特許 7412251 素子実装体、実装装置および実装方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-28

(45)【発行日】2024-01-12

(54)【発明の名称】素子実装体、実装装置および実装方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/14 20060101AFI20240104BHJP

   B23K 1/002 20060101ALI20240104BHJP

   B23K 1/00 20060101ALI20240104BHJP

   B23K 1/19 20060101ALI20240104BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20240104BHJP

   H05K 1/18 20060101ALI20240104BHJP

【ＦＩ】

H01L23/14 M

B23K1/002

B23K1/00 330E

B23K1/19 J

H05K3/34 507D

H05K1/18 F

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020065471

(22)【出願日】2020-04-01

(65)【公開番号】P2021163895

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2023-02-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】518360139

【氏名又は名称】株式会社スフィンクス・テクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110003166

【氏名又は名称】弁理士法人山王内外特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100101133

【弁理士】

【氏名又は名称】濱田 初音

(74)【代理人】

【識別番号】100199749

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 成

(74)【代理人】

【識別番号】100197767

【弁理士】

【氏名又は名称】辻岡 将昭

(72)【発明者】

【氏名】石倉 義之

(72)【発明者】

【氏名】糸氏 和博

【審査官】豊島 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１５４１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２３９１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０６７７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２４２６９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ １／００ － ３／０８

Ｂ２３Ｋ３１／０２

Ｂ２３Ｋ３３／００

Ｈ０１Ｌ２１／４４７－２１／４４９

Ｈ０１Ｌ２１／５２

Ｈ０１Ｌ２１／５８ －２１／６０７

Ｈ０１Ｌ２３／１２ －２３／１５

Ｈ０５Ｋ １／１８

Ｈ０５Ｋ ３／３２ － ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも実装面部分が高周波誘導加熱が可能な金属で形成された実装基体と、
前記実装基体よりも小さく、かつ、当該実装基体の実装面上に、はんだ付けにより実装された素子基体とを備え、
前記実装基体は、実装面を挟んで対向する当該実装面の外側部分に、それぞれ、高周波誘導加熱ヘッドの磁気ギャップ側端部が対向配置される加熱ヘッド対向エリアを有し、
前記素子基体は、
ガラスまたはセラミックで形成された素子基板と、
前記素子基板の前記実装基体とは反対側の面に設けられた電子部品素子と、
前記素子基板の前記実装基体側の面に設けられた、はんだ付け容易化用の第１の金属皮膜とを有する
ことを特徴とする素子実装体。

【請求項2】

前記第１の金属皮膜は、蒸着膜またはスパッタリング膜により構成された
ことを特徴とする請求項１記載の素子実装体。

【請求項3】

前記実装基体の実装面には、はんだ付け容易化用の第２の金属皮膜が設けられた
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の素子実装体。

【請求項4】

前記第２の金属皮膜は、蒸着膜またはスパッタリング膜により構成された
ことを特徴とする請求項３記載の素子実装体。

【請求項5】

前記実装基体は、ステンレス材により構成された
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の素子実装体。

【請求項6】

前記実装基体は、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３０１又はＳＵＳ３０４から選択されたステンレス材で構成された
ことを特徴とする請求項５記載の素子実装体。

【請求項7】

請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の素子実装体の実装装置であって、
前記はんだを溶融させる高周波誘導加熱ヘッドを備え、
前記高周波誘導加熱ヘッドは、
磁気ギャップを有する磁路形成体と、
前記磁路形成体に磁束を流す磁気コイルとを有し、
前記磁路形成体の磁気ギャップ側端部は、前記実装基体の実装面に前記素子基体が配置された状態で、前記加熱ヘッド対向エリアにそれぞれ対向配置された
ことを特徴とする実装装置。

【請求項8】

前記磁路形成体の磁気ギャップ側端部には、それぞれ、前記実装基体の実装面側に向けて傾斜する傾斜面が設けられた
ことを特徴とする請求項７記載の実装装置。

【請求項9】

前記実装基体上に配置されるとともに、当該実装基体の実装面部分に開口部を有する樹脂製の位置決めカバーと、
前記位置決めカバーの開口部を覆う樹脂製の押さえ治具とを備えた
ことを特徴とする請求項７または請求項８記載の実装装置。

【請求項10】

前記高周波誘導加熱ヘッドは、複数、所定間隔を置いて配置された
ことを特徴とする請求項７から請求項９のうちのいずれか１項記載の実装装置。

【請求項11】

前記高周波誘導加熱ヘッドは、磁気ギャップ側端部を開閉自在として磁気ギャップの距離を可変する第１の磁路形成体及び第２の磁路形成体を有する
ことを特徴とする請求項７から請求項１０のうちのいずれか１項記載の実装装置。

【請求項12】

請求項７から請求項１１のうちのいずれか１項記載の実装装置を用いた実装方法であって、
先ず、前記実装基体の実装面に、はんだシートを介して前記素子基体を配置し、
次に、前記高周波誘導加熱ヘッドを構成する磁路形成体の磁気ギャップ側端部から、前記実装基体の実装面部分に、磁束を供給する
ことを特徴とする実装方法。

【請求項13】

請求項９記載の実装装置を用いた実装方法であって、
先ず、前記実装基体上に、前記位置決めカバーを配置した状態で、当該位置決めカバーの開口部内において、当該実装基体側から、はんだシート、前記素子基体の順に配置された状態とし、
次に、前記押さえ治具により前記素子基体を、前記実装基体の実装面側に押し付け、
その後、前記高周波誘導加熱ヘッドを構成する磁路形成体の磁気ギャップ側端部から、前記実装基体の実装面部分に、磁束を供給する
ことを特徴とする実装方法。

【請求項14】

請求項９記載の実装装置を用いた実装方法であって、
先ず、前記実装基体上に、前記位置決めカバーを配置した状態で、当該位置決めカバーの開口部内において、当該実装基体側から、はんだシート、前記素子基体、保護基板の順に配置され、かつ、当該保護基板の当該素子基体とは反対側が、当該開口部から突出した状態とし、
次に、前記押さえ治具により前記保護基板を、前記実装基体の実装面側に押し付け、
その後、前記高周波誘導加熱ヘッドを構成する磁路形成体の磁気ギャップ側端部から、前記実装基体の実装面部分に、磁束を供給する
ことを特徴とする実装方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、センサ素子または半導体素子などの電子部品素子が設けられた素子基体を、実装基体の表面に、はんだ付けにより実装した素子実装体と、その実装装置と、それを用いた実装方法に関する。

【背景技術】

【0002】

センサ素子または半導体素子などの電子部品素子を、素子基体に、はんだ付け実装する場合、誘導加熱により、はんだシートを溶かし、当該電子部品素子を、当該素子基体にはんだ付け実装している。

【0003】

具体的には、先ず、素子基体上に、はんだシートを介して電子部品素子を配置し、次に、これらを螺旋状の誘導加熱コイル内に配置し、その後、誘導加熱コイルに通電し、はんだシートを溶融させ、当該電子部品素子を、当該素子基体に、はんだ付け実装するようにしている（これに類似する先行技術文献としては、例えば下記特許文献１が存在する）。

【0004】

また、素子基体上に、はんだシートを介して電子部品素子を配置し、次に、これらをマイクロ波照射空間内に配置し、磁場領域において誘導加熱し、はんだシートを溶融させ、当該電子部品素子を、当該素子基体に、はんだ付け実装するものもある（これに類似する先行技術文献としては、例えば下記特許文献２が存在する）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平８－５５８６５号公報

【文献】特開２０１９－１３６７７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

以上のような従来例で問題となるのは、センサ素子または半導体素子などの電子部品素子部分にも大量の磁束が通過し、その結果として、センサ素子または半導体素子などの電子部品素子に、大きな熱的衝撃を与えてしまうことである。
つまり、誘導加熱により、はんだシートを溶融させる上記二つの従来例では、センサ素子または半導体素子などの電子部品素子も磁束により発熱し、その結果として、その性能に悪影響を与えてしまう虞がある。

【0007】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、電子部品素子への熱的影響が抑制された素子実装体を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明に係る素子実装体は、少なくとも実装面部分が高周波誘導加熱が可能な金属で形成された実装基体と、実装基体よりも小さく、かつ、当該実装基体の実装面上に、はんだ付けにより実装された素子基体とを備え、実装基体は、実装面を挟んで対向する当該実装面の外側部分に、それぞれ、高周波誘導加熱ヘッドの磁気ギャップ側端部が対向配置される加熱ヘッド対向エリアを有し、素子基体は、ガラスまたはセラミックで形成された素子基板と、素子基板の実装基体とは反対側の面に設けられた電子部品素子と、素子基板の実装基体側の面に設けられた、はんだ付け容易化用の第１の金属皮膜とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

この発明によれば、上記のように構成したので、電子部品素子への熱的影響が抑制された素子実装体が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１にかかる素子実装体の正面図である。

【図2】実施の形態１にかかる素子実装体の平面図である。

【図3】実施の形態１にかかる素子実装体の側面図である。

【図4】実施の形態１にかかる素子実装体の一部拡大側面図である。

【図5】実施の形態１にかかる素子実装体の製造方法を説明する斜視図である。

【図6】実施の形態１にかかる素子実装体の製造方法を説明する斜視図である。

【図7】実施の形態１にかかる素子実装体の製造方法を説明する斜視図である。

【図8】実施の形態１にかかる素子実装体の製造方法を説明する斜視図である。

【図9】実施の形態１にかかる素子実装体の製造方法を説明する斜視図である。

【図10】実施の形態１にかかる素子実装体の製造方法を説明する斜視図である。

【図11】実施の形態１にかかる素子実装体の製造方法を説明する側面図である。

【図12】実施の形態１にかかる素子実装体の製造方法を説明する正面図である。

【図13】実施の形態１にかかる素子実装体の製造方法を説明する平面図である。

【図14】実施の形態１にかかる素子実装体の製造方法を説明する一部拡大正面図である。

【図15】実施の形態１にかかる素子実装体の製造方法を説明する一部拡大下面図である。

【図16】実施の形態１にかかる素子実装体の製造方法を説明する一部拡大側面図である。

【図17】実施の形態１にかかる素子実装体の製造方法を説明する一部拡大正面図である。

【図18】実施の形態１にかかる素子実装体の製造方法を説明する一部拡大側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
以下、本発明の一実施形態を、添付図面を用いて説明する。
図１～図３は、素子実装体１を示し、この素子実装体１は、導電性があり（高周波誘導加熱が可能な金属であり）、しかも磁性体のステンレス材（代表的なものとしてＳＵＳ４３０が有るが、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等も磁性体となっているものも存在する）により構成された実装基体２と、この実装基体２の表面側の実装面２ａに、はんだ付け（図４のはんだシート７）により実装された素子基体３とを備えている。

【0012】

なお、実装基体２は、少なくとも実装面２ａ部分が、高周波誘導加熱が可能な金属で形成されていればよい。

【0013】

素子基体３は、図４に示すように、ガラスまたはセラミック材よりなる素子基板４と、この素子基板４の実装基体２とは反対側の面に設けられたセンサ素子または半導体素子などの電子部品素子５とを有する。

【0014】

なお、この図４では、素子基体３を実装基体２の表面側に実装する際に使用する保護基板６も記載しているが、この保護基板６は、はんだ付け工程で、素子基体３の上面側に着脱自在に乗せられるものであり、はんだ付け工程後には、電子部品素子５上から取り除かれる。
また、この保護基板６は、ガラスまたはセラミック材等よりなる。

【0015】

素子基体３および保護基板６は、図１～図３から理解されるように、薄い板状で、平面視が長方形となっている。

【0016】

また、実装基体２も、図１～図３から理解されるように、板状で、平面視が長方形となっている。

【0017】

さらに、実装基体２の実装面２ａも平面視が長方形で、この実装面２ａの大きさは、平面視の状態で、素子基体３と略同じ大きさになっている。

【0018】

ここで、特筆すべきは、図２のように、実施の形態１においては、平面視の状態で、素子基体３は、実装基体２よりも小さくしている。

【0019】

また、この大きさの差異に基づき、実装基体２の実装面２ａを、この実装基体２の外周辺から内方に配置することで、図２に示すように、実装面２ａを挟んで対向する実装面２ａの外側部分に、それぞれ、少なくとも一対の加熱ヘッド対向エリア２Ａを設定することができる。

【0020】

つまり、実装基体２の実装面２ａを挟んで対向する実装面２ａの外側部分の平面が、加熱ヘッド対向エリア２Ａとなっているのであり、後述するが、ここに高周波誘導加熱ヘッド１６，１７（図１０～図１８参照）を構成する磁路形成体１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ（図１０～図１８参照）の磁気ギャップ側端部を対向配置させることが、実施の形態１の大きな特徴となっている。

【0021】

素子基板４の下面側（実装基体２側）の面には、半田付け容易化用として、蒸着膜またはスパッタリング膜よりなる金製の金属皮膜（極めて薄い物なので図示せず）が設けられている。

【0022】

そして、このような構成の素子基体３が、錫－金製のはんだシート７の溶融体によって、実装基体２の表面側の実装面２ａ部分に、はんだ付けで実装された状態となっている。

【0023】

なお、実装基体２の表面全面、あるいは、少なくともこの実装面２ａ部分にも、蒸着膜またはスパッタリング膜よりなる金製の金属皮膜（極めて薄い物なので図示せず）が、半田付け容易化用として設けられている。

【0024】

以上の構成により、素子基体３は、実装基体２の表面側の実装面２ａ部分に、はんだ付けされ、実装された状態となっているのである。

【0025】

実施の形態１にかかる素子実装体１は、電子部品素子５としてセンサ素子を用いるものであり、実装基体２を介して伝達される変化量を電子部品素子５で検出し、制御部（図示せず）に伝達するものである。

【0026】

例えば、センサ素子が歪ゲージであった場合には、実装基体２を介して検出した機械的歪量が、素子基体３の電子部品素子５に伝達されることになる。

【0027】

そして、電子部品素子５によって検出された歪量は、有線または無線により外部へと伝達され、各種の制御がなされるのである。

【0028】

実装基体２は、図１～図５から理解されるように板状で、長方形となっており、その一端側に貫通孔８が形成されており、この貫通孔８を利用し、例えば、ボルト（図示せず）によって測定場所への取り付けが行われる。

【0029】

そして、この実装基体２に素子基体３をはんだ付けで一体化することで、実装基体２に加わる歪量を、素子基体３の電子部品素子５によって検出することができるのである。

【0030】

以下、実装基体２への素子基体３の実装方法について説明する。
先ず、図５、図６から理解されるように、実装基体２の上面側に、実装基体２の実装面２ａ部分に開口部９を有する樹脂製の位置決めカバー１０を被せる。

【0031】

なお、位置決めカバー１０は、樹脂弾性を利用し、金属製の実装基体２に強固に取り付けられた状態となっている。勿論、取り外しは樹脂弾性を利用して行えるが、不用意に外れない状態となっている。

【0032】

次に、図７から理解されるように、位置決めカバー１０の開口部９内に、はんだシート７、素子基体３および保護基板６を、実装基体２側から順に、装着する。

【0033】

なお、この状態では、保護基板６の上部が、開口部９上に、わずかながら突出した状態となっている。

【0034】

この状態で、次に、図８に示すように、位置決めカバー１０の開口部９を覆うように、樹脂製の押さえ治具１１を、この位置決めカバー１０上に装着する。この押さえ治具１１は細長い板状で、両端に貫通孔１２が形成されている。

【0035】

また、この押さえ治具１１の貫通孔１２に対応する位置決めカバー１０の上面には、図７のように、ねじ穴１３が形成されている。

【0036】

このため、図９に示すように、樹脂製のねじ１４を、押さえ治具１１の貫通孔１２を貫通させ、位置決めカバー１０のねじ穴１３にねじ込めば、押さえ治具１１によって、保護基板６、素子基体３およびはんだシート７が、実装基体２の実装面２ａ部分に押圧された状態となる。

【0037】

図９に示す実装基体２は、図示していないが、ＸＹテーブル上に載せられ、図１０～図１８に示すはんだ付けの実装装置１５へと搬送される。

【0038】

なお、図１１～図１８においては、実装装置１５と素子基体３の関係が理解されやすいように、位置決めカバー１０を除いた状態で記載している。

【0039】

実施の形態１の実装装置１５は、所定間隔をおいて配置された二つ（複数）の高周波誘導加熱ヘッド１６，１７を有する。

【0040】

また、これらの高周波誘導加熱ヘッド１６，１７は、磁気ギャップ２０を形成する磁路形成体１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂと、これらの磁路形成体１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂに磁束を流すための磁気コイル１８と、により構成されている。

【0041】

磁気コイル１８は、内部に冷却水を循環させるパイプをループ形状にしたものであり、一例として１ＭＨｚ、１００Ａの電流が供給される。

【0042】

高周波誘導加熱ヘッド１６，１７を構成する磁路形成体１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは、例えば、フェライトなどの軟磁性体で形成されている。

【0043】

また、これらの高周波誘導加熱ヘッド１６，１７は、図１０～図１３から理解されるように、それぞれ、左右のＣ字状の磁路形成体１６ａ，１７ａと逆Ｃ字状の磁路形成体１６ｂ，１７ｂを組み合わせることにより構成されている。

【0044】

具体的には、左右のＣ字状の磁路形成体１６ａと逆Ｃ字状の磁路形成体１６ｂの上部分にはそれぞれ貫通孔１９が設けられているので、この貫通孔１９を合致させた状態で、左右の磁路形成体１６ａと磁路形成体１６ｂの上部を重ね合わせる。

【0045】

左右の磁路形成体１６ａと磁路形成体１６ｂの上部を、広い面積で重ね合わせることで、磁気抵抗が小さな状態で、磁路を形成することができる。

【0046】

また、Ｃ字状の磁路形成体１６ａと逆Ｃ字状の磁路形成体１６ｂの下部は所定間隔離して、ここに磁気ギャップ２０を形成する。高周波誘導加熱ヘッド１６の磁気ギャップ２０の間隔は、Ｃ字状の磁路形成体１６ａと逆Ｃ字状の磁路形成体１６ｂを、貫通孔１９を中心に回動させることで調整することができる。

【0047】

また、左右のＣ字状の磁路形成体１７ａと逆Ｃ字状の磁路形成体１７ｂの上部分にはそれぞれ貫通孔１９が設けられているので、この貫通孔１９を合致させた状態で、左右の磁路形成体１７ａと磁路形成体１７ｂの上部を重ね合わせる。

【0048】

左右の磁路形成体１７ａと磁路形成体１７ｂの上部を、広い面積で重ね合わせることで、磁気抵抗が小さな状態で、磁路を形成することができる。

【0049】

また、Ｃ字状の磁路形成体１７ａと逆Ｃ字状の磁路形成体１７ｂの下部は所定間隔離して、ここに磁気ギャップ２０を形成する。高周波誘導加熱ヘッド１７の磁気ギャップ２０の間隔は、Ｃ字状の磁路形成体１７ａと逆Ｃ字状の磁路形成体１７ｂを、貫通孔１９を中心に回動させることで調整することができる。

【0050】

実施の形態１では、二つの高周波誘導加熱ヘッド１６，１７を用いており、図１２、図１４、図１５に示すように、高周波誘導加熱ヘッド１６，１７が、細長い素子基体３の長手方向の両側となるように、所定間隔を置いて配置されている。

【0051】

高周波誘導加熱ヘッド１６，１７の配置状態について、さらに詳細に説明する。
高周波誘導加熱ヘッド１６は、左右の磁路形成体１６ａと磁路形成体１６ｂを備え、その下方側の先端間で磁気ギャップ２０を形成する構成としている。

【0052】

また、高周波誘導加熱ヘッド１７も、左右の磁路形成体１７ａと磁路形成体１７ｂを備え、その下方側の先端間で磁気ギャップ２０を形成する構成としている。

【0053】

実施の形態１では、高周波誘導加熱ヘッド１６を構成する左右の磁路形成体１６ａ，１６ｂの下方側の磁気ギャップ２０側先端を、図２に示した実装基体２の加熱ヘッド対向エリア２Ａ上に、図１１、図１２のように、非接触状態ではあるが、対向した状態で配置し、その後、磁束を流す。

【0054】

つまり、高周波誘導加熱ヘッド１６の磁路形成体１６ａの下方側の先端を、図２に示した加熱ヘッド対向エリア２Ａのうちの図２の下方のものに、非接触状態で対向配置した場合、磁路形成体１６ｂの下方側の先端は、図２に示した加熱ヘッド対向エリア２Ａのうちの図２の上方のものに、非接触状態で対向配置された状態となる。

【0055】

同様に、高周波誘導加熱ヘッド１７の磁路形成体１７ａの下方側の先端を、図２に示した加熱ヘッド対向エリア２Ａのうちの図２の下方のものに、非接触状態で対向配置した場合、磁路形成体１７ｂの下方側の先端は、図２に示した加熱ヘッド対向エリア２Ａのうちの図２の上方のものに、非接触状態で対向配置された状態となる。

【0056】

なお、高周波誘導加熱ヘッド１６の磁路形成体１６ａの下方側の先端が、図２に示した加熱ヘッド対向エリア２Ａのうちの図２の下方のものに、非接触状態で対向配置した状態となるのは、この高周波誘導加熱ヘッド１６の磁路形成体１６ａの下方側の先端と、実装基体２の加熱ヘッド対向エリア２Ａの間に、図６に示した樹脂製の位置決めカバー１０が介在しているからである。

【0057】

同様に、高周波誘導加熱ヘッド１６の磁路形成体１６ｂの下方側の先端が、図２に示した加熱ヘッド対向エリア２Ａのうちの図２の上方のものに、非接触状態で対向配置した状態となるのは、この高周波誘導加熱ヘッド１６の磁路形成体１６ｂの下方側の先端と、実装基体２の加熱ヘッド対向エリア２Ａの間に、図６に示した樹脂製の位置決めカバー１０が介在しているからである。

【0058】

また、高周波誘導加熱ヘッド１７の磁路形成体１７ａの下方側の先端が、図２に示した加熱ヘッド対向エリア２Ａのうちの図２の下方のものに、非接触状態で対向配置した状態となるのは、この高周波誘導加熱ヘッド１７の磁路形成体１７ａの下方側の先端と、実装基体２の加熱ヘッド対向エリア２Ａの間に、図６に示した樹脂製の位置決めカバー１０が介在しているからである。

【0059】

さらに、高周波誘導加熱ヘッド１７の磁路形成体１７ｂの下方側の先端が、図２に示した加熱ヘッド対向エリア２Ａのうちの図２の上方のものに、非接触状態で対向配置した状態となるのは、この高周波誘導加熱ヘッド１７の磁路形成体１７ｂの下方側の先端と、実装基体２の加熱ヘッド対向エリア２Ａの間に、図６に示した樹脂製の位置決めカバー１０が介在しているからである。

【0060】

なお、図１５は、実装基体２を除いて、素子基体３と、二つの高周波誘導加熱ヘッド１６，１７の関係が分かりやすくなるようにした図である。

【0061】

実施の形態１では、上述のように、素子基体３が細長い長方形となっているので、その長手方向の両側からの加熱をすることで、同じく長方形のはんだシート７が均一状態で溶融するような工夫を行った。

【0062】

図１６～図１８は、磁気コイル１８に、１ＭＨｚ、１００Ａの電流を供給した状態を示している。
この状態では、図１６に示すように、高周波誘導加熱ヘッド１６，１７の磁気ギャップ２０部分においては、磁路形成体１６ａ，１６ｂ間および磁路形成体１７ａ，１７ｂ間において、磁束２１が流れる。

【0063】

具体的には、磁路形成体１７ａ（１６ａ）、実装基体２の実装面２ａ両側部分、実装基体２の実装面２ａ、およびその直下部分、磁路形成体１７ｂ（１６ｂ）の方向に磁束２１が流れ、また、次の状態では逆方向に磁束２１が流れ、これにより、実装基体２の実装面２ａ部分において、誘導加熱による急速な発熱が発生し、はんだシート７が溶融し、その結果として、実装基体２の実装面２ａ部分に素子基体３がはんだ付けされる。

【0064】

なお、実施の形態１では、磁束２１が、素子基体３の実装面２ａ両側部分近傍へと流れやすくするように、磁路形成体１６ａ，１６ｂおよび磁路形成体１７ａ，１７ｂの先端に、実装基体２の実装面２ａ側に向けて傾斜した傾斜面２２を設けた。

【0065】

また、実装基体２の実装面２ａ部分の均一加熱を行うために、細長い素子基体３の両側に二つの高周波誘導加熱ヘッド１６，１７を配置している。

【0066】

この結果、図１７、図１８から理解されるように、素子基板４の下面のみならず、この素子基板４の下部外周（フィレット部２３）にも、はんだが存在する状態となり、実装基体２への素子基体３のはんだ付けに対する信頼性の高いものとなる。

【0067】

また、図１６からも理解されるように、実装基体２への素子基体３のはんだ付けに対して、高周波誘導加熱ヘッド１６，１７からの磁束２１は、素子基体３の素子基板４よりも磁気抵抗の小さな実装基体２側へと流れ、電子部品素子５部分には流れにくいので、電子部品素子５が磁束２１による誘導加熱を受けることは少なく、この結果として、電子部品素子５の熱劣化が起きにくくなる。

【0068】

また、実施の形態１で特徴的なのは、素子基体３に、はんだ付けの際の応力が加わりにくく、その結果として、素子基体３および、それに実装した電子部品素子５の損傷が発生しにくいということである。

【0069】

つまり、実施の形態１では、ステンレス材により構成された実装基体２に、ガラスまたはセラミック材よりなる素子基板４をはんだ付けしており、はんだシート７を溶融させる加熱時には、その熱により、実装基体２も素子基板４も膨張し、熱が冷めると収縮することになる。この際、実装基体２と素子基板４の熱膨張係数が、構成材料の違いにより大きく異なるので、はんだ付けされた後の冷却時に、例えば、実装基体２が大きく収縮し、それによる応力が素子基板４に加わり、その結果として素子基板４または電子部品素子５を損傷させてしまう虞がある。

【0070】

一例として、実装基体２をステンレス材で形成した場合には、その熱膨張係数は以下の通りである。
・ＳＵＳ４３０・・・１１．０（ｘ１０＾－６／℃）
・ＳＵＳ３０１・・・１７．１（ｘ１０＾－６／℃）
・ＳＵＳ３０４・・・１７．８（ｘ１０＾－６／℃）

【0071】

これに対して、素子基板４をガラスまたはセラミック材で形成した場合には、その熱膨張係数は以下の通りである。
・パイレックス（登録商標）ガラス・・・３．３（ｘ１０＾－６／℃）
・アルミナＡｌ２Ｏ３・・・７．２（ｘ１０＾－６／℃）
・ジルコニアＺｒＯ２・・・１０．５（ｘ１０＾－６／℃）
・炭化ケイ素ＳｉＣ・・・４．４（ｘ１０＾－６／℃）

【0072】

このように、実装基体２をステンレス材で形成し、また素子基板４をガラスまたはセラミック材で形成した場合、はんだ付けされた後の冷却時に、例えば、実装基体２が大きく収縮し、それによる応力が素子基板４に加わり、その結果として素子基板４または電子部品素子５を損傷させてしまう虞がある。

【0073】

これに対して、実装基体２をステンレス材で形成し、また素子基板４をガラスまたはセラミック材で形成しても、実施の形態１では、素子基板４および電子部品素子５を損傷させることは無く、この点も実施の形態１の大きな特徴である。

【0074】

この点を詳細に説明すると、実施の形態１では、上述のごとく、図１６に示すように、高周波誘導加熱ヘッド１６，１７の磁気ギャップ２０部分（実装基体２の実装面２ａ部分）において、実装基体２の実装面２ａ部分に集中的に磁束２１を流し、この実装基体２の実装面２ａ部分を急速（例えば１秒程度）に加熱し、はんだシート７を溶融させる。

【0075】

このように、短時間の局部的（実装基体２の実装面２ａ部分）な加熱をした状態では、実装基体２の実装面２ａ部分の外周域部分は大きく温度上昇していないので、この外周域部分の熱膨張状態はごくわずかとなる。つまり、実装基体２の実装面２ａ部分は１秒の加熱といえども急速に温度上昇し、それに伴い大きく熱膨張しようとするが、実装基体２の実装面２ａ部分の外周域部分は、急速な温度上昇は発生しておらず、熱膨張量も少ない状態となるので、その結果として、素子基体３の実装面２ａ部分は、熱膨張により、外周方向へと大きく伸びることは出来ず、極めて小さな伸び状態にとどまる。

【0076】

このように実装基体２の実装面２ａ部分は、はんだ付け加熱時に、大きく膨張できないので、その後、常温への温度低下の際にも、極めて小さな縮み状態しか発生せず、これが、上方にはんだ付けされた素子基体３に、大きな応力を加えないことにつながり、これにより、素子基板４および電子部品素子５の損傷が発生しないことになるのである。

【0077】

なお、実施の形態１では、実装基体２をステンレス材によって形成しているが、ステンレス材は鉄材などに比べて熱伝導率が低く、それによっても、実装基体２の実装面２ａ部分の急速な温度上昇状態、および、その外周域部分での温度上昇が緩慢な状態を作り出すことができる。

【0078】

つまり、ステンレス材の熱伝導率は、以下のように、鉄材に比べて極めて小さくなっている。
・鉄・・・８３．５（Ｗ／ｍ・Ｋ）
・ＳＵＳ３０１，ＳＵＳ３０４・・・１６．３（Ｗ／ｍ・Ｋ）
・ＳＵＳ４３０・・・２６．４（Ｗ／ｍ・Ｋ）

【0079】

熱伝導率が小さいということは、実装基体２の実装面２ａ部分が誘導加熱により急速に温度上昇している際に、その部分から外周方向への熱伝導が進まない状態となり、その結果、この実装面２ａ部分の温度を急速に上昇させることができるのである。

【0080】

つまり、はんだ付け時間を短くすることができ、そのことは生産性の観点だけでなく、素子基板４および電子部品素子５の熱的および機械的な理由による劣化および損傷も起きにくくなるという事にもつながり、極めて大きく評価されるものである。

【0081】

また、従来の考え方としては、実装基体２から素子基体３への熱的膨張および収縮による応力を緩和するために、実装基体２と素子基体３との間に、高価なコバール（応力緩衝体）を介在させることも検討されるが、実施の形態１では、上述のごとく、実装基体２から素子基体３への熱的膨張および収縮による大きな応力が発生しないので、このような応力緩衝体を介在させる必要が無く、製造コストなど、様々な点で、極めて大きな効果を発揮することができる。

【0082】

なお、実施の形態１では、以上のような加熱により、実装基体２の実装面２ａ外周へのはんだの広がりが、加熱ヘッド対向エリア２Ａを超えて広がらないことが確認できた。つまり、はんだシート７は加熱により溶融し、外方へと広がることになるが、実施の形態１では、加熱ヘッド対向エリア２Ａの外方には、実質的に磁束が広がらず、すなわち、この加熱ヘッド対向エリア２Ａの外方部分は誘導加熱されない（理由１）。また、実装基体２を、鉄などに比べて熱伝導が小さなステンレス材によって構成することで、加熱ヘッド対向エリア２Ａの外方向への熱伝導も小さくなっている（理由２）。

【0083】

そして、以上の二つの理由から、上述のごとく、加熱ヘッド対向エリア２Ａの外側の実装基体２表面の温度は低く保たれ、これにより、上記溶融したはんだが、それ以上外方へと広がらないのである。

【0084】

ちなみに、加熱ヘッド対向エリア２Ａの短辺側寸法は、実装面２ａの短辺側寸法と同じ、またはそれ以下の寸法としている。
このため、実装基体２の実装面２ａにおいて、はんだの広がり寸法（実装面２ａの外周から外方に広がったはんだの外周面までの距離）は、実装面２ａの短辺側寸法よりも小さなものとなっている。このことが実施の形態１の製造方法を用いて製造したことの特徴点でもあり、これを目視すれば、その素子実装体１が、実施の形態１の製造方法で製造したものであることを確認できる。

【0085】

また、はんだが必要以上に外方に広がらないので、近傍に配置される電子部品が存在する場合にも有利なものとなる。

【0086】

なお、実施の形態１では、素子実装体１、実装基体２、素子基体３および素子基板４を、板状で、平面視が長方形状としたが、これらは正方形でも、その他の多角形でも、円形、楕円形でもよい。

【0087】

以上のように、実施の形態１に係る素子実装体１は、少なくとも実装面２ａ部分が高周波誘導加熱が可能な金属で形成された実装基体２と、実装基体２よりも小さく、かつ、当該実装基体２の実装面２ａ上に、はんだ付けにより実装された素子基体３とを備え、実装基体２は、実装面２ａを挟んで対向する当該実装面２ａの外側部分に、それぞれ、高周波誘導加熱ヘッド１６，１７の磁気ギャップ側端部が対向配置される加熱ヘッド対向エリア２Ａを有し、素子基体３は、ガラスまたはセラミックで形成された素子基板４と、素子基板４の実装基体２とは反対側の面に設けられた電子部品素子５と、素子基板４の実装基体２側の面に設けられた、はんだ付け容易化用の第１の金属皮膜とを有する構成としたものである。

【0088】

このため、実施の形態１に係る素子実装体１では、実装基体２の実装面２ａに素子基体３をはんだ付け実装する場合、実装基体２の加熱ヘッド対向エリア２Ａに対向配置した高周波誘導加熱ヘッド１６，１７の磁気ギャップ側端部から、実装基体２の実装面２ａ部分に磁束が供給され、実装面２ａを発熱させ、はんだを溶融させ、これにより、実装基体２の実装面２ａ上に素子基体３をはんだ付けすることができる。

【0089】

つまり、実施の形態１に係る素子実装体１では、素子基体３の電子部品素子５に高周波誘導加熱ヘッド１６，１７からの磁束が流れることが少なく、その結果として、電子部品素子５への熱的影響を抑制することができるのである。

【0090】

また、実施の形態１に係る素子実装体１の実装装置１５は、はんだを溶融させる高周波誘導加熱ヘッド１６，１７を備え、高周波誘導加熱ヘッド１６，１７は、磁気ギャップ２０を有する磁路形成体１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂと、磁路形成体１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂに磁束を流す磁気コイル１８とを有し、磁路形成体１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの磁気ギャップ側端部は、実装基体２の実装面２ａに素子基体３が配置された状態で、加熱ヘッド対向エリア２Ａに、それぞれ対向配置される構成としたものである。

【0091】

このため、実施の形態１に係る素子実装体１の実装装置１５では、素子基体３の電子部品素子５に高周波誘導加熱ヘッド１６，１７からの磁束が流れることが少なく、その結果として、電子部品素子５への熱的影響を抑制することができるのである。

【0092】

さらに、この実装装置１５を用いた実装方法は、先ず、実装基体２の実装面２ａに、はんだシート７を介して素子基体３を配置し、次に高周波誘導加熱ヘッド１６，１７を構成する磁路形成体１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの磁気ギャップ側端部から、実装基体２の実装面２ａ部分に、磁束を供給するものである。

【0093】

このため、この実装方法では、素子基体３の電子部品素子５に高周波誘導加熱ヘッド１６，１７からの磁束が流れることが少なく、その結果として、電子部品素子５への熱的影響を抑制することができるのである。

【0094】

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

【符号の説明】

【0095】

１ 素子実装体
２ 実装基体
２ａ 実装面
２Ａ 加熱ヘッド対向エリア
３ 素子基体
４ 素子基板
５ 電子部品素子
６ 保護基板
７ はんだシート
８ 貫通孔
９ 開口部
１０ 位置決めカバー
１１ 押さえ治具
１２ 貫通孔
１３ ねじ穴
１４ ねじ
１５ 実装装置
１６ 高周波誘導加熱ヘッド
１６ａ 磁路形成体
１６ｂ 磁路形成体
１７ 高周波誘導加熱ヘッド
１７ａ 磁路形成体
１７ｂ 磁路形成体
１８ 磁気コイル
１９ 貫通孔
２０ 磁気ギャップ
２１ 磁束
２２ 傾斜面
２３ フィレット部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】