KR20050060813A - Surface mounting technology structure of pb free of pcb - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PCB의 무연납 실장구조에 관한 것으로서, 특히, 쓰루홀을 솔더 레지스터로 충진, 용융납이 이차 플로우공정에서 상승하는 것을 방지하여 PCB 상면에서의 쇼트불량 발생을 방지하도록 하는 PCB의 무연납 실장구조에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 PCB의 무연납 실장구조는 PCB의 상면과 하면에 쓰루홀이 형성된 PCB의 실장구조에 있어서,The present invention relates to a lead-free mounting structure of a PCB, in particular, filling the through-holes with a solder resistor and preventing lead defects from occurring on the upper surface of the PCB by preventing molten lead from rising in the secondary flow process. As the mounting structure, the lead-free mounting structure of the PCB according to the present invention in the mounting structure of the PCB formed through-holes on the upper and lower surfaces of the PCB,

상기 쓰루홀 내부에 충진제를 이용한 중간막을 형성하여 용융납이 하면에서 상면에 흘러 들어 발생하는 쇼트, 솔더볼 등 불량을 방지하도록 하는 것을 특징으로 한다.Forming an intermediate film using a filler inside the through hole is characterized in that the molten lead to prevent defects such as shorts, solder balls, etc. flowing from the lower surface to the upper surface.

본 발명은 쓰루홀을 솔더레지스터로 충진시켜 중간막을 형성함으로서, 쓰루홀을 경로로 하여 용융납이 상면에 이르는 것을 근원적으로 막게 되어, 쇼트불량 및 솔더 볼 불량 등을 방지하게 됨에 따라 제품 신뢰성을 향상시키게 되고, 불량발생에 따른 수리 및 추가비용발생, 혹은 폐기 비용 및 재작업비용 등을 절감할 수 있는 효과가 있다.The present invention forms an intermediate film by filling the through-holes with a solder register, thereby preventing molten lead from reaching the upper surface through the through-holes, thereby preventing short defects and poor solder balls, thereby improving product reliability. In addition, there is an effect of reducing the repair and additional costs, or disposal costs and rework costs due to the occurrence of defects.

Description

PCB의 무연납 실장구조{Surface Mounting Technology structure of Pb Free of PCB}Surface Mounting Technology structure of Pb Free of PCB

본 발명은 PCB의 무연납 실장구조에 관한 것으로서, 특히, 쓰루홀을 솔더 레지스터로 충진, 용융납이 이차 플로우공정에서 상승하는 것을 방지하여 PCB 상면에서의 쇼트불량 발생을 방지하도록 하는 PCB의 무연납 실장구조에 관한 것이다.The present invention relates to a lead-free mounting structure of a PCB, in particular, filling the through-holes with a solder resistor and preventing lead defects from occurring on the upper surface of the PCB by preventing molten lead from rising in the secondary flow process. It relates to the mounting structure.

도 1a내지 도 1e는 종래 기술에 따른 PCB의 무연납 실장구조를 보인 사시도 및 측 단면도로서, 도 1a는 쓰루홀()이 존재하는 PCB() 상에 미세 피치의 IC()가 실장 되어 있는 상태의 사시도를 나타내고 있고, 도 1b는 PCB() 상면에 실장 되어 있는 IC()의 배면에 존재하는 쓰루홀()의 구조를 설명하고 있다. 그리고, 도 1c는 PCB() 상면의 부품을 일차 리플로우 공정을 통해 장착한 후, 이차로 하면의 부품을 장착하기 위해 하면 플로우 공정을 실시하는 모습을 보이고 있고, 도 1d는 도 1c에 이어서, 하면 플로우 공정을 실시할 때, 용융된 납()이 쓰루홀()을 통해 PCB() 상면에 흘러 들어가는 과정(7)을 설명하고 있고, 도 1e는 PCB() 상부로 흘러들어간 용융납에 의해 불량이 발생된 상태를 설명하고 있다.1A to 1E are perspective and side cross-sectional views showing a lead-free mounting structure of a PCB according to the prior art, and FIG. 1A is a state in which a fine pitch IC () is mounted on a PCB () having a through hole (). 1B illustrates the structure of the through-holes existing on the rear surface of the IC mounted on the upper surface of the PCB. In addition, FIG. 1C shows a state in which a lower surface flow process is performed in order to mount a component on the upper surface of the PCB () through a first reflow process, and then mount a component on the lower surface of the secondary substrate. When the flow process is performed, the molten lead (7) flows into the upper surface of the PCB () through the through-hole () and describes the process (7), Figure 1e is due to the molten lead flowed into the upper PCB () It describes the state in which a defect occurred.

상기 각 도면에서의 부호 (1)은 미세피치 IC를 나타내고, (2)는 쓰루홀이 존재하는 인쇄회로기판(PCB)을 나타내며, (3)은 PCB의 상면과 하면의 회로상의 도통을 위한 쓰루홀을 나타내고, (4)는 하면에 실장된 각 칩을 나타내는데, 일반적으로 열경화성 칩 본드 등으로 솔더링 전 공정까지 PCB 상에 고정시키게 된다.In the drawings, reference numeral (1) denotes a fine pitch IC, (2) denotes a printed circuit board (PCB) in which a through hole exists, and (3) denotes a through through circuit for conducting circuits on the upper and lower surfaces of the PCB. The hole (4) represents each chip mounted on the lower surface, and is generally fixed on the PCB until the pre-soldering process by thermosetting chip bond or the like.

그리고, 각 도면에서의 부호 (5)는 플로우 머신의 용융납 분출을 위한 노즐을 나타내고, (6)은 용융납의 흐름을 나타내며, (7)은 용융된 납이 쓰루홀을 경로로 하여 상면의 IC 배면에 흘러들어 가는 모습을 나타낸다.In the drawings, reference numeral 5 denotes a nozzle for ejecting molten lead from a flow machine, numeral 6 denotes a flow of molten lead, and numeral 7 denotes an IC on the upper surface of the molten lead through the through-hole. It appears to flow into the back.

상기 도 1에서와 같이 IC(1) 등 다양한 부품들을 복합적으로 표면 실장하는 공정 중에서 양면혼재 실장공정의 경우를 설명하면, 도 1b에서처럼 일차적으로 PCB() 상면은 리플로우 공정을 통해 부품을 장착하고, 이후, 하면의 각칩(4) 등은 열 경화성 칩본드 등으로 솔더링 전 공정까지 기판(2) 에 고정을 시키게 된다.Referring to the case of the double-sided mixed mounting process among the process of surface-mounting various components such as the IC (1) as shown in FIG. 1, the upper surface of the PCB () as shown in FIG. Then, each chip 4 on the lower surface is fixed to the substrate 2 by a thermosetting chip bond or the like before the soldering process.

그리고, 도 1c에서와 같이 용융납(6)을 분류시켜 솔더링을 하는 플로우공정을 거쳐 열 경화성 칩본드 등으로 고정시켜 놓은 각칩(4) 등을 최종 솔더링 하게 된다.Then, as illustrated in FIG. 1C, each of the chips 4, which are fixed by a thermosetting chip bond or the like, is finally soldered through a flow process of classifying and soldering the molten lead 6.

상기, 하면 플로우 과정에서 상/하면의 회로적인 도통을 위해 PCB(2)상에 형성시켜 놓은 쓰루홀(3)을 통해 용융납(6)이 상면에 이르게 되기도 하며, 특히 배면에 쓰루홀(3)을 둔 IC(1)의 경우, 흘러들어온 미량의 용융납(7)이 리드에까지 이르러 쇼트 및 솔더볼 불량을 일으키게된다.In the lower surface flow process, the molten lead 6 may reach the upper surface through the through hole 3 formed on the PCB 2 for the circuit conduction of the upper and lower surfaces. In the case of the IC (1), the small amount of molten lead 7 flowing into the lead causes short and solder ball defects.

그리고, 도 1e에서와 같이 쓰루홀(3)이 포함된 PCB(2)에 대해 무연 양면혼재 실장을 실시할 경우, 일차적으로 리플로우 공정을 통해 IC(1) 등 상면의 부품을 솔더링 하며, 이후 이차적으로 플로우 공정을 통해 하면 부품을 솔더링하게 된다.In addition, when lead-free double-sided mixed mounting is performed on the PCB 2 including the through-hole 3 as shown in FIG. 1E, the components of the upper surface such as the IC 1 are first soldered through a reflow process. Secondly, the flow process leads to soldering of the components.

이때 하면으로부터 용융납이 쓰루홀(3)을 경로로 하여 PCB(2) 상면에 이르게 되어(7), 상면에 있는 IC(1)의 쇼트불량(9) 혹은 솔더볼(8) 등의 불량으로 나타나게 된다.At this time, the molten lead reaches the upper surface of the PCB (2) through the through hole (3) as a path (7), the defects such as short defects (9) or solder balls (8) of the IC (1) on the upper surface do.

상기와 같은 불량을 제거하기 위해서는 인두 등 일차원적인 열원을 IC(1) 리드 등에 직접 가해 불량을 제거하는 방법이 사용되고 있다. 그러나, 무연납에 대해서는 이러한 수리방법에 여러가지 어려운 점이 존재하는데, 무연납의 특성상 융점이 매우 높은 관계로 기존의 공정땜납에 대비하여 약 30~50도 높은 온도에서 수리를 해야하며, 또한 무연납의 경우, 재료 자체의 표면장력이 기존의 공정납에 비해 높은 이유로, 상기의 인두를 직접 가하더라도 쇼트 등의 불량부위가 쉽게 제거되지 않아, 매우 높은 숙련기술 또는 짧은 수리시간 동안 수차례 반복적으로 고온의 인두를 가하는 방법을 취해야 하는 문제가 있다.In order to remove the defects described above, a method of removing the defects by directly applying a one-dimensional heat source such as a soldering iron to the IC 1 lead or the like is used. However, there are many difficulties in this repairing method for lead-free solders. Due to the characteristics of lead-free soldering, the melting point is very high, and therefore, repair should be performed at a temperature of about 30 to 50 degrees higher than that of conventional process solders. Since the surface tension of the material itself is higher than that of the conventional process lead, even if the iron is directly applied, the defective parts such as the short are not easily removed, so that the high temperature iron may be repeatedly repeated many times during very high skill or short repair time. There is a problem that must be taken.

또한, 이로 인해 부품자체의 열적인 손상을 입게 되고, 인로 인한 2차적인 불량의 발생의 위험성과 추가적인 수리비용의 지출은 물론 반복적으로 고온의 열을 가함으로서, PCB()의 고유한 성질이 변화되거나 기판 위의 솔더 레지스트나 패드가 박리되는 문제가 있다.In addition, due to the thermal damage of the components themselves, the risk of secondary defects due to phosphorus and additional repair costs, as well as the repeated high-temperature heat, the inherent properties of the PCB () There is a problem of changing or peeling the solder resist or pad on the substrate.

그리고, 주변부품 역시 고온의 열에 의한 접합부의 크랙 불량이 발생되어 결국에는 PCB()을 폐기하여야 하는 경우가 발생한다. 이는, 폐기비용은 물론 추가로 다시 기판을 제작하여야 하는 비용이 발생하게 된다.In addition, the peripheral parts also cause crack failure of the joint due to high temperature heat, and eventually the PCB () needs to be discarded. This, in addition to the disposal costs, the cost of having to manufacture the substrate again.

따라서, 무연납을 이용하는 공정에서의 쇼트불량(9) 및 솔더볼(8)을 근원적으로 발생하지 않도록 하는 PCB의 무연납 실장구조가 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a lead-free lead-free mounting structure of a PCB in which short shorts 9 and solder balls 8 are not generated in a process using lead-free.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 무연납을 사용하는 양면혼재 실장공정에서 일차 상면 리플로우 공정에 이어, 이차 플로우공정을 실시할 때, PCB상의 쓰루홀을 경로로 하여 용융납이 하면에서 상면에 흘러 들어가 PCB상면의 IC의 리드 등에서 쇼트 및 솔더볼 등의 불량을 일으키는 불량에 대해 근원적으로 방지할 수 있는 PCB의 무연납 실장구조를 제공하는데 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a through hole on a PCB when performing a secondary flow process following a primary top reflow process in a double-sided mixed mounting process using lead-free. It is to provide a lead-free soldering structure of PCB which can prevent the defects that flow from molten lead from the lower surface to the upper surface and cause defects such as short and solder balls in IC lead on the upper surface of PCB.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PCB의 무연납 실장구조는 PCB의 상면과 하면에 쓰루홀이 형성된 PCB의 실장구조에 있어서, 상기 쓰루홀 내부에 충진제를 이용한 중간막을 형성하여 용융납이 하면에서 상면에 흘러 들어 발생하는 쇼트, 솔더볼 등 불량을 방지하도록 하는 것을 특징으로 한다.In the lead-free mounting structure of the PCB according to the present invention for achieving the above object, in the mounting structure of the PCB through-hole formed on the upper and lower surfaces of the PCB, the molten lead is formed by forming an intermediate film using a filler inside the through-hole It is characterized in that to prevent defects such as shorts, solder balls generated flowing into the upper surface from the lower surface.

여기서, 상기 중간막은 납땜 작업 시, 땜납이 붙지 않도록 하는 내열성 비폭재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.Here, the interlayer film is formed of a heat-resistant non-porous material that prevents the solder from sticking during the soldering operation.

여기서, 상기 내열성 비폭재료는 솔더레지스터를 사용하는 것을 특징으로 한다.Here, the heat resistant non-width material is characterized by using a solder register.

여기서, 상기 중간막은 PCB의 IC가 실장된 하면에 존재하는 쓰루홀 내에 형성하는 것을 특징으로 한다.Here, the interlayer is formed in a through hole existing on a lower surface on which the IC of the PCB is mounted.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a내지 도 2b는 본 발명에 따른 PCB의 무연납 실장구조를 보인 측 단면도로서, 도 2a는 PCB(12) 상면에 실장 되어 있는 IC(11)의 배면에 존재하는 쓰루홀(13)의 구조를 설명하고 있다. 그리고, 도 2b는 PCB(12) 상면의 부품을 일차 리플로우 공정을 통해 장착한 후, 이차로 하면의 부품을 장착하기 위해 하면 플로우 공정을 실시하는 모습을 보이고 있다.2A to 2B are side cross-sectional views illustrating a lead-free mounting structure of a PCB according to the present invention, and FIG. 2A is a structure of a through hole 13 existing on a rear surface of an IC 11 mounted on an upper surface of a PCB 12. It explains. In addition, FIG. 2B shows a state in which the bottom surface flow process is performed to mount the components on the upper surface of the PCB 12 through the primary reflow process, and then to mount the components on the second lower surface.

상기 각 도면에서의 부호 (10)은 쓰루홀 내에 솔더 레지스터(solder resister)로 충진하여 형성한 중간 막을 나타낸다. 이때, 상기 솔더 레지스터는 PCB의 프린트 배선판 상의 특정 영역에 형성하는 내열성 비폭재료로서 납땜 작업 시, 이 부분이 땜납이 붙지 않도록 하는 역할을 하게 된다. Reference numeral 10 in each figure denotes an intermediate film formed by filling a through hole with a solder resister. In this case, the solder resistor is a heat-resistant non-porous material formed in a specific area on the printed wiring board of the PCB, and this part serves to prevent the solder from sticking during the soldering operation.

그리고, (11)은 미세피치 IC를 나타내고, (12)는 쓰루홀이 존재하는 인쇄회로기판(PCB)을 나타내며, (13)은 PCB의 상면과 하면의 회로상의 도통을 위한 쓰루홀을 나타내고, (14)는 하면에 실장된 각칩을 나타내는데, 일반적으로 열 경화성 칩 본드 등으로 솔더링 전 공정까지 PCB 상에 고정시키게 된다. 그리고, 부호 (15)는 플로우 머신의 용융납 분출을 위한 노즐을 나타낸다.(11) represents a fine pitch IC, (12) represents a printed circuit board (PCB) in which a through hole exists, (13) represents through holes for conduction on the circuits of the upper and lower surfaces of the PCB, Reference numeral 14 denotes each chip mounted on the lower surface, and is generally fixed on the PCB until the pre-soldering process, for example, with a thermosetting chip bond. Reference numeral 15 denotes a nozzle for jetting molten lead in the flow machine.

상기 도 2의 무연납 실장구조를 설명하면, 일차적으로 PCB(12) 상면은 리플로우 공정을 통해 IC(11) 등의 상면 부품을 솔더링하고, 이후, 하면의 각칩(14) 등은 열 경화성 칩본드 등으로 솔더링 전 공정까지 기판(12)에 고정을 시키게 된다.Referring to the lead-free mounting structure of FIG. 2, the upper surface of the PCB 12 is first soldered to upper components such as the IC 11 through a reflow process, and then each chip 14 of the lower surface is a thermosetting chip. Bonding or the like is fixed to the substrate 12 until the soldering process.

그리고, 용융납을 분류시켜 솔더링을 하는 플로우공정을 거쳐 열 경화성 칩본드 등으로 고정시켜 놓은 각칩(14) 등을 최종 솔더링 하게 된다.Then, each chip 14, etc., which is fixed with a thermosetting chip bond or the like, is finally soldered through a flow process of classifying and soldering molten lead.

상기와 같은 본 발명은 무연납을 사용하는 양면혼재실장 공정에서 PCB(12)의 상면에 실장된 IC(1) 배면에 존재하는 쓰루홀(13)을 솔더 레지스터(10)로 충진한 접속구조를 갖게 됨에 따라, 이차 플로우공정을 실시할 때, PCB(12)상의 쓰루홀(13)을 경로로 하여 용융납이 하면에서 상면에 흘러 들어가 PCB(12) 상면의 IC(11)의 리드 등에서 쇼트 및 솔더볼 등의 불량을 일으키는 불량에 대해 근원적으로 방지할 수 있게 된다.As described above, the present invention provides a connection structure in which a through-hole 13 existing on the back surface of the IC 1 mounted on the upper surface of the PCB 12 is filled with the solder resistor 10 in a double-sided mixed mounting process using lead-free solder. Therefore, when performing the secondary flow process, the molten lead flows from the lower surface to the upper surface through the through hole 13 on the PCB 12 as a path, and is shorted by the lead or the like of the IC 11 on the upper surface of the PCB 12. It is possible to fundamentally prevent defects that cause defects such as solder balls.

본 발명은 PCB의 상면과 하면에 쓰루홀이 형성된 PCB의 실장구조에 있어서, 하면 플로우 공정 시, 쓰루홀을 솔더레지스터로 충진한 접속구조를 통해 쓰루홀을 경로로 하여 용융납이 상면에 이르는 것을 근원적으로 막게 되는 효과가 있다. According to the present invention, in the mounting structure of the PCB having through holes formed on the upper and lower surfaces of the PCB, the molten lead reaches the upper surface through the through hole as a path through the connection structure in which the through holes are filled with the solder register during the lower flow process. There is an effect that is basically blocked.

또한, 이로 인해 발생되었던 쇼트불량 및 솔더 볼 불량 등을 방지하게 됨에 따라 제품 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, as a result of preventing short defects and solder ball defects, which have occurred, there is an effect of improving product reliability.

또한, 불량이 방지되거나, 대폭 감소됨에 따라 불량발생에 따른 수리 및 추가비용발생, 혹은 폐기 비용 및 재작업비용 등을 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, as defects are prevented or greatly reduced, there is an effect of reducing repair and additional costs or disposal costs and rework costs due to defects.

도 1a내지 도 1e는 종래 기술에 따른 PCB의 무연납 실장구조를 보인 사시도 및 측 단면도.1a to 1e is a perspective view and a side cross-sectional view showing a lead-free mounting structure of a PCB according to the prior art.

도 2a내지 도 2b는 본 발명에 따른 PCB의 무연납 실장구조를 보인 측 단면도.Figure 2a to Figure 2b is a side cross-sectional view showing a lead-free mounting structure of the PCB according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1: IC 2: PCB1: IC 2: PCB

3: 쓰루홀 4: 각 칩3: through hole 4: each chip

5: 노즐 6: 용융납5: nozzle 6: molten lead

7: 용융납이 흘러드는 상태 8: 솔더볼7: Molten lead flows in state 8: Solder ball

9: 쇼트불량 상태9: short defective condition

Claims (4)

PCB의 상면과 하면에 쓰루홀이 형성된 PCB의 실장구조에 있어서,In the mounting structure of the PCB in which the through holes are formed on the upper and lower surfaces of the PCB, 상기 쓰루홀 내부에 충진제를 이용한 중간막을 형성하여 용융납이 하면에서 상면에 흘러 들어 발생하는 쇼트, 솔더볼 등 불량을 방지하도록 하는 것을 특징으로 하는 PCB의 무연납 실장구조.The lead-free mounting structure of the PCB, characterized in that to form an intermediate film using a filler inside the through-hole to prevent defects such as short, solder balls generated from flowing from the lower surface to the upper surface of the molten lead. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 중간막은 납땜 작업 시, 땜납이 붙지 않도록 하는 내열성 비폭재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 PCB의 무연납 실장구조.The intermediate film is a lead-free mounting structure of the PCB, characterized in that formed of a heat-resistant non-porous material to prevent the solder to stick during the soldering operation. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 내열성 비폭재료는 솔더레지스터를 사용하는 것을 특징으로 하는 PCB의 무연납 실장구조.The heat-resisting non-width material is a lead-free mounting structure of a PCB, characterized in that using a solder register. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 중간막은 PCB의 IC가 실장된 하면에 존재하는 쓰루홀 내에 형성하는 것을 특징으로 하는 PCB의 무연납 실장구조.The intermediate film is a lead-free mounting structure of the PCB, characterized in that formed in the through-holes existing on the lower surface of the PCB is mounted.
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