JP2007027584A - Connection structure, circuit constituent and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接続構造、回路構成体、およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a connection structure, a circuit structure, and a manufacturing method thereof.
従来、車載電源から各種電装品へ電力を分配するために、回路基板の一方の面に形成された回路パターンにスイッチング素子等の電子部品が実装されると共に、回路基板の他方の面には、スイッチング素子と電気的に接続されて電力回路を構成するバスバーが絶縁層を介して接着された回路構成体を、防水用のケース内に収容した電気接続箱が用いられている(特許文献1参照)。 Conventionally, in order to distribute power from an in-vehicle power supply to various electrical components, electronic components such as switching elements are mounted on a circuit pattern formed on one surface of the circuit board, and on the other surface of the circuit board, An electric junction box is used in which a circuit structure in which a bus bar that is electrically connected to a switching element and that constitutes a power circuit is bonded via an insulating layer is housed in a waterproof case (see Patent Document 1). ).
上記のスイッチング素子には、回路パターン及び制御素子から構成される制御回路に接続される制御用端子と、電力回路と接続される電力用端子とが設けられている。このうち電力用端子はバスバーに接続されている。すなわち、回路基板には開口部が設けられており、この開口部の底部にバスバーが露出している。この露出面には、端子との導通を確保するためにメッキが施されている。そして、この開口部内に電力用端子が挿通されて、バスバーとはんだ付けされる。このはんだ付けは、リフローはんだ付けによって行なわれることが一般的である。
ところで、近年では環境への配慮から、Sn−Pb共晶はんだから、鉛を用いない鉛フリーはんだのSn−Agはんだを使用することが多くなっている。このSn−Agはんだの融点は約220℃であり、従来のSn−Pb共晶はんだの融点(180℃〜190℃)よりも高くなっている。このため、鉛フリーはんだを使用して電子部品を実装する場合には、リフロー処理の温度を220℃〜230℃と、従来の鉛入りはんだを使用した場合よりも高温とせざるを得ない。はんだの濡れ性を改善するためにバスバーはすずメッキを施しているが、このスズメッキの融点は232℃のため、リフロー時に溶融するおそれがある。 By the way, in recent years, Sn-Ag solder, which is lead-free solder that does not use lead, is frequently used from Sn—Pb eutectic solder in consideration of the environment. The melting point of this Sn—Ag solder is about 220 ° C., which is higher than the melting point of conventional Sn—Pb eutectic solder (180 ° C. to 190 ° C.). For this reason, when mounting electronic components using lead-free solder, the temperature of the reflow process must be 220 ° C. to 230 ° C., which is higher than when using conventional lead-containing solder. In order to improve the wettability of the solder, the bus bar is tin-plated, but since the melting point of this tin plating is 232 ° C., it may be melted during reflow.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、リフロー処理を施したときのはんだの流れ出しを回避可能な接続構造、および回路構成体を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a connection structure and a circuit structure that can avoid the flow of solder when a reflow process is performed.
上記の課題を解決するための請求項1の発明に係る接続構造は、平面状の端子接続領域に電子部品の端子をはんだ付けする接続構造において、前記端子接続領域には前記はんだの拡散を許容するはんだ拡散許容部が設けられていることを特徴とする。 The connection structure according to the first aspect of the present invention for solving the above problem is a connection structure in which terminals of an electronic component are soldered to a planar terminal connection region, and the terminal connection region allows diffusion of the solder. A solder diffusion allowing portion is provided.
請求項2の発明は、バスバーと、前記バスバーにはんだ付けにより実装された電子部品とを備えた回路構成体において、前記バスバーにおいて前記電子部品の端子が接続される端子接続領域には、前記バスバーの面上に形成されたメッキ層からなるはんだ拡散許容部が設けられていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a circuit structure including a bus bar and an electronic component mounted on the bus bar by soldering, wherein the bus bar has a terminal connection region to which a terminal of the electronic component is connected. A solder diffusion allowing portion made of a plating layer formed on the surface is provided.
請求項3の発明は、少なくとも一面側に導電路が形成された回路基板と、前記回路基板の前記一面側に実装された電子部品と、前記回路基板の他面側に設けられたバスバーとを備えるとともに、前記回路基板には厚み方向に貫通する開口部が形成され、前記バスバーの表面においてこの開口部内に臨む端子接続領域に前記電子部品の端子がはんだ付けされた回路構成体であって、前記端子接続領域には前記バスバーの面上に形成されたメッキ層からなるはんだ拡散許容部が設けられていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a circuit board having a conductive path formed on at least one surface side, an electronic component mounted on the one surface side of the circuit board, and a bus bar provided on the other surface side of the circuit board. The circuit board is provided with an opening that penetrates in the thickness direction in the circuit board, and the terminal of the electronic component is soldered to a terminal connection region facing the opening on the surface of the bus bar, The terminal connection region is provided with a solder diffusion allowing portion made of a plating layer formed on the surface of the bus bar.
請求項4の発明は、少なくとも一面側に導電路が形成された回路基板と、前記回路基板の前記一面側に実装された電子部品と、前記回路基板の他面側に設けられたバスバーとを備えるとともに、前記回路基板には厚み方向に貫通する開口部が形成され、前記バスバーの表面においてこの開口部内に臨む端子接続領域に前記電子部品の端子がはんだ付けされた回路構成体を製造する方法であって、前記バスバーを形成するバスバー形成工程と、前記バスバーの前記端子接続領域において、その周縁部に前記バスバー母材が露出する露出領域を残してそれよりも内側位置にメッキ層からなるはんだ拡散許容部を形成するはんだ拡散許容部形成工程と、前記バスバーを前記回路基板に接着する接着工程と、前記はんだ拡散許容部上にはんだを付着させるはんだ付着工程と、前記電子部品の端子を前記はんだ上に載置した状態で前記はんだを加熱溶融させることにより前記はんだ拡散許容部上に前記端子をはんだ付けするリフロー工程とを経ることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a circuit board having a conductive path formed on at least one surface side, an electronic component mounted on the one surface side of the circuit board, and a bus bar provided on the other surface side of the circuit board. And a circuit structure in which an opening penetrating in the thickness direction is formed in the circuit board, and terminals of the electronic component are soldered to a terminal connection region facing the opening on the surface of the bus bar. In the bus bar forming step for forming the bus bar, and in the terminal connection region of the bus bar, a solder composed of a plating layer at a position on the inner side of the peripheral portion of the bus bar leaving an exposed region where the bus bar base material is exposed. A solder diffusion allowance portion forming step for forming a diffusion allowance portion, an adhesion step for adhering the bus bar to the circuit board, and solder adhered on the solder diffusion allowance portion. And a reflow step of soldering the terminals on the solder diffusion allowing portion by heating and melting the solder in a state where the terminals of the electronic component are placed on the solder. And
請求項1〜請求項3の発明によれば、リフロー時にはんだがはんだ拡散許容部に止まるから、接続不良等を回避できる。 According to the first to third aspects of the invention, since the solder stops at the solder diffusion permissible portion at the time of reflowing, connection failure and the like can be avoided.
請求項4の発明によれば、バスバーにおいて必要な部分のみメッキ層を形成することによりはんだ拡散許容部を形成する。このような方法によれば、簡易に端子接続領域にはんだ拡散許容部を形成することができる。 According to the invention of claim 4, the solder diffusion allowing portion is formed by forming the plating layer only in a necessary portion of the bus bar. According to such a method, the solder diffusion allowing portion can be easily formed in the terminal connection region.
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図1〜図6を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態の電気接続箱1は、回路構成体20をケース10内に収容したものである。
この電気接続箱1のケース10は、ロアケース11と、このロアケース11の上方から組み付けられるアッパーケース13とからなる(図1参照)。
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The electrical junction box 1 of the present embodiment is one in which the
The
ロアケース11は、合成樹脂等の絶縁材料により形成された枠体12を備えている。この枠体12は、回路構成体20の周縁にほぼ沿った枠状に形成されており、その内側に回路構成体20をほぼ緊密に嵌めることができるようになっている。この枠体12には、詳細に図示はしないが、回路構成体20に設けられる電子部品から発生する熱を放熱するための放熱板が取り付けられている。
The lower case 11 includes a
アッパーケース13は、合成樹脂により全体として下面側が開口した浅皿容器状に形成され、回路構成体20の上方を覆いつつロアケース11に組み付けられる。アッパーケース13の前後両面には開口が設けられており、各開口を塞ぐようにしてPCBコネクタ14及びヒューズボックス15が装着される。
The
アッパーケース13の前端に組み付けられるPCBコネクタ14は、合成樹脂により前面に開口した横長形状に形成されている。このPCBコネクタ14内には、回路構成体20と接続された外部端子38が臨んでいる。また、アッパーケース13の後端側に組み付けられるヒューズボックス15は、合成樹脂製であって、アッパーケース13の後面側を全長にわたって覆うとともに、その上半分がアッパーケース13の天井面よりも上方に突出する大きさの横長形状に形成されている。このヒューズボックス15内には、後述のバスバー基板22に設けられたバスバー端子22Aが収容されている。このヒューズボックス15においてアッパーケース13の上方に突出した領域には、アッパーコネクタ16が前方から組み付けられており、ここには相手コネクタ(図示せず)が前面側から嵌合されるようになっている。
The
このケース10に収容される回路構成体20は、図2に示すように、制御回路基板21と、この制御回路基板21の下面側に配されるバスバー基板22とを備えている。制御回路基板21は、図2に示すように、全体として長方形の板状をなすとともに、その左前端側の角を落したような外形形状に形成され、その上面側には図示しない導体パターンが形成されている。
As shown in FIG. 2, the
この制御回路基板21の下面側には、絶縁性を有する薄い接着シート23を介してバスバー基板22が貼り付けられている。バスバー基板22は、導電性に優れた金属板を打ち抜いて形成されたものであって、電力回路となる導電路をなす複数のバスバー24が並列して制御回路基板21とほぼ整合した外形形状をなしている。このバスバー基板22の後縁からは複数本のバスバー端子22Aが左右に並んで突設されており、また前端部には外部端子38が例えば溶着により接続されている。
A
この回路構成体20の上面側には、電子部品(例えば半導体スイッチング素子31、機械式リレースイッチ35)が実装されている。電子部品のうち機械式リレースイッチ35は、ハウジング36と、このハウジング36に接続された複数本の端子37とを備えている(図4、図5を併せて参照)。これらの端子には、バスバー基板22と接続されて電力回路を制御する電力用端子37Aと、制御回路基板21と接続されて機械式リレースイッチ35の駆動を制御する制御用端子37Bとがある。各端子37はハウジング36の底部から突出して下方に延出された後、直角に外方に曲げられ、その先端部が制御回路基板21またはバスバー基板22の表面に沿うように配されている。
Electronic components (for example, a
一方、半導体スイッチング素子31は、ハウジング32と、このハウジング32に設けられた複数の端子33とを備えている(図4を併せて参照)。複数の端子33のうち、ドレイン端子(電力用端子)33Aはハウジング32の下面側に全面にわたって設けられている。また、ソース端子(電力用端子)33B及びゲート端子(制御用端子)33Cはハウジング32の側面から突出されて下方へクランク状に折り曲げられ、その先端部が制御回路基板21またはバスバー基板22の表面に沿うように配されている。
On the other hand, the
これらの電子部品の端子33、37は、以下に説明するように、制御回路基板21の導体パターン上に設けられたランド部25、またはバスバー基板22にはんだ付けにより接続される。
The terminals 33 and 37 of these electronic components are connected to the
制御回路基板21において、電子部品の端子33、37のうちバスバー基板22上に接続される電力用端子33A、33B、37Bに対応する位置には、対応する各端子33A、33B、37Bを挿通可能な開口部26、27が板厚方向に貫通形成されており、この開口部26、27からはバスバー基板22が露出している。
In the
これらの開口部26、27のうち半導体スイッチング素子31の電力用端子33A、33Bに対応する素子用開口部26は、半導体スイッチング素子31の上方から見た外形形状よりも一回り大きな矩形状の大孔部26Aと、その一辺に設けられてソース端子33Bを挿通可能な矩形状の小孔部26Bとが連結された形状をなしており、バスバー基板22と積層された際に、ドレイン端子33Aが接続されるバスバー24とソース端子33Bが接続されるバスバー24とに跨るようにして設けられている。各バスバー24の面上においてこれらの素子用開口部26内に臨む端子接続領域Rには、この素子用開口部26の周縁部からそれよりもやや内側位置までの領域を残して、その内側領域に外形が素子用開口部26よりも一回り小さなメッキ層による接続部29(本発明のはんだ拡散許容部に該当する)が形成されている。そして、この接続部29上に、ドレイン端子33Aおよびソース端子33BがはんだSによって接続されている。接続部29の周囲に環状に形成されたバスバー基板22の露出部分は、その内側のはんだSが融けて素子用開口部26の外部領域に流れ出すのを規制する露出部28とされている。一方、ゲート端子33Cは、制御回路基板21上に設けられたランド部25にはんだ付けにより接続されている。
Among these
一方、機械式リレースイッチ35の電力用端子37Aを接続するためのリレー用開口部27は、各機械式リレースイッチ35の設置領域において各電力用端子37Aに対応する位置に矩形状に形成されている。そして、各バスバー24の面上においてこれらのリレー用開口部27内に臨む端子接続領域Rには、上記の素子用開口部26と同様に、リレー用開口部27の周縁部からそれよりもやや内側位置までの領域をバスバー24が露出する露出部28として残して、その内側領域にメッキ層による接続部29が形成されている。そして、この接続部29上に、電力用端子37AがはんだSによって接続されている。
On the other hand, the
次に、この電気接続箱1の製造の手順について、図5および図6を参照しつつ説明する。図5および図6には、例として、機械式リレースイッチ35を実装する場合を示すが、半導体スイッチング素子31の場合も同様の手順で行なうことができるから、以下には、両者を併せて説明する。
Next, the manufacturing procedure of the electrical junction box 1 will be described with reference to FIGS. FIGS. 5 and 6 show a case where the
まず、金属板をプレス加工で打ち抜くことによりバスバー基板22を形成する(図5A;バスバー基板形成工程)。なお、詳細には図示しないが、打ち抜きの時点では、バスバー基板22を構成する各バスバー24がばらばらにならないよう、各バスバー24間およびバスバー24とこれを取り囲む外枠とが連結片により連結された状態となっている。
First, the
次に、このバスバー基板22上にマスクMを積層して(図5B)、接続部29となる領域以外の領域をマスクした状態で、周知のメッキ法によりスズを含むメッキ層からなる接続部29を形成する(図5C;接続部形成工程)。その後、マスクを剥離する。
Next, a mask M is laminated on the bus bar substrate 22 (FIG. 5B), and a region other than the region to be the
次に、制御回路基板21を接着シート23を介してバスバー基板22の接続部29が設けられた面側に貼り付ける(図5D;接着工程)。なお、この接着シート23には、制御回路基板21の開口部26、27に整合する位置に厚さ方向に貫通する貫通孔23Aが設けられている。開口部26、27の内側であって接続部29を囲う領域は、バスバー基板22が露出した露出部28となる。
また、この接着工程と併せて、次の部品実装の工程に差し支えない範囲でバスバー端子22Aの曲げ加工を行なっても良い。
Next, the
In addition to this bonding step, the
次に、制御回路基板21上に電子部品を実装する。まず、制御回路基板21のランド部25上、および開口部26、27内の接続部29上に例えばスクリーン印刷によりクリームはんだSを塗布する(図5E;はんだ付着工程)。このクリームはんだSとしては鉛フリータイプのものを使用する。そして、機械式リレースイッチ35を、リレー用開口部27内の接続部29上に電力用端子37Aが、制御回路基板21上のランド部25上に制御用端子37Bが整合するように位置合わせして、制御回路基板21上に載置する(図5F)。また、同様に半導体スイッチング素子31を、素子用開口部26において大孔部26A内に形成した接続部29上にドレイン端子33Aが、小孔部26B内に形成した接続部29上にソース端子33Bが、そして制御回路基板21上のランド部25上にゲート端子33Cが整合するように位置合わせして、制御回路基板21上に載置する。この状態で、図示しないリフロー炉内に回路構成体20を設置し、はんだ溶融温度まで加熱を行い、その後冷却を行なうことにより、各端子33、37をはんだ付けする(図6;リフロー工程)。
Next, electronic components are mounted on the
このとき、はんだとスズの溶融温度が極めて近いために、リフロー時にクリームはんだSのみならず接続部29を構成するメッキ成分までもが融解してしまい、クリームはんだSが周辺領域に流れ出して接続不良等を引き起こすおそれがある。しかし、接続部29の周囲には露出部28が設けられているから、この露出部28を超えて開口部26、27の外側領域まで接続部29を構成するメッキ層やクリームはんだSが到達しない限り、接続不良等の障害が生じることはない。このように、露出部28が緩衝地帯となって、開口部26、27の外側領域までクリームはんだSが流れ出すことを規制しているのである。
At this time, since the melting temperature of the solder and tin is very close, not only the cream solder S but also the plating component constituting the
電子部品の実装が完了したら、バスバー端子22Aの曲げ加工や各バスバー24同士およびバスバー24と枠体との切り離しを行なって、回路構成体20が完成する。最後に、この回路構成体20をケース10内に収容し、PCBコネクタ14及びヒューズボックス15を組み付けることで、電気接続箱1が完成する。
When the mounting of the electronic components is completed, the
以上のように本実施形態によれば、リフロー工程においてクリームはんだSの下層の接続部29を構成するメッキ成分が融解したとしても、露出部28が緩衝地帯となってクリームはんだSが開口部26、27の外側領域に流れ出すことを防止できる。これにより、接続不良等を回避できる。
また、バスバー基板22において必要な部分のみメッキ層を形成することにより接続部29および露出部28を形成する方法によれば、開口部26、27内に整合する位置に簡易に接続部29および露出部28を形成することができる。
As described above, according to the present embodiment, even if the plating component constituting the
In addition, according to the method of forming the
本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
(1)上記各実施形態によれば、電子部品は半導体スイッチング素子31、機械式リレースイッチ35であったが、他の電子部品をはんだ付けにより実装する場合であっても本発明の拡散防止部を適用できる。
(2)上記各実施形態では、接続部29を構成するメッキ層はスズを含むメッキ層であったが、メッキ層の成分にはとくに制限はない。また、異なる成分を含む層が複数積層されたものであっても良い。
The technical scope of the present invention is not limited by the above-described embodiments, and, for example, those described below are also included in the technical scope of the present invention. In addition, the technical scope of the present invention extends to an equivalent range.
(1) According to each of the above embodiments, the electronic components are the
(2) In each of the above embodiments, the plating layer constituting the
20…回路構成体
21…制御回路基板
22…バスバー基板
26、27…開口部
28…露出部
29…接続部(はんだ拡散許容部)
31…半導体スイッチング素子(電子部品)
33、37…端子
35…機械式リレースイッチ(電子部品)
R…端子接続領域
S…クリームはんだ(はんだ)
DESCRIPTION OF
31 ... Semiconductor switching element (electronic component)
33, 37 ...
R ... Terminal connection area S ... Cream solder (solder)
Claims (4)
前記端子接続領域には前記はんだの拡散を許容するはんだ拡散許容部が設けられていることを特徴とする接続構造。 In the connection structure where the terminals of the electronic component are soldered to the planar terminal connection area,
The terminal connection region is provided with a solder diffusion allowing portion for allowing diffusion of the solder.
前記回路基板には厚み方向に貫通する開口部が形成され、前記バスバーの表面においてこの開口部内に臨む端子接続領域に前記電子部品の端子がはんだ付けされた回路構成体であって、
前記端子接続領域には前記バスバーの面上に形成されたメッキ層からなるはんだ拡散許容部が設けられていることを特徴とする回路構成体。 A circuit board having a conductive path formed on at least one surface side, an electronic component mounted on the one surface side of the circuit board, and a bus bar provided on the other surface side of the circuit board,
The circuit board is formed with an opening penetrating in the thickness direction, and the terminal of the electronic component is soldered to a terminal connection region facing the opening on the surface of the bus bar,
The circuit structure according to claim 1, wherein a solder diffusion allowing portion made of a plating layer formed on the surface of the bus bar is provided in the terminal connection region.
前記バスバーを形成するバスバー形成工程と、
前記バスバーの前記端子接続領域において、その周縁部に前記バスバー母材が露出する露出領域を残してそれよりも内側位置にメッキ層からなるはんだ拡散許容部を形成するはんだ拡散許容部形成工程と、
前記バスバーを前記回路基板に接着する接着工程と、
前記はんだ拡散許容部上にはんだを付着させるはんだ付着工程と、
前記電子部品の端子を前記はんだ上に載置した状態で前記はんだを加熱溶融させることにより前記はんだ拡散許容部上に前記端子をはんだ付けするリフロー工程とを経ることを特徴とする回路構成体の製造方法。 The circuit board includes a circuit board having a conductive path formed on at least one surface side, an electronic component mounted on the one surface side of the circuit board, and a bus bar provided on the other surface side of the circuit board. Is a method of manufacturing a circuit structure in which an opening penetrating in the thickness direction is formed and a terminal of the electronic component is soldered to a terminal connection region facing the opening on the surface of the bus bar,
A bus bar forming step for forming the bus bar;
In the terminal connection region of the bus bar, a solder diffusion allowance portion forming step of forming a solder diffusion allowance portion made of a plating layer at a position on the inner side of the peripheral portion, leaving an exposed region where the bus bar base material is exposed, and
Bonding step of bonding the bus bar to the circuit board;
A solder attachment step of attaching solder onto the solder diffusion permissible portion;
A reflow step of soldering the terminals on the solder diffusion allowing portion by heating and melting the solder in a state where the terminals of the electronic component are placed on the solder. Production method.
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