(57)【要約】【課題】基板に紙系の基材を用いても発振器の発振周波数の変動が少ない高周波装置を提供する。【解決手段】紙基材の基板２２上にはチップコンデンサ２３と空芯コイル２４とが搭載され、チップコンデンサ２３は鉛フリー半田２５で接続され、空芯コイル２４は鉛フリー半田２７で接続される。基板２２上の空芯コイル２４によって発信器７が形成され、この発信器７は空芯コイル２４によって発振周波数が調整される。そして、鉛フリー半田２５を溶かすための１回目のリフロー工程５３における基板２２のピーク温度と、鉛フリー半田２７を溶かすための２回目のリフロー工程５７における基板２２のピーク温度との和の温度を４７５℃以下とする。これにより、チューナ１の吸湿による発信器７の周波数変動が小さくできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板上に搭載された第１と第２の電子部品と、前記第１の電子部品を接続するための第１の半田と、前記第２の電子部品を接続するための第２の半田と、前記基板上で形成された発振器と、この発振器に設けられた調整素子とを有する高周波装置において、前記第１の半田によって第１の電子部品と前記基板とを半田付けする第１のリフロー工程と、この第１のリフロー工程の後で前記第２の半田によって第２の電子部品と前記基板とを半田付けする第２のリフロー工程と、この第２のリフロー工程の後で前記調整素子を調整する調整工程を有し、前記第１のリフロー工程における前記基板のピーク温度と前記第２のリフロー工程における前記基板のピーク温度との和の温度は４７５℃以下とするとともに、前記基板には紙基材の樹脂基板を用いた高周波装置の製造方法。
【請求項２】
第１と第２の半田には、鉛フリー半田を用いた請求項１に記載の高周波装置の製造方法。
【請求項３】
基板には吸水率が０．３％以上の基材を用いた請求項１に記載の高周波装置の製造方法。
【請求項４】
基板には紙フェノール基板を用い、第１と第２の半田のいずれか一方には錫・銀・銅系の鉛フリー半田を用いるとともに、他方の半田には錫・亜鉛系あるいは錫・銀・インジウム系の鉛フリー半田を用いた請求項１に記載の高周波装置の製造方法。
【請求項５】
第２の半田の融点は第１の半田の融点より低くした請求項１に記載の高周波装置の製造方法。
【請求項６】
基板と、この基板上に搭載された第１と第２の電子部品と、前記第１の電子部品を接続するための第１の半田と、前記第２の電子部品を接続するための第２の半田と、前記基板上で形成された発振器と、この発振器に設けられた調整素子とを有する高周波装置において、前記第１の半田によって第１の電子部品と前記基板とを半田付けする第１のリフロー工程と、この第１のリフロー工程の後で前記第２の半田によって第２の電子部品と前記基板とを半田付けする第２のリフロー工程と、この第２のリフロー工程の後で前記調整素子を調整する調整工程を有し、前記基板には紙基材の樹脂基板を用いるとともに、前記第１の半田の融点と前記第２の半田の融点との和の温度は４２６℃以下とした高周波装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調整素子を有した発振器が設けられた高周波装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最初に従来の高周波装置について説明する。基板は、ガラス織布を基材とした樹脂基板である。この基板の一方の面には、チップ部品が半田によって接続されている。また基板の他方の面側からは、空芯コイル（調整部品の一例として用いた）が挿入される。そしてチップ部品搭載面側において、空芯コイルと基板とが半田によって接続される。これによって基板上には、チップ部品と空芯コイルとによる発振器が構成される。ここで、チップ部品接続用の半田とコイル接続用の半田とは、同じ半田が使われている。
【０００３】
次に、従来の高周波装置の製造方法を説明する。最初のリフロー工程では、基板の裏面側へチップ部品が半田付けされる。その後の２回目のリフロー工程では、基板の裏面に設けられたコイル用ランドへ半田を印刷し、その後で基板の表面側からコイルのリードをコイル用ランドの孔へ挿入し、その後で加熱して半田付けする。ここで、チップ部品接続用の半田とコイル接続用の半田とは、共に錫・銀・銅系の鉛フリー半田を用いている。
【０００４】
そして、２回目のリフロー工程の後で、コイルを調整して発振器の発振周波数を所定の値に調整する。
【０００５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平１０−１３５６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の高周波装置では、基板にガラス織布を基材とした基板が用いられているので、コストが高いという課題を有している。そこで、この基板の基材をガラス不織布から安価な紙基材へ代替することが望まれている。
【０００７】
しかしながら、紙基材はガラス織布による基材に比べ吸湿性能が劣り、湿度によって発振器の発振周波数が変化するという課題を有する。
【０００８】
そこで本発明はこの問題を解決したもので、基板に紙系の基材を用いても発振器の発振周波数の変動が少ない高周波装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために本発明の高周波装置の製造方法は、２回のリフロー工程と、このリフロー工程後に発振器の調整素子の調整を行う調整工程とを有し、１回目のリフロー工程における基板のピーク温度と２回目のリフロー工程における基板のピーク温度との和の温度を４７０℃以下とするとともに、基板には紙基材の樹脂基板を用いたものである。これにより所期の目的を達成できる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によれば、基板と、この基板上に搭載された第１と第２の電子部品と、前記第１の電子部品を接続するための第１の半田と、前記第２の電子部品を接続するための第２の半田と、前記基板上で形成された発振器と、この発振器に設けられた調整素子とを有する高周波装置において、前記第１の半田によって第１の電子部品と前記基板とを半田付けする第１のリフロー工程と、この第１のリフロー工程の後で前記第２の半田によって第２の電子部品と前記基板とを半田付けする第２のリフロー工程と、この第２のリフロー工程の後で前記調整素子を調整する調整工程を有し、前記第１のリフロー工程における前記基板のピーク温度と前記第２のリフロー工程における前記基板のピーク温度との和の温度は４７０℃以下とするとともに、前記基板には紙基材の樹脂基板を用いた高周波装置の製造方法である。
【００１１】
これにより、基板として安価な紙基材を用いることができるので、安価な高周波装置を実現できるという効果がある。
【００１２】
また、第１のリフロー工程における基板のピーク温度と第２のリフロー工程における基板のピーク温度との和の温度は４７０℃以下としているので、発振器の湿度に対する発振周波数の変動を小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態について図面を用いて説明する。図２は、本実施の形態におけるチューナの回路ブロック図であり、図３は、発振器ブロックの要部断面図である。図２において、本実施の形態においてチューナ１（高周波装置の一例として用いた）は、地上波のテレビ放送波を受信する。チューナ１の入力端子２には、アンテナが接続され、約５０ＭＨｚから９００ＭＨｚまでの高周波信号が入力される。
【００１４】
フィルタ３は、入力端子２に供給された高周波信号が供給される単同調型のフィルタである。このフィルタ３の出力は増幅器４へ供給される。この増幅器４で増幅された信号は、複同調型のフィルタ５へ供給される。
【００１５】
そして、複同調型のフィルタ５の出力は混合器６の一方の入力へ供給され、混合器６の他方の入力には発信器７の出力が接続される。これによって、混合器６において希望信号は、発信器７から出力された発振信号と混合されて、所定のＩＦ周波数信号へと変換される。
【００１６】
フィルタ８には、混合器６の出力が接続され、ＩＦ周波数信号のみを通過させる。そしてこのフィルタ８を通過したＩＦ周波数信号は、出力端子９より後段の復調回路へと供給される。
【００１７】
なお発信器７にはＰＬＬ回路１０がループ接続される。そしてこのＰＬＬ回路１０のデータ端子に入力される受信希望のチャンネル情報に基づいて、発信器７に対して同調電圧を供給し、発信器７の発振周波数を制御する。また、ＰＬＬ回路はその同調電圧をフィルタ３とフィルタ５とに対しても供給している。これによって、フィルタ３とフィルタ５とは、受信を希望するチャンネルの周波数が通過帯域の中心となるように制御される。
【００１８】
では次に、このように構成されたチューナ１の構成について説明する。図３は、本実施の形態におけるチューナ１における発信器７の要部断面図である。図３において、金属製のシールドケース２１には、基板２２が嵌合されている。そしてこの基板２２の下面には、複数個のチップ部品２８が搭載され、基板２２の上面側には、複数の挿入部品２９が搭載されて、この基板２２上でチューナ１の回路が構成される。ここで、チューナ１の低価格化のために、基板２２には紙フェノール基材を用いている。
【００１９】
ここで発信器７の構成について詳細に説明する。発信器７には、チップコンデンサ２３と空芯コイル２４（調整素子の一例として用いた）の並列共振回路を含んでいる。そして、チップコンデンサ２３は、基板２２の下面側に装着される。ここで、チップコンデンサ２３と基板２２の接続ランド２２ａとの間は、第１の鉛フリー半田２５で接続されている。
【００２０】
一方空芯コイル２４は基板２２の上面側に搭載され、空芯コイル２４のリード２４ａ部分は、基板２２の所定の位置に設けられた孔２６を貫通するように挿入される。ここで基板２２の下面側において、この孔２６の周囲には接続ランド２２ｂが形成されており、この接続ランド２２ｂとリード２４ａとの間は、第２の鉛フリー半田２７によって接続される。
【００２１】
また発信器７のグランドは、基板２２の周縁部に設けられた接続ランド２２ｃに接続されている。ここで接続ランド２２ｃとシールドケース２１との間が、第２の鉛フリー半田２７によって接続される。これによって、発信器７のグランドはシールドケース２１へと落とされることとなる。
【００２２】
では次に、このようなチューナ１の製造方法について、図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態におけるチューナ１の製造フローチャート図である。図１において、図１や図２と同じものには同じ番号を用いて、その説明は簡略化している。
【００２３】
図３において、基板２２は紙フェノール基材の片面基板であり、基板２２の一方の面に接続ランド２２ａ、接続ランド２２ｂ、接続ランド２２ｃが形成されている。なおここでは基板２２が複数個連結された状態となっている。
【００２４】
クリーム半田印刷工程５１では、基板２２が連結された状態で、チップ部品２８が搭載される箇所と接続ランド２２ａとにクリーム状の第１の鉛フリー半田２５をスクリーン印刷する。
【００２５】
チップ部品装着工程５２はクリーム半田印刷工程５１の後で、汎用のチップ部品実装機などを用い、チップ部品２８やチップコンデンサ２３が鉛フリー半田２５が供給された箇所へ装着される工程である。
【００２６】
１回目のリフロー工程５３（第１のリフロー工程）は、チップ部品装着工程５２でチップ部品２８やチップコンデンサ２３が実装された基板２２を、鉛フリー半田２５の融点以上の温度にまで加熱し溶融させて、基板２２とチップ部品２８やチップコンデンサ２３を接続する。なおこのリフロー工程５３による加熱は、リフロー炉によって行われ、基板２２全体が同時に加熱される。そして分割工程５４では、基板２２にシールドケース２１を装着するために、この第１のリフロー工程５３の後で、連結状態の基板２２を各個片状態へと分割する。
【００２７】
転写工程５５は個片状態へと分割された状態で行われ、挿入部品２９が挿入されるランドや接続ランド２２ｂ、接続ランド２２ｃに対してクリーム状の鉛フリー半田２７を転写する工程である。この転写工程５５では、予め鉛フリー半田２７を塗布すべき位置の転写用の孔を有した薄板を準備する。そしてこの転写用の孔内にクリーム状の鉛フリー半田２７を埋めた状態にて、転写用の孔が半田を塗布すべき箇所の上方となるように薄板を配置する。この状態において、転写用の孔に対応する位置の上方に、押し出しピンが配置されている。そしてこの押し出しピンを下方へ移動させることによって、転写用の孔に埋められた鉛フリー半田２７が基板２２上へ転写される。
【００２８】
装着工程５６は、転写工程５５の後で、挿入部品２９を孔へ挿入する。このとき空芯コイル２４も挿入孔２６に挿入され、さらにシールドケース２１が基板２２に装着される。なお本実施の形態における発信器７では、空芯コイル２４を用いたが、これはいわゆる板金加工された金属製の薄板インダクタを用いても良い。この場合には、空芯コイル２４に代えて薄板インダクタが基板２２へ装着される。
【００２９】
２回目のリフロー工程５７（第２のリフロー工程）では、挿入部品２９や空芯コイル２４が搭載された基板２２を、鉛フリー半田２７の融点以上の温度にまで加熱し溶融させる。これによって、基板２２と空芯コイル２４や挿入部品２９とが接続される。なおこのリフロー工程５７による加熱は、リフロー炉によって行われ、基板２２やシールドケース２１、挿入部品２９、空芯コイル２４全てが同時に加熱される。
【００３０】
調整工程５８は、リフロー工程５７の後で、フィルタ３やフィルタ５のフィルタ特性や発信器７の発振周波数の調整が行われる。この発信器７の調整においては、空芯コイル２４（あるいは薄板インダクタ）を整形することによって、発信器７の発振周波数を所定の周波数へと調整する。
【００３１】
カバー装着工程５９は、調整工程５８の後で、シールドケース２１の上下の開口部分へ金属製のシールドカバー６０が装着される。そしてこのシールドカバー６０が装着された後に、検査工程６１が行われ、電気特性の検査が行われてチューナ１が完成する。
【００３２】
ここで、一般的な電子機器で用いられる代用的な基板の基材の特性を（表１）に示す。
【００３３】
【表１】
2008147212.tif 000003
【００３４】
チューナ１に代表される高周波機器では、一般的に吸湿などによりフィルタ３やフィルタ５の同調周波数や、発信器７の発振周波数が変動する。これは、チューナ１に用いられる基板２２の基材の吸湿によって、基材の誘電率が変化することによるものである。つまり、基材の誘電率の変化によって、基板２２上に形成されている配線間（あるいは回路間）の浮遊容量が変化するためである。そしてこの配線間の浮遊容量の変動による影響は、特に周波数が高い帯域（例えばＵＨＦ帯域）において、その傾向は顕著となる。
【００３５】
そこで、これまでチューナ１においても、このような吸湿による誘電率の変化を防ぐために、基板２２に使用する基材には、吸水率の小さなガラス系の基材を用いていた。ところが、近年のＴＶ受信機の価格低下に対応すべく、低価格なチューナの実現が要求されてきた。ここでこの基板２２がチューナ１の材料費（ＩＣは除く）全体の中で占める割合は、約１５％もある。そして、例えば基板２２に対する基材としてガラス不織布を用いる場合に比べ、紙フェノールを用いた場合には、基板２２の単価は約１／２程度となる。以上のように、吸湿の課題はあるが、チューナに対し紙系の基材を用いることによるコスト的な効果は大きく、導入が望まれていた。
【００３６】
そして発明者らは紙基材の導入に際し、基材の吸湿に対して生産工程の中にその重要な原因が存在することを見出した。そしてそれを検証するため、発明者らは紙フェノール基材上にくし型パターンを形成したテストサンプルを作成した。なお、そのサンプルに対する前処理として加熱（表２）を行っている。
【００３７】
【表２】
2008147212.tif 000004
【００３８】
そしてこのようにして作成したサンプルに対して環境試験を行った。なお、環境試験の条件は、温度が６０℃で湿度が９０％の高温高湿槽によって試験を行った。そして加熱直後と５００時間放置後とにおいて、櫛形パターン間の浮遊容量値を測定した。そしてその結果、基板温度を２４０℃としたものと、基板温度を２３５℃としたものとの間では、５００時間放置後での容量変化量が約１０％異なることを発見した。この結果より発明者らは生産工程における基板２２の乾燥度合いが基板の吸湿に関与することを見出した。
【００３９】
具体的には、リフロー工程での熱によって基板は乾燥し、そしてこの乾燥状態で発信器の発振周波数調整が行われる。つまり、生産工程において発信器は、そのときの基板の乾燥状態で規定の周波数へ調整される。従って、調整工程５８においての基板２２が乾燥していると、吸湿による発信器７の発振周波数変動が大きくなるわけである。このことより、使用する半田（リフロー温度）と基板の吸湿との間には重要な関係があると判る。
【００４０】
ただし使用する半田の選定においては、さらに留意すべき点がある。それは環境保護の面から、近年錫・鉛系の半田の使用が禁止され、鉛フリー半田へと変化していることである。過去使用されてきた錫・鉛の共晶半田の融点は１８３℃であったが、例えば錫・銀・銅系の一般的な鉛フリー半田の融点は約２２０℃である。その結果、当然のことであるが、リフロー工程において基板に加えられる温度は高くなる。従って、熱分解温度の低い紙系基材の導入においては、使用する半田の融点（あるいは基板２２の温度）も考慮することが必要となる。
【００４１】
そこで、発明者らは上記基材変更の実験と併せ、数種類の代表的な鉛フリー半田による実験も行った。なお使用する半田の選定に際しては、紙フェノール基材の熱分解温度が２６０℃であることより、（表３）に示したような組成の異なる代表的な３つの鉛フリー半田を選定した。
【００４２】
【表３】
2008147212.tif 000005
【００４３】
そして発明者らは、従来吸湿の面からチューナ１に対して使用できなかった紙系の基材の導入を目的として、チューナ１におけるリフロー工程５３やリフロー工程５７での温度と発信器７の周波数変化との間の関係に着目し、数種類の基材と数種類の融点が異なる半田とによる実験を行った。そしてこの実験のために作成した各サンプルは、使用する基材と半田を除き従来のチューナと全く同じ材料を用いる。そして生産する工程自体は変えず、リフロー工程の温度のみを半田の種類に応じて変更した。そしてその各種条件を（表４）に示す。
【００４４】
【表４】
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【００４５】
以上のような条件で作成したサンプルに対して、環境試験を行った。その結果を（表５）に示す。なお環境試験は、温度が６０℃で湿度が９０％の高温高湿槽によって試験を行った。そして検査工程６１直後と、高温高湿槽で５００時間放置後において、チューナ１における発信器７の発振周波数を測定している。そしてこの発振周波数が６ＭＨｚ以上変動したものをＮＧと判定した。その結果を（表５）に示す。
【００４６】
【表５】
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【００４７】
なおここで、チューナ１が動作状態においては、発信器７自体はＰＬＬ回路１０によって周波数が制御されるので、発振周波数のずれは発生しない。しかしながら、発信器７の発振周波数とフィルタ３、フィルタ５の同調周波数とはＩＦ周波数だけ異なった周波数であるので、誘電率の変化に対してその周波数の変化度合いは異なる。その結果、フィルタ３やフィルタ５の同調周波数が所望の周波数からずれてしまうこととなる。これにより、混合器６へ供給される希望信号のレベルが小さくなることや、混合器６から出力されるＩＦ周波数の信号のレベルが小さくなるようなこととなる。そして、それを発信器７の変動として測定する場合の判定基準として、６ＭＨｚという値を決めている。
【００４８】
そして、さらにこの判定基準でＯＫであったものに対して、チューナ１のゲイン特性とＮＦ特性も測定した。その結果、発信器７の周波数ずれが、６ＭＨｚ以下であったものに関しては、ゲイン特性やＮＦ特性も使用上問題のない変化に留まっていることを確認している。
【００４９】
以上のような実験の結果、１回目のリフロー工程５３と２回目のリフロー工程５７での基板２２の温度が、共に２４０℃以上である場合にのみＮＧとなった。つまり鉛フリー半田２５と鉛フリー半田２７とに対し、共に錫・銀・銅系の鉛フリー半田を使用したもの以外であれば、紙フェノール基材に対しても問題ないことを確認した。また１回目のリフロー工程５３と２回目のリフロー工程５７とにおいてどちらの基板温度を高くするかは問題ではなく、その温度の総和が重要であることを発見した。
【００５０】
以上の実験により、発明者らは、１回目と２回目のリフローにおける基板温度の総和が４７５℃以下（半田の融点の総和が４２６℃以下）であると良いことが判った。そしてこのことより、紙基材を用いたチューナ１において使用可能な半田の融点は図４中の斜線部内の範囲にある半田であるということとなる。なお、このとき使用可能な半田の融点を１６０℃以上としている。これは、チューナ１が使用される環境温度を考慮すると、融点が１６０℃以上の半田でなければ、信頼性的にクラックやクリープなど使用上での課題が発生するためである。
【００５１】
なお、ここでは紙フェノール基材の基板２２を用いた場合の結果のみを記載したが、紙エポキシ基材においても、同じ結果であった。これは、紙フェノールと紙エポキシの吸水率とは、ガラス系基材に比べて比較的近いため、同じ結果となったものと考えられる。
【００５２】
さらに、１回目の半田には錫・銀・銅系の半田を用い、２回目の半田には錫・亜鉛系の半田を用いると良い。このように１回目の半田より２回目の半田の融点を低くすれば、耐熱性の低い電解コンデンサなどの半田付けも行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明にかかる高周波装置の製造方法は、紙系の基材を用いても、吸湿による発振周波数の変動を小さく出来るという効果を有し、ＴＶ等に搭載するチューナとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施の形態におけるチューナの製造フローチャート
【図２】同、チューナの回路ブロック図
【図３】同、発信器の断面図
【図４】同、第１と第２の半田の融点の関係図
【符号の説明】
【００５５】
１  チューナ
７  発信器
２２  基板
２３  チップコンデンサ
２４  空芯コイル
２５  鉛フリー半田
２７  鉛フリー半田
５３  リフロー工程
５７  リフロー工程
５８  調整工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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