JP2743143B2 - プリント基板およびその設計用cad装置 - Google Patents

プリント基板およびその設計用cad装置

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JP2743143B2
JP2743143B2 JP6024824A JP2482494A JP2743143B2 JP 2743143 B2 JP2743143 B2 JP 2743143B2 JP 6024824 A JP6024824 A JP 6024824A JP 2482494 A JP2482494 A JP 2482494A JP 2743143 B2 JP2743143 B2 JP 2743143B2
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和良 塚田
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    • H05K3/0094Filling or covering plated through-holes or blind plated vias, e.g. for masking or for mechanical reinforcement
    • HELECTRICITY
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    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、導電性の機械的な部品
を取付けるために基板の表裏を貫通して穿設される取付
孔が形成されるプリント基板およびこれを設計するCA
D装置に関する。
【0002】
【従来技術】従来よりプリント基板は、主に大きな占有
体積の構成部品を装着する部品面と小さなチップ部品や
導通パターンが描かれているパターン面といった用に使
い分けられているが、その表裏の電気的な導通を確保す
ることが回路動作上から不可欠であり、このために各種
のスルーホールや導電性の機械的な部品を取付ける取付
孔が利用されている。導電性の機械的な部品が取り付け
られる取付孔は、フレームグランドなどの接地ラインと
して扱うことが一般的であり、この場合にも、フレーム
グランドのインピーダンスを充分小さなものとするた
め、取付孔で表裏面のグランドラインを接続すること、
即ち取付孔をスルーホールとするのが通常である。
【0003】この点をやや詳しく説明する。導電性の機
械的部品を取付ける取付孔は、その導通性をより確実と
するために、通常の電気部品の取付け用のスルーホール
や取付用ではないが表裏面の導通が確保されたバイアホ
ールと同様、取付孔周縁のプリント基板両面にはランド
が形成され、かつ、孔の内周面に導電体を形成しためっ
きスルーホールあるいははんだスルーホールとされてい
る。この様に構成された取付孔にボルト等を貫通させ、
金属性の筐体などにネジ止めすれば、プリント基板表裏
面の導通インピーダンスは極めて小さくなり、信号やフ
レームのグランドレベルを安定させるのに大きな効果を
発揮する
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のプ
リント基板には次の問題があり、これを解決することが
大きな課題となっていた。導電性の機械的部品を取付け
るためにプリント基板に穿設された取付孔は、その内周
面にはんだとの濡れ性の良好なめっき層などが形成さ
れ、これにより表裏面の導通を確保している。このた
め、プリント基板に装着された電気部品の一括はんだ付
け工程の際に、その取付孔の内部に少なからずはんだが
侵入し、これを塞いでしまう不良が発生している。
【0005】この様に、取付孔に僅かでもはんだが侵入
した場合、もはやこの取付孔に機械的部品を挿入するこ
とは不可能であり、この様なプリント基板は不良品とし
て製造工程から外され、歩留まりを悪化させる要因とな
っている。しかも、この様な不良品は、取付孔に侵入し
たはんだを人手によって除去して補修する必要があり、
その補修には多大な時間と労力を必要とする。
【0006】本発明のプリント基板は、こうした問題点
を解決し、表裏面の導通インピーダンスを小さくして電
気回路の安定動作を従来同様に確保することは勿論のこ
と、一括はんだ付け工程によっても不要なはんだが侵入
することのない取付孔により生産効率を改善することを
目的としてなされ、次の構成を採った。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のプリント基板
は、機械的な部品を取付けるために基板の表裏を貫通し
て穿設される取付孔が形成されるプリント基板におい
て、導電性の機械的な部品を取付けるために前記基板の
表裏を貫通して穿設され、その内周面に基板材料が露出
した取付孔を形成し、該取付孔の周辺であって、該取付
孔に取付けられる前記機械的な部品が前記基板の表裏面
を覆う範囲内に、前記基板の表裏を貫通して穿設されて
表裏面を導通させるバイアホールを設けたことを備える
ことを特徴とする。
【0008】また、他の発明であるプリント基板設計用
のCAD装置は、入力手段からの入力信号に応じてライ
ブラリ記憶手段に記憶された設計要素を読み出し、該設
計要素を組み合わせることでプリント基板のパターン設
計をコンピュータ上で行なうプリント基板設計用CAD
装置において、前記ライブラリ記憶手段に、導電性の機
械的な部品を取付けるために前記基板の表裏を貫通して
穿設され、その内周面に基板材料が露出している取付孔
と、該取付孔に取付けられる前記機械的な部品が前記基
板の表裏面を覆う範囲内に、前記基板の表裏を貫通して
穿設されて表裏面を導通させる複数個のバイアホール
と、前記取付孔と前記バイアホールとの位置関係とを一
組の設計要素として記憶していることを特徴とする。
【0009】
【作用】以上のように構成された本発明のプリント基板
では、取付孔の内周面にはプリント基板の基板材料が露
出している。従って、半田槽を通すなどの半田付け工程
を経ても、取付孔に半田が付着することがない。また、
その取付孔に導電性を有するボルトなどの機械的な部品
が取付けられた状態においては、機械的な部品と取付孔
の近傍に設けられたバイアホールとが導通する。
【0010】ここで、機械的な部品との電気的な導通
は、バイアホールによっても良いし、取付孔の周縁にバ
イアホールを有するランドを設け、このランドにより導
通を取る構成としても差し支えない。また、バイアホー
ルが取付孔の周縁に等間隔に複数配列されるならば、機
械的な部品と導通するバイアホールが多数となり、好適
である。また、ランドが存在せず、バイアホールが直接
機械的部品に当接する場合、複数個のバイアホールが当
接することになり、ボルト等の機械的部品にあっては、
緩み止めの機能を果たすことが期待できる。
【0011】本発明のプリント基板設計用CAD装置
は、入力手段からの入力信号に応じてライブラリ記憶手
段に記憶された設計要素として、内周面にスルーホール
めっきの処理かなされない取付孔と、この取付孔の近傍
に配置されるべき複数個のバイアホールと、両者の位置
関係とが一度に読み出され、パターン設計に利用され
る。従って、いちいち取付孔に対してバイアホールの位
置などを決める必要がなく、設計に要する手間を低減す
ることができる。
【0012】
【実施例】以上説明した本発明の構成、作用を一層明ら
かにするために、以下本発明のプリント基板の好適な実
施例について説明する。図1は実施例である両面プリン
ト基板20に形成された取付孔22の平面図、図2はそ
のA―A断面図である。なお、これらの図は導体パター
ンやレジストの存在を明確化するために、厚みなどを誇
張して描画している。また、両面プリント基板の製造方
法としてサブトラクティブ法やアディティブ法など各種
の方法が開発されているが、本実施例の両面プリント基
板20は、その製造方法の如何を問わず、結果として次
のような形態の取付孔が形成されればよい。
【0013】図に示すように本実施例の両面プリント基
板20に形成された取付孔22は、両面プリント基板2
0に孔開け加工しただけの状態が維持される。即ち、取
付孔22の内周には、両面プリント基板20の基板材料
が露出している。また、この取付孔22の表裏周面24
も同様に、両面プリント基板20の基板材料が露出した
ままの状態に維持される。即ち、この取付孔22にはラ
ンドパターンが付属していない。この場合、後工程でス
ルーホールめっき処理や半田めっき処理を行なっても、
取付孔22の内周面は、基板材料のまま残される。
【0014】この取付孔22には、後述するごとく両面
プリント基板20をフレームに取付けるためのボルト及
びナットが装着される。このボルトの頭部分及びナット
が両面プリント基板20の表裏面を覆う範囲内には、図
示するように等間隔に4つのバイアホール26〜32、
すなわち電気的部品や機械的部品の端子を挿入すること
なく単純に表裏面の導通用だけに用いられるスルーホー
ルが配置されている。従って、このバイアホール26〜
32の内周面は、めっき、あるいはそのめっき上に更に
はんだめっきが施されるなどして両面プリント基板20
の表裏面の導通が確保されている。
【0015】更に、本実施例の両面プリント基板20
は、表裏面を導通させるために導通面が両面プリント基
板20の表裏に露出しているバイアホール26〜32の
露出面積が必要以上に大きくならないように、レジスト
34が被覆されている。なお、図2ではこのレジスト3
4が相当の厚みを有し、かつ、バイアホール26〜32
の表裏の導通面を覆う様に描いている。しかし、実際に
はレジスト34の厚みは極めて薄いものであり、また両
面プリント基板20の製造方法によってはバイアホール
26〜32の表面に半田が付着し、少なくともレジスト
34の上面まで盛り上がっている形態とすることも可能
である。
【0016】図3は、この様に構成された本実施例の両
面プリント基板20の取付孔22に、本来の目的である
ボルト40及びナット42を取付けた状態を説明するた
めの一部断面図である。前述のごとく、取付孔22の周
囲に設けられたバイアホール26〜32は、ボルト40
の頭部分及びナットによって覆い隠される範囲内に設け
られている。このため、取付孔22が機械的部品の取付
用として使用されると、その機械的部品であるボルト4
0の頭部分及びナット42により総てのバイアホール2
6〜32はこのボルト40の頭部分及びナット42と接
触することになる。
【0017】以上のように構成された本実施例の両面プ
リント基板20によれば、両面プリント基板20に形成
された取付孔22の内周面及びその表裏周面24は、プ
リント基板20の基板材料が露出したままの状態に維持
されている。従って、本実施例の両面プリント基板20
は、はんだ槽等のような一括ハンダ付け工程を経た後に
おいても、その取付孔22ははんだとの濡れ性に乏しい
ためにはんだが侵入することなく、孔開け工程にて穿設
された口径を維持したままとなる。このため、その後工
程となる取付孔22への機械的部品の取付を円滑に実施
することが可能となる。
【0018】しかも、はんだの侵入を防ぐために取付孔
22の口径を必要以上に大きくする必要がなく、適正な
口径の取付孔22を穿設することができる。従って、不
要な半田を除去すると言った特別な工程を取らなくとも
機械的部品の位置決めに優れ、両面プリント基板20の
フレーム取付はスムースとなり、がたの発生等を確実に
防止することができる。
【0019】また、本実施例の両面プリント基板20
は、上記のごとく簡単に取付孔22へ取付けられる機械
的部品によって覆い隠される範囲内に4つのバイアホー
ル26〜32が等間隔に設けられている。このため、取
付孔22が機械的部品の取付用として使用されると、そ
の機械的部品であるボルト40の頭部分及びナット42
と総てのバイアホール26〜32とが接触する。従っ
て、両面プリント基板20の表裏の導通性は、バイアホ
ール26〜32によって確保されるばかりでなく、導通
性に優れ、強度の大きいボルト40及びナット42によ
っても達成され、その導通インピーダンスは極めて小さ
くなる。しかも、バイアホール26〜32が等間隔に4
つ設けられていることから、ボルト40とナット42の
螺合が傾いて行なわれた場合においても、バイアホール
26〜32の何れか1つとボルト40及びナット42と
の導通は必ず確保される。また、バイアホール26〜3
2の上面に半田が盛り上がっているような形状になれ
ば、このはんだが、ボルト40やナット42の表面に強
く当接し、ボルト40,ナット42の緩み止めとして作
用することも期待できる。
【0020】更に、本実施例の両面プリント基板20
は、取付孔22とバイアホール26〜32とがボルト4
0及びナット42の占有面積内に配置されているため、
表裏の導通を確保するためのスルーホールを他の場所に
用意する必要がなく、両面プリント基板20の面積を有
効活用することができる。
【0021】以上説明したように、本実施例の両面プリ
ント基板20によれば、導通性の機械的部品であるボル
ト40及びナット42を表裏面の導通材として利用し、
その導通インピーダンスを小さくして電気回路の安定動
作を従来同様に確保することができる。しかも、一括は
んだ付け工程によっても取付孔22に不要なはんだが侵
入することもなく、取付孔22へのボルト40及びナッ
ト42の取付を円滑に行ない、生産効率を改善すること
ができる。
【0022】なお、以上の説明では、取付孔22の周り
にランドパターンがないものとして説明したが、ボルト
40,ナット42との接触を一層確実なものとするた
め、図4に示すように、取付孔22の周囲に通常と同様
ランド50を設けるものとしても差し支えない。この場
合、バイアホール26〜32は、このランド内に設けれ
ばよい。取付孔22の周縁にランドパターンが存在する
と、スルーホールめっき処理などで、内周には導電層が
形成される場合があるが、取付孔22を開けた後、スル
ーホールめっきを形成する前に、取付孔22をシール等
で塞いでおくことによって取付孔22の内周面を基板材
料のままに保持することができる。また、スルーホール
めっきの形成工程の後に取付孔22を加工するものとし
ても、取付孔22の内周面を基板材料のままとすること
ができる。なお、ここで、「基板材料のまま」とは、取
付孔22の内周面に半田に対してぬれ性の良いめっき層
などが存在しないことをいい、結果的にレジストや樹脂
コーティング等がなされた場合も、判断の付着がない材
料の場合には、基板材料のままと考えることができ、半
田の付着に対しては同一の効果を奏するから、本発明の
一変形と考えることができる。
【0023】次に、こうした取付孔22とバイアホール
26〜32の組合わせを、基板設計時に簡易に取り扱う
方法について説明する。図5は、実施例であるCAD装
置の全体ブロック図である。図示するように本実施例の
CAD装置120は、CAD管理装置130と複数のC
AD端末装置140から構成されるもので、各装置は通
信ラインSLにより相互に接続されている。なお、CA
D管理装置130はもとより、CAD端末装置140も
コンピュータを搭載したインテリジェントな装置として
構成されている。
【0024】CAD管理装置130は、RISCアーキ
テクチャを備えた高速のCPU130A、大容量のRO
M130B,RAM130C、更には大容量の磁気ディ
スク130Dを中心に構成されるサーバーマシンであ
り、その他に磁気ディスク130Dとの情報交換を司る
磁気ディスク入出力インタフェイス(以下、I/Oとい
う)130Eおよび通信ラインSLに接続される通信I
/O130Fを備え、これらの各構成要素は内部バス1
30Gにより接続されている。
【0025】この磁気ディスク130Dには、設計図面
を電子化した大容量の設計情報が複数記憶され、CPU
130Aにより集中的に管理されている。RAM130
Cは、この大容量の設計情報を十分に展開するだけの記
憶領域が主記憶に確保されており、この記憶領域に物理
的に展開できない設計情報はCPU130Aの仮想記憶
機能により上記磁気ディスク130Dを仮想的な記憶領
域として展開される。また、磁気ディスク130Dに
は、両面プリント基板20を設計するのに必要な様々な
パーツのパタンが、ライブラリとして記憶されている。
例えば、14PIN,16PIN・・・・などのICの
ランドパターン、トランジスタや抵抗器,コンデンサ等
のランドパターン、更には独自に定義したランドパター
ンである。ここでは、上述した取付孔22とそのランド
パターン50および4個のバイアホール26〜32を組
み合わせた形状(図4参照)を、取付孔パターンとして
記憶している。
【0026】ROM130Bには、CAD管理装置13
0の各構成機器を統合管理したり、CAD端末装置14
0から入力される設計コマンドを管理するためのオペレ
ーティングシステム(いわゆるOS)、設計情報が順守
すべき各種の設計条件等が不揮発的に記憶されている。
【0027】上記のごとくCAD管理装置130により
集中的に管理される設計情報は、CAD端末装置140
にから入力されるコマンドにより処理され、生成され
る。ここでCAD端末装置140は、GUI環境下で設
計データの入力を可能とするCPU140A、プログラ
ムなどの必要なデータを不揮発的に記憶するROM14
0B、主記憶装置となるRAM140C、グラフィック
表示のためのCRT40Dおよびこれをコントロールす
るCRTコントローラ140E、文字データの入力機器
であるキーボード40FおよびキーボードI/O140
G、CRT140D上の任意の点を指示するポインティ
ングデバイスであるマウス140HおよびマウスI/O
140Iを備えている。また、CAD端末装置140
は、上記CAD管理装置130との情報の授受のために
通信ラインSLに接続される通信I/O140Jを有し
ており、この通信I/O140Jと上記各構成要素とは
内部バス140Kによって相互接続されている。
【0028】このCAD端末装置140のROM140
Bには、GUI環境を実現するための一般的なグラフィ
カル表示プログラム、グラフィカル入力プログラムなど
が予め記憶されており、CPU140Aからの要求に応
じて適宜読み出され、処理される。
【0029】実際に両面プリント基板20の設計が始ま
ると、設計者は、回路図面を参照しながら、必要なIC
やトランジスタなどの機能部品に対応したランドパター
ンを磁気ディスク130Dに記憶したライブラリから読
み出し、これを両面プリント基板20上の所定の位置に
配置してゆく。ライブラリの中には、取付孔22に関す
る情報も記憶されているから、必要な箇所に取付孔22
を配置する。この際、CAD上では、取付孔22のパタ
ーン呼び出すだけで、ランドパターン50はもとより、
4個のバイアホール26〜32の大きさ、配置などの情
報も呼び出され、両面プリント基板20上への配置が完
了する。次に、設計者は回路図面を参照して、各パター
ン間の結線情報を入力する。この結果、CAD管理装置
130は、異なるネット結線同士が交差しないよう、ア
ートワークを生成し、両面プリント基板20の設計を短
時間の内に完了する。
【0030】以上説明したプリントCAD装置120
は、取付孔22をランドパターン50と4個のバイアホ
ール26〜32を備えたものとして、ライブラリに登録
しているので、内周面に半田が付着しない取付孔22を
極めて容易に設計することができる。この結果、4個の
バイアホール26〜32の配置を、いちいち設計者が指
定してやる必要がなく、取付孔22の設計を極めて容易
なものとすることができる。
【0031】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない種々なる態様により具現化さ
れることは勿論である。例えば、本実施例では、両面プ
リント基板に適用したが、4層,6層等の多層基板に適
用することも可能である。多層基板の場合には、内層面
に電源パターンやグランドパターンが配置されており、
バイアホールはこのグランドパターンなどに直接接続す
れば良いから、裏表面においてグランドラインに接続す
る目的のランドなどは設けなくとも差し支えない。ま
た、本実施例では取付孔22の表裏周面24は基板材料
が露出している構成としたが、はんだ濡れ性を一層乏し
くするためにレジストを被覆してもよい。また、取付孔
22に装着される機械的部品とは、本実施例のようにフ
レーム固定用のボルト40やナット42に限らず、電気
的部品を両面プリント基板20に機械的に取付ける部
品、例えば、その電気的部品のフレームやヒューズホル
ダーなどでもよい。また、バイアホールは、4ヶに限定
されるものではなく、いかなる数であっても差し支えな
い。アートワーク上の要請から、バイアホールの数を可
変とすることもできる。CAD装置が自動的に可能なバ
イアホールの数を決定するものとしても良い。
【0032】このように優れた効果を発揮する本発明の
両面プリント基板は、反面、CAD装置での設計時にお
いて、取付孔22、4つのバイアホール26〜32とい
った多数の穿設孔を入力する必要がある。そこで、他の
発明である両面プリント基板設計用のCAD装置は、こ
れらの取付孔22及び4つのバイアホール26〜32を
一組の設計要素としてライブラリ記憶手段に記憶し、入
力手段であるキーボード、タブレット、マウスなどによ
る1回の入力操作によりこれら多数の穿設孔をそのライ
ブラリ記憶手段から読み出すものとすることができる。
ライブラリ記憶手段とは、両面プリント基板の設計要素
である穿設孔、基本的な配線パターン、ランド等を記憶
しているCAD装置の外部記憶装置であり、例えばハー
ドディスク、光磁気ディスク等である
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明のプリント基
板は、取付孔の内周面にプリント基板の基板材料が露出
し、その取付孔に導電性の機械的な部品が取付けられた
状態においては、機械的な部品と取付孔の近傍に設けら
れたバイアホールとが導通する。従って、プリント基板
表裏面の導通インピーダンスを小さくして電気回路の安
定動作を従来同様に確保することは勿論のこと、一括は
んだ付け工程によっても取付孔に不要なはんだが侵入す
ることはない。
【0034】また、本発明のプリント基板設計用CAD
装置は、こうした取付孔を基板上に配置するのに必要な
手間を大幅に削減することができるという優れた効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である両面プリント基板の平
面図である。
【図2】その両面プリント基板のA―A断面図である。
【図3】取付孔22にボルト40,ナット42を取り付
けた状態を例示する模式図である。
【図4】取付孔22の周縁にランドパターンが存在する
場合の取付孔22の状態を示す概略構成図である。
【図5】本発明の実施例としての基板設計用CAD装置
の概略構成図である。
【符号の説明】
20…両面プリント基板 22…取付孔 24…表裏周面 26〜32…バイアホール 34…レジスト 40…ボルト 42…ナット 50…ランドパターン 120…CAD装置 130…CAD管理装置 130A…CPU 130B…ROM 130C…RAM 130D…磁気ディスク 130F…通信I/O 130G…内部バス 140…CAD端末装置 140A…CPU 140B…ROM 140C…RAM 140D…CRTディスプレイ 140E…CRTコントローラ 140F…キーボード 140G…キーボードI/O 140H…マウス 140I…マウスI/O 140J…通信I/O 140K…内部バス

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機械的な部品を取付けるために基板の表
    裏を貫通して穿設される取付孔が形成されるプリント基
    板において、 導電性の機械的な部品を取付けるために前記基板の表裏
    を貫通して穿設され、その内周面に基板材料が露出して
    いる取付孔を形成し、 該取付孔の周辺であって、該取付孔に取付けられる前記
    機械的な部品が前記基板の表裏面を覆う範囲内に、前記
    基板の表裏を貫通して穿設されて表裏面を導通させるバ
    イアホールを設けたことを特徴とするプリント基板。
  2. 【請求項2】 前記取付孔の周縁に所定幅のランドが設
    けられ、該ランド内に前記バイアホールが設けられた請
    求項1記載のプリント基板。
  3. 【請求項3】 バイアホールが、取付孔の周縁に等間隔
    に複数配列される請求項1記載のプリント基板。
  4. 【請求項4】 入力手段からの入力信号に応じてライブ
    ラリ記憶手段に記憶された設計要素を読み出し、該設計
    要素を組み合わせることでプリント基板のパターン設計
    をコンピュータ上で行なうプリント基板設計用CAD装
    置において、 前記ライブラリ記憶手段に、 導電性の機械的な部品を取付けるために前記基板の表裏
    を貫通して穿設され、その内周面にスルーホールめっき
    の処理がなされない取付孔と、 該取付孔に取付けられる前記機械的な部品が前記基板の
    表裏面を覆う範囲内に、前記基板の表裏を貫通して穿設
    されて表裏面を導通させる複数個のバイアホールと、 前記取付孔と前記バイアホールとの位置関係とを一組の
    設計要素として記憶しているプリント基板設計用CAD
    装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のプリント基板設計用CA
    D装置であって、 前記ライブラリ記憶手段は、前記取付孔の周縁に設けら
    れるランドを、前記一組の設計要素に含めて記憶する手
    段であるプリント基板設計用CAD装置。
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