JP4263765B1 - Electronic component soldering method - Google Patents
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Abstract
【課題】電子部品のリードをスルーホールヘ挿入した際、充填したハンダがスルホールまたはハンダ面のランドから抜け落ちたりしない、電子部品ハンダ付け方法を提供する。
【解決手段】プリント基板1の部品面3を下側にし、所定の隙間5をあけ、ハンダ押さえ板7の上にあわせ、上側になったハンダ面9に、隙間5なくメタルマスク11を合わせ、メタルマスク11の上からクリームハンダ13を塗布し、次に、プリント基板1の部品面3を上側にして、塗布により前記クリームハンダ13が充填されたスルホール109に電子部品17のリードを挿入し、ハンダ面9側より加熱する。リード挿入のとき、スルホール109の下側に、ブラシ状の複数の突起を上向きに配置し、クリームハンダ13の抜け落ちを防止する。
【選択図】図1An electronic component soldering method is provided in which when a lead of an electronic component is inserted into a through hole, the filled solder does not fall out of the through hole or the land on the solder surface.
A component surface 3 of a printed circuit board 1 is placed on the lower side, a predetermined gap 5 is formed, and the metal mask 11 is aligned with the solder surface 9 on the upper side without a gap 5 on the solder holding plate 7. The cream solder 13 is applied from above the metal mask 11, and then the lead of the electronic component 17 is inserted into the through hole 109 filled with the cream solder 13 by application, with the component surface 3 of the printed circuit board 1 facing upward. Heat from the solder surface 9 side. At the time of lead insertion, a plurality of brush-like protrusions are arranged on the lower side of the through hole 109 to prevent the cream solder 13 from falling off.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、プリント基板に電子部品をハンダ付けにより装着する方法に関する。 The present invention relates to a method for mounting an electronic component on a printed circuit board by soldering.
プリント基板に電子部品をハンダ付けにより装着する方法は広く行われている。
すなわち、図9に示すように、プリント基板101の一方の面、通常上側の面は、電子部品103が装着される部品面105となる。その反対の面は、加熱されハンダ付けが行われるハンダ面107となる。
図10に示すように、部品面105とハンダ面107を電気的接続を行うため、必要とする箇所に穴を開け、穴の内面側に化学的にめっきした穴を、スルホール109という。スルホール109には、電子部品103の部品リード111を挿入して、ハンダ付けすることが多い。この穴径は、取り付け部品リード111により異なる。
A method of mounting electronic components on a printed board by soldering is widely performed.
That is, as shown in FIG. 9, one surface of the printed
As shown in FIG. 10, in order to make electrical connection between the
また、図10,図11に示すように、部品面105には複数の電子部品103の電気的な接続を行うために、薄い銅のパターン113が形成される。パターン113のうち半田が必要でない部分は、レジスト膜115により覆われる。
図11に示すように、パターン113のうち、電子部品103などを取り付けるために設けた特定の広めの部分を、ランド117という。ランド117はスルーホールの周りにリング状に形成されることが多い。
従来、ハンダは、錫63%鉛37%の合金組成であり、溶融温度が183℃である。この合金組成は、ハンダ付け性がよく仕上がり状態もよいため電気製品の製造では一般的に使われてきた。
図12に示すように、通常のプリント基板101の製法は、大量かつ迅速に作るため、基板のスルホール109に電子部品103の部品リード111を挿入後、溶融したハンダ119を直接はんだ面に吹き上げ、スルホール109に充填させるハンダ付けである。
前述した合金組成は、鉛が含有しているため濡れ性がよく、吹き上げでハンダ119は、スルホール109を通り部品面105のランド117まで行きわたることができる。ハンダ付けの状態は、部品面105とハンダ面107のランド117にハンダ121がのり両面より接合されることになる(図8参照)。
Further, as shown in FIGS. 10 and 11, a
As shown in FIG. 11, a specific wide portion provided for attaching the
Conventionally, solder has an alloy composition of 63% tin and 37% lead and a melting temperature of 183 ° C. This alloy composition has been generally used in the manufacture of electrical products because of its good solderability and good finish.
As shown in FIG. 12, in order to make a normal printed
Since the alloy composition described above contains lead, it has good wettability. By blowing up, the
なお、特許文献1には、電子部品103の実装時にクリーム半田の落下を防止するために半田量を調整する技術が記載される。
また、特許文献2には、爪による実装部品の固定の技術が記載される。
Patent Document 2 describes a technique for fixing a mounting component with a nail.
しかしながら、近年環境問題より鉛の使用が規制され、鉛を含まない鉛フリーハンダを使用することが多い。鉛フリーハンダで開発された代表的なハンダは、錫96.5%銀3%銅0.5%の合金組成であり、溶融温度が220℃で従来より37℃上昇する。また、従来ハンダより濡れ性が劣り、溶融したハンダが行き渡った部分のみしかハンダ付けされない。このため、
(1)従来の製法で溶融したハンダを吹き上げた場合、スルホールに充填されるハンダは、吹き上げ圧力で充填された部分までしかいきわたれないので、例えば図13に示す不良品になる。すなわち、スルホール109に、ハンダ121が十分充填されず、取り付けた電子部品の強度が劣ることになる。
However, in recent years, the use of lead has been regulated due to environmental problems, and lead-free solder that does not contain lead is often used. A typical solder developed with lead-free solder has an alloy composition of 96.5% tin, 3% silver, 0.5% copper, and a melting temperature of 220 ° C, an increase of 37 ° C. Further, the wettability is inferior to that of conventional solder, and only the portion where the molten solder has spread is soldered. For this reason,
(1) When the solder melted by the conventional manufacturing method is blown up, the solder filled in the through hole can only go to the portion filled with the blowing pressure, so that the defective product shown in FIG. That is, the
(2)また図14に示すように、吹上げで製造されるプリント基板101は、部品面のランドにはハンダ121が届かず常に未ハンダ状態となる。
(3)そして、図15に示すように、十分充填させるため吹き上げの圧力を高めると、溶融したハンダで隣接したパターンに接続してしまう(同図左の電子部品)。
(4)また吹き上げ加減によりハンダがつかない(同図右の電子部品)という事故等が発生する。
(5)また、溶融温度が上昇したので、プリント基板が冷えている場合、溶融したハンダを吹き上げると、ハンダはすぐに硬化してしまう。このため、あらかじめプリント基板を加熱し、暖めておく必要がある。
(6)以上のようなハンダの吹き上げ技術を用いず、あらかじめ、スルーホールに柔らかいハンダを充填しておくことも考えられるが、その場合には、電子部品のリードをスルーホールヘ挿入した際、充填したハンダがスルホール等から抜け落ちる可能性が高く、塗布したハンダ量が保たれない。
(2) Moreover, as shown in FIG. 14, the printed
(3) And, as shown in FIG. 15, if the blowing pressure is increased for sufficient filling, the molten solder is connected to the adjacent pattern (the electronic component on the left in the figure).
(4) Accidents such as soldering failure (electronic parts on the right in the figure) occur due to blowing up and down.
(5) Also, since the melting temperature has risen, when the printed circuit board is cold, if the molten solder is blown up, the solder will be cured immediately. For this reason, it is necessary to heat and heat the printed circuit board in advance.
(6) Without using the solder blowing technique as described above, it may be possible to fill the through hole with soft solder in advance, but in that case, when inserting the lead of the electronic component into the through hole, There is a high possibility that the filled solder will fall out of the through hole and the applied solder amount cannot be maintained.
この発明は、以上の問題点を解決するために、
(1)プリント基板の部品取り付けスルホールに、電子部品の取付に十分なハンダが充填でき、(2)ハンダ面のランド、スルホールにハンダ付けされ、部品面のランドの一部もハンダ付けされ、(3)(4)誤接続、未はんだ事故は発生せず、(5)プリント基板を事前に加熱することが不要であり、(6)電子部品のリードをスルーホールヘ挿入した際、充填したハンダがスルホール等から抜け落ちたりせず、塗布したハンダ量が保たれる電子部品ハンダ付け方法を提供することを目的とする。
In order to solve the above problems, the present invention
(1) Solder sufficient for mounting electronic parts can be filled in the component mounting through hole on the printed circuit board. (2) Soldered on the solder surface land and through hole, and part of the land on the component surface is also soldered. 3) (4) No erroneous connection or un-soldering accident, (5) No need to heat printed circuit board in advance, (6) Solder filled when electronic component leads are inserted into through holes An object of the present invention is to provide an electronic component soldering method in which the amount of applied solder is maintained without falling off from a through hole or the like.
以上の課題を解決するために、第一発明は、プリント基板の一方の面である部品面を下側にして、所定の隙間をあけて、ハンダ押さえ板の上にあわせ、上側になったハンダ面に、隙間なくメタルマスクを合わせる工程と、前記メタルマスクの上からクリームハンダを塗布する工程と、プリント基板の部品面を上側にして、前記塗布により前記クリームハンダが充填されたスルホールに電子部品のリードを挿入して、前記電子部品の装着を行う工程と、前記装着後に前記プリント基板を、下側にした前記ハンダ面側より加熱する工程と、を有することを特徴とする電子部品ハンダ付け方法である。 In order to solve the above-mentioned problems, the first invention is a solder on the upper side, with a component surface being one side of the printed circuit board facing downward, a predetermined gap being formed, and being aligned with the solder pressing plate. A step of aligning a metal mask on the surface without gaps, a step of applying cream solder from above the metal mask, and an electronic component in the through hole filled with the cream solder by the application with the component surface of the printed circuit board facing upward And mounting the electronic component, and heating the printed circuit board from the lower solder surface side after the mounting. Is the method.
第二発明は、プリント基板の一方の面である部品面を上側にして、クリームハンダが充填されたスルホールの下側に、ブラシ状の複数の突起を上向きに配置する工程と、前記スルホールに電子部品のリードを挿入して、前記電子部品の装着を行う工程と、前記装着後に前記ブラシ状の複数の突起を取り外して前記プリント基板を下側のハンダ面より加熱する工程と、を有することを特徴とする電子部品ハンダ付け方法である。 The second invention includes a step of arranging a plurality of brush-shaped protrusions upward on a lower side of a through hole filled with cream solder with a component surface being one side of the printed circuit board as an upper side, and an electron in the through hole. Inserting a component lead and mounting the electronic component; and removing the plurality of brush-like protrusions after the mounting and heating the printed circuit board from a lower solder surface. The electronic component soldering method is characterized.
第一発明によれば、プリント基板を上下からメタルマスクとハンダ押さえ板とで挟み、メタルマスクの上からクリームハンダを塗布することから、正確な位置に塗布でき、ハンダをスルホールを通して裏側まで十分に充填できるので、(1)プリント基板の部品取り付けスルホールに、電子部品の取付に十分なハンダが充填でき、(2)ハンダ面のランド、スルホールにハンダ付けされ、部品面のランドの一部もハンダ付けされる。 According to the first invention, the printed circuit board is sandwiched between the metal mask and the solder pressing plate from above and below, and the cream solder is applied from above the metal mask, so that it can be applied at an accurate position, and the solder is sufficiently passed through the through hole to the back side. Since it can be filled, (1) Solder sufficient for mounting electronic parts can be filled in the component mounting through hole on the printed circuit board. (2) Soldered on the land and through hole on the solder surface, and part of the land on the component surface is also soldered. Attached.
また、従来のように溶融したハンダを高い圧力で吹き上げてスルホールに充填する必要がないので、吹き上げられるハンダによる(4)誤接続がなく、吹き上げ加減の調整の失敗による(3)未はんだ事故は発生しない。さらに、プリント基板、クリームハンダ共に常温より加熱することができ、従来のようにプリント基板をあらかじめ加熱温度を上げ暖めておく必要はない((5))。 Also, since it is not necessary to blow up the molten solder at high pressure by filling it up as in the past, (4) there is no erroneous connection due to the solder being blown up, and (3) unsoldering accident due to failure in adjustment of blowing up and down. Does not occur. Furthermore, both the printed circuit board and the cream solder can be heated from room temperature, and it is not necessary to warm the printed circuit board in advance as in the prior art ((5)).
第二発明によれば、クリームハンダが充填されたスルホールの下側に、ブラシ状の複数の突起を上向きに配置することで、リードは、ブラシの複数の突起の間の隙間を通して通過でき、充填されたクリームハンダは、ブラシの複数の突起の先端に保持され、抜け落ちることはないので、塗布したハンダ量が保たれる((6))。 According to the second aspect of the present invention, the plurality of brush-like protrusions are disposed upward on the lower side of the through hole filled with the cream solder so that the lead can pass through the gaps between the plurality of brush protrusions. The applied cream solder is held at the tips of the plurality of protrusions of the brush and does not come off, so that the applied solder amount is maintained ((6)).
この発明の実施形態を、図1から図8に示す。
[スルホール109にハンダを充填させる工程]
図1のように、プリント基板1を裏返しにして、下側になった部品面3を、所定の隙間5をあけて、ハンダ押さえ板7の上にあわせ、さらに、プリント基板1の上側になったハンダ面9に、隙間5なくメタルマスク11を合わせる。ハンダ押さえ板7は、クリームハンダ13が付着しない材質を用いる。
An embodiment of the present invention is shown in FIGS.
[Step of filling through
As shown in FIG. 1, the printed
そして、図1,図2に示すように、プリント基板1の上側になったハンダ面9に、スキージ15でクリームハンダ13を塗布する。
すなわち、クリームハンダ13は微小な粒子状態でフラツクスと混ぜ合わされている。クリームハンダ13を撹絆し適度の柔軟さにする。この状態でハンダ面9のランド117上を塗布する。メタルマスク11を通したクリームハンダ13は、スルホール109に充填される。この際、スキージ15の圧力によりスルホール109を流れたクリームハンダ13は、ハンダ押さえ板7により押さえられ、その反動で部品面3との隙間5の部分にはみ出し充填される。この結果、部品面3のランド117側に隙間分の厚さ分が塗布される。
As shown in FIGS. 1 and 2,
That is, the
図3に示すように、メタルマスク11を外すと、ハンダ面9のランドは部品面3のランド117と一致し均一の状態で塗布された状態になる。スルホール109には、全面充填される。ハンダ押さえ板7を外すと、部品面3のランド117は、均一の状態でランドの部分の一部が塗布される。
As shown in FIG. 3, when the
[ハンダを充填したスルホール109に電子部品を取り付ける工程]
次に、図4に示すように、電子部品17のリード19は、取り付けた際、適宜な長さとなるように、事前に加工しておく。
そして、図5のように、プリント基板1を裏返し状態から、正しい状態にして、部品面3を上側にする。この部品面3に電子部品17を装着する。すなわち電子部品17のリード19を、ハンダ13の充填されたスルーホールへ挿入して取り付ける。このとき、リード19の挿入により、スルーホールにせっかく充填されたクリームハンダ13が、押し出されたりして抜け落ちる可能性がある。これを防ぐため、下側のハンダ面9側にブラシ状の物品21を用意しておく。
[Attaching electronic parts to the
Next, as shown in FIG. 4, the
Then, as shown in FIG. 5, the printed
リード19は単線のため、図6に示すように、ブラシの複数の突起23の間の隙間5を通して通過できる。充填されたクリームハンダ13は、挿入の際の部品リード19の圧力で抜け落ちる可能性があるが、クリームの柔軟性とブラシの複数の突起23の先端に保持され、持ちこたえ抜け落ちることはない。
Since the
図7のように、装着された電子部品17は、クリームハンダ13の柔軟さにより挿入されたリード19が押さえられるので、装着された状態を保ち、崩れたり倒れることはない。
[加熱によるハンダ付けの工程]
さらに、図7の状態で、プリント基板1をハンダ面9側より加熱することで、クリームハンダ13が、ハンダ面9のランド、スルホール及び部品面3のランドともに、部品リード19に対し溶解し、ハンダ面9のランドは全面がハンダ25で覆われる(図8)。部品面3のランドは、一部ハンダで覆われ接続される。両ランドとスルホールのハンダ25により取り付け強度は保たれる。
As shown in FIG. 7, the mounted
[Process of soldering by heating]
Further, by heating the printed
さらに、プリント基板1、クリームハンダ13共に常温より加熱する(プリント基板1をあらかじめ加熱温度を上げ暖めておく必要はない)ため1回の加熱でハンダ付け製作が可能となる。
スルホールとランド以外は余分な加工が加わらないので、汚れが付かない。例えば、従来のように、プリント基板ハンダ面側より溶融したハンダを高い圧力で吹き上げ、溶融したハンダで隣接したパターンにまで、ハンダが付着する等のことがない。
Furthermore, since both the printed
Except for through holes and lands, no extra processing is added, so there is no dirt. For example, unlike the conventional case, the molten solder is blown from the solder surface side of the printed circuit board with a high pressure, and the solder does not adhere to the adjacent pattern with the molten solder.
「実施形態の効果」
この実施形態によれば、図1から図3に示すように、プリント基板1を、上からのメタルマスク11と、下からのハンダ押さえ板7とで挟み、メタルマスク11の上からクリームハンダ13を塗布することから、メタルマスク11にあけられた孔などから正確な位置に塗布できる。また、ハンダ押さえ板7により、スルーホールを通してハンダが脱落する等のことを防止でき、さらに、ハンダ押さえ板7との間の隙間5により、ハンダをスルホール109を通して裏側まで十分に充填できる。
"Effect of the embodiment"
According to this embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, the printed
よって、(1)プリント基板1の部品取り付けスルホール109に、電子部品17の取付に十分なハンダが充填でき、(2)ハンダ面9のランド117、スルホール109には全てがハンダ付けされ、部品面3のランド117の一部もハンダ付けされる。
また、従来のように溶融したハンダを高い圧力で吹き上げてスルホール109に充填する必要がないので、吹き上げられるハンダによる(4)誤接続がない。また、逆に、吹き上げ加減の調整の失敗による(3)未はんだ事故も発生しない。
さらに、プリント基板1、クリームハンダ13共に常温より加熱することができる。よって、従来のようにプリント基板1をあらかじめ加熱し温度を上げ暖めておく必要はない((5))。よって、電子部品17に熱によるストレスが加わらない。
さらに、クリームハンダ13が充填されたスルホール109の下側に、ブラシ状の複数の突起23を上向きに配置することで、リード19はスルホール109へ挿入された後に、ブラシの複数の突起23の間の隙間5を通して通過でき、これに対し、充填されたクリームハンダ13は、ブラシの複数の突起23の先端に保持され、抜け落ちることはない。よって、スルーホールなどに塗布したハンダ量が保たれる((6))。
「他の実施形態」
以上の実施形態では、スルーホールに充填されたクリームハンダが抜け落ちるのを防止するために、ブラシ状の突起を用いたが、他の実施形態では、ブラシ状の突起を用いなくても、クリームハンダの粘度を調整したり、部品面を下側にして下側から部品を装着したり、プリント基板を縦にして横方向から電子部品を装着することで、作業効率は低くなるものの、クリームハンダの抜け落ちを防止できる。
以上の実施形態では、クリームハンダをスルホールを通して裏側まで十分に充填するために、ハンダ押さえ板を使用したが、他の実施形態では、ハンダ押さえ板を使用しなくても、例えば、プリント基板の両面よりメタルマスクの上からクリームハンダを塗布することで、作業効率は低くなるものの、クリームハンダの十分な充填を可能にできる。
Therefore, (1) the component mounting through
Further, since it is not necessary to blow up the melted solder at a high pressure to fill the through
Furthermore, both the printed
Further, by arranging a plurality of brush-
"Other embodiments"
In the above embodiment, the brush-like protrusion is used in order to prevent the cream solder filled in the through hole from falling off. However, in other embodiments, the cream solder can be used without using the brush-like protrusion. Although the work efficiency is reduced by adjusting the viscosity of the product, mounting the components from the bottom with the component side down, and mounting the electronic components from the horizontal with the printed circuit board in the vertical direction, It can prevent omission.
In the above embodiment, the solder pressing plate is used in order to sufficiently fill the cream solder to the back side through the through hole. However, in other embodiments, for example, both sides of the printed circuit board can be used without using the solder pressing plate. By applying the cream solder from above the metal mask, the working efficiency is lowered, but the cream solder can be sufficiently filled.
1…プリント基板、3…部品面、5…隙間、7…ハンダ押さえ板、9…ハンダ面、11…メタルマスク、13…クリームハンダ、15…スキージ、17…電子部品、19…リード、21…ブラシ状の物品、23…突起、25・・・ハンダ、101…プリント基板、103…電子部品、105…部品面、107…ハンダ面、109…スルホール、111…部品リード、113…パターン、115…レジスト膜、117…ランド、119・・・溶融したハンダ。
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