JP4484672B2 - 多数個取り配線基板 - Google Patents

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Description

本発明は、広面積の母基板に半導体素子や水晶振動子等の電子部品が搭載される複数の配線基板領域が縦横に配列形成されて成る多数個取り配線基板および電子部品が搭載された電子装置に関するものである。
従来、半導体素子や水晶振動子等の電子部品を搭載するための配線基板は、例えば酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成る絶縁基体の表面に、タングステンやモリブデン等の高融点金属粉末メタライズから成る配線導体が配設されることにより形成されている。
そして、配線基板上に電子部品が搭載されるとともに電子部品の各電極が半田やボンディングワイヤ等の電気的接続手段を介して配線導体に電気的に接続され、この配線基板上に金属やセラミックスから成る蓋体あるいはポッティング樹脂が電子部品を覆うようにして接合されることによって電子部品が気密に封止されて電子装置となる。
ところで、このような配線基板は、近年の電子装置の小型化の要求に伴いその大きさが数mm角程度の極めて小さなものとなってきている。
そこで、このような小型の配線基板は、その取り扱いを容易なものとするために、また配線基板やこれを使用した電子装置の製造効率を向上させるためにいわゆる多数個取り配線基板の形態で製造されている。
この多数個取り配線基板は、図2に示すように、平板状の広面積の母基板11の中央部に、各々がその上面に電子部品(図示せず)の搭載部を有するとともに、その搭載部から外周にかけて導出する配線導体13が被着された略四角形の多数の配線基板領域12を縦横の並びに一体的に配列形成して成る構造である。そして、各配線基板領域12の上面に電子部品が搭載され、その各電極と配線導体13とが電気的に接続された後に、母基板11が各配線基板領域12に分割されることによって多数個の電子装置が同時集約的に製造される。
なお、このような多数個取り配線基板においては、配線導体13が酸化腐食するのを防止するとともに、配線導体13と電子部品の電極との電気的な接続や、配線導体13と外部電気回路基板の回路配線との電気的な接続を良好なものとするために、各配線導体13の露出表面にはめっき金属層、例えば厚みが1〜10μm程度のニッケル(Ni)めっき層と厚みが0.1〜3μm程度の金(Au)めっき層とが、電解めっき法により順次被着されている。
従来、このような多数個取り配線基板において、配線導体13の露出表面に電解めっき法によりNiめっき層やAuめっき層のめっき金属層を被着させるには、母基板11の各配線基板領域12に形成した配線導体13間を電気的に共通に接続しておくとともに、母基板11の外周部にめっき用共通導体14を配設しておき、このめっき用共通導体14から配線基板12aの並びの外周に位置する配線導体13に、めっき用共通導体14を介して電解めっき用の電流を供給することによって、各配線導体13の露出表面に電解めっきが行われている。
なお、めっき用共通導体14へのめっき用電流の供給は、めっき用共通導体14から母基板11の外周縁にかけてめっき用端子15を形成しておき、このめっき用端子15にめっき用治具(図示せず)を接触させ、電源からめっき用治具およびめっき用端子15を介してめっき用共通導体14に所定の電流を通電することにより行なわれている。
特開2000−165004号公報
しかしながら、近年の電子装置の高密度化により、多数個取り配線基板の各配線基板領域12に形成された配線導体13は、その配線幅が狭くなってきており、母基板11の外周部に形成された配線基板領域12の配線導体13と母基板11の中央部に形成された配線基板領域12の配線導体13とにおいて、めっき用端子15からのそれぞれの導通抵抗の差が大きくなってきている。すなわち、めっき用端子15から母基板11の外周部に形成された配線基板領域12までの導通抵抗に比べて、めっき用端子15から母基板11の中央部に形成された配線基板領域12までの導通抵抗が極めて大きくなってきている。そのため、各配線基板領域12の配線導体13に流れる電流量の差も大きなものとなり、各配線基板領域12の配線導体13に被着されるめっき金属層の厚みが母基板11の外周部と中央部とで大きくばらついてしまう傾向にある。そのため、各配線導体13間で電気特性、ボンディング性、耐食性等のばらつきが発生しやすいという問題点を有していた。なお、めっき金属層の厚みばらつきは、めっき金属層の色調ばらつきとして表れる。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、多数の配線基板領域を縦横の並びに一体的に配列形成して成る母基板において、母基板の各配線導体に、電解めっき法によりめっき金属層を均一に被着させることが可能な多数個取り配線基板および電子装置を提供することにある。
本発明の多数個取り配線基板は、絶縁材料からなる母基板と、該母基板に形成され、それぞれ複数の配線基板領域を有する複数の配線基板領域群と、前記母基板の外周部に形成され、めっき用電圧が印加されるめっき用端子と、前記母基板の外周部に前記複数の配線基板領域群を取り囲むように形成され、前記めっき用端子に電気的に接続された第1のめっき用共通導体と、前記母基板の前記複数の配線基板領域群の間に形成され、前記第1のめっき用共通導体に電気的に接続された第2のめっき用共通導体と、前記複数の配線基板領域の各々に形成され、前記第1のめっき用共通導体および前記第2のめっき用共通導体に電気的に接続された配線導体とを備えており、前記めっき用端子は、四角形状の前記母基板の対向する一対の辺に形成され、前記第2のめっき用共通導体は、前記母基板の中央部を横切って前記一対の辺と垂直な方向に延びる第1の領域と、前記母基板の中央部を横切って前記一対の辺と平行な方向に延びる第2の領域とを有し、該第2の領域の幅が前記第1の領域の幅より大きいことを特徴とするものである。
本発明の多数個取り配線基板によれば、母基板の外周部に複数の配線基板領域群を取り囲むように形成され、めっき用端子に電気的に接続された第1のめっき用共通導体と、母基板の複数の配線基板領域群の間に形成され、第1のめっき用共通導体に電気的に接続された第2のめっき用共通導体と、複数の配線基板領域の各々に形成され、第1のめっき用共通導体および第2のめっき用共通導体に電気的に接続された配線導体とを備えている。本発明はこのような構成により、めっき用端子から母基板の中央部に形成された配線基板領域の配線導体までの導通抵抗と、めっき用端子から母基板の外周部に形成された配線基板領域の配線導体までの導通抵抗との差を低減させることができる。そして、導通抵抗の差を低減させることにより、母基板の中央部と母基板の外周部とにおけるめっき厚のばらつきを低減させることができ、配線導体間での電気特性のばらつき等を低減させることが可能となる。
また、本発明の多数個取り配線基板によれば、めっき用端子は、四角形状の母基板の対向する一対の辺に形成され、第2のめっき用共通導体は、母基板の中央部を横切って一対の辺と垂直な方向に延びる第1の領域と、母基板の中央部を横切って一対の辺と平行な方向に延びる第2の領域とを有し、この第2の領域の幅が第1の領域の幅より大きいことにより、めっき用端子から母基板の中央部に形成された配線基板領域の配線導体までの導通抵抗と、めっき用端子から母基板の外周部に形成された配線基板領域の配線導体までの導通抵抗との差を低減させることができ、各配線基板領域の配線導体間のめっき金属層の厚みばらつきを低減させ、配線導体間での電気特性のばらつき等をさらに低減させることができる。
次に、本発明の多数個取り配線基板を添付の図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の多数個取り配線基板の構造を示す平面図である。
本発明の多数個取り配線基板は、母基板1と、母基板1に形成され複数の配線基板領域2を有する複数の配線基板領域群7a〜7dと、母基板1の外周部に形成されためっき用端子5と、複数の配線基板領域群7a〜7dを取り囲むように形成された第1のめっき用共通導体4と、複数の配線基板領域群7a〜7dの間に形成された第2のめっき用共通導体6と、複数の配線基板領域2の各々に形成された配線導体3とを備えている。
母基板1は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体,窒化アルミニウム質焼結体,ムライト質焼結体,窒化珪素質焼結体,炭化珪素質焼結体,ガラスセラミックス等の電気絶縁材料から成る四角形状の平板である。
母基板1は、例えば酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成る場合であれば次のようにして製造される。まず、酸化アルミニウム,酸化珪素,酸化カルシウム,酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バインダおよび溶剤を添加混合して泥漿状とし、これをドクターブレード法によりシート状に成形して複数枚のセラミックグリーンシートを得る。そして、これらセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し、上下に積層する。最後に、この積層体を還元雰囲気中において約1600℃の温度で焼成することによって母基板1が製造される。
配線基板領域2は、個片化されることによりそれぞれが配線基板となる領域である。本発明の多数個取り配線基板においては、複数の配線基板領域2によりそれぞれの配線基板領域群7a〜7dが構成されている。図1に示した多数個取り配線基板は、4つの配線基板領域群7a〜7dが形成されている。配線基板領域2は、上面に、電子部品(図示せず)の電極がボンディングワイヤや半田等を介して接続される配線導体3が形成されている。隣り合う配線基板領域2の配線導体3同士が電気的に接続されている。
なお、配線導体3の露出表面には、配線導体3が酸化腐食することを防止するとともに、ボンディングワイヤのボンディング性や、半田の濡れ性等を向上させるために、めっき金属層(例えば厚みが1〜10μm程度のNiめっき層と厚みが0.1〜3μm程度のAuめっき層)が電解めっき法により被着されている。
第1のめっき用共通導体4は、四角枠形状であり、めっき用端子5に電気的に接続されている。図1に示した多数個取り配線基板において、第1のめっき用共通導体4は、4つの配線基板領域群7a〜7dを取り囲むように、母基板1の外周部に形成されている。この第1のめっき用共通導体4は、各配線基板領域2に形成された配線導体3に電気的に接続されている。
めっき用端子5は、めっき用電圧が印加される端子である。めっき用端子5は、多数個取り配線基板に電流を供給する供給口として機能し、母基板1に少なくとも1箇所設けておく必要がある。図1に示した多数個取り配線基板において、めっき用端子5は、対向する一対の辺8a,8bにそれぞれ2箇所ずつ形成されている。
第2のめっき用共通導体6は、4分割された配線基板領域群7a〜7dのそれぞれの間に形成されている。図1に示した多数個取り配線基板において、第2のめっき用共通導体6は、配線基板領域群7a〜7dの間に十文字状に形成されている。この第2のめっき用共通導体6は、各配線基板領域2に形成された配線導体3に電気的に接続されている。
また、第2めっき用共通導体6は、第1のめっき用共通導体4から配線基板領域2の配線導体3に電流がスムーズかつ均一に供給されるように、複数の配線基板領域群7a〜7dそれぞれの面積を均一とするように設けておくと良い。
めっき用端子5をめっき用治具(図示せず)に接続することにより、電源からめっき用治具、めっき用端子5の電流経路が形成され、第1のめっき用共通導体4および第2のめっき用共通導体6を経て各配線導体3にめっき用の電流が供給され、この電流によりめっき液中のNiやAuなどのめっき金属層が配線導体3の露出表面に被着される。
なお、各配線導体3間のめっき金属層の厚みばらつきはその厚みにおける最小値に対する最大値の比率が一般的に要求される1.5倍以下となるように形成されている。これにより、配線導体3間での電気特性のばらつき等を防止できる。
また、これら配線導体3、第1のめっき用共通導体4、めっき用端子5、第2のめっき用共通導体6は、タングステン,モリブデン,銅,銀等の金属粉末メタライズから形成されている。これらの構成が、例えばタングステンメタライズから成る場合であれば、タングステン粉末に適当な有機バインダ、溶剤を添加混合して得た金属ペーストを母基板1用のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法を用いて所定のパターンに印刷塗布しておき、これを母基板1用のセラミックグリーンシート積層体とともに焼成することによって母基板1の所定位置に所定パターンに形成される。
本発明の多数個取り配線基板は、母基板1の外周部に複数の配線基板領域群7a〜7dを取り囲むように形成され、めっき用端子5に電気的に接続された第1のめっき用共通導体4と、母基板1の複数の配線基板領域群7a〜7dの間に形成され、第1のめっき用共通導体4に電気的に接続された第2のめっき用共通導体6と、複数の配線基板領域2の各々に形成され、第1のめっき用共通導体4および第2のめっき用共通導体6に電気的に接続された配線導体3とを備えている。本発明の多数個取り配線基板は、このような構成により、めっき用端子5から母基板1の中央部に形成された配線基板領域2の配線導体3までの導通抵抗と、めっき用端子5から母基板1の外周部に形成された配線基板領域2の配線導体3までの導通抵抗との差を低減させることができる。そして、導通抵抗の差を低減させることにより、母基板1の中央部と母基板1の外周部におけるめっき厚のばらつきを低減させることができ、母基板1に形成された各配線導体3間での電気特性のばらつき等を低減させることが可能となる。
また、本発明の多数個取り配線基板は、めっき用端子5は、四角形状の母基板1の対向する一対の辺8a,8bに形成され、第2のめっき用共通導体6は、母基板1の中央部を横切って一対の辺8a,8bと垂直な方向に延びる第1の領域6aと、母基板1の中央部を横切って一対の辺8a,8bと平行な方向に延びる第2の領域6bとを有し、この第2の領域6bの幅が第1の領域6aの幅より大きい。このような構成により、めっき用端子5から母基板1の中央部に形成された配線基板領域2の配線導体3までの導通抵抗と、めっき用端子5から母基板1の外周部に形成された配線基板領域2の配線導体3までの導通抵抗との差をさらに低減させることができ、めっき金属層の厚みばらつきを低減し、母基板1の外周部の配線導体3および母基板1の中央部の配線導体3間の電気特性のばらつき等を低減させることができる。
また、めっき用端子5が対向する一対の辺に形成されているとともに、第2のめっき用共通導体6bは、各配線基板領域群7a〜7dが同じ面積となるように形成されていることが好ましい。このような構成により、めっき用端子5から各配線基板領域2までの電流経路の長さが短くなり、母基板1の外周部の配線導体3および母基板1の中央部の配線導体3間の導通抵抗の差を低減して、めっき金属層の厚みばらつきを低減させることができる。
また、めっき用端子5は、対向する一対の辺にそれぞれ対向するように形成することが好ましい。これにより、めっき用端子5から各配線導体3までの導通抵抗の差をより小さなものとすることができる。
また、第1のめっき用共通導体4から第2のめっき用共通導体6を経て配線導体3に供給されるめっき用の電流量のばらつきを小さくするため、第1のめっき用共通導体4および第2のめっき用共通用導体6の各々の長さや幅、および厚みの寸法を、第2のめっき用共通導体6の方が第1のめっき用共通導体4より導通抵抗が小さくなるように調整してもよい。なお、第1のめっき用共通導体4および第2のめっき用共通導体6の幅は、第1のめっき用共通導体4および第2のめっき用共通導体6となる金属ペーストを印刷するためのスクリーン印刷用の製版の開口孔の幅を変化させること等により調整する。
また、第1のめっき用共通導体4および第2のめっき用共通導体6は、その幅が0.2mm未満では安定して配線導体3に電流を供給することが難しく、3.0mmを超えると、幅が広くなりすぎるため、母基板1を大型化してしまうとともに、第2のめっき用共通導体6となる金属ペーストを複数の配線基板領域群7a〜7dの間に印刷すると、配線基板領域2を多数形成して製造することが設計上困難となる。従って、第1のめっき用共通導体4と第2のめっき用共通導体6は、その幅を0.2〜3.0mmの範囲とすることが好ましい。
なお、めっき用端子5から第1のめっき用共通導体4を経て第2のめっき用共通導体6の第1の領域6aまたは第2の領域6bとの間の導通抵抗が同じとなるようにするために、第2のめっき用共通導体6の幅が、上記0.2〜3.0mmの範囲を外れるような場合は、その幅を範囲内とするために、第2のめっき用共通導体6の長さを短く、その厚みを厚くするとともに、第2の領域6bの方が第1の領域6aの導通抵抗より小さくなるように調整してもよい。第1めっき用共通導体4および第2のめっき用共通導体6の厚みを調整する場合、めっき用端子5に近いほど、その厚みを薄くして調整すればよい。
なお、第1のめっき用共通導体4および第2のめっき用共通導体6の厚みは金属ペーストの印刷厚みにより調整するが、10μm未満または30μmを超えると、金属ペーストを均一な厚みで安定して印刷することが難しくなる。従って、第1のめっき用共通導体4および第2のめっき用共通導体6の厚みは10〜30μmの範囲とすることが望ましい。そのため、厚みが10〜30μmの範囲を外れるような場合は、その厚みを範囲内とするために、その厚みを範囲内とするために、第2のめっき用共通導体6の長さを短く、その幅を広くするとともに、第2のめっき用共通導体6の方が第1のめっき用共通導体4の導通抵抗より小さくなるように調整することが好ましい。
また、母基板1は、あらかじめ、母基板1の表面に分割溝を形成しておき、この分割溝に沿って分割することにより各配線基板領域2となる。なお、母基板1の分割は、ダイシング加工等により行なわれる。
本発明の多数個取り配線基板は、めっき用端子5をめっき用電源に接続することによって、各配線導体3に電解めっきによるめっき金属層を被着させ、しかる後、各配線基板領域2に電子部品を搭載するとともに、この電子部品の電極と配線導体3とを半田やボンディングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的に接続し、最後に、各配線基板領域2の上に金属やセラミックスから成る蓋体やポッティング樹脂を接合し、その後、母基板1を配線基板領域2ごとに分割することにより、多数個の電子装置を同時集約的に製造される。
本発明の多数個取り配線基板の実施例を以下に説明する。図2の平面図に示すような内側寸法の長辺が90mm、短辺が60mmの第1のめっき用共通導体4で1500個の配線基板領域2を取り囲むように形成した従来の実施形態である母基板1の試料No.1と、図1の平面図に示すような第1のめっき用共通導体4で取り囲まれた領域を第2のめっき用共通導体6によって均一に4分割して配線基板領域群7a〜7dを形成した本発明の実施形態である母基板1の試料No.2の2種類を製造した。
なお、各評価用試料に使用した母基板1の外形寸法は、長辺が100mm、短辺が70mmの四角形状であり、厚みが1.0mmの酸化アルミニウム質焼結体とした。めっき用電圧が印加されるめっき用端子5は、母基板1の一対の短辺ごとに2個ずつ形成し、その各短辺のめっき用端子間の距離は60mmとして第1のめっき用共通導体4に近接するように形成した。また、第1のめっき用共通導体4の幅は0.5mmとし、第2のめっき用共通導体6の幅は2.0mmとした。
そして、母基板1をNiめっき浴に浸漬した後、電流密度0.5A/dcmで30分間流した後、評価試料ごとに図1および図2に示すようなめっき用端子5近傍の配線基板領域2の配線導体3と母基板1の中央部近傍の配線基板領域2配線導体3において、5箇所の測定部位(図1のA,B,C,D,E、の5箇所、および図2のA’,B’,C’,D’,E’の5箇所を示す)を選択して導通抵抗とNiめっき厚みを測定した。そして、この分野において一般的に基準とされているめっき厚みを考慮して、それぞれの評価試料につきNiめっき厚みの最小値に対する最大値の比率が1.5倍以下のものを良(○)、1.5倍を超えるものを不良(×)として評価した。
Figure 0004484672
表1より、試料No.1においては、母基板1の中央部に形成された配線導体3のめっき用端子5からの導通抵抗は、めっき用端子5近傍の配線導体3の導通抵抗と比較して、4.9倍の導通抵抗を示し、試料2においては、1.3倍の導通抵抗を示した。
また、Niめっき層の厚みは、試料1においては、Niめっき層の最小値に対する最大値の比率が1.5倍を超えてしまい評価としては不良となったが、試料No.2においては1.2倍となり、Niめっき層の厚みばらつきを有効に防止できていた。
このように、本発明の多数個取り配線基板は、母基板1の複数の配線基板領域群7a〜7dの間に形成され、第1のめっき用共通導体4に電気的に接続された第2のめっき用共通導体6により、導通抵抗、およびめっき金属層の厚みばらつきを小さくすることができる。
本発明の多数個取り配線基板の構造を示す平面図である。 従来の多数個取り配線基板の構造を平面図である。
符号の説明
1・・・・・・・母基板
2・・・・・・・配線基板領域
3・・・・・・・配線導体
4・・・・・・・第1のめっき用共通導体
5・・・・・・・めっき用端子
6・・・・・・・第2のめっき用共通導体
6a・・・・・・第2のめっき用共通導体における第1の領域
6b・・・・・・第2のめっき用共通導体における第2の領域
7a〜7d・・・・・・配線基板領域群
8a,8b・・・・・・対向する一対の辺

Claims (1)

  1. 絶縁材料からなる母基板と、該母基板に形成され、それぞれ複数の配線基板領域を有する複数の配線基板領域群と、前記母基板の外周部に形成され、めっき用電圧が印加されるめっき用端子と、前記母基板の外周部に前記複数の配線基板領域群を取り囲むように形成され、前記めっき用端子に電気的に接続された第1のめっき用共通導体と、前記母基板の前記複数の配線基板領域群の間に形成され、前記第1のめっき用共通導体に電気的に接続された第2のめっき用共通導体と、前記複数の配線基板領域の各々に形成され、前記第1のめっき用共通導体および前記第2のめっき用共通導体に電気的に接続された配線導体とを備えており、前記めっき用端子は、四角形状の前記母基板の対向する一対の辺に形成され、前記第2のめっき用共通導体は、前記母基板の中央部を横切って前記一対の辺と垂直な方向に延びる第1の領域と、前記母基板の中央部を横切って前記一対の辺と平行な方向に延びる第2の領域とを有し、該第2の領域の幅が前記第1の領域の幅より大きいことを特徴とする多数個取り配線基板。
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