JP2538657B2 - Hybrid module - Google Patents

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JP2538657B2
JP2538657B2 JP63302023A JP30202388A JP2538657B2 JP 2538657 B2 JP2538657 B2 JP 2538657B2 JP 63302023 A JP63302023 A JP 63302023A JP 30202388 A JP30202388 A JP 30202388A JP 2538657 B2 JP2538657 B2 JP 2538657B2
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/328Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by welding

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、ハイブリッドモジュールに係り、特に外囲
器に設けられた入出力端子と前記外囲器に封止内装され
たハイブリッド回路本体との電気的な接続の改良に関す
る。
The present invention relates to a hybrid module, and more particularly to an input / output terminal provided in an envelope and a sealed interior of the envelope. The present invention relates to improvement of electric connection with a hybrid circuit body.

(従来の技術) たとえば、ベース板上に所要のハイブリッド回路本体
を配設するとともに、前記ハイブリッド回路本体を囲む
ように樹脂製の筒状体の一端を前記ベース板に接着し、
所要のリード線接続を行った後、前記筒状体の開口端を
樹脂製蓋体で封止し、外囲器を構成した構造のハイブリ
ッドモジュールが知られている。即ち、第5図にその構
成概要を斜視的に示す様に、IC素子1などを実装したハ
イブリッド回路本体2をベース板3上に配設する一方、
前記ハイブリッド回路本体2を囲むように配設した外囲
器4の一部を成す筒状体4aに、予め貫挿配設されている
入出力端子5と前記ハイブリッド回路本体2の入出力端
子2aとをリード線6の溶接により電気的に接続した後
に、外囲器4の一部を成す所要の蓋体を(図示せず)配
設し、封止して成るハイブリッドモジュールが実用に供
されている。
(Prior Art) For example, while arranging a required hybrid circuit body on a base plate, one end of a resin-made tubular body is bonded to the base plate so as to surround the hybrid circuit body,
There is known a hybrid module having a structure in which an open end of the tubular body is sealed with a resin lid after the required lead wire connection is performed. That is, as shown in a perspective view in FIG. 5, the hybrid circuit main body 2 on which the IC element 1 and the like are mounted is arranged on the base plate 3.
The input / output terminal 5 and the input / output terminal 2a of the hybrid circuit main body 2 are preliminarily inserted through the cylindrical body 4a forming a part of the envelope 4 arranged so as to surround the hybrid circuit main body 2. After electrically connecting and to each other by welding the lead wire 6, a required lid body (not shown) forming a part of the envelope 4 is disposed and sealed, and the hybrid module is put to practical use. ing.

ところで、この種のハイブリッドモジュールにおいて
は、入出力端子5としてCu,Fe、真鍮等を基体しこの基
体表面にSn,Ni,半田などのメッキ層を被覆形成したもの
が用いられ、また、ハイブリッド回路本体2側とを接続
するリード線6としては比較的に抵抗の高いFe,Niもし
くはこれらの合金製のものが用いられている。しかし
て、前記リード線6による電気的な接続、たとえばリー
ド線6と入出力端子5との接続は、次のように行なわれ
ている。つまり、外囲器4の一部を成す筒状体4aに貫挿
配設されている板状の入出力端子5の面上に、先端側が
対接し得るように、予め折曲加工してあるリード線6を
位置合せせし、この位置合せ領域に溶接電極7を配置し
て所要の溶接処理を行い一体的に接合し、電気的に接続
している。第6図(パラレルギャップ溶接)および第7
図(シリーズ溶接)は上記溶接状態を示す側面図であ
る。
By the way, in this type of hybrid module, as the input / output terminal 5, a module in which Cu, Fe, brass or the like is used as a base, and a plating layer of Sn, Ni, solder or the like is formed on the surface of the base is used, and a hybrid circuit is also used. As the lead wire 6 connecting to the main body 2 side, one made of Fe, Ni or an alloy thereof having a relatively high resistance is used. Then, the electrical connection by the lead wire 6, for example, the connection between the lead wire 6 and the input / output terminal 5 is performed as follows. That is, the surface of the plate-shaped input / output terminal 5 that is inserted through the tubular body 4a that forms a part of the envelope 4 is bent in advance so that the tip end side can be in contact. The lead wires 6 are aligned with each other, and the welding electrode 7 is arranged in this alignment region to carry out a required welding process to integrally join and electrically connect. 6 (parallel gap welding) and 7
The figure (series welding) is a side view showing the above-mentioned welded state.

(発明が解決しようとする課題) ところが、上記入出力端子5とリード線6との溶接接
続は、たとえばパラレルギャップ溶接の場合(第6
図)、リード線6上を対を成す電極7が共に押圧され電
流7aを流し、溶接局部を発熱させ、その発熱によって入
出力端子5とリード線6との界面が溶融されることによ
ってなされる。しかして、上記溶接における熱源として
は、電極7とリード線6との界面、リード線6自体、リ
ード線6と入出力端子5との界面及び入出力端子5自体
の電気抵抗値が関係している。特にリード線6自体の抵
抗値は上記発熱への影響力が大きいため、リード線6と
しては上記の如くFe,Niなど比較的高抵抗の線が用いら
れている。こうしたことはパラレルギャップ溶接の場合
に限らず、前記シリーズ溶接の場合(第7図)も同様で
ある。しかし、上記構成のハイブリッドモジュールには
実用上次のような不都合が認められる。即ち、この種の
ハイブリッドモジュールも厳しい環境で使用される場合
が多くなり、例えば150℃、−50℃の高温低温サイクル
試験に十分耐えうることを要求される場合がしばしばあ
る。しかるに、前記構成のハイブリッドモジュールの場
合には、前記高温低温サイクル試験において、ハイブリ
ッドモジュールの熱による膨脹、収縮の繰返しに伴い、
時には前記内部リード線6の切断などが起こることもあ
り、信頼性の点で問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the welding connection between the input / output terminal 5 and the lead wire 6 is, for example, parallel parallel welding (6th
In the figure), the electrodes 7 forming a pair on the lead wire 6 are pressed together and a current 7a is made to flow, causing the welding local area to generate heat, and the heat generation melts the interface between the input / output terminal 5 and the lead wire 6. . Therefore, the heat source in the welding is related to the interface between the electrode 7 and the lead wire 6, the lead wire 6 itself, the interface between the lead wire 6 and the input / output terminal 5, and the electric resistance value of the input / output terminal 5 itself. There is. In particular, since the resistance value of the lead wire 6 itself has a great influence on the above-mentioned heat generation, a wire having a relatively high resistance such as Fe or Ni is used as the lead wire 6 as described above. This is not limited to the case of parallel gap welding, and the same applies to the case of series welding (FIG. 7). However, the hybrid module having the above structure has the following practical problems. That is, this type of hybrid module is also often used in a harsh environment, and is often required to sufficiently withstand a high temperature and low temperature cycle test of, for example, 150 ° C and -50 ° C. However, in the case of the hybrid module having the above configuration, in the high temperature and low temperature cycle test, due to repeated expansion and contraction of the hybrid module due to heat,
Sometimes the internal lead wires 6 are cut off, and there is a problem in reliability.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、外囲器壁
を貫挿配設された入出力端子とこの外囲内に封止された
ハイブリッド回路本体との電気的な接続に、銅もしくは
銅合金を基材にし、この基材表面にNi,Snもしくは半田
のメッキ層を被覆形成して成るリード線を用いたことを
骨子とする。つまり、銅もしくは銅合金を基材にし、こ
の基材表面にNi,Snもしくは半田のメッキ層を被覆形成
して成るリード線を用い、これを入出力端子とハイブリ
ッド回路本体側の少なくともいずれか一方とは溶接し、
電気的接続を行ったことを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention has been made in view of the above circumstances, and is an input / output terminal inserted through an envelope wall and sealed inside the envelope. For electrical connection with the hybrid circuit body, the essence is to use a lead wire formed by using copper or a copper alloy as a base material and coating the surface of the base material with a plating layer of Ni, Sn or solder. That is, using a lead wire made of copper or a copper alloy as a base material and coating the surface of the base material with a plating layer of Ni, Sn or solder, and using this, at least one of the input / output terminal and the hybrid circuit body side. Welded with
It is characterized in that it is electrically connected.

(作 用) 上記のように、本発明によれば、入出力端子とハイブ
リッド回路本体との電気的接続に銅もしくは銅合金を基
材にし、この基材表面にNi,Snもしくは半田のメッキ層
を被覆形成して成るリード線を特に使用した構成を採っ
ている。しかして、前記リード線に被覆形成されている
メッキ層は比較的高い抵抗値を有するため、電気溶接に
て容易に所要の溶接接続がなされるばかりでなく、リー
ド線自体はその基第が比較的柔軟性を有するため、例え
ば高温低温サイクル試験などにおいても、ハイブリッド
モジュールを構成している樹脂製外囲器等の熱膨脹や収
縮に順応する。従って、前記高温低温サイクル試験等に
おいてリード線の切断なども全面的に回避され、信頼性
が大幅に改善される。
(Operation) As described above, according to the present invention, copper or copper alloy is used as a base material for electrical connection between the input / output terminals and the hybrid circuit body, and a Ni, Sn or solder plating layer is formed on the base material surface. The lead wire formed by coating is used. Since the plating layer covering the lead wire has a relatively high resistance value, not only the required welding connection can be easily made by electric welding, but the lead wire itself is not Since it has a dynamic flexibility, it adapts to the thermal expansion and contraction of the resin envelope or the like which constitutes the hybrid module even in a high temperature and low temperature cycle test or the like. Therefore, in the high-temperature low-temperature cycle test and the like, cutting of the lead wire is completely avoided, and the reliability is greatly improved.

(実施例) 以下本発明係るハイブリッドモジュールの主部構成を
断面的に示す第1図乃至第3図を参照して本発明の実施
例を説明する。第1図において5はハイブリッドモジュ
ールの一部を成す外囲器4の側壁に貫挿配設された入出
力端子、8は前記外囲器4内に封止配設されたハイブリ
ッド回路本体2の入出力端子2aと前記外囲器4に設けら
れた入出力端子5とを接続するリード線である。しかし
て、前記入出力端子5はたとえば、厚さ0.8〜1.0mmのFe
板5a表面に直接またはCuメッキ層を介して厚さ1〜20μ
程度のSnメッキ層5bが被覆形成されたものである。一方
前記リード線8はたとえば、直径0.5mmの電気用軟銅線8
aの表面に厚さ1〜20μ程度の半田メッキ層8bが被覆形
成されたものである。また、第2図は前記外囲器4内に
封止配設されるハイブリッド回路本体2の端子2aに前記
リード線8の他端側を溶接により接続した状態を一部断
面的に示したもので、これら入出力端子5およびハイブ
リッド回路本2の端子2aとリード線8との各々の電気溶
接は、従来知られているパラレルギャップ溶接(第6
図)やシリーズ溶接(第7図)などによって行い得る。
つまり、前記入出力端子5またはハイブリッド回路本体
2の端子2aに、前記リード線8の端部を位置合せし、こ
の位置合せした領域に一対の溶接電極を配設し、その一
対の溶接電極間に所要の電流を流すことによって、所要
の溶接を行い得る。電気用軟銅線自体は、電気抵抗値が
低いため通常所要の電気溶接が不可能であるが、本発明
で特に使用した前記表面に半田メッキ層8bを被覆形成し
た場合は、その半田メッキ層8bの電気抵抗により瞬時的
には1000〜3000℃程度の温度まで上昇する。つまり、溶
接電極7とリード線8のメッキ層8bとの界面及びリード
線8のメッキ層8bと入出力端子5との界面においては、
前記メッキ層8bの発熱が大きくなり、それら各接触界面
の温度は1000〜3000℃程度に上昇するので容易に所望の
溶接が達成される。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3 which are cross-sectional views showing the main part structure of a hybrid module according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 5 is an input / output terminal that is inserted through the side wall of an envelope 4 that forms a part of the hybrid module, and 8 is a hybrid circuit body 2 that is sealed inside the envelope 4. It is a lead wire that connects the input / output terminal 2a and the input / output terminal 5 provided on the envelope 4. Then, the input / output terminal 5 is made of, for example, Fe having a thickness of 0.8 to 1.0 mm.
1 ~ 20μ thickness directly on the surface of plate 5a or through Cu plating layer
The Sn plating layer 5b is formed to a certain extent. On the other hand, the lead wire 8 is, for example, an electric soft copper wire 8 having a diameter of 0.5 mm.
The surface of a is coated with a solder plating layer 8b having a thickness of about 1 to 20 μm. Further, FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a state in which the other end of the lead wire 8 is connected to the terminal 2a of the hybrid circuit main body 2 which is sealed and arranged in the envelope 4 by welding. Then, the electric welding of each of the input / output terminal 5, the terminal 2a of the hybrid circuit main body 2 and the lead wire 8 is carried out by parallel gap welding (the sixth method) which is conventionally known.
(Fig.) Or series welding (Fig. 7).
That is, the end portion of the lead wire 8 is aligned with the input / output terminal 5 or the terminal 2a of the hybrid circuit body 2, and a pair of welding electrodes is arranged in the aligned region. The required welding can be performed by applying the required current to the. Electrical annealed copper wire itself is usually impossible electrical welding required because of low electrical resistance, when the solder plating layer 8b is formed by coating on the surface used particularly in the present invention, the solder plating layer 8b Due to the electric resistance of, the temperature instantly rises to about 1000 to 3000 ° C. That is, at the interface between the welding electrode 7 and the plating layer 8b of the lead wire 8 and the interface between the plating layer 8b of the lead wire 8 and the input / output terminal 5,
The heat generation of the plating layer 8b increases and the temperature of each contact interface rises to about 1000 to 3000 ° C., so that desired welding can be easily achieved.

次に上記構成のハイブリッドモジュールに係る高温−
低温サイクル試験について説明する。試験試料として上
記構成のハイブリッドモジュールと従来のハイブリッド
モジュール(リード線がFe線の場合)を用意し、150℃
−−50℃の熱サイクル試験を行ったところ、本実施例の
場合はリード線の切断など全く認められなかった。この
ことは次の理由からも容易に理解し得る。つまり、上記
ハイブリッドモジュールは高温、低温に置かれた時、樹
脂製外囲器4およびリード線8等の線膨脹差により歪み
を発生し変形する。しかして、この変形は複雑である
が、便宜上第4図に模式的に示す如く入出力端子5は外
囲器4に追随して矢印A方向に移動し、リード線8は上
下方向(矢印B)に伸縮するとすれば、リード線8の付
根部分9に生ずる応力σは次式で示される。
Next, the high temperature of the hybrid module having the above configuration
The low temperature cycle test will be described. As a test sample, prepare the hybrid module with the above configuration and the conventional hybrid module (when the lead wire is a Fe wire) at 150 ° C.
When a thermal cycle test was conducted at −50 ° C., no lead wire breakage was observed in this example. This can be easily understood for the following reason. That is, when the hybrid module is placed at a high temperature or a low temperature, it is distorted and deformed due to the difference in linear expansion between the resin envelope 4 and the lead wire 8. Although this modification is complicated, the input / output terminal 5 follows the envelope 4 and moves in the direction of arrow A as schematically shown in FIG. 4, and the lead wire 8 moves vertically (arrow B). ), The stress σ generated in the root portion 9 of the lead wire 8 is expressed by the following equation.

σ=32l/πd3×3.E.I.ΔS/l3 (式中ΔSは変位量、Eはヤング率) つまり2種の材料が同一の形状、寸法で同一変位を呈
した時に生ずる応力はヤング率の関数となる。ところ
で、FeおよびCuのヤング率は各々約21.100,11.900(kgf
/mm2)である故、11.900/21.100÷0.56となりリード線
8をFe系からCu系に変更したことにより応力は約56%に
低減する。
σ = 32l / πd 3 × 3.EIΔS / l 3 (where ΔS is the amount of displacement, E is Young's modulus) In other words, the stress generated when two types of materials show the same displacement with the same shape and size is the Young's modulus It becomes a function. By the way, the Young's modulus of Fe and Cu is about 21.100, 11.900 (kgf
/ mm 2 ), it becomes 11.900 / 21.100 ÷ 0.56, and the stress is reduced to about 56% by changing the lead wire 8 from Fe system to Cu system.

なお、上記構成例では、リード線8としてメッキ層8b
が半田の場合を示したが、このメッキ層8bはSnやNiであ
ってもよく、また、基材は電気用軟銅線8aの代りに銅合
金等でもよい。更に、入出力端子5とリード線8との溶
接接続は、たとえば第3図に一部断面的に示す構成で行
っても勿論差支えない。
In the above configuration example, the lead wire 8 is the plated layer 8b.
However, the plated layer 8b may be Sn or Ni, and the base material may be a copper alloy or the like instead of the electric soft copper wire 8a. Further, of course, the welding connection between the input / output terminal 5 and the lead wire 8 may be performed, for example, by the structure partially shown in section in FIG.

[発明の効果] 上記説明からも分るように、本発明に係るハイブリッ
ドモジュールは、外囲器内にあって入出力端子とハイブ
リッド回路本体の端子とのリード接続において確実な接
続がなされているとともに高温−低温サイクルに対して
も、安定した状態で所要の電気的な接続を保持しうる。
かくして本発明のハイブリッドモジュールは、外囲器内
おける電気的接続の安定性乃至信頼性の高さ、さらに量
産における歩留の改善、向上等にも大きく寄与しうるも
のと言える。
[Effects of the Invention] As can be seen from the above description, the hybrid module according to the present invention has a reliable connection in the lead connection between the input / output terminal and the terminal of the hybrid circuit body in the envelope. In addition, the required electrical connection can be maintained in a stable state even in the high temperature-low temperature cycle.
Thus, it can be said that the hybrid module of the present invention can greatly contribute to the stability and reliability of electrical connection in the envelope, and further to the improvement and improvement of the yield in mass production.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図乃至第3図は本発明に係るハイブリッドモジュー
ルの主要構成部を示す一部断面図、第4図は本発明に係
るハイブリッドモジュールの効果を説明するための模式
図、第5図はのハイブリッドモジュールの内部構成例を
示す斜視図、第6図および第7図は従来のハイブリッド
モジュールのリード接続構成を説明するための模式的な
一部断面図である。 2……ハイブリッド回路本体 2a……ハイブリッド回路本体の端子 4……外囲器 5……入出力端子 8……リード線 8a……リード線基材(銅系線) 8b……リード線基材(銅系線)被覆メッキ層
1 to 3 are partial cross-sectional views showing the main components of the hybrid module according to the present invention, FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the effect of the hybrid module according to the present invention, and FIG. FIG. 6 is a perspective view showing an internal configuration example of the hybrid module, and FIGS. 6 and 7 are schematic partial sectional views for explaining the lead connection configuration of the conventional hybrid module. 2 …… Hybrid circuit body 2a …… Hybrid circuit body terminal 4 …… Enclosure 5 …… Input / output terminal 8 …… Lead wire 8a …… Lead wire base material (copper-based wire) 8b …… Lead wire base material (Copper-based wire) Coated plating layer

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】厚膜基板にIC素子を実装して成るハイブリ
ッド回路本体と、 前記ハイブリッド回路本体を封止内装する樹脂製の外囲
器と、 前記外囲器壁を貫挿配設された入出力端子と、 前記外囲器内にあってハイブリッド回路本体端子および
入出力端子を電気的に接続する銅系のリード線とを具備
して成り、 前記銅系のリード線は表面にNi,Snもしくは半田のメッ
キ層が被覆形成されかつ少なくとも一方の前記電気的接
続が溶接によって成されていることを特徴とするハイブ
リッドモジュール。
1. A hybrid circuit main body formed by mounting an IC element on a thick film substrate, a resin-made envelope for enclosing and enclosing the hybrid circuit main body, and an envelope wall disposed so as to penetrate therethrough. An input / output terminal, comprising a copper-based lead wire that electrically connects the hybrid circuit body terminal and the input / output terminal in the envelope, wherein the copper-based lead wire has a Ni, A hybrid module characterized in that a Sn or solder plating layer is formed by coating, and at least one of the electrical connections is made by welding.
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