JPH06285618A - 半田ダムの形成方法 - Google Patents
半田ダムの形成方法Info
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- JPH06285618A JPH06285618A JP5081845A JP8184593A JPH06285618A JP H06285618 A JPH06285618 A JP H06285618A JP 5081845 A JP5081845 A JP 5081845A JP 8184593 A JP8184593 A JP 8184593A JP H06285618 A JPH06285618 A JP H06285618A
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- JP
- Japan
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- thin film
- metal thin
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- dam
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3452—Solder masks
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
- H05K3/4007—Surface contacts, e.g. bumps
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 金属薄膜を形成したセラミック基板におい
て、半田形成の必要な領域の周辺にレーザビームを照射
することを特徴とする半田ダムの形成方法。 【効果】 本発明はセラミック基板表面に形成された金
属薄膜上に半田形成を必要とするパターンでレーザビー
ムを照射することによって容易に半田ダムを形成するこ
とができる。
て、半田形成の必要な領域の周辺にレーザビームを照射
することを特徴とする半田ダムの形成方法。 【効果】 本発明はセラミック基板表面に形成された金
属薄膜上に半田形成を必要とするパターンでレーザビー
ムを照射することによって容易に半田ダムを形成するこ
とができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属薄膜上に半田を形成
する方法に関する。詳しくは金属薄膜上にレーザビーム
を照射することによって半田ダムを形成する方法を提供
するものである。
する方法に関する。詳しくは金属薄膜上にレーザビーム
を照射することによって半田ダムを形成する方法を提供
するものである。
【0002】
【従来の技術】半田の金属薄膜への形成は、通常、用い
る半田の融点以上の加熱雰囲気下で実施され、加熱とと
もに溶融する半田の金属薄膜上での濡れ広がりを利用す
る。
る半田の融点以上の加熱雰囲気下で実施され、加熱とと
もに溶融する半田の金属薄膜上での濡れ広がりを利用す
る。
【0003】この広がり方や広がる面積は、半田の量
(重量)、組成及び金属薄膜の組成、表面状態及び形成
時の温度さらに溶融時の表面張力等に依存し、常に一定
の形状や面積(パターン)の半田形成領域を得ることは
非常に難しい。このため半田形成を必要とする領域が特
定の四角型や円等のパターン形状を必要とする場合、金
属薄膜を形成する段階で、あらかじめ該パターン形状を
作製しておくか、あるいは半田ダムと称する半田の広が
りを所定の位置で阻止する凸部を設けたり、半田の濡れ
広がりや付着を防止する被覆材(保護コート材)を形成
するのが通常である。
(重量)、組成及び金属薄膜の組成、表面状態及び形成
時の温度さらに溶融時の表面張力等に依存し、常に一定
の形状や面積(パターン)の半田形成領域を得ることは
非常に難しい。このため半田形成を必要とする領域が特
定の四角型や円等のパターン形状を必要とする場合、金
属薄膜を形成する段階で、あらかじめ該パターン形状を
作製しておくか、あるいは半田ダムと称する半田の広が
りを所定の位置で阻止する凸部を設けたり、半田の濡れ
広がりや付着を防止する被覆材(保護コート材)を形成
するのが通常である。
【0004】しかしながら、上記方法は、比較的高精度
のパターン形成技術、例えば金属薄膜が形成されないよ
うな金属や樹脂等のマスク材をパターン精度を考慮して
作製・配置する必要がある。
のパターン形成技術、例えば金属薄膜が形成されないよ
うな金属や樹脂等のマスク材をパターン精度を考慮して
作製・配置する必要がある。
【0005】一方、マスクを施さないで金属薄膜を形成
した場合は、一旦形成した金属薄膜を半田形成に必要な
パターンにするため、不要な部分だけをエッチングやイ
オンミリング等で除去しなければならない。この場合、
エッチングレジストの形成・エッチング・エッチングレ
ジストの除去という煩雑な工程を付加しなければならな
い。さらにエッチング等を施さない場合、半田の濡れ広
がりを阻止するため、必要とする半田形成領域を囲むよ
うに凸部(半田ダム)を設ける必要がある。該凸部の形
成には樹脂やガラス等が用いられるが、その半田ダムの
形成においても例えば印刷・乾燥・焼成等の比較的煩雑
な工程を付加することになる。また、金属薄膜を形成す
る材料が凹凸などの異型な部分を有していたり、さらに
半田形成を必要とする領域が凹凸部にある場合、上記方
法による半田ダムの形成は、煩雑性、困難性は極端に増
加するという種々の欠点があった。
した場合は、一旦形成した金属薄膜を半田形成に必要な
パターンにするため、不要な部分だけをエッチングやイ
オンミリング等で除去しなければならない。この場合、
エッチングレジストの形成・エッチング・エッチングレ
ジストの除去という煩雑な工程を付加しなければならな
い。さらにエッチング等を施さない場合、半田の濡れ広
がりを阻止するため、必要とする半田形成領域を囲むよ
うに凸部(半田ダム)を設ける必要がある。該凸部の形
成には樹脂やガラス等が用いられるが、その半田ダムの
形成においても例えば印刷・乾燥・焼成等の比較的煩雑
な工程を付加することになる。また、金属薄膜を形成す
る材料が凹凸などの異型な部分を有していたり、さらに
半田形成を必要とする領域が凹凸部にある場合、上記方
法による半田ダムの形成は、煩雑性、困難性は極端に増
加するという種々の欠点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の欠点を
補う新しい技術の開発が望まれてきた。即ち平坦基板の
みならず、凹凸を有する金属薄膜形成基板上の所望の領
域にのみ容易に半田の形成を可能にする技術課題があっ
た。
補う新しい技術の開発が望まれてきた。即ち平坦基板の
みならず、凹凸を有する金属薄膜形成基板上の所望の領
域にのみ容易に半田の形成を可能にする技術課題があっ
た。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記技術課
題を解決すべく鋭意研究を行なってきた。その結果、形
成した金属薄膜にレーザビームを照射することによって
照射したその比較的微少な部分の金属薄膜の組成が変化
あるいは金属薄膜が除去され、半田の濡れ広がりを阻止
できる半田ダムになることを見いだし、さらに研究を続
け、本発明を完成しここに提案するに至った。
題を解決すべく鋭意研究を行なってきた。その結果、形
成した金属薄膜にレーザビームを照射することによって
照射したその比較的微少な部分の金属薄膜の組成が変化
あるいは金属薄膜が除去され、半田の濡れ広がりを阻止
できる半田ダムになることを見いだし、さらに研究を続
け、本発明を完成しここに提案するに至った。
【0008】即ち、本発明は金属薄膜を形成したセラミ
ックス基板において、半田形成が必要な領域の周辺にレ
ーザビームを照射することを特徴とする半田ダムの形成
方法である。
ックス基板において、半田形成が必要な領域の周辺にレ
ーザビームを照射することを特徴とする半田ダムの形成
方法である。
【0009】本発明で金属薄膜の種類及びその形成方法
は特に限定されず公知のものが使用できる。即ち金属薄
膜の種類は例えばチタン(Ti)、ニッケル(Ni)、
タングスタン(W)、クロム(Cr)、金(Au)ある
いはこれら金属を複数積層した金属薄膜が使用できる。
特にセラミックス基板では基板と金属薄膜との密着性や
半田濡れ性を確保するため基板面からTi、Ni、Au
あるいはTi、Pt、Auの積層構造とするのが好まし
い。金属薄膜の形成方法としては例えば、一般に知られ
ているスパッタリング法、蒸着法が用いられる。
は特に限定されず公知のものが使用できる。即ち金属薄
膜の種類は例えばチタン(Ti)、ニッケル(Ni)、
タングスタン(W)、クロム(Cr)、金(Au)ある
いはこれら金属を複数積層した金属薄膜が使用できる。
特にセラミックス基板では基板と金属薄膜との密着性や
半田濡れ性を確保するため基板面からTi、Ni、Au
あるいはTi、Pt、Auの積層構造とするのが好まし
い。金属薄膜の形成方法としては例えば、一般に知られ
ているスパッタリング法、蒸着法が用いられる。
【0010】また、本発明で用いられるセラミックス基
板は酸化物系、非酸化物系の焼結体等のセラミックス基
板が特に限定されず用いられる。一般にアルミナ(Al
2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、炭化珪素(Si
C)、窒化珪素(Si2N3)が用いられるが、セラミッ
クス基板自身の物性を考慮して、使用目的によって決め
ればよい。
板は酸化物系、非酸化物系の焼結体等のセラミックス基
板が特に限定されず用いられる。一般にアルミナ(Al
2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、炭化珪素(Si
C)、窒化珪素(Si2N3)が用いられるが、セラミッ
クス基板自身の物性を考慮して、使用目的によって決め
ればよい。
【0011】半田を形成する領域は、目的によって形
状、面積が異なるのが通常である。特に本発明はレーザ
ービームを用いることにより段差や凹凸を有する基板に
対し半田ダムが容易に形成できる。例えば、実施例で示
したキャップ形状の内側や側面等である。リードピンや
接続端子を有する集積回路(IC)等の基板への接続で
は電気的接続及び機械的強度が必要である。この場合、
リードや接続端子の形状がほぼ半田の形成する領域の形
状となり、また、面積は半田の機械的接続強度を考慮
し、リード面積以上を確保するのが通常である。
状、面積が異なるのが通常である。特に本発明はレーザ
ービームを用いることにより段差や凹凸を有する基板に
対し半田ダムが容易に形成できる。例えば、実施例で示
したキャップ形状の内側や側面等である。リードピンや
接続端子を有する集積回路(IC)等の基板への接続で
は電気的接続及び機械的強度が必要である。この場合、
リードや接続端子の形状がほぼ半田の形成する領域の形
状となり、また、面積は半田の機械的接続強度を考慮
し、リード面積以上を確保するのが通常である。
【0012】本発明において使用するレーザビームは金
属薄膜の組成を変質あるいは金属薄膜を除去しセラミッ
クス基板表面を露出して、半田ダムが形成できる出力を
得ることができれば特に限定されず、例えば公知のレー
ザビーム発生装置及びレーザビーム走査制御装置等が用
いられる。アルゴン(Ar)ガスレーザ、炭酸ガスレー
ザ、個体レーザが問題なく用いられ、特にイットリウム
・アルミニウム・ガーネット(YAG)結晶を発振素子
とするYAGレーザが好適である。
属薄膜の組成を変質あるいは金属薄膜を除去しセラミッ
クス基板表面を露出して、半田ダムが形成できる出力を
得ることができれば特に限定されず、例えば公知のレー
ザビーム発生装置及びレーザビーム走査制御装置等が用
いられる。アルゴン(Ar)ガスレーザ、炭酸ガスレー
ザ、個体レーザが問題なく用いられ、特にイットリウム
・アルミニウム・ガーネット(YAG)結晶を発振素子
とするYAGレーザが好適である。
【0013】金属薄膜上に形成する半田ダムの幅及び深
さは、通常該金属薄膜の厚さ並びにレーザビームの照射
出力、ビームのスポット径を勘案して決定されるが、半
田の溶融時において半田の広がりを阻止できる範囲を選
択する必要がある。深さについては、レーザビームの照
射エネルギーによって金属薄膜の半田の濡れ広がりを促
進する成分(例えばAu)や、また、他の金属薄膜構成
物、それらの溶融・蒸発・凝縮の結果、変質部(凹部)
として形成されるものであり、用いる金属薄膜の厚さや
構成組成等を勘案して定めればよい。例えば形成した金
属薄膜以上即ちセラミック基板の表面あるいはセラミッ
ク基板構成成分が露出する深さも選択することができ
る。この場合は、半田形成領域は隣接する金属薄膜と電
気的な絶縁を発現することもできる。また、半田ダムの
幅は深さと同様に半田の溶融時において半田の広がりを
阻止できる範囲を選択する必要があり、形成される半田
の厚さ(量)を考慮する必要がある。幅が少ない場合は
半田が半田溶融時に半田ダムを乗り越えてしまう恐れが
ある。半田ダムの幅は、50μm以上が好ましく、10
0μm以上がより好適である。また、半田ダムの幅は使
用するレーザのビーム径(スポット径)や出力に依存す
るところであり、通常数μm〜数十μm(直径)で、ス
ポットの調節(焦点距離の変化)で数十〜数百μm変化
させることができる。上記の適正条件範囲の半田ダムを
得るためレーザビームのスポット径を考慮して、必要に
よりレーザビームの並列照射回数(走査)を増加させる
ことも有効である。
さは、通常該金属薄膜の厚さ並びにレーザビームの照射
出力、ビームのスポット径を勘案して決定されるが、半
田の溶融時において半田の広がりを阻止できる範囲を選
択する必要がある。深さについては、レーザビームの照
射エネルギーによって金属薄膜の半田の濡れ広がりを促
進する成分(例えばAu)や、また、他の金属薄膜構成
物、それらの溶融・蒸発・凝縮の結果、変質部(凹部)
として形成されるものであり、用いる金属薄膜の厚さや
構成組成等を勘案して定めればよい。例えば形成した金
属薄膜以上即ちセラミック基板の表面あるいはセラミッ
ク基板構成成分が露出する深さも選択することができ
る。この場合は、半田形成領域は隣接する金属薄膜と電
気的な絶縁を発現することもできる。また、半田ダムの
幅は深さと同様に半田の溶融時において半田の広がりを
阻止できる範囲を選択する必要があり、形成される半田
の厚さ(量)を考慮する必要がある。幅が少ない場合は
半田が半田溶融時に半田ダムを乗り越えてしまう恐れが
ある。半田ダムの幅は、50μm以上が好ましく、10
0μm以上がより好適である。また、半田ダムの幅は使
用するレーザのビーム径(スポット径)や出力に依存す
るところであり、通常数μm〜数十μm(直径)で、ス
ポットの調節(焦点距離の変化)で数十〜数百μm変化
させることができる。上記の適正条件範囲の半田ダムを
得るためレーザビームのスポット径を考慮して、必要に
よりレーザビームの並列照射回数(走査)を増加させる
ことも有効である。
【0014】本発明で使用する半田は特に限定されず所
定温度で溶融し金属薄膜上に濡れ広がる特性があり通常
プリント配線板やハイブリッドICの分野で使用される
電気部品に対しては電気的・機械的接合性を、ICの保
護キャップ等では気密封止性等を有していればよい。例
えば市販されているスズ(Sn)と鉛(Pb)の2元組
成(重量組成比 Sn:Pb=60:40あるいは9
0:10)である半田が使用できる。また、半田の量
(重量)は半田形成に必要な領域の面積及び形成後の半
田の厚さを考慮して定めればよい。使用する半田の性状
は箔状、ペースト状、塊状等いずれの形態でもなんら問
題は無い。
定温度で溶融し金属薄膜上に濡れ広がる特性があり通常
プリント配線板やハイブリッドICの分野で使用される
電気部品に対しては電気的・機械的接合性を、ICの保
護キャップ等では気密封止性等を有していればよい。例
えば市販されているスズ(Sn)と鉛(Pb)の2元組
成(重量組成比 Sn:Pb=60:40あるいは9
0:10)である半田が使用できる。また、半田の量
(重量)は半田形成に必要な領域の面積及び形成後の半
田の厚さを考慮して定めればよい。使用する半田の性状
は箔状、ペースト状、塊状等いずれの形態でもなんら問
題は無い。
【0015】本発明におけるレーザビームの照射は平坦
なセラミックス基板に形成された金属薄膜はもちろん、
凹凸を有する異形のセラミックス基板に形成された金属
薄膜に対しても、本発明を如何なく発揮することがき
る。
なセラミックス基板に形成された金属薄膜はもちろん、
凹凸を有する異形のセラミックス基板に形成された金属
薄膜に対しても、本発明を如何なく発揮することがき
る。
【0016】
【発明の効果】本発明はセラミック基板表面に形成され
た金属薄膜上に半田形成を必要とするパターンでレーザ
ビームを照射することによって容易に半田ダムを形成す
ることができる。
た金属薄膜上に半田形成を必要とするパターンでレーザ
ビームを照射することによって容易に半田ダムを形成す
ることができる。
【0017】
【実施例】本発明を更に具体的に説明するため以下の実
施例及び比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。
施例及び比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。
【0018】実施例1 角形キャップ形状(第1図)をしたAlN基板1のキャ
ップ凹面側全面に、スパッタリング法による薄膜形成プ
ロセスを用いて、Ti、Ni及びAuの金属薄膜を順次
0.3μm、2μm及び0.3μmの厚さで積層形成し
た。キャップ凹面側の半田形成を必要とする凹部底面2
の所定領域を囲むようにYAGレーザを用いて、発振出
力1W、繰返し周波数3kHzで照射した。レーザビー
ムのスポット径は約20μmで3回の並列照射で、幅は
約80μm、深さは35μmの半田ダムを形成した。半
田ダムの形成時間は約5秒であった。次いで半田ダムの
内側領域にSnとPbの重量組成が10対90である約
50μmの半田箔を設置して、水素雰囲気中315℃、
10間加熱し半田形成を実施した。
ップ凹面側全面に、スパッタリング法による薄膜形成プ
ロセスを用いて、Ti、Ni及びAuの金属薄膜を順次
0.3μm、2μm及び0.3μmの厚さで積層形成し
た。キャップ凹面側の半田形成を必要とする凹部底面2
の所定領域を囲むようにYAGレーザを用いて、発振出
力1W、繰返し周波数3kHzで照射した。レーザビー
ムのスポット径は約20μmで3回の並列照射で、幅は
約80μm、深さは35μmの半田ダムを形成した。半
田ダムの形成時間は約5秒であった。次いで半田ダムの
内側領域にSnとPbの重量組成が10対90である約
50μmの半田箔を設置して、水素雰囲気中315℃、
10間加熱し半田形成を実施した。
【0019】半田の広がりはレーザ照射部で阻止され、
キャップ凹部底面の所定領域にだけ半田を形成した角形
キャップ形状の基板を得た。
キャップ凹部底面の所定領域にだけ半田を形成した角形
キャップ形状の基板を得た。
【0020】比較例1 角形キャップ形状をしたAlN基板のキャップ凹面側全
面に、実施例1と同様に金属薄膜を形成した。その後半
田形成を必要とする部分だけの金属薄膜を得るため以下
のエッチング工程を実施した。先ず凹部底面の所定領域
にディスペンサーを用いてペースト状の耐酸性メッキ用
有機レジストを塗布し100℃、30分間乾燥しエッチ
ングレジストを形成した。次いで沃素と沃化カリ水溶液
中に10分間浸せきしてAuをエッチングして除去した
後、塩化第二鉄水溶液に25秒間浸せきしてNiを除去
し、次に弗化水素酸と硝酸の混液中に2分間浸積してT
iを除去した。それぞれの工程後には水洗を実施した。
エッチング終了後エッチングレジストをトリクレン中に
浸せきして超音波洗浄5分間で除去した。前記のエッチ
ング工程には約2時間であった。残された金属薄膜領域
にSnとPbの重量組成が10対90である約50μm
の半田箔を設置して、水素雰囲気中315℃、10間加
熱し半田形成を実施した。
面に、実施例1と同様に金属薄膜を形成した。その後半
田形成を必要とする部分だけの金属薄膜を得るため以下
のエッチング工程を実施した。先ず凹部底面の所定領域
にディスペンサーを用いてペースト状の耐酸性メッキ用
有機レジストを塗布し100℃、30分間乾燥しエッチ
ングレジストを形成した。次いで沃素と沃化カリ水溶液
中に10分間浸せきしてAuをエッチングして除去した
後、塩化第二鉄水溶液に25秒間浸せきしてNiを除去
し、次に弗化水素酸と硝酸の混液中に2分間浸積してT
iを除去した。それぞれの工程後には水洗を実施した。
エッチング終了後エッチングレジストをトリクレン中に
浸せきして超音波洗浄5分間で除去した。前記のエッチ
ング工程には約2時間であった。残された金属薄膜領域
にSnとPbの重量組成が10対90である約50μm
の半田箔を設置して、水素雰囲気中315℃、10間加
熱し半田形成を実施した。
【図1】 角形キャップ形状をしたセラミックス基板の
キャップ凹面側からの斜視図である。
キャップ凹面側からの斜視図である。
【図2】 角形キャップ形状をしたセラミックス基板の
平面図である。
平面図である。
1 セラミックス基板 2 レーザビーム照射部分 3 半田形成領域
Claims (1)
- 【請求項1】 金属薄膜を形成したセラミック基板にお
いて、半田形成の必要な領域の周辺にレーザビームを照
射することを特徴とする半田ダムの形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5081845A JPH06285618A (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 半田ダムの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5081845A JPH06285618A (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 半田ダムの形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06285618A true JPH06285618A (ja) | 1994-10-11 |
Family
ID=13757820
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5081845A Pending JPH06285618A (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 半田ダムの形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06285618A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011249451A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Nec Tohoku Ltd | プリント配線基板上流体堰き止め用ダム形成方法、そのダム及びプリント配線基板 |
-
1993
- 1993-04-08 JP JP5081845A patent/JPH06285618A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011249451A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Nec Tohoku Ltd | プリント配線基板上流体堰き止め用ダム形成方法、そのダム及びプリント配線基板 |
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