程を示し、これまで説明した部位と共通部分には
同一の符号を付して説明を省略する。
【0032】図5(a)において、まず、銅箔21eを
張り付けた、接続部材3の全長に対応して厚さが40乃
至400マイクロメートルのポリイミド(PI)のシー
ト21dを用意し、その所要箇所に対して反銅箔面側か
ら、例えばレーザー加工などの方法で、接続部材3の外
径寸法に対応して直径25乃至350マイクロメートル
の孔加工を、ポリイミド部分の全厚に対して施し、端子
孔21cを形成する。
【0033】次いで、銅箔21eの表面を例えばテープ
貼り付けする等して保護した上で、端子孔21c内に露
出した銅箔面にはんだメッキ7を施す。
【0034】次いで、図5(b)に示すように、銅箔2
1e表面の保護テープを取り除き、銅箔21e表面にレ
ジストを塗布してパターンニングを行い、公知のエッチ
ングにより端子パッド21b部分以外の銅箔を取り除
き、端子パッド21bが形成される。
【0035】この様にして作られた端子板21の端子孔
21cに、接続部材3を挿入し、リフロー炉で加熱して
はんだメッキ7を溶融し、端子孔21c内に露出してい
る端子パッド21bと接続部材3との間を接続固定する
ことで、電子部品実装体20を得ることが出来る。
【0036】図6は、図4に示す電子部品実装体20を
用いて、ICをPWBに実装する実装方法を説明するた
めの模式図である。これまで説明した部位と共通部分に
は同一の符号を付して説明を省略する。
【0037】図6において、IC2の電極2bと電子部
品実装体20の端子パッド21bの間に、例えばACF
(Anisutropic Conductive F
ilm)等の加圧することによって導通接続が出来る材
料からなる導電接着シート8を挟み、電子部品実装体2
0に対し1C2を押圧することで、IC2の電極2bと
電子部品実装体20の端子パッド21bが接続固定され
る。
【0038】次に、PWB1のランド1bの上にクリー
ムはんだ6を塗布し、その上方から1C2が取り付けら
れた電子部品実装体20を、PWB1のランド1bの位
置と電子部品実装体20の接続部材3を位置合わせして
載置し、この状態で公知のリフロー炉で加熱すること
で、PWB1のランド1bと電子部品実装体20の接続
部材3が接続固定される。
【0039】ここで、クリームはんだ6は、電子部品実
装体20の端子パッド21bに接続部材3を接続固定す
る為に用いたはんだメッキ7より、低い温度で溶融する
材料とし、リフロー炉の温度は、はんだメッキ7を溶融
するときよりも低く設定する。
【0040】図7は本発明のさらに他の実施の形態の複
合接続部材30を説明するための模式図ある。
【0041】図7において、複合接続部材30は、バネ
31と接続端部材32から構成される。バネ31はこれ
まで説明した接続部材3と同等の構成を有しており、図
7に図示する形状の他、図2(b)及び図2(c)に示
す様な形状であっても良い。
【0042】接続端部材32は、例えば球状体であり、
例えば銅等の導電性の高い金属球状体または樹脂球状体
32aの表面に、例えば金、錫、はんだ等の比較的融点
の低い金属で形成した表面膜32bとから構成され、バ
ネ31の外径寸法に対応して、接続端部材32の外径寸
法は10マイクロメートル乃至500マイクロメートル
とする。
【0043】バネ31と接続端部材32は、接続端部材
32の表面に形成した表面膜32bを、加熱して溶融し
て接続固定され、複合接続部材30となる。
【0044】図8は複合接続部材30の製造方法の一例
を説明するための模式図で、図7と共通部分には同一の
符号を付して説明を省略する。
【0045】図8において、使用する接続端部材32の
外径寸法に対応した所定の間隔で、表面に球状体受け穴
33aをマトリクス状に複数設けた下治具板33を用い
て、接続端部材32を球状体受け穴33aに落とし込む
様にして整列させる。
【0046】下治具板33は、耐熱性が高い合成樹脂例
えばガラス強化フェノール樹脂等の材料で製作される。
【0047】次に、接続端部材32の上方から、球状体
受け穴33aと同じ配置で、貫通するバネ挿入穴34a
を有する上治具板34を、図示のように位置合わせをを
して載置し、バネ31をバネ挿入穴34aに挿入する。
【0048】上治具板34は下治具板33と同様な材料
で、上治具板34の板厚はバネ31が上治具板34の上
面に突出する厚さに製作する。
【0049】次に、上治具板34の上方から、突出した
バネ31を撓ませながら、加熱治具36を載置する。加
熱治具36は、熱伝導率の高い金属で作られていて、あ
らかじめ所定の温度に加熱してあるか、または、図示の
状態にした後加熱し、バネ31を経由して、バネ31と
接続端部材32の接触部分を加熱するために使用され、
接続端部材32の表面膜32bが溶融し、バネ31と接
続端部材32が接続固定され、加熱治具36、上治具板
34、下治具板33を取り除けば、複数の複合接続部材
30を同時に多数製作することが出来る。
【0050】図9は上で説明した複合接続部材30を使
用した実装方法を説明するための模式図で、(a)は前
工程、(b)は後工程を示し、これまで説明した部位と
共通部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0051】図9(a)は、IC2に複合接続部材30
を接続固定して端子付きIC40を形成する工程を示
し、IC2の電極2bにはあらかじめはんだメッキまた
は錫メッキ等の表面処理が施してあり、このIC2の電
極2bに対応する位置に貫通穴35aを有し、例えばポ
リイミド(PI)等のシート材で形成されたベース35
を、IC2と位置合わせをして接着等の方法でIC2に
取り付ける。
【0052】次に、複合接続部材30のバネ31を、ベ
ース35の貫通穴35aに挿入し、この状態でリフロー
炉で加熱して、IC2の電極2bに施されているメッキ
表面被膜を溶融し、IC2の電極2bと複合接続部材3
0のバネ31を接続固定することで、端子付IC40が
形成される。
【0053】図9(b)は上で完成した端子付IC40
を基板1に実装する工程を示し、基板1のランド1bに
はあらかじめクリームはんだ6が公知のスクリーン印刷
やディスペンサーを用いる等の方法で塗布されていて、
端子付IC40の接続端子(複合接続部材)30を基板
1のランド1bに位置合わせをして載置し、この状態で
リフロー炉で加熱しクリームはんだ6を溶融し、端子付
IC40の接続端子30と基板1のランド1bが接続固
定され実装が完成する。
【0054】この時、接続端部材32の表面膜32b、
IC2の電極2bにはあらかじめ施す表面被膜、基板1
のランド1bに塗布されるクリームはんだ6は、この順
で順次溶融温度が低い材料が選定され、加熱し溶融する
リフロー炉の温度設定も、この順で順次低い温度に設定
されるものとする。
【0055】図10は本発明のさらに他の実施の形態に
用いる電子部品実装体50を示す模式図で、これまで説
明した部位と共通部分には同一の符号を付して説明を省
略する。
【0056】端子板21は図4及び図5を引用して説明
したと同様、端子パッド21b、端子孔21cを有し、
端子パッド21bの端子孔21c内の表面にはここでは
図示しないはんだメッキ7が施されている。
【0057】そして、端子板21の端子孔21cに複合
接続部材30のバネ31を挿入し、図10に図示する状
態とは倒立した状態でリフロー炉で加熱し、図示しない
はんだメッキ7を溶融することで端子板21の端子パッ
ド21bと複合接続部材30のバネ31が接続固定さ
れ、電子部品実装体50が形成される。
【0058】図11は図10を参照して説明した電子部
品実装体50を用いて、IC2をPWB1に実装する電
子部品実装体を説明するための模式図で、これまで説明
した部位と共通部分には同一の符号を付して説明を省略
する。
【0059】図11において、導電接着シート8を挟
み、電子部品実装体50に対し1C2を加圧すること
で、IC2の電極2bと電子部品実装体50の接続パッ
ド21bが接続固定される。
【0060】次に、PWB1のランド1bの上にクリー
ムはんだ6を塗布し、その上方から1C2が取り付けら
れた電子部品実装体50を、PWB1のランド1bの位
置と電子部品実装体50の複合接続部材30を位置合わ
せして載置し、この状態でリフロー炉で加熱しクリーム
はんだ6を溶融することで、PWB1のランド1bと電
子部品実装体50の複合接続部材30が接続固定され電
子部品実装体が完成する。
【0061】図13は接続端部材の他の実施の形態を示
す図である。図13(a)において接続端部材37は、
例えば円柱状であり、例えば公知の技術で作られた円柱
状の積層コンデンサ、例えば公知の技術で作られた円柱
状の抵抗体、例えば銅等の導電性の高い金属円柱または
樹脂円柱37aの表面に、例えば金、錫、はんだ等の比
較的融点の低い金属で形成した表面膜37bとから構成
され、バネ31(図10)の外径寸法に対応して、円柱
37の外径寸法は直径10マイクロメートル乃至500
マイクロメートル、高さ10マイクロメートル乃至50
0マイクロメートルとする。図13(b)において接続
端部材38は、例えば多角形であり、例えば公知の技術
で作られた多角形の積層コンデンサ、例えば公知の技術
で作られた円柱状の抵抗体、例えば銅等の導電性の高い
金属多角形または樹脂多角形38aの表面に、例えば
金、錫、はんだ等の比較的融点の低い金属で形成した表
面膜38bとから構成され、バネ31の外径寸法に対応
して、多角形38の外径寸法は例えば一辺が10マイク
ロメートル乃至500マイクロメートルとする。接続端
部材37,38は図10に示した32と同様の方法で接
続部材に接続され複合接続部材となる。
【0062】上記のような電子部品実装体によれば、P
WBのランドとICの電極の間は、直接的に剛体接続さ
れず、少なくともその一部にバネ状に形成された接続部
材を含む接続部材を介在して接続固定され、構成部品の
温度変化による寸法変化に対し、接続部材が変形するこ
とで、接合部分にはきわめて弱い応力が発生するだけ
で、初期状態でのクラックの発生はもとより、使用状態
でのICの発熱や環境変化によっても信頼性を低下させ
ることが無く、特に超小型の電子部品の実装において威
力を発揮する。
【0063】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、コイル
バネ状の接続部材により、接続部分の残留応力の影響を
確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態の電子部品実装体を説
明するための模式図である。
【図2】 本発明に用いる接続部材の斜視図であり、
(a)、(b)、(c)は、それぞれ異なる接続部材を
示す。
【図3】 図1に示す一実施の形態の実装方法の一例を
説明するための模式図で、(a)は前工程、(b)は後
工程を示す。
【図4】 本発明の他の実施の形態に用いる電子部品実
装体を示す模式図である。
【図5】 図4の電子部品実装体の製造方法を説明する
ための模式図で、(a)は前工程、(b)は後工程を示
す。
【図6】 図4に示す電子部品実装体20を用いて、I
CをPWBに実装する実装方法を説明するための模式図
である。
【図7】 本発明の他の実施の形態の複合接続部材を示
す模式図である。
【図8】 図7に示す複合接続部材の製造方法の一例を
説明するための模式図である。
【図9】 図7に示す複合接続部材を用いた電子部品実
装体を説明するための模式図で、(a)は前工程、
(b)は後工程を示す。
【図10】 本発明の他の実施の形態に用いる電子部品
実装体を示す模式図である。
【図11】 図10に示す電子部品実装体を用いた実装
方法を説明するための模式図である。
【図12】 従来の実装形態を説明するための模式図で
ある。
【図13】 本発明における、他の形態の複合接続部材
を示す模式図である。
【符号の説明】
1 回路基板(PWB)、1b ランド、2 電子部品
(IC)、2a 本体部分、2b 電極、3 接続部
材、4 治具板、4a 貫通孔、5,6 クリームはん
だ、7 はんだメッキ、8 導電接着シート、20,5
0 電子部品実装体、21 端子板、21a ベース、
21b 端子パッド、21c 端子孔、21e 銅箔、
30 複合接続部材、31 バネ、32,37,38
接続端部材、32a 樹脂球状体、32b 表面膜、3
3 下治具板、33a 球状体受け穴、34 上治具
板、34a バネ挿入穴、35 ベース、36 加熱治
具、40 端子付きIC。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑田 賢造 大阪府交野市南星台4−8−3 Fターム(参考) 5E024 CA12 CB10 5E336 AA04 BB11 DD17 EE01 GG14

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の電子部品上に形成された導電性ラ
    ンドと、第2の電子部品上に形成された導電性ランドと
    の間に固着される電子部品実装体であって、線径5マイ
    クロメートル乃至40マイクロメートルの導電性の線材
    を外径10マイクロメートル乃至250マイクロメート
    ルのコイルバネ状に成形した接続部材を少なくとも備え
    ることを特徴とする電子部品実装体。
  2. 【請求項2】 前記第1の電子部品と第2の電子部品間
    に弾性を有する樹脂を介在させたことを特徴とする請求
    項1記載の電子部品実装体。
  3. 【請求項3】 前記第1の電子部品上に形成された導電
    性ランドの位置と一致する貫通する穴を有する電気的絶
    縁材料からなる前記第1の電子部品に固着されるシート
    状部材を有し、該貫通する穴に、前記接続部材が挿入さ
    れることを特徴とする請求項1記載の電子部品実装体。
  4. 【請求項4】 第1の電子部品上に形成された導電性ラ
    ンドと、第2の電子部品上に形成された導電性ランドと
    の間に固着される電子部品実装体であって、 貫通する穴を有する電気的絶縁材料からなるシート状部
    材と、該シート状部材の一方の面に、少なくとも一部が
    前記貫通する穴の位置と一致するように該シート状部材
    の導電性のランドが形成され、該シート状部材の他方の
    面から、線径5マイクロメートル乃至40マイクロメー
    トルの導電性の線材を、外径10マイクロメートル乃至
    250マイクロメートルのコイルバネ状に成形した接続
    部材が該貫通する穴に挿入され前記シート状部材の導電
    性のランドに固着されていることを特徴とする電子部品
    実装体。
  5. 【請求項5】 前記接続部材の少なくとも一方端に外径
    10マイクロメートル乃至500マイクロメートルの導
    電性を有する接続端部材を備えることを特徴とする請求
    項1、2、3、又は4のいずれかに記載の電子部品実装
    体。
  6. 【請求項6】 前記接続端部材の形状が球状、円柱形
    状、多角形状のいずれかであることを特徴とする請求項
    5に記載の電子部品実装体。
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