JP2013145838A - Photoelectric conversion element mounting member and photoelectric conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光電変換素子搭載用部材および光電変換装置に関するものである。 The present invention relates to a photoelectric conversion element mounting member and a photoelectric conversion device.
光電変換装置は、例えば複数のバンプを有する発光素子等の光電変換素子が光電変換素子搭載用部材にフリップチップ実装されたものが知られている。すなわち、光電変換素子の複数のバンプと光電変換素子搭載用部材に設けられている複数の電極とが接合されることによって、光電変換素子が光電変換素子搭載用部材に電気的に接続されている(例えば、特許文献1を参照。)。複数の電極は、複数の実装領域を有しており、複数の実装領域が、平面視において並行に配置されている。 For example, a photoelectric conversion device in which a photoelectric conversion element such as a light emitting element having a plurality of bumps is flip-chip mounted on a photoelectric conversion element mounting member is known. That is, the photoelectric conversion element is electrically connected to the photoelectric conversion element mounting member by bonding the plurality of bumps of the photoelectric conversion element and the plurality of electrodes provided on the photoelectric conversion element mounting member. (For example, see Patent Document 1). The plurality of electrodes have a plurality of mounting areas, and the plurality of mounting areas are arranged in parallel in a plan view.
しかしながら、光電変換装置において、光電変換素子搭載用部材における複数の電極の厚みが互いに異なることがあった。これは、例えばスクリーン印刷等によって導体ペーストを塗布して導体パターンを形成してその導体パターンを焼成するという方法によって複数の電極が形成される場合に、スクリーン印刷の都合により導体パターンの厚みがばらつくことが原因であった。複数の電極の厚みが互いに異なっていると、光電変換素子搭載用部材に実装された光電変換素子が傾くことがあった。 However, in the photoelectric conversion device, the thickness of the plurality of electrodes in the photoelectric conversion element mounting member may be different from each other. This is because, for example, when a plurality of electrodes are formed by applying a conductive paste by screen printing to form a conductive pattern and firing the conductive pattern, the thickness of the conductive pattern varies depending on the convenience of screen printing. Was the cause. When the thicknesses of the plurality of electrodes are different from each other, the photoelectric conversion element mounted on the photoelectric conversion element mounting member may be inclined.
本発明の一つの態様による光電変換素子搭載用部材は、絶縁基板と、絶縁基板の上面に設けられており、素子が実装される第1の電極および第2の電極とを有している。第1の電極が複数の第1の実装領域を有している。複数の第1の実装領域が互いに平行に配置されている。第2の電極が第2の実装領域を有している。第2の実装領域が、複数の第1の実装領域の間に配置されているとともに、複数の第1の実装領域の延在方向に延びており、複数の第1の実装領域と同じ幅を有している。 A photoelectric conversion element mounting member according to an aspect of the present invention includes an insulating substrate, and a first electrode and a second electrode that are provided on the upper surface of the insulating substrate and on which the element is mounted. The first electrode has a plurality of first mounting areas. A plurality of first mounting areas are arranged in parallel to each other. The second electrode has a second mounting area. The second mounting region is disposed between the plurality of first mounting regions and extends in the extending direction of the plurality of first mounting regions, and has the same width as the plurality of first mounting regions. Have.
本発明の他の態様による光電変換装置は、上記構成の光電変換素子搭載用部材と、光電変換素子搭載用部材の第1の実装領域および第2の実装領域とに実装された光電変換素子とを有している。 A photoelectric conversion device according to another aspect of the present invention includes a photoelectric conversion element mounting member having the above-described configuration, and a photoelectric conversion element mounted on the first mounting area and the second mounting area of the photoelectric conversion element mounting member. have.
本発明の一つの態様による光電変換素子搭載用部材において、第2の実装領域は、複数の第1の実装領域の間に配置されているとともに、複数の第1の実装領域の延在方向に延びており、複数の第1の実装領域と同じ幅を有している。したがって、第1の電極および第2の電極が、例えばスクリーン印刷法を用いて形成される場合に、第1の実装領域となる導体パターンの幅と第2の実装領域となる導体パターンの幅とが同じであることから、印刷された導体パターンの厚みの差を低減できるので、第1の実装領域と第2の実装領域との厚みの差を低減して、実装される光電変換素子の傾きを低減できる。 In the photoelectric conversion element mounting member according to one aspect of the present invention, the second mounting region is disposed between the plurality of first mounting regions and extends in the extending direction of the plurality of first mounting regions. It extends and has the same width as the plurality of first mounting areas. Therefore, when the first electrode and the second electrode are formed using, for example, a screen printing method, the width of the conductor pattern serving as the first mounting region and the width of the conductor pattern serving as the second mounting region Since the difference in thickness of the printed conductor pattern can be reduced, the difference in thickness between the first mounting area and the second mounting area can be reduced, and the inclination of the mounted photoelectric conversion element can be reduced. Can be reduced.
以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, some exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1および図2に示された例のように、本発明の第1の実施形態における光電変換装置は、光電変換素子搭載用部材1と、光電変換素子搭載用部材1に実装された光電変換素子2とを有している。なお、図1および図2において、光電変換装置は、仮想のxyz空間内に設けられており、xy平面上に載置されている。また、図1に示された例において、光電変換素子2は破線で示されており、発光装置は光電変換素子2が透視された状態で示されている。
(First embodiment)
As in the example shown in FIGS. 1 and 2, the photoelectric conversion device according to the first embodiment of the present invention includes a photoelectric conversion
光電変換素子搭載用部材1は、絶縁基板11と、絶縁基板11の上面に設けられており、光電変換素子2が実装される第1の電極12および第2の電極13と、絶縁基板11の内部に設けられており、第1の電極12または第2の電極13に電気的に接続されている配線導体14と、絶縁基板11の下面に設けられており、配線導体14に電気的に接続されている外部端子15とを有している。
The photoelectric conversion
絶縁基板11は、光電変換素子2の搭載領域を含む上面を有しており、平面視において矩形の板状の形状を有している。また、絶縁基板11は複数の絶縁層が積み重なねられた積層構造を有している。絶縁基板11は、光電変換素子2を支持するための支持体として機能し、上面中央部の搭載領域上に光電変換素子2が低融点ろう材または導電性樹脂等の接合剤を介して接着され固定される。
The
絶縁基板11の材料は、例えば酸化アルミニウム質焼結体(アルミナセラミックス),窒化アルミニウム質焼結体,ムライト質焼結体等のセラミックスである。
The material of the
絶縁基板11は、例えば酸化アルミニウム質焼結体である場合であれば、酸化アルミニウム,酸化珪素,酸化マグネシウム,酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダーおよび溶剤等を添加混合して泥漿状となし、これを従来周知のドクターブレード法またはカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシートを得て、しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、高温(約1500℃〜1600℃)で焼成することによって製作される。
If the
第1の電極12は、複数の第1の実装領域12aを有しており、複数の第1の実装領域12aは互いに平行に配置されている。このような第1の電極12は、図1に示された例のように、x軸方向に伸びるような形状の第1の実装領域12aと、複数の第1の実装領域12aの一端に接してy軸方向に伸びるような形状の第1の接合領域とを含む形状を有している。第1の接合領域は、複数の第1の実装領域12a同士を電気的に接続している。図1に示された例において、複数の第1の実装領域12aは互いに同じ幅および同じ長さとなるように設けられている。なお、本実施形態において、第1の実装領域12aの幅とは第1の実装領域12aのy軸方向の寸法であり、第1の実装領域12aの長さとは第1の実装領域12aのx軸方向の寸法である。
The
第2の電極13は第2の実装領域13aを有している。第2の実装領域13aは、複数の第1の実装領域12aの間に配置されているとともに、複数の第1の実装領域12aの延在方向に
延びており、複数の第1の実装領域12aと同じ幅および同じ長さを有している。本実施形態において、第1の実装領域12aの延在方向とは、図1に示された例においてx軸方向のことをいう。また、第2の実装領域13aの幅とは第2の実装領域13aのy軸方向の寸法であり、第2の実装領域13aの長さとは第1の実装領域13aのx軸方向の寸法である。
The
このような第2の電極13は、第1の電極12と同様に、x軸方向に伸びるような形状の第2の実装領域13aと、複数の第2の実装領域13aの一端に接してy軸方向に伸びるような形状の第2の接合領域とを含む形状を有している。第2の接合領域は、複数の第2の実装領域13a同士を電気的に接続している。なお、「第2の実装領域13aが第1の実装領域12aと同じ幅」とは、図1に示された例において、第2の実装領域13aの幅D13aが、第1の実装領域12aの幅D12aの0.8倍〜1.2倍の範囲であることをいう。
Similar to the
第1の電極12および第2の電極13の材料は、例えばタングステン(W),モリブデン(Mo),マンガン(Mn),銀(Ag),銅(Cu)等の金属である。
The material of the
例えば絶縁基板11用のセラミックグリーンシートに第1の電極12および第2の電極13用のメタライズペーストをスクリーン印刷法等の印刷手段によって印刷塗布し、第1の電極12用の電極パターンと第2の電極13用の電極パターンとが同じ幅となるように形成した後、絶縁基板11用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって形成される。
For example, a metallized paste for the
このように、第1の電極12用の電極パターンと第2の電極13用の電極パターンとが、同じ幅となるように形成されていることによって、電極パターンの厚みの差を低減できる。これは、第1の電極12用の電極パターンと第2の電極13用の電極パターンとがペースト状であり、電極パターンの表面は表面張力によって曲面形状となっていることに起因する。電極パターンが曲面形状であると曲率が大きいほど電極パターンの厚みが大きくなる。また、電極パターンの表面はセラミックグリーンシートに接触していない部分の割合が大きいほど曲率が大きくなるので、電極パターンの幅が小さくなるにつれて曲率が大きく、電極パターンの厚みが大きくなる。したがって、複数の電極パターンの幅が同じであれば、電極パターンの厚みの差を低減できる。
As described above, the electrode pattern for the
第1の電極12および第2の電極13用のメタライズペーストは、主成分である上記の金属粉末の1種または2種以上に、有機バインダーおよび有機溶剤、また必要に応じて分散剤等を加えてボールミル,三本ロールミルまたはプラネタリーミキサー等の混練手段によって混合および混練することで作製する。
The metallized paste for the
このような第1の電極12および第2の電極13用のメタライズペーストに用いられる有機バインダの添加量は、焼成時に分解・除去されやすく、かつ金属粉末を分散できる量であればよく、金属粉末に対して5乃至20質量%程度の量であることが望ましい。溶剤は金属粉末に対して4乃至15質量%の量であることが望ましい。
The amount of the organic binder used in the metallized paste for the
なお、メタライズペーストには、焼成時のセラミックグリーンシート1の焼成収縮挙動または収縮率と合わせるため、または焼成後の第1の電極12および第2の電極13の接合強度を確保するために、ガラスまたはセラミックスの粉末を添加してもよい。
In order to match the firing shrinkage behavior or shrinkage rate of the ceramic
配線導体14は、外部端子電極15と第1の電極12または第2の電極13とに電気的に接続されて絶縁基板11の内部に設けられている。配線導体14は、光電変換素子搭載用部材1に搭載された光電変換素子2と外部の回路基板とを電気的に接続するためのものである。
The wiring conductor 14 is provided in the insulating
配線導体14は、絶縁基板11の内部において絶縁層間に設けられた平面導体と、絶縁基板11を構成する絶縁層を貫通して上下に位置する平面導体同士を電気的に接続する貫通導体
とを含んでいる。
The wiring conductor 14 includes a planar conductor provided between insulating layers inside the insulating
配線導体14は、例えば絶縁基板11用のセラミックグリーンシートに配線導体14用のメタライズペーストをスクリーン印刷法等の印刷手段によって印刷塗布し、絶縁基板11用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって形成される。また、貫通導体は、例えば絶縁基板11用のセラミックグリーンシートに金型またはパンチングによる打ち抜き加工またはレーザー加工等の加工方法によって貫通導体用の貫通孔を形成し、この貫通孔に貫通導体用のメタライズペーストを上記印刷手段によって充填しておき、絶縁基板11用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって形成する。
The wiring conductor 14 is formed by, for example, applying a metallized paste for the wiring conductor 14 to a ceramic green sheet for the insulating
メタライズペーストは、上記した第1の電極12および第2の電極13用のメタライズペーストと同様の方法で作製すればよい。貫通導体用のメタライズペーストは、有機バインダーおよび有機溶剤の種類または添加量を変えることによって、充填に適するように配線導体14用のメタライズペーストよりも高い粘度に調整される。
The metallized paste may be produced by the same method as the metallized paste for the
外部端子電極15は、外部の電気回路基板の配線に接合される部分である。外部端子電極15は、図2に示された例のように絶縁基板11の下面に配線導体14に接合されて設けられている。外部端子電極15は、第1の電極12および第2の電極13と同様の材料および同様の方法で形成できる。
The external terminal electrode 15 is a portion joined to the wiring of the external electric circuit board. The external terminal electrode 15 is provided on the lower surface of the insulating
第1の電極12,第2の電極13および外部端子電極15の表面には、ニッケル,金等の耐蝕性に優れる金属めっき層が被着されて、腐食することを抑制されている。また、第1の電極12,第2の電極13および外部端子電極15に金属めっきが被着されていると、第1の電極12および第2の電極13と光電変換素子2または外部端子電極15と外部回路基板を強固に接合できる。例えば、第1の電極12,第2の電極13および外部端子電極15の表面には、厚さ1〜10μm程度のニッケルめっき層と厚さ0.1〜3μm程度の金めっき層とが順次被着さ
れる。
On the surfaces of the
光電変換素子搭載用部材1の上面には、平面視で第1の実装領域12aおよび第2の実装領域13aと重なるように光電変換素子2が接合されて搭載されている。光電変換素子2は、例えば発光素子2aである。光電変換素子2は、金(Au)−シリコン(Si)合金から成るろう材または銀(Ag)を含むエポキシ樹脂等の導電性接合材21によって光電変換素子搭載用部材1の第1の実装領域12aおよび第2の実装領域13aにフリップチップ実装方式で接合される。導電性接合材21はたとえばバンプ形状を有している。光電変換素子2は樹脂材料等の封止材4によって封止されている。
The
本実施形態の光電変換素子搭載用部材1は、絶縁基板11と、絶縁基板11の上面に設けられており、光電変換素子2が実装される第1の電極12および第2の電極13とを有している。第1の電極12が複数の第1の実装領域12aを有している。複数の第1の実装領域12aが互いに平行に配置されている。第2の電極13が第2の実装領域13aを有している。第2の実装領域13aが、複数の第1の実装領域12aの間に配置されているとともに、複数の第1の実装領域12aの延在方向に延びており、複数の第1の実装領域12aと同じ幅を有している。したがって、第1の電極12および第2の電極13が、スクリーン印刷法を用いて作成される場合に、第1の実装領域12aとなる導体パターンの幅と第2の実装領域13aとなる導体パターンの幅とが同じであることから、印刷された導体パターンの厚みの差を低減できるので、第1の実装領域12aと第2の実装領域13aとの厚みの差を低減して、実装される光電変換素子2の傾きを低減できる。
The photoelectric conversion
また、複数の第1の実装領域12aの延在方向において、複数の第1の実装領域12aと複数の第2の実装領域13aとの長さが同じであると、第1の実装領域12aと第2の実装領域
13aとの厚みの差をさらに低減するのに有効である。
Further, if the lengths of the plurality of first mounting areas 12a and the plurality of second mounting areas 13a are the same in the extending direction of the plurality of first mounting areas 12a, Second mounting area
This is effective in further reducing the difference in thickness from 13a.
本実施形態の光電変換装置は、光電変換素子搭載用部材1と、光電変換素子搭載用部材1の第1の実装領域12aおよび第2の実装領域13aとに実装された光電変換素子2とを有していることから、光電変換素子2の傾きが低減された光電変換装置となる。また、第1の実装領域12aと第2の実装領域13aとの厚みの差が低減されることによって、導電性接合材21の厚みの差も低減されていることから、破断の生じやすい導電性接合材21の厚みが大きい領域を低減できるので、光電変換素子搭載用部材1と光電変換素子2との接合強度を向上できる。
The photoelectric conversion device of this embodiment includes a photoelectric conversion
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態による光電変換装置について、図3を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Next, a photoelectric conversion device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本発明の第2の実施形態における光電変換装置において、上記した第1の実施形態の電子装置と異なる点は、図3に示された例のように、第1の実装領域12aの長さと第1の実装領域12aの幅とが同じであって、第2の実装領域13aの長さと第2の実装領域13aの幅とがそれぞれ同じである点である。第1の実装領域12aの幅に対する第1の実装領域12aの長さと、第2の実装領域13aの幅に対する第2の実装領域13aの長さとがそれぞれ同じであることから、第1の実装領域12aにおける第1の端部(例えば、幅方向における端部)と第2の端部(例えば、長さ方向における端部)との厚みの差および、第2の実装領域13aにおける第1の端部(例えば、幅方向における端部)と第2の端部(例えば、長さ方向における端部)との厚みの差をより有効に低減できる。 The photoelectric conversion device according to the second embodiment of the present invention is different from the electronic device according to the first embodiment described above in that the length of the first mounting region 12a and the first mounting region 12a are the same as in the example shown in FIG. The width of one mounting area 12a is the same, and the length of the second mounting area 13a and the width of the second mounting area 13a are the same. Since the length of the first mounting area 12a with respect to the width of the first mounting area 12a is the same as the length of the second mounting area 13a with respect to the width of the second mounting area 13a, the first mounting area The difference in thickness between the first end (for example, the end in the width direction) and the second end (for example, the end in the length direction) in 12a, and the first end in the second mounting region 13a The difference in thickness between the portion (for example, the end portion in the width direction) and the second end portion (for example, the end portion in the length direction) can be more effectively reduced.
なお、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、種々の変更は可能である。例えば、光電変換装置は複数の放熱部材が搭載される構造であってもよく、放熱部材は、平面視で光電変換素子2と重なるように設けられていてもよい。なお、放熱部材は、第1の実装領域12aおよび第2の実装領域13aよりも広い面積としておくことが好ましい。
In addition, this invention is not limited to the example of the above-mentioned embodiment, A various change is possible. For example, the photoelectric conversion device may have a structure in which a plurality of heat radiating members are mounted, and the heat radiating members may be provided so as to overlap the
また、光電変換素子2が発光素子である場合には、光電変換素子搭載用部材1の上面に反射層を有していてもよい。反射層は、例えば、複数の第1の実装領域12aおよび複数の第2の実装領域13aの間において、第1の実装領域12aの延在する方向に延びるように設けられている。このような反射層は第1の電極12および第2の電極13とは電気的に独立されていても良いし、第1の電極12または第2の電極13に電気的に接続されていてもよい。反射層が、第1の電極12または第2の電極13に電気的に接続されていると、光電変換素子2の下方にアンダーフィルを設けている場合に発光素子の放熱性を向上するのに有効である。
Moreover, when the
また、ニッケルめっき層と金めっき層との間に、厚さが10〜80μm程度の銅めっき層と厚さ1〜10μm程度のニッケルめっき層とが順次被着されていてもよい。銅めっき層を用いることによって、めっき層の熱伝導率を向上できる。 Further, a copper plating layer having a thickness of about 10 to 80 μm and a nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm may be sequentially deposited between the nickel plating layer and the gold plating layer. By using a copper plating layer, the thermal conductivity of the plating layer can be improved.
1・・・・光電変換素子搭載用部材
11・・・・絶縁基板
12・・・第1の電極
12a・・・第1の実装領域
13・・・第2の電極
13a・・・第2の実装領域
14・・・・配線導体
15・・・・外部端子電極
2・・・・光電変換素子
21・・・・導電性接合材
1 ... Member for mounting photoelectric conversion element
11 ... Insulating substrate
12 ... 1st electrode
12a: First mounting area
13 ... Second electrode
13a ... Second mounting area
14 ... Wiring conductor
15 ... External
21 ... Conductive bonding material
Claims (3)
該絶縁基板の上面に設けられており、素子が実装される第1の電極および第2の電極とを備えており、
前記第1の電極が複数の第1の実装領域を有しており、該複数の第1の実装領域が平行に配置されており、
前記第2の電極が第2の実装領域を有しており、該第2の実装領域が、前記複数の第1の実装領域の間に配置されているとともに、前記複数の第1の実装領域の延在方向に延びており、前記複数の第1の実装領域と同じ幅を有していることを特徴とする光電変換素子搭載用部材。 An insulating substrate;
Provided on the upper surface of the insulating substrate, comprising a first electrode and a second electrode on which the element is mounted;
The first electrode has a plurality of first mounting areas, and the plurality of first mounting areas are arranged in parallel;
The second electrode has a second mounting region, the second mounting region is disposed between the plurality of first mounting regions, and the plurality of first mounting regions. A photoelectric conversion element mounting member, which extends in a direction in which the photoelectric conversion element extends and has the same width as the plurality of first mounting regions.
前記複数の第1の実装領域の延在方向における前記複数の第2の実装領域の長さとが同じであることを特徴とする請求項1に記載の光電変換素子搭載用部材。 The lengths of the plurality of first mounting regions in the extending direction of the plurality of first mounting regions;
2. The photoelectric conversion element mounting member according to claim 1, wherein lengths of the plurality of second mounting regions in an extending direction of the plurality of first mounting regions are the same.
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