JP2006147730A - コンデンサ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 プリント配線基板の価格を上昇させる問題を生じることなく、必要な数のデカップリングコンデンサをICに接続し配設することができるコンデンサ装置を提供する。
【解決手段】ICと電気的に接続される基板と該ICとの間に配設される板状体のコンデンサ装置であって、該板状体の両主表面のうち該ICに面する主表面であるIC面に露出するIC側端部と、該両主表面のうち該基板に面する主表面である基板面に露出する基板側端部と、該IC側端部と該基板側端部とを電気的に導通させる導通部と、を有してなる少なくとも2以上の導体部分と、該デカップリングコンデンサと、該コンデンサ装置の形成後に、該デカップリングコンデンサの両極の少なくともいずれかの電極である接続電極に該導体部分を電気的に接続しうる接続可能手段と、を備えてなる、コンデンサ装置。
【選択図】 図6

Description

本発明は、コンデンサ装置に関し、より詳細には、IC(集積回路)に接続される電源のデカップリング用として用いられるコンデンサ装置に関する。
電子機器の動作を迅速にするため、CPUに代表されるようにIC内部の動作周波数は近年ますます高くなってきている。かかる高速動作のICには、動作電源の平滑化等を目的として、電源のデカップリング用のコンデンサ(以下、「デカップリングコンデンサ」ということもある。)が接続される。デカップリングコンデンサは、良好なデカップリング特性を得るためには、ICの電源端子のできる限り近い位置に接続されることが好ましい。
図1は、従来のデカップリングコンデンサを取り付けたICを示す概略断面図である。図1を参照して、従来のデカップリングコンデンサの取り付け状態について説明する。IC101は、IC本体101aと、IC本体101aに取り付けられIC本体101aに電気信号等を入出力するための端子101b(ここでは具体的にはハンダボール)と、を有して構成されている。なお、ここでは1の端子101bを示しているが、実際には、IC101は、多数(例えば、800個)の端子101bを有している。プリント配線基板103は、絶縁板部103aと、絶縁板部103aに形成された貫通孔に嵌入された導体部103b(銅により構成されている。)と、を有している。そして、IC101は、端子101bと導体部103bとの間がハンダ付け(ハンダ102)されることにより、プリント配線基板103の表面側に取り付けられている。そして、プリント配線基板103の裏面側にはデカップリングコンデンサ104(コンデンサとして独立した部品)が取り付けられており、デカップリングコンデンサ104の両極のいずれか一方が導体部103bと銅箔105aにより電気的に接続されると共に、該両極のいずれか他方(該一方とは異なる方)が電源ライン又は接地ライン(いずれも図示せず)と銅箔105bにより電気的に接続されている。なお、端子101b(ここではハンダボール)とデカップリングコンデンサ104との間を電気的に接続する接続部分(ここでは導体部103bと銅箔105aとを有して構成されている。)が長くなると、該接続部分のインダクタンスによりデカップリング特性が低下するため、デカップリングコンデンサ104の配設場所は制限される(端子101bからあまり遠くには配設できない。)。
また、デカップリングコンデンサをプリント配線基板の内部に配設することも知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1には、「スルーホールに挿入して使用される小形形成のデカップリングコンデンサ において、該スルーホールの内径より小さい筒型の外壁電極と、前記外壁電極の内部に充填された誘電体と、前記誘電体の中心に設けられたコア電極と、前記コア電極の一端に接続されコア電極を貫通しIC の信号端子を挿入できるスルーホールが設けられた笠型状の端子とを含むことを特徴とするデカップリングコンデンサ」(請求項1)が開示されており、かかるデカップリングコンデンサはプリント配線基板の内部に配設される。
特開2000−100657号公報(例えば、第1図、請求項1)
しかしながら、図1に示したような、プリント配線基板103の裏面側にデカップリングコンデンサ104(コンデンサとして独立した部品)を取り付ける方法(以下、「裏面配設法」という。)では、複数存する端子101b同士の間隔が小さい場合等ではデカップリングコンデンサを配設するスペースがうまくとれない問題があった。前述のように、デカップリング特性の低下を防止するため、デカップリングコンデンサ104の配設場所は制限されることから(端子101bからあまり遠くには配設できない)、デカップリングコンデンサを配設するスペースをうまくとることは難しいことがあった。特に、最近では、電子機器の大規模化、小型化及び高集積化等の要請により、これら電子機器に配設されるICも小型化及び高集積化が求められていることから、ICに電気信号等を入出力するための端子同士の間隔もいきおい小さくならざるを得ず、必要な数のデカップリングコンデンサを配置することが困難なこともあった。とりわけ高速動作のICには、要求されるデカップリングコンデンサの数も多くなるため、デカップリングコンデンサの配置が一層困難になることも多かった。
一方、特許文献1に記載されたプリント配線基板の内部に配設されるデカップリングコンデンサは、前述の裏面配設法にみられる、デカップリングコンデンサを配設するためのスペースを確保することが困難であるという問題をある程度解消できるものの、プリント配線基板に装着されるICの端子配置(どの端子が電源ラインや接地ラインに接続されるべきものか)に応じてプリント配線基板を予め形成する必要(即ち、電源ラインや接地ラインに接続されるべきICの端子の位置に応じてデカップリングコンデンサをプリント配線基板内に配設する必要がある。)があり、それぞれのICに応じてプリント配線基板を形成するので、プリント配線基板の価格が上昇してしまう。
そこで、本発明においては、プリント配線基板の価格を上昇させる問題を生じることなく、必要な数のデカップリングコンデンサをICに接続し配設することができるコンデンサ装置を提供することを目的とする。
本発明のコンデンサ装置(以下、「本装置」という。)は、ICの電源端子と接地端子との間に電気的に接続されるデカップリングコンデンサが内蔵され、該ICと電気的に接続される基板と該ICとの間に配設される板状体のコンデンサ装置であって、該板状体の両主表面のうち該ICに面する主表面であるIC面に露出するIC側端部と、該両主表面のうち該基板に面する主表面である基板面に露出する基板側端部と、該IC側端部と該基板側端部とを電気的に導通させる導通部と、を有してなる少なくとも2以上の導体部分と、該デカップリングコンデンサと、該コンデンサ装置(本装置)の形成後に、該デカップリングコンデンサの両極の少なくともいずれかの電極である接続電極に該導体部分を電気的に接続しうる接続可能手段と、を備えてなる、コンデンサ装置である。
本装置は、ICの電源端子と接地端子との間に電気的に接続されるデカップリングコンデンサを内蔵する。かかるデカップリングコンデンサは、前述した図1に示したものや特許文献1に記載されたものと同様に、動作電源の平滑化等を目的とする。なお、本装置に内蔵されるデカップリングコンデンサの個数は、接続されるICが要求する個数とされればよく、何ら制限されるものではない(即ち、該個数は1又は2以上であればよい。)。
そして、本装置は、ICと電気的に接続される基板(プリント配線基板)と、該ICと、の間に挟まれるように配設される板状体の形状を有している。本装置が構成する板状体は、ICに面する主表面であるIC面と、基板に面する主表面である基板面と、の両主表面を有している。
本装置は、少なくとも2以上の導体部分と、デカップリングコンデンサと、接続可能手段と、を備えてなる。
導体部分は、IC面に露出するIC側端部と、基板面に露出する基板側端部と、IC側端部と基板側端部とを電気的に導通させる導通部と、を有してなる。導体部分は、電気的な導体(例えば、銅)によって形成されており、これらIC側端部と基板側端部と導通部とを電気が自由に導通することができる。なお本装置が有する導体部分の個数は2以上であれば何ら制限されるものではない。
接続可能手段は、本装置が形成された後に、デカップリングコンデンサの両極の少なくともいずれかの電極(接続電極)に導体部分を電気的に接続しうるものであればいかなるものであってもよく、何ら限定されるものではない。
このような本装置によれば、IC側端部をICの端子に接続し、基板側端部(該IC側端部を含む導体部分に含まれる基板側端部)を基板の接続位置に接続すれば、ICの端子と基板の接続位置とが導体部分(該IC側端部と該基板側端部とを含む導体部分)により電気的に接続されるので、従来の基板(プリント配線基板)に直接取り付けられたICと同様にICを動作させることができる。
そして、電源ライン又は接地ラインに接続されるICの端子に接続されるIC側端部を有する導体部分は、接続可能手段によってデカップリングコンデンサの両極の少なくともいずれかの電極(接続電極)に電気的に接続される。このため電源ラインに接続されるICの端子に接続されるIC側端部を有する導体部分を接続可能手段によってデカップリングコンデンサの両極の一方の電極に接続し、かつ接地ラインに接続されるICの端子に接続されるIC側端部を有する導体部分を接続可能手段によってデカップリングコンデンサの両極の他方(該一方ではない方)の電極に接続することで、電源ラインと接地ラインとの間にデカップリングコンデンサを配設することができる(ICの電源端子と接地端子との間にデカップリングコンデンサを電気的に接続することができる。)。
従って、本装置を用いれば、プリント配線基板は従来のものと同様のもの(例えば、図1のプリント配線基板103)を用いることができるので、プリント配線基板の価格を上昇させる問題を生じることがない。また、図1の裏面配設法のように、個々のデカップリングコンデンサを別々に配設する場合に比して、大容量や多くのデカップリングコンデンサを本装置内部に効率的に内蔵させることが可能であるので、必要な容量のデカップリングコンデンサや必要な数のデカップリングコンデンサをICに接続し配設することができる。
前記接続可能手段が、1の前記導体部分を前記両極のいずれにも電気的に接続しうるものであってもよい。
こうすることで導体部分を、接続可能手段によってデカップリングコンデンサの両極のうちの任意の電極に電気的に接続することができるので(該両極のうちのいずれの電極にも電気的に接続することができる。)、本装置を一層汎用的に用いることができる。
前記IC面と前記基板面とが略平行であり、1の前記導体部分を構成する前記IC側端部及び前記基板側端部が、前記IC面と前記基板面とに略垂直な直線上に存するものであってもよい。
こうすることで本装置が、ICと電気的に接続される基板(プリント配線基板)と、該ICと、の間に挟まれるように配設される際、基板に設けられた該ICの端子に接続される基板端子(本装置の基板側端部が接続される)が存する位置と、本装置のIC側端部が存する位置と、が前記IC面に沿った方向に関して同じ位置(基板端子からIC面に下ろした垂線の足の位置と、IC側端部と、の位置が略一致する。)になることから、該ICを取り付けることができる基板と該ICとの間に本装置を挟むと、該ICの端子位置にIC側端部が位置するようになり、うまくICを取り付けることができる。
前記デカップリングコンデンサが、前記両主表面に沿って互いに面するように内部に埋設された一対の平板状電極によって形成されるものであってもよい。
本装置は、前記両主表面を有する板状体であるので、前記両主表面に沿って本装置の内部に一対の平板状電極(互いに面するように配設される。)を埋設すれば、該埋設された一対の平板状電極の間にコンデンサを形成することができ、該形成されたコンデンサをデカップリングコンデンサとして用いることができる。
前記接続可能手段が、前記導体部分から前記接続電極まで連通するように内部に形成された連通孔を有して形成されるもの(以下、「連通孔形成本装置」という。)であってもよい。
前述した通り、接続可能手段は、本装置が形成された後に、デカップリングコンデンサの両極の少なくともいずれかの電極(接続電極)に導体部分を電気的に接続しうるものであればいかなるものであってもよく、何ら限定されるものではないが、例えば、本装置が形成された後に導体部分と接続電極とを導線等で接続するための端子や、導体部分から接続電極まで連通するように本装置の内部に形成された連通孔等を例示的に挙げることができる。とりわけ導体部分から接続電極まで連通するように本装置の内部に形成された連通孔を接続可能手段とすれば、電気を流す導電物(導体)を該連通孔に導入し、導体部分から接続電極までを該導電物(導体)により接続することで、本装置が形成された後に、接続電極と導体部分とを電気的に容易かつ確実に接続することができる。
連通孔形成本装置の場合、前記連通孔が開放されているもの(以下、「開放連通孔形成本装置」という。)であってもよい。
こうすることで連通孔の開放された部分から、前述の電気を流す導電物(導体)を連通孔に容易かつ確実に導入することができるので、本装置が形成された後に、接続電極と導体部分とを電気的に容易に接続することができる。
開放連通孔形成本装置において接続電極と導体部分とを電気的に接続する方法は次のように行われてもよい。
まず、導入ステップにおいて、連通孔の開放された部分から導体(電気を流す導電物。なお、後述の冷却ステップが完了した後に電気を流すものであれば足りる。)を連通孔に導入する。導入ステップの後、液状ステップにおいて、連通孔に導入された該導体を加熱して液状にし、該液状の該導体を接続電極と導体部分とに付着させる。液状ステップの後、冷却ステップにおいて、接続電極と導体部分とに付着した該液状の該導体を冷却し固化させる。このように導入ステップ、液状ステップ及び冷却ステップをこの順番で行うことによって、開放連通孔形成本装置において接続電極と導体部分とをうまく電気的に接続することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。しかしながら、これらによって本発明は何ら制限されるものではない。
(第1実施形態)
図2は、第1実施形態の本発明のコンデンサ装置(本装置)11の斜視図であり、図3は本装置11の平面図(本装置11が有する主表面13、15のうちICに面するIC面13側から本装置11を見たところを示している。)であり、図4は本装置11の底面図(本装置11が有する主表面13、15のうち基板(プリント配線基板)203に面する基板面15側から本装置11を見たところを示している。)である。図2乃至図4を参照して、本装置11について説明する。
なお、図2においては、図示を容易にするため、後述のIC側端部21の形状を略円形として省略して示している。そして、図3及び図4においては、後述のIC側端部21及び基板側端部31の一部のもののみを図示しており、他のものは図示を省略している。
本装置11は、図2に示すように、IC201と、IC201と電気的に接続される基板203と、の間に配設される板状体のコンデンサ装置である(なお、図2においては、本装置11がIC201と基板203(プリント配線基板)との間に配設される前の状態を示しており、配設された状態では本装置11はIC201と基板203との間に挟まれるように配設される。)。本装置11が構成する板状体は、高さ(図2中、上方を矢印F1により、下方を矢印F2により、それぞれ示すと、上下方向に沿った寸法)の低い略直方体形状をしており、その両主表面13、15(ここでは上面13と下面15とが両主表面を構成している。)のうちIC201に面する主表面であるIC面13と、両主表面13、15のうち基板203に面する主表面である基板面15と、を有している。また、これらIC面13と基板面15とは略平行である。
IC面13には、複数のIC側端部21(なお、IC側端部21の形状は、図2中では省略して図示されているので、図3及び図5等を参照されたい。)が規則的に形成されている。そして、基板面15には、基板側端部31が規則的に形成されている。
なお、本装置11のうち、後述する導体部分(後述するように、IC側端部21と基板側端部31と導通パイプ27とを有して構成されている。)及び平板状電極41、43、45、47以外の部分は絶縁体(以下、「使用絶縁体」という。)によって形成されている。使用絶縁体としては、後述するように平板状電極41、43、45、47同士の間に所定容量のコンデンサが形成されると共に、良好な電気的絶縁性を有し、本装置11の使用条件下にて十分な強度が保たれるものであればいかなるものであってもよく何ら限定されるものではないが、例えば、富士チタン工業株式会社製の商品名「誘電体ベース材料」のうちの「固相法チタン酸バリウム」、「チタン酸ストロンチウム」又は「高純度チタン酸バリウム」等を用いるようにしてもよい。
図5は、図3中の円B中の拡大図であり、図6は図5のA−A断面図であり、図7は図5のC−C断面図である。図5乃至図7を参照して、本装置11の構造について説明する。
IC側端部21は、ICの端子(図2中、IC端子201p)に主として接続されるための薄い円盤(中心部分には開口23hが形成されている。)状の円盤電極23と、円盤電極23が形成する円盤の直径に沿った一方方向に円盤電極23から突出するように形成された第1突出部25と、該直径に沿った他方方向(該一方方向とは逆方向)に円盤電極23から突出するように形成された第2突出部26と、を有してなる。
第1突出部25は、薄い円盤(中心部分には開口25ahが形成されている。)状の第1円盤電極25aと、第1円盤電極25aと円盤電極23とを接続する第1接続部25bと、本装置11の内部に向かってのびるように第1円盤電極25aに一端が取り付けられた第1パイプ25p(第1パイプ25pの内部空間と開口25ahとが連通するように取り付けられている。)と、を有している。
同様に、第2突出部26は、薄い円盤(中心部分には開口26ahが形成されている。)状の第2円盤電極26aと、第2円盤電極26aと円盤電極23とを接続する第2接続部26bと、本装置11の内部に向かってのびるように第2円盤電極26aに一端が取り付けられた第2パイプ26p(第2パイプ26pの内部空間と開口26ahとが連通するように取り付けられている。)と、を有している。
なお、第1パイプ25p及び第2パイプ26pのいずれも、ここでは円筒形をしており、その長手方向は両主表面13、15(IC面13、基板面15)に対して略垂直に向いている。さらに、第1パイプ25p及び第2パイプ26pのいずれも、IC面13から本装置11の内部に向かってのびるように形成されたパイプ嵌入穴14a、14bに嵌入されている。
基板側端部31は、基板の接続位置(ICに電気的に接続される位置)に主として接続されるための薄い円盤(中心部分には開口31hが形成されている。)状の円盤電極によって形成されている。
そして、IC側端部21と基板側端部31とは、これらIC側端部21と基板側端部31とを電気的に導通させる導通部たる導通パイプ27によって連結されている。なお、導通パイプ27は、ここでは円筒形をしており、その長手方向は両主表面13、15(IC面13、基板面15)に対して略垂直に向いている。
また、IC側端部21と基板側端部31と導通パイプ27とはいずれも電気的な導体(具体的には、金属銅)により形成されており、IC側端部21と基板側端部31と導通パイプ27とを有して本発明のいう導体部分が構成されている。
なお、ここでは1の導体部分を示したが、他の導体部分もこれと同じ構造を有している(即ち、他のIC側端部21及び基板側端部31についても、これと同様の構造の導体部分を構成している。)。
一方、本装置11の内部には、両主表面13、15(IC面13、基板面15)に沿うように平板状電極41、43、45、47が埋設されている。これら平板状電極41、43、45、47は金属銅により形成された銅箔により形成されており、これら平板状電極41、43、45、47同士の間に誘電体(絶縁体:ここでは前述の使用絶縁体である。)が存することから、これら平板状電極41、43、45、47同士の間にはコンデンサが形成される。なお、平板状電極41、43、45、47同士の間の誘電体(絶縁体)は、該コンデンサの静電容量(電気容量、キャパシタンス)を増加させる等のために、より誘電率の高いものを用いるようにしてよいことは言うまでもない。
また、導通部たる導通パイプ27と、これら平板状電極41、43、45、47と、の間を電気的に絶縁するため、平板状電極41、43、45、47には導通パイプ27よりも大きな開口がそれぞれ形成されており、導通パイプ27はこれら平板状電極41、43、45、47のいずれにも接触しないようにこれら平板状電極41、43、45、47に形成された開口を貫通している。
前述した、第2円盤電極26aに一端(ここでは上端)が取り付けられた第2パイプ26pは、その他端26pa(ここでは下端26pa)と平板状電極41との間に隙間が形成されることで第2パイプ26pから平板状電極41まで連通する連通孔51が形成されており、この状態では第2パイプ26pと平板状電極41との間に電気的導通はない(両者は電気的に接続されていない。)。また、連通孔51は、第2パイプ26pの内部空間と開口26ahとにより、本装置11の外部59に開放されている。
同様に、第1円盤電極25aに一端(ここでは上端)が取り付けられた第1パイプ25pは、その他端25pa(ここでは下端25pa)と平板状電極43との間に隙間が形成されることで第1パイプ25pから平板状電極43まで連通する連通孔53が形成されており、この状態では第1パイプ25pと平板状電極43との間に電気的導通はない(両者は電気的に接続されていない。)。また、連通孔53は、第1パイプ25pの内部空間と開口25ahとにより、本装置11の外部59に開放されている。なお、第1パイプ25pと平板状電極41との間を電気的に絶縁するため、平板状電極41には第1パイプ25pよりも大きな開口41hが形成されており、第1パイプ25pは平板状電極41と接触しないように開口41hを貫通している。
なお、本装置11は、一般的な多層基板を製造するのと同様に製造することができるので、ここでは本装置11の製造方法の説明は省略する。
次いで、本装置11の使用方法について説明する。
図8は、本装置11の使用方法の第1段階を示す断面図(前述の図6と同様の断面を示している。)である。図8を参照して、本装置11の使用方法の第1段階について説明する。第1段階では、本装置11のIC面13の所定箇所(具体的には、開口23h部分を含む円盤電極23上面と、開口26ah部分を含む第2円盤電極26a上面と、の箇所)にクリームはんだを付着させる。具体的には、該所定領域に開口303を有するメタルマスク305(ステンシルとも呼ばれる)を用い、図示しないスクリーン印刷機にてクリームはんだを印刷により該所定領域に付着させる。即ち、図8に示すように、該所定領域に開口303を有するメタルマスク305をIC面13の所定位置に配置した後、メタルマスク305の上方からクリームはんだを該所定領域に付着させる。
図9は、図8のようにしてメタルマスク305とスクリーン印刷機(図示せず)とを用いクリームはんだ311を前記所定領域に付着させた後の断面図(メタルマスク305は既に取り外している。また、前述の図8と同様の断面を示している。)である。メタルマスク305が有していた開口303の部分には、クリームはんだ311が付着している。ここでは開口23h部分を含む円盤電極23上面に付着したクリームはんだ311の一部は、導通パイプ27の内部空間のうち上端近傍に進入している。そして、開口26ah部分を含む第2円盤電極26a上面に付着したクリームはんだ311の一部は、第2パイプ26pの内部空間と連通孔51とを満たしており、クリームはんだ311(の下端)は平板状電極41(の上面)と接触している。
このようにメタルマスク305とスクリーン印刷機(図示せず)とを用いクリームはんだ311を前記所定領域に付着させることが、連通孔51の開放された部分(第2パイプ26pの内部空間と開口26ah)から導体たるクリームはんだ311を連通孔51に導入する導入ステップを構成している。
図9のようにクリームはんだ311を本装置11の前記所定領域に付着させた後、IC面13側にIC101を所定の位置関係にて配置すると共に、基板面15側に基板203(プリント配線基板)を所定の位置関係にて配置する。
これらIC101及び基板203を本装置11に対して所定の位置関係(IC101の端子101b(図2中においてはIC端子201p)が、円盤電極23上面に付着したクリームはんだ311に接触すると共に、基板203の接続位置203b(ICに電気的に接続される位置)が、基板側端部31に接触するような位置関係)で配置した後、クリームはんだ311が融解し液状になるまで加熱する。これにより円盤電極23上面の液状のクリームはんだ311は、IC101の端子101bとうまくなじむ(円盤電極23と端子101bとをうまくつなぐことができる。)。そして、第2パイプ26pの内部空間と連通孔51とを満たす液状のクリームはんだ311は、第2パイプ26pと平板状電極41とうまくなじむ(第2パイプ26pと平板状電極41とをうまくつなぐことができる。)。
このようにクリームはんだ311が融解し液状になるまで加熱することは、連通孔51に導入された導体たるクリームはんだ311を加熱して液状にし、該液状の該導体たる液体のクリームはんだ311を平板状電極41と第2パイプ26pとに付着させる液状ステップを構成する。
クリームはんだ311が融解し液状になるまで加熱した後、液体のクリームはんだ311を冷却し固化させる。図10は、液体のクリームはんだ311が冷却され固化した後の断面図(前述の図9と同様の断面を示している。)である。図10に示されたように、円盤電極23上面のクリームはんだ311は、IC101の端子101bと円盤電極23とをうまくつないでいる。そして、第2パイプ26pの内部空間と連通孔51とを満たすクリームはんだ311は、第2パイプ26pと平板状電極41とをうまくつないでいる。
このように平板状電極41と第2パイプ26pとに付着した液体のクリームはんだ311を冷却し固化させることは、平板状電極41と第2パイプ26pとに付着した液状の導体たるクリームはんだ311を冷却し固化させる冷却ステップを構成する。
この状態では、IC側端部21がIC101の端子101bに接続され、基板側端部31が基板203の接続位置203bに接続されているので、IC101の端子101bと基板203の接続位置203bとが電気的に接続されるので、従来の基板(プリント配線基板)に直接取り付けられたICと同様にIC101を動作させることができる。そして、電源ライン又は接地ラインに接続される接続位置203bは、平板状電極41に電気的に接続されている。
図11は、図10に示したIC側端部21とは別のIC側端部21についての断面図である。図11が、図10と異なる点は、第2パイプ26pと平板状電極41とをクリームはんだ311がつないでいたことに替えて、クリームはんだ311が第1パイプ25pと平板状電極43とをつないでいることである。このような図11の状態を形成するには、メタルマスク305とスクリーン印刷機にてクリームはんだを印刷により付着させる領域を、開口23h部分を含む円盤電極23上面と、開口25ah部分を含む第1円盤電極25a上面と、の箇所にすればよい(具体的には、図8において用いるメタルマスク305が、開口23h部分を含む円盤電極23上面と、開口25ah部分を含む第1円盤電極25a上面と、に対応する箇所に開口を有するようにすればよい。)。それ以外の工程は、図10に至る工程と同様に行えばよい。
この図11の状態では、IC側端部21がIC101の端子101bに接続され、基板側端部31が基板203の接続位置203bに接続されているので、IC101の端子101bと基板203の接続位置203bとが電気的に接続されるので、従来の基板(プリント配線基板)に直接取り付けられたICと同様にIC101を動作させることができる。そして、電源ライン又は接地ラインに接続される接続位置203bは、平板状電極43に電気的に接続されている。
このような図10に示す端子101bは平板状電極41に電気的に接続されると共に、図11に示す端子101bは平板状電極43に電気的に接続される。このため、平板状電極41と平板状電極43との間に形成されるコンデンサの両極の一方が図10に示す端子101bに電気的に接続されると共に、該両極の他方(該一方とは異なる方)が図11に示す端子101bに電気的に接続される。
よって図10に示す端子101bと図11に示す端子101bとのいずれか一方が電源端子であり、いずれか他方が接地端子であれば、平板状電極41と平板状電極43との間に形成されるコンデンサはデカップリングコンデンサとして機能する。なお、図10に示す端子101bと図11に示す端子101bとが電源端子と接地端子である場合を示しているが、電源端子又は接地端子である端子101bに接続されるIC側端部21を、うまくデカップリングコンデンサが形成されるように平板状電極と接続するようにすればよい。
さらに、ここでは平板状電極45、47を用いていないが、他のデカップリングコンデンサを構成するために用いても、また平板状電極41と平板状電極43との間に形成されるコンデンサの静電容量(電気容量、キャパシタンス)を増加させるために平板状電極41、43と接続されてもよい(例えば、平板状電極45が平板状電極41と接続され、平板状電極47が平板状電極43と接続されるようにしてもよい。)。
以上説明したように、本装置11は、IC101の電源端子と接地端子との間に電気的に接続されるデカップリングコンデンサ(ここでは平板状電極41と平板状電極43との間に形成されるコンデンサ)が内蔵され、IC101と電気的に接続される基板203とIC101との間に配設される板状体のコンデンサ装置である。そして、本装置11は、該板状体の両主表面13、15(IC面13、基板面15)のうちIC101に面する主表面であるIC面13に露出するIC側端部21と、該両主表面13、15(IC面13、基板面15)のうち基板203に面する主表面である基板面15に露出する基板側端部31と、IC側端部21と基板側端部31とを電気的に導通させる導通部たる導通パイプ27と、を有してなる少なくとも2以上の導体部分と、デカップリングコンデンサ(ここでは平板状電極41と平板状電極43との間に形成されるコンデンサ)と、本装置11の形成後に、該デカップリングコンデンサ(平板状電極41と平板状電極43との間に形成されるコンデンサ)の両極41、43の少なくともいずれかの電極である接続電極に該導体部分(IC側端部21と基板側端部31と導通部たる導通パイプ27とを有してなる。)を電気的に接続しうる接続可能手段たる連通孔51、53と、を備えてなる、コンデンサ装置である。
本装置11においては、接続可能手段たる連通孔51、53が、1の前記導体部分(IC側端部21と基板側端部31と導通部たる導通パイプ27とを有してなる。)を前記両極41、43のいずれにも電気的に接続しうる。即ち、図10のようにすれば平板状電極41に接続し、図11のようにすれば平板状電極43に接続する。
本装置11においては、接続可能手段が、前記導体部分(IC側端部21と基板側端部31と導通部たる導通パイプ27とを有してなる。)から前記接続電極41、43まで連通するように内部に形成された連通孔51、53(連通孔51、53のいずれも、本装置11の外部59に開放されている。)を有して形成されている。
本装置11においては、IC面13と基板面15とが略平行であり、1の前記導体部分(IC側端部21と基板側端部31と導通部たる導通パイプ27とを有してなる。)を構成するIC側端部21及び基板側端部31が、IC面13と基板面15とに略垂直な1本の直線上に存する(導通パイプ27の長手方向は、IC面13と基板面15とに略垂直方向に向いている。)。
また、本装置11が有するデカップリングコンデンサは、前記両主表面13、15に沿って互いに面するように内部に埋設された一対の平板状電極41、43によって形成されるものである。
そして、上記にて説明した本装置11の使用方法は、本装置11において接続電極たる平板状電極41と前記導体部分(IC側端部21と基板側端部31と導通部たる導通パイプ27とを有してなる。)とを電気的に接続する方法である。即ち、メタルマスク305とスクリーン印刷機(図示せず)とを用いクリームはんだ311を前記所定領域に付着させることは、連通孔51の開放された部分(第2パイプ26pの内部空間と開口26ah)から導体たるクリームはんだ311を連通孔51に導入する導入ステップを構成し、クリームはんだ311が融解し液状になるまで加熱することは、連通孔51に導入された導体たるクリームはんだ311を加熱して液状にし、該液状の該導体たる液体のクリームはんだ311を平板状電極41と第2パイプ26p(前記導体部分の一部)とに付着させる液状ステップを構成し、そして平板状電極41と第2パイプ26pとに付着した液体のクリームはんだ311を冷却し固化させることは、平板状電極41と第2パイプ26p(前記導体部分の一部)とに付着した液状の導体たるクリームはんだ311を冷却し固化させる冷却ステップを構成する。
このようにして図10又は図11のようにIC側端部21と平板状電極41、43が接続されたものは、本装置11の形成後に、前記接続可能手段(連通孔51、53)により前記接続電極たる平板状電極41、43と前記導体部分(IC側端部21と基板側端部31と導通部たる導通パイプ27とを有してなる。)とが電気的に接続された、コンデンサ装置である。
(第2実施形態)
図12は、第2実施形態の本発明のコンデンサ装置(本装置)61の断面図(第1実施形態の本装置11の図6と同様)である。
第2実施形態の本装置61が第1実施形態の本装置11と異なる点は、本装置11においては平板状電極41、43によってデカップリングコンデンサが形成されるのに対し、本装置61においてはコンデンサ部品75によってデカップリングコンデンサが形成される点が異なるのみであり、その余りは同様である。なお、図12の第2実施形態の本装置61において、第1実施形態の本装置11と同じ要素には同じ参照番号を付している。
IC側端部21と基板側端部31と導通部たる導通パイプ27とを有してなる導体部分については、第1実施形態の本装置11のものと同様である。
なお、第2実施形態の本装置61のうち、該導体部分(IC側端部21と基板側端部31と導通パイプ27)及び帯状電極71、73以外の部分は絶縁体(以下、「第2実施形態使用絶縁体」という。)によって形成されている。第2実施形態の本装置61においてはコンデンサ部品75によってデカップリングコンデンサが形成されるので、前述の使用絶縁体とは異なり第2実施形態使用絶縁体は所定容量のコンデンサを形成するように選択される必要はなく、良好な電気的絶縁性を有し、本装置11の使用条件下にて十分な強度が保たれるものであればいかなるものであってもよい(無論、前述の使用絶縁体と同様のものが用いられてもよい。)。
本装置61の内部には、両主表面13、15(IC面13、基板面15)に沿うように帯状電極71、73が埋設されている。これら帯状電極71、73は金属銅により形成された帯体(帯状の薄膜体)により形成されている。一方、本装置61の内部には、デカップリングコンデンサとなるコンデンサ部品75(コンデンサとして独立した部品であり、チップコンデンサとも言う。)が内蔵されており、コンデンサ部品75の両極のうち一方に帯状電極71が電気的に接続されると共に、該両極のうち他方に帯状電極73が電気的に接続されている。
なお、図12に示す状態においては、帯状電極71、73は、コンデンサ部品75に電気的に接続されているのみであり、IC側端部21と基板側端部31と導通部たる導通パイプ27とを有してなる導体部分とは電気的に絶縁されている。
IC面13から本装置61の内部に向かってのびるように形成されたパイプ嵌入穴14bに嵌入され、第2円盤電極26aに一端(ここでは上端)が取り付けられた第2パイプ26pは、その他端26pa(ここでは下端26pa)と帯状電極71との間に隙間が形成されることで第2パイプ26pから帯状電極71まで連通する連通孔51が形成されており、この状態では第2パイプ26pと帯状電極71との間に電気的導通はない(両者は電気的に接続されていない。)。また、連通孔51は、第2パイプ26pの内部空間と開口26ahとにより、本装置61の外部59に開放されている。
同様に、IC面13から本装置61の内部に向かってのびるように形成されたパイプ嵌入穴14aに嵌入され、第1円盤電極25aに一端(ここでは上端)が取り付けられた第1パイプ25pは、その他端25pa(ここでは下端25pa)と帯状電極73との間に隙間が形成されることで第1パイプ25pから帯状電極73まで連通する連通孔53が形成されており、この状態では第1パイプ25pと帯状電極73との間に電気的導通はない(両者は電気的に接続されていない。)。また、連通孔53は、第1パイプ25pの内部空間と開口25ahとにより、本装置61の外部59に開放されている。なお、第1パイプ25pと帯状電極71との間を電気的に絶縁するため、帯状電極71には第1パイプ25pよりも大きな開口71hが形成されており、第1パイプ25pは帯状電極71と接触しないように開口71hを貫通している。
なお、本装置61は、一般的な多層基板を製造するのと同様に製造することができるので、ここでは本装置61の製造方法の説明は省略する。
このような本装置61は、第1実施形態の本装置11の使用方法と同様に使用することができる。
即ち、図8及び図9に示したと同様、本装置61のIC面13の所定箇所にメタルマスク305と図示しないスクリーン印刷機とによってクリームはんだを付着させる。
次いで、クリームはんだ311を本装置61の前記所定領域に付着させた後、IC面13側にIC101を所定の位置関係にて配置すると共に、基板面15側に基板203(プリント配線基板)を所定の位置関係にて配置する。そして、クリームはんだ311が融解し液状になるまで加熱する。
最後に、図10に示したと同様、液体のクリームはんだ311を冷却し固化させる。
このようにすることで、第1実施形態の本装置11と同様、IC側端部21がIC101の端子101bに接続され、基板側端部31が基板203の接続位置203bに接続されるので、IC101の端子101bと基板203の接続位置203bとが電気的に接続され、従来の基板(プリント配線基板)に直接取り付けられたICと同様にIC101を動作させることができる。そして、電源ライン又は接地ラインに接続される接続位置203bは、クリームはんだ311を付着させる位置に応じて、帯状電極71又は帯状電極73に電気的に接続される。
そして、やはり第2実施形態の本装置61においても、電源端子であるICの端子が接続されるIC側端部21を帯状電極71、73のいずれか一方に接続すると共に、接地端子であるICの端子が接続されるIC側端部21を帯状電極71、73のいずれか他方(該一方以外のもの)に接続すれば、帯状電極71、73同士間に接続されたコンデンサ部品75をデカップリングコンデンサとして機能させることができる。
以上説明したように、本装置61は、IC101の電源端子と接地端子との間に電気的に接続されるデカップリングコンデンサ(ここではコンデンサ部品75)が内蔵され、IC101と電気的に接続される基板203とIC101との間に配設される板状体のコンデンサ装置である。そして、本装置61は、該板状体の両主表面13、15(IC面13、基板面15)のうちIC101に面する主表面であるIC面13に露出するIC側端部21と、該両主表面13、15(IC面13、基板面15)のうち基板203に面する主表面である基板面15に露出する基板側端部31と、IC側端部21と基板側端部31とを電気的に導通させる導通部たる導通パイプ27と、を有してなる少なくとも2以上の導体部分と、デカップリングコンデンサ(ここではコンデンサ部品75)と、本装置61の形成後に、該デカップリングコンデンサ(コンデンサ部品75)の両極71、73の少なくともいずれかの電極である接続電極に該導体部分(IC側端部21と基板側端部31と導通部たる導通パイプ27とを有してなる。)を電気的に接続しうる接続可能手段たる連通孔51、53と、を備えてなる、コンデンサ装置である。
本装置61においては、接続可能手段たる連通孔51、53が、1の前記導体部分(IC側端部21と基板側端部31と導通部たる導通パイプ27とを有してなる。)を前記両極71、73のいずれにも電気的に接続しうる(即ち、クリームはんだ311を付着させる位置に応じ、両極71、73のいずれにも電気的に接続しうる。)。
本装置61においては、接続可能手段が、前記導体部分(IC側端部21と基板側端部31と導通部たる導通パイプ27とを有してなる。)から前記接続電極71、73まで連通するように内部に形成された連通孔51、53(連通孔51、53のいずれも、本装置61の外部59に開放されている。)を有して形成されている。
本装置61においては、IC面13と基板面15とが略平行であり、1の前記導体部分(IC側端部21と基板側端部31と導通部たる導通パイプ27とを有してなる。)を構成するIC側端部21及び基板側端部31が、IC面13と基板面15とに略垂直な直線(1本の直線)上に存する(導通パイプ27の長手方向は、IC面13と基板面15とに略垂直方向に向いている。)。
また、上記にて説明した第1実施形態の本装置11の使用方法は、本装置61において接続電極たる帯状電極71、73と前記導体部分(IC側端部21と基板側端部31と導通部たる導通パイプ27とを有してなる。)とを電気的に接続する方法として同様に行うことができる。
なお、上述した本装置11及び本装置61のいずれにおいても、接続可能手段が、本装置11、61が形成された後に、デカップリングコンデンサの両極の少なくともいずれかの電極(接続電極)に導体部分を電気的に接続しうるので、本装置11、61の形成後に必要な導体部分(電源ライン又は接地ラインに接続されるIC端子に接続されるIC側端部を有する導体部分)を接続電極に接続すればよく、本装置を汎用的に構成することができる。このように本装置を汎用的に構成しうることは本装置を安価に構成することができ、用いるプリント配線基板を高価にすることを防止するのみならず、本装置11、61とICとプリント配線基板とにより構成される部分全体を安価に構成することをも可能ならしめる。
そして、裏面配設法では、プリント配線基板103の裏面側にデカップリングコンデンサ104を配設するので、該裏面における配線可能領域が小さくなる問題もあった(即ち、デカップリングコンデンサ104を配設した領域については配線を設けることができないので、該裏面における配線可能領域が小さくなる。)が、本装置11、61を用いることでプリント配線基板にデカップリングコンデンサを配設する必要がないので、このようなプリント配線基板の配線可能領域が小さくなる問題を生じない。
さらに、本装置11、61は、ICと電気的に接続される基板とICとの間に配設されるので、本装置11、61が有するデカップリングコンデンサをICの電源端子の極めて近い位置に接続することができ、良好なデカップリング特性を得ることができる。
また、本装置11及び本装置61のいずれにおいても、1のデカップリングコンデンサに一対の導体部分(電源ラインに接続されるIC端子に接続されるIC側端部を有する導体部分と、接地ラインに接続されるIC端子に接続されるIC側端部を有する導体部分と、の対)のみを接続しても、1のデカップリングコンデンサに2以上の複数対の導体部分を接続しても、2以上のデカップリングコンデンサに一対の導体部分のみを接続しても、そして2以上のデカップリングコンデンサに2以上の複数対の導体部分を接続してもよい。
なお、本装置11及び本装置61のいずれにおいても、電源端子であるICの端子や接地端子であるICの端子が接続されないIC側端部21はデカップリングコンデンサの両極のいずれにも接続される必要はないので、このようなIC側端部21についてはクリームはんだを開口23h部分を含む円盤電極23上面のみに付着させるようにすればよい。
従来のデカップリングコンデンサを取り付けたICを示す概略断面図である。 第1実施形態の本装置の斜視図である。 第1実施形態の本装置の平面図である。 第1実施形態の本装置の底面図である。 図3中の円B中の拡大図である。 図5のA−A断面図である。 図5のC−C断面図である。 第1実施形態の本装置の使用方法を示す断面図である。 第1実施形態の本装置の使用方法を示す断面図である。 第1実施形態の本装置の使用方法を示す断面図である。 第1実施形態の本装置の使用方法を示す断面図である。 第2実施形態の本装置の断面図である。
符号の説明
11 本装置(第1実施形態)
13 IC面
14a、14b パイプ嵌入穴
15 基板面
21 IC側端部
23 円盤電極
23h 開口
25 第1突出部
25a 第1円盤電極
25ah 開口
25b 第1接続部
25p 第1パイプ
25pa 他端
26 第2突出部
26a 第2円盤電極
26ah 開口
26b 第2接続部
26p 第2パイプ
26pa 他端
27 導通パイプ
31 基板側端部
31h 開口
41、43、45、47 平板状電極
41h 開口
51、53 連通孔
59 外部
61 本装置(第2実施形態)
71、73 帯状電極
71h 開口
75 コンデンサ部品
101 IC
101a IC本体
101b 端子
102 ハンダ
103 プリント配線基板
103a 絶縁板部
103b 導体部
104 デカップリングコンデンサ
105a、105b 銅箔
201 IC
201p IC端子
203 基板(プリント配線基板)
203b 接続位置
303 開口
305 メタルマスク
311 クリームはんだ

Claims (8)

  1. ICの電源端子と接地端子との間に電気的に接続されるデカップリングコンデンサが内蔵され、該ICと電気的に接続される基板と該ICとの間に配設される板状体のコンデンサ装置であって、
    該板状体の両主表面のうち該ICに面する主表面であるIC面に露出するIC側端部と、該両主表面のうち該基板に面する主表面である基板面に露出する基板側端部と、該IC側端部と該基板側端部とを電気的に導通させる導通部と、を有してなる少なくとも2以上の導体部分と、
    該デカップリングコンデンサと、
    該コンデンサ装置の形成後に、該デカップリングコンデンサの両極の少なくともいずれかの電極である接続電極に該導体部分を電気的に接続しうる接続可能手段と、
    を備えてなる、コンデンサ装置。
  2. 前記接続可能手段が、1の前記導体部分を前記両極のいずれにも電気的に接続しうるものである、請求項1に記載のコンデンサ装置。
  3. 前記IC面と前記基板面とが略平行であり、
    1の前記導体部分を構成する前記IC側端部及び前記基板側端部が、前記IC面と前記基板面とに略垂直な直線上に存するものである、請求項1又は2に記載のコンデンサ装置。
  4. 前記デカップリングコンデンサが、前記両主表面に沿って互いに面するように内部に埋設された一対の平板状電極によって形成されるものである、請求項1乃至3のいずれか1に記載のコンデンサ装置。
  5. 前記接続可能手段が、前記導体部分から前記接続電極まで連通するように内部に形成された連通孔を有して形成されるものである、請求項1乃至4のいずれか1に記載のコンデンサ装置。
  6. 前記連通孔が開放されているものである、請求項5に記載のコンデンサ装置。
  7. 請求項6に記載のコンデンサ装置において前記接続電極と前記導体部分とを電気的に接続する方法であって、
    前記連通孔の開放された部分から導体を該連通孔に導入する導入ステップと、
    該連通孔に導入された該導体を加熱して液状にし、該液状の該導体を前記接続電極と前記導体部分とに付着させる液状ステップと、
    前記接続電極と前記導体部分とに付着した該液状の該導体を冷却し固化させる冷却ステップと、
    を含んでなる、方法。
  8. 請求項1乃至6のいずれか1に記載のコンデンサ装置の形成後に、前記接続可能手段により前記接続電極と前記導体部分とが電気的に接続された、コンデンサ装置。
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