JPH1167818A - 回路板 - Google Patents

回路板

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JPH1167818A
JPH1167818A JP22823197A JP22823197A JPH1167818A JP H1167818 A JPH1167818 A JP H1167818A JP 22823197 A JP22823197 A JP 22823197A JP 22823197 A JP22823197 A JP 22823197A JP H1167818 A JPH1167818 A JP H1167818A
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adhesive
connection terminal
connection
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JP22823197A
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Itsuo Watanabe
伊津夫 渡辺
Kenzo Takemura
賢三 竹村
Akira Nagai
朗 永井
Kazuhiro Isaka
和博 井坂
Osamu Watanabe
治 渡辺
Kazuyoshi Kojima
和良 小島
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Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接続部での接続抵抗の増大や接着剤の剥離が
なく、接続信頼性が大幅に向上する回路板を提供する。 【解決手段】 フェノキシ樹脂、アクリルゴムを酢酸エ
チルに溶解し溶液を得た。マイクロカプセル型潜在性硬
化剤を含有する液状エポキシこの溶液に加え、撹拌し、
溶融シリカ、ニッケル粒子フィルム塗工用溶液を得、溶
液から接着フィルムを作製した。接着フィルムをNi/
AuめっきCu回路プリント基板に貼付け、接着フィル
ム側にチップを対向し、チップのバンプとNi/Auめ
っきCu回路プリント基板の位置あわせを行い、加熱、
加圧を行い接続を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばフリップチ
ップ実装方式により半導体チップを基板と接着剤で接着
固定すると共に両者の電極同士を電気的に接続するた回
路板に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体実装分野では、低コスト化・高精
化に対応した新しい実装形態としてICチップを直接プ
リント基板やフレキシブル配線板に搭載するフリップチ
ップ実装が注目されている。フリップチップ実装方式と
しては、チップの端子にはんだバンプを設け、はんだ接
続を行う方式や導電性接着剤を介して電気的接続を行う
方式が知られている。これらの方式では、接続するチッ
プと基板の熱膨張係数差に基づくストレスが、各種環境
下に曝した場合、接続界面で発生し接続信頼性が低下す
るという問題がある。このため、接続界面のストレスを
緩和する目的で一般にエポキシ樹脂系のアンダフィル材
をチップ/基板の間隙に注入する方式が検討されてい
る。しかし、このアンダフィルの注入工程は、プロセス
を煩雑化し、生産性、コストの面で不利になるという問
題がある。このような問題を解決すべく最近では、異方
導電性と封止機能を有する異方導電性接着剤を用いたフ
リップチップ実装が、プロセス簡易性という観点から注
目されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チップ
を異方導電接着剤を介して直接基板に搭載する場合、温
度サイクル試験下ではチップと基板の熱膨張係数差に基
づくストレスが接続部において生じ、熱衝撃試験、PC
T試験、はんだバス浸漬試験などの信頼性試験を行うと
接続抵抗の増大や接着剤の剥離が生じるという問題があ
る。また、チップの接続端子に突起電極が形成されてい
る場合では、信頼性試験においてチップと基板の熱膨張
係数差に基づくストレスが突起電極とチップ界面に集中
し、突起電極がチップ電極界面から剥離し、導通不良が
生じるという問題がある。本発明は、接続部での接続抵
抗の増大や接着剤の剥離がなく、接続信頼性が大幅に向
上する回路板を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の回路板は、第一
の接続端子を有する第一の回路部材と、第二の接続端子
を有する第二の回路部材とを、第一の接続端子と第二の
接続端子を対向して配置し、前記対向配置した第一の接
続端子と第二の接続端子の間に接着剤を介在させ、加熱
加圧して前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続
端子を電気的に接続させた回路板であって、前記接着剤
が、接着剤樹脂組成物100重量部に無機質充填材を5
〜200重量部含有してなる接着剤であることを特徴と
するものである。
【0005】無機質充填材の平均粒径は3ミクロン以下
が好ましく、接着剤には無機充填材の平均粒径に比べて
平均粒径の大きい導電粒子が0.1〜30体積%含有さ
れていても良い。接着剤樹脂組成物は硬化後の40℃で
の弾性率が30〜2000MPaであるものが好まし
く、接着剤樹脂組成物は少なくともエポキシ樹脂、アク
リルゴム、潜在性硬化剤を含有し、フィルム状である回
路部材接続用接着剤が好ましい。アクリルゴムは、その
分子中にグリシジルエーテル基を含有しているものが使
用される。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明において用いられる回路部
材として半導体チップ、プリント基板、ポリイミドやポ
リエステルを基材としたフレキシル配線板があげられ
る。半導体チップや基板の電極パッド上には、めっきで
形成されるバンプや金ワイヤの先端をトーチ等により溶
融させ、金ボールを形成し、このボールを電極パッド上
に圧着した後、ワイヤを切断して得られるワイヤバンプ
などの突起電極を設け、接続端子として用いることがで
きる。
【0007】本発明において用いられる接着剤樹脂組成
物としては、エポキシ樹脂とイミダゾール系、ヒドラジ
ド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、スルホニウム塩、
アミンイミド、ポリアミンの塩、ジシアンジアミド等の
潜在性硬化剤の混合物が用いられ、回路部材の熱膨張係
数差に基づくストレスを緩和するためには、接着後の4
0℃での弾性率が30〜2000MPaの接着剤樹脂組
成物が好ましい。例えば、接続時の良好な流動性や高接
続信頼性を得られる接着剤樹脂組成物として、エポキシ
樹脂とイミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素
−アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ポリア
ミンの塩、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤の混合物
に、接着後の40℃での弾性率が30〜2000MPa
になるようにアクリルゴムを配合した接着剤があげられ
る。接着フィルム硬化物の弾性率は、例えば、レオロジ
(株)製レオスペクトラDVE−4(引っぱりモード、
周波数10Hz、5℃/minで昇温)を使用して測定
できる。
【0008】本発明で用いるアクリルゴムとしては、ア
クリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル
またはアクリロニトリルのうち少なくともひとつをモノ
マー成分とした重合体または共重合体があげられ、中で
もグリシジルエーテル基を含有するグリシジルアクリレ
ートやグリシジルメタクリレートを含む共重合体系アク
リルゴムが好適に用いられる。これらアクリルゴムの分
子量は、接着剤の凝集力を高める点から20万以上が好
ましい。アクリルゴムの接着剤中の配合量は、15wt
%以下であると接着後の40℃での弾性率が2000M
Paを越えてしまい、また40wt%以上になると低弾
性率化は図れるが接続時の溶融粘度が高くなり接続電極
界間、または接続電極と導電粒子界面の溶融接着剤の排
除性が低下するため、接続電極間または接続電極と導電
粒子間の電気的導通を確保できなくなる。このため、ア
クリル配合量としては15〜40wt%が好ましい。接
着剤に配合されたこれらのアクリルゴムは、ゴム成分に
起因する誘電正接のピーク温度が40〜60℃付近にあ
るため、接着剤の低弾性率化を図ることができる。ま
た、接着剤にはフィルム形成性をより容易にするために
フェノキシ樹脂などの熱可塑性樹脂を配合することもで
きる。特に、フェノキシ樹脂は、エポキシ樹脂と構造が
類似しているため、エポキシ樹脂との相溶性、接着性に
優れるなどの特徴を有するので好ましい。フィルム形成
は、これら少なくともエポキシ樹脂、アクリルゴム、フ
ェノキシ樹脂、潜在性硬化剤からなる接着剤樹脂組成物
と導電粒子を有機溶剤に溶解あるいは分散により液状化
して、剥離性基材上に塗布し、硬化剤の活性温度以下で
溶剤を除去することにより行われれる。この時用いる溶
剤は、芳香族炭化水素系と含酸素系の混合溶剤が材料の
溶解性を向上させるため好ましい。
【0009】本発明に用いられる無機質充填材として
は、特に限定するものではなく、例えば、溶融シリカ、
結晶質シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カル
シウム等の粉体があげられる。無機充填材の配合量は、
接着剤樹脂組成物100重量部に対して5〜200重量
部であり、熱膨張係数を低下させるには配合量が大きい
ほど効果的であるが、多量に配合すると接着性や接続部
での接着剤の排除性低下に基づく導通不良が発生し、配
合量が小さいと熱膨張係数を充分低下できないため、7
〜90重量部が好ましく、7〜40重量部が最も好まし
い。無機充填材は、接着剤樹脂組成物100重量部に対
して5〜10未満重量部使用することができる。また、
その平均粒径は、接続部での導通不良を防止する目的で
3ミクロン以下にするのが好ましい。また接続時の樹脂
の流動性の低下及びチップのパッシベーション膜のダメ
ージを防ぐ目的で球状フィラを用いることが望ましい。
【0010】本発明の接着剤には、チップのバンプや回
路電極の高さばらつきを吸収するために、異方導電性を
積極的に付与する目的で導電粒子を分散することもでき
る。本発明において導電粒子は例えばAu、Ni、A
g、Cu、Wやはんだなどの金属粒子またはこれらの金
属粒子表面に金やパラジウムなどの薄膜をめっきや蒸着
によって形成した金属粒子であり、ポリスチレン等の高
分子の球状の核材にNi、Cu、Au、はんだ等の導電
層を設けた導電粒子を用いることができる。粒径は基板
の電極の最小の間隔よりも小さいことが必要で、電極の
高さばらつきがある場合、高さばらつきよりも大きいこ
とが好ましく、かつ無機質充填材の平均粒径より大きい
ことが好ましく、1μm〜10μmが好ましい。また、
接着剤に分散される導電粒子量は、0.1〜30体積%
であり、好ましくは0.2〜15体積%である。本発明
のフィルム状接着剤の膜厚は、特に限定するものではな
いが、第一及び第二の回路部材間のギャップに比べ、厚
いほうが好ましく、一般にはギャップに対して5μm以
上厚い膜厚が望ましい。
【0011】
【実施例】
実施例1 フェノキシ樹脂50gと、ブチルアクリレート(40
部)、エチルアクリレート(30部)、アクリロニトリ
ル(30部)及びグリシジルメタクリレート(3部)を
共重合したアクリルゴム(分子量:85万)125gを
酢酸エチル400gに溶解し、30%溶液を得た。つい
で、、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状
エポキシ(エポキシ当量185)325gをこの溶液に
加え、撹拌し、溶融シリカ(平均粒子径:0.5μm)
を接着剤樹脂組成物100重量部に対して20重量部、
さらにニッケル粒子(直径:3μm)を2vol%分散
してフィルム塗工用溶液を得た。この溶液をセパレータ
(シリコーン処理したポリエチレンテレフタレートフィ
ルム、厚み40μm)にロールコータで塗布し、100
℃10分乾燥し厚み45μmの接着フィルム1を作製し
た。なお、この接着フィルム1の溶融シリカ及びニッケ
ル粒子を除いた接着剤樹脂組成物のみの動的粘弾性測定
器で測定した40℃の弾性率は、800MPaであっ
た。次に作製した接着フィルム1を用いて金バンプ(面
積:80μmx80μm、スペース30μm、高さ:1
5μm、バンプ数288)付きチップ(10mmx10
mm、厚み:0.5mm)とNi/AuめっきCu回路
プリント基板の接続を以下に示すように行った。接着フ
ィルム(12mmx12mm)をNi/AuめっきCu
回路プリント基板(電極高さ:20μm、厚み:0.8
mm)に80℃、10kgf/cm2で貼りつけた後、
セパレータを剥離し、チップのバンプとNi/Auめっ
きCu回路プリント基板(厚み:0.8mm)の位置あ
わせを行った。ついで、180℃、30g/バンプ、2
0秒の条件でチップ上方から加熱、加圧を行い、本接続
を行った。本接続後の接続抵抗は、1バンプあたり最高
で6mΩ、平均で2mΩ、絶縁抵抗は108Ω以上であ
り、これらの値は−55〜125℃の熱衝撃試験100
0サイクル処理、PCT試験(121℃、2気圧)20
0時間、260℃のはんだバス浸漬10秒後においても
変化がなく、良好な接続信頼性を示した。
【0012】実施例2 フェノキシ樹脂50gと、ブチルアクリレート(40
部)、エチルアクリレート(30部)、アクリロニトリ
ル(30部)及びグリシジルメタクリレート(3部)を
共重合したアクリルゴム(分子量:85万)175gを
酢酸エチル525gに溶解し、30%溶液を得た。つい
で、、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状
エポキシ(エポキシ当量185)275gをこの溶液に
加え、撹拌し、溶融シリカ(平均粒子径:0.5μm)
を接着剤樹脂組成物100重量部に対して40重量部、
さらにニッケル粒子(直径:3μm)を2vol%分散
してフィルム塗工用溶液を得た。この溶液をセパレータ
(シリコーン処理したポリエチレンテレフタレートフィ
ルム、厚み40μm)にロールコータで塗布し、100
℃、10分乾燥し厚み45μmの接着フィルム2を作製
した。この接着フィルム2の溶融シリカ及びニッケル粒
子を除いた接着剤樹脂組成物のみの動的粘弾性測定器で
測定した40℃の弾性率は、400MPaであった。次
に作製した接着フィルム2を用いて金バンプ(面積:8
0μmx80μm、スペース30μm、高さ:15μ
m、バンプ数288)付きチップ(10mmx10m
m)とNi/AuめっきCu回路プリント基板(電極高
さ:20μm、厚み:0.8mm)の接続を以下に示す
ように行った。接着フィルム(12mmx12mm)を
Ni/AuめっきCu回路プリント基板に80℃、10
kgf/cm2で貼りつけた後、セパレータを剥離し、
チップのバンプとNi/AuめっきCu回路プリント基
板の位置あわせを行った。ついで、170℃、30g/
バンプ、20秒の条件でチップ上方から加熱、加圧を行
い、本接続を行った。本接続後の接続抵抗は、1バンプ
あたり最高で18mΩ、平均で8mΩ、絶縁抵抗は10
8Ω以上であり、これらの値は−55〜125℃の熱衝
撃試験1000サイクル処理、PCT試験(121℃、
2気圧)200時間、260℃のはんだバス浸漬10秒
後においても変化がなく、良好な接続信頼性を示した。
【0013】実施例3 フェノキシ樹脂50g、ブチルアクリレート(40
部)、エチルアクリレート(30部)、アクリロニトリ
ル(30部)及びグリシジルメタクリレート(3部)を
共重合したアクリルゴム(分子量:85万)100gを
酢酸エチル350gに溶解し、30%溶液を得た。つい
で、、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状
エポキシ(エポキシ当量185)350gをこの溶液に
加え、撹拌し、溶融シリカ(平均粒子径:0.5μm)
を接着剤樹脂組成物100重量部に対して10重量部、
さらにポリスチレン系核体(直径:5μm)の表面にA
u層を形成した導電粒子を5vol%分散してフィルム
塗工用溶液を得た。この溶液をセパレータ(シリコーン
処理したポリエチレンテレフタレートフィルム、厚み4
0μm)にロールコータで塗布し、100℃10分乾燥
し厚み45μmの接着フィルム3を作製した。この接着
フィルム3の溶融シリカ及びニッケル粒子を除いた接着
剤樹脂組成物のみの動的粘弾性測定器で測定した40℃
の弾性率は、1000MPaであった。次に作製した接
着フィルム3を用いて金バンプ(面積:80μmx80
μm、スペース30μm、高さ:15μm、バンプ数2
88)付きチップ(10mmx10mm、厚み:0.5
mm)とNi/AuめっきCu回路プリント基板(電極
高さ:20μm、厚み:0.8mm)の接続を以下に示
すように行った。接着フィルム3(12mmx12m
m)をNi/AuめっきCu回路プリント基板に80
℃、10kgf/cm2で貼りつけた後、セパレータを
剥離し、チップのバンプとNi/AuめっきCu回路プ
リント基板の位置あわせを行った。ついで、170℃、
30g/バンプ、20秒の条件でチップ上方から加熱、
加圧を行い、本接続を行った。接続抵抗は、1バンプあ
たり最高で5mΩ、平均で1.5mΩ、絶縁抵抗は10
8Ω以上であり、これらの値は−55〜125℃の熱衝
撃試験1000サイクル処理、PCT試験(121℃、
2気圧)200時間、260℃のはんだバス浸漬10秒
後においても変化がなく、良好な接続信頼性を示した。
【0014】実施例4 フェノキシ樹脂50gと、ブチルアクリレート(40
部)、エチルアクリレート(30部)、アクリロニトリ
ル(30部)及びグリシジルメタクリレート(3部)を
共重合したアクリルゴム(分子量:85万)100gを
酢酸エチル350gに溶解し、30%溶液を得た。つい
で、、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状
エポキシ(エポキシ当量185)350g部をこの溶液
に加え、撹拌し、溶融シリカ(平均粒子径:0.5μ
m)を接着剤樹脂組成物100重量部に対して20重量
部、さらにポリスチレン系核体(直径:5μm)の表面
にAu層を形成した導電粒子を5vol%分散してフィ
ルム塗工用溶液を得た。この溶液をセパレータ(シリコ
ーン処理したポリエチレンテレフタレートフィルム、厚
み40μm)にロールコータで塗布し、100℃10分
乾燥し厚み45μmの接着フィルム4を作製した。この
接着フィルム4の溶融シリカ及びニッケル粒子を除いた
接着剤樹脂組成物のみの動的粘弾性測定器で測定した4
0℃の弾性率は、1000MPaであった。次に作製し
た接着フィルム4を用いて金バンプ(面積:50μmx
50μm、362バンプ、スペース:20μm、高さ:
15μm)付きチップ(1.7mmx17mm、厚み:
0.5mm)とITO回路付ガラス基板(厚み:1.1
mm)の接続を以下に示すように行った。接着フィルム
4(12mmx 2mm)をITO回路付ガラス基板に
80℃、10kgf/cm2で貼りつけた後、セパレー
タを剥離し、チップのバンプとITO回路付ガラス基板
の位置あわせを行った。ついで、180℃、40g/バ
ンプ、20秒の条件でチップ上方から加熱、加圧を行
い、本接続を行った。接続抵抗は、1バンプあたり最高
で150mΩ、平均で80mΩ、絶縁抵抗は108Ω以
上であり、これらの値は−40〜100℃の熱衝撃試験
1000サイクル処理、PCT試験(105℃、1.2
気圧)100時間においても変化がなく、良好な接続信
頼性を示した。
【0015】実施例5 フェノキシ樹脂50gと、ブチルアクリレート(40
部)、エチルアクリレート(30部)、アクリロニトリ
ル(30部)及びグリシジルメタクリレート(3部)を
共重合したアクリルゴム(分子量:85万)125gを
酢酸エチル400gに溶解し、30%溶液を得た。つい
で、、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状
エポキシ(エポキシ当量185)325gをこの溶液に
加え、撹拌し、溶融シリカ(平均粒子径:0.5μm)
接着剤樹脂組成物100重量部に対してを60重量部、
さらにニッケル粒子(直径:5μm)を2vol%分散
してフィルム塗工用溶液を得た。この溶液をセパレータ
(シリコーン処理したポリエチレンテレフタレートフィ
ルム、厚み40μm)にロールコータで塗布し、100
℃10分乾燥し厚み45μmの接着フィルム5を作製し
た。この接着フィルム5の溶融シリカ及びニッケル粒子
を除いた接着剤樹脂組成物のみの動的粘弾性測定器で測
定した40℃の弾性率は、800MPaであった。次に
作製した接着フィルム5を用いてバンプレスチップ(1
0mmx10mm、厚み:0.5mm、パッド電極:A
l、パッド径:120μm)と回路上にNi/Auめっ
きCuバンプ(直径:100μm、スペース50μm、
高さ:15μm、バンプ数200)を形成したNi/A
uめっきCu回路プリント基板の接続を以下に示すよう
に行った。接着フィルム5(12mmx12mm)をN
i/AuめっきCu回路プリント基板(電極高さ:20
μm、厚み:0.8mm)に80℃、10kgf/cm
2で貼りつけた後、セパレータを剥離し、チップのAl
パッドとNi/AuめっきCuバンプ付Ni/Auめっ
きCu回路プリント基板(厚み:0.8mm)の位置あ
わせを行った。ついで、180℃、30g/バンプ、2
0秒の条件でチップ上方から加熱、加圧を行い、本接続
を行った。本接続後の接続抵抗は、1バンプあたり最高
で8mΩ、平均で4mΩ、絶縁抵抗は108Ω以上であ
り、これらの値は−55〜125℃の熱衝撃試験100
0サイクル処理、PCT試験(121℃、2気圧)20
0時間、260℃のはんだバス浸漬10秒後においても
変化がなく、良好な接続信頼性を示した。
【0016】
【発明の効果】本発明の回路板によれば、従来の回路板
のように接着剤の熱膨張係数が大きくないため、チップ
と接着剤界面でのストレスを緩和できる他、さらに接着
樹脂組成物として40℃での弾性率が30〜2000M
Paである場合にはさらに接着樹脂組成物によって信頼
性試験において生じるストレスを吸収できるため、信頼
性試験後においても接続部での接続抵抗の増大や接着剤
の剥離がなく、接続信頼性が大幅に向上する。また、本
発明の回路板では、接着剤の熱膨張係数が小さくチップ
と接着剤界面でのストレスを緩和できることから、チッ
プの電極パッドに突起電極を設けた場合、温度サイクル
試験下での突起電極の電極パッドからの剥離を大幅に低
減できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井坂 和博 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社筑波開発研究所内 (72)発明者 渡辺 治 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社筑波開発研究所内 (72)発明者 小島 和良 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社筑波開発研究所内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一の接続端子を有する第一の回路部材
    と、第二の接続端子を有する第二の回路部材とを、第一
    の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、前記対
    向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の間に接着
    剤を介在させ、加熱加圧して前記対向配置した第一の接
    続端子と第二の接続端子を電気的に接続させた回路板で
    あって、前記接着剤が、接着剤樹脂組成物100重量部
    に無機質充填材を5〜200重量部含有してなる接着剤
    であることを特徴とする回路板。
  2. 【請求項2】 無機質充填材の平均粒径が3ミクロン以
    下である請求項1記載の回路板。
  3. 【請求項3】 接着剤に前記無機充填材の平均粒径に比
    べて平均粒径の大きい導電粒子が0.1〜30体積%含
    有されている請求項1及び2記載の回路板。
  4. 【請求項4】 接着剤樹脂組成物の硬化後の40℃での
    弾性率が30〜2000MPaである請求項1〜3各項
    記載の回路板。
  5. 【請求項5】 接着剤樹脂組成物が少なくともエポキシ
    樹脂と、アクリルゴムと、潜在性硬化剤を含有する請求
    項1〜4各項記載の回路板。
  6. 【請求項6】 アクリルゴムが、その分子中にグリシジ
    ルエーテル基を含有していることを特徴とする請求項5
    記載の回路板。
  7. 【請求項7】 接着剤がフィルム状である請求項1〜6
    記載の回路板。
JP22823197A 1997-08-25 1997-08-25 回路板 Pending JPH1167818A (ja)

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JP22823197A JPH1167818A (ja) 1997-08-25 1997-08-25 回路板

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009124076A (ja) * 2007-11-19 2009-06-04 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 接続構造体及び接続構造体の製造方法

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JP2009124076A (ja) * 2007-11-19 2009-06-04 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 接続構造体及び接続構造体の製造方法

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