JP2007173687A - 電子部品実装プリント配線基板。 - Google Patents
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Abstract
【課題】 半田付け時の半田熱によるコネクタのリード付け根部分の樹脂の溶融によるコネクタの浮きを抑制し、コネクタの嵌合品質を確保できる製品を得る。
【解決手段】 基板2の両面にランド7,8を備えたスルーホール5と、フロー半田付けによりスルーホール5に半田付けするリード14を備えたコネクタ12と、を有する電子部品実装プリント配線基板1であって、リード14を半田付けするスルーホール5のコネクタ実装面側のランド7はアニュアリングを0.15mm以上0.25mm以下に形成した。
【選択図】 図1
【解決手段】 基板2の両面にランド7,8を備えたスルーホール5と、フロー半田付けによりスルーホール5に半田付けするリード14を備えたコネクタ12と、を有する電子部品実装プリント配線基板1であって、リード14を半田付けするスルーホール5のコネクタ実装面側のランド7はアニュアリングを0.15mm以上0.25mm以下に形成した。
【選択図】 図1
Description
この発明は、リード付きコネクタが実装される電子部品実装プリント配線基板に関するものである。
従来の電子部品実装のプリント配線基板では、実装する電子部品のリード端子に幅広部を形成する加工を施し、フロー半田付け時の噴流に対しての浮き上がりを抑える手法がとられているものがあった。(例えば特許文献1参照)
また、従来のプリント配線基板では、半田熱によるの半田付け時の電子部品の浮き上がりを防止するため、片面プリント配線基板を使用したり、両面プリント配線基板であっても電子部品の実装面側には電子部品のリード用のランドを形成しない非スルー穴にしたり、また、コネクタの樹脂に耐熱性の高いものを使用したり、また、フロー半田付け時に電子部品に重しを載せて浮きを抑える手法がとられていた。
また、従来のプリント配線基板では、半田熱によるの半田付け時の電子部品の浮き上がりを防止するため、片面プリント配線基板を使用したり、両面プリント配線基板であっても電子部品の実装面側には電子部品のリード用のランドを形成しない非スルー穴にしたり、また、コネクタの樹脂に耐熱性の高いものを使用したり、また、フロー半田付け時に電子部品に重しを載せて浮きを抑える手法がとられていた。
近年の環境意識の高まりの中で鉛を含まない鉛フリー半田の導入が急速に進んでいる。しかし、鉛フリー半田の融点は例えば230℃程度になるものもあり、従来の鉛入り半田(Sn−Pb)の融点例えば180℃程度に対して融点が高いため、電子部品実装プリント配線基板に実装されるコネクタは、半田付け時にリード付け根部分のコネクタ構成樹脂が溶融し、コネクタが浮くという現象がより顕在化するようになってきた。特に、プリント配線基板の両面にランドを有するスルーホールに、コネクタのリードを半田付けするものにおいては、半田がスルーホールを通り、コネクタ実装面側に上昇し、半田熱によりリード付け根部のコネクタ構成樹脂とリードの結合を弱め、更にコネクタ実装面側に半田がフィレットを形成する際に、リードを保持したままコネクタ構成樹脂部分をフィレットが押し上げてしまう現象が生じ、この結果、コネクタにプラグハウジングを嵌合接続する際にプラグハウジングのコンタクトとコネクタのピンとの接触部分が短くなる恐れがあり、コネクタの嵌合接続の信頼性が低下してしまうという課題があった。
また、コネクタ構成樹脂部分が浮いていた場合、コネクタ嵌合接続時にリード付け根部に力が集中し、コネクタが破損する恐れがあるという課題があった。
他にもコネクタ樹脂溶融によりコネクタピンとコネクタ樹脂部の結合力が低下し、コネクタ嵌合時のリード線の引張り応力に対する耐力の低下が懸念される。
また、コネクタ構成樹脂部分が浮いていた場合、コネクタ嵌合接続時にリード付け根部に力が集中し、コネクタが破損する恐れがあるという課題があった。
他にもコネクタ樹脂溶融によりコネクタピンとコネクタ樹脂部の結合力が低下し、コネクタ嵌合時のリード線の引張り応力に対する耐力の低下が懸念される。
しかし、従来のような電子部品のリード端子に幅広部を形成する技術(特許文献1)は、半田付け時の噴流に対しての浮き防止には有効な手法だが、上記のような半田熱によるコネクタの浮きに対しては効果がない。
また、従来のように非スルー穴にする手法では半田面側のランド及びフィレットでしかリードと半田付けされないため半田接合部の強度が弱く、また、半田接合強度を少しでも強くするために半田面側のランドを大きくしようとすると他のランドとの間が狭くなり、半田ブリッジが発生しやすいといった課題があった。
また、従来のように片面プリント配線基板を使用する方法では両面プリント配線基板のように高密度実装を要求される場合には適用できず、更に非スルー穴にする場合と同様に、半田接合強度の課題や半田ブリッジが発生しやすいといった課題があった。
また、従来のようにコネクタに耐熱性の高い樹脂を使用する手法では、コネクタにプラグハウジングを勘合接続する際のクリック感が悪くなるなど、利用できるコネクタの構成樹脂材料などの制限が厳しくなるという課題があった。
また、従来のようにフロー半田付け時に電子部品に重しを載せる手法では、重しを載せたり、外したりする作業が必要なため、作業性が悪く、また、コストアップになるという課題があった。
このように、従来の技術では、コネクタのリード付け根部分のコネクタ構成樹脂の溶融による浮き抑制を、両面スルーホール基板の利点を損なうことなく行うことができず、製品の信頼性確保が難しいという課題があった。
また、従来のように非スルー穴にする手法では半田面側のランド及びフィレットでしかリードと半田付けされないため半田接合部の強度が弱く、また、半田接合強度を少しでも強くするために半田面側のランドを大きくしようとすると他のランドとの間が狭くなり、半田ブリッジが発生しやすいといった課題があった。
また、従来のように片面プリント配線基板を使用する方法では両面プリント配線基板のように高密度実装を要求される場合には適用できず、更に非スルー穴にする場合と同様に、半田接合強度の課題や半田ブリッジが発生しやすいといった課題があった。
また、従来のようにコネクタに耐熱性の高い樹脂を使用する手法では、コネクタにプラグハウジングを勘合接続する際のクリック感が悪くなるなど、利用できるコネクタの構成樹脂材料などの制限が厳しくなるという課題があった。
また、従来のようにフロー半田付け時に電子部品に重しを載せる手法では、重しを載せたり、外したりする作業が必要なため、作業性が悪く、また、コストアップになるという課題があった。
このように、従来の技術では、コネクタのリード付け根部分のコネクタ構成樹脂の溶融による浮き抑制を、両面スルーホール基板の利点を損なうことなく行うことができず、製品の信頼性確保が難しいという課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、コネクタのリード付け根部分の樹脂の溶融による浮きを抑制し、製品の信頼性を確保できる電子部品実装プリント配線基板を得ることを目的とするものである。
この発明に係る電子部品実装プリント配線基板は、基板の両面にランドを備えたスルーホールと、フロー半田付けにより前記スルーホールに半田付けするリードを備えたコネクタと、を有する電子部品実装プリント配線基板であって、前記リードを半田付けする前記スルーホールの前記コネクタ実装面側の前記ランドはアニュアリングを0.15mm以上0.25mm以下に形成したものである。
また、この発明に係る電子部品実装プリント配線基板は、基板の両面にランドを備えたスルーホールと、フロー半田付けにより前記スルーホールに半田付けするリードを備えたコネクタと、を有する電子部品実装プリント配線基板であって、前記コネクタの前記基板接触面側の前記リード周囲にくぼみを設けたものである。
この発明に係る電子部品実装プリント配線基板は、基板の両面にランドを備えたスルーホールと、フロー半田付けにより前記スルーホールに半田付けするリードを備えたコネクタと、を有する電子部品実装プリント配線基板であって、前記リードを半田付けする前記スルーホールの前記コネクタ実装面側の前記ランドはアニュアリングを0.15mm以上0.25mm以下に形成したので、コネクタのリード付け根部分の溶融によるコネクタの浮きを容易に抑制することができるという効果がある。
また、この発明に係る電子部品実装プリント配線基板は、基板の両面にランドを備えたスルーホールと、フロー半田付けにより前記スルーホールに半田付けするリードを備えたコネクタと、を有する電子部品実装プリント配線基板であって、前記コネクタの前記基板接触面側の前記リード周囲にくぼみを設けたので、コネクタのリード付け根部分の溶融によるコネクタの浮きを容易に抑制することができるという効果がある。
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1の電子部品実装プリント配線基板の構成について図1により説明する。図1はこの発明の実施の形態1による電子部品実装プリント配線基板を示す図で、(a)はコネクタとスルーホール部分の要部断面図,(b)はコネクタ実装面側のランドを説明する要部平面図である。図において、電子部品実装プリント配線基板1は基材2と、基材2の両面にある部品面側及び半田面側のソルダーレジスト部3,4と、基材2の両面にある部品面側のランド7と半田面側のランド8とを基材2を貫通してつなぐスルーホールメッキ部6より形成されるスルーホール(部品穴)5とを有している。
以下、この発明の実施の形態1の電子部品実装プリント配線基板の構成について図1により説明する。図1はこの発明の実施の形態1による電子部品実装プリント配線基板を示す図で、(a)はコネクタとスルーホール部分の要部断面図,(b)はコネクタ実装面側のランドを説明する要部平面図である。図において、電子部品実装プリント配線基板1は基材2と、基材2の両面にある部品面側及び半田面側のソルダーレジスト部3,4と、基材2の両面にある部品面側のランド7と半田面側のランド8とを基材2を貫通してつなぐスルーホールメッキ部6より形成されるスルーホール(部品穴)5とを有している。
コネクタ12は電線などを備えたプラグハウジング(図示せず)を勘合接続するもので、外観を構成するコネクタ構成樹脂13部分と、このコネクタ構成樹脂13部分に保持された棒形状のリード14を備え、このリード14がスルーホール5に半田付けされることで、コネクタ12が基材2の部品面側に実装される。また、このリード14の上方部分には、プラグハウジングのコンタクト(図示せず)と接続されるコネクタピン16がリード14と一体に構成されている。なお、この例では、プラグハウジング(図示せず)をコネクタ12に勘合接続する際にカチッと勘合するクリック感がよいようにするため、コネクタ12のコネクタ構成樹脂13部分にPBT樹脂(ポリブチレンテレフタレート)を用いたものを使用している。
次にコネクタ12の半田付けについて説明する。コネクタ12のリード14をコネクタ12の実装面側である部品面側ランド7側からスルーホール(部品穴)5に挿入して装着し、半田面側ランド8の側からフロー半田付け方法により半田付けすると、半田11は半田面側のランド8とリード14先端部分とが半田面側フィレット10を形成して半田付けされるとともにスルーホール(部品穴)5を通り、基材2のコネクタ12実装面側に流れ込み、リード14の付け根部15部分でもコネクタ12の実装面側である部品面側ランド7によりリード14と部品面側フィレット9を形成して半田付けされる。これによりリード14は半田面側ランド8とスルホールメッキ部6及び部品面側ランド7よりなるスルホール5により強固に半田付けされる。
なお、フロー半田付方法について上記の例をさらに説明する。コネクタ12を装着した電子部品実装プリント配線基板1の下面に向かってフラックス塗布装置(図示せず)からフラックスを噴射して塗布し、その後半田槽(図示せず)において半田付装置のノズル(図示せず)から溶解した半田を噴射して半田付けを行い、上記のようにランド7,8及びスルーホールメッキ部6とリード14とが半田付けされる。
次に、スルーホール5の部品面側ランド7(コネクタ実装面側のランド)のアニュアリングについて説明する。アニュアリングとは図1に示すように部品面側ソルダレジスト部3により覆われずに区画されて露出した部品面側ランド7のスルーホール(部品穴)5に対する残りの幅W寸法である。すなわちランド・スルーホール共に円であればランドの直径から穴の直径を引いた値の半分の寸法である。
次に、この実施の形態1のコネクタ12の部品面側ランド7(コネクタ実装面側のランド)のアニュアリングとリード14の半田付け時のコネクタ12の浮きの関係について説明する。図2はコネクタ実装面側のアニュアリングの大きさとコネクタの浮きの関係を説明する図である。図に示すように部品面側ランド7(コネクタ実装面側のランド)のアニュアリングの寸法Wが0.25mm以下であれば、コネクタ12の浮き上がり寸法Hがコネクタ12の許容値以内になり良好であるが、アニュアリングの寸法Wが0.3mmではコネクタ12の浮きが許容値を越える場合が生じて良好でない場合が発生し、アニュアリングの寸法Wが0.4mmではコネクタ12の浮きが許容値を超えるものが多く生じて良好でないものが多数発生した。
このようにアニュアリングの寸法Wが広くコネクタ12の浮きH寸法が大きくなる場合の不具合について図3により詳細に説明する。図3はアニュアリングの寸法Wが広くコネクタの浮きH寸法が大きい場合の不具合を説明する図で、(a)はコネクタとスルーホール部分の要部断面図、(b)はコネクター実装面側のランドを説明する平面図である。電子部品実装プリント配線基板1に実装されるコネクタ12は、スルーホール5にコネクタ12のリード14を半田付けする際、半田11がスルーホール5のスルーホールメッキ部6の穴内を通り、コネクタ12実装面側に上昇し、その半田11の熱によりリード14の付け根部15のコネクタ構成樹脂13部分を軟化させリード14との結合を弱め、コネクタ12実装面側に半田11のフィレット9が形成される際に、リード14を基板2に保持したままコネクタ構成樹脂13部分を半田フィレット9が押し上げてしまう現象が生じるようになる。
そして、アニュアリングが大きいとフィレット9も大きく高く形成され、この結果、コネクタ12の浮き寸法Hが高くなった分だけリード14上部のコネクタ構成樹脂13部分に対するコネクタピン16の長さL寸法が短くなり、プラグハウジング(図示せず)をコネクタ12に嵌合接続する際にプラグハウジングのコンタクト(図示せず)とコネクタピン16との接触部分が短くなる恐れがあり、コネクタ12の嵌合接続の信頼性が低下してしまう場合があった。また、近年の環境意識の高まりの中で導入が急速に進んでいる鉛を含まない鉛フリー半田の融点は例えば230℃程度になるものもあり、従来の鉛入り半田(Sn−Pb)の融点例えば180℃程度に対して融点が高いため、コネクタ構成樹脂13部分がさらに軟化しやすく、この不具合が顕著に生じる。
しかし、この実施の形態1のように、スルーホール5を有するプリント配線基板1において部品面側ランド7を極力小さくし、アニュアリングの寸法Wを0.25mm以下と小さくすることで、部品面側ランド7で形成される半田11のフィレット9を小さくし、コネクタ構成樹脂13部分の浮きH寸法を抑制できるのでコネクタピン16の長さL寸法が短くなりすぎてコネクタ12の勘合接続の信頼性が低下することがないようにできる。このように、この実施の形態によれば、フロー半田付け時にコネクタ12に重しを乗せるなどの煩わしい作業を行わなくても、コネクタ12のコネクタ構成樹脂13部分の浮きを、抑制できるという効果がある。
また、アニュアリングの寸法Wはあまり小さくすると版ずれによりエッチング液がスルーホール5のスルーホールメッキ部6内部に侵入してスルーホール断線を引き起こす恐れや、部品面側ソルダレジスト部3を印刷法により基材2に施す際の印刷ズレでソルダレジスト部3が部品面側ランド7やスルホールメッキ部6の穴の一部を塞いでコネクタ12のリード14の半田付けに支障をきたす可能性があるため、アニュアリングの寸法Wは0.15mm程度にとどめることが望ましい。このように、アニュアリングの寸法Wは0.15mm以上0.25mm以下の範囲にするとよい。このように、部品面側ランド7のアニュアリングを0.15mm以上0.25mm以下にすることで、コネクタ12の浮きを抑制できるとともにプリント配線基板の製造も容易で品質よく形成できるものが得られる。なお、ソルダレジスト部3,4を施す方法は他の方法もあるが、この例ではソルダレジストのインクをスクリーン印刷する印刷法を用いており、この印刷法は低コストで量産性が高い手法である。
このように、この実施の形態では、基材2の両面にランド7,8を備えたスルーホール5と、フロー半田付けによりスルーホール5に半田付けするリード14及びリード14の上方に形成されたコネクタピン16を備えたコネクタ12と、を有する電子部品実装プリント配線基板1であって、リード14を半田付けするスルーホール5のコネクタ実装面側のランド7はアニュアリングを0.15mm以上0.25mm以下に形成したので、コネクタ12の浮き(H寸法)を抑えることができ、プラグハウジングのコンタクト(図示せず)とコネクタピン16の接触が十分取れ、コネクタ12の嵌合信頼性を確保することができる。
また、コネクタ構成樹脂13部分の浮き(H寸法)を抑制できるため、コネクタ嵌合時に受ける力をコネクタ12の底面全体で受けることができるため、コネクタ12が破壊してしまう恐れもなくなる。
また、コネクタ樹脂の溶融を抑えられるのでコネクタピンとコネクタ樹脂部の結合力が低下し、コネクタ嵌合時のリード線の引張り応力に対する耐力の低下してしまう恐れもなくなる。
また、コネクタ構成樹脂13部分の浮き(H寸法)を抑制できるため、コネクタ嵌合時に受ける力をコネクタ12の底面全体で受けることができるため、コネクタ12が破壊してしまう恐れもなくなる。
また、コネクタ樹脂の溶融を抑えられるのでコネクタピンとコネクタ樹脂部の結合力が低下し、コネクタ嵌合時のリード線の引張り応力に対する耐力の低下してしまう恐れもなくなる。
次に、この実施の形態1における他の例を説明する。図4はこの発明の実施の形態1による他の例による電子部品実装プリント配線基板を示す図で、(a)はコネクタとスルーホール部分の要部断面図,(b)はコネクタ実装面側のランドを説明する要部平面図である。図に示すように、あらかじめ基材2の部品面側ランド7(コネクタ実装面側のランド)にフィレット9が形成されることを想定してコネクタ12のリード付け根部15にくぼみ17を設ける。これによりコネクタ12のリード14の付け根部15が基板2との接触面である部品面側から遠くなるため、半田11の熱による影響を受けにくくなると共に、コネクタ12のリード14の付け根部15の凹んだくぼみ17が部品面側に形成されるフィレット9に対して逃げる構造であるため、コネクタ構成樹脂13部分が半田11の熱により軟化してもコネクタ構成樹脂13部分の浮きが同様に抑えられる。
このように、この実施の形態ではコネクタ12の基板接触面側のリード14周囲にくぼみ17を設けたので、コネクタ12の浮き(H寸法)を抑えることができ、プラグハウジングのコンタクト(図示せず)とコネクタピン16の接触が十分取れ、コネクタ12の嵌合信頼性を確保することができる。
また、コネクタ構成樹脂13部分の浮き(H寸法)を抑制できるため、コネクタ嵌合時に受ける力をコネクタ12の底面全体で受けることができるため、コネクタ12が破壊してしまう恐れもなくなる。
また、コネクタ構成樹脂13部分の浮き(H寸法)を抑制できるため、コネクタ嵌合時に受ける力をコネクタ12の底面全体で受けることができるため、コネクタ12が破壊してしまう恐れもなくなる。
また、鉛フリー半田は一般に従来使われていた鉛入り半田よりも半田溶融温度が高いため、鉛フリー半田を用いたコネクタ12の実装時にはコネクタ構成樹脂13部分が浮きやすく、よりそのコネクタ12の浮きを抑制できる効果を確認することができる。
また、上記実施の形態では、コネクタ実装面側のランド7のアニュアリング(W寸法)を0.15mm〜0.25mmと小さくしてコネクタ12の基材2からの浮きを防止したもの及び、コネクタ12の基版1との接触面側にくぼみ17を設けてコネクタ12の基板からの浮き上がりを防止したものを示したが、アニュアリングを0.15mm以上0.25mm以下と小さく形成するとともに、コネクタ12の基版接触面側にくぼみ17を設けるようにしてもよく、コネクタ12の浮きをより抑制できるものが得られる。
上記実施の形態によれば基板2(基材)の両面にランド7,8を備えたスルーホール5と、フロー半田付けによりスルーホール5に半田付けするリード14を備えたコネクタ12と、を有する電子部品実装プリント配線基板1であって、リード14を半田付けするスルーホール5のコネクタ実装面側のランド7はアニュアリングを0.15mm以上0.25mm以下に形成したので、コネクタのリード付け根部分の溶融によるコネクタの浮きを抑制することができるという効果がある。
また、上記実施の形態によれば基板2(基材)の両面にランド7,8を備えたスルーホール5と、フロー半田付けによりスルーホール5に半田付けするリード14を備えたコネクタ12と、を有する電子部品実装プリント配線基板1であって、コネクタ12の基板面側のリード14周囲にくぼみ17を設けたので、コネクタのリード付け根部分の溶融によるコネクタの浮きを抑制することができるという効果がある。
また、上記実施の形態によればコネクタ12のリード14とスルーホール5との半田付けに高温溶融の鉛フリー半田を用いた場合でも信頼性を確保でき、環境対応の製品を作ることができる効果がある。
1 電子部品実装プリント配線基板、2 基材(基板)、3 部品面側ソルダーレジスト部(ソルダーレジスト部)、4 半田面側ソルダーレジスト部(ソルダーレジスト部)、5 スルーホール(部品穴)、6 スルーホールメッキ部、7 部品面側ランド(コネクタ実装面側のランド)、8 半田面側ランド、9 部品面側フィレット、10 半田面側フィレット、11 半田、12 コネクタ、13 コネクタ構成樹脂、14 コネクタリード(リード)、15 リード付け根部(付け根部)、16 コネクタピン、17 くぼみ。
Claims (3)
- 基板の両面にランドを備えたスルーホールと、フロー半田付けにより前記スルーホールに半田付けするリードを備えたコネクタと、を有する電子部品実装プリント配線基板であって、前記リードを半田付けする前記スルーホールの前記コネクタ実装面側の前記ランドはアニュアリングを0.15mm以上0.25mm以下に形成したことを特徴とする電子部品実装プリント配線基板。
- 基板の両面にランドを備えたスルーホールと、フロー半田付けにより前記スルーホールに半田付けするリードを備えたコネクタと、を有する電子部品実装プリント配線基板であって、前記コネクタの前記基板接触面側の前記リード周囲にくぼみを設けたことを特徴とする電子部品実装プリント配線基板。
- 前記コネクタの前記リードと前記スルーホールとの半田付けに鉛フリー半田を用いることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電子部品実装プリント配線基板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010080667A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Omron Corp | 実装基板、および実装方法 |
WO2019057410A1 (de) * | 2017-09-20 | 2019-03-28 | Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg | Leiterplatten-baugruppe |
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2005
- 2005-12-26 JP JP2005371901A patent/JP2007173687A/ja active Pending
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EP3578016B1 (de) * | 2017-09-20 | 2021-10-06 | Ebm-Papst St. Georgen GmbH & CO. KG | Leiterplatten-baugruppe |
US11460015B2 (en) | 2017-09-20 | 2022-10-04 | Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg | Printed circuit board module |
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