JP2007221079A - 電子部品の実装構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】実装密度と接続信頼性を向上できる電子部品の実装構造を提供する。
【解決手段】複数の端子132が本体部131から延出された電子部品130を基板110上に配置し、端子132と基板110に設けられた対応するランド112とをはんだ113を介して電気的に接続してなる電子部品130の実装構造であって、端子132に、ランド112との接続部位として、基板110の電子部品配置面に沿う表面実装部132aと、当該表面実装部132aから基板側へ突出する挿入実装部132bとを設け、基板110に、挿入実装部132bが挿入される非貫通穴111を設け、挿入実装部132bを非貫通孔111に挿入して、端子132が、基板110の非貫通穴壁面及び電子部品配置面の非貫通穴開口周辺に設けた対応するランド112と電気的に接続するようにした。
【選択図】図3

Description

本発明は、電子部品の実装構造に関するものである。
従来、基板に対する電子部品の実装構造として、基板に設けられたスルーホールに電子部品の端子を貫通配置し、スルーホール壁面及びその開口周囲に設けられたランドと端子とを電気的に接続する構造(挿入実装構造)が知られている。しかしながら、挿入実装構造の場合、基板の電子部品配置面の裏面(以下裏面と示す)において、スルーホールから端子が突出している。従って、裏面側にスルーホール形成部位を含んで異なる電子部品を実装することができず、基板全体(両面)として、電子部品の実装密度を向上することが困難である。
これに対し、特許文献1には、基板に設けた非貫通スルーホール穴に、リード線付き挿入部品のリード線(端子)を挿入する実装構造が示されている。これによれば、裏面側に非貫通スルーホール穴に対応する部位を含んで異なる電子部品を実装することが可能となり、電子部品の実装密度を向上することができる。
特開平10−41605号公報
しかしながら、特許文献1に示される実装構造の場合、基板を貫通するスルーホールに対して端子を貫通配置する実装構造に比べて、端子(ランド)とはんだとの接触面積が減少している。したがって、外力や温度変化(線膨張係数差)などによって接合部に生じる単位面積あたりの応力が大きく、端子とランドとの間の接続状態が劣化する恐れがある。すなわち、接続信頼性の点で問題がある。
また、上述した挿入実装構造とは別に、端子の先端部を基板表面に沿わせて、基板表面に設けられたランドと端子とを電気的に接続する構造(表面実装構造)も知られている。表面実装構造の場合、裏面側に異なる電子部品を実装することができるので、電子部品の実装密度を向上することができる。
しかしながら、表面実装構造の場合、対応するランド上に端子を配置した状態でリフローを実施するため、はんだが冷却・固化される前の状態(溶融状態)においては、端子と対応するランドとの間に位置ずれが生じやすい。例えばリフロー時に、線膨張係数差によって基板(電子部品のハウジング)に変形(反り等)が生じると、端子と対応するランドとの位置ずれやランドからの端子脱落が生じる恐れがある。また、端子数が増加するほど、端子のランドとの接続部位のコプラナリティの確保が困難であり、基板の反り等の影響によって、全ての端子と対応するランドとの接続を確保するのが困難となる。すなわち、接続信頼性の点で問題がある。
本発明は上記問題点に鑑み、実装密度と接続信頼性を向上できる電子部品の実装構造を提供することを目的とする。
上記目的を達成する為に、請求項1に記載の発明は、複数の端子が本体部から延出された電子部品を基板上に配置し、端子と基板に設けられた対応するランドとをはんだを介して電気的に接続してなる電子部品の実装構造であって、端子は、ランドとの接続部位として、基板の電子部品配置面に沿う表面実装部と、当該表面実装部から基板側へ突出する挿入実装部とを有し、基板は、挿入実装部が挿入される非貫通穴を有し、挿入実装部が非貫通孔に挿入されて、端子が、基板の非貫通穴壁面及び電子部品配置面の非貫通穴開口周辺に設けられた対応するランドと電気的に接続されていることを特徴とする。
このように本発明によれば、非貫通穴に挿入される挿入実装部がアンカーとしての役割を果たすので、端子とランドが電気的に接続される前の状態(はんだが溶融状態)で、端子と対応するランドとの間に位置ずれが生じるのを防ぐことができる。また、ランドとの接続部位として、端子に表面実装部と挿入実装部を設けており、基板には、非貫通穴壁面及び電子部品配置面の非貫通穴開口周辺にランドを設けている。また、非貫通穴に挿入実装部を挿入した状態でリフローを実施するため、表面実装部と対応する非貫通穴開口周辺のランド(基板表面)との間隔が多少ばらついても、挿入実装部を介して表面実装部にはんだが濡れあがる。したがって、所望の接続信頼性を満足するに足る、端子(ランド)とはんだとの接触面積を確保することができる。換言すれば、従来よりも接続信頼性を向上することができる。尚、はんだとの接触面積が従来よりも大きいので、大電流に対応することも可能である。
また、挿入実装部が挿入される穴を非貫通穴としているので、基板の電子部品配置面の裏面に、非貫通穴に対応する部位を含んで異なる電子部品を実装することが可能である。すなわち、基板における電子部品の実装密度を向上することができる。
請求項2に記載のように、電子部品の本体部が、電子部品配置面に対して一方向に長い形状であり、複数の端子が、本体部に対して長手方向に配列された構成の場合、長手方向の端部ほど端子とランドとの位置ずれ量が大きく、当該端部側において接続信頼性が低下しやすい。しかしながら、このような構成においても請求項1に記載の発明を適用すれば、実装密度と接続信頼性を向上することができる。
次に、請求項3に記載の発明は、複数の端子が本体部から延出された電子部品を基板上に配置し、端子と基板に設けられた対応するランドとをはんだを介して電気的に接続してなる電子部品の実装構造であって、複数の端子として、ランドとの接続部位が基板の電子部品配置面に沿う表面実装部と、当該表面実装部から基板側へ突出する挿入実装部とに分岐した分岐状端子と、ランドとの接続部位が電子部品配置面に沿う表面実装型端子とを含み、基板は、挿入実装部が挿入される非貫通孔を有し、挿入実装部が非貫通孔に挿入されて、分岐状端子が、基板の非貫通穴壁面及び電子部品配置面の非貫通穴開口周辺に設けられた対応するランドと電気的に接続され、表面実装型端子が、基板の電子部品配置面に設けられた対応するランドと電気的に接続されていることを特徴とする。
請求項1に記載の発明においては、複数の端子全てを、本発明でいうところの分岐状端子としている。このような構成は、接続信頼性の点では好ましい。しかしながら、本発明のように、複数の端子のうち、一部の端子を分岐状端子とし、残りの端子を表面実装型端子としても、従来よりも実装密度と接続信頼性を向上することが可能である。また、このような構成とすると、複数の端子のうち、一部の端子のみを分岐状端子とするので、請求項1に記載の発明に比べて、基板に形成する非貫通穴の個数を減らすことができる。したがって、基板に形成される配線パターンの自由度を向上することができる。
例えば請求項4に記載のように、電子部品の本体部が、電子部品配置面に対して一方向に長い形状であり、複数の端子が、本体部に対して長手方向に配列される場合には、長手方向の少なくとも両端に分岐状端子を配置し、分岐状端子に挟まれる中央領域に表面実装型端子を配置することもできる。このように、接続信頼性の低下しやすい場所のみに分岐状端子を配置しても良い。
尚、請求項2又は請求項4に記載のように、上述の発明は、電子部品としてのコネクタの実装構造として好適である。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1は、電子部品の実装構造全体の概略構成を示すの側面図である。図2は、第1実施形態に係る実装構造を実現するための電子部品(コネクタ)の概略構成を示す図であり、(a)は側面図(長手方向から見た)、(b)は正面図(短手方向から見た側面図)である。図3は、接続部位周辺の拡大断面図である。
図1に示すように、回路基板100は、基板110に電子部品120,130を実装してなるものである。本実施形態においては、電子部品120,130のうち、コネクタ130に特徴的な実装構造を持たせている。尚、コネクタ130以外の電子部品120は、例えば、マイコン、パワートランジスタ、コンデンサ、抵抗等である。
また、本実施形態においては、基板110として、樹脂を基材として配線パターンを基材に対して多層に配置してなる多層基板を採用している。基板110の構成としては上記例に限定されるものではなく、公知の構成を採用することができる。
次に、図2(a),(b)を用いて、コネクタ130(電子部品130)の構造について説明する。図2(a),(b)に示すように、コネクタ130は、絶縁材料(例えば合成樹脂)からなるハウジング131に、導電性材料からなり、一端が基板110に実装され、他端が外部との接続に供される端子132を複数配設したものである。尚、本実施形態においては、ハウジング131が特許請求の範囲に記載の本体部に相当する。
ハウジング131は、基板110の平面方向(例えばx,y方向)において一方向(例えばx方向)に長い形状を有している。本実施形態において、複数の端子132は、ハウジング131との埋設部位において、ハウジング131の長手方向に沿って2列に配置され、基板110に設けられたランドとの接続部位が一列に配置されている。しかしながら、端子132の配置は上記例に限定されるものではなく、少なくともハウジング131の長手方向に沿って配列された構成であれば良い。
端子132は、例えば金属板を打ち抜いて形成された所謂打ち抜き端子であり、互いに干渉しないようにハウジング131に一部が埋設固定されている。端子132の基板110に実装される側は、ハウジング131の一側面から基板110に略平行に突出して下方(基板110側)に略垂直に折れ曲がった部分の先端が、基板110に設けられたランドとの接続部位として構成されている。本実施形態においては、ランドとの接続部位として、基板110の表面に沿う表面実装部132aと、表面実装部132aから基板110に向けて突出する挿入実装部132bとを有している。
より具体的には、表面実装部132aは、基板110の表面に略平行であり、挿入実装部132bは基板110の表面(表面実装部132a)に略垂直に設けられている。表面実装部132aの基板表面に沿う長さと、挿入実装部132bの表面実装部132aからの長さは、実装状態で挿入実装部132bの長さが基板110を貫通しない条件を満たす範囲内で、所望の接続信頼性(はんだとの接触面積)を確保すべく、適宜設定されれば良い。
このように、本実施形態に係るコネクタ130は、基板110に設けられたランドとの接続部位が、表面実装部132aと挿入実装部132bとの2つに分岐された分岐形状の端子132を、全ての端子として採用している。
次に、上記構成のコネクタ130の実装方法及び実装構造について、図3を用いて説明する。図3に示すように、コネクタ130が実装される基板110には、非貫通穴111が形成されている。非貫通穴111は、端子132の挿入実装部132bに対応して、基板110の所定位置に所定深さをもって形成されている。また、基板110の非貫通穴壁面とコネクタ配置面の非貫通穴周辺にかけて、ランド112が形成されている。このようなランド112は、公知の技術(めっき、金属箔のエッチング等)によって形成することができる。尚、図3において、基板110の表面及び内部に配置された配線パターンは省略している。
そして、上記構成の基板110に対し、非貫通穴111内及びランド112の非貫通穴周辺部位上にはんだ113を塗布する。塗布方法は特に限定されるものではなく、公知の技術(例えばスクリーン印刷、ディスペンサによる塗布)を採用することができる。本実施形態においては、所定粘度に調整されたペースト状のはんだ113を、スクリーン印刷によって非貫通穴111内及びランド112の非貫通穴周辺部位上に塗布している。
はんだ113の塗布後、コネクタ130を基板110上に位置決め配置する。これにより、挿入実装部132bが非貫通穴111内に挿入されて、非貫通穴111内に配置されたペースト状のはんだ113と接触する。また、表面実装部132aがランド112の非貫通穴周辺部位上に配置されたペースト状のはんだ113と接触する。
このように本実施形態においては、挿入実装部132bを非貫通穴111内に挿入するので、基板110に対するコネクタ130の位置決めが容易である。また、挿入実装部132bがアンカーの役割を果たすので、基板110の平面方向における位置ずれを抑制することができる。
そして、コネクタ130を基板110上に配置した状態で、リフローを実施する。溶融されたはんだ113は端子132を濡れあがり、好ましくは端子132との間にフィレットを形成した状態で冷却・固化される。すなわち、図3に示すように、はんだ113を介して端子132とランド112が電気的且つ機械的に接続(接合)される。
本実施形態においては、挿入実装部132bを非貫通穴111内に挿入した状態でリフローを実施する。したがって、基板表面に対する端子132の高さ方向のばらつきによって、表面実装部132aとはんだ113との接触が十分ではない場合でも、挿入実装部132bを介して、溶融されたはんだ113が表面実装部132aに濡れあがり、接続信頼性を確保するに足る、端子132とはんだ113との所望の接触面積を確保することができる。
尚、リフロー時において、基板110とコネクタ130のハウジング131との線膨張係数差により、はんだ113が冷却・固化される前の状態(溶融状態)で、基板110及びハウジング131の少なくとも一方に反り等の変形が生じることがある。特に、本実施形態に示すコネクタ130のように、基板110の平面方向において、一方向に長い形状を有し、複数の端子132がその長手方向に沿って配列された構成の電子部品の場合、上述の変形量が長手方向の端部側ほど大きくなる。すなわち、端子132と対応するランド112との接続において、端部側ほど接続信頼性が低下しやすい。しかしながら、本実施形態に係る実装構造によれば、上述したように、非貫通穴111に挿入される挿入実装部132bがアンカーとしての役割を果たすので、はんだ113が冷却・固化される前の状態(溶融状態)で、端子132と対応するランド112との間に位置ずれが生じるのを防ぐことができる。
このように本実施形態に係る電子部品130(コネクタ130)の実装構造によれば、非貫通穴111に挿入される挿入実装部132bがアンカーとしての役割を果たすので、はんだ113が冷却・固化される前の状態で、端子132と対応するランド112との間に位置ずれが生じるのを防ぐことができる。また、ランド112との接続部位として、端子132に表面実装部132aと挿入実装部132bを設けており、対応するランド112を、基板110の非貫通穴壁面及びコネクタ配置面の非貫通穴開口周辺に設けている。また、非貫通穴111に挿入実装部132bを挿入した状態でリフローを実施するため、基板表面に対する端子132の高さ方向のばらつきによって、表面実装部132aとはんだ113との接触が十分ではない場合でも、挿入実装部132bを介して、溶融されたはんだ113が表面実装部132aに濡れあがる。したがって、所望の接続信頼性を満足するに足る、端子132(ランド112)とはんだ113との接触面積を確保することができる。換言すれば、従来よりも接続信頼性を向上することができる。尚、はんだ113との接触面積が従来よりも大きいので、大電流に対応することも可能である。
また、本実施形態においては、挿入実装部132bが挿入される穴を非貫通穴111としているので、基板110のコネクタ配置面の裏面に、図3に示すように、非貫通穴111に対応する部位を含んで、コネクタ130とは異なる電子部品120を実装することが可能である。すなわち、基板110(回路基板100)における電子部品120,130の実装密度を向上することができる。尚、コネクタ配置面の裏面に実装される電子部品120は、コネクタ130を実装する前(実装した後)に実装すれば良い。また、図1に示すようにコネクタ配置面に実装される他の電子部品120は、例えばコネクタ130と同一タイミングで実装すれば良い。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を、図4に基づいて説明する。図4は、第2実施形態に係る実装構造を実現するための電子部品130(コネクタ130)の概略構成を示す正面図(短手方向から見た側面図)である。図4は、第1実施形態に示した図2(b)に対応している。
第2実施形態における電子部品130(コネクタ130)の実装構造は、第1実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。
第1実施形態においては、複数の端子全てに、表面実装部132aと挿入実装部132bを有する分岐形状の端子132を採用する例を示した。このような構成は、接続信頼性の点では好ましい。これに対し、本実施形態においては、図4に示すように、複数の端子として、一部の端子を第1実施形態に示した分岐形状の端子132(以下分岐状端子132と示す)とし、残りを表面実装型の端子133(以下表面実装型端子133と示す)とする点を特徴とする。
尚、表面実装型端子133とは、ランド112との接続部位として、分岐状端子132の表面実装部132aのみを有するものである。すなわち、挿入実装部132bがないだけで、後の構成は表面実装型端子133に対応するとほぼ同じである。
また、基板110の表面実装型端子133に対応する部位には非貫通穴111が形成されておらず、コネクタ配置面に表面実装型端子133に対応してランド112が形成されている。
このように、複数の端子のうち、一部の端子を分岐状端子132とし、残りを表面実装型端子133としても、従来よりも実装密度と接続信頼性を向上することが可能である。また、このような構成とすると、複数の端子132,133のうち、一部の端子のみを分岐状端子132とするので、第1実施形態に示した実装構造に比べて、基板110に形成する非貫通穴111の個数を減らすことができる。したがって、基板110に形成される配線パターンの自由度を向上することができる。
尚、本実施形態においては、第1実施形態同様、コネクタ130のハウジング131が、基板110の平面方向において一方向に長い形状を有し、複数の端子132,133がその長手方向に沿って配列された構成を採用している。したがって、第1実施形態に示したように、長手方向の端部側ほど、リフロー時に生じる基板110(ハウジング131)の変形量が大きい。すなわち、端子132,133と対応するランド112との接続において、端部側ほど接続信頼性が低下しやすい。そこで、本実施形態においては、長手方向の少なくとも両端に分岐状端子132を配置(図4において、長手方向の両端部から2本分分岐状端子132を配置)し、分岐状端子132に挟まれる中央領域に表面実装型端子133を配置している。このように、接続信頼性の低下しやすい場所のみに分岐状端子132を配置すると、実装密度と接続信頼性の向上及び非貫通穴111の個数低減に効果的である。しかしながら、分岐状端子132と表面実装型端子133の配置は上記例に限定されるものではない。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
本実施形態においては、電子部品130としてのコネクタを用いて、本発明の特徴的な実装構造を説明した。しかしながら、上述した実装構造は、コネクタ130(電子部品130)に限定されるものではない。複数の端子が本体部から延出される構成の電子部品であれば、上述した実装構造を採用することで、第1実施形態又は第2実施形態に示した効果と同様又はそれに準ずる効果を期待することができる。
例えば、図5に示すように、コネクタ130以外の電子部品120(マイコン、パワートランジスタ、コンデンサ、抵抗等)において、第1実施形態に示した実装構造を適用しても良い。尚、図5においては、電子部品120はマイコンであり、符号121は電子部品120の本体部、符号122は端子、符号122aは表面実装部、符号122bは挿入実装部を示している。図5においては、電子部品120に対して第1実施形態に示した実装構造を採用する構成を示したが、第2実施形態に示した実装構造を採用することができるのは言うまでもない。
また、本実施形態においては、回路基板100として、基板110の非貫通穴111形成部位に対応する裏面部位を含んで、基板110に電子部品120が実装されている例を示した。しかしながら、回路基板100を、基板110の非貫通穴111形成部位に対応する裏面部位上に、電子部品120が配置されない構成としても良い。
また、本実施形態においては、電子部品(コネクタ)130の本体部(ハウジング)131の一面から、基板110に実装される側の端部が延出されている例を示した。しかしながら、本体部131の複数の面から基板110に実装される側の端部が延出された構成においても、本実施形態に示した実装構造を採用することができる。例えば、本体部131の対向する両面から、基板110に実装される側の端部が延出された構成においても、それぞれの面から延出された端子132(133)について、本実施形態に示した実装構造を採用することができる。
また、本実施形態においては、分岐状の端子132(122)が、1本の表面実装部132a(122a)と1本の挿入実装部132b(122b)を有する、すなわち、2本の分岐鎖を有する例を示した。しかしながら、分岐の本数は上記例に限定されるものではない。例えば、2本の表面実装部部132a(122a)と1本の挿入実装部132b(122b)からなる、3本の分岐鎖を有する構造としても良い。その場合、基板110には、分岐状の端子132(122)に合わせて、対応する位置に、非貫通穴111とランド112を形成すれば良い。
図1は、電子部品の実装構造全体の概略構成を示すの側面図である。 第1実施形態に係る実装構造を実現するための電子部品(コネクタ)の概略構成を示す図であり、(a)は側面図(長手方向から見た)、(b)は正面図(短手方向から見た側面図)である。 接続部位周辺の拡大断面図である。 第2実施形態に係る実装構造を実現するための電子部品(コネクタ)の概略構成を示す正面図(短手方向から見た側面図)である。 電子部品の変形例を示す概略断面図である。
符号の説明
100・・・回路基板
110・・・基板
111・・・非貫通穴
112・・・ランド
113・・・はんだ
120・・・電子部品
121・・・本体部
122・・・端子
122a・・・表面実装部
132b・・・挿入実装部
130・・・コネクタ(電子部品)
131・・・ハウジング(本体部)
132・・・分岐状端子(端子)
132a・・・表面実装部
132b・・・挿入実装部
133・・・表面実装型端子(端子)

Claims (5)

  1. 複数の端子が本体部から延出された電子部品を基板上に配置し、前記端子と前記基板に設けられた対応するランドとをはんだを介して電気的に接続してなる電子部品の実装構造であって、
    前記端子は、前記ランドとの接続部位として、前記基板の電子部品配置面に沿う表面実装部と、当該表面実装部から前記基板側へ突出する挿入実装部とを有し、
    前記基板は、前記挿入実装部が挿入される非貫通穴を有し、
    前記挿入実装部が前記非貫通孔に挿入されて、前記端子が、前記基板の非貫通穴壁面及び前記電子部品配置面の非貫通穴開口周辺に設けられた対応する前記ランドと電気的に接続されていることを特徴とする電子部品の実装構造。
  2. 前記電子部品の本体部は、前記電子部品配置面に対して一方向に長い形状であり、
    複数の前記端子が、前記本体部に対して長手方向に配列されていることを特徴とする請求項1に記載の電子部品の実装構造。
  3. 複数の端子が本体部から延出された電子部品を基板上に配置し、前記端子と前記基板に設けられた対応するランドとをはんだを介して電気的に接続してなる電子部品の実装構造であって、
    前記複数の端子として、前記ランドとの接続部位が前記基板の電子部品配置面に沿う表面実装部と、当該表面実装部から前記基板側へ突出する挿入実装部とに分岐した分岐状端子と、前記ランドとの接続部位が前記電子部品配置面に沿う表面実装型端子とを含み、
    前記基板は、前記挿入実装部が挿入される非貫通孔を有し、
    前記挿入実装部が前記非貫通孔に挿入されて、前記分岐状端子が、前記基板の非貫通穴壁面及び前記電子部品配置面の非貫通穴開口周辺に設けられた対応する前記ランドと電気的に接続され、
    前記表面実装型端子が、前記基板の電子部品配置面に設けられた対応する前記ランドと電気的に接続されていることを特徴とする電子部品の実装構造。
  4. 前記電子部品の本体部は、前記電子部品配置面に対して一方向に長い形状であり、
    複数の前記端子は、前記本体部に対して長手方向に配列され、前記長手方向の少なくとも両端に前記分岐状端子が配置され、前記分岐状端子に挟まれる中央領域に前記表面実装型端子が配置されていることを特徴とする請求項3に記載の電子部品の実装構造。
  5. 前記電子部品は、コネクタであることを特徴とする請求項2又は請求項4に記載の電子部品の実装構造。
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