JP2004311202A - ヒートコネクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】表面実装部品をプリント配線基板にはんだ接続乃至取り外すためにはんだを溶融する際、表面実装部品の熱損傷を軽減する。
【解決手段】表面実装部品1とプリント配線基板8との間にヒートコネクタ21を載置し、ヒートコネクタに通電することによりはんだを溶融し、はんだ接続し乃至取り外す。ヒートコネクタは絶縁性基体6と、表面実装部品1の底面に配置された、はんだバンプ2に対応して絶縁性基体6中に貫通して埋め込まれた複数の金属ピン22と、金属ピン22とは絶縁された状態で絶縁性基体6を通電加熱するための抵抗体3とから構成されている。このようなヒートコネクタ21を使用することで表面実装部品1を、プリント配線基板8とのはんだ接続乃至取り外しが簡便にできる。
【選択図】 図1
【解決手段】表面実装部品1とプリント配線基板8との間にヒートコネクタ21を載置し、ヒートコネクタに通電することによりはんだを溶融し、はんだ接続し乃至取り外す。ヒートコネクタは絶縁性基体6と、表面実装部品1の底面に配置された、はんだバンプ2に対応して絶縁性基体6中に貫通して埋め込まれた複数の金属ピン22と、金属ピン22とは絶縁された状態で絶縁性基体6を通電加熱するための抵抗体3とから構成されている。このようなヒートコネクタ21を使用することで表面実装部品1を、プリント配線基板8とのはんだ接続乃至取り外しが簡便にできる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は表面実装部品とプリント配線基板との間に載置され、表面実装部品とプリント配線基板とをはんだ接続し乃至取り外すために用いられるヒートコネクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
プリント配線基板上に実装する表面実装部品としてBGA(Ball Grid Array)パッケージやLGA(Land Grid Array)パッケージあるいはSOM(Small Outline Non Lead)といったものがある。
【0003】
このうち、たとえばBGAパッケージをプリント配線基板に接続し、乃至取り外す際の従来方法を説明する。
【0004】
図5は、従来のBGAパッケージの回路試験に用いられるソケットを用いたコネクタ方式による接続方法を示す断面図である。
【0005】
中継ソケット17にははんだバンプ2cが設けられている。プリント配線基板8上のランド(不図示)ははんだバンプ2cに対応して配置されている。BGAソケット18をプリント配線基板8上に配置してリフロー加熱をすることではんだバンプ2cがプリント配線基板8とはんだ接続する。
【0006】
また、BGAパッケージ1の底面に配置されたはんだバンプ2bのそれぞれをBGAソケット18に埋設された接触ピン15の端面に対し対応させて接触させ、加圧ネジ14を締める事で加圧機構13により加圧固定する。
【0007】
その結果、BGAパッケージ1とプリント配線基板8は電気的に接続される。
【0008】
この状態でBGAパッケージ1に対し必要な回路試験を行なう事ができる。
【0009】
BGAパッケージ1を取り外すには、加圧ネジ14を緩めて加圧機構13による加圧力を取り除き、BGAパッケージ1をBGAソケット18から分離すれば良い。
【0010】
また、他の方法として、熱風によりBGAパッケージ1及びプリント配線基板8を加熱しBGAパッケージ1に配置された、はんだバンプ2bを溶融させることでBGAパッケージ1とプリント配線基板8とを直接はんだ接続し、乃至取り外しを行なう。
【0011】
本発明者は既に特願2001−320614号において、貫通導電体として導電性ペーストを充填する方式のものを出願している。これはペースト混合物の金属がはんだに拡散することによりペースト内金属の残留量が減少する傾向があり、貫通導電体の接合機能を阻害する要素を持っている。
【0012】
そこで、上記導電性ペーストを金属ピンに変えることではんだとの合金形成による貫通導電材料の機能維持、耐久性を格段に向上させたものである。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
前記2つの従来の方式では、選択的加熱専用の比較的大型な設備を必要とするため、BGAパッケージを取り外し乃至接続しながら回路試験を行なえる場所が限定されるという問題点があった。
【0014】
また、ソケットによるコネクタ方式はソケットが大型となり、周囲の部品との干渉、製品筐体に組み込む場合の周囲の機構部との干渉があり、製品に組み込むプリント配線基板上に設けるのに困難があった。
【0015】
また、BGAパッケージ1とプリント配線基板8とを直接はんだ接続し、乃至取り外しを行なう方法でははんだ溶融に至るまでに表面実装部品であるBGAパッケージ本体が過剰に加熱されることでBGAパッケージ内のIC機能を損傷するという問題点があった。
【0016】
本発明は前記従来技術の問題点に鑑み、表面実装部品の機能を損傷する事なく、また、大型設備を使用せずに表面実装部品をプリント配線基板にはんだ接続乃至取り外しを可能とするヒートコネクタを提供することを目的とする。
【0017】
また、プリント配線基板上にスペースを取らずに表面実装部品をはんだ接続可能なヒートコネクタを提供することを目的とする。
【0018】
さらにはこのようなヒートコネクタを用いて表面実装部品が実装されたプリント配線基板を提供する事を目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明によるヒートコネクタは、以下(1)、(2)の構成を備える。
【0020】
(1)アレイ状の外部端子を有する表面実装部品(以下表面実装部品という)とプリント配線基板との間に載置されて前記表面実装部品と前記プリント配線基板とをはんだ接続し乃至取り外す際に用いるヒートコネクタであって、絶縁性基体と、前記アレイ状の外部端子に対応して前記絶縁性基体中に貫通して埋め込まれた複数の導電体と、これとは絶縁された状態で前記絶縁性基体を通電加熱するための抵抗体からなり、前記複数の導電体が金属ピンであることを特徴とするヒートコネクタ。
【0021】
(2)前記金属ピンが絶縁性基体の表面より突き出ていることを特徴とする上記(1)に記載のヒートコネクタ。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【0023】
図1は本発明の、第1の実施の形態によるヒートコネクタ21を表面実装部品の一種であるBGAパッケージ1とプリント配線基板8間に配置した、はんだ接続前の状態を示す断面図である。
【0024】
プリント配線基板8上にはランド9が形成されておりランド9上にはクリームはんだ4が塗布されている。ランド9はプリント配線基板8上でBGAパッケージ1の底面に載置されている、はんだバンプ2aに対応する位置に配置されている。
【0025】
ヒートコネクタ21は絶縁性基体であるヒートコネクタ基材6中に貫通する金属ピン22及びヒートコネクタ基材6の表面に形成された抵抗体3よりなる。ヒートコネクタ基材6は絶縁性材料として、特にアルミナ等のセラミック材料が適している。これは、ヒートコネクタ21をプリント配線基板8上に載置する際のハンドリング性確保、及びはんだ溶融の加熱によりヒートコネクタ基材6の変形が生じないようにするためである。
【0026】
ヒートコネクタ基材6にあらかじめドリル加工やレーザ加工等により貫通孔を形成しておき、この貫通孔内に金属ピン22を挿入しヒートコネクタ基材6表面に露出した端面上にクリームはんだ4を塗布する。
【0027】
抵抗体3は、例えばAg、Pd、Ru、Cuを含む合金あるいはこれら金属の酸化物よりなり、印刷法でヒートコネクタ基材6表面上にパターン印刷した後加熱焼成して形成する。
【0028】
図2に示すように本実施の形態では、抵抗体3は複数の平行な帯として形成し、各抵抗体3は金属ピン22と電気的に絶縁されている。抵抗体3の各端部はそれぞれ抵抗体接続回路10へ接続されている。
【0029】
抵抗体電流印加端子11には外部の電源12が直列に接続され、不図示の制御装置で通電制御される。
【0030】
図3はBGAパッケージ1、ヒートコネクタ基材6、プリント配線基板8を近接配置した状態を示す。この状態で抵抗体接続回路10に通電すると、抵抗体3が発熱し、この熱によりクリームはんだ4及びはんだバンプ2aを溶融し、BGAパッケージ1とプリント配線基板8がはんだにより導電接合される。
【0031】
プリント配線基板8に、はんだ接合したBGAパッケージ1をプリント配線基板8から取り外すには、接合時と同様に抵抗体3に電流を印加することで抵抗体からの発熱によりはんだを溶融し、BGAパッケージ1とプリント配線基板8を引き離せばよい。
【0032】
プリント配線基板8から取り外されたBGAパッケージ1を再度プリント配線基板8に接続する場合、BGAパッケージ1には既にはんだバンプ2aが失われた状態となっているが、金属ピン22の上にクリームはんだ4を再度、塗布することによってヒートコネクタ21とBGAパッケージ1のはんだバンプが載置されていた電極とのはんだ接合が可能である。
【0033】
次に、図4に本発明の、第2の実施の形態を示す。
【0034】
この実施の形態によれば、金属ピン22の形状をヒートコネクタ基材6より突き出した金属ピン23にしたことにより、はんだバンプ2aが失われた状態のBGAパッケージ1を再度、はんだ接合する場合、クリームはんだ4をBGA底面の電極に塗布し、突き出し金属ピン23と対応させて図4のように近接配置し、また同様にプリント配線基板8側も突き出した構造にしてプリント配線基板8に塗布したクリームはんだ4にて接合する。
【0035】
この構造の利点は、ヒートコネクタ基材6とBGAパッケージ1及びプリント配線基板8相互間の熱膨張係数の差、その他構造的歪をこの突き出し部分で吸収することが可能である、と共にクリームはんだが金属ピン間を短絡することを防止することができる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のヒートコネクタ21によればヒートコネクタ21に設けた抵抗体からの発熱によって表面実装部品のはんだバンプを選択的に加熱することができるため、表面実装部品の熱損傷を大幅に押さえることができる。
【0037】
また、抵抗体からの熱はヒートコネクタ21中に埋め込まれた金属ピン22を伝導するため、はんだ接合部分を効率よく加熱する事ができる。
【0038】
さらには、従来のように大型設備を必要としないため、どのような場所においても表面実装部品を用いたプリント配線基板の回路試験が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の、第1の実施の形態によるヒートコネクタをBGAパッケージとプリント配線基板間に配置した、はんだ接合前の状態を示す断面図
【図2】本発明の、第1の実施の形態によるヒートコネクタをプリント配線基板上に配置した状態を示す上面図
【図3】本発明の、第1の実施の形態によるヒートコネクタをBGAパッケージとプリント配線基板間に近接配置した後の状態を示す断面図
【図4】本発明の、第2の実施の形態による突き出し金属ピン構造によるヒートコネクタを、BGAパッケージとプリント配線基板間に近接配置した後の状態を示す断面図
【図5】従来のBGAパッケージの回路試験に用いられるソケットを基板に配置した状態を示す断面図
【符号の説明】
1 BGAパッケージ
2a、2b、2c はんだバンプ
3 抵抗体
4 クリームはんだ
6 ヒートコネクタ基材
8 プリント配線基板
9 ランド
10 抵抗体接続回路
11 抵抗体電流印加端子
12 電源
13 加圧機構
14 加圧ネジ
15 接触ピン
16 接触ピン保持板
17 中継ソケット
18 BGAソケット
21 ヒートコネクタ
22 金属ピン
23 突き出し金属ピン
【発明の属する技術分野】
本発明は表面実装部品とプリント配線基板との間に載置され、表面実装部品とプリント配線基板とをはんだ接続し乃至取り外すために用いられるヒートコネクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
プリント配線基板上に実装する表面実装部品としてBGA(Ball Grid Array)パッケージやLGA(Land Grid Array)パッケージあるいはSOM(Small Outline Non Lead)といったものがある。
【0003】
このうち、たとえばBGAパッケージをプリント配線基板に接続し、乃至取り外す際の従来方法を説明する。
【0004】
図5は、従来のBGAパッケージの回路試験に用いられるソケットを用いたコネクタ方式による接続方法を示す断面図である。
【0005】
中継ソケット17にははんだバンプ2cが設けられている。プリント配線基板8上のランド(不図示)ははんだバンプ2cに対応して配置されている。BGAソケット18をプリント配線基板8上に配置してリフロー加熱をすることではんだバンプ2cがプリント配線基板8とはんだ接続する。
【0006】
また、BGAパッケージ1の底面に配置されたはんだバンプ2bのそれぞれをBGAソケット18に埋設された接触ピン15の端面に対し対応させて接触させ、加圧ネジ14を締める事で加圧機構13により加圧固定する。
【0007】
その結果、BGAパッケージ1とプリント配線基板8は電気的に接続される。
【0008】
この状態でBGAパッケージ1に対し必要な回路試験を行なう事ができる。
【0009】
BGAパッケージ1を取り外すには、加圧ネジ14を緩めて加圧機構13による加圧力を取り除き、BGAパッケージ1をBGAソケット18から分離すれば良い。
【0010】
また、他の方法として、熱風によりBGAパッケージ1及びプリント配線基板8を加熱しBGAパッケージ1に配置された、はんだバンプ2bを溶融させることでBGAパッケージ1とプリント配線基板8とを直接はんだ接続し、乃至取り外しを行なう。
【0011】
本発明者は既に特願2001−320614号において、貫通導電体として導電性ペーストを充填する方式のものを出願している。これはペースト混合物の金属がはんだに拡散することによりペースト内金属の残留量が減少する傾向があり、貫通導電体の接合機能を阻害する要素を持っている。
【0012】
そこで、上記導電性ペーストを金属ピンに変えることではんだとの合金形成による貫通導電材料の機能維持、耐久性を格段に向上させたものである。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
前記2つの従来の方式では、選択的加熱専用の比較的大型な設備を必要とするため、BGAパッケージを取り外し乃至接続しながら回路試験を行なえる場所が限定されるという問題点があった。
【0014】
また、ソケットによるコネクタ方式はソケットが大型となり、周囲の部品との干渉、製品筐体に組み込む場合の周囲の機構部との干渉があり、製品に組み込むプリント配線基板上に設けるのに困難があった。
【0015】
また、BGAパッケージ1とプリント配線基板8とを直接はんだ接続し、乃至取り外しを行なう方法でははんだ溶融に至るまでに表面実装部品であるBGAパッケージ本体が過剰に加熱されることでBGAパッケージ内のIC機能を損傷するという問題点があった。
【0016】
本発明は前記従来技術の問題点に鑑み、表面実装部品の機能を損傷する事なく、また、大型設備を使用せずに表面実装部品をプリント配線基板にはんだ接続乃至取り外しを可能とするヒートコネクタを提供することを目的とする。
【0017】
また、プリント配線基板上にスペースを取らずに表面実装部品をはんだ接続可能なヒートコネクタを提供することを目的とする。
【0018】
さらにはこのようなヒートコネクタを用いて表面実装部品が実装されたプリント配線基板を提供する事を目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明によるヒートコネクタは、以下(1)、(2)の構成を備える。
【0020】
(1)アレイ状の外部端子を有する表面実装部品(以下表面実装部品という)とプリント配線基板との間に載置されて前記表面実装部品と前記プリント配線基板とをはんだ接続し乃至取り外す際に用いるヒートコネクタであって、絶縁性基体と、前記アレイ状の外部端子に対応して前記絶縁性基体中に貫通して埋め込まれた複数の導電体と、これとは絶縁された状態で前記絶縁性基体を通電加熱するための抵抗体からなり、前記複数の導電体が金属ピンであることを特徴とするヒートコネクタ。
【0021】
(2)前記金属ピンが絶縁性基体の表面より突き出ていることを特徴とする上記(1)に記載のヒートコネクタ。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【0023】
図1は本発明の、第1の実施の形態によるヒートコネクタ21を表面実装部品の一種であるBGAパッケージ1とプリント配線基板8間に配置した、はんだ接続前の状態を示す断面図である。
【0024】
プリント配線基板8上にはランド9が形成されておりランド9上にはクリームはんだ4が塗布されている。ランド9はプリント配線基板8上でBGAパッケージ1の底面に載置されている、はんだバンプ2aに対応する位置に配置されている。
【0025】
ヒートコネクタ21は絶縁性基体であるヒートコネクタ基材6中に貫通する金属ピン22及びヒートコネクタ基材6の表面に形成された抵抗体3よりなる。ヒートコネクタ基材6は絶縁性材料として、特にアルミナ等のセラミック材料が適している。これは、ヒートコネクタ21をプリント配線基板8上に載置する際のハンドリング性確保、及びはんだ溶融の加熱によりヒートコネクタ基材6の変形が生じないようにするためである。
【0026】
ヒートコネクタ基材6にあらかじめドリル加工やレーザ加工等により貫通孔を形成しておき、この貫通孔内に金属ピン22を挿入しヒートコネクタ基材6表面に露出した端面上にクリームはんだ4を塗布する。
【0027】
抵抗体3は、例えばAg、Pd、Ru、Cuを含む合金あるいはこれら金属の酸化物よりなり、印刷法でヒートコネクタ基材6表面上にパターン印刷した後加熱焼成して形成する。
【0028】
図2に示すように本実施の形態では、抵抗体3は複数の平行な帯として形成し、各抵抗体3は金属ピン22と電気的に絶縁されている。抵抗体3の各端部はそれぞれ抵抗体接続回路10へ接続されている。
【0029】
抵抗体電流印加端子11には外部の電源12が直列に接続され、不図示の制御装置で通電制御される。
【0030】
図3はBGAパッケージ1、ヒートコネクタ基材6、プリント配線基板8を近接配置した状態を示す。この状態で抵抗体接続回路10に通電すると、抵抗体3が発熱し、この熱によりクリームはんだ4及びはんだバンプ2aを溶融し、BGAパッケージ1とプリント配線基板8がはんだにより導電接合される。
【0031】
プリント配線基板8に、はんだ接合したBGAパッケージ1をプリント配線基板8から取り外すには、接合時と同様に抵抗体3に電流を印加することで抵抗体からの発熱によりはんだを溶融し、BGAパッケージ1とプリント配線基板8を引き離せばよい。
【0032】
プリント配線基板8から取り外されたBGAパッケージ1を再度プリント配線基板8に接続する場合、BGAパッケージ1には既にはんだバンプ2aが失われた状態となっているが、金属ピン22の上にクリームはんだ4を再度、塗布することによってヒートコネクタ21とBGAパッケージ1のはんだバンプが載置されていた電極とのはんだ接合が可能である。
【0033】
次に、図4に本発明の、第2の実施の形態を示す。
【0034】
この実施の形態によれば、金属ピン22の形状をヒートコネクタ基材6より突き出した金属ピン23にしたことにより、はんだバンプ2aが失われた状態のBGAパッケージ1を再度、はんだ接合する場合、クリームはんだ4をBGA底面の電極に塗布し、突き出し金属ピン23と対応させて図4のように近接配置し、また同様にプリント配線基板8側も突き出した構造にしてプリント配線基板8に塗布したクリームはんだ4にて接合する。
【0035】
この構造の利点は、ヒートコネクタ基材6とBGAパッケージ1及びプリント配線基板8相互間の熱膨張係数の差、その他構造的歪をこの突き出し部分で吸収することが可能である、と共にクリームはんだが金属ピン間を短絡することを防止することができる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のヒートコネクタ21によればヒートコネクタ21に設けた抵抗体からの発熱によって表面実装部品のはんだバンプを選択的に加熱することができるため、表面実装部品の熱損傷を大幅に押さえることができる。
【0037】
また、抵抗体からの熱はヒートコネクタ21中に埋め込まれた金属ピン22を伝導するため、はんだ接合部分を効率よく加熱する事ができる。
【0038】
さらには、従来のように大型設備を必要としないため、どのような場所においても表面実装部品を用いたプリント配線基板の回路試験が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の、第1の実施の形態によるヒートコネクタをBGAパッケージとプリント配線基板間に配置した、はんだ接合前の状態を示す断面図
【図2】本発明の、第1の実施の形態によるヒートコネクタをプリント配線基板上に配置した状態を示す上面図
【図3】本発明の、第1の実施の形態によるヒートコネクタをBGAパッケージとプリント配線基板間に近接配置した後の状態を示す断面図
【図4】本発明の、第2の実施の形態による突き出し金属ピン構造によるヒートコネクタを、BGAパッケージとプリント配線基板間に近接配置した後の状態を示す断面図
【図5】従来のBGAパッケージの回路試験に用いられるソケットを基板に配置した状態を示す断面図
【符号の説明】
1 BGAパッケージ
2a、2b、2c はんだバンプ
3 抵抗体
4 クリームはんだ
6 ヒートコネクタ基材
8 プリント配線基板
9 ランド
10 抵抗体接続回路
11 抵抗体電流印加端子
12 電源
13 加圧機構
14 加圧ネジ
15 接触ピン
16 接触ピン保持板
17 中継ソケット
18 BGAソケット
21 ヒートコネクタ
22 金属ピン
23 突き出し金属ピン
Claims (2)
- アレイ状の外部端子を有する表面実装部品(以下表面実装部品という)とプリント配線基板との間に載置されて前記表面実装部品と前記プリント配線基板とをはんだ接続し乃至取り外す際に用いるヒートコネクタであって、絶縁性基体と、前記アレイ状の外部端子に対応して前記絶縁性基体中に貫通して埋め込まれた複数の導電体と、これとは絶縁された状態で前記絶縁性基体を通電加熱するための抵抗体からなり、前記複数の導電体が金属ピンであることを特徴とするヒートコネクタ。
- 前記金属ピンが絶縁性基体の表面より突き出ていることを特徴とする請求項1に記載のヒートコネクタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003102836A JP2004311202A (ja) | 2003-04-07 | 2003-04-07 | ヒートコネクタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003102836A JP2004311202A (ja) | 2003-04-07 | 2003-04-07 | ヒートコネクタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004311202A true JP2004311202A (ja) | 2004-11-04 |
Family
ID=33466153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003102836A Withdrawn JP2004311202A (ja) | 2003-04-07 | 2003-04-07 | ヒートコネクタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004311202A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20120015914A (ko) * | 2010-08-13 | 2012-02-22 | 엘지이노텍 주식회사 | 카메라 모듈 |
WO2021126723A1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | Molex, Llc | Electronic component module and module substrate |
-
2003
- 2003-04-07 JP JP2003102836A patent/JP2004311202A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20120015914A (ko) * | 2010-08-13 | 2012-02-22 | 엘지이노텍 주식회사 | 카메라 모듈 |
KR101661662B1 (ko) * | 2010-08-13 | 2016-09-30 | 엘지이노텍 주식회사 | 카메라 모듈 |
WO2021126723A1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | Molex, Llc | Electronic component module and module substrate |
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