(57)【要約】      （修正有）【課題】携帯モジュールのような複数の電子部品が高密度に実装された構造において、カメラモジュールなどのような弱耐熱部品が含まれている場合に、周辺の電子部品に影響を与えずに弱耐熱部品のみを選択的に実装することが可能な電子部品実装構造体及びその製造方法を提供する。【解決手段】電子部品実装構造体１００は、配線基板１０３の何れかの配線層１０３ｂに形成された電源もしくはＧＮＤパターン１０４のうち、配線率の低いメッシュ状パターン領域１０４ａの直上の領域に形成された電極１０５ａに接合材料１０６ａと弱耐熱部品１０１を搭載し、前記弱耐熱部品が搭載された領域にコイル１０７を近づけて誘導加熱によって前記メッシュ状パターンのみを選択的に加熱して、前記弱耐熱部品と前記配線基板に形成された電極とが前記接合材料を介して接合される。【選択図】図１Ａ
2013171863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板のいずれかの配線層に電源もしくはＧＮＤパターンの金属層を形成するとともに、前記金属層において、前記配線基板に実装される第１電子部品が配置される第１電子部品配置領域に対応する領域にメッシュ状パターンを形成し、
前記配線基板の表面の前記第１電子部品配置領域に形成された第１電極と、前記第１電極上に搭載された前記第１電子部品とを第１接合材料を介して接合するとともに、前記配線基板の表面であって前記メッシュ状パターンが形成された領域以外のベタパターンの領域に対応する領域に形成された第２電極と、前記第２電極上に搭載された第２電子部品とを第２接合材料を介して接合する、電子部品実装構造体の製造方法であって、
前記第１電極と前記第１電子部品との接合は、誘導加熱により前記メッシュ状パターンのみを加熱することにより行う電子部品実装構造体の製造方法。
【請求項２】
前記第１電子部品と前記配線基板に形成された前記第１電極とを、前記第１接合材料を介して接合する際に、第１電子部品冷却用のツールと前記第１電子部品とが吸着もしくは接触しており、前記ツールが前記第１電子部品を冷却している、請求項１に記載の電子部品実装構造体の製造方法。
【請求項３】
前記メッシュ状パターンの形状が、前記ベタパターンから複数の円形、楕円形、もしくは多角形のパターンを除去して形成されたパターン形状であって、かつ、面積比率を３０％以上でかつ７０％以下にした形状である請求項１又は２に記載の電子部品実装構造体の製造方法。
【請求項４】
前記第１電子部品は弱耐熱部品であり、
前記金属層の前記メッシュ状パターンは、電源もしくはＧＮＤパターンを形成するメッシュ状パターンであり、かつ、前記メッシュ状パターンが形成された領域の中心からの距離をｒ、前記メッシュ状パターンの配線幅をｗ、厚みをｄとすると、
ｒ３／ｗｄ  ＝  一定
の関係にあるメッシュ状パターンである請求項３に記載の電子部品実装構造体の製造方法。
【請求項５】
複数の電子部品が実装された配線基板の何れかの配線層に形成された電源もしくはＧＮＤパターンにおいて、前記複数の電子部品のうち、弱耐熱部品が実装される領域に形成された前記電源もしくはＧＮＤパターンは、弱耐熱部品以外の電子部品が実装される領域の前記電源もしくはＧＮＤパターンに比べて、パターンの面積比率が低いメッシュ状パターンである電子部品実装構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラモジュールなどのような弱耐熱部品の電子部品が含まれている電子部品実装構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などに代表されるモバイル機器は、小型及び軽量化、もしくは、カメラの搭載、もしくは、ＡＶ機器への対応など高機能及び高性能化の要求が一段と激しさを増している。これに伴い、電子機器に用いられる電子部品又は配線基板には、電子部品を高密度に実装でき、かつ小型化されたものが望まれており、特にカメラモジュールなどのような弱耐熱部品の半田付けにおいては、より精密な加熱技術が求められている。
【０００３】
従来、半田をリフローさせて半田付けする方式として、熱風リフロー方式と、ベーパーリフロー方式と、赤外線照射方式が一般的に用いられている。熱風リフロー方式は、ヒータにより加熱した雰囲気を炉内で循環させ対流熱伝導により加熱するもので、さらにベーパーリフロー方式は、気相潜熱を利用したもので、両者は加熱温度を一定に保つことができるという利点を有している。また、赤外線照射方式は、赤外線を配線基板に直接照射して加熱するもので、設備が簡単で効率良く加熱することができるという利点を有している。
【０００４】
ところが、熱風リフロー方式も、ベーパーリフロー方式も、赤外線照射方式も、配線基板を局所的に加熱制御することはできず、電子部品と配線基板全体が加熱されるので、通常のリフロー温度では弱耐熱部品が壊れてしまう。弱耐熱部品が対応可能な領域までリフロー温度を下げるためには、低温接合材料の開発が必要となり、低温での接合品質を確保するための技術的ハードルが非常に高くなる。
【０００５】
これらの問題を解決する手段として、レーザービームを照射することによって配線基板の半田付け箇所だけを局所的に加熱して電子部品を実装する方法が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
具体的には、複数のレーザー素子を縦横に配置してなる平面状のレーザー光源と、前記レーザー光源によるレーザー光源照射領域に配線基板を搬送して位置決めする基板搬送手段と、前記搬送手段により位置決めされた配線基板にレーザービームを照射する際に、前記複数のレーザー素子のうち、半田付けを行う部位に位置するレーザー素子のみを駆動するよう、電子部品が実装された際の実装データに基づいて各レーザー素子を個別に駆動制御可能な制御手段を備えている。
【０００７】
この場合、配線基板上の任意の半田付け箇所だけを局所的に加熱することで、弱耐熱部品の実装が可能となる。しかしながら、レーザービームが照射できる領域は可視領域のみに限られており、リードフレームのついた電子部品又はチップ部品といった電子部品に限定され、例えば、ＢＧＡ又はＬＧＡなどのようにエリアパッド構造の電子部品は、半田付け箇所が可視領域でないため、レーザービームでは対応できない。
【０００８】
この問題を解決するために、誘導加熱技術によって配線基板を急速加熱し、弱耐熱部品を実装する技術開発が行われている（特許文献２）。
【０００９】
このような具体的な電子部品実装構造体の製造方法の一例について、図１０Ａ〜図１０Ｄを参照して以下に説明する。まず、図１０Ａに示すように、鉄系配線基板１００１の配線パターン１００１ｃ上に半田１００２を形成する。
【００１０】
次に、図１０Ｂ及び図１０Ｃに示すように、半田１００２の上に弱耐熱部品１００３を搭載した鉄系配線基板１００１を、高周波加熱コイル１００４上に搬送する。
【００１１】
次に、図１０Ｃに示すように、高周波加熱コイル１００４で鉄系配線基板１００１を誘導加熱すると、熱が、鉄系配線基板１００１の鉄製のベース部１００１ａから、絶縁層１００１ｂと、配線パターン１００１ｃと、半田１００２とを経て、弱耐熱部品１００３の電極端子へと順に伝達する。この結果、半田１００２が溶けて、弱耐熱部品１００３の電極端子と配線パターン１００１ｃとが接続される。このとき、弱耐熱部品１００３の弱耐熱部へ伝わる温度は耐熱温度以下となり、加熱速度が高いほど弱耐熱部に伝わる温度は低くなる。
【００１２】
そして、図１０Ｄに示すように、鉄系配線基板１００１を高周波加熱コイル１００４から外すように搬出して、鉄系配線基板１００１を徐冷する。その後、鉄系配線基板１００１の半田１００２が固着し、半田１００２を介して弱耐熱部品１００３の電極端子と配線パターン１００１ｃとが電気的に接続された電子部品実装構造体を製造することができる。
【００１３】
この方法を用いれば、リードフレームのついた電子部品又はチップ部品といった半田付け箇所が可視領域のみで接続する電子部品に限定されず、例えば、ＢＧＡ又はＬＧＡなどのようにエリアパッド構造で、半田付け箇所が可視領域にない電子部品も実装が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】第２６７９１８０号
【特許文献２】特開平９−２８３９１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、配線基板上に複数の電子部品を高密度に搭載し、複数の電子部品のうち、弱耐熱部品だけを局所加熱して実装する場合、鉄系配線基板１００１に形成された鉄製のベース部１００１ａが一様に広がったベタパターンである。このため、誘導加熱すると、鉄製のベース部１００１ａにおいて高周波加熱コイル１００４の直下の部分が最大温度になり、周辺に連続的な温度分布が発生する。よって、弱耐熱部品１００３のサイズに応じて高周波加熱コイル１００４のサイズを調整することで、最大温度になる部分を調整することは可能である。が、弱耐熱部品１００３の周辺の隣接した電子部品の領域への熱拡散により、弱耐熱部品１００３の周辺の電子部品の接続部も加熱されて再溶融する恐れがあり、接続品質の低下に繋がる。つまり、配線基板上に複数の電子部品を高密度に搭載し、複数の電子部品のうち、弱耐熱部品だけを誘導加熱によって局所加熱して実装する場合、弱耐熱部品の周辺の隣接した電子部品の領域への熱拡散を抑制し、周辺の電子部品の接続部の再溶融を抑制する必要がある。
【００１６】
従って、本発明の目的は、携帯モジュールのような複数の電子部品が高密度に実装された構造において、カメラモジュールなどのような弱耐熱部品の電子部品が含まれている場合に、弱耐熱部品の周辺の弱耐熱部品以外の電子部品に影響を与えずに、弱耐熱部品のみを選択的に実装することが可能な電子部品実装構造体及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記の目的を達成するために、本発明の１つの態様によれば、配線基板のいずれかの配線層に電源もしくはＧＮＤパターンの金属層を形成するとともに、前記金属層において、前記配線基板に実装される第１電子部品が配置される第１電子部品配置領域に対応する領域にメッシュ状パターンを形成し、
前記配線基板の表面の前記第１電子部品配置領域に形成された第１電極と、前記第１電極上に搭載された前記第１電子部品とを第１接合材料を介して接合するとともに、前記配線基板の表面であって前記メッシュ状パターンが形成された領域以外のベタパターンの領域に対応する領域に形成された第２電極と、前記第２電極上に搭載された第２電子部品とを第２接合材料を介して接合する、電子部品実装構造体の製造方法であって、
前記第１電極と前記第１電子部品との接合は、誘導加熱により前記メッシュ状パターンのみを加熱することにより行う電子部品実装構造体の製造方法を提供する。
【００１８】
また、前記の目的を達成するために、本発明の別の態様によれば、複数の電子部品が実装された配線基板の何れかの配線層に形成された電源もしくはＧＮＤパターンにおいて、前記複数の電子部品のうち、弱耐熱部品が実装される領域に形成された前記電源もしくはＧＮＤパターンは、弱耐熱部品以外の電子部品が実装される領域の前記電源もしくはＧＮＤパターンに比べて、パターンの面積比率が低いメッシュ状パターンである電子部品実装構造体を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
このような電子部品実装構造体及びその製造方法とすることにより、配線基板上に複数の電子部品（第１及び第２電子部品）を高密度に搭載し、複数の電子部品のうち、第１電子部品である弱耐熱部品だけを局所加熱して実装する場合、弱耐熱部品の弱耐熱部へ伝わる温度は耐熱温度以下となる。この結果、弱耐熱部品の周辺の隣接した電子部品の領域への熱拡散を抑制し、弱耐熱部品の周辺の電子部品の接続部の再溶融を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態にかかる電子部品実装構造体の構成を示す縦断面図
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態にかかる電子部品実装構造体の構成を示す平面図
【図１Ｃ】図１Ａに示す電子部品実装構造体における破線Ａ−Ａにおける、本発明の第１実施形態にかかる電子部品実装構造体の構成を示す平面図
【図２Ａ】本発明の第１実施形態にかかる電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【図２Ｂ】図２Ａに続く、本発明の第１実施形態にかかる電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【図２Ｃ】図２Ｂに続く、本発明の第１実施形態にかかる電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【図２Ｄ】図２Ｃに続く、本発明の第１実施形態にかかる電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【図３Ａ】本発明の第２実施形態にかかる電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【図３Ｂ】図３Ａに続く、本発明の第２実施形態にかかる電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【図３Ｃ】図３Ｂに続く、本発明の第２実施形態にかかる電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【図３Ｄ】図３Ｃに続く、本発明の第２実施形態にかかる電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【図４Ａ】本発明の第３実施形態にかかる電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【図４Ｂ】図４Ａに続く、本発明の第３実施形態にかかる電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【図４Ｃ】図４Ｂに続く、本発明の第３実施形態にかかる電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【図４Ｄ】図４Ｃに続く、本発明の第３実施形態にかかる電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【図４Ｅ】図４Ｄに続く、本発明の第３実施形態にかかる電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【図５Ａ】第１実施形態において、ベタパターンから複数の小さな円形のパターンを除去して形成されたメッシュ状パターンを示す図
【図５Ｂ】第１実施形態において、ベタパターンを複数の小さな六角形のパターンを除去して形成されたメッシュ状パターンを示す図
【図６】本発明の第１実施形態にかかる誘導加熱する配線パターンの構成を示す平面図
【図７Ａ】誘導加熱の状態を示す模式図
【図７Ｂ】誘導加熱の状態を示す模式図
【図７Ｃ】誘導加熱の状態を示す模式図
【図８Ａ】それぞれの配線パターンにおける誘導加熱時の加熱状態を示す模式図
【図８Ｂ】それぞれの配線パターンにおける誘導加熱時の加熱状態を示す模式図
【図８Ｃ】それぞれの配線パターンにおける誘導加熱時の加熱状態を示す模式図
【図９】それぞれの配線パターンにおける誘導加熱時の昇温特性を示す説明図
【図１０Ａ】従来の電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【図１０Ｂ】図１０Ａに続く、従来の電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【図１０Ｃ】図１０Ｂに続く、従来の電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【図１０Ｄ】図１０Ｃに続く、従来の電子部品実装構造体の製造方法の工程を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素については、同じ符号を付しており説明を省略する場合がある。
【００２２】
（第１実施形態）
図１Ａ〜図１Ｂは、本発明の第１実施形態にかかる電子部品実装構造体１００の構成を示す断面図及び平面図である。図２Ａ〜図２Ｃは、本発明の第１実施形態にかかる電子部品実装構造体１００の製造方法のそれぞれの工程を示す断面図である。図６は、本発明の第１実施形態にかかる誘導加熱する配線パターンの構成を示す平面図である。
【００２３】
第１実施形態の電子部品実装構造体１００は、図１Ａに示すように、表面に複数の第１電極１０５ａと複数の第２電極１０５ｂとを有する配線基板１０３と、配線基板１０３の複数の第１電極１０５ａに第１接合材料の一例としての第１（クリーム）半田１０６ａをそれぞれ介して実装された弱耐熱部品１０１である第１電子部品と、配線基板１０３の複数の第２電極１０５ｂにそれぞれ第２接合材料の一例としての第２（クリーム）半田１０６ｂを介して実装された弱耐熱部品１０１以外の第２電子部品（言い換えれば、耐熱部品）１０２とを含む複数の電子部品とで構成されている。
【００２４】
電子部品実装構造体１００の一例としては、携帯モジュールのような複数の電子部品が高密度に実装された構造である。弱耐熱部品１０１の一例としては、カメラモジュールなどが挙げられ、通常のリフロー温度（２００〜２５０℃）では耐えることができず、壊れてしまうような部品であって、部品耐熱温度が２００℃未満の部品を意味する。
一例として、配線基板１０３は、第１層１０３ａと第２層１０３ｂと第３層１０３ｃの３層の絶縁層１０３で構成されている。配線基板１０３の第２層１０３ｂの配線層には、金属層の一例としてのＧＮＤ（グランド）パターン１０４が形成されている。ＧＮＤパターン１０４のうち、配線率（面積比率）の低いメッシュ状パターン領域１０４ａの直上の配線基板１０３の表面の弱耐熱部品搭載予定の領域（弱耐熱部品搭載配置領域）ＲＧ１には、複数の第１電極１０５ａが配置され、当該複数の第１電極１０５ａにそれぞれ第１接合材料１０６ａを介して弱耐熱部品１０１が搭載されている。
【００２５】
配線基板１０３の裏面であって、前記弱耐熱部品１０１が搭載された領域（弱耐熱部品配置領域）ＲＧ１に対応する領域に、高周波加熱コイル１０７を近づけて、高周波加熱コイル１０７による誘導加熱を発生させる。このようにすることによって、前記メッシュ状パターン領域１０４ａのみを選択的に加熱する。この結果、メッシュ状パターン領域１０４ａに対応する配線基板１０３の表面の領域（弱耐熱部品配置領域）ＲＧ１に搭載された前記弱耐熱部品１０１の接続端子と、前記配線基板１０３に形成された複数の第１電極１０５ａとが、前記第１接合材料１０６ａを介して接合されている。なお、弱耐熱部品配置領域ＲＧ１と高周波加熱コイル１０７との大きさは、ほぼ同じ大きさとしている。ここで、メッシュ状パターン領域１０４ａの全ての領域が加熱されるためには、全ての領域で高周波加熱コイル１０７から磁界を受け取ることが必要である。このため、少なくともメッシュ状パターン領域１０４ａの方が高周波加熱コイル１０７よりも小さいことが好ましい。メッシュ状パターン領域１０４ａが高周波加熱コイル１０７から受け取る磁界の量はメッシュ状パターン領域１０４ａと高周波加熱コイル１０７との面積比に比例し、比率が高いほどエネルギー効率が高くなる。このため、メッシュ状パターン領域１０４ａの面積は高周波加熱コイル１０７の面積に対して９０％以上であることが望ましい。
【００２６】
また、図１Ｂは、図１Ａに示す電子部品実装構造体１００を上から見た平面図であり、弱耐熱部品１０１と第２電子部品１０２とを含む複数の電子部品が配線基板１０３に実装されている。さらに、図１Ｃは、図１Ａに示す電子部品実装構造体１００における破線Ａ−Ａでの平面図であり、配線基板１０３にＧＮＤパターン１０４が形成され、ＧＮＤパターン１０４のうち、中央部に、配線率（面積比率）の低いメッシュ状パターン領域１０４ａが形成されている。ＧＮＤパターン１０４は、メッシュ状パターン領域１０４ａ以外の部分はベタパターン領域１０４ｂとなっている。
【００２７】
このような電子部品実装構造体１００は、図２Ａ〜図２Ｄの工程により作製することができる。
【００２８】
始めに、図２Ａに示すように、配線基板１０３の第２層１０３ｂにＧＮＤパターン１０４を形成し、ＧＮＤパターン１０４のうち、弱耐熱部品１０１を搭載する領域（弱耐熱部品配置領域）ＲＧ１に対応する領域に、配線率の低いメッシュ状パターン領域１０４ａを形成し、メッシュ状パターン領域１０４ａの直上の配線基板１０３の表面の弱耐熱部品配置領域ＲＧ１に複数の第１電極１０５ａを形成する。
【００２９】
次いで、図２Ｂに示すように、配線基板１０３の表面に形成された各第１電極１０５ａ及び各第２電極１０５ｂの上に第１クリーム半田１０６ａと第２クリーム半田１０６ｂをそれぞれ印刷する。
【００３０】
次いで、図２Ｃに示すように、配線基板１０３において、メッシュ状パターン領域１０４ａを除いた領域１０４ｂに対応する、配線基板１０３の表面の領域（耐熱部品配置領域）ＲＧ２に、複数の第２電極１０５ｂ及び第２クリーム半田１０６ｂを介して、弱耐熱部品ではない（耐熱部品の）第２電子部品１０２を搭載する。そして、配線基板１０３をリフロー炉に流すことにより、第２クリーム半田１０６ｂが溶融する。その結果、第２半田１０６ｂを介して複数の第２電極１０５ｂと第２電子部品１０２の接続端子とが電気的に接続されて実装される。
【００３１】
次いで、図２Ｄに示すように、配線基板１０３の表面において、メッシュ状パターン領域１０４ａに対応する弱耐熱部品配置領域ＲＧ１に弱耐熱部品１０１を搭載し、配線基板１０３の裏面において、前記弱耐熱部品１０１が搭載された弱耐熱部品配置領域ＲＧ１に対応する領域に高周波加熱コイル１０７を近づけて、誘導加熱によって前記メッシュ状パターン領域１０４ａのみを選択的に加熱する。すると、絶縁層である第１層１０３ａを介して、メッシュ状パターン領域１０４ａの直上の弱耐熱部品配置領域ＲＧ１の複数の第１電極１０５ａに熱が伝達し、前記複数の第１電極１０５ａにそれぞれ形成された第１半田１０６ａが溶融する。その結果、前記配線基板１０３に形成された複数の第１電極１０５ａと前記弱耐熱部品１０１の接続端子とが前記第１半田１０６ａを介してそれぞれ接合された電子部品実装構造体１００を製造することができる。なお、前記配線基板１０３に前記弱耐熱部品１０１を搭載する際、接着剤で弱耐熱部品１０１を配線基板１０３の表面に固定しても良い。あるいは、前記弱耐熱部品１０１を、第１電子部品冷却用のツールの一例としての吸着ツール（図３Ｄのツール３０８と同様なツール）で吸着させた状態で前記配線基板１０３に搭載しても良い。
【００３２】
一例として、このときの弱耐熱部品１０１用の第１半田材料１０６ａは低温で実装することが可能なＳｎＢｉ系半田を用いれば、１６０℃で第１半田材料１０６ａが溶融して、弱耐熱部品１０１を接合することができる。
【００３３】
ここで、誘導加熱のメカニズムについて説明する。図７Ａ〜図７Ｃは薄板導体１９０を誘導加熱する状態を示し、図８Ａ〜図８Ｃはそれぞれの配線パターンにおける誘導加熱時の加熱状態を示している。
【００３４】
まず、図７Ａに示すように、薄板導体１９０に高周波加熱コイル１９１を近づけて高周波加熱コイル１９１に交流電流を流す。
【００３５】
次に、図７Ｂに示すように、ビオサバールの法則により、高周波加熱コイル１９１に交流電流を流すことによって交流磁場が発生する。
【００３６】
そして、図７Ｃに示すように、ファラデーの電磁誘導の法則により、発生した磁場を打ち消すように薄板導体１９０に誘導電流１９２が発生し、ジュールの法則により、薄板導体１９０の表皮抵抗でジュール熱が発生する。
【００３７】
この時の加熱状態は、薄板導体１９０のパターンにより、以下のように異なる。
【００３８】
まず、図８Ａに示すように、薄板導体１９０がベタパターンの薄板導体１９０Ａの場合において誘導加熱すると薄板導体１９０Ａに誘導電流１９２Ａが発生し、薄板導体１９０Ａにおいて高周波加熱コイル１９１の直下の部分が最大温度になり、高周波加熱コイル１９１の直下の部分の周辺に連続的な温度分布が発生する。
【００３９】
また、図８Ｂに示すように、薄板導体１９０が短冊状のそれぞれ独立したパターンの薄板導体１９０Ｂの場合において誘導加熱すると、電流の経路が分断されて誘導電流１９２Ｂが流れにくくなり、薄板導体１９０Ｂは殆ど加熱されない。
【００４０】
また、図８Ｃに示すように、薄板導体１９０がメッシュ状パターンの薄板導体１９０Ｃの場合において誘導加熱すると、電流の経路が限定されて誘導電流１９２Ｃが集中的に流れ、薄板導体１９０Ｃが加熱され易くなる。つまり、誘導加熱によって局所加熱して実装する際に、周辺の第２電子部品１０２の接続部（第２低温半田１０６ｂ）の再溶融を抑制するためには、誘導加熱する対象のパターンをベタパターンのみでなく、適切なパターン形状で配置する必要がある。
【００４１】
そして、一例として、この時の薄板導体１９０のパターンを構成する配線材料はＣｕを用い、配線基板１０３の第２層１０３ｂに形成されたＧＮＤパターン１０４の配線厚みは１８μｍである。そして、ＧＮＤパターン１０４のうち、メッシュ状パターン領域１０４ａの配線率（面積比率）は３０％である。このパターン仕様は、図９に示すそれぞれの配線パターンにおける誘導加熱時の昇温特性の測定結果を基にして策定している。つまり、メッシュ状パターン領域１０４ａの仕様は、図９のメッシュ（１）のパターンに対応し、メッシュ状パターン領域１０４ａの周辺のベタパターンの仕様は、図９のベタパターンに対応している。高周波誘導加熱電源１０７Ｐの消費電力が５００Ｗのとき、メッシュ（１）のパターンは２７Ｋ／ｓｅｃで昇温し、５秒後に常温２５℃から１６０℃に到達する。このとき、ベタパターンは３．５Ｋ／ｓｅｃで昇温するので、５秒後に到達する温度は４３℃に留まり、弱耐熱部品１０１の周辺の隣接した第２電子部品１０２の領域（耐熱部品配置領域）ＲＧ２への熱拡散を抑制し、弱耐熱部品１０１の周辺の第２電子部品１０２の接続部（第２半田１０６ｂ）の再溶融を抑制することが可能となる。なお、メッシュ状パターン（１）の配線率（面積比率）が低いほど、誘導電流１９２が集中的に流れて加熱され易くなるが、一方で、配線率が低くなって配線幅が狭くなると、許容電流値が小さくなって配線が溶断してしまうので、配線率は３０％以上であることが好ましい。
【００４２】
また、誘導加熱によって前記メッシュ状パターン領域１０４ａのみを選択的に加熱して、絶縁層である第１層１０３ａを介してメッシュ状パターン領域１０４ａの直上の複数の第１電極１０５ａに熱が伝達し、前記複数の電極１０５ａにそれぞれ形成された第１半田１０６ａが溶融し、配線基板１０３に形成された複数の第１電極１０５ａと弱耐熱部品１０１の接続端子とが第１半田１０６ａをそれぞれ介して接合されるとき、前記弱耐熱部品１０１の弱耐熱部へ伝わる温度は耐熱温度１００℃以下となる。この結果、昇温速度が高いほど弱耐熱部に伝わる温度は低くなるため、望ましくは昇温速度８．５Ｋ／ｓｅｃ以上であることが好ましい。図９に示すように、メッシュ状パターンの配線率が高いほど昇温速度は遅くなり、目標温度に到達するまでの時間がかかるため、弱耐熱部品２０１の弱耐熱部に熱が伝導して耐熱温度を超える恐れがあることから、配線率（面積比率）は７０％以下であることが好ましい。さらに、高周波誘導加熱電源１０７Ｐの消費電力と昇温速度との間には比例関係があるため、図９のメッシュ（１）のパターンを８．５Ｋ／ｓｅｃ以上で昇温するためには、少なくとも１８５Ｗ以上の消費電力が必要となる。
【００４３】
また、メッシュ状パターンの形状は、図１Ｃに示すような、ベタパターンから複数の小さな四角形のパターンを除去して形成されたメッシュ状パターンの他にも、図５Ａに示すような、ベタパターンから複数の小さな円形のパターン１０４きを除去して形成されたメッシュ状パターン、又は、図５Ｂに示すようなベタパターンを複数の小さな六角形のパターン１０４ｈを除去して形成されたメッシュ状パターンでも良い。
【００４４】
また、均熱化を図るために、メッシュ状パターンは、図６の（ａ）に示すような複数の同心円状のパターン形状１０４ｍであっても良い。図６の（ａ）及び図６の（ａ）の同心円状のパターン形状の拡大図である図６の（ｂ）において、任意のループ配線１０４ｊのメッシュ状パターンの中心１０４ｋからの距離をｒとし、同心円の配線１０４ｊの幅をｗとし、配線厚をｄとする。メッシュ状パターンと同一サイズのコイル１９１を近付けて誘導加熱した場合、発生する磁束密度をＢとするとともに誘導電流をＩとすると、
Ｂ＝Ｉ／２ｒとなる。ここで、配線抵抗をＲとし、ρを電気抵抗率とし、ｌを配線１０４ｊの中心線の長さとし、Ｓを配線１０４ｊの面積とすると、
Ｒ＝ρ・ｌ／Ｓ
＝ρ・２πｒ／ｗｄ
であるから、誘導電流Ｉによってループ配線に発生するジュール熱をＰとすると、
Ｐ＝Ｉ２Ｒ
＝（２ｒＢ）２・ρ・２πｒ／ｗｄ
＝Ａ・ｒ３／ｗｄ      ［ただし、Ａ＝８πＢ２ρ（定数）］
よって、複数の同心円状の配線パターンを均熱化するための条件は、
ｒ３／ｗｄ＝一定
であれば良い。
例えば、温度バラツキを±１０℃（１５０℃〜１７０℃）に抑えるためには、複数のループ配線において、温度が最も高い部分のジュール熱をＰＭＡＸ、温度が最も低い部分のジュール熱をＰＭＩＮとすると、
１≦ＰＭＡＸ／ＰＭＩＮ≦１．２
であれば良い。ここで、（ＰＭＡＸ／ＰＭＩＮ）の下限値「１」は、ＰＭＡＸ＝ＰＭＩＮの、つまり温度バラツキ０℃のときを意味する。（ＰＭＡＸ／ＰＭＩＮ）の下限値「１．２」は、温度バラツキが±１０℃（１５０℃〜１７０℃）のときで、（ＰＭＡＸ／ＰＭＩＮ）の＝１７０／１５０＝１．１３であり、この１．１３を切り上げて１．２としている。
【００４５】
また、誘導加熱の対象となる第２層１０３ｂのパターンは、ＧＮＤパターンに限らず、電源パターンを用いても良い。
【００４６】
なお、弱耐熱部品である第１電子部品１０１と弱耐熱部品以外の第２電子部品１０２とを含む複数の電子部品が実装された配線基板１０３において、弱耐熱部品１０１のみをリペアする場合にも、弱耐熱部品が実装された弱耐熱部品配置領域ＲＧ１に対応するメッシュ状パターン領域１０４ａのみを選択的に加熱して、メッシュ状パターン領域１０４ａの直上の弱耐熱部品配置領域ＲＧ１の複数の第１電極１０５ａに形成された第１低温半田１０６ａのみを溶融させることにより、弱耐熱部品１０１のみを配線基板より取り外すことが可能となり、周辺の隣接した第２電子部品１０２の領域への熱拡散を抑制し、かつ周辺の第２電子部品１０２の接続部（第２低温半田１０６ｂ）の再溶融を抑制しながら、弱耐熱部品のリペアが可能となる。
【００４７】
このように、配線基板１０３上に第１及び第２電子部品１０１，１０２を高密度（例えば、部品間距離が０．５ｍｍ程度又はそれ以下の密度）に搭載し、
第１及び第２電子部品１０１，１０２のうち、弱耐熱部品１０１だけを局所加熱して実装する場合、メッシュ状パターン領域１０４ａのみを選択的に加熱して、メッシュ状パターン領域１０４ａの直上の複数の第１電極１０５ａに形成された第１低温半田１０６ａのみを溶融させて接合する。このようにすることにより、弱耐熱部品１０１の弱耐熱部へ伝わる温度は耐熱温度以下となる。このため、弱耐熱部品１０１の周辺の隣接した第２電子部品１０２の領域への熱拡散を抑制し、かつ弱耐熱部品１０１の周辺の第２電子部品１０２の接続部（第２低温半田１０６ｂ）の再溶融を抑制することができて、良好な電気的接続が可能となる。
【００４８】
よって、第１実施形態によれば、配線基板１０３上に第１及び第２電子部品１０１，１０２を高密度（例えば、部品間距離が０．５ｍｍ程度の密度）に搭載し、これらの複数の電子部品１０１，１０２のうち、第１電子部品である弱耐熱部品１０１だけを局所加熱して実装する場合、弱耐熱部品１０１の弱耐熱部へ伝わる温度は耐熱温度以下となる。このため、弱耐熱部品１０１の周辺の隣接した第２電子部品１０２の領域への熱拡散を抑制し、弱耐熱部品１０１の周辺の第２電子部品１０２の接続部である第２低温半田１０６ｂの再溶融を抑制することが可能となる。
【００４９】
（第２実施形態）
図３Ａ〜図３Ｄは、本発明の第２実施形態にかかる電子部品実装構造体１００の製造方法のそれぞれの工程を示す断面図である。図３Ａから図３Ｃまでは、第１実施形態の図２Ａから図２Ｃの工程とそれぞれ同じ工程である。
【００５０】
そして、図３Ｄに示すように、第１電子部品冷却用のツールの一例として機能しかつＴ字状の側面を有するツール３０８の底面を弱耐熱部品１０１の表面に押し当て、前記ツール３０８内の冷却水通路３０８ａに冷却水を流して、弱耐熱部品１０１の弱耐熱部を冷却すると同時に、以下の加熱工程を行う。すなわち、この加熱工程は、メッシュ状パターン領域１０４ａに弱耐熱部品１０１を搭載する。そして、配線基板１０３の裏面において、前記弱耐熱部品１０１が搭載された弱耐熱部品配置領域ＲＧ１に対応する領域に高周波加熱コイル１０７を近づけて、誘導加熱によって前記メッシュ状パターン領域１０４ａのみを選択的に加熱する。そして、絶縁層である第１層１０３ａを介してメッシュ状パターン領域１０４ａの直上の複数の電極１０５ａに熱が伝達し、前記複数の電極１０５ａにそれぞれ形成された半田１０６ａが溶融する。この結果、前記配線基板１０３に形成された複数の電極１０５ａと前記弱耐熱部品１０１の接続端子とが前記半田１０６ａを介してそれぞれ接合されて、電子部品が実装された電子部品実装構造体１００を製造することができる。
【００５１】
この時の第１半田材料１０６ａは、実装に用いられる一般的な鉛フリー半田として、ＳｎＡｇＣｕ系半田を用い、２４０℃で接合することができる。
【００５２】
さらに、この時、配線基板１０３の第２層１０３ｂに形成されたＧＮＤパターン１０４を構成する配線材料はＣｕを用い、ＧＮＤパターン１０４の配線厚みは１８μｍである。そして、ＧＮＤパターン１０４のうち、メッシュ状パターン領域１０４ａの配線率（面積比率）は３０％である。このパターン仕様は、図９に示すそれぞれの配線パターンにおける誘導加熱時の昇温特性の測定結果を基にして策定している。つまり、メッシュ状パターン領域１０４ａの仕様は、図９のメッシュ（１）のパターンに対応し、メッシュ状パターン領域１０４ａの周辺のベタパターンの仕様は、図９のベタパターンに対応している。高周波誘導加熱電源１０７Ｐの消費電力が５００Ｗのとき、メッシュ（１）のパターンは２７Ｋ／ｓｅｃで昇温し、８秒後に常温２５℃から２４０℃に到達する。このとき、ベタパターンは３．５Ｋ／ｓｅｃで昇温するので、８秒後に到達する温度は５３℃に留まり、弱耐熱部品１０１の周辺の隣接した第２電子部品１０２の領域（耐熱部品配置領域）ＲＧ２への熱拡散を抑制し、弱耐熱部品１０１の周辺の第２電子部品１０２の接続部（第２半田１０６ｂ）の再溶融を抑制することが可能となる。
【００５３】
また、誘導加熱によって前記メッシュ状パターン領域１０４ａのみを選択的に加熱して、絶縁層である第１層１０３ａを介してメッシュ状パターン領域１０４ａの直上の複数の電極１０５ａに熱が伝達し、前記複数の電極１０５ａにそれぞれ形成された第１半田１０６ａが溶融する。そして、配線基板１０３に形成された複数の第１電極１０５ａと弱耐熱部品１０１の接続端子とが第１半田１０６ａを介して接合されるとき、前記弱耐熱部品１０１の弱耐熱部へ伝わる温度は耐熱温度１００℃を越えてしまうことがあるので、ツール３０８を弱耐熱部品１０１に押し当て、前記ツール３０８に冷却水を流して、弱耐熱部品１０１の弱耐熱部を冷却することが必要となる。
【００５４】
このように、配線基板１０３上に第１及び第２電子部品１０１，１０２を高密度（例えば、部品間距離が０．５ｍｍ程度の密度）に搭載し、第１及び第２電子部品１０１，１０２のうち、弱耐熱部品１０１だけを局所加熱して実装する場合、冷却水を流したツール３０８を弱耐熱部品１０１に押し当て、弱耐熱部品１０１の弱耐熱部を冷却する。この冷却と同時に、メッシュ状パターン領域１０４ａのみを選択的に加熱して、メッシュ状パターン領域１０４ａの直上の複数の第１電極１０５ａに形成された第１半田１０６ａのみを溶融させて接合する。このようにすることにより、弱耐熱部品１０１の弱耐熱部へ伝わる温度は耐熱温度以下となる。このため、弱耐熱部品１０１の周辺の隣接した第２電子部品１０２の領域への熱拡散を抑制し、かつ弱耐熱部品１０１の周辺の第２電子部品１０２の接続部（第２低温半田１０６ｂ）の再溶融を抑制することができて、良好な電気的接続が可能となる。
【００５５】
（第３実施形態）
図４Ａ〜図４Ｅは、本発明の第３実施形態にかかる電子部品実装構造体１００の製造方法のそれぞれの工程を示す断面図である。
【００５６】
始めに、図４Ａに示すように、配線基板１０３の第２層１０３ｂにＧＮＤパターン１０４を形成し、ＧＮＤパターン１０４のうち、弱耐熱部品１０１を搭載する弱耐熱部品配置領域ＲＧ１に対応する領域に、配線率の低いメッシュ状パターン領域１０４ａを形成し、メッシュ状パターン領域１０４ａの直上の配線基板１０３の表面の弱耐熱部品配置領域ＲＧ１に複数の第１電極１０５ａを形成する。
【００５７】
次いで、図４Ｂに示すように、配線基板１０３の表面において、配線基板１０３の第２層１０３ｂに形成されたＧＮＤパターン１０４のうち、メッシュ状パターン領域１０４ａを除いた領域１０４ｂに対応する耐熱部品配置領域ＲＧ２にある複数の第２電極１０５ｂの上に、第２クリーム半田１０６ｂをそれぞれ印刷する。
【００５８】
次いで、図４Ｃに示すように、配線基板１０３の表面において、ＧＮＤパターン１０４のうちメッシュ状パターン領域１０４ａを除いた領域１０４ｂに対応する耐熱部品配置領域１０４ｂに、複数の第２電極１０５ｂ及び第２クリーム半田１０６ｂを介して、第２電子部品１０２を搭載し、配線基板１０３をリフロー炉に流す。このようにすることにより、第２クリーム半田１０６ｂが溶融する。この結果、第２クリーム半田１０６ｂをそれぞれ介して複数の第２電極１０５ｂと第２電子部品１０２の接続端子とが電気的に接続される。
【００５９】
次いで、図４Ｄに示すように、配線基板１０３において、メッシュ状パターン領域１０４ａの直上にある弱耐熱部品配置領域ＲＧ１の複数の第１電極１０５ａの上に、ディスペンサを用いて、第１半田４０６ａをそれぞれ塗布する。
【００６０】
次いで、図４Ｅに示すように、メッシュ状パターン領域１０４ａの直上にある弱耐熱部品配置領域ＲＧ１に、複数の第１電極１０５ａ及び複数の第１半田４０６ａを介して弱耐熱部品４０１を搭載する。そして、配線基板１０３の裏面において、前記弱耐熱部品４０１が搭載された弱耐熱部品配置領域ＲＧ１に対応する領域に高周波加熱コイル１０７を近づけて、誘導加熱によって前記メッシュ状パターン領域１０４ａのみを選択的に加熱する。すると、絶縁層である第１層１０３ａを介して、メッシュ状パターン領域１０４ａの直上の弱耐熱部品配置領域ＲＧ１の複数の第１電極１０５ａに熱が伝達し、前記複数の第１電極１０５ａにそれぞれ形成された第１半田１０６ａが溶融する。その結果、前記配線基板１０３に形成された複数の第１電極１０５ａと前記弱耐熱部品１０１の接続端子とが前記第１半田４０６ｂを介してそれぞれ接合された電子部品実装構造体１００を製造することができる。
【００６１】
このときの第２半田材料１０６ｂは、実装に用いられる一般的な鉛フリー半田として、ＳｎＡｇＣｕ系半田を用い、２４０℃で接合することができる。一方、第１半田材料１０６ａは、低温で実装することが可能なＳｎＢｉ系半田を用い、１６０℃で接合することができる。
【００６２】
さらに、このときのＧＮＤパターン１０４を構成する配線材料はＣｕを用い、ＧＮＤパターン１０４の配線厚みは１８μｍである。そして、ＧＮＤパターン１０４のうち、メッシュ状パターン領域１０４ａの配線率（面積比率）は７０％である。このパターン仕様は、図９に示すそれぞれの配線パターンにおける誘導加熱時の昇温特性の測定結果を基にして策定している。つまり、この第３実施形態では、メッシュ状パターン領域１０４ａの仕様は、図９のメッシュ（３）のパターンに対応し、メッシュ状パターン領域１０４ａの周辺のベタパターンの仕様は、図９のベタパターンに対応している。高周波誘導加熱電源１０７Ｐの消費電力が５００Ｗのとき、メッシュ（３）のパターンは８．５Ｋ／ｓｅｃで昇温し、１６秒後に常温２５℃から１６０℃に到達する。このとき、ベタパターンは３．５Ｋ／ｓｅｃで昇温するので、１６秒後に到達する温度は８０℃に留まり、弱耐熱部品４０１の周辺の隣接した第２電子部品１０２の領域への熱拡散を抑制し、弱耐熱部品４０１の周辺の第２電子部品１０２の接続部（第２低温半田１０６ｂ）の再溶融を抑制することが可能となる。また、メッシュ（３）よりも昇温速度の高いメッシュ（２）を用いても良い。
【００６３】
このように、配線基板１０３上に第１及び第２電子部品１０１，１０２を高密度（例えば、部品間距離が０．５ｍｍ程度の密度）に搭載し、第１及び第２電子部品１０１，１０２のうち、弱耐熱部品１０１だけを局所加熱して実装する場合、まず、予め一般的に使用される半田を用いて、メッシュ状パターン領域１０４ａを除いた領域１０４ｂに対応する耐熱部品配置領域ＲＧ２の第２電極１０５ｂに第２電子部品１０２を搭載して実装する。その後、配線基板１０３の弱耐熱部品配置領域ＲＧ１の複数の第１電極１０５ａの上に第１半田４０６ａを配置したのち、弱耐熱部品４０１を搭載し、誘導加熱によってメッシュ状パターン領域１０４ａのみを選択的に加熱する。この結果、メッシュ状パターン領域１０４ａの直上の弱耐熱部品配置領域ＲＧ１の複数の第１電極１０５ａにそれぞれ形成された第１低温半田１０６ａのみを溶融させて接合する。このようにすることにより、弱耐熱部品１０１の弱耐熱部へ伝わる温度は耐熱温度以下となる。このため、弱耐熱部品１０１の周辺の隣接した第２電子部品１０２の領域への熱拡散を抑制し、かつ弱耐熱部品１０１の周辺の第２電子部品の接続部（第２低温半田１０６ｂ）は第１半田材料１０６ａよりも溶融温度が高いため、第２半田材料１０６ｂの再溶融を確実に抑制することができて、良好な電気的接続が可能となる。
【００６４】
なお、第１〜第３実施形態では、配線基板１０３上に第１及び第２電子部品１０１，１０２を高密度（例えば、部品間距離が０．５ｍｍ程度の密度）に搭載している場合について説明しているが、必ずしもこのような高密度実装に限定して適用するものに限らない。例えば、前記密度よりも低い低密度（例えば、部品間距離が０．５ｍｍ程度を越える密度）での実装基板に対しても、第１〜第３実施形態を適宜実施することにより、弱耐熱部品１０１の周辺の隣接した第２電子部品１０２の領域への熱拡散を抑制し、弱耐熱部品１０１の周辺の第２電子部品１０２の接続部である第２低温半田１０６ｂの再溶融を確実に抑制することが可能となる。
【００６５】
なお、前記様々な実施形態又は変型例のうちの任意の実施形態又は変型例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の電子部品実装構造体及びその製造方法は、配線基板上に複数の電子部品を高密度に搭載し、複数の電子部品のうち、弱耐熱部品だけを局所加熱して実装する場合、メッシュ状パターン領域のみを選択的に加熱して、メッシュ状パターン領域の直上の電極に形成された低温半田のみを溶融させて接合することにより、弱耐熱部品の弱耐熱部へ伝わる温度は耐熱温度以下となり、周辺の隣接した電子部品の領域への熱拡散を抑制し、かつ周辺の電子部品の接続部の再溶融を抑制し、良好な電気的接続が可能な電子部品実装構造体を安価に提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００６７】
１００    電子部品実装構造体
１０１    弱耐熱部品（第１電子部品）
１０２    第２電子部品
１０３    配線基板
１０４    ＧＮＤパターン
１０４ａ      メッシュ状パターン
１０４ｂ      ベタパターン
１０５ａ，１０５ｂ    第１及び第２電極
１０６ａ，１０６ｂ    第１及び第２半田
１０７    高周波加熱コイル
１０７Ｐ  高周波誘導加熱電源
３０８    ツール
ＲＧ１    弱耐熱部品配置領域
ＲＧ２    耐熱部品配置領域
【図１Ａ】
2013171863.tif 000003
【図１Ｂ】
2013171863.tif 000004
【図１Ｃ】
2013171863.tif 000005
【図２Ａ】
2013171863.tif 000006
【図２Ｂ】
2013171863.tif 000007
【図２Ｃ】
2013171863.tif 000008
【図２Ｄ】
2013171863.tif 000009
【図３Ａ】
2013171863.tif 000010
【図３Ｂ】
2013171863.tif 000011
【図３Ｃ】
2013171863.tif 000012
【図３Ｄ】
2013171863.tif 000013
【図４Ａ】
2013171863.tif 000014
【図４Ｂ】
2013171863.tif 000015
【図４Ｃ】
2013171863.tif 000016
【図４Ｄ】
2013171863.tif 000017
【図４Ｅ】
2013171863.tif 000018
【図５Ａ】
2013171863.tif 000019
【図５Ｂ】
2013171863.tif 000020
【図６】
2013171863.tif 000021
【図７Ａ】
2013171863.tif 000022
【図７Ｂ】
2013171863.tif 000023
【図７Ｃ】
2013171863.tif 000024
【図８Ａ】
2013171863.tif 000025
【図８Ｂ】
2013171863.tif 000026
【図８Ｃ】
2013171863.tif 000027
【図９】
2013171863.tif 000028
【図１０Ａ】
2013171863.tif 000029
【図１０Ｂ】
2013171863.tif 000030
【図１０Ｃ】
2013171863.tif 000031
【図１０Ｄ】
2013171863.tif 000032