JPH04116908A - ロータリートランス - Google Patents

ロータリートランス

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JPH04116908A
JPH04116908A JP2235838A JP23583890A JPH04116908A JP H04116908 A JPH04116908 A JP H04116908A JP 2235838 A JP2235838 A JP 2235838A JP 23583890 A JP23583890 A JP 23583890A JP H04116908 A JPH04116908 A JP H04116908A
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rotary transformer
hole
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metal
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Hidetoshi Yamashita
英俊 山下
Tetsuya Hashimoto
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばビデオテープレコーダやオーディオテ
ープレコーダ等の回転磁気ヘッド装置に使用されるロー
タリートランスに関するものである。
〔従来の技術〕
従来、この種のロータリートランスとしては、磁性体コ
アの一面にメツキ、エツチング、蒸着、スパッタリング
等によりコイルパターンを形成したのち、このコイルの
端子にワイヤーボンディングやはんだ付けによりワイヤ
リード線を直接接線し、そのワイヤリード線を、スルー
ホールを通して磁性体コアの他面側へ引き回わすように
して作製されたものが知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上述のような従来のロータリートランス
にあっては、磁性体コアに巻回されたワイヤーリード線
が磁性体コアのエツジ等に擦れ合うことで、ワイヤリー
ド線の断線事故が発生してしまうことがあり、信頼性に
欠ける面があった。
本発明の目的は、断線事故がな(、信頼性の高いロータ
リートランスを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、スルーホフルを有する磁性体コアの両面に該
磁性体コアを挟んでコイルパターン導体と外部取り出し
導体とが配されたロータリートランスにおいて、前記コ
イルパターン導体と外部取り出し導体とは、前記スルー
ホール内に配された固相と液相の共存可能なはんだ合金
により接続されていることを特徴とする。
ここで、コイルはロータリートランスの一構成要素であ
って、磁束の発生、授受を行うパターン(第6図(A)
において符号イ)である。また、コイル端子はコイルの
始終端に設けた接続用の電極(第6図(A)において符
号口)である。また、外部取り出し導体はコイルと外部
回路とを結ぶための導体(第6図(B))である。これ
らの形状については第6図の形状に限定されるものでは
なく任意である。
本発明に係るロータリートランスは、スルーホール内で
磁性体コアを挟むコイル端子と外部引き出し導体とをは
んだにより橋かけ接続したものであり、その態様を、例
えば第1図(A) 、 (B) 、 (C)に示す。第
1図において1はコイル端子、2は外部引き出し導体、
3は磁性体コア、8は金属粒はんだ連続層であり、(A
)は単純三層構造の状態で接続したもの、(B)は外部
取り出し導体の一部をスルーホール5内に折り曲げ接続
したもの、(C)はコイル端子と外部取り出し導体の一
部をスルーホール内に折り曲げ接続したものをそれぞれ
模式%式% コイル端子1および外部引き出し導体2の材料としては
、はんだの濡れ性のよいものであれば如何なる材料でも
使用可能であり、具体的には、例えば銅、銀、金、白金
、鉛、錫、鉄、ニッケル。
インジウム、アルミニウム、ステンレス等を好適に使用
できる。通常、銅、銀、金が好適に使用されるが、コス
ト及び回路抵抗の点からは特に銅または銅合金が好まし
く用いられ、さらに、はんだ濡れ性を加味した場合には
、はんだ錫、金、銀等をメツキした銅または銅合金の使
用が特に好ましい。
コイル及びコイル端子1は公知のどのような方法によっ
て製造したものでもよく、メツキ、エツチング等で形成
したプリントコイルを磁性体コア3に転写して得る方法
に対して本発明は特に有効である。
また、外部取り出し導体も公知のどのような方法によっ
ても製造可能である。例えば、エツチングによって作製
されたリードフレーム、導体パターンをフィルムに貼り
付けたフレキシブルプリント配線板、導体となるピンを
樹脂成型により固定したビンコネクター等を磁性体コア
に貼り合わせたものも使用できる。また、ビン6の材質
としては、外部取り出し導体2に準じて、はぼ同様のも
のを使用できる。
磁性体コア3の材質としては、絶縁体であれば特に限定
されるものではない。また、第1図(A)。
(B)に示す形状のものでは、コイル端子1及び外部取
り出し導体2の導体厚が小さすぎると、コイル端子lと
外部取り出し導体2との間のはんだブリッジが起こりに
く(なるので、いずれも5μI以上が好ましく、10μ
m以上、さらには20um以上とすることが好ましい、
また第1図(C)のようにコイル端子1又は外部取り出
し導体2の一部を折り曲げてスルーホール内に挿入する
場合、折り曲げ部がスルーホール内に入れば、その形状
は任意である。しかし、接続方向に直交する方向の電極
寸法(以下、電極幅という)はコイル端子1と外部取り
出し導体2との最短距離が大きくなるにつれて大きくな
る。電極幅がコイル端子1と外部取り出し導体2との最
短距離の4倍以下、さらには2倍以下、特に1倍以下で
あれば、本発明の効果を顕著に発揮する。ここで、コイ
ル端子1および外部取り出し導体2の各電極幅は、はん
だの偏りを避けるために略等しい寸法とすることが好ま
しい。
また、外部取り出し導体2としてビンコネクタを使用す
る場合(第2図)、導体となるビン6の形状は任意であ
るが、その太さはビン6と対になるコイル端子1の折り
曲げ部と略等しいことが好ましい。
コイル端子1と外部取り出し導体2又は6との間の距離
については、離れすぎると両溝体間の導通が困難となる
から、端子の形状や塗布はんだ量などにもよるが、それ
らの最短距離は2mm以下、更には0.5mm以下、特
に0.1mm以下であることが好ましい。
磁性体コア3の厚みは通常5mm以下であるが、導体間
最短距離を小さ(する為に3mm以下、さらには1mm
以下であることが好ましい。
また、スルーホール5の形状は任意であるが、円形ある
いは矩形でよい。円形のスルーホール5の径は充填され
るはんだの量に影響を与える。つまり穴が大きければ多
量に充填でき、小さければ少量のはんだしか供給できな
い。接続すべきコイル端子1と外部取り出し導体2の形
状や距離にもよるが、導通の再現性を確実にする為にス
ルーホールは大きい方が好ましく、スルーホール形状が
円形の場合は直径、矩形の場合は短辺が磁性体コア3の
厚みの届以上、さらには坏以上、特に%以上とするのが
好ましい。
本発明で用いられるはんだは、固相と液相の共存が可能
なもので、ロータリートランスのコイル端子および外部
取り出し導体の導体金属と合金組織を形成できる金属を
含む合金を意味する。
はんだ4の材質としては、電極との濡れ性が良ければ任
意のもので良(、共晶系、非共晶系を問わず、いずれも
使用できる。例えば、電極が銅の場合、錫を含む合金、
特に5n−Pb合金が接合力も高(好ましい。また、電
極が銀の場合にはSn−Pb−Ag合金も使用可能であ
る。
また、良好な導通の再現性を確保するためには、同相線
温度と液相線温度の差を35℃以上、好ましくは50℃
以上とする。ここで、固相線温度ははんだ又はこのはん
だに含まれる金属粒のうち、少な(とも一部が溶は始め
る温度であり、液相線温度ははんだ及びこのはんだに含
まれる金属粒すべてが溶けてしまう温度である。
上記条件を満たすはんだとしては、 ■非共晶はんだ ■異種金属粒混合はんだ がある。
異種金属粒混合はんだは、はんだ粒より高い固相線温度
を有する金属粒が混合されているはんだである。このは
んだに使用される金属粒には、Ag、 Au、 Pt、
 Ni、 Fe、 A I;l、 Cd、 Zn及びこ
れらの金属を少なくとも1種の金属を含む合金などを好
適に使用できる。また、錫あるいは上記のうちいずれか
を含む金属で表面を覆った金属粒、ガラス粒、セラミッ
ク粒および樹脂粒を使用しても良いし、2種以上の材質
の金属を同時に使用してもよい。以上のうちでは、Ag
、 Au、 Pt、 Ni及びAu基合金、Ag基合金
、Ni基合金、及びSnあるいは上記4種の金属のいず
れかで表面を覆った金属粒が好ましい。
また、金属粒7の量はばんだ4に対して[金属粒体積]
/(金属粒体積+はんだ粒体積)×100で表される体
積比(%)で2〜20体積%とする必要がある。ここで
、2体積%未溝の場合、金属粒による流動性抑制効果が
少ないため、接続不良になり易く、逆に20体積%を超
えると、金属粒間にはんだを充満させることができず、
このため、接続抵抗が上昇し信頼性が低下する。このよ
うな異種金属粒混合はんだを使うと、リフロー工程の初
期のある期間内で一部溶融したはんだが残りの金属粒同
士を合体させるから、通常の共晶はんだに比べ高い導通
収率が得られる。
ところで、これと同じ効果を得るのに上述した■の非共
晶はんだを使用することも可能である。
この場合、異種金属粒混合はんだにおいて金属粒7が占
めていた部分は、はんだ構成材質と同一かまたはその一
部を含む材質で構成される。すなわち、■のはんだペー
ストを固相線温度以上でリフローすることにより、はん
だ粒は固相線と液相線に沿って分解する。この分解によ
り、少なくとも一部分が溶融し、残った部分のはんだ粒
がはんだペースト2の金属粒の役割をすることにより、
高い導通収率が得られる。残ったはんだ粒は成分こそり
フロー前と同じであるが、組成比が異なり、その融点も
リフロー前のはんだ粒の固相線温度よりも高いものとな
る。
以上の条件を満足する金属粒としては、はんだ8が5n
−Pb系合金の場合、はんだ粒4Aより融点の高い5n
−Pb合金、あるいは錫、鉛などの単体金属を使用でき
る。また、この種のはんだの場合の金属粒7の量は、は
んだ4を含めた接合部全体の平均化した組成比が、異な
る固相線温度と液相線温度をもつように、かつ固相線温
度における金属粒7の割合が所定以上となるように設定
すればよい。良好な導通の再現性を確保するためには、
固相線温度における金属粒の割合が体積比で接合部全体
の0.5%以上、2%以上、更には5%以上となるよう
な組成比を設定することが特に好適である。
また、■と■の組み合わせタイプとしては、非共晶はん
だ中に異種金属粒を混合したはんだを使用してもほぼ同
様の効果を得ることができる。
はんだ粒4Aや金属粒7の粒径ははんだペーストの印刷
・塗布性により1〜50μm、好ましくは1〜75μm
、更に好ましく1〜50μm程度である。また粘度偏析
を避けるためには、均一の粒径のものを使用した方が好
ましい。また、金属粒7の形状は球状よりも不定形の方
がはんだとの界面面積を太き(とれ、リフロー性に好ま
しい結果を与える。
次に、本発明のロータリートランスの製造方法を、磁性
体コアにコイルパターン導体が装着されている状態(第
5図(A))をふり出しに第4図および第5図により説
明する。
第5図(A)からは外部取り出し導体を設置するタイミ
ングにより2ルートに分かれる。すなわち、第5図(A
)に示す状態において、まず外部取り出し導体2を設置
しく第4図(A))、はんだペースト10を塗布しく第
4図 CB)) 、リフローする流れ(第4図(C))
と、先にはんだペーストを塗布しく第5図(B) ) 
、次に外部取り出し導体を設置しく第5図(C) ) 
、リフローする流れ(第5図(D))とに分かれる。
外部取り出し導体の設置とはんだペースト供給の順序と
しては、第1図(A)の断面となる接合部では、外部取
り出し導体設置からはんだ供給へ、第1図CB) 、 
(C)では任意、第2図でははんだ供給から外部取り出
し導体の設置への順序となる。
流れる順序により若干の差は生じるが、各工程は共通し
ている部分が多いので工程別に説明する。
1)外部取り出し導体の設置工程 磁性体コアのスルーホール部へ外部取り出し導体を設置
する工程である。貼り合わせる手段としては接着剤、粘
着剤等を使用できる。
2)はんだペースト塗布工程 本工程では、はんだペーストを第4図(B)又は第5図
(B)に示すようにスルーホール5内に例えばデイスペ
ンサーあるいはスクリーン印刷法を用いて塗布する。塗
布するはんだペーストの量は既に設置しである接続用導
体(1と2、または1のみ)にはんだが付着していれば
、少量でもかまわないがより導通を確実にするには、穴
のすり切り一杯とすることが好ましい。
■のはんだペーストは、上述の高融点金属粒を粒径15
0μm以下のはんだ粒に対して、容積比で2体積%以上
好ましくは5〜20体積%の割合で用いられ、これにフ
ラックスを混合することにより調製される。
また、■のはんだペーストとしては、非共晶組成のはん
だ粒とフラックスとからなるはんだペーストを使用する
か、あるいはばんだ4の構成材質の一部または全部の材
質のみで構成された金属粒7とはんだ粒4Aとフラック
スから成るはんだペーストが使用できる。
フラックス量は、リフローしたはんだ粒間およびはんだ
粒−金属粒間の一体化混合のために、はんだ粒の5wt
%以上、好ましくは7wt%以上、さらには10wt%
以上が好ましい。なお、フラックス量は金属粒量の割合
が増すに従って、印刷・塗布性を妨げない範囲で調整さ
れる。
活性剤には、無機系および有機系フラックス、その中で
も、特にアミン塩酸基や有機酸系のフラックスが用いら
れる。有機溶剤には、カルピトール系、エーテル系のも
のが用いられる。金属粒の種類によって無機系フラック
スの使用も可能である。
3)リフロー工程 接合部を加熱することにより、はんだ粒4Aは溶融して
合体し、連続相を形成し、溶融していない金属粒7を分
散させ(第3図(A) ) 、スルーホール部の表面に
ははんだペースト中のフラックスから生成された残留物
11が残る(第3図(B))。次いで、リフローしたは
んだは、冷却凝固して、コイル端子1と外部取り出し導
体2との間を電気的に導通させるはんだ4、金属粒7よ
りなる橋かけ接続層8がスルーホール内に形成される(
第3図(B” ) )。
リフロー温度は、用いるはんだ粒の固相線温度以上であ
ることが必要である。リフロー温度は樹脂の耐熱性、接
合部の信頼性に応じて決定すればよいが、はんだ粒4A
の組成によっては設定温度が低すぎると、溶融はんだの
割合が少なく、金属粒間の合体が起こらない場合がある
また、あまり高すぎるとフラックスが炭化して活性作用
がなくなるので注意が必要である。
■の非共晶はんだペーストの場合、溶融はんだの割合が
体積比で元の全部のはんだ粒の10%以上さらには20
%以上となるような温度でリフローすることが好ましい
■のはんだペーストの場合、はんだの融点よりも5℃以
上高い温度とする。さらには接合強度の点から、20℃
以上高い温度とするのが好ましい。
またリフロー時間は数秒以上あればよい。
加熱方法としては、熱風加熱、赤外戦加熱。
ペーパーフェースソルダリング、レーザー加熱。
ホットプレート、抵抗加熱、はんだごて加熱などがある
が、より高い導通の再現性を得るためには、はんだが溶
融し始めてから、リフローのビーク温度に達するまでの
昇温速度は遅い方が好ましく、熱風加熱や赤外線加熱が
特に好ましい。
塗布ペーストのりフローに先立って予備加熱を適用する
ことができる。予備加熱は、リフロー時の急激な温度上
昇による磁性体コアへの熱応力を緩和するためと同時に
、フラックス中の揮発成分を完全に放熱させてリフロー
時のガス発生を抑える効果があり、かかる予備加熱を行
うことが好ましい。予備加熱ははんだの融点よりも低い
温度、より好ましくははんだの融点よりも20℃〜60
℃低い温度とする。例えば、Sn : Pb= 63 
: 37の組成のはんだ(共晶はんだ)をベースにした
ものの場合には、温度120℃〜160℃で予備加熱す
ることが好ましい、これより高すぎると、フラックスが
硬化し、はんだ付着性が悪くなる。逆に、低すぎると、
フラックスの揮発成分の放熱が不充分でガスの滞留を起
こし、はんだ不満れの原因となる。加熱時間は、はんだ
ペーストの量、フラックスの量や種類、加熱方式などに
より異なるが、基板の表面および内部が規定の温度に達
してから1〜3分間程度の間にわたって予備加熱するこ
とが好ましい。
リフローの後、冷却により形成された金属粒/はんだ固
体層のスルーホール接続体の近傍に付着したフラックス
残留物除去のために、必要に応じて洗浄を行う(第3図
(C)または(C’ ) ) 、洗浄剤として、トリク
ロロトリフルオロエタンに代表されるフロン系溶剤や1
,1.1−トリクロロエタンなどの塩素系溶剤を用いて
シャワー洗浄、超音波洗浄や蒸気洗浄などを行えばよい
〔実施例1] 第4図(A)に示すフェライトコア3の片面にコイル端
子1、別の面に外部取り出し導体2を有するロータリー
トランスを用意した。コイル端子1及び外部取り出し導
体2はともに材質が銅で、両導体の厚みは40μ■、折
り曲げ部の電極形状は矩形で電極幅は0.3mmであっ
た。また、フェライトコアの厚みは1.0mm、スルー
ホールは0.7mmの角穴で電極間最短距離は0.1m
mであった。
リード線設置面側からメタルマスク(Q、 L5mmt
)を用いたスクリーン印刷法にてスルーホール内にはん
だペーストを、穴内に折り曲げられている両導体にまた
がるように、しかも穴にほぼすり切りになるように第4
図(B)の如(充填した。使用したはんだペーストは下
記の2種類である。
■非共晶はんだペースト 千住金属工業■5PT−55−35,固相線温度183
℃液相線温度248℃、フラックスlowt%■異種金
属粒混合はんだペースト はんだ粒材質 Sn/ Pb−63/ 37はんだ粒径
  300メツシユ はんだ粒形状 不定形 金属粒材質  銀 金属粒径   350メツシエ 金属粒形状  不定形 フラックス  弱活性ロジン 混合比    (体積比) (はんだ粒):(金属粒):(フラックス)=90: 
10: 105 金属粒混合量 10体積% その後、120℃の熱風オーブン中で10分間予備加熱
した後、215℃の熱風オーブン中で3分間リフローさ
せ(第4図(C) ) 、ついで1,1.1−トリクロ
ロエタンで超音波洗浄して周辺のフラックス残留分を除
去して第4図(D)に示すような電気的接合部を持つロ
ータリートランスを得た。
なお、■のはんだの固相&I湯温度おける金属粒量は5
7%であった。いずれのはんだペーストにおいても得ら
れた接合部は、リフローしたはんだはほぼ100%の収
率で第4図(D)のように2導体間にまたがるように橋
かけ接続されており、接合強度も問題はなかった。
以上のようにして作製したロータリートランスを熱衝撃
試験(−30℃::80℃各1時間、200タイクル)
したところ、問題なかった。
〔実施例2] 第5図(A)に示すフェライトコア3の片面にコイル端
子1を取り付けたロータリートランスを用意した。コイ
ル端子1は銅製で、厚みは40μm、折り曲げ部の形状
は矩形で電極幅は0.3mmであった。またフェライト
コア3の厚みは1.抛m、スルーホールは一辺0.7m
mの角穴であった。
フェライトコアのコイル端子1がない側から、メタルマ
スク(0,15m5+t)を用いたスクリーン印刷法に
より、スルーホールにはんだペースト10(千住金属工
業■5PT−55−35、固相線温度183℃、液相線
温度248℃、フラックス10wt%)をコイル端子に
付着するように塗布した(第5図(B) ) 。
次に、外部取り出し導体であるビンがスルーホール内に
挿入されるようにビンコネクター(ビン部は銅合金/錫
メツキ長さ0.5mm、太さφ0.3++u+で支持体
はエポキシ樹脂である)を接着剤(セメダインEPOO
I)で装着した(第5図(C)) (最短距離0.2讃
■)。
次に、120℃の熱風オーブン中で10分間予備加熱し
た後、215℃の熱風オーブン中で3分間リフローさせ
(第5図([)) ) 、次いでl、 1. l−トリ
クロロエタンで超音波洗浄して周辺のフラックス残留を
除去して第5図(E)に示すような電気的接合部を持つ
ロータリートランスを得た。
得られた接合部では、リフローしたはんだはほぼ100
%の収率で第4図(E)のように2導体間にまたがるよ
うに橋かけ接続されており、接合強度も問題なかった。
以上のようにして作製したロータリートランスを熱衝撃
試験(−30℃工80℃各1時間、200タイクル)し
たところ、問題なかった。
〔発明の効果] 以上説明したように、本発明は、スルーホールを設けた
磁性体コアを挟んでその両面にコイルパターン導体と外
部取り出し導体が設置されたロータリートランスにおい
て、前記コイルパターン導体と外部取り出し導体を5固
相と液相の共存が可能なはんだ合金、例えば非共晶はん
だや金属粒入りはんだでスルーホール接続したものであ
るので、電気接合部の接続が確実で断線事故に至ること
がなく、極めて信頼性の高いものとなる。
また、本発明は、従来のようにワイヤーリード線を1本
ずつスルーホール内に引き回わす作製する必要のある構
成と異なり、外部取り出し導体の1コア分を一度に貼り
付けることができるとともに、−括スルーホール接続も
可能であるので、作製工程における作業性も格段に向上
し、製造容易なものとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)〜(C)および第2図はそれぞれ本発明に
係るロータリートランスの実施態様の接合部を示す模式
的断面図、 <8′)yxt;rc′ン 第3図(A)〜(C)、は本発明に係るロータリートラ
ンスの製造工程を説明するための模式的断面図、 第4図(A)〜(D)は本発明に係るロータリートラン
スの一実施例を示す模式的断面図、第5図(A)〜(E
)は本発明に係るロータリートランスの他の実施例を示
す模式的断面図、および第6図は本発明を有効に適用し
得るロータリートランスを示すものであって、第6図(
A)は全体の構成を示す概略平面図、第6図(B)は電
極を示す要部拡大図、第6図(C)はコイル面で断面視
した断面図である。 1・・・コイル端子、 2・・・外部取り出し導体、 3・・・磁性体コア、 4・・・はんだ層、 5・・・スルーホール、 6・・・ビン、 7・・・金属粒、 8・・・金属粒/はんだ固体層、 9・・・ビン支持樹脂、 lO・・・はんだペースト。 ii・・・フラックス残渣。 手続補正書 (方式) %式% 1、事件の表示 特願平2−235838号 2、発明の名称 ロータリートランス 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 旭化成工業株式会社 4、代理人 住所〒107 東京都港区赤坂5丁目1番31号 第6セイコービル3階 補正命令の日付 平成 (発送口 2年11月13日 平成2年11月27日) 図 7、補正の内容 (1)明細書第15頁下から2行目のr(B’lJをr
(D)Jと補正する。 (2)同第18頁第6行目の[第3図(C1または(C
’ ) Jを[第3図(C1または(E)」と補正する
。 (3)同第23頁第12行目の「第3図fA)〜fc)
(B′)および(C′)は本発明に係る」を「第3図(
A)〜(El は本発明に係る」と補正する。 (4)第3図(B′)および(C′)を別紙の通り補正
する。 以上 (D) 第 図 (E)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)スルーホールを有する磁性体コアの両面に該磁性体
    コアを挟んでコイルパターン導体と外部取り出し導体と
    が配されたロータリートランスにおいて、 前記コイルパターン導体と前記外部取り出し導体とは、
    前記スルーホール内に配された固相と液相の共存可能な
    はんだ合金により接続されていることを特徴とするロー
    タリートランス。
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JP2960504B2 (ja) 1999-10-06

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