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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Montagestruktur für elektronische Komponenten bzw. Bauteile, bei der Anschlusselektroden einer elektronischen Komponente bzw. eines elektronischen Bauteils an Montageanschlussflächen auf bzw. an einem Substrat unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Haftmittels fixiert bzw. befestigt sind bzw. werden.
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Stand der Technik
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Als ein Ergebnis des jüngsten gestiegenen Bewusstseins für ökologische Konsequenzen in Industriekreisen ist beispielsweise im elektronischen Bereich die technische Entwicklung zum Montieren von elektronischen Bauteilen vorangeschritten, die Materialien verwenden, die kein Blei enthalten. Eine Montage unter Verwendung von bleifreiem Lötmittel oder einem elektrisch leitfähigen Haftmittel beispielsweise wird als eine bleifreie Montagetechnologie angesehen. Genauer gesagt werden Vorteile, dass das elektrisch leitfähige Haftmittel widerstandsfähig ist und die Verwendung einer niedrigen Heiztemperatur in dem Montageprozess möglich ist, erwartet und ziehen Aufmerksamkeit auf sich.
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Ein typisches elektrisch leitfähiges Haftmittel weist metallische Teilchen auf, die als ein leitfähiger Füllstoff in Harzkomponenten dispergiert sind. Das Montieren eines elektronischen Bauteils wird ausgeführt, indem ein elektrisch leitfähiges Haftmittel an bzw. auf Anschlussflächen zugeführt wird, die an bzw. auf einem Substrat vorgesehen sind, das elektronische Bauteil darauf platziert wird und dann das Harz wärme- bzw. hitzegehärtet wird. Durch diesen Prozess wird ein Leiten durch einen Kontakt unter den metallischen Teilchen innerhalb des Harzes auf Grund der Kontraktion bzw. des Zusammenziehens des Harzes oder einen Kontakt zwischen den metallischen Teilchen und Bauteilelektroden oder Substratelektroden erreicht und Verbindungsstellen davon werden durch das Harz zusammengebondet. Bei diesem Prozess beträgt die Härttemperatur des in dem elektrisch leitfähigen Haftmittel verwendeten Harzes im Allgemeinen näherungsweise 150°C (Grad Celsius), was niedrig ist im Vergleich zu Lötmittel, das eine Schmelztemperatur von näherungsweise 230°C bis 240°C erfordert. Im Ergebnis können kostengünstige andere Glieder bzw. Elemente mit niedriger Wärmebeständigkeit als Materialien zum Bilden bzw. Darstellen des montierten Bauteils und elektronischer Schaltungsprodukte verwendet werden und Produktionskosten insgesamt reduzieren.
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Anstelle des herkömmlichen Lötmittels ist beispielsweise in dem Patentdokument 1 (
JP 2002-343668 A ) eine Technologie zum Montieren eines elektronischen Bauteils unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Haftmittels dargestellt. Das Patentdokument 1 offenbart eine Technologie zum Bilden einer Metalllegierungsschicht, die Cr, Co oder dergleichen enthält, in Anschlusselektroden als ein Versuch, das Problem zu lösen, dass an der Schnittstelle des elektrisch leitfähigen Haftmittels und Zinn- bzw. Weißblechelektroden ein Ablösen bzw. Abschälen auftritt, und zwar beim Verbinden eins elektronischen Bauteils, das die Weißblechelektroden enthält, unter Verwendung des elektrisch leitfähigen Haftmittels.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Während ein Montagekörper einer elektronischen Komponente bzw. eines elektronischen Bauteils, die bzw. das unter Verwendung des oben genannten elektrisch leitfähigen Haftmittels montiert wird, eine verbesserte Bond- bzw. Bindungsfestigkeit gegenüber dem aufweisen, der eine elektronische Komponente bzw. ein elektronisches Bauteil einer bzw. auf einer Lötblechelektrode oder einer Zinn- bzw. Weißblechelektrode basierend auf der herkömmlichen Technologie aufweist, besteht das Problem, dass eine Änderung des Widerstands in Verbindung zwischen einem elektrisch leitfähigen Harzhaftmittel des Ag-Typs und einer mit Zinn (Sn) beschichteten Elektrode auftritt.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des oben genannten Problems entwickelt und es ist eine Aufgabe davon, eine Montagestruktur für elektronische Komponenten bzw. Bauteile bereitzustellen, die zur Montage bei niedrigen Kosten geeignet bzw. in der Lage ist, ohne eine Widerstandsänderung zu verursachen, selbst wenn eine elektronische Komponente bzw. ein elektronisches Bauteil oder dergleichen an bzw. auf einer Leiterplatte unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Haftmittels montiert wird.
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Die vorliegende Erfindung weist die folgende Konfiguration auf, um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen und das vorstehend genannte Problem zu lösen. Mit anderen Worten ist die vorliegende Erfindung durch eine Montagestruktur für elektronische Komponenten bzw. Bauteile gekennzeichnet, die eine Konfiguration aufweist, bei der ein elektrisch leitfähiges Haftmittel, hergestellt aus einem Harz, das einen leitfähigen Füllstoff enthält, einer Leiterplatte zugeführt ist bzw. wird, an bzw. auf der eine Montageanschlussfläche und ein Verdrahtungsmuster bzw. Beschaltungsplan gebildet sind, und eine Anschlusselektrode einer elektronische Komponente bzw. eines elektronischen Bauteils mit der Montageanschlussfläche über das elektrisch leitfähige Haftmittel verbunden ist. Die Anschlusselektrode umfasst eine Metallschicht, die aus Kupfer hergestellt ist, und einen Elektrodenschutzfilm, der an bzw. auf der Fläche bzw. Oberfläche der Metallschicht unter Verwendung von Imidazolpreflux gebildet ist bzw. wird.
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Beispielsweise ist sie dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauteil eine Isolierplatte, ein elektrisches Element, das an bzw. auf der Isolierplatte gebildet ist und eine vorbestimmte elektrische Charakteristik ausdrückt, eine interne Elektrode, die mit dem elektrischen Element verbunden ist, und einen Elementschutzfilm enthält, der das elektrische Element bedeckt bzw. abdeckt, und die Anschlusselektrode und die interne Elektrode elektrisch verbunden sind. Ferner ist sie dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht beispielsweise durch elektrolytisches Plattieren bzw. Abscheiden gebildet wird. Desweiteren ist sie beispielsweise dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Element ein Widerstandselement ist und das elektronische Bauteil ein Widerstand ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Montagestruktur für elektronische Komponenten bzw. Bauteile zu niedrigen Kosten ohne jegliche Widerstandsänderung möglich, selbst wenn ein elektronisches Bauteil oder dergleichen an bzw. auf einer Leiterplatte unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Haftmittels montiert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Diagramm, das einen Teil (1 von 2) eines Herstellungsprozesses für eine elektronische Komponente bzw. ein elektronisches Bauteil zeigt, die bzw. das basierend auf einer Montagestruktur für elektronische Komponenten bzw. Bauteile zu montieren ist, und zwar gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Diagramm, das einen Teil (2 von 2) des Herstellungsprozesses für eine elektronische Komponente bzw. ein elektronisches Bauteil zeigt, die bzw. das basierend auf der Montagestruktur für elektronische Bauteile zu montieren ist, und zwar gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ist ein Diagramm, das ein spezifisches Beispiel der Montagestruktur für elektronische Bauteile gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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4 ist ein Graph, der eine Widerstandsänderung zeigt, wenn ein herkömmlicher Widerstand, der Sn-plattierte bzw. Sn-beschichtete End- bzw. Stirnflächenelektroden enthält, an bzw. auf einer Leiterplatte unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Haftmittels montiert ist; und
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5 ist ein Graph, der Ergebnisse eines Temperaturzyklustests für das elektronische Bauteil gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Zunächst wird eine elektronische Komponente bzw. ein elektronisches Bauteil beschrieben, die bzw. das in einer Montagestruktur für elektronische Komponenten bzw. Bauteile gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu montieren ist. 1 und 2 zeigen einen Herstellungsprozess für das elektronische Bauteil, das basierend auf der Montagestruktur für elektronische Bauteile gemäß dieser Ausführungsform zu montieren ist. In dem ersten in 1(a) gezeigten Schritt wird beispielsweise eine leitfähige Ag oder Ag-Pd Paste auf die Vorderseite und die Rückseite eines Isoliersubstrats 1, das aus Aluminiumoxid oder dergleichen hergestellt ist, siebgedruckt, um obere interne Elektroden 2a und 2b und untere interne Elektroden 3a und 3b zu bilden. Eine Widerstandspaste, die aus RuO2 oder dergleichen hergestellt ist, wird dann zwischen die oberen internen Elektroden 2a und 2b siebgedruckt, um ein Widerstandselement 4 dazwischen zu bilden.
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Bei dem in 1(b) gezeigten Schritt wird eine Glaspaste an bzw. auf das Widerstandselement 4 siebgedruckt, um einen primären Schutzfilm 5 zu bilden, der das Widerstandselement 4 beschichtet. In dem folgenden Schritt wird ein Laser ausgestrahlt, um den primären Schutzfilm 5 und das Widerstandselement 4 zu schneiden, wodurch der Widerstand eingestellt wird. Durch einen solchen Schneidschritt wird eine Beschneidungs- bzw. Trimmmarkierung 6 an einem Komponenten- bzw. Bauteilelement gebildet, wie es in 1(c) gezeigt ist. Dann wird ein sekundärer Schutzfilm 7 unter Verwendung von beispielsweise Epoxidharz in dem in 1(d) gezeigten Schritt gebildet. Wie es in 1(e) gezeigt ist, werden ferner interne End- bzw. Stirnflächenelektroden 8a und 8b an bzw. auf den End- bzw. Stirnflächen des Bauteilelements gebildet und mit den oberen internen Elektroden 2a und 2b und den unteren internen Elektroden 3a und 3b verbunden. Zwar sind die internen Endflächenelektroden 8a und 8b Ni-Cr Filme, die durch Sputtern oder dergleichen gebildet werden, aber sie sind nicht hierauf beschränkt und können durch Eintauchen in eine leitfähige Paste oder ein ähnliches Verfahren gebildet werden. Es ist anzumerken, dass Elementschutzfilm entweder den primären Schutzfilm 5 oder den sekundären Schutzfilm 7 oder beide bedeutet.
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In dem in 2(a) gezeigten Schritt werden primäre Anschlusselektroden 10a und 10b, die aus Ni hergestellt sind, an Enden des Bauteilelements beispielsweise durch elektrolytisches Plattieren bzw. Abscheiden gebildet. Sekundäre Anschlusselektroden 12a und 12b, die aus Cu hergestellt sind, werden dann durch elektrolytisches Plattieren in dem nachfolgenden Schritt von 2(b) gebildet. Für das elektrolytische Plattieren kann ein Kupfersulfatbad, ein Kupferfluoroboratbad, ein Kupfercyanidbad, ein Kupferpyrophosphatbad oder dergleichen eingesetzt werden. Ferner beträgt die Dicke der sekundären Anschlusselektroden 12a und 12b beispielsweise näherungsweise 3 bis 12 μm.
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In dem Schritt von 2(c) wird das Element des elektronischen Bauteils beispielsweise in Preflux eingetaucht, um Elektrodenschutzfilme 13a und 13b an bzw. auf Flächen bzw. Oberflächen der sekundären Anschlusselektroden 12a und 12b zu bilden. Dieses Preflux ist wasserlösliches Imidazolpreflux und ist eine wässrige Lösung, hergestellt aus einer Imidazolverbindung und anderen Zusätzen. Die Verwendung eines Preflux mit Kupferselektivität ist bevorzugt. Bei dieser Ausführungsform wird wasserlösliches Preflux „Tough Ace F2” („Tough Ace” ist eine eingetragene Marke von Shikoku Chemicals Corporation), hergestellt von Shikoku Chemicals Corporation verwendet. Es ist anzumerken, dass anders als beim Eintauchen ein Kontakt des Preflux an bzw. auf den sekundären Anschlusselektroden 12a und 12 durch Sprühen, Beschichten und dergleichen hergestellt wird.
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Das Inkontaktbringen des Preflux mit den sekundären Anschlusselektroden 12a und 12b resultiert somit in einer komplexen Bindung des Kupfers und der Imidazolverbindung und bildet dadurch die Elektrodenschutzfilme 13a und 13b mit einer Dicke von beispielsweise näherungsweise 0,1 bis 0,5 μm an bzw. auf den Flächen bzw. Oberflächen der sekundären Anschlusselektroden 12a und 12b. Die Elektrodenschutzfilme 13a und 13b weisen eine Rostschutzwirkung auf.
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Als nächstes wird die Montagestruktur für elektronische Bauteile gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. 3 zeigt ein spezifisches Beispiel der Montagestruktur für elektronische Bauteile gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie es in 3 gezeigt ist, werden elektrisch leitfähige Haftmittel 33a und 33b über beispielsweise eine Abgabeeinrichtung oder dergleichen auf Montageanschlussflächen 40a und 40b zugeführt, die mit Verdrahtungsmustern bzw. Beschaltungsplänen 41a bzw. 41b verbunden sind, die auf einer Leiterplatte 31 eingesetzt bzw. angewandt werden. Anschlusselektroden 35a und 35b, an bzw. auf denen die vorstehend genannten Elektrodenschutzfilme 13a und 13b gebildet sind, werden dann mit den Montageanschlussflächen 40a bzw. 40b ausgerichtet, um eine elektronische Komponente bzw. ein elektronisches Bauteil 30 darauf zu laden und zu fixieren bzw. zu befestigen. Die elektrisch leitfähigen Haftmittel 33a und 33b enthalten beispielsweise Epoxidharz, Säureanhydrid, Phenolharz, einen Beschleuniger und einen leitfähigen Füllstoff, wobei der leitfähige Füllstoff beispielsweise aus Ag hergestellt ist.
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Sobald das elektronische Bauteil 30 einmal so geladen ist, wird es auf 100°C bis 200°C erwärmt, um die elektrisch leitfähigen Haftmittel 33a und 33b zu härten. Es ist anzumerken, dass das Durchführen einer Wärmebehandlung in einer Stickstoff(N2)-Atmosphäre auch zum Verhindern einer weiteren Cu-Oxidation effektiv ist.
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Testergebnisse der elektrischen Leistung von Elektroden der Montagestruktur für elektronische Bauteile gemäß dieser Ausführungsform werden als nächstes beschrieben. 4 zeigt eine Widerstandsänderung, wenn ein Widerstand mit einer herkömmlichen Konfiguration und Sn-plattierten bzw. Sn-beschichteten End- bzw. Stirnflächenelektroden an bzw. auf einer Leiterplatte unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Haftmittels montiert wird, das einen Ag-Füllstoff enthält, und einem Temperaturzyklustest (–40°C bis 125°C) unterzogen wurde. In diesem Fall hat eine Widerstandsänderung stattgefunden, wie es in 4 gezeigt ist, was zu einem offenen Zustand führt, wo die elektrische Verbindung getrennt wird bzw. ist. Es wird angenommen, dass solch eine Widerstandsänderung durch eine Dispersion bzw. ein Dispergieren von Sn in den Ag-Füllstoff, der in dem elektrisch leitfähigen Haftmittel enthalten ist, galvanische Korrosion auf Grund von in die Harzkomponenten absorbiertem Wasser oder dergleichen verursacht wird.
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5 ist ein Graph, der Ergebnisse eines Temperaturzyklustests für die Montagestruktur für elektronische Bauteile gemäß der Ausführungsform zeigt, wie in dem Fall von 4. Beim Durchführen eines elektrischen Leistungstests mit der Montagestruktur für elektronische Bauteile gemäß dieser Ausführungsform, nämlich der Montagestruktur für elektronische Bauteile von 3, werden elektrisch stabile Leit- bzw. Leitungscharakteristika erhalten, und zwar ohne eine auffallende bzw. besondere Widerstandsänderung, wie es in 5 gezeigt ist.
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Es ist anzumerken, dass, während bei der obigen Ausführungsform ein oberflächenmontierter Widerstand (genauer gesagt ein fixierter bzw. fester Widerstand mit wenig Widerstandsänderung bezüglich Umwelt- bzw. Umgebungsvariation) beschrieben wurde, die Montagestruktur für elektronische Bauteile gemäß der vorliegenden Erfindung nicht hierauf beschränkt ist und beispielsweise auch für Kondensatoren, Induktoren, Varistoren, Thermistoren, Sicherungen und dergleichen zusätzlich zu den oberflächenmontierten elektronischen Bauteilen anwendbar ist.
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Was Induktoren, Thermistoren und Sicherungen der elektronischen Bauteile betrifft, so können Induktoren gebildet werden durch Ersetzen des Widerstandselements des vorstehend genannten Resistors mit einem Spiralen- bzw. Spulenmuster, das an bzw. auf dem Substrat gebildet wird, unter Verwendung eines leitenden Films; Thermistoren können gebildet werden durch Ersetzen desselben mit einem Thermistorelement, das seinen eigenen Widerstand gemäß einer Temperaturänderung ändert; und Sicherungen können gebildet werden durch Ersetzen desselben mit einem leitenden Film, der ein schmelzbares Element bzw. Schmelzelement enthält, das auf Grund konzentrierter Stromlast etc. bricht; wodurch die jeweiligen grundlegenden Konfigurationen davon erhalten werden. Ein elektrisches Element bezieht sich auf ein Element, das vorbestimmte elektrische Charakteristika ausdrückt, beispielsweise ein Widerstandselement, das an bzw. auf einem Substrat gebildet wird, ein Spulenmuster in einer Spiralform, das aus einem leitenden Film hergestellt ist, ein Thermistorelement, das seinen eigenen Widerstand gemäß einer Temperaturänderung ändert, oder ein leitender Film, der ein schmelzbares Element bzw. Schmelzelement enthält, das auf Grund konzentrierter Stromlast bricht.
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Was indes Kondensatoren und Varistoren betrifft, so können die End- bzw. Stirnflächenelektroden durch Eintauchen von End- bzw. Stirnflächen einer Kondensatorelementanordnung und einer Varistorelementanordnung in eine leitfähige, Cu enthaltende Paste und Kalzinieren von diesen bei einer Temperatur von näherungsweise 800°C gebildet werden. Eine solche Konfiguration erzielt die gleichen Ergebnisse wie die vorliegende Erfindung durch Bilden von Elektrodenschutzfilmen auf Metallschichtflächen bzw. -oberflächen unter Verwendung von Imidazolpreflux. Bei dem Resistor jedoch tritt das Problem einer Widerstandsänderung auf, wenn er einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, und zwar in Schritten nach dem Bilden des Widerstandselements. Daher ist das Bilden von End- bzw. Stirnflächenelektroden durch elektrolytisches Plattieren wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform bevorzugt. Es ist anzumerken, dass die Endflächenelektroden auch durch stromloses Plattieren bzw. Abscheiden gebildet werden können.
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Wie oben beschrieben wird gemäß der Ausführungsformen eine elektronische Komponente bzw. ein elektronisches Bauteil mit einem Elektrodenschutzfilm, der an bzw. auf Flächen bzw. Oberflächen von End- bzw. Stirnflächenelektroden (Metallschichten) unter Verwendung von Imidazolpreflux gebildet wird, mit Anschlussflächen, die an bzw. auf einer Leiterplatte eingesetzt bzw. angewandt werden, ausgerichtet und an bzw. auf diesen mit der Verwendung eines elektrisch leitfähigen Haftmittels montiert, wodurch die Ergebnisse erzielt werden, dass keine Widerstandsänderung an Verbindungsstellen verursacht wird. Desweiteren können Glieder bzw. Elemente zum Montieren einer Komponente bzw. eines Bauteils, einschließlich einem elektrisch leitfähigen Haftmittel, mit niedriger Wärmebeständigkeit verwendet werden, wodurch die Bereitstellung einer Montagestruktur für elektronische Bauteile zu insgesamt niedrigen Kosten ermöglicht wird.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung ist für eine Montagestruktur für elektronische Komponenten bzw. Bauteile anwendbar, die keine Widerstandsänderung an Verbindungsstellen verursacht, selbst wenn eine elektronische Komponente bzw. ein elektronisches Bauteil oder dergleichen an bzw. auf einer Leiterplatte unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Haftmittels montiert wird bzw. ist, und kann das elektronische Bauteil zu niedrigen Kosten montieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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