(57)【要約】【課題】回路基板上に半導体素子等の電子部品を誘導加熱で半田付けあるいはろう付けする際に、錘を必要とせずに効率良く半田付けする。【解決手段】回路基板１１として少なくとも片面に金属回路１３が形成されたセラミック基板１４を備えるとともに、半導体素子１２（電子部品）を接合する部分と対応する箇所に強磁性体１７が埋設されたものを使用する。強磁性体１７はループ状に形成されている。金属回路１３上にシート半田３１を介して半導体素子１２を配置するとともに、強磁性体１７を磁束が通過するように高周波誘導加熱を行ってシート半田３１を溶融させ、金属回路１３と半導体素子１２とを接合する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板上に設けられた接合部に電子部品を半田やろう材としての金属接合材料を用いて接合する電子部品の接合方法であって、
前記回路基板として少なくとも片面に導体パターンが形成された絶縁層を備えるとともに、前記電子部品を接合する部分と対応する箇所に強磁性体が電気的絶縁材を介して配置されたものを使用し、前記接合部上に金属接合材料を介して電子部品を配置するとともに、前記強磁性体を磁束が通過するように高周波誘導加熱を行って前記金属接合材料を溶融させて前記接合部と前記電子部品とを接合する電子部品の接合方法。
【請求項２】
前記強磁性体は前記絶縁層に埋設された状態で配置されている請求項１に記載の電子部品の接合方法。
【請求項３】
前記強磁性体はループ状に形成されている請求項１又は請求項２に記載の電子部品の接合方法。
【請求項４】
前記電気的絶縁材はセラミックスで構成されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電子部品の接合方法。
【請求項５】
前記電子部品は、ボールグリッドアレイパッケージである請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電子部品の接合方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電子部品の接合方法を半田付け工程に使用する電子機器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の接合方法及び電子機器の製造方法に係り、詳しくは回路基板上の接合部に半導体素子等の電子部品を半田又はろう材等の金属接合材料を用いて接合するのに好適な電子部品の接合方法及び電子機器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属部材とセラミックス部材や、基板と電子部品とを接合する方法として、高周波誘導加熱を用いる方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、複数の熱電素子と基板とを接合して熱電変換モジュールを製作する接合装置が提案されている。この接合装置は、図１１（ａ）に示すように、台５１と、基板５２に一端面を接し同基板５２を加圧する加圧治具（錘）５３と、同加圧治具５３の周りに設けられる高周波加熱コイル５４とを備える。そして、台５１上に順次カーボンシート５５、熱電素子５６、基板５２を配置するとともに、加圧治具５３により基板５２を加圧した状態で誘導加熱（高周波加熱）により加圧治具５３を加熱する。すると、加圧治具５３の熱が基板５２に伝わり、熱電素子５６が基板５２に接合される。また、接合対象間に半田やろう材を配置しておけば半田付けやろう付けが行える。
【０００３】
また、熱風や赤外線を用いたリフローソルダリングにおける実装部品に対する熱によるダメージを軽減するため、磁性体の電磁誘導により基板自身を発熱させるように構成したプリント配線装置が提案されている（特許文献２参照。）。このプリント配線装置は、例えば、図１１（ｂ）に示すように、絶縁体６１の表面に磁性体６２が接着層６３を介して積層された構成である。このプリント配線装置を高周波磁界中に配置することにより、磁性体６２は電磁誘導のうず電流損によって自己発熱するため、実装部品の半田付け部分をプリント配線装置側から加熱でき、熱による実装部品のダメージを軽減できる。
【特許文献１】実開平５−１３６６０号公報
【特許文献２】特開平６−１１２６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載の方法のように錘（加圧治具）を加熱して、錘から接合対象に熱を伝える方法では、熱容量が相応にある錘を加熱するため、必要なエネルギーが多く、時間が掛かる。また、接合すべき電子部品上に錘を載せるため、電子部品の表面を傷つける可能性がある。
【０００５】
一方、特許文献２の構成では、基板側に磁性体を積層することにより、錘を用いる必要がなく、錘を用いることに起因する前記の問題は解消する。しかし、特許文献２の構成では、プリント配線装置を高周波磁界中に配置した際、半田が存在する箇所以外の部分も広く加熱されるという問題がある。
【０００６】
本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、回路基板上に半導体素子等の電子部品を誘導加熱で半田付けあるいはろう付けする際に、錘を必要とせずに効率良く半田付けすることができる半田付け方法及び電子機器の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため請求項１に記載の発明は、回路基板上に設けられた接合部に電子部品を半田やろう材としての金属接合材料を用いて接合する電子部品の接合方法である。そして、前記回路基板として少なくとも片面に導体パターンが形成された絶縁層を備えるとともに、前記電子部品を接合する部分と対応する箇所に強磁性体が電気的絶縁材を介して配置されたものを使用し、前記接合部上に金属接合材料を介して電子部品を配置するとともに、前記強磁性体を磁束が通過するように高周波誘導加熱を行って前記金属接合材料を溶融させて前記接合部と前記電子部品とを接合する。ここで、「電子部品」とは、回路基板上に表面実装される部品を意味する。
【０００８】
この発明では、金属接合材料上に載置された電子部品の上に載せた錘を高周波誘導加熱で加熱するとともにその熱を金属接合材料に伝達して金属接合材料を溶融させる従来技術と異なり、錘を加熱する必要がなく、金属接合材料の近くに配置された強磁性体が誘導加熱されてその熱により金属接合材料を加熱する。したがって、回路基板上に半導体素子等の電子部品を誘導加熱で半田付けあるいはろう付けする際に、錘を必要とせずに効率良く半田付けすることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記強磁性体は前記絶縁層に埋設された状態で配置されている。この発明では、絶縁層の表面を平坦にして電子部品を基板の表面と平行に接合するのが容易になる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記強磁性体はループ状に形成されている。この発明では、強磁性体が平板状に形成されている場合に比較して、絶縁層を熱伝導性の良い材質で構成した場合、製品の状態で電子部品で発生した熱の放熱が円滑に行われる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記電気的絶縁材はセラミックスで構成されている。セラミックスは樹脂やエラストマ等の他の電気的絶縁材に比較して熱伝導性及び耐熱性が良いため、接合部に接合された半導体素子等の電子部品が駆動された際に発熱しても電気的絶縁材を介して放熱が円滑に行われ、また、耐久性も向上する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、
前記電子部品は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージである。半田付けで接合されるＢＧＡパッケージとマザーボードとの間に線膨張率の差が有る場合、リフロー炉を通して半田付けを行うと、ＢＧＡパッケージの大型化とともに線膨張差による反りや半田部のクラックなどの不具合が生じる。この発明では、配線層と対応する箇所に配置された強磁性体が、誘導加熱で発熱して半田付け部近傍のみが局部加熱されるため、前記の不具合が抑制される。
【００１３】
請求項６に記載の発明の電子機器の製造方法では、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電子部品の接合方法を半田付け工程に使用する。この発明では、回路基板上に半導体素子等の電子部品を誘導加熱で効率良く半田付けすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回路基板上に半導体素子等の電子部品を誘導加熱で半田付けあるいはろう付けする際に、錘を必要とせずに効率良く半田付けすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を電子機器の部品となる半導体モジュールの製造方法の一工程である半導体素子の半田付け方法に具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。なお、図１〜図３は、半導体モジュールや半田付け装置等の構成を模式的に示したものであり、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くするために、それぞれの部分の幅、長さ、厚さ等の寸法の比は実際の比と異なっている。
【００１６】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、半導体モジュール１０は、回路基板１１と、回路基板１１上に半田付けにより接合された電子部品としての複数（４個）の半導体素子１２とを備えている。回路基板１１は、表面に導体パターンとしての金属回路１３を有する絶縁層としてのセラミック基板１４が金属製のヒートシンク１５と金属板１６を介して一体化された冷却回路基板（ヒートシンク付き基板）である。ヒートシンク１５は冷却媒体が流れる冷媒流路１５ａを備えている。ヒートシンク１５は、アルミニウム系金属や銅等で形成されている。アルミニウム系金属とはアルミニウム又はアルミニウム合金を意味する。金属板１６は、セラミック基板１４とヒートシンク１５とを接合する接合層として機能し、例えば、アルミニウムや銅等で形成されている。
【００１７】
金属回路１３は、例えば、アルミニウムや銅等で形成されている。セラミック基板１４は、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ケイ素等により形成されている。半導体素子１２は、金属回路１３に接合（半田付け）されている。即ち、金属回路１３は半導体素子１２を回路基板１１上に接合するための接合部を構成する。図２における符号「Ｈ」は、半田層を示している。半導体素子１２としては、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）やダイオードが用いられている。
【００１８】
セラミック基板１４には金属回路１３の半導体素子１２を接合する部分と対応する箇所に強磁性体１７が埋設されている。強磁性体１７としてニッケル（Ｎｉ）が使用されている。強磁性体１７は、ループ状に形成されている。セラミック基板１４は、厚さが１ｍｍ以下に形成されている。
【００１９】
強磁性体１７の厚さは表皮効果を考慮して設定される。表皮効果は高周波電流が導体を流れる時、電流密度が導体の表面で高く、表面から離れると低くなる現象のことであり、周波数が高くなるほど電流が表面に集中する。導体の電流密度Ｊは、深さδに対して、次式の関係がある。
【００２０】
Ｊ＝ｅ−δ／ｄ・・・（１）
ここでｄは表皮深さで、電流が表面電流の１／ｅ（約０．３７）になる深さであり、次式で表される。
【００２１】
ｄ＝√（２ρ／（ωμ））・・・（２）
導体がニッケルの場合、周波数が１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で、表皮深さｄは１００μｍから約３０μｍまで周波数の増加に対して対数的に減少する。そして、強磁性体１７は、誘導加熱の際に高周波加熱コイルに流れる高周波電流の周波数によって異なるが、例えば、厚さが表皮深さの２倍程度に設定されている。
【００２２】
次に半導体モジュールの製造方法を説明する。
図２は、半田付け装置の構成を概略的に示している。図２に示すように、半導体モジュール１０の製造に使用する半田付け装置ＨＫは、密閉可能な容器（チャンバ）１８を備え、当該容器１８は開口部１９ａを有する箱型の本体１９と、当該本体１９の開口部１９ａを開放及び閉鎖する蓋体２０とから構成されている。本体１９には、半導体モジュール１０を位置決めして支持する支持台２１が設置されている。また、本体１９には、蓋体２０の装着部位にパッキン２２が配設されている。
【００２３】
蓋体２０は、本体１９の開口部１９ａを閉鎖可能な大きさで形成されており、本体１９に蓋体２０を装着することにより容器１８内には密閉空間Ｓが形成されるようになっている。また、蓋体２０において、密閉空間Ｓと対向する部位は、磁力線（磁束）を通す電気的絶縁材で形成されている。この実施形態では、電気的絶縁材としてガラスが用いられており、蓋体２０にはガラス板２０ａが組み付けられている。
【００２４】
また、本体１９には、容器１８内に還元性ガス（この実施形態では水素）を供給するための還元ガス供給部２３が接続されている。還元ガス供給部２３は、配管２３ａと、当該配管２３ａの開閉バルブ２３ｂと、水素タンク２３ｃとを備えている。また、本体１９には、容器１８内に不活性ガス（この実施形態では窒素）を供給するための不活性ガス供給部２４が接続されている。不活性ガス供給部２４は、配管２４ａと、当該配管２４ａの開閉バルブ２４ｂと、窒素タンク２４ｃとを備えている。また、本体１９には、容器１８内に充満したガスを外部に排出するためのガス排出部２５が接続されている。ガス排出部２５は、配管２５ａと、当該配管２５ａの開閉バルブ２５ｂと、真空ポンプ２５ｃとを備えている。半田付け装置ＨＫは、還元ガス供給部２３、不活性ガス供給部２４及びガス排出部２５を備えることにより、密閉空間Ｓ内の圧力を調整可能な構成とされており、密閉空間Ｓ内の圧力は、圧力調整によって加圧されたり、減圧されたりする。
【００２５】
また、本体１９には、半田付け後の容器１８内に熱媒体（冷却用ガス）を供給するための供給手段としての熱媒供給部（図示せず）が接続されている。
半田付け装置ＨＫの上部（蓋体２０の上方）には、高周波加熱コイル２６が設置されている。この実施形態の高周波加熱コイル２６は、１枚のセラミック基板１４を覆う大きさに形成されている。高周波加熱コイル２６は、渦巻き状（角形渦巻き状）に形成されており、平面的に展開されている。また、高周波加熱コイル２６は、蓋体２０（ガラス板２２の装着部位）に対向するように配置されている。高周波加熱コイル２６は、半田付け装置ＨＫが備える高周波発生装置２７に電気的に接続されているとともに、容器１８内に設置された温度センサ（図示せず）の計測結果に基づき、高周波発生装置２７の出力が制御されるようになっている。また、高周波加熱コイル２６には、コイル内部に冷却水を通すための冷却路２８が形成されているとともに、半田付け装置ＨＫが備える冷却水タンク２９に接続されている。
【００２６】
また、半田付けを行う際には、位置決め用の治具３０を用いて、セラミック基板１４上にシート半田３１と、半導体素子１２とを位置決めするようになっている。治具３０は平面正方形状に形成されるとともに、その裏面に金属回路１３の外周部と係合可能な正方形状の凹部３０ａが形成されている。また、治具３０には、半導体素子１２のサイズに応じた大きさで形成された位置決め用の孔３０ｂが形成されている。
【００２７】
次に、前記半田付け装置ＨＫを用いて半導体モジュール１０の製造方法の一工程である半田付け工程において、回路基板１１に対する半導体素子１２の半田付けを行う方法について説明する。なお、半田付け装置ＨＫを用いて半田付けを行うのに先立って、金属回路１３を有するセラミック基板１４をヒートシンク１５と一体化した回路基板１１を予め作製しておく。
【００２８】
半田付けを行う際には、最初に、本体１９から蓋体２０を外し、開口部１９ａを開放する。そして、図２に示すように本体１９の支持台２１上に回路基板１１を置き、位置決めする。次に、回路基板１１のセラミック基板１４上に、治具３０を載置する。治具３０は、凹部３０ａが金属回路１３の周縁部と係合して位置決めされた状態でセラミック基板１４上に載置される。そして、治具３０の各孔３０ｂ内にシート半田３１と半導体素子１２を配置する。
【００２９】
次に蓋体２０を本体１９に取り付け、開口部１９ａを閉鎖して、容器１８内に密閉空間Ｓを形成する。この状態では、高周波加熱コイル２６は、蓋体２０に組み付けられたガラス板２０ａを挟んで半導体素子１２及び治具３０と対向する状態に配置される。
【００３０】
次に、ガス排出部２５を操作して容器１８内を真空引きするとともに、不活性ガス供給部２４を操作して容器１８内に窒素を供給し、密閉空間Ｓ内を不活性ガスで充満させる。この真空引きと窒素の供給を数回繰り返した後、還元ガス供給部２３を操作して容器１８内に水素を供給し、密閉空間Ｓ内を還元ガス雰囲気とする。
【００３１】
次に、高周波発生装置２７を作動させ、高周波加熱コイル２６に高周波電流を流す。すると、高周波加熱コイル２６には、対応する強磁性体１７を通る高周波の磁束Ｆが発生し、強磁性体１７には磁束Ｆの通過によってうず電流が発生して発熱する。その熱がセラミック基板１４から金属回路１３上に載置されたシート半田３１に伝わり、シート半田３１が加熱されて溶融温度以上の温度になることにより溶融する。
【００３２】
半田が完全に溶融した後、高周波発生装置２７を停止させる。なお、容器１８内に設置した温度センサ（図示せず）の検出結果に基づき、高周波加熱コイル２６に流れる高周波電流の大きさが制御される。また、容器１８内（密閉空間Ｓ）の圧力は、半田付け作業の進行状況に合わせて加圧及び減圧され、雰囲気調整が行われる。
【００３３】
そして、高周波発生装置２７を停止させた後、冷却用の熱媒供給部を操作して容器１８内に冷却用ガスを供給する。冷却用ガスは、ヒートシンク１５の冷媒流路１５ａの入口又は出口に向かって吹き込まれるとともに、容器１８内に供給された冷却用ガスは、冷媒流路１５ａ及びヒートシンク１５の周囲を流れて、回路基板１１を冷却する。この結果、溶融した半田は、溶融温度未満に冷却されることによって凝固し、金属回路１３と半導体素子１２とを接合する。この状態において、半田付けが終了し、半導体モジュール１０が完成する。そして、蓋体２０を本体１９から取り外し、治具３０を外した後に容器１８内から半導体モジュール１０を取り出す。
【００３４】
したがって、この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）回路基板１１上に設けられた金属回路１３に半導体素子１２を接合面全面で半田付けする半田付け方法において、回路基板１１として金属回路１３が形成されたセラミック基板１４を備えるとともに、半導体素子１２を接合する部分と対応する箇所に強磁性体１７が電気的絶縁材を介して配置されたものを使用する。そして金属回路１３上にシート半田３１を介して半導体素子１２を配置するとともに、強磁性体１７を磁束Ｆが通過するように高周波誘導加熱を行ってシート半田３１を溶融させて金属回路１３と半導体素子１２とを接合する。したがって、回路基板１１上に半導体素子１２等の電子部品を誘導加熱で半田付けする際に、錘を必要とせずに効率良く半田付けすることができる。また、強磁性体１７が半導体素子１２を接合する部分と対応する箇所、即ちシート半田３１と対応する箇所に配置されているため、シート半田３１に対して集中的に熱を伝えることができ、金属回路１３全体を加熱する場合に比べてより効率的な加熱を実現できる。
【００３５】
（２）強磁性体１７はセラミック基板１４に埋設された状態で配置されているため、強磁性体１７と半田との間に介在する絶縁層の表面を平坦にして半導体素子１２をセラミック基板１４の表面と平行に接合するのが容易になる。
【００３６】
（３）強磁性体１７はループ状に形成されているため、強磁性体１７が平板状に形成されている場合に比較して、絶縁層を熱伝導性の良い材質で構成した場合、製品の状態において半導体素子１２で発生した熱の放熱が円滑に行われる。
【００３７】
（４）電気的絶縁材はセラミックスで構成されている。セラミックスは樹脂やエラストマ等の他の電気的絶縁材に比較して熱伝導性及び耐熱性が良いため、金属回路１３に接合された半導体素子１２等の電子部品が駆動された際に発熱しても電気的絶縁材を介して放熱が円滑に行われ、また、耐久性も向上する。
【００３８】
（５）シート半田３１及び半導体素子１２は、治具３０を介してセラミック基板１４上の所定位置に位置決めされた状態で配置される。したがって、シート半田３１が溶融した状態で半導体素子１２の姿勢が傾いたり、位置ずれしたりすることが抑制される。
【００３９】
（６）半田付けは非酸化状態で行うのが好ましいため、回路基板１１を容器１８内に収容して不活性ガス中あるいは還元性ガスの雰囲気で行われるが、強磁性体１７で発生した熱がシート半田３１に直ぐに伝達されて半田を溶融させるため、錘を加熱する場合に比較して発生した熱が周囲に放熱される経路が少ない。したがって、錘を介してシート半田３１を加熱する場合に比べて効率的な加熱を実現することができる。
【００４０】
（７）強磁性体１７として、ニッケル（Ｎｉ）が使用されている。したがって、高周波誘導加熱で効率良く加熱される強磁性体１７を入手し易い。
（８）電子機器の部品となる半導体モジュール１０の製造方法の一工程である半導体素子１２の半田付け工程において前記の方法で半田付けを行っている。したがって、電子機器の製造方法において、前記各効果を得ることができる。
【００４１】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○  強磁性体１７は、金属回路１３毎に設けられるのではなく、例えば、図４（ａ）に示すように、両金属回路１３と対応する位置に跨るようにして、全ての半導体素子１２の接合部と対応する形状のループ状としてもよい。また、図４（ｂ）に示すように、各半導体素子１２の接合部と対応する位置にそれぞれ独立したループ状の強磁性体１７を設けてもよい。
【００４２】
○  セラミック基板１４上に金属回路１３が２個形成されるとともに、各金属回路１３上に半導体素子１２が２個ずつ接合された構成に限らない。例えば、図４（ｃ）に示すように、各金属回路１３上に半導体素子１２を１個ずつ接合したり、あるいはセラミック基板１４上に金属回路１３を１個形成するとともに、金属回路１３上に半導体素子１２を１個接合したりする構成としてもよい。そして、半導体素子１２の接合箇所と対応する位置に破線で示すように、強磁性体１７を設ける。
【００４３】
○  強磁性体１７はループ状に限らず、例えば、図５（ａ）に示すように、複数の孔１７ａが形成されたニッケル板によりメッシュ状に形成したり、図５（ｂ）に示すように、半導体素子１２の外形に対応した形状のニッケル板で平面状に形成したりしてもよい。しかし、例えば、セラミック基板１４を窒化アルミ製とした場合、ニッケルは熱伝導性が窒化アルミより悪いため、半導体モジュール１０が電子機器に組み込まれて駆動された際に、半導体素子１２における発熱を効率よく放熱するにはループ状やメッシュ状の方が良い。孔１７ａの形状は円形に限らず、三角形、四角形等の多角形や楕円等任意の形状でよく、また異なる形状のものが混在したり、大きさの異なるものが混在したりしてもよい。
【００４４】
○  回路基板１１はヒートシンク１５を備えたヒートシンク付き基板に限らず、少なくとも片面に導体パターンが形成された絶縁層を備えるとともに、半導体素子１２（電子部品）を接合する部分と対応する箇所に強磁性体１７が電気的絶縁材を介して配置された構成であればよい。例えば、図６（ａ）に示すように、セラミック基板１４の片面に金属回路１３（導体パターン）が形成され、他方の面に金属回路１３と同等の線膨張係数の層３２が形成された構成としてもよい。層３２は反り防止機能を発揮する。また、図６（ｂ）に示すように、樹脂基板３３の片面に金属回路１３が形成された構成とし、樹脂基板３３を構成する樹脂中に強磁性体１７を埋設してもよい。樹脂としてはポリイミドやポリアミドイミド等の特に耐熱性に優れた樹脂が好ましいが、高い耐熱性が要求されるのは半田付けの際の短時間であるため、エポキシ樹脂等のようにポリイミドに比較して耐熱性の低い樹脂であってもよい。樹脂基板３３の場合、ガラス繊維や炭素繊維等で強化されたものが好ましい。また、基板は必ずしも電気的絶縁材で形成される必要はなく、図６（ｃ）に示すように、アルミニウムや銅などの金属基板３４の上にポリイミド等の耐熱性樹脂で形成された絶縁層３４ａを設け、絶縁層３４ａ上に金属回路１３を形成した構成としてもよい。強磁性体１７は、絶縁層３４ａを構成する樹脂中に埋設される。
【００４５】
○  強磁性体１７は絶縁層３４ａに埋設された構成に限らず、図６（ｄ）に示すように、セラミック基板１４上に強磁性体１７が配置され、金属回路１３が絶縁材（電気的絶縁材）３５を介して強磁性体１７上に配置された構成としてもよい。
【００４６】
○  金属回路１３上に電子部品（半導体素子１２）を接合するための金属接合材料（半田）を溶融させる熱を強磁性体１７に発生させるための磁束を発生させる構成は、高周波加熱コイル２６を回路基板１１の上方に配置する構成に限らない。例えば、図７に示すように、略Ｃ字状のコア３６に高周波加熱コイル２６を巻回し、コア３６の対向する端面の間に回路基板１１が配置される構成としてもよい。この場合、高周波加熱コイル２６に高周波の交流電流が流れることにより、コア３６の一方の端面から回路基板１１を通過して他方の端面に向かう磁束の向きが周波数に合わせて１８０度変更される。そして、強磁性体１７の両表面にうず電流が発生する状態になる。
【００４７】
○  強磁性体１７の材料となる強磁性材はニッケルに限らず、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）等の他の単体の強磁性金属や合金でもよい。強磁性材の合金として、例えば、パーマロイ等の鉄ニッケル合金が挙げられる。
【００４８】
○  半田付けに使用する半田はシート半田３１に限らず、半田ペーストを使用してもよい。そして、シート半田３１を金属回路１３の接合部と対応する箇所に配置する方法に代えて、半田ペーストを接合部と対応する箇所に塗布するようにしてもよい。
【００４９】
○  治具３０は、凹部３０ａが金属回路１３の周縁部と係合して位置決めされた状態でセラミック基板１４上に載置される構成に限らない。例えば、凹部３０ａの周面をセラミック基板１４の周面と係合可能な段差形状にしてもよい。金属回路１３の厚さはセラミック基板１４の厚さに比較して薄いため、セラミック基板１４の周面と係合可能に形成する方が凹部３０ａの形成及び位置決めが容易になる。
【００５０】
○  回路基板１１上に設けられるセラミック基板１４の数は１個に限らず複数であってもよい。また、回路基板１１上に設けられるセラミック基板１４の数が１個の場合、複数の回路基板１１を容器１８に収容して同時に半田付けをするようにしてもよい。これらの場合、高周波加熱コイル２６は、複数のセラミック基板１４の上方に跨って配置する構成としてもよい。この場合、高周波加熱コイル２６に対する高周波電流の供給経路や冷却水の供給経路を少なくすることができ、半田付け装置ＨＫの構造を簡素化できる。
【００５１】
○  蓋体２０は、本体１９に対して取り外し不能な構成、例えば、開閉式でもよい。
○  高周波加熱コイル２６を容器１８の外側において蓋体２０の上方に配置する構成において、蓋体２０は、少なくとも高周波加熱コイル２６と対向する部位が電気的絶縁材で形成されているのが好ましく、当該部位をガラスに代えて、例えば、セラミックスや樹脂で形成してもよい。また、蓋体２０全体を同じ電気的絶縁材で形成してもよい。
【００５２】
○  高周波加熱コイル２６を、容器１８（密閉空間Ｓ）内に配置してもよい。
○  回路基板１１上に設けられた接合部（金属回路１３）に接合される電子部品は、半導体素子１２のように接合部と対向する面全体が接合されるものに限らず、チップ抵抗やチップコンデンサ等のように電子部品の両端に端子を有し、各端子が異なる接合部に接合されるものであってもよい。
【００５３】
○  回路基板としてプリント配線板を使用し、電子部品としてパッケージ裏面に複数の端子がグリッド状に配置されたものを使用してもよい。例えば、マザーボードにＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）パッケージを半田付けする場合、図８に示すように、マザーボード４０の一方の面には、ＢＧＡパッケージ４１に形成された半田ボール４２と対応して接合部としての配線パターン４３を形成する。また、マザーボード４０の他方の面には、配線パターン４３と対応する位置に強磁性体のパターンとして強磁性体層４４を形成する。そして、各配線パターン４３と各半田ボール４２とが対応する状態でマザーボード４０上にＢＧＡパッケージ４１を配置して、高周波加熱装置４５により磁場を発生させて、磁束Ｆが強磁性体層４４を通過する状態で誘導加熱を行い、強磁性体層４４を発熱させ、半田付け部近傍のみを局所加熱する。なお、マザーボード４０は図示しない支持装置により支持されて、高周波加熱装置４５の上方に配置される。加熱された半田ボール４２が溶融した後、溶融した半田を冷却・凝固させると、図９に示すように、ＢＧＡパッケージ４１が半田Ｈを介してマザーボード４０に接合される。
【００５４】
ＢＧＡパッケージ４１を従来技術のようにリフロー炉を通して半田付けする場合は、マザーボード４０及びＢＧＡパッケージ４１全体を加熱するため、効率が悪い。また、全体を加熱するため、半田付け部に比べて大きなリフロー炉が必要になる。また、半田付けで接合されるＢＧＡパッケージ４１とマザーボード４０との間に線膨張率の差が有る場合、リフロー炉を通して半田付けを行うと、ＢＧＡパッケージ４１の大型化とともに線膨張差による反りや半田部のクラックなどの不具合が生じる。しかし、この実施形態では、配線パターン４３と対応する箇所に配置された強磁性体層４４が、誘導加熱で発熱して半田付け部近傍のみが局部加熱されるため、前記の不具合が抑制される。即ち、半田付け部付近のみ加熱するため、エネルギーロスが少なく、線膨張差による影響が小さく、反りやクラック発生を抑えることができる。また、大きな半田付け設備が不要になる。
【００５５】
○  マザーボード４０にＢＧＡパッケージ４１を半田付けする場合、高周波加熱装置から発生する磁束ＦがＢＧＡパッケージ４１の上方からマザーボード４０及びマザーボード４０の下面に形成された強磁性体層４４を貫通するようにしてもよい。
【００５６】
○  図１０に示すように、強磁性体層４４をマザーボード４０内に配置した構成としてもよい。この場合、強磁性体層４４をマザーボード４０の配線パターン４３が形成された面と反対側の面に形成する場合に比較して、強磁性体層４４と配線パターン４３との距離が小さくなるため、半田付けの際に強磁性体層４４で発生した熱が効率良く配線パターン４３を介して半田ボール４２に伝達される。
【００５７】
○  ＢＧＡパッケージ４１に限らずＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）パッケージの半田付けに適用してもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
【００５８】
（１）請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記強磁性体は、複数の孔が形成された強磁性材製の板材がセラミック基板又は樹脂基板に埋設されて構成されている。
（２）少なくとも片面に導体パターンが形成された絶縁層を備えるとともに、前記電子部品を接合する部分と対応する箇所に強磁性体が電気的絶縁材を介して配置された回路基板。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線における拡大断面図、（ｂ）は半導体モジュールの平面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線におけるセラミック基板の断面図。
【図２】半田付け装置の概略縦断面図。
【図３】図２の部分拡大図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ強磁性体の形状が異なる別の実施形態を示す模式断面図。
【図５】（ａ），（ｂ）はそれぞれ別の実施形態における基板の模式断面図。
【図６】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ別の実施形態における基板の模式断面図。
【図７】別の実施形態における誘導加熱の方法を示す模式図。
【図８】ＢＧＡパッケージをマザーボードに半田付けする場合におけるマザーボードを断面とした模式図。
【図９】同じくＢＧＡパッケージがマザーボードに半田付けされる際のマザーボード、ＢＧＡパッケージ及び高周波加熱装置の関係を示す模式断面図。
【図１０】別の実施形態のマザーボードに半田付けした場合のマザーボードを断面とした模式図。
【図１１】（ａ）は従来技術の断面図、（ｂ）は別の従来技術の断面図。
【符号の説明】
【００６０】
Ｆ…磁束、Ｈ…半田、１１…回路基板、１２…電子部品としての半導体素子、１３…接合部及び導体パターンとしての金属回路、１４…絶縁層としてのセラミック基板、１７…強磁性体、３１…金属接合材料としてのシート半田、３４ａ…絶縁層、３５…絶縁材、４０…回路基板としてのマザーボード、４１…電子部品としてのＢＧＡパッケージ、４２…金属接合材料としての半田ボール、４３…接合部としての配線パターン、４４…強磁性体としての強磁性体層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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