JP3838906B2 - High frequency wiring board - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気的特性を向上させた高周波入出力部を具備した高周波用配線基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の高周波用配線基板(以下、高周波基板という)を図4〜図6に示す。図4は高周波基板の斜視図、図5は図4のA−A’線における断面図、図6は図5のB−B’線における部分拡大平面図である。この高周波基板は、誘電体基板11から成り、高周波回路用基板、高周波用半導体素子収納用パッケージまたは高周波用半導体素子搭載用チップキャリア等に用いられる。また、高周波基板の上面に搭載される高周波用半導体素子等の高周波用部品を電気的に接続するものであり、第1の線路導体12aと第1の同一面接地導体層13aとから成る第1のコプレーナ線路と、高周波基板が実装される外部電気回路基板の回路に電気的に接続されるものであり、第2の線路導体12bと第2の同一面接地導体層13bとから成る第2のコプレーナ線路とが、それぞれ上下面に形成されている。
【0003】
そして、第1の線路導体12aと第2の線路導体12bとを電気的に接続する貫通導体14、および第1の同一面接地導体層13aと第2の同一面接地導体層13bとを電気的に接続する接地貫通導体15から構成される高周波入出力部が設けられている。貫通導体14は、平面視形状が略円形の内層導体層14aの略中心部を貫通するとともに第1の線路導体12aから第2の線路導体12bにかけて形成されている。また、図6に示すように、接地貫通導体15は、内層導体層14aの中心C1を中心とした円周D上に略一定間隔で形成された略円形の内層接地導体層15aの中心C2部を貫通するとともに第1の同一面接地導体層13aから第2の同一面接地導体層13bにかけて形成されている。
【0004】
上記の高周波基板は、第1の線路導体12aと第2の線路導体12bとを電気的に接続する貫通導体14の部位で高周波信号の反射損失を抑制するために、貫通導体14の周囲に内層接地導体層15aが形成されている。また、誘電体基板11の各誘電体層に形成された内層導体層14a,内層接地導体層15aは、積層時に位置ずれが起こったとしても、各誘電体層に形成された貫通導体14,接地貫通導体15を確実に電気的に接続するためのものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の高周波基板においては、近時の高周波用半導体素子等を作動させる信号の高周波化に伴い、第1の線路導体12aと第2の線路導体12bとにより高周波の高周波信号を伝送させた場合、接地貫通導体15同士の間から高周波信号が漏れ、反射損失が増大して高周波信号の伝送特性が劣化するという問題点を有していた。
【0006】
そこで、それぞれの接地貫通導体15を所謂導波管の如く成るように電気的に接続して高周波信号の伝送特性を向上させることも考えられるが、この場合、貫通導体14と接地貫通導体15との間の誘電体層の強度が低下して脆くなり易い。即ち、高周波基板に熱衝撃等が印加されると、貫通導体14と接地貫通導体15との間の誘電体基板11にクラック等の破損が発生し易い。
【0007】
また、貫通導体14と接地貫通導体15との間の距離を極力短くするとともに、接地貫通導体15同士が電気的に接続されないように形成することも考えられる。しかし、この場合、内層導体層14aと内層接地導体層15aとが電気的に接続される場合がある。即ち、高周波信号が伝送される部位と、接地用の部位が電気的に短絡され伝送特性が劣化するという問題が生じ易い。
【0008】
従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、接地貫通導体と貫通導体との距離を短くするとともに、内層導体層と内層接地導体層との短絡を防止することにより、より高い周波数帯域の高周波信号を伝送できる高周波基板を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波基板は、複数の誘電体層が積層されて成る誘電体基板の上面に第1の線路導体および該第1の線路導体の両側にコプレーナ線路の接地導体層として一定間隔をもって形成された第1の同一面接地導体層から成る第1のコプレーナ線路が設けられ、前記誘電体基板の下面の前記第1の線路導体に対向する部位に形成された第2の線路導体および該第2の線路導体の両側にコプレーナ線路の接地導体層として一定間隔をもって形成された第2の同一面接地導体層から成る第2のコプレーナ線路が設けられており、前記第1の線路導体の端部から前記第2の線路導体の端部にかけて形成されるとともに両端部間に設けられた円形の内層導体層の中心部を貫通して形成された貫通導体と、前記内層導体層を中心とした円周上に一定間隔で形成された複数の内層接地導体層の中心部をそれぞれ貫通するとともに前記第1の同一面接地導体層から前記第2の同一面接地導体層にかけて形成された複数の接地貫通導体とを具備した高周波用配線基板において、前記内層接地導体層は、前記接地貫通導体の周囲に環状の導体層が前記貫通導体側の一部を半径に沿って切り取った形状となるように形成されており、かつ前記貫通導体の中心および前記接地貫通導体の中心を通る直線と前記半径とのなす前記導体層側の角度が90〜120°であることを特徴とする。
【0010】
本発明は、上記の構成により、接地貫通導体と貫通導体との距離を非常に短くするとともに内層導体層と内層接地導体層との短絡を防止できるため、より高い周波数帯域の高周波信号を低損失で伝送できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の高周波基板について以下に詳細に説明する。図1は本発明の高周波基板の斜視図、図2は図1のA−A’線における断面図、図3は図2のB−B’線のおける部分拡大平面図である。これらの図において、1は誘電体基板、2a,2bは、誘電体基板1の上下面に形成され、高周波信号が伝送される第1の線路導体,第2の線路導体、3a,3bは、誘電体基板1の上下面に第1の線路導体2aの両側および第2の線路導体2bの両側に略一定間隔をもってそれぞれ形成された第1の同一面接地導体層,第2の同一面接地導体層である。
【0012】
そして、第1の線路導体2aと第1の同一面接地導体層3aとで第1のコプレーナ線路が形成され、第2の線路導体2bと第2の同一面接地導体層3bとで第2のコプレーナ線路が形成される。なお、第1の線路導体2aと第1の同一面接地導体層3aとは電気的に短絡しないように、また、第2の線路導体2bと第2の同一面接地導体層3bも電気的に短絡しないように形成される。
【0013】
また、4は第1の線路導体2aの端部と第2の線路導体2bの端部とを接続する貫通導体、5は第1の同一面接地導体層3aと第2の同一面接地導体層3bとを接続する接地貫通導体、4aは各誘電体層に形成されて各誘電体層の貫通導体4を接続する内層導体層、5aは各誘電体層に形成されて各誘電体層の接地貫通導体5を接続する内層接地導体層である。これら貫通導体4,内層導体層4a,接地貫通導体5,内層接地導体層5aとで、第1のコプレーナ線路と第2のコプレーナ線路とが電気的に接続され、上面に高周波用半導体素子等の高周波用部品が搭載される高周波基板が構成される。
【0014】
貫通導体4は、第1の線路導体2aの端部から第2の線路導体2bの端部にかけて形成されるとともに平面視形状が略円形の内層導体層4aの略中心部を貫通して形成されている。また、複数の接地貫通導体5が、内層導体層4aの周囲に略一定間隔で内層導体層4aを中心とした円周D(図3)上に形成された複数の内層接地導体層5aの略中心部を第1の同一面接地導体層3aから第2の同一面接地導体層3bにかけてそれぞれ貫通するように形成される。内層接地導体層5a同士の間隔は、図3の場合、貫通導体4の中心C1に対する接地貫通導体5の中心C2間の角度でいえば72°であり、接地貫通導体5の中心C2間の円周D上の間隔でいえば0.64mm程度(接地貫通導体5の直径が0.2mm程度)、内層接地導体層5a同士の間の円周D上の間隔でいえば0.25mm程度以上がよい。この場合、誘電体基板1の破損を有効に防止し得る。また、より好ましくは、内層接地導体層5a同士の間の円周D上の間隔は0.5mm程度(接地貫通導体5の直径が0.1mm程度)以下がよく、0.5mmを超えると、接地貫通導体5間の誘電体層にクラックが発生し易くなる。
【0015】
貫通導体4,接地貫通導体5以外の、第1の線路導体2a,第2の線路導体2b,第1の同一面接地導体層3a,第2の同一面接地導体層3b,内層導体層4a,内層接地導体層5aは、タングステン(W),モリブデン(Mo),マンガン(Mn)等の粉末に有機溶剤,溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、誘電体基板1となる原料粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合しペースト状と成し、このペーストをドクターブレード法やカレンダーロール法によって成されたセラミックグリーンシートに、予め従来周知のスクリーン印刷法により所望の形状に印刷塗布し、約1600℃の高温で焼結することにより製作される。
【0016】
一方、貫通導体4,接地貫通導体5は、各セラミックグリーンシートの所望に位置に貫通導体4,接地貫通導体5となる貫通孔を形成し、この貫通孔に、W,Mo,Mn等の粉末に有機溶剤,溶媒を添加混合して得た金属ペーストを充填し、第1の線路導体2a,第2の線路導体2b,第1の同一面接地導体層3a,第2の同一面接地導体層3b,内層導体層4a,内層接地導体層5aとなる金属ペーストと同時に焼結することにより製作される。
【0017】
また、誘電体基板1は、その誘電率や熱膨張係数等の特性に応じて、アルミナ(Al2O3)セラミックスや窒化アルミニウム(AlN)セラミックス等が適宜選定される。
【0018】
本発明において、図3に示すように、内層接地導体層5aは、接地貫通導体5の周囲に環状の導体層が貫通導体4側の一部を半径Rに沿って切り取った形状となるように形成されており、かつ貫通導体4の中心C1および接地貫通導体5の中心C2を通る直線Lと上記半径Rとのなす導体層側の角度が90〜120°である。なお、図3でL1は直線Lのうち導体層側の線分であり、本発明では換言すると線分L1と半径Rとの角度が90〜120°である。これにより、接地貫通導体5と貫通導体4との距離を非常に短くし得るとともに、内層導体層4aと内層接地導体層5aとの短絡を防止し得るため、より高い周波数帯域の高周波信号を伝送できる。
【0019】
上記角度が90°未満の場合、内層接地導体層5aの導体層が小さいため、誘電体基板1の各誘電体層に形成されている接地貫通導体5に少しでも位置ずれがあると、接地貫通導体5と内層接地導体層5aとが電気的に接続されず、接地電位が強化されなくなる。120°を超えると、内層導体層4aと内層接地導体層5aとが電気的に短絡する場合があり、高周波信号の伝送特性が劣化する。
【0020】
また、内層接地導体層5a同士は一部が短絡しても高周波信号の伝送特性が劣化することは無いが、貫通導体4と接地貫通導体5との間の強度が低下して脆くなり易い。即ち、この場合に高周波基板1に熱衝撃等が加わると、貫通導体4と接地貫通導体5との間の誘電体基板1にクラック等の破損が発生し易い。
【0021】
また、接地貫通導体5は、内層導体層4aに短絡しないように、かつ貫通導体4の周囲に略一定間隔で円周D上に形成される必要がある。接地貫通導体5間の間隔が略一定でないと、高周波信号の伝送特性が劣化し易くなる。即ち、接地貫通導体5は貫通導体4の周囲に接地電位の壁を強固に形成するものであり、同軸構造に近い擬似同軸構造とすることで、高周波信号の伝送特性を向上させ、伝送損失を小さくできる。
【0022】
そして、本発明の高周波基板1の上面にIC,LSI,半導体レーザ(LD)等の高周波用部品を半田等の接着剤を介して搭載するとともに、高周波用部品の電極パッドと第1の線路導体2aとをボンディングワイヤにより電気的に接続し、さらに高周波基板1の下面の第2の線路導体2b,第2の同一面接地導体層3bを、それぞれ外部電気回路基板の接続用線路導体,接地導体層に半田等の接着剤を介して接続することにより、高周波用部品が高周波基板1を介して外部電気回路基板に接続され、より高周波帯域での高周波信号の入出力を行うことができる。
【0023】
本発明でいう高周波帯域とは1〜100GHz(ギガヘルツ)程度の高周波帯域およびミリ波帯域であり、好ましくは1〜80GHz程度の帯域で使用するのが好ましい。それは、80GHzを超える高周波帯域では高周波信号が外部磁場の影響を受け易くなり、ノイズおよび損失の増大をもたらすからである。より好ましくは1〜40GHz程度が良い。
【0024】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更や改良を施すことは何等差し支えない。例えば、本発明の高周波基板1を半導体パッケージの一部である高周波信号入出力部として用いても良い。
【0025】
【発明の効果】
本発明は、複数の誘電体層が積層されて成る誘電体基板の上面に第1の線路導体および第1の線路導体の両側に略一定間隔をもって形成された第1の同一面接地導体層から成る第1のコプレーナ線路が設けられ、誘電体基板の下面の第1の線路導体に対向する部位に形成された第2の線路導体および第2の線路導体の両側に略一定間隔をもって形成された第2の同一面接地導体層から成る第2のコプレーナ線路が設けられており、第1の線路導体の端部から第2の線路導体の端部にかけて形成されるとともに両端部間に設けられた略円形の内層導体層の中心部を貫通して形成された貫通導体と、内層導体層を中心とした円周上に略一定間隔で形成された複数の内層接地導体層の中心部をそれぞれ貫通するとともに第1の同一面接地導体層から第2の同一面接地導体層にかけて形成された複数の接地貫通導体とを具備しており、内層接地導体層は、接地貫通導体の周囲に環状の導体層が貫通導体側の一部を半径に沿って切り取った形状となるように形成されており、かつ貫通導体の中心および接地貫通導体の中心を通る直線と上記半径とのなす導体層側の角度が90〜120°であることにより、接地貫通導体と貫通導体との距離を非常に短くするとともに内層導体層と内層接地導体層との短絡を防止できるため、より高い周波数帯域の高周波信号を低損失で伝送できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高周波基板の斜視図である。
【図2】図1のA−A’線における高周波基板の断面図である。
【図3】図2のB−B’線における高周波基板の部分拡大平面図である。
【図4】従来の高周波基板の斜視図である。
【図5】図4のA−A’線における高周波基板の断面図である。
【図6】図5のB−B’線における高周波基板の部分拡大平面図である。
【符号の説明】
1:誘電体基板
2a:第1の線路導体
2b:第2の線路導体
3a:第1の同一面接地導体層
3b:第2の同一面接地導体層
4:貫通導体
4a:内層導体層
5:接地貫通導体
5a:内層接地導体層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency wiring board having a high-frequency input / output unit with improved electrical characteristics.
[0002]
[Prior art]
A conventional high-frequency wiring board (hereinafter referred to as a high-frequency board) is shown in FIGS. 4 is a perspective view of the high-frequency substrate, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 4, and FIG. 6 is a partially enlarged plan view taken along the line BB ′ in FIG. This high-frequency substrate comprises a
[0003]
The through
[0004]
The above high-frequency substrate has an inner layer around the through-
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional high-frequency substrate, a high-frequency high-frequency signal is transmitted by the
[0006]
Therefore, it is conceivable to improve the transmission characteristics of the high-frequency signal by electrically connecting the respective ground through
[0007]
It is also conceivable that the distance between the through
[0008]
Accordingly, the present invention has been completed in view of the above problems, and its purpose is to shorten the distance between the ground through conductor and the through conductor and to prevent a short circuit between the inner conductor layer and the inner ground conductor layer. Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-frequency substrate capable of transmitting a high-frequency signal in a higher frequency band.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The high-frequency substrate according to the present invention is formed on the upper surface of a dielectric substrate formed by laminating a plurality of dielectric layers at a constant interval as a ground conductor layer of a coplanar line on both sides of the first line conductor and the first line conductor. A first coplanar line comprising the first coplanar ground conductor layer is provided, and a second line conductor formed on a lower surface of the dielectric substrate facing the first line conductor and the second line conductor A second coplanar line composed of a second coplanar ground conductor layer formed at regular intervals as a ground conductor layer of the coplanar line is provided on both sides of the line conductor of the first line conductor, from the end of the first line conductor. A through conductor formed over an end portion of the second line conductor and penetrating through a central portion of a circular inner layer conductor layer provided between both end portions, and a circumference around the inner layer conductor layer On the top at regular intervals A high-frequency device comprising a plurality of grounding through conductors that respectively penetrate the center portions of the plurality of inner grounding conductor layers formed and are formed from the first same-surface grounding conductor layer to the second same-surface grounding conductor layer. In the wiring board for use, the inner ground conductor layer is formed such that an annular conductor layer is formed around the ground through conductor so that a part of the through conductor side is cut out along a radius , and An angle on the conductor layer side formed by a straight line passing through the center of the through conductor and the center of the ground through conductor and the radius is 90 to 120 °.
[0010]
According to the present invention, the distance between the ground through conductor and the through conductor can be made extremely short and the short circuit between the inner layer conductor layer and the inner layer ground conductor layer can be prevented. Can be transmitted.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The high-frequency substrate of the present invention will be described in detail below. 1 is a perspective view of the high-frequency substrate of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1, and FIG. 3 is a partially enlarged plan view taken along the line BB ′ of FIG. In these drawings, 1 is a dielectric substrate, 2a and 2b are formed on the upper and lower surfaces of the
[0012]
The
[0013]
Further, 4 is a through conductor connecting the end of the
[0014]
The
[0015]
Other than the through
[0016]
On the other hand, the through
[0017]
For the
[0018]
In the present invention, as shown in FIG. 3, the inner
[0019]
When the angle is less than 90 °, the conductor layer of the inner
[0020]
Further, even if a part of the inner ground conductor layers 5a are short-circuited, the high-frequency signal transmission characteristics do not deteriorate, but the strength between the through
[0021]
Further, the grounding through
[0022]
A high-frequency component such as an IC, LSI, or semiconductor laser (LD) is mounted on the upper surface of the high-
[0023]
The high frequency band referred to in the present invention is a high frequency band of about 1 to 100 GHz (gigahertz) and a millimeter wave band, and is preferably used in a band of about 1 to 80 GHz. This is because a high-frequency signal is easily affected by an external magnetic field in a high-frequency band exceeding 80 GHz, resulting in an increase in noise and loss. More preferably, about 1 to 40 GHz is preferable.
[0024]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and any changes or improvements may be made without departing from the scope of the present invention. For example, the high-
[0025]
【The invention's effect】
The present invention includes a first line conductor formed on a top surface of a dielectric substrate formed by laminating a plurality of dielectric layers, and a first coplanar ground conductor layer formed on both sides of the first line conductor at substantially constant intervals. The first coplanar line is provided, and is formed at a substantially constant interval on both sides of the second line conductor and the second line conductor formed at a portion facing the first line conductor on the lower surface of the dielectric substrate. A second coplanar line comprising a second coplanar ground conductor layer is provided, formed from the end of the first line conductor to the end of the second line conductor, and provided between both ends. A through conductor formed through the central part of the substantially circular inner conductor layer and a central part of a plurality of inner ground conductor layers formed at substantially constant intervals on the circumference centering on the inner conductor layer, respectively. And from the first coplanar ground conductor layer A plurality of ground penetrating conductors formed on the same plane ground conductor layer, and the inner ground conductor layer includes a ring-shaped conductor layer around a portion of the penetrating conductor side along the radius around the ground penetrating conductor. The angle on the conductor layer side formed by the straight line passing through the center of the through conductor and the center of the ground through conductor and the radius is 90 to 120 °. Since the distance between the conductor and the through conductor can be made very short and a short circuit between the inner conductor layer and the inner ground conductor layer can be prevented, a high frequency signal in a higher frequency band can be transmitted with low loss.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a high-frequency substrate according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of the high-frequency substrate taken along the line AA ′ in FIG. 1. FIG.
3 is a partially enlarged plan view of the high-frequency substrate taken along the line BB ′ of FIG.
FIG. 4 is a perspective view of a conventional high-frequency substrate.
5 is a cross-sectional view of the high-frequency substrate taken along the line AA ′ of FIG.
6 is a partially enlarged plan view of the high-frequency substrate taken along the line BB ′ of FIG.
[Explanation of symbols]
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