JP2007266110A - プリント基板及び電子装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】リフロー時のはんだ不良を防止するとともに、実装密度を向上できるプリント基板及び電子装置を提供する。
【解決手段】絶縁部材311に配線パターンを配置してなり、配線パターンのランド312に、コネクタ330の端子331がリフローはんだ付けされ、コネクタ330が実装されるプリント基板310であって、コネクタ330は、ハウジング332から延出されるとともに、ハウジング332の長手方向に沿って配列された複数の端子331を有するものであり、配線パターンの一部として、絶縁部材311の表面において、少なくとも一部のランド312から延設され、電気的な接続機能を提供しない受熱部313を設けた。
【選択図】図3
【解決手段】絶縁部材311に配線パターンを配置してなり、配線パターンのランド312に、コネクタ330の端子331がリフローはんだ付けされ、コネクタ330が実装されるプリント基板310であって、コネクタ330は、ハウジング332から延出されるとともに、ハウジング332の長手方向に沿って配列された複数の端子331を有するものであり、配線パターンの一部として、絶縁部材311の表面において、少なくとも一部のランド312から延設され、電気的な接続機能を提供しない受熱部313を設けた。
【選択図】図3
Description
本発明は、リフローはんだ付けによって、複数の端子を有する表面実装部品が実装されるプリント基板及び当該プリント基板に、リフローはんだ付けによって、表面実装部品を実装してなる電子装置に関するものである。
近年、端子を基板に挿入する挿入実装部品に代わって、高密度化、小型化、実装の効率化の観点から、端子を基板表面に実装する表面実装部品が用いられるようになってきている。しかしながら、リフローはんだ付けによって、複数の端子を有する表面実装部品をプリント基板に実装するに当たり、端子数が多いと、端子とプリント基板のランドとの接続部位の温度が十分に上昇せず、はんだ不良が生じるという問題が生じている。
これに対し、隣接する端子間に対応して、プリント基板に通風孔を形成することで、通風孔を通じて加熱雰囲気を循環させ、接続部位の温度上昇を図る構成のプリント基板が提案されている(特許文献1参照)。
特開2005−252124号公報
しかしながら、特許文献1に示す構造の場合、プリント基板に貫通孔である通風孔を形成する必要がある。したがって、各層において、例えば配線パターンや電子部品の配置効率が低下する(すなわち、実装密度が低下する)という問題がある。
本発明は上記問題点に鑑み、リフロー時のはんだ不良を防止するとともに、実装密度を向上できるプリント基板及び電子装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成する為に、請求項1に記載の発明は、絶縁部材に配線パターンを配置してなり、配線パターンの接続部に、表面実装部品の端子がリフローはんだ付けされ、表面実装部品が実装されるプリント基板であって、表面実装部品は、本体部から延出されるとともに、本体部の長手方向に沿って配列された複数の端子を有するものであり、配線パターンの一部として、絶縁部材の表面において少なくとも一部の接続部から延設され、電気的な接続機能を提供しない受熱部が設けられていることを特徴とする。
このように本発明によれば、受熱部の受けた熱を接続部に直接伝達することができるので、受熱部の無い構成に比べて、リフロー時の接続部温度を上昇させることができる。したがって、リフロー時のはんだ不良を防止することができる。また、絶縁部材の表面に受熱部を設けるものの、従来のようにプリント基板に貫通孔を形成しなくとも良いので、実装密度を向上することができる。
特に本発明においては、受熱部が接続部から延設されており、電気的な接続機能を提供しないように構成されている(換言すれば、接続部及び受熱部を除く他の配線パターン、接続ビア、電子部品等と接続されていない)。したがって、受熱部の受けた熱が効率よく接続部に伝達されるので、はんだ不良の防止により効果的である。
なお、接続部とは、配線パターンのうち、はんだを介して端子の接続部位との接続に供せられる部位(所謂ランド)であり、以下の発明でも同様である。
請求項2に記載のように、接続部から延びる受熱部の長さを、接続部の長さよりも短い構成としても良い。これにより、実装密度をより向上することができる。
請求項3に記載のように、受熱部を、全ての接続部に対してそれぞれ設けても良い。しかしながら、複数の端子が本体部の長手方向に沿って配列された構成の表面実装部品においては、端部側の接続部位ほどリフロー時の加熱雰囲気(特に熱風)が直接当たりやすく、長手方向の中心ほど例えば隣接する端子や本体部が邪魔となって、加熱雰囲気が直接当たりにくい。したがって、はんだ付け不良は、本体部の長手方向の端部領域よりも、端部領域に挟まれた中心から所定範囲の中央領域において発生しやすい。
そこで、請求項4に記載のように、受熱部を、本体部の長手方向の中心から所定範囲の中央領域の接続部のみに対して設けても良い。この場合、はんだ付け不良の生じやすい(リフロー時に温度上昇しにくい)中央領域の接続部にのみ受熱部を設けており、端部領域の接続部には受熱部を設けていないので、実装密度をより向上することができる。
また、請求項5に記載のように、互いに隣接する受熱部がそれぞれ延設された接続部の間に、受熱部が延設されていない接続部が少なくとも1つ配置された構成を採用することもできる。この場合も、全ての接続部に対して受熱部を設けておらず、部分的に受熱部を設けているので、実装密度をより向上することができる。
なお、請求項6に記載のように、受熱部のうち、電位が等しい隣接する接続部に対して設けられた受熱部同士が、接続されて一体化した構成を採用することもできる。この場合、受熱量が増えるので、はんだ不良の防止により効果的である。
次に、請求項7に記載の発明は、絶縁部材に配線パターンを配置してなり、配線パターンの接続部に、表面実装部品の端子がリフローはんだ付けされ、表面実装部品が実装されるプリント基板であって、表面実装部品は、本体部から延出されるとともに、本体部の長手方向に沿って配列された複数の端子を有するものであり、配線パターンの一部として、絶縁部材の表面において、本体部の長手方向の中心から所定範囲の中央領域の接続部のみから延設され、電気的な接続機能を提供する受熱部を有することを特徴とする。
このように本発明によれば、電気的な接続機能を提供する受熱部の受けた熱を接続部に直接伝達することができるので、受熱部の無い構成に比べて、リフロー時の接続部温度を上昇させることができる。したがって、リフロー時のはんだ不良を防止することができる。また、絶縁部材の表面に受熱部を設けるものの、従来のようにプリント基板に貫通孔を形成しなくとも良いので、実装密度を向上することができる。
特に本発明においては、電気的な接続機能を提供する受熱部を、はんだ付け不良の生じやすい(リフロー時に温度上昇しにくい)中央領域の接続部にのみに設けており、端部領域の接続部には受熱部を設けていないので、実装密度をより向上することができる。
また、請求項8に記載の発明は、絶縁部材に配線パターンを配置してなり、配線パターンの接続部に、表面実装部品の端子がリフローはんだ付けされ、表面実装部品が実装されるプリント基板であって、表面実装部品は、本体部から延出されるとともに、本体部の長手方向に沿って配列された複数の端子を有するものであり配線パターンの一部として、絶縁部材の表面において、一部の接続部のみから延設され、電気的な接続機能を提供する受熱部を有し、互いに隣接する受熱部がそれぞれ延設された接続部の間に、受熱部が延設されていない接続部が少なくとも1つ配置されていることを特徴とする。
このように本発明によっても、電気的な接続機能を提供する受熱部の受けた熱を接続部に直接伝達することができるので、受熱部の無い構成に比べて、リフロー時の接続部温度を上昇させることができる。したがって、リフロー時のはんだ不良を防止することができる。また、絶縁部材の表面に受熱部を設けるものの、従来のようにプリント基板に貫通孔を形成しなくとも良いので、実装密度を向上することができる。
特に本発明においては、電気的な接続機能を提供する受熱部を、全ての接続部に対してではなく、部分的に設けているので、実装密度をより向上することができる。
請求項1〜8いずれかに記載の発明においては、受熱部を、絶縁部材の表面において、露出させても良い。しかしながら、受熱部の長さによっては、リフロー時に接続部上から受熱部上へ流れ込むはんだによって、接続部位に好ましいはんだフィレットの形状を確保できないことも考えられる。したがって、請求項9に記載のように、受熱部を、絶縁部材の表面において、ソルダレジストによって被覆することが好ましい。これにより、好ましいはんだフィレットの形状を確保、すなわち接続信頼性を確保することができる。
なお、接続部から延設される受熱部の位置は特に限定されるものではないが、請求項10に記載のように、受熱部を、接続部に対して、表面実装部品の本体部配置領域の離反側に設けると、リフロー時の加熱雰囲気(特に熱風)が直接当たりやすくなる。すなわち、はんだ不良の防止により効果的である。
次に、請求項11に記載の発明は、絶縁部材に配線パターンを配置してなり、配線パターンの接続部に、表面実装部品の端子がリフローはんだ付けされ、表面実装部品が実装されるプリント基板であって、表面実装部品は、本体部から延出されるとともに、本体部の長手方向に沿って配列された複数の端子を有するものであり、配線パターンの一部として、絶縁部材の表面において、接続部の近傍にGNDパターンが設けられていることを特徴とする。
このように本発明によれば、接続部の近傍に配置されたGNDパターンの受けた熱を、絶縁部材やソルダレジスト等を介して接続部に伝達することができる。したがって、リフロー時の接続部温度を上昇させ、はんだ不良を防止することができる。また、従来のようにプリント基板に貫通孔を形成しなくとも良いので、実装密度を向上することができる。
特に本発明においては、GNDパターンに上述した発明の受熱部の機能を持たせているので、別途受熱部を設ける必要が無く、実装密度をより向上することができる。また、外部から端子を介してプリント基板に侵入する外来ノイズ(静電気等)を、接続部近傍のGNDパターンへ直接逃がすことができる。
請求項12に記載のように、GNDパターンを、表面実装部品の本体部の配置領域を含み、表面実装部品を絶縁部材上に配置した状態で、一部が本体部から露出するように設けると良い。この場合、GNDパターンは、本体部から露出する部位にて受熱し、接続部の近傍である本体部の配置領域の部位から、絶縁部材やソルダレジスト等を介して接続部に熱を伝達することができる。また、GNDパターンの大部分を、本体部の配置領域に設けるので、実装密度をより向上することができる。
なお、請求項13に記載のように、互いに対向する接続部の対向部位とGNDパターンの対向部位の少なくとも一方に、対向する相手方に向けて突出する突出部を設けると、静電気を効果的にGNDパターンに逃がすことができる。
次に、請求項14に記載の発明は、絶縁部材に配線パターンを配置してなり、配線パターンの接続部に、表面実装部品の端子がリフローはんだ付けされ、表面実装部品が実装されるプリント基板であって、表面実装部品は、本体部から延出されるとともに、本体部の長手方向に沿って配列された複数の端子を有するものであり、配線パターンは、絶縁部材に対して多層に配置され、配線パターンの一部として、接続部の下層に、接続部の配置領域を含むようにGNDパターンが設けられ、GNDパターンは、絶縁部材の表面に配置された接続部とは異なる配線パターンの一部と、接続ビアを介して接続されていることを特徴とする。
このように本発明によれば、接続部とは異なる配線パターンの受けた熱が、接続ビアを介してGNDパターンに伝達され、絶縁部材を介して、上層の接続部に伝達される。したがって、リフロー時の接続部温度を上昇させることができるので、はんだ不良を防止することができる。また、従来のようにプリント基板に貫通孔を形成しなくとも良いので、実装密度を向上することができる。
特に本発明においても、GNDパターンに上述した発明の受熱部の機能を持たせているので、実装密度をより向上することができる。また、外部から端子を介してプリント基板に侵入する外来ノイズ(静電気等)を、GNDパターンへ直接逃がすことができる。
次に、請求項15に記載の発明は、絶縁部材に配線パターンを配置してなり、配線パターンの接続部に、表面実装部品の端子がリフローはんだ付けされ、表面実装部品が実装されるプリント基板であって、表面実装部品は、本体部から延出されるとともに、本体部の長手方向に沿って配列された複数の端子を有するものであり、絶縁部材の表面において、接続部の近傍に、配線パターンと同一材料からなり、電気的接続機能を提供しない受熱部が独立して設けられていることを特徴とする。
このように本発明によれば、接続部の近傍に配置された受熱部の受けた熱を、絶縁部材やソルダレジスト等を介して接続部に伝達することができるので、リフロー時の接続部温度を上昇させることができる。したがって、リフロー時のはんだ不良を防止することができる。また、絶縁部材の表面に受熱部を設けるものの、従来のようにプリント基板に貫通孔を形成しなくとも良いので、実装密度を向上することができる。
請求項16に記載のように、受熱部を、絶縁部材の表面方向において略正方形とし、その一辺の長さを、接続部の長さ以下としても良い。これにより、誘起ノイズの影響を低減することができる。また、実装密度をより向上することができる。
請求項17に記載の発明の作用効果は、請求項10に記載の発明の作用効果と同様であるので、その記載を省略する。
請求項18,19に記載の発明の作用効果は、それぞれ請求項3,4に記載の発明の作用効果と同様であるので、その記載を省略する。
請求項20に記載の発明の作用効果は、請求項6に記載の発明の作用効果と同様であるので、その記載を省略する。
なお、請求項1〜20いずれかに記載の発明は、本体部に対して複数の端子が配列された表面実装部品としてのコネクタに好適である。
コネクタの場合、請求項22に記載のように、端子として、接続部との接続に供せられる側の端部と、外部との接続に供せられる側の端部とが、本体部を挟んで反対側に延出された端子を含むものだけでなく、請求項23に記載のように、接続部との接続に供せられる側の端部と、外部との接続に供せられる側の端部とが、本体部に対して同一側に延出された端子を含むものを採用することができる。したがって、本体部を挟んで両側に、接続部との接続に供せられる側の端部が配置されたものも採用することができる。
なお、請求項23の構成においては、請求項24に記載のように、接続部を、絶縁部材の端部から所定距離内側に配置することが好ましい。この場合、端部から接続部までの絶縁部材によって受けた加熱雰囲気(特に熱風)が、絶縁部材表面に沿って接続部に流れる。したがって、接続部を絶縁部材の端部に配置した構成に比べて、接続部の受熱量を増し、はんだ不良を低減することができる。
請求項25に記載のように、請求項1〜24いずれか1項に記載のプリント基板に対して、接続部の形成面に複数の端子を有する表面実装部品を配置し、配線パターンの接続部と端子をリフローはんだ付けして、表面実装部品を実装してなる電子装置は、プリント基板の形態に応じて、上述した各作用効果を有している。したがって、リフローによるはんだ不良が防止され、実装密度が向上されている。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
先ず、図1及び図2を用いて、本実施形態にも適用される一般的な電子装置の概略構成を説明する。図1は、電子装置の概略構成を説明するための、組み付け前の状態を示す分解図である。図2は、コネクタの概略構成を示す図であり、(a)は側面図、(b)はプリント基板に実装される側から見た正面図である。
(第1実施形態)
先ず、図1及び図2を用いて、本実施形態にも適用される一般的な電子装置の概略構成を説明する。図1は、電子装置の概略構成を説明するための、組み付け前の状態を示す分解図である。図2は、コネクタの概略構成を示す図であり、(a)は側面図、(b)はプリント基板に実装される側から見た正面図である。
図1に示すように、電子装置100は、筐体200と、当該筐体200内に収容される回路基板300とにより構成される。なお、このような電子装置100は、例えば車両のエンジンECU(Electric Control Unit)を構成する電子装置として採用される。
筐体200は、例えばアルミニウム、鉄等の金属材料や合成樹脂材料からなり、一方が開放された箱状のケース210と、ケース210の開放面を閉塞する略矩形板状の底の浅いカバー220とにより構成される。そして、ケース210とカバー220とを組み付けることで、回路基板300を収容する内部空間を有した筐体200を構成する。本実施形態においては、螺子締結によって、ケース210とカバー220が固定されるよう構成されている。なお、筐体200はケース210とカバー220の2つの部材から構成されるものに限定されない。1つの部材から構成されても良いし、3つ以上の部材から構成されても良い。
回路基板300は、図示されない配線パターンや配線パターン間を接続する接続ビア等が形成されてなるプリント基板310に、マイコン、パワートランジスタ、抵抗、コンデンサ等の電子部品320を実装してなるものである。また、回路基板300には、入出力部(外部接続端子)としてのコネクタ330(特許請求の範囲に示す表面実装部品に相当)が実装されている。本実施形態においては、プリント基板310の構造に特徴がある。その詳細については後述する。
図2に示すように、コネクタ330は、導電性材料からなり、一端がプリント基板310に実装され、他端が筐体200外に露出される複数の端子331が、絶縁材料(例えば合成樹脂)からなるハウジング332(特許請求の範囲に示す本体部に相当)に配設された表面実装型のコネクタである。具体的には、筐体200(本実施形態においてはケース210)に、コネクタ330に対応したコネクタ用切り欠き部(図示略)が設けられており、回路基板300を収容するようにケース210とカバー220を螺子締結した状態で、コネクタ330の一部(端子331のプリント基板310に設けられたランドとの接合部331aを含む)が筐体200内に収容され、残りの部分(端子331の外部(例えばメスコネクタ)との接続部を含む)が筐体200外に露出される。
複数の端子331は、互いに干渉しないようにハウジング332に一部が埋設固定されている。本実施形態において、端子331のプリント基板310に実装される側はハウジング332の一側面から延び、その先端領域がプリント基板310と略平行となるように折曲されて、プリント基板310に設けられたランドとの接合部331aとして構成されている。なお、本実施形態においては、ハウジング332に対し、その長手方向に沿って総計16個の端子331が2列配置(2列×8個)され、ハウジング332の同一側面からそれぞれ延出されている。しかしながら、コネクタ330の態様は上記例に限定されるものではない。少なくとも表面実装型のコネクタ330であり、ハウジング332の長手方向に沿って、複数の端子331が配列されていれば良い。
なお、図2(a),(b)に示す符号333は、ハウジング332からプリント基板310の表面に向けて突出し、プリント基板310の表面と接触してコネクタ330をプリント基板310上に支持する支持部333である。本実施形態に係る支持部333は、ハウジング332の一部として、ハウジング332と同一材料を用いて一体成形されており、ハウジング332の下面に設けられている。すなわち、ハウジング332の一部として支持部333が構成されている。また、ハウジング332から突出する支持部333の高さは、支持部333がプリント基板310の表面に接触し、端子331の接合部331aが、対応するランド表面に配置されたはんだと接するように調整されている。
次に、電子装置100の特徴部分であるプリント基板310について、図3を用いて説明する。図3は、第1実施形態に係るプリント基板310の特徴部分を示す図であり、(a)は上面視平面図、(b)は(a)のA−A線に沿う断面図である。なお、図3(a)においては、便宜上、ソルダレジストとはんだを省略している。また、図3(b)においては、便宜上、配線パターンのうち、ランドと受熱部のみを図示している。また、図3(a),(b)においては、ともにコネクタ330を実装した(リフローはんだ付けした)状態を示している。
図3(a),(b)に示すように、プリント基板310は、絶縁部材311に、配線パターンを配置してなり、配線パターンのランド312に、コネクタ330の端子331がリフローはんだ付けされ、コネクタ330が実装されるプリント基板310である。絶縁部材311の構成材料は、特に限定されるものではない。例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、セラミック、ガラス(例えばガラス布)と樹脂との複合体等の公知材料を採用することができる。配線パターンの構成材料も特に限定されるものではない。例えば銅等の公知材料を採用することができる。本実施形態に係るプリント基板310は、合成樹脂からなる絶縁部材311に配線パターンを多層に配置した多層基板として構成されている。
なお、ランド312とは、配線パターンのうち、はんだ340を介して端子331の接合部331aとの接続に供せられる部位(設計上、接合部331aと配線パターンとの間で、はんだ340を介して必要な接続信頼性を確保するべく決定された配線パターンの所定部分)であり、特許請求の範囲に示す接続部に相当する。
ここで、コネクタ330のように、複数の端子331が、ハウジング332の長手方向に沿って配列された構成の場合、同一のリフロー条件(加熱条件)であれば、端子331の本数が増加するほど、1つの端子331当たりに供給される熱量が低下する。したがって、はんだ340の温度が好ましい接合状態を形成する温度まで至らず、はんだ不良が生じやすくなる。また、接合部331aと対応するランド312との接続部位は、長手方向における端部側ほどリフロー時の加熱雰囲気が直接当たりやすく、長手方向における中心ほど例えば隣接する端子331やハウジング332が邪魔となって、加熱雰囲気が直接当たりにくい。したがって、中心ほどはんだ不良が生じやすい。特に、少なくとも熱風リフロー法(好ましくは赤外線リフロー法との併用)によってはんだ付けをする場合、コネクタ330の横方向(長手方向)からの熱風(加熱雰囲気)は、端部の接続部位には当たるものの、中心ほど隣接する端部側の端子331によって遮られ、当たりにくくなる。
この問題を解決するために、加熱温度を上げたり、加熱時間を引き延ばすことも考えられる。しかしながら、プリント基板310に実装された電子部品320の中には、コネクタ330(表面実装部品)よりも耐熱性の乏しいものも含まれており、加熱温度の上昇や、加熱時間の延長は好ましいものではない。
そこで、本実施形態においては、図3(a),(b)に示すように、絶縁部材311の表面に、配線パターンの一部として、全てのランド312からそれぞれ延設され、電気的な接続機能を提供しない受熱部313(図中の破線より先端側)を設けている。受熱部313は、ランド312と同一材料(例えば銅)からなり、ランド312のみに接続されている。すなわち、ランド312とは電気的に接続されているものの、ランド312を除く他の配線パターンや電子部品320とは電気的に接続されていない。換言すれば、受熱部313を配線パターンの末端部とし、リフロー時の受熱のみを目的として設けている。
なお、本実施形態においては、熱風リフロー法と赤外線リフロー法の併用によって、リフローはんだ付けを実施し、ハウジング332の長手方向をプリント基板310の流し方向としている。また、ランド312は、図示されない接続ビア、若しくは、受熱部313とは異なる側に延設された図示されない配線パターンを介して、他の配線パターンや電子部品320と電気的に接続されている。
このように本実施形態に係るプリント基板310によれば、受熱部313の受けた熱をランド312に直接伝達する(図3(b)の実線矢印)ことができる。したがって、同じリフロー条件であっても、受熱部313の無い構成に比べて、接続部位の温度が上昇されるので、リフロー時のはんだ不良を防止することができる。
特に本実施形態においては、受熱部313がランド312から延設されており、電気的な接続機能を提供しないように構成されている。したがって、受熱部313の受けた熱が効率よくランド312に伝達されるので、はんだ不良の防止により効果的である。
また、本実施形態においては、図3(a),(b)に示すように、受熱部313を、ランド312に対して、コネクタ330の本体部配置領域の離反側に設けている。したがって、受熱部313に対して、リフロー時の加熱雰囲気(熱風)が直接当たりやすく、はんだ不良の防止により効果的である。しかしながら、ランド312から延設される受熱部313の位置は上記例に限定されるものではない。例えば、少なくとも一部のランド312においては、長手方向側に延設されても良い。
なお、本実施形態においては、絶縁部材311の表面に受熱部313を設けるので、受熱部313の無い構成に比べて実装密度は僅かながら低下する。しかしながら、実装密度の低下は絶縁部材311の表面(実装面)だけであり、プリント基板に貫通孔を形成する従来構成のように、各層の実装密度が低下しないので、従来構成に比べて実装密度を向上することができる。特に本実施形態においては、ランド312から延びる受熱部313の長さL1を、ランド312の長さL2よりも短くすることで、絶縁部材311の表面(実装面)における実装密度の低下を極力防ぎつつ、はんだ不良を防止するようにしている。
また、電子部品100は、このようなプリント基板310に対して、ランド312の形成面に複数の端子331を有するコネクタ330を配置した状態で、配線パターンのランド312と端子331をリフローはんだ付けして、コネクタ330を実装してなるものである。したがって、プリント基板310を含む電子装置100においても、上述した各作用効果を有している。すなわち、リフローによるはんだ不良が防止され、実装密度が向上されている。
また、本実施形態においては、図3(b)に示すように、受熱部313をソルダレジスト314によって被覆せず、露出させている。したがって、リフロー時において、溶融したはんだ340の一部が受熱部313に流れ込み、はんだ340が受熱313上に配置される。このように、受熱部313をソルダレジスト314によって被覆しない場合、受熱部313の長さL2(面積)によっては、接続部位に好ましいはんだフィレットの形状を確保できない(すなわち、はんだ340と端子331の接合部331aとの好ましい接続面積を確保できない)ことも考えられる。これに対し、図4に示すように、受熱部313をソルダレジスト314によって被覆すると、溶融したはんだ340をランド312上に留めることができ、好ましいはんだフィレットの形状を確保(すなわち接続信頼性を確保)することができる。図4は、本実施形態に係るプリント基板310の変形例を示す断面図である。図4は、図3(b)に対応している。
また、本実施形態においては、受熱部313が対応するランド312のみと接続される例を示した。しかしながら、図5に示すように、受熱部313のうち、電位が等しい隣接するランド312に対して設けられた受熱部313同士を、互いに接続して一体化しても良い。このように一体化すると受熱面積(受熱量)が増えるので、より効果的にはんだ不良を防止することができる。なお、図5に示す符号313aは大電流が流れる信号線のランド312を繋いでなる受熱部であり、符号313bはGNDのランド312を繋いでなる受熱部である。図5は、本実施形態に係るプリント基板310の変形例を示す上面視平面図である。図5は、図3(a)に対応している。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を、図6及び図7に基づいて説明する。図6は、加熱雰囲気の流れ方向の一例を示す図である。図7は、本発明の第2実施形態に係るプリント基板310の概略構成を示す上面視平面図である。なお、図7は第1実施形態に示した図3(a)に対応しており、便宜上、ソルダレジスト314と、はんだ340を省略している。
次に、本発明の第2実施形態を、図6及び図7に基づいて説明する。図6は、加熱雰囲気の流れ方向の一例を示す図である。図7は、本発明の第2実施形態に係るプリント基板310の概略構成を示す上面視平面図である。なお、図7は第1実施形態に示した図3(a)に対応しており、便宜上、ソルダレジスト314と、はんだ340を省略している。
第2実施形態におけるプリント基板310及び当該プリント基板310を含む電子装置100は、第1実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。
上述したように、接合部331aと対応するランド312との接続部位は、長手方向における端部側ほどリフロー時の加熱雰囲気が直接当たりやすく、長手方向における中心ほど例えば隣接する端子331やハウジング332が邪魔となって、直接当たりにくい。したがって、中心ほどはんだ不良が生じやすい。特に、少なくとも熱風リフロー法(好ましくは赤外線リフロー法との併用)によってはんだ付けをする場合、予備加熱されたホットエアを熱源とし、循環させてはんだ付けをする。したがって、図6に示すように、循環された加熱雰囲気の一部であるコネクタ330の横方向(長手方向)からの熱風(白抜き矢印)は、端部の接続部位には当たるものの、中心ほど隣接する端部側の端子331によって遮られ、当たりにくくなる。すなわち、中心ほどはんだ不良が生じやすい。
これに対し、本実施形態においては、図7に示すように、受熱部313をハウジング332の長手方向の中心Cから所定範囲の中央領域のランド312のみに対して設け、中央領域を間に挟む端部領域のランド312には設けないようにしている。具体的には、16個のランド312のうち、中央領域の6個のランド312のみに受熱部313を設けている。このように、はんだ不良の生じやすい(リフロー時に温度上昇しにくい)中央領域のランド312にのみ受熱部313を設けても、はんだ不良を防止することができる。また、端部領域のランド312には受熱部313を設けていないので、第1実施形態に示した構成よりも、実装密度を向上することができる。
なお、本実施形態においては、中央領域を6個、中央領域を間に挟む端部を各5個とする例を示した。しかしながら、各領域の個数、配分は上記例に限定されるものではない。
また、本実施形態に示すように、ランド312の一部のみに受熱部313を設けると、第1実施形態に示した構成よりも、実装密度を向上することができる。その際、受熱部313の配置としては、はんだ不良を防止できるものであれば採用が可能である。このような受熱部313の配置としては、例えば図8に示すように、互いに隣接する受熱部313がそれぞれ延設されたランド312の間に、受熱部313が延設されていないランド312が少なくとも1つ配置された構成を採用することができる。この場合、全てのランド312に対して受熱部313を設けておらず、部分的に受熱部313を設けているので、第1実施形態に示した構成よりも、実装密度を向上することができる。特に図8に示す構成においては、1個おきに受熱部313を設けているので、受熱部313が設けられていないランド312へも効率よく熱が拡散され、はんだ不良を防止することができる。図8は本実施形態に係るプリント基板310の変形例を示す平面図である。図8は図3(a)に対応している。
なお、本実施形態に示した構成及びその変形例に対しては、第1実施形態に示した変形例(図4,図5参照)を組み合わせることができる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態を、図9に基づいて説明する。図9は、本発明の第3実施形態に係るプリント基板310の概略構成を示す上面視平面図である。
次に、本発明の第3実施形態を、図9に基づいて説明する。図9は、本発明の第3実施形態に係るプリント基板310の概略構成を示す上面視平面図である。
第3実施形態におけるプリント基板310及び当該プリント基板310を含む電子装置100は、第2実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。
本実施形態においては、電気的な接続機能を提供する受熱部315を、ランド312の一部のみに設けることで、はんだ不良の防止と、実装密度向上を両立する点を特徴とする。
このように本実施形態に係るプリント基板310及び当該プリント基板310を採用した電子装置100によれば、受熱部315の受けた熱をランド312に直接伝達することができる。したがって、同じリフロー条件であっても、受熱部315の無い構成に比べて、接続部位の温度が上昇されるので、リフロー時のはんだ不良を防止することができる。
なお、本実施形態においては、絶縁部材311の表面に受熱部315を設けるので、受熱部315の無い構成に比べて実装密度は僅かながら低下する。しかしながら、実装密度の低下は絶縁部材311の表面(実装面)だけであり、プリント基板に貫通孔を形成する従来構成のように、各層の実装密度が低下しないので、従来構成に比べて実装密度を向上することができる。
ところで、本実施形態に示す構成によれば、受熱部315の受けた熱が、ランド312だけでなく、電気的に接続されたランド312以外の配線パターン、接続ビア、電子部品などにも伝達される。したがって、ランド312からの長さL3が受熱部313の長さL1と同じであれば、第1実施形態に示した受熱部313の方が、本実施形態に係る受熱部315よりも、対応するランド312への熱伝達量が大きい。これに対し、受熱部315の長さL3の長さを長くすることで、対応するランド312への熱伝達量を大きくすることが可能である。しかしながら、ランド312から延びる受熱部315の長さL3を長くすると、他の配線パターンや電子部品320の配置効率が低下(すなわち、実装密度が低下)する。また、第2実施形態に示したように、はんだ不良は、ハウジング332の長手方向において、端部領域よりも中央領域で生じやすい。
そこで、本実施形態においては、図9に示すように、受熱部315を、ハウジング332の長手方向の中心Cから所定範囲の中央領域のランド312のみに設けるようにした。したがって、電気的な接続機能を提供する受熱部315でありながら、効率よくはんだ不良を防止しつつ、実装密度の向上を図ることができる。なお、受熱部315の長さL3をランド312の長さL2よりも長くしている。
また、上記例以外にも、電気的な接続機能を提供する受熱部315でありながら、効率よくはんだ不良を防止しつつ、実装密度の向上を図る構成が可能である。例えば、図10に示すように、互いに隣接する受熱部315がそれぞれ延設されたランド312の間に、受熱部315が延設されていないランド312が少なくとも1つ配置された構成を採用することができる。特に図10に示す構成においては、1個おきに受熱部315を設けているので、受熱部315が設けられていないランド312へも効率よく熱が拡散され、はんだ不良を防止することができる。図10は本実施形態に係るプリント基板310の変形例を示す平面図である。図10は図3(a)に対応している。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態を、図11に基づいて説明する。図11は、本発明の第4実施形態に係るプリント基板310の概略構成を示す図であり、(a)は上面視平面図、(b)は(a)のB−B線に沿う断面図ある。
次に、本発明の第4実施形態を、図11に基づいて説明する。図11は、本発明の第4実施形態に係るプリント基板310の概略構成を示す図であり、(a)は上面視平面図、(b)は(a)のB−B線に沿う断面図ある。
第4実施形態におけるプリント基板310及び当該プリント基板310を含む電子装置100は、第1〜第3実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。
本実施形態においては、配線パターンの一部として、例えば図11(a),(b)に示すように、絶縁部材311の表面において、ランド312の近傍にGNDパターン316を設けた点を特徴とする。具体的には、加熱雰囲気(熱風)が直接作用する絶縁部材表面の位置にGNDパターン316の少なくとも一部を設ける。本実施形態においては、GNDパターン316を、コネクタ330のハウジング332の配置領域(図11(a)の一点鎖線で囲んだ領域)を含み、コネクタ330を絶縁部材311上に配置した状態で、一部がハウジング332から露出するように設けている。なお、符号316aは、GNDパターン316のうち、ハウジング332の配置領域に設けられた伝熱領域であり、符号316bは、伝熱領域316aの両端に設けられ、ハウジング332から露出する受熱領域である。すなわち、受熱領域316bで受けた熱が伝熱領域316aを介して伝達(実線矢印)され、絶縁部材311やソルダレジスト314等を介してランド312に伝達される。
このように本実施形態に係るプリント基板310及び当該プリント基板310を採用した電子装置100によれば、GNDパターン316の受けた熱を、絶縁部材311やソルダレジスト314等を介してランド312に伝達することができる。したがって、同じリフロー条件であっても、GNDパターン316の無い構成に比べて、接続部位の温度が上昇されるので、リフロー時のはんだ不良を防止することができる。
なお、本実施形態においては、絶縁部材表面のランド近傍にGNDパターン316を設けるので、GNDパターン316の無い構成に比べて実装密度は僅かながら低下する。しかしながら、実装密度の低下は絶縁部材311の表面(実装面)だけであり、プリント基板に貫通孔を形成する従来構成のように、各層の実装密度が低下しないので、従来構成に比べて実装密度を向上することができる。特に本実施形態においては、GNDパターン316の大部分316aを、本体部の配置領域に設けるので、実装密度をより向上することができる。
また、本実施形態においては、GNDパターン316に上述した受熱部313,315の機能を持たせているので、別途受熱部313,315を設けなくとも良く、実装密度をより向上することができる。さらには、外部から端子331を介してプリント基板310に侵入する外来ノイズ(静電気等)を、ランド近傍のGNDパターン316へ直接逃がすことができる。例えば図12に示すように、ランド312とGNDパターン316の対向部位の少なくとも一方に、対向する相手方に向けて突出し、尖った(曲率半径の小さく、電界集中しやすい)突出部を設けると、静電気を効果的にGNDパターン316に逃がすことができる。なお、図12は、プリント基板310の変形例を示す拡大平面図である。図12においては、ランド312の対向部位に突出部312aを設け、GNDパターン316の対向部位に突出部316aを設けている。
また、はんだ不良を防止しつつ、実装密度を向上できるGNDパターン316の構成は、上記例に限定されるものではない。例えば図13に示すように、配線パターンの一部として、ランド312の下層に、ランド312の配置領域を含むようにGNDパターン316を設け、GNDパターン316を、絶縁部材311の表面に配置されたランド312とは異なる配線パターン317に、接続ビア318を介して接続した構成を採用することもできる。この場合、配線パターン317の受けた熱が、接続ビア318を介してGNDパターン316に伝達(実線矢印)され、絶縁部材311を介してランド312に伝達(実線矢印)される。したがって、伝熱経路は長くなるものの、図11に示す構成と同様乃至それに準ずる効果を期待することができる。なお、図13は、プリント基板310の変形例を示す断面図である。図13は図11(b)に対応している。
なお、本実施形態に係るプリント基板310の態様を、上述した他の実施形態及びその変形例にて示した態様と組み合わせることも可能である。
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態を、図14に基づいて説明する。図14は、本発明の第5実施形態に係るプリント基板310の概略構成を示す図であり、(a)は上面視平面図、(b)は(a)のC−C線に沿う断面図である。
次に、本発明の第5実施形態を、図14に基づいて説明する。図14は、本発明の第5実施形態に係るプリント基板310の概略構成を示す図であり、(a)は上面視平面図、(b)は(a)のC−C線に沿う断面図である。
第5実施形態におけるプリント基板310及び当該プリント基板310を含む電子装置100は、第1実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。
本実施形態においては、例えば図14(a),(b)に示すように、絶縁部材311の表面において、ランド312の近傍に、配線パターンと同一材料からなり、電気的接続機能を提供しない受熱部319を独立して設けた点を特徴とする。具体的には、ランド312の近傍であって、加熱雰囲気(熱風)が直接作用する位置に、受熱部319の少なくとも一部を設ける。本実施形態においては、受熱部319を、ランド312に対して、コネクタ330の本体部配置領域の離反側に設けている。
このように本実施形態に係るプリント基板310及び当該プリント基板310を採用した電子装置100によれば、ランド312の近傍に配置された受熱部319の受けた熱を、絶縁部材311やソルダレジスト314等を介してランド312に伝達(実線矢印)することができる。したがって、同じリフロー条件であっても、受熱部319の無い構成に比べて、接続部位の温度が上昇されるので、リフロー時のはんだ不良を防止することができる。
なお、本実施形態においては、絶縁部材表面のランド近傍に受熱部319を設けるので、受熱部319の無い構成に比べて実装密度は僅かながら低下する。しかしながら、実装密度の低下は絶縁部材311の表面(実装面)だけであり、プリント基板に貫通孔を形成する従来構成のように、各層の実装密度が低下しないので、従来構成に比べて実装密度を向上することができる。特に本実施形態においては、図14(a)に示すように、受熱部319を、絶縁部材311の表面方向において略正方形とし、その一辺の長さL4を、ランド312の長さL2以下としている。したがって、絶縁部材311の表面(実装面)における実装密度の低下を極力防ぎつつ、はんだ不良を防止するようにしている。また、誘起ノイズの影響を低減することができる。
なお、本実施形態に係るプリント基板310の態様を、上述した他の実施形態及びその変形例にて示した態様と組み合わせることも可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
本実施形態においては、電子装置100を、車両のエンジンECU(Electric Control Unit)を構成する電子制御装置に適用する例を示した。しかしながら、その適用範囲は上記例に限定されるものではない。プリント基板310(回路基板300)に表面実装型のコネクタ330を実装する構成において適用が可能である。
また、本実施形態においては、コネクタ330が、ランド312との接続に供せられる側の端部331a(接合部)と、外部との接続に供せられる側の端部とが、ハウジング332を挟んで反対側に延出された端子のみで構成される例を示した。しかしながら、ランド312との接続に供せられる側の端部331a(接合部)と、外部との接続に供せられる側の端部とが、ハウジング332に対して同一側に延出された端子を含んでも良い。すなわち、図15(a),(b)に示すように、ハウジング332を挟んで両側に、ランド312との接続に供せられる側の端部331a(接合部)が配置された構成を採用することができる。図15は、コネクタ330の変形例を示す図であり、(a)は上面視平面図、(b)は(a)のD−D線に沿う断面図である。
なお、上記構成においては、図15(a),(b)に示すように、ランド312を、絶縁部材311の端部から所定距離内側に配置することが好ましい。この場合、図15(b)に示すように、端部からランド312までの絶縁部材311によって受けた加熱雰囲気(図15(b)の破線)が、絶縁部材表面に沿ってランド312に流れる。したがって、ランド312を絶縁部材311の端部に配置する構成に比べて、ランド311の受熱量を増し、はんだ不良を防止することができる。なお、図15(a),(b)に示す構成においては、受熱部313を設けており、受熱部313の端部を、絶縁部材311の端部から所定距離L5内側に配置している。したがって、受熱部313を絶縁部材311の端部に配置する構成に比べて、受熱部313が受ける熱量も増加する。したがって、より効果的にはんだ不良を防止することができる。
100・・・電子装置
200・・・筐体
300・・・回路基板
310・・・プリント基板
311・・・絶縁基材
312・・・ランド(接続部)
313,315,319・・・受熱部
314・・・ソルダレジスト
316・・・GNDパターン
330・・・コネクタ(表面実装部品)
331・・・端子
332・・・ハウジング(本体部)
200・・・筐体
300・・・回路基板
310・・・プリント基板
311・・・絶縁基材
312・・・ランド(接続部)
313,315,319・・・受熱部
314・・・ソルダレジスト
316・・・GNDパターン
330・・・コネクタ(表面実装部品)
331・・・端子
332・・・ハウジング(本体部)
Claims (25)
- 絶縁部材に配線パターンを配置してなり、前記配線パターンの接続部に、表面実装部品の端子がリフローはんだ付けされ、前記表面実装部品が実装されるプリント基板であって、
前記表面実装部品は、本体部から延出されるとともに、前記本体部の長手方向に沿って配列された複数の前記端子を有するものであり、
前記配線パターンの一部として、前記絶縁部材の表面において少なくとも一部の前記接続部から延設され、電気的な接続機能を提供しない受熱部が設けられていることを特徴とするプリント基板。 - 前記接続部から延びる前記受熱部の長さが、前記接続部の長さよりも短いことを特徴とする請求項1に記載のプリント基板。
- 前記受熱部は、全ての前記接続部に対してそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプリント基板。
- 前記受熱部は、前記本体部の長手方向の中心から所定範囲の中央領域の前記接続部のみに対して設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプリント基板。
- 互いに隣接する前記受熱部がそれぞれ延設された前記接続部の間に、前記受熱部が延設されていない前記接続部が少なくとも1つ配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプリント基板。
- 前記受熱部のうち、電位が等しい隣接する前記接続部に対して設けられた前記受熱部同士が接続されて一体化していることを特徴とする請求項3〜5いずれか1項に記載のプリント基板。
- 絶縁部材に配線パターンを配置してなり、前記配線パターンの接続部に、表面実装部品の端子がリフローはんだ付けされ、前記表面実装部品が実装されるプリント基板であって、
前記表面実装部品は、本体部から延出されるとともに、前記本体部の長手方向に沿って配列された複数の前記端子を有するものであり、
前記配線パターンの一部として、前記絶縁部材の表面において、前記本体部の長手方向の中心から所定範囲の中央領域の前記接続部のみから延設され、電気的な接続機能を提供する受熱部を有することを特徴とするプリント基板。 - 絶縁部材に配線パターンを配置してなり、前記配線パターンの接続部に、表面実装部品の端子がリフローはんだ付けされ、前記表面実装部品が実装されるプリント基板であって、
前記表面実装部品は、本体部から延出されるとともに、前記本体部の長手方向に沿って配列された複数の前記端子を有するものであり、
前記配線パターンの一部として、前記絶縁部材の表面において、一部の前記接続部のみから延設され、電気的な接続機能を提供する受熱部を有し、
互いに隣接する前記受熱部がそれぞれ延設された前記接続部の間に、前記受熱部が延設されていない前記接続部が少なくとも1つ配置されていることを特徴とするプリント基板。 - 前記受熱部は、前記絶縁部材の表面において、ソルダレジストによって被覆されていることを特徴とする請求項1〜8いずれか1項に記載のプリント基板。
- 前記受熱部は、前記接続部に対して、前記表面実装部品の本体部配置領域の離反側に設けられていることを特徴とする請求項1〜9いずれか1項に記載のプリント基板。
- 絶縁部材に配線パターンを配置してなり、前記配線パターンの接続部に、表面実装部品の端子がリフローはんだ付けされ、前記表面実装部品が実装されるプリント基板であって、
前記表面実装部品は、本体部から延出されるとともに、前記本体部の長手方向に沿って配列された複数の前記端子を有するものであり、
前記配線パターンの一部として、前記絶縁部材の表面において、前記接続部の近傍にGNDパターンが設けられていることを特徴とするプリント基板。 - 前記GNDパターンは、前記表面実装部品の本体部の配置領域を含み、前記表面実装部品を前記絶縁部材上に配置した状態で、一部が前記本体部から露出するように設けられていることを特徴とする請求項11に記載のプリント基板。
- 互いに対向する前記接続部の対向部位と前記GNDパターンの対向部位の少なくとも一方に、対向する相手方に向けて突出する突出部が設けられていることを特徴とする請求項11又は請求項12に記載のプリント基板。
- 絶縁部材に配線パターンを配置してなり、前記配線パターンの接続部に、表面実装部品の端子がリフローはんだ付けされ、前記表面実装部品が実装されるプリント基板であって、
前記表面実装部品は、本体部から延出されるとともに、前記本体部の長手方向に沿って配列された複数の前記端子を有するものであり、
前記配線パターンは、前記絶縁部材に対して多層に配置され、前記配線パターンの一部として、前記接続部の下層に、前記接続部の配置領域を含むようにGNDパターンが設けられ、
前記GNDパターンは、前記絶縁部材の表面に配置された前記接続部とは異なる前記配線パターンの一部と、接続ビアを介して接続されていることを特徴とするプリント基板。 - 絶縁部材に配線パターンを配置してなり、前記配線パターンの接続部に、表面実装部品の端子がリフローはんだ付けされ、前記表面実装部品が実装されるプリント基板であって、
前記表面実装部品は、本体部から延出されるとともに、前記本体部の長手方向に沿って配列された複数の前記端子を有するものであり、
前記絶縁部材の表面において、接続部の近傍に、前記配線パターンと同一材料からなり、電気的接続機能を提供しない受熱部が独立して設けられていることを特徴とするプリント基板。 - 前記絶縁部材の表面方向において、前記受熱部は略正方形であり、その一辺の長さが、前記接続部の長さ以下であることを特徴とする請求項15に記載のプリント基板。
- 前記受熱部は、前記接続部に対して、前記表面実装部品の本体部配置領域の離反側に設けられていることを特徴とする請求項15又は請求項16に記載のプリント基板。
- 前記受熱部は、全ての前記接続部に対してそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項15〜17いずれか1項に記載のプリント基板。
- 前記受熱部は、前記本体部の長手方向の中心から所定範囲の中央領域の前記接続部のみに対して設けられていることを特徴とする請求項15〜17いずれか1項に記載のプリント基板。
- 互いに隣接する前記受熱部がそれぞれ設けられた前記接続部の間に、前記受熱部が設けられていない前記接続部が少なくとも1つ配置されていることを特徴とする請求項15〜17いずれか1項に記載のプリント基板。
- 前記表面実装部品は、コネクタであることを特徴とする請求項1〜20いずれか1項に記載のプリント基板。
- 前記端子として、前記接続部との接続に供せられる側の端部と、外部との接続に供せられる側の端部とが、前記本体部を挟んで反対側に延出された端子を含むことを特徴とする請求項21に記載のプリント基板。
- 前記端子として、前記接続部との接続に供せられる側の端部と、外部との接続に供せられる側の端部とが、前記本体部に対して同一側に延出された端子を含むことを特徴とする請求項21又は請求項22に記載のプリント基板。
- 前記接続部は、前記絶縁部材の端部から所定距離内側に配置されていることを特徴とする請求項23に記載のプリント基板。
- 請求項1〜24いずれか1項に記載の前記プリント基板に対して、前記接続部の形成面に複数の前記端子を有する前記表面実装部品を配置し、前記配線パターンの接続部と前記端子をリフローはんだ付けして、前記表面実装部品を実装してなることを特徴とする電子装置。
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JP2017174892A (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 東芝メモリ株式会社 | Usb装置及びその製造方法 |
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