JP2007220953A - Multilayer printed circuit board and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多層プリント基板及びその製造方法に関し、特に鉛フリー半田の使用に適したランドを有する多層プリント基板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a multilayer printed circuit board and a manufacturing method thereof, and more particularly to a multilayer printed circuit board having lands suitable for use of lead-free solder and a manufacturing method thereof.
従来、鉛フリー半田によるリード挿入部品半田付けにおいて、ランドが剥離するという問題があった。図10を用いて、ランド剥離について説明する。 Conventionally, there has been a problem that a land is peeled off in soldering a lead insertion part by lead-free solder. The land peeling will be described with reference to FIG.
図10(a)及び(b)は、スルーホール断面を示しており、部品のリード端子801を挿入後、半田噴流装置にて半田付け行う。半田がリード端子801に対して濡れ上がり、半田フィレット803を形成したことを確認後、基板を引き上げると半田は急激に凝固する。そのため、図10(a)に示す方向に鉛フリー半田の凝固収縮に起因して、収縮応力が働く。この収縮応力により図10(b)に示すように、ランド802と多層プリント基板804の絶縁樹脂805との間でランド剥離が生じ、信頼性低下の原因となる。 FIGS. 10A and 10B show through-hole cross sections. After inserting a lead terminal 801 of a component, soldering is performed with a solder jet apparatus. After confirming that the solder has wetted with respect to the lead terminal 801 and formed the solder fillet 803, the solder is rapidly solidified when the substrate is pulled up. Therefore, contraction stress acts in the direction shown in FIG. 10A due to solidification shrinkage of lead-free solder. As shown in FIG. 10B, the shrinkage stress causes land separation between the land 802 and the insulating resin 805 of the multilayer printed board 804, which causes a decrease in reliability.
ランド剥離を防止する技術が、例えば、特開2005−044990号公報に示されている。当該技術は、ランド内にビアホールを設けてランドと絶縁樹脂の密着力を高めることにより、ランド剥離を防止するものである。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-044990 discloses a technique for preventing land peeling. The technology prevents land peeling by providing a via hole in the land to increase the adhesion between the land and the insulating resin.
しかし、特開2005−044990号公報に記載された技術によると、ランドにビアホールを設ける必要があるので、ランドサイズが大きくなり、高密度実装や高密度配線を達成する上での障壁となる。
従って、本発明の目的は、ランドのサイズを大きくすることなく、半田面のランド剥離を防止することにある。
However, according to the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-044990, since it is necessary to provide via holes in the lands, the land size increases, which becomes a barrier to achieving high-density mounting and high-density wiring.
Accordingly, an object of the present invention is to prevent land peeling on the solder surface without increasing the size of the land.
上記目的を達成するため、本発明の多層プリント基板は、スルーホールとランドを有し、前記ランドは、一部が絶縁樹脂により被覆されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the multilayer printed board of the present invention has a through hole and a land, and the land is partially covered with an insulating resin.
ランドの一部が絶縁樹脂により被覆される構造となっているので、ランドのサイズを大きくすることなく、半田面のランド剥離を防止することができる。 Since a part of the land is covered with the insulating resin, it is possible to prevent the solder surface from being peeled off without increasing the size of the land.
次に、本発明の最良の実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
図1を用いて、本発明の第1の実施形態について説明する。
Next, the best embodiment of the present invention will be described.
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1は、本発明の第1の実施形態のスルーホールの断面を示した図である。 FIG. 1 is a view showing a cross-section of a through hole according to a first embodiment of the present invention.
図1を参照すると、本発明の第1の実施形態における多層プリント基板10は、内層ランド1、絶縁樹脂2、リード端子3、半田フィレット4、外層ランド5、接続層6及び開口部7を含む。
Referring to FIG. 1, a multilayer printed board 10 according to the first embodiment of the present invention includes an
内層ランド1は、多層プリント基板10の内層に設けられたランドである。内層ランド1は、多層プリント基板10の内層で、スルーホール20の内壁面のメッキと接続されている。ここで、多層プリント基板10の層数はいくつであってもよく、内層ランド1はその内層の何れかの層に設けられていれば良い。
The
内層ランド1を、多層プリント基板10の半田面に最も近い層に設けることで、スルーホール内への半田濡れ上がり性を改善することができるという効果が得られる。例えば、層数が4の多層プリント基板において、第4層が半田面である場合、第3層に内層ランドを設ければよい。
By providing the
内層ランド1の多層プリント基板の表面に対して垂直な方向から見た形状は、特に限定されるものではないが、通常は円形状で構成される。内層ランド1のランドサイズは、実装密度を考慮し、外層ランド5よりも小さくすることが望ましい。ただし、外層ランド5と同等のサイズで構成してもよい。
Although the shape seen from the direction perpendicular | vertical with respect to the surface of the multilayer printed circuit board of the inner-
内層ランド1は、多層プリント基板10の絶縁樹脂2により、その外周部が被覆されている。多層プリント基板10は、絶縁樹脂2を積層することにより構成されているが、内層ランド1は、当該絶縁樹脂のうちの特定の層の絶縁樹脂により被覆されている。絶縁樹脂2は、ガラスエポキシ材、ポリイミド等の一般的な材料で構成されており、特定の材料に限定されるものではない。
The
このように、絶縁樹脂2が内層ランド1の外周部を覆う構造となっているため、半田フィレットの収縮応力を抑えることが可能となり、ランド剥離を防止することができる。
Thus, since the
内層ランド1は、開口部7により、その一部が露出している。内層ランド1の露出部に、半田フィレット4が形成され、リード端子3と半田付けされる。ここで、内層ランド1の必要なランド露出量は、半田の濡れ上がりを確保できる最低量であればよい。具体例としては、ランド露出量はスルーホール20の穴径+0.65mm程度に構成すればよい。ただし、ランド露出量はこれに限定されるものではなく、半田の濡れ上がりを確保できる最低量に構成すればよい。
A portion of the
リード端子3は、スルーホール20の外壁面のメッキを介して接続層6と接続され、多層プリント基板10の内層の配線と接続される。
The lead terminal 3 is connected to the connection layer 6 through plating on the outer wall surface of the through
外層ランド5は、部品実装面に設けられたランドである。外層ランド5の多層プリント基板の表面に対して垂直な方向から見た形状は、特に限定されるものではないが、通常は円形状で構成される。 The outer land 5 is a land provided on the component mounting surface. The shape of the outer land 5 seen from the direction perpendicular to the surface of the multilayer printed board is not particularly limited, but is usually configured in a circular shape.
図2に、リード端子3と内層ランド1を半田付けした状態を、半田面に対して垂直な方向から見た図を示す。図2に示すように、内層ランド1の外周部が絶縁樹脂2に被覆されており、ランド剥離を防止している。
FIG. 2 shows a state in which the lead terminal 3 and the
開口部7は、図1(b)に示すように、多層プリント基板10の半田面に対して垂直方向の断面形状が、内層ランド1から半田面に対して広がったテーパー形状となるように構成してもよい。開口部7をテーパー形状とすることにより、半田が開口部7に入り込みやすくなり、内層ランド1とリード線3を半田付けしやすくなるという効果が得られる。
As shown in FIG. 1B, the
図3を参照して、開口部7の断面のテーパー形状について説明する。
With reference to FIG. 3, the taper shape of the cross section of the
図3は、多層プリント基板10に対して垂直な方向の断面図であり、かつ、内層ランド1の中心を通る断面図である。内層ランド1の多層プリント基板10の半田面に対して平行な方向の断面は、円形であるものとする。
内層ランド1、開口部7及びスルーホール20の中心点は、全て同一であるものとする。
FIG. 3 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the multilayer printed circuit board 10 and passing through the center of the
The center points of the
内層ランド径91は、内層ランド1の直径を示している。
The inner layer land diameter 91 indicates the diameter of the
開口部径92は、多層プリント基板10の半田面における、開口部7の直径を示している。
The opening diameter 92 indicates the diameter of the
内層ランド露出径93は、内層ランド1のうち開口部7により露出している部分の直径を示している。
The inner layer land exposed diameter 93 indicates the diameter of the portion of the
内層ランド径91と開口部径92は、内層ランド径91≧開口部径92という関係となるように構成する。その上で、半田面における開口部7の外周部と、内層ランド1の露出部の外周部とを結んだ線がテーパー状となるように構成する。
The inner land land diameter 91 and the opening diameter 92 are configured so that the inner land land diameter 91 ≧ the opening diameter 92. In addition, a line connecting the outer peripheral portion of the
開口部7をこのように構成することで、開口部7のサイズを小さく抑えつつ、開口部7の断面形状をテーパー形状とすることができる。従って、多層プリント基板10の実装密度を高くし、かつ、リード線と半田付けがしやすいという効果が得られ、尚且つ、内層ランド1を絶縁樹脂2で被覆し、ランド剥離を防止できるという効果も得られる。
By configuring the
次に、図4と、図5に示すフローチャートにより、第1の実施形態における多層プリント基板の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing a multilayer printed board according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
内層に内層ランド1を設けた多層プリント基板10を形成する(図4(a)、図5のS1000)。内層ランド1は、スルーホール内への半田濡れ上がり性を改善するために、半田面に最も近い内層に設けることが望ましい。多層プリント基板10に対して垂直な方向から見た内層ランド1の形状(上面図)は、円形となっているものとする。
A multilayer printed circuit board 10 having the
内層ランド1の中心部を貫通するように、多層プリント基板10にスルーホール20を形成する(図4(b)、図5のS1001)。このとき、内層ランド1の上面図は、図4(b)に示すように、中心部が開口した形状となる。
A through
スルーホール20の内壁面も含めて、多層プリント基板10についてメッキ処理を施す(図4(c)、図5のS1002)。
The multilayer printed circuit board 10 including the inner wall surface of the through
次に、余分なメッキを除去し、外層ランド5及び配線パターン(図示せず)を形成する(図4(d)、図5のS1003)。 Next, excess plating is removed, and outer layer lands 5 and wiring patterns (not shown) are formed (FIG. 4D, S1003 in FIG. 5).
上記の工程後、外層ランド5と絶縁樹脂2を機械的に切削し、開口部7を形成して内層ランド1の一部を露出させる(図4(e)、図5のS1004)。絶縁樹脂2の切削においては、内層ランド1の外周部が絶縁樹脂2に被覆されるように切削する。開口部7の多層プリント基板10の半田面に対して垂直方向の断面形状が、内層ランド1から半田面に対して広がったテーパー形状となるように切削することで、半田が開口部7に入り込みやすくなり、内層ランド1とリード線3を半田付けしやすくなるという効果が得られる。
After the above steps, the outer land 5 and the insulating
なお、外層ランド5及び絶縁樹脂2を機械的に切削する際に、図6に示すようにドリル40を用いて切削してもよい。
Note that when the outer layer land 5 and the insulating
ここで、図7を参照して、ドリル40の構成について詳細に説明する。 Here, with reference to FIG. 7, the structure of the drill 40 is demonstrated in detail.
図7(a)は、ドリル40の回転軸407に平行であって、かつ、回転軸407を通る断面の断面図を示している。 FIG. 7A shows a cross-sectional view of a cross section that is parallel to the rotation axis 407 of the drill 40 and passes through the rotation axis 407.
ドリル40は、第1の切削部404と第2の切削部405とを有し、第1の切削部404には第1の切削面402が設けられ、第2の切削部405には第2の切削面403が設けられている。第1の切削部404及び第2の切削部405の、回転軸407に垂直な断面の形状は、特に図示はしないが、円形となっている。第1の切削面402及び第2の切削面403は、共に回転軸407と垂直となるように構成されている。 The drill 40 has a first cutting portion 404 and a second cutting portion 405, the first cutting portion 404 is provided with a first cutting surface 402, and the second cutting portion 405 has a second cutting portion. The cutting surface 403 is provided. The cross-sectional shapes of the first cutting portion 404 and the second cutting portion 405 that are perpendicular to the rotation shaft 407 are circular, although not particularly shown. Both the first cutting surface 402 and the second cutting surface 403 are configured to be perpendicular to the rotation shaft 407.
第1の切削面402及び第2の切削面403は、外層ランド5及び絶縁樹脂2を切削するのに十分な程度の粗面となっている。第1の切削部404の第1の切削面402により絶縁樹脂2及び外層ランド5の一部を切削し、内層ランド1を露出させる開口部7を形成する。また、第2の切削部405の第2の切削面403により、第1の切削面402により切削しきれずに残った外層ランド5を切削する。
第1の切削部404の直径は、内層ランド1の必要なランド露出量を確保できるのに必要な直径に構成すればよい。また、第2の切削部405の直径は、外層ランド5を全て切削するのに十分な直径に構成すればよい。
The first cutting surface 402 and the second cutting surface 403 are rough enough to cut the outer land 5 and the insulating
What is necessary is just to comprise the diameter of the 1st cutting part 404 in a diameter required in order to ensure the required land exposure amount of the inner-
第1の切削部深さ406は、第1の切削部404の回転軸7に対して平行な方向の深さを示している。第1の切削部深さ406は、絶縁樹脂2を切削し内層ランド1を露出させるために必要な深さに構成すればよい。具体的には、多層プリント基板10の表面から内層ランド1までの深さを示す内層ランド深さ401分だけ絶縁樹脂2を切削するのに必要な深さに構成すればよい。
The first cutting portion depth 406 indicates the depth in the direction parallel to the
なお、図7(b)に示すように、第1の切削部404の断面形状をテーパー形状とすることにより、開口部7の断面をテーパー形状とすることが可能となる。この場合、第1の切削部404におけるテーパー形状となっている部分についても粗面となるように構成する。
In addition, as shown in FIG.7 (b), it becomes possible to make the cross section of the
以上の工程により、本発明の第1の実施形態における多層プリント基板が製造される。
(第1の実施形態の効果)
ランドの外周部が絶縁樹脂により被覆される構造となっているので、ランドのサイズを大きくすることなく、半田面のランド剥離を防止することができる。
(第2の実施形態)
次に、図8を参照して本発明の第2の実施形態について説明する。
The multilayer printed circuit board in the first embodiment of the present invention is manufactured through the above steps.
(Effects of the first embodiment)
Since the outer peripheral portion of the land is covered with the insulating resin, it is possible to prevent the solder surface from being peeled off without increasing the size of the land.
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図8は、本発明の第2の実施形態のスルーホールの断面を示した図である。 FIG. 8 is a view showing a cross-section of the through hole according to the second embodiment of the present invention.
図8を参照すると、本発明の第2の実施形態における多層プリント基板10は、絶縁樹脂2、リード端子3、半田フィレット4、外層ランド5、開口部7、信号ライン9及び接続部50とを含む。
Referring to FIG. 8, the multilayer printed board 10 according to the second embodiment of the present invention includes an insulating
本発明の第2の実施形態では、第1の実施形態のように内層ランドを設けずに、多層プリント基板10の半田面に最も近い層にスルーホール20と接続する信号ライン9を設け、信号ライン9とスルーホール20の接続部50を設けることを特徴とする。
In the second embodiment of the present invention, the signal line 9 connected to the through
接続部50の一部を、開口部7により露出させ、当該部分に半田フィレット4が形成されて、多層プリント基板10とリード端子3が半田付けされる。
A part of the connection part 50 is exposed through the
接続部50は、その一部が絶縁樹脂2により被覆された構造となっている。この構造により、半田フィレットの収縮応力を抑えることが可能となり、ランド剥離を防止することができる。
The connection part 50 has a structure in which a part thereof is covered with the insulating
接続部50を、多層プリント基板10の半田面に垂直な方向から見た形状は特に限定されないが、通常は円形で構成される。 The shape of the connection portion 50 viewed from the direction perpendicular to the solder surface of the multilayer printed board 10 is not particularly limited, but is usually configured in a circular shape.
図9に、接続部50を、多層プリント基板10の半田面に垂直な方向から見た形状の具体例を示す。接続部50は、一部が絶縁樹脂2により被覆されており、開口部7により露出した部分に半田フィレット4が形成されて、リード端子3とスルーホール20が半田付けされる。
FIG. 9 shows a specific example of the shape of the connection portion 50 viewed from the direction perpendicular to the solder surface of the multilayer printed board 10. A part of the connection part 50 is covered with the insulating
なお、開口部7の多層プリント基板10の半田面に対して垂直方向の断面形状が、内層ランド1から半田面に対して広がったテーパー形状となるように構成してもよい。かかる構造とすることで、第1の実施形態同様、開口部7に半田が入り込みやすくなり、接続部50とリード線3を半田付けしやすくなるという効果が得られる。
(第2の実施形態の効果)
上記のように、スルーホール20と信号ライン9の接続部50により半田付けをするように構成することで、多層プリント基板10に内層ランド1を特に設けなくとも、接続部50の一部が絶縁樹脂2に被覆されているので、ランド剥離を防止することができる。このように、多層プリント基板10の製造工程を簡略化しつつ、ランド剥離を防止できるという効果が得られる。
Note that the cross-sectional shape of the
(Effect of 2nd Embodiment)
As described above, by soldering the connection portion 50 between the through
1 内層ランド
2 絶縁樹脂
3 リード端子
4 半田フィレット
5 外層ランド
6 接続層
7 開口部
8 メッキ
9 信号ライン
10 多層プリント基板
20 スルーホール
40 ドリル
401 内層ランド深さ
402 第1の切削面
403 第2の切削面
404 第1の切削部
405 第2の切削部
406 第1の切削部深さ
407 回転軸
50 接続部
91 内層ランド径
92 開口部径
93 内層ランド露出径
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記ランドは、一部が絶縁樹脂により被覆されていることを特徴とする多層プリント基板。 In a multilayer printed board having a through hole and a land connected to the through hole,
A part of the land is covered with an insulating resin.
前記多層プリント基板の半田面に最も近い内層で前記スルーホールと接続する信号線と、
前記信号線が前記スルーホールと接続する接続部と、
前記多層プリント基板の半田面に対して垂直な方向に向けて設けられた開口部とを有し、
前記接続部の一部は、前記開口部により前記半田面に対して露出し、
前記接続部の一部は、絶縁樹脂により被覆されていることを特徴とする多層プリント基板。 In a multilayer printed circuit board having a through hole,
A signal line connected to the through hole in the inner layer closest to the solder surface of the multilayer printed circuit board;
A connecting portion for connecting the signal line to the through hole;
An opening provided in a direction perpendicular to the solder surface of the multilayer printed board,
A part of the connection portion is exposed to the solder surface through the opening,
A part of the connection part is covered with an insulating resin.
前記ランドの中心部分を貫通するように前記多層プリント基板にスルーホールを形成するスルーホール形成工程と、
前記多層プリント基板の半田面から絶縁樹脂を切削して開口部を形成し、前記ランドの一部を露出させる切削工程とを含むことを特徴とする多層プリント基板製造方法。 An inner layer land forming step of forming lands on the inner layer of the multilayer printed circuit board;
A through hole forming step of forming a through hole in the multilayer printed circuit board so as to penetrate the center portion of the land;
A method of manufacturing a multilayer printed circuit board, comprising: cutting an insulating resin from a solder surface of the multilayer printed circuit board to form an opening and exposing a part of the land.
前記半田面に最も近い内層に前記ランドを形成する工程であることを特徴とする請求項8記載の多層プリント基板製造方法。 The inner layer land forming step includes:
9. The method of manufacturing a multilayer printed circuit board according to claim 8, wherein the land is formed in an inner layer closest to the solder surface.
前記多層プリント基板の表面に対して垂直な方向を回転軸とし、前記回転軸に垂直であり表面が粗面となっている切削面を有するドリルにより、前記絶縁樹脂を切削して、前記ランドの一部を露出させる工程であることを特徴とする請求項8又は9いずれか1項記載の多層プリント基板製造方法。 The cutting process includes
The insulating resin is cut by a drill having a cutting surface perpendicular to the surface of the multilayer printed board and having a rough surface perpendicular to the rotation axis. The multilayer printed circuit board manufacturing method according to claim 8, wherein a part of the printed circuit board is exposed.
前記開口部における前記多層プリント基板の半田面に対して垂直な方向の断面形状が、前記ランドから前記半田面に向かって拡がる形状となるように前記半田面から前記絶縁樹脂を切削して、前記ランドの一部を露出させる工程であることを特徴とする請求項8乃至10いずれか1項記載の多層プリント基板製造方法。 The cutting process includes
Cutting the insulating resin from the solder surface so that a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the solder surface of the multilayer printed circuit board in the opening is a shape extending from the land toward the solder surface; 11. The method for manufacturing a multilayer printed circuit board according to claim 8, wherein a part of the land is exposed.
前記接続部の中心部を貫通するように前記多層プリント基板に前記スルーホールを形成する工程と、
前記多層プリント基板の半田面から絶縁樹脂を切削して開口部を形成し、前記接続部の一部を露出させる切削工程とを含むことを特徴とする多層プリント基板製造方法。 Forming a connection line in a layer closest to the solder surface of the multilayer printed board, and a connection part for connecting the through hole and the connection line;
Forming the through hole in the multilayer printed circuit board so as to penetrate the center of the connection part;
A method of manufacturing a multilayer printed circuit board, comprising: cutting an insulating resin from a solder surface of the multilayer printed circuit board to form an opening, and exposing a part of the connection part.
前記多層プリント基板の表面に対して垂直な方向を回転軸とし、前記回転軸に垂直であり表面が粗面となっている切削面を有するドリルにより、前記絶縁樹脂を切削して、前記ランドの一部を露出させる工程であることを特徴とする請求項12に記載の多層プリント基板製造方法。 The cutting process includes
The insulating resin is cut by a drill having a cutting surface perpendicular to the surface of the multilayer printed board and having a rough surface perpendicular to the rotation axis. The method for producing a multilayer printed circuit board according to claim 12, wherein a part of the printed circuit board is exposed.
前記開口部における前記多層プリント基板の半田面に対して垂直な方向の断面形状が、前記接続部から前記半田面に向かって拡がる形状となるように前記半田面から前記絶縁樹脂を切削して、前記接続部の一部を露出させる工程であることを特徴とする請求項12又は13いずれか1項記載の多層プリント基板製造方法。
The cutting process includes
Cutting the insulating resin from the solder surface so that the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the solder surface of the multilayer printed board in the opening is a shape that expands from the connection portion toward the solder surface, The multilayer printed circuit board manufacturing method according to claim 12, wherein the method is a step of exposing a part of the connection portion.
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