WO2019156142A1

WO2019156142A1 - マイクロ波加熱方法、マイクロ波加熱装置及び化学反応方法

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Publication number: WO2019156142A1
Application number: PCT/JP2019/004351
Authority: WO
Inventors: 雄一渡邉; 聖植村; 西岡　将輝; 正人宮川; 考志中村
Original assignee: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2019-02-07
Publication date: 2019-08-15

Abstract

マイクロ波を利用するマイクロ波加熱方法であって、前記マイクロ波の周波数を制御してシングルモード定在波を形成し、前記定在波によって形成される磁界強度が一様かつ極大となる磁界領域に被加熱対象物を配し、前記磁界領域の磁界の作用により生じる磁気損失による磁気発熱、及び／又は前記磁界領域の磁界により前記被加熱対象物内に発生される誘導電流による誘導加熱により前記被加熱対象物を加熱するマイクロ波加熱方法。

Description

マイクロ波加熱方法、マイクロ波加熱装置及び化学反応方法

　本発明は、マイクロ波加熱方法、マイクロ波加熱装置及び化学反応方法に関する。

　マイクロ波は、電子レンジのような家庭用から利用が広まり、その後、産業用の加熱システムとして、実用的な開発、利用が研究されている。マイクロ波照射により、被加熱対象物が直接発熱するため短時間に加熱できること、熱伝導に起因する温度ムラが少なくできる利点がある。このほかに、非接触で加熱できる、マイクロ波吸収の良いものだけを選択的に加熱できるなどの利点がある。
　成膜、半導体素子製造、印刷、エレクトロニクス配線、表面処理などの産業分野においては、シート状物質若しくはシート状物質の表面に塗工した薄膜を連続的に熱処理することは、熱処理の自動化や省力化につながるなど、生産コストや品質向上につながる。そのため、マイクロ波熱処理方法の連続化について種々の方法が提案されている。

　マイクロ波照射による熱処理として、電磁波であるマイクロ波は、波長周期でエネルギー強度が変化するため、加熱ムラが発生しやすい。このため、被加熱対象物の位置を時間的に移動させることによって、均一に加熱するなどの対策が行われることが多い。この問題に対処した技術として、例えば、特許文献１には、空胴共振器を用いたマイクロ波加熱装置が記載されている。この技術では、直方体状の空胴共振器内にＴＭ_１１０モードの定在波を発生させ、導電性又は磁性の薄膜を含むシートを高効率で均一に加熱することが記載されている。また特許文献２には、角型導波管（角型空胴共振器）を用いたマイクロ波加熱装置によって、被加熱対象物を、定在波の磁界（磁場）強度が最大になる位置に配置し、かつその位置に対して移動させて効率よく加熱を行うことが記載されている。
　このように空胴共振器を用いることによって、内部に定在波を形成して被加熱対象物を均一に、高効率に加熱することができるとされている。

特開２００６‐２２１９５８号公報特開２０１３‐１０１８０８号公報

　空胴共振器を用いた定在波の形成では、定在波を持続的に発生させるために共振器内の定在波の状態がモニタリングされ、必要により空胴内に供給するマイクロ波の周波数を調整したり、空胴内に誘電体や金属片を挿入することで共振周波数が調整される。このような場合、空胴内に誘電体や金属片を挿入すると、挿入量により空胴共振器内に形成される定在波の磁界強度分布にずれが生じることがある。その結果、被加熱対象物の加熱に当たり、空胴共振器内の常に一定の位置に被加熱対象物を供給したのでは、被加熱対象物の供給位置と、磁界強度の極大位置との間にずれが生じることになる。これに対処するために、被加熱対象物の供給位置を、変化した磁界強度の極大位置に追随するように変化させることが考えられるが、装置が大がかりになり現実的ではない。

　本発明は、空胴共振器内に形成した定在波により、磁性体、磁気損失のある材料又は導電性のある材料、磁性体、磁気損失のある材料や導電性のある材料を含む複合材料からなる被加熱対象物を、磁界強度分布に沿った位置合わせ等を要さずに、効率的に、かつ高い再現性で加熱することを可能とするマイクロ波加熱装置を提供することを課題とする。

　本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討を重ねた結果、円筒型又は角筒型の空胴共振器を用いることにより、磁界の極大部分が常に空胴共振器の中心軸となる定在波の形成が可能になることを見出した。そして、磁気損失のある材料又は磁気損失のある材料を含む複合材料からなる被加熱対象物を空胴共振器の中心軸を通るように供給することにより、供給された被加熱対象物の加熱状態を常に一定にできることを見出した。
　本発明はこれらの知見に基づきさらに検討を重ね、完成されるに至ったものである。

　すなわち、本発明の上記課題は下記の手段により解決される。
［１］
　マイクロ波を利用するマイクロ波加熱方法であって、
　前記マイクロ波の周波数を制御してシングルモード定在波を形成し、
　前記定在波によって形成される磁界強度が一様かつ極大となる磁界領域に被加熱対象物を配し、
　前記磁界領域の磁界の作用により生じる磁気損失による磁気発熱、及び／又は前記磁界領域の磁界により前記被加熱対象物内に発生される誘導電流による誘導加熱により前記被加熱対象物を加熱するマイクロ波加熱方法。

［２］
　前記シングルモード定在波がＴＭ_ｎ１０（ｎは１以上の整数）モード又はＴＥ_１０ｎ（ｎは１以上の整数）モードである［１］に記載のマイクロ波加熱方法。
［３］
　前記被加熱対象物が基材上に配した電極パターン及びデバイスの電気接合用電極である［１］又は［２］のいずれかに記載のマイクロ波加熱方法。
［４］
　前記電極パターンと前記電極接合用電極とを加熱して、前記電極パターン上に配したはんだを加熱、溶融する［３］に記載のマイクロ波加熱方法。
［５］
　前記シングルモード定在波を発生させる共振器が円筒共振器又は角筒共振器であり、
　前記シングルモード定在波を発生させる共振器の胴部壁の対向する位置に入口と出口とを備え、
　前記入口より前記被加熱対象物を搬入し、前記出口より前記被加熱対象物を搬出する搬送機構を有し、
　前記電極パターンの長軸方向の少なくとも一部を、前記シングルモード定在波にて形成される磁界の振動方向に対して４５度以上９０度以下の角度にして配し、該電極パターンをマイクロ波加熱する［３］又は［４］に記載のマイクロ波加熱方法。
［６］
　前記共振器内に配される前記被加熱対象物の配置状態に応じて変動する前記シングルモード定在波に一致する共振周波数を検出し、該共振周波数と一致する周波数に前記マイクロ波を調節して前記共振器内に照射する［５］に記載のマイクロ波加熱方法。
［７］
　前記共振器内のマイクロ波照射空間からの反射波を計測し、該反射波の計測信号を基に、該反射波が極小となる前記マイクロ波の周波数から、前記シングルモード定在波に一致する共振周波数を検出して、前記マイクロ波の周波数を制御する［６］に記載のマイクロ波加熱方法。
［８］
　前記共振器内のマイクロ波照射空間のエネルギー密度を計測し、該エネルギー密度の計測信号を基に、該エネルギー密度が極大となる前記マイクロ波の周波数から、前記シングルモード定在波に一致する共振周波数を検出して、前記マイクロ波の周波数を制御する［６］に記載のマイクロ波加熱方法。
［９］
　前記共振器が、複数配され、該複数の共振器によって連続的にマイクロ波加熱される［５］～［８］のいずれかに記載のマイクロ波加熱方法。
［１０］
　前記電極パターンの上部及び下部に絶縁性の薄膜を有する［３］～［９］のいずれかに記載のマイクロ波加熱方法。
［１１］
　前記共振器内にて、前記基材を前記磁界の振動方向に対して垂直方向に上下動可能とする［５］～［１０］のいずれかに記載のマイクロ波加熱方法。
［１２］
　前記基材上に、プライマー・接着層を印刷する工程と該プライマー・接着層の乾燥工程、及び電極パターンの印刷工程と該電極パターンの乾燥工程、ソルダーペースト塗布工程、デバイス搭載工程、及びマイクロ波照射条件判定工程を含む前段の工程と、
　フラックス除去工程、接着剤塗布工程及び該接着剤の硬化工程を含む後段の工程とを備え、
　前記搬送機構によって前記基材を連続的に搬送し、前記前段の工程、前記マイクロ波加熱方法を実施するマイクロ波加熱装置によるマイクロ波加熱工程及び前記後段の工程を順に行う［５］～［１１］のいずれかに記載のマイクロ波加熱方法。
［１３］
　前記前段の工程は、ソルダーペースト塗布工程が、ステンシル印刷装置、ディスペンサ装置、又ははんだボールマウンタにより行われる［１２］に記載のマイクロ波加熱方法。
［１４］
　前記後段の工程は、フラックス除去工程が洗浄工程であり、前記接着剤塗布工程がステンシル印刷工程、スクリーン印刷工程、又はディスペンサ工程であり、前記接着剤硬化工程が、エキシマランプ、紫外線ランプ、赤外線ランプ、熱風装置、ホットプレート、大気圧プラズマ照射手段、キセノンフラッシュランプ又は高湿度チャンバーによる加熱工程である［１２］又は［１３］に記載のマイクロ波加熱方法。
［１５］
　前記基材上にプライマーを介して前記電極パターンを配置する工程と、
　前記電極パターン上に前記はんだを介して前記デバイスに形成された前記電気接合用電極を接続するとともに、前記電極パターン間の前記基材上に接着層を介して前記デバイスを接着する工程とを含み、
　前記デバイスの周囲に接着剤を形成する［４］～［１４］のいずれかに記載のマイクロ波加熱方法。
［１６］
　前記電極パターンの長軸方向の少なくとも一部を、前記シングルモード定在波にて形成される磁界の振動方向に対して４５度以上９０度以下の角度にして配し、該電極パターンをマイクロ波加熱する［３］～［１５］のいずれかに記載のマイクロ波加熱方法。
［１７］
　前記電気接合用電極の長軸の少なくとも一部を、前記シングルモード定在波によって形成される磁界の振動方向に対して４０度以上９０度以下の角度にして配した［３］～［１６］のいずれかに記載のマイクロ波加熱方法。
［１８］
　前記被加熱対象物が基材上に配された薄膜パターンであり、
　前記薄膜パターンは、アスペクト比が３．７以上の異方性を有する薄膜パターンであり、該薄膜パターンの長軸方向の少なくとも一部を前記磁界領域に発生させた磁界の振動方向に対して４５度以上９０度以下の角度に配して、前記磁界領域に前記基材を通す、［１］又は［２］に記載のマイクロ波加熱方法。
［１９］
　前記薄膜パターンの長軸方向の長さが前記マイクロ波の波長の１／１０以上の長さを有する［１８］に記載のマイクロ波加熱方法。
［２０］
　前記マイクロ波加熱方法が、前記被加熱対象物をマイクロ波により加熱して、化学反応を生じさせる化学反応方法である［１］～［１９］のいずれかに記載のマイクロ波加熱方法。

［２１］
　円筒型又は筒中心軸に対して垂直方向の断面が長方形の筒型を除く筒中心軸を中心として対向する２面が平行な多角筒型のマイクロ波照射空間となる空胴共振器と、
　前記空胴共振器内の磁界のエネルギー分布が均一な空間に、磁性体、磁気損失のある材料若しくは導電性のある材料の被加熱対象物、又は、磁性体、磁気損失のある材料若しくは導電性のある材料を含む複合材料の被加熱対象物を、該空胴共振器の磁界強度が極大かつ均一になる磁界領域を通るように供給する搬送機構を備え、
　前記搬送機構によって供給された前記被加熱対象物を前記磁界領域にて加熱するマイクロ波加熱装置。
［２２］
　前記搬送機構は、前記被加熱対象物が前記磁界領域を通過する際、前記被加熱対象物を電界（電場）強度が極小となる空間を通す［２１］に記載のマイクロ波加熱装置。
［２３］
　前記空胴共振器が、円筒型のマイクロ波照射空間を有し、円筒中心軸に沿って磁界強度が一様かつ極大となるＴＭ_ｎ１０（ｎは１以上の整数）モード若しくはＴＥ_１０ｎ（ｎは１以上の整数）モードの定在波が形成される空胴共振器であり、
　前記マイクロ波照射空間内に搬入される前記被加熱対象物を配した基材が通過する、前記空胴共振器の胴部壁に配された入口と、
　前記マイクロ波照射空間内から搬出される前記基材が通過する、前記空胴共振器の胴部壁に配された出口とを有し、
　前記搬送機構が、前記基材を、前記入口から搬入し、前記磁界強度が極大となる磁界領域を通過して前記出口から搬出するものであり、
　前記基材に配した前記被加熱対象物の薄膜パターンの長軸方向の少なくとも一部を、前記磁界領域に発生させた磁界の振動方向に対して４５度以上９０度以下の角度にして、前記磁界領域に前記基材を通過させて前記薄膜パターンを加熱する［２２］に記載のマイクロ波加熱装置。
［２４］
　前記薄膜パターンが電極パターンであり、該電極パターンを加熱して該電極パターン上に配したはんだを溶融する［２３］に記載のマイクロ波加熱装置。
［２５］
　前記薄膜パターンの加熱によって該薄膜パターンを焼成する［２３］に記載のマイクロ波加熱装置。
［２６］
　前記マイクロ波照射空間内部に形成される定在波がＴＭ_１１０モードであり、
　前記磁界領域は、前記空胴共振器の筒中心軸に沿う空間である［２１］～［２５］のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
［２７］
　前記ＴＭ_１１０モードの定在波を形成させる手段は、前記マイクロ波照射空間に前記被加熱対象物が挿入された状態で、常に前記筒中心軸に沿って磁界の均一分布状態を維持する、マイクロ波の周波数を制御する機構を有する、［２６］記載のマイクロ波加熱装置。
［２８］
　前記マイクロ波の周波数を制御する機構は、前記被加熱対象物の挿入状態に応じて変動するＴＭ_１１０モードの定在波に一致する共振周波数を検出し、該共振周波数と一致するマイクロ波を照射する［２７］に記載のマイクロ波加熱装置。
［２９］
　前記ＴＭ_１１０モードの定在波に一致する共振周波数を検出する手段は、前記マイクロ波照射空間からの反射波を計測する機構を有し、その計測信号をもとに反射波が極小となる周波数から、共振周波数を検出する前記マイクロ波の周波数を制御する機構を有する［２８］に記載のマイクロ波加熱装置。
［３０］
　前記ＴＭ_１１０モードの定在波に一致する共振周波数を検出する手段は、前記マイクロ波照射空間内のエネルギー状態を計測する機構を有し、その計測信号をもとにマイクロ波照射空間内のエネルギー密度が極大となる周波数から、共振周波数を検出する前記マイクロ波の周波数を制御する機構を有する［２９］に記載のマイクロ波加熱装置。
［３１］
　前記空胴共振器の筒中心軸で極大となる磁界を作用させて前記被加熱対象物に誘導電流を発生させ、前記被加熱対象物を加熱する［２１］～［３０］のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
［３２］
　前記マイクロ波加熱装置が、１つ若しくは複数の前記空胴共振器を有する［２１］～［３１］のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
［３３］
　前記被加熱対象物が基材上に配した薄膜パターンであり、該基材を前記マイクロ波加熱装置によって加熱焼成する前に、該基材を予備乾燥する前段の装置と、
　前記マイクロ波加熱装置によって前記薄膜パターンの焼成後に後処理を行う後段の装置とを備え、
　前記搬送機構によって前記基材を連続的に搬送し、前記前段の装置、前記マイクロ波加熱装置及び前記後段の装置によって順に処理を行う［２１］に記載のマイクロ波加熱装置。
［３４］
　前記前段の装置が、薄膜パターンを予備乾燥する、赤外線加熱装置、熱風加熱装置、又はホットプレートを有する［３３］に記載のマイクロ波加熱装置。
［３５］
　前記の後段の装置が、前記薄膜パターンを更に焼結するための加熱手段からなり、
　前記加熱手段が、エキシマランプ、紫外線ランプ、大気圧プラズマ照射手段又はキセノンフラッシュランプを有する［３３］又は［３４］に記載のマイクロ波加熱装置。
［３６］
　前記搬送機構は、前記空胴共振器内にて、前記被加熱対象物を前記磁界の振動方向に対して垂直方向に上下動可能とする［２１］～［３５］のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
［３７］
　前記マイクロ波加熱装置が、前記被加熱対象物をマイクロ波により発生させた磁界により加熱して、化学反応を生じさせる化学反応装置である［２１］～［３６］のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。

［３８］
　請求項１～２０のいずれかに記載のマイクロ波加熱方法を用いた化学反応方法であって、前記被加熱対象物を加熱することにより化学反応を生じさせることを含む、化学反応方法。

　本発明のマイクロ波加熱装置は、空胴共振器内に定在波を形成した際に、空胴共振器内の磁界強度が極大かつ均一になる位置に、被加熱対象物を通過させて、効率良く、均一に再現性高く加熱することができる。

　本発明の上記及び他の特徴及び利点は、下記の記載および添付の図面からより明らかになるであろう。

本発明のマイクロ波加熱装置の好ましい一実施形態の一例を模式的に示した図面であり、空胴共振器を概略断面図で示した図面である。長軸ＬＡ、ＬＥと磁界Ｈの振動方向（Ｙ方向）との角度θＡ，θＥを示した平面図であり、（Ａ）図は薄膜パターンの一例として長方形パターンの場合であり、（Ｂ）図は薄膜パターンの一例として波状パターンの場合である。円筒型の空胴共振器に発生する電界及び磁界分布図であり、（Ａ）は電界分布図であり、（Ｂ）は磁界分布図である。本発明のはんだ実装装置の好ましい全体構成の一例を模式的に示したブロック図である。本発明のはんだ実装装置の好ましい全体構成の詳細例を模式的に示したブロック図である。本発明のマイクロ波加熱装置（はんだ実装装置）の具体的な装置配置の好ましい一例について示したブロック図である。本発明のマイクロ波加熱装置（はんだ実装装置）の具体的な装置配置の好ましい別の一例について示したブロック図である。本発明のマイクロ波加熱装置（はんだ実装装置）の具体的な装置配置の好ましい更に別の一例について示したブロック図である。本発明のはんだ実装方法によって作製したデバイス構造を示した断面図である。本発明の薄膜パターンの焼成装置の好ましい全体構成の一例を模式的に示したブロック図である。（Ａ）～（Ｆ）は、薄膜パターン及び長方形パターンの一例を示した平面図である。（Ｇ）～（Ｈ）は、薄膜パターン及び長方形パターンの一例を示した平面図である。実施例３で用いた静電気防止アルミ蒸着バッグのシート材を磁界照射（反応）空間内で移動させながら加熱した時のシート材の温度変化、及びマイクロ波加熱装置１の入射波と反射波、共振周波数の変化を示した図である。実施例３で用いた静電気防止アルミ蒸着バッグのシート材を磁界照射（反応）空間内で移動させながら加熱した時の、熱画像計測装置を用いて測定したシート材の幅方向の温度分布図である。図中、中括弧で示した領域がシート材の幅を表す。マイクロ波出力を変えて導電性ガラスを加熱した結果を、それぞれ放射温度計を用いてシート中心部の温度測定結果を示した図である。マイクロ波出力を変えて導電性シリコンゴムを加熱し、それぞれ放射温度計を用いてシート中心部の温度測定をした結果を示した図である。実施例７で用いた導電性ペーストの塗布物を磁界照射（反応）空間内の中心部に設置して加熱した時のシート材の温度変化、及びマイクロ波加熱装置１の入射波と反射波、共振周波数の変化を示した図である。実施例７で用いた導電性ペーストのシート材を磁界照射（反応）空間内の中心部に設置して加熱した時の、熱画像計測装置を用いて測定したシート材の幅方向の温度分布図である。図中、中括弧で示した領域がシート材の幅を表す。実施例７で用いた導電性ペーストのシート材の外観を示した図面代用写真であり、（Ａ）図は磁界加熱前の観察結果であり、（Ｂ）図は磁界加熱後の観察結果である。比較例８で用いた導電性ペーストのシート材を空胴共振器内の中心部に設置し、ＴＭ_０１０モードの定在波を形成して誘電加熱を行った時のシート材の温度変化、及びマイクロ波加熱装置の入射波と反射波、共振周波数の変化を示した図である。本発明のはんだ実装方法によって電極パターン上にはんだ実装した温湿度センサを示した図面代用写真である。同一室内環境における温度及び湿度の測定結果を示したグラフである。磁界領域の磁界の振動方向に対する薄膜パターンの長軸の方向と、薄膜パターンのパターンサイズを変えて焼成した結果を、それぞれの薄膜パターンの体積抵抗率と到達温度との関係にて示したグラフである。磁界領域の磁界の振動方向に対する薄膜パターンの長軸の方向を９０度にして、薄膜パターンの到達温度と薄膜パターンの長軸方向の長さとの関係を示したグラフである。

　本発明のマイクロ波加熱方法を実施するのに好適なマイクロ波加熱装置の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。

［マイクロ波加熱装置］
　本発明のマイクロ波加熱装置の好ましい一実施形態を、円筒型の空胴共振器を有するマイクロ波加熱装置を一例として、図１を参照して説明する。
　図１に示すように、マイクロ波加熱装置１０は、円筒形のマイクロ波照射空間を有する空胴共振器（以下、（円筒型の）空胴共振器ともいう）１１を有する。空胴共振器１１は、円筒型であっても、筒中心軸に対して垂直方向の断面が長方形の筒型を除く筒中心軸を中心として対向する２面が平行な多角筒型であっても、中心軸において磁界強度が極大かつ一様な定在波を形成できる。

　空胴共振器１１には、該空胴共振器の筒中心軸（以下、円筒中心軸又は中心軸ともいう）Ｃを挟んで対向する、空胴共振器１１の胴部壁１１ＳＡに設けられた入口１２と、胴部壁１１ＳＡに対向する胴部壁１１ＳＢに設けられた出口１３とを有する。中心軸Ｃは図面に対して垂直方向に延びる。上記入口１２及び出口１３はスリット状に形成されていることが好ましい。また、空胴共振器１１内の電界が極小となり、磁界強度が極大かつ均一になる磁界領域に、磁気損失のある材料又は導電性材料又は磁気損失や導電性のある材料を含む複合材料の被加熱対象物を供給する搬送機構３１を備える。この搬送機構３１によって、入口１２から被加熱対象物である薄膜パターン７を有する基材６がマイクロ波照射空間５１内に搬入され、加熱処理され、出口１３から処理された基材６が搬出される。「極大」とは、極大点を含むその周囲の磁界強度が他の領域よりも強い部分も含む意味である。例えば、極大値の３／４以上の領域である。また「磁気損失のある材料又は磁気損失のある材料を含む複合材料」は、「磁性若しくは導電性を有する材料又は磁性若しくは導電性を有する材料を含む複合材料」ともいえる。また薄膜パターン７は、単独の導電性パターンであってもよく、また複数の導電性パターンが集まった集合パターンであってもよい。さらに導電性パターンに他のパターンを含む複合パターンであってもよい。上記「基材」は、紙やフィルムのような薄いシート状のものから、ある程度の厚みを有する半導体基板や配線基板のような基板も含む意味に用いる。
　更に、空胴共振器１１内に定在波を形成するマイクロ波を供給するためのアンテナ２５を有する。

　磁気損失のある材料としては、例えば、鉄やニッケル、コバルトがあり、鉄族元素や希土類元素を含む合金として、Ｆｅ－Ｎｉ、Ｆｅ－Ｃｏ、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ－Ａｌ、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｒ、ＭｎＡｌや、化合物として、ＳｍＣｏ_５が挙げられる。また酸化物としてＦｅ_３Ｏ_４などもある。磁気損失のある材料は磁性体だけではなく、アルミや銅、スズなど導電性材料も渦電流による磁気損失を生じる材料である。

　例えば、ＴＭ_１１０モードの定在波が発生する円筒型の空胴共振器１１の場合、磁界領域５２は、中心軸Ｃにおける磁界強度が極大となり、中心軸Ｃに沿っては磁界強度が均一となる空間である。被加熱対象物の薄膜パターン７が配される基材６は、磁界領域５２を通るように、すなわち中心軸Ｃを通るように配されることが好ましい。また基材６は空胴共振器の対称面に沿って通るように配されることが好ましい。したがって、基材６の入口１２と出口１３は、中心軸Ｃを挟んで対向する位置の円筒型の空胴共振器１１の胴部壁１１ＳＡ、１１ＳＢに配されることが好ましい。言い換えれば、入口１２と中心軸Ｃと出口１３とは同一平面を含む位置に配されることが好ましい。
　空胴共振器１１には、マイクロ波発生器２１が配され、空胴共振器１１に対してマイクロ波が供給される。一般にマイクロ波周波数は２～４ＧＨｚのＳバンドが用いられる。又は９００～９３０ＭＨｚや、５．７２５～５．８７５ＧＨｚが用いられることもある。ただし、これ以外の周波数についても用いることができる。

　上記のマイクロ波加熱装置１０では、空胴共振器１１に対して、マイクロ波発生器２１で発生させたマイクロ波をマイクロ波供給口１４から空胴共振器１１内に供給し、空胴共振器１１の中心軸Ｃの位置に定在波を形成する。マイクロ波供給口１４には、例えば、同軸導波管変換器型マイクロ波供給口を用いることができる。その定在波の磁界強度が極大となり、電界強度が極小となる部分（円筒共振器１１の中心軸Ｃ）にて被加熱対象物を含む基材６を加熱する。
　その際、磁界領域５２に、基材６が有する薄膜パターン７の長軸方向の少なくとも一部を、磁界領域５２に発生させた磁界の振動方向に対して４５度以上９０度以下の角度にして、該基材６を磁界領域５２内に通過させて、該薄膜パターン７を加熱焼成する。薄膜パターン７の長軸方向の少なくとも一部とは、例えば、基材６に複数の薄膜パターン７が異なる方向に長軸Ｌを向けて配されている場合、磁界の振動方向（Ｙ方向）に対して４５度以上９０度以下の角度θに長軸Ｌが配されている薄膜パターン７のことである。例えば、図２（Ａ）に示した薄膜パターン７（７Ａ）が挙げられる。この薄膜パターン７Ａの長軸ＬＡと磁界の振動方向（Ｙ方向）との角度θＡが４５度以上９０度以下になっている。また薄膜パターンが波線パターン若しくは折れ線パターンの場合には、その薄膜パターンを長方形パターンに近似し、近似した長方形パターンのうち、磁界の振動方向に対して４５度以上９０度以下の角度θに長軸Ｌが配されている薄膜パターン７のことである。例えば、図２（Ｂ）に示した波線パターンの薄膜パターン７（７Ｅ）が挙げられる。この薄膜パターン７Ｅは、近似した長方形パターン８Ｅの長軸ＬＥと磁界の振動方向（Ｙ方向）との角度θＥが４５度以上９０度以下になっている。

　上記マイクロ波加熱装置１０では、マイクロ波発生器２１から供給されるマイクロ波は、周波数を調整して供給される。周波数の調整により、空胴共振器１１内に形成される定在波の磁界強度分布を所望の分布状態に制御し、またマイクロ波の出力によって定在波の強度を調整することができる。つまり、被加熱対象物の加熱状態を制御することが可能になる。
　なお、マイクロ波供給口１４から供給されるマイクロ波の周波数は、空胴共振器１１内に特定のシングルモード定在波を形成することができるものである。
　本発明のマイクロ波加熱装置１０の構成について、順に説明する。

＜空胴共振器＞
　マイクロ波加熱装置に用いる円筒型の空胴共振器（キャビティー）１１は、一つのマイクロ波供給口１４を有し、マイクロ波を供給した際にシングルモードの定在波が形成されるものであれば特に制限はない。本発明に用いる空胴共振器は、図面に示されるような円筒型に限られない。すなわち、円筒型でなくても、中心軸に対して垂直方向の断面が長方形の筒型を除く、中心軸を中心として対向する２面が平行な多角筒型の空胴共振器であっても良い。例えば、中心軸に垂直方向の断面が、正６角形、正８角形、正１２角形、正１６角形等の正偶数角形の筒型、又は正偶数角形の筒型の中心軸に対して対向する２面間で潰した形状の多角形の筒型であってもよい。上記の多角筒型の空胴共振器の場合、空胴共振器内部の角は丸みを有してもよい。また、マイクロ波照射空間としては、上記の筒型の他に、上記の丸みを大きくした柱状体、楕円体、等の空間を有する空胴共振器であってもよい。
　このような多角形であっても、円筒型と同様の作用（すなわち、中心軸において磁界強度が極大かつ一様な定在波を形成できる）を実現することができる。
　空胴共振器１１の大きさも目的に応じて適宜に設計することができる。空胴共振器１１は電気抵抗率の小さいものが望ましく、通常は金属製であり、一例として、アルミニウム、銅、鉄、マグネシウム、黄銅、ステンレス、若しくはそれらの合金等を用いることができる。又は、樹脂やセラミック、金属の表面に電気抵抗率の小さい物質をめっき、蒸着などによりコーティングしてもよい。コーティングには銀、銅、金、スズ、ロジウムを含む材を用いることができる。

＜搬送機構＞
　搬送機構３１は、必須な機構ではないが、供給側搬送部３１Ａ、若しくは送り出し側搬送部３１Ｂ、あるいは両者を有する。
　供給側搬送部３１Ａは、１対のニップロール３２Ａ、３２Ｂにより構成され、そのいずれか一方にニップロールを駆動する回動駆動装置（図示せず）が備えられている。ニップロール３２Ａ、３２Ｂの回動により、ニップロール３２Ａ、３２Ｂに挟まれた基材６が空胴共振器１１内に搬送される。送り出し側搬送部３１Ｂは、１対のニップロール３３Ａ、３３Ｂにより構成され、そのいずれか一方にニップロールを駆動する回動駆動装置（図示せず）が備えられている。ニップロール３３Ａ、３３Ｂの回動により、ニップロール３３Ａ、３３Ｂに挟まれた基材６が空胴共振器１１外に搬送される。供給側搬送部３１Ａと送り出し側搬送部３１Ｂとは、常に一定速度にて基材６を搬送することが好ましい。また上記各ニップロール３２Ａ、３２Ｂ、３３Ａ、３３Ｂの周速度は同等であることが好ましい。
　別な供給方法として、磁気損失の小さいプレートを支持台（図示せず）として入口１２から出口１３にわたって懸架しておき、その上に被加熱対象物を配置することもできる。この場合被加熱対象物を移動させる手段として、支持台を移動させてもよいし、被加熱対象物を押し入れることや、引き出すこともできる。

　若しくは、搬送機構３１や入口１２、出口１３を設置しなくても良い。この場合、被加熱対象物はあらかじめ空胴共振器内の磁界が極大となる位置に配置しておき、しかるべき時間処理した後にマイクロ波を停止し、空胴共振器の一部を開放し被加熱対象物を取り出すことができる。
　若しくは、搬送機構３１として特段の搬送機構を用いず、空胴共振器自体を移動することもできる。この場合は、被加熱対象物を固定しておき、空胴共振器内の磁界が極大となる位置が被加熱対象物から外れないように空胴共振器自体を被加熱対象物に沿って平行移動させることが適している。
　若しくは、入口１２や、出口１３を重力方向に沿って配置することもできる。柔軟性がある被加熱対象物の場合、重力に従って垂下するため、入口１２を上側にして重力に従って被加熱対象物を送り出しても良い。若しくは、出口１３を上側にして重力に逆らって、引き出しても良い。

　上記搬送機構３１は、空胴共振器１１内にて、上記基材６を磁界の振動方向に対して垂直方向（例えば鉛直方向）に上下動可能とするものであることが好ましい。言い換えれば、空胴共振器１１の中心軸Ｃに対して垂直方向（例えば、鉛直方向）に上下動することが好ましい。このように、基材６が上下動することによって、厚さのあるデバイス９が電界の強度が強くなる電界形成領域に入るのを抑制することができる。上下移動距離は空胴共振器１１の中心軸Ｃから±１ｃｍが好ましく、±３ｃｍがより好ましく、±５ｃｍがさらに好ましい。大きく変動させることができれば、厚さがかなり厚いデバイスに対しても、電界形成領域からデバイスを避けさせることができる。これによって、スパークの発生を抑えることができるようになる。また、デバイスの電気接合用電極や薄膜パターン７である電極パターンの加熱状態を均一化することができる。上記構成は、例えば、ニップロールに高さ可変機構を付与することで得られる。この場合、空胴共振器１１の入口１２、出口１３は、基材６及びデバイス９の移動距離分の大きさに開口させる必要がある。また、入口１２及び出口１３には、マイクロ波が漏洩しないよう基材６等の上下動に合わせて入口１２及び出口１３の開口部を狭める金属板を備えることが好ましい。

＜マイクロ波の供給＞
　マイクロ波の供給には、マイクロ波発生器２１、マイクロ波増幅器２２、アイソレータ２３、インピーダンス整合器２４、アンテナ２５を備えることが好ましい。

　空胴共振器１１の中心軸Ｃに平行な壁面（円筒の内面）又はその近傍には、マイクロ波供給口１４が設けられている。一実施形態において、マイクロ波供給口１４は、高周波を印加することができるアンテナ２５を有している。図１では、同軸導波管変換器を用いたマイクロ波供給口１４を示している。この場合アンテナ２５は電界励振型のモノポールアンテナとなっている。このとき定在波を効果的に形成するためには、マイクロ波供給口１４と空胴共振器１１の間に適切な開口部としてアイリス（図示せず）を用いても良い。また、マイクロ波供給口１４を用いず直接、空胴共振器１１にアンテナを設置してもよい。この場合は空胴共振器の側壁近傍に磁界励振アンテナとなるループアンテナ（図示せず）を設置してもよい。又は、空胴共振器上面若しくは下面に電界励振となるモノポールアンテナを設置することも可能である。
　アンテナ２５は、マイクロ波発生器２１からマイクロ波の供給を受ける。具体的には、マイクロ波発生器２１に、各ケーブル２６（２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ）を順に介して、上記のマイクロ波増幅器２２、アイソレータ２３、整合器２４、アンテナ２５の順に接続されている。
　各ケーブル２６には、例えば同軸ケーブルが用いられる。この構成では、マイクロ波発生器２１から発せられたマイクロ波を、各ケーブル２６を介してアンテナ２５によってマイクロ波供給口１４から空胴共振器１１内に供給する。

［マイクロ波発生器］
　本発明のマイクロ波加熱装置１０に用いるマイクロ波発生器２１は、例えば、マグネトロン等のマイクロ波発生器や、半導体固体素子を用いたマイクロ波発生器を用いることができる。マイクロ波の周波数を微調整できるという観点から、ＶＣＯ（Voltage-Controlled oscillator：電圧制御発振器）やＶＣＸＯ（Voltage-controlled Crystal oscillator)若しくはＰＬＬ（Phase-locked loop）発振器を用いることが好ましい。

［マイクロ波増幅器］
　図１に示したマイクロ波加熱装置１０はマイクロ波増幅器２２を備える。マイクロ波増幅器２２は、マイクロ波発生器２１によって発生されたマイクロ波の出力を増幅する機能を有する。その構成に特に制限はないが、例えば、高周波トランジスタ回路で構成される半導体固体素子を用いることが好ましい。マイクロ波発生器としてマグネトロンなど発振出力が大きいものを用いた場合はマイクロ波増幅回路を用いないこともできる。

［アイソレータ］
　図１に示したマイクロ波加熱装置１０アイソレータ２３を備える。アイソレータ２３は、空胴共振器１１内で発生する反射波の影響を抑制してマイクロ波発生器２１を保護するためのものであり、一方向（アンテナ２５方向）にマイクロ波が供給されるようにするものである。マイクロ波増幅器２２やマイクロ波発生器２１が反射波により破損する恐れがない場合は、アイソレータを設置しなくてもよい。この場合は装置が小型化できることや、低コスト化が可能になるメリットがある。

［整合器］
　図１に示したマイクロ波加熱装置１０は整合器２４を備える。整合器２４は、マイクロ波発生器２１～アイソレータ２３のインピーダンスとアンテナ２５のインピーダンスを整合させる（合わせる）ためのものである。不整合による反射波が生じてもマイクロ波増幅器２２やマイクロ波発生器２１が損傷を受けうる恐れがない場合は整合器を設置しなくてもよい。若しくは、あらかじめ不整合が発生しないようアンテナ構造やマイクロ波増幅器２２の持つ回路定数やケーブル２６を調整することで、整合器を設置しないこともできる。この場合は装置が小型化できることや、低コスト化が可能になるメリットがある。

［アンテナ］
　アンテナ２５には、例えば、モノポールアンテナやループアンテナあるいはパッチアンテナを用いることができる。モノポールアンテナの場合、空胴共振器１１の筐体や、マイクロ波供給口の筐体を接地面とし機能するよう、筐体とは絶縁体を介し空間内にアンテナ端部を露出する（図示せず）。ループアンテナの場合ループアンテナの端部は、図示しないが、空胴共振器壁面など接地電位と接続する。このアンテナ２５にマイクロ波（高周波）を印加することで、ループ内に磁界が励振され空胴共振器内に定在波を形成する形態とすることができる。
　例えば、上記の円筒型の空胴共振器においてＴＭ_１１０のシングルモード定在波を形成させた場合、中心軸Ｃにおいて、磁界強度が最大になり、中心軸Ｃ方向に磁界強度が均一になる。したがって、基材６において、その上面に存在する、又は基材自体である被加熱対象物を、均一に、高効率にマイクロ波加熱することが可能になる。

＜制御系統＞
　上記マイクロ波加熱装置１０には、被加熱対象物を含む基材６の温度を測定する熱画像計測装置（サーモビュアー）４１若しくは、放射温度計（図示せず）が配されている。空胴共振器１１には、熱画像計測装置４１若しくは放射温度計（図示せず）によって基材６の温度分布を測定するための窓１５が配されている。熱画像計測装置４１によって測定された基材６の温度分布の測定画像若しくは放射温度計によって計測された温度情報は、ケーブル４２を介して制御部４３に送信される。更に、空胴共振器１１の胴壁１１Ｓには電磁波センサ４４が配されている。電磁波センサ４４によって検出した空胴共振器１１内の電磁界エネルギーに応じた信号は、ケーブル４５を介して制御部４３に送信される。制御部４３は電磁波センサ４４の信号をもとに、空胴共振器１１内に発生させた定在波の形成状況（共振状況）を検知することができる。定在波が形成されている、つまり共振しているときは、電磁波センサ４４の出力が大きくなる。電磁波センサ４４の出力が極大となるよう、マイクロ波発生器の発振周波数を調整することによって、空胴共振器１１の持つ共振周波数と一致するようマイクロ波周波数を制御することができる。被加熱対象物の状況（挿入状態、温度等）により共振周波数は変動するため、この制御は適切な間隔で行う必要がある。変化が速い場合、被加熱対象物の供給速度が速い場合は、供給速度が変動する場合は、１ミリ秒～１秒の間隔で行うことが望ましい。被加熱対象物が固定されている場合や供給速度が変動しない場合など変化が小さい場合は、１０秒～１分間隔でもよい。又は、加熱前に一度、共振周波数を求めておけば、その後、常時制御する必要がない場合もある。

　制御部４３では、検出された周波数に基づいて、空胴共振器１１内に一定の周波数の定在波が立つマイクロ波の周波数を、ケーブル４６を介してマイクロ波発生器２１にフィードバックする。このフィードバックに基づいて、制御部４３では、マイクロ波発生器２１から供給されるマイクロ波の周波数を精密に制御する。このようにして、空胴共振器１１内に定在波を安定して発生させることができる。したがって、定在波によって被加熱対象物の基材６を効率良く、高い再現性で、均一に加熱することができる。また、制御部４３では、マイクロ波増幅器２２にマイクロ波の出力を指示することによって、一定の出力のマイクロ波をアンテナ２５に供給できるように調整することができる。若しくは、マイクロ波増幅器２２の増幅率は変化させず、マイクロ波発生器２１とマイクロ波増幅器２２の間に設置した減衰器（図示せず）の減衰率を制御部４３の指示により調整することもできる。マイクロ波出力は、熱画像計測装置４１若しくは放射温度計の指示値をもとに、被加熱対象物を目的温度となるようフィードバック制御してもよい。マイクロ波発振器２１としてマグネトロンのような大出力を出せる装置を用いた場合は、マイクロ波発生器２１に対し、マイクロ波出力を調整するよう、制御部４３の指示を与えても良い。

　電磁波センサ４４を用いない制御方法として、空胴共振器１１の反射波の大きさを測定しその値を利用してもよい。反射波の測定はアイソレータ２３から得られるアイソレーション量を用いることができる。若しくは、整合器２４（設置しない場合は、マイクロ波供給口に接続したケーブル２６Ｄ）とアイソレータ２３の間に設置する方向性結合器（図示せず）から得られる反射信号を用いることができる。反射波信号が極小となるよう、マイクロ波発生器の周波数を調整することで、空胴共振器１１へのマイクロ波のエネルギーを効率的に供給することができる。このとき、空胴共振器１１の共振周波数とマイクロ波発生器の周波数が一致している可能性が高い。ただし、この方法ではケーブル２６やアンテナ２５、導波管などでマイクロ波が消費されている可能性もあり、かならずしも共振周波数と一致していない場合もある。

＜被加熱対象物の加熱＞
　本発明のマイクロ波加熱装置１０では、被加熱対象物は、磁気損失のある材料又は磁気損失のある材料を含む複合材料であり、言い換えれば、磁性若しくは導電性を有する材料又は磁性若しくは導電性を有する材料を含む複合材料である。このような被加熱対象物は、空胴共振器１１内部の磁界強度に対応させて配される。特に、空胴共振器１１内に形成された定在波の磁界強度が極大になる部分に沿って配せば、より効率的な加熱が可能になる。具体的には、基材６が空胴共振器１１の中心軸Ｃを通るように、入口１２から供給され出口１３から搬出される。
　被加熱対象物は電界強度が極大となる部分を通過しないほうが望ましい。たとえば金属など導電性材料を電界中に配置すると、火花放電などが生じる可能性があり、被加熱対象物を損傷する恐れが生じる。図３（Ａ）に示すようＴＭ_１１０モードの電界分布は、中心軸Ｃをとおる水平面（マイクロ波供給口１４が鉛直下側に配置した場合）は電界強度が極小となっている。この面に沿って被加熱対象物を配置、若しくは搬入・搬出すれば、被加熱対象物の電界による損傷を抑えることができる。なお、電界強度が極小となる領域としては、空胴共振器内の電界強度が最大のところの例えば１／４が目安となる。

　上記マイクロ波加熱装置１０は、空胴共振器１１内に定在波を形成した際に、空胴共振器１１内の磁界強度が極大かつ均一になる位置に、被加熱対象物含む基材６を通過させて、効率良く、均一に再現性高く加熱することができる。また、磁界を利用した加熱であるため、加熱時にスパークを発生せずに、被加熱対象物を効率良く、均一に再現性高く加熱することができる。

　図１に示したマイクロ波加熱装置１０においては、磁気損失若しくは導電性のある材料、又は磁気損失若しくは導電性のある材料を含む複合材料であれば、被加熱対象物に特に制限はなく、液体、固体、粉末及びそれらの混合物であっても加熱することができる。
　被加熱対象物を液体、固体又は粉末とした場合は、それらを基材上に配して搬送することで連続的に被加熱対象物の温度を制御することができる。本発明のマイクロ波加熱装置１０は基材上の被加熱対象物を選択的に加熱することができる。例えば、基板上の半田を選択的に加熱することができる。また多くの化学反応は温度により反応の進行を制御することができるため、本発明のマイクロ波加熱装置１０は化学反応の制御に用いることが好ましい。
　被加熱対象物はそれ自体がシート形状を維持できるものであってもよい。例えば、被加熱対象物が繊維状の固体であれば、シート等の支持がなくても搬送が可能となる。
　また、被加熱対象物を触媒とした場合には、後述するように、触媒の作用による化学反応を生じさせるために、本発明のマイクロ波加熱装置１０を化学反応装置として用いることができる。触媒は、基材に担持させた形態とすることも好ましい。
　上記化学反応としては、転移反応、置換反応、付加反応、環化反応、還元反応、酸化反応、選択的触媒還元反応、選択的酸化反応、ラセミ化反応、開裂反応、接触分解反応（クラッキング）等が例示されるが、これらに限定されず種々の化学反応が挙げられる。

　本発明の化学反応方法において、反応時間、反応温度、反応基質、反応媒体等の条件は、目的の化学反応に応じて適宜に設定すればよい。例えば、化学ハンドブック（鈴木周一・向山光昭編、朝倉書店、２００５年）、マイクロ波化学プロセス技術ＩＩ（竹内和彦、和田雄二監修、シーエムシー出版、２０１３年）、特開２０１０－２１５６７７号公報等を参照し、化学反応条件を適宜に設定できる。

　図１に示した形態において、定在波の周波数は、空胴共振器１１内に定在波を形成できれば特に制限はない。上記マイクロ波供給口１４からマイクロ波を供給した場合、空胴共振器１１内に上述したＴＭ_１１０モードの定在波が形成される周波数とすることが好ましい。上記ＴＭ_１１０モードの定在波の他には、例えばＴＭ_２１０、ＴＭ_３１０、ＴＭ_４１０のモード等が挙げられる。空胴共振器１１の中心軸Ｃに沿って磁界強度の極大部を効率的に形成できる点で、ＴＭ_１１０の定在波であることが最も好ましい。
　又はＴＥ_１０ｎ（ｎは１以上の整数）モードであってもよい。この場合もｎ＝１のＴＥ_１０１モードが最も好ましく、ＴＥ_１０２、ＴＥ_１０３モード等であってもよい。
　また、被加熱対象物が導電性材料の場合は、電界が集中する部位に被加熱対象物が通過することが望ましくないため、磁界強度の極大部を通過する面上に電界強度が極小となる面が形成できるＴＭ_１１０モードは特に好ましい。このように、電界強度が極小となる面に被加熱対象物を通すことによって、電界による被加熱対象物の破壊は生じない。
　空胴共振器として立方体や中心軸に直角方向の断面が正方形の直方体を用いた場合、ＴＥ_１０ｎ（ｎは２以上の整数）も同様に磁界強度の極大部を有する電磁波照射空間を形成することができる。

　ＴＭ_１１０モードの定在波を形成させる手段は、空胴共振器１１内（マイクロ波照射空間）に被加熱対象物が挿入された状態で、常に円筒中心軸Ｃに沿って磁界の均一分布状態を維持するための、マイクロ波の周波数を制御する機構を有することが好ましい。若しくはマイクロ波照射空間の形状を制御する機構を有することが好ましい。

　具体的には、マイクロ波の周波数を制御する機構は、被加熱対象物の挿入状態に応じて変動するＴＭ_１１０モードの定在波に一致する共振周波数を検出し、その共振周波数と一致するマイクロ波を照射するものである。
　ＴＭ_１１０モードの共振状態においては、空胴共振器１１内に効率的にエネルギーが供給されている状態である。このとき、空胴共振器側壁に設置した電磁波センサ４４の出力は空胴共振器１１内のエネルギー強度に比例した信号を出力することから、この信号出力が極大となるように、マイクロ波発生器２１の発振周波数を調整すればよい。調整する方法として、マイクロ波発生器２１の発振周波数を一定範囲（一例として１００ＭＨｚ）で掃引すれば、共振周波数に一致するところで、電磁波センサ４４の出力にピークが生じるスペクトルを得ることができる。このスペクトルと、空胴共振器の形状等から導出される理論共振周波数とを見比べることで、ＴＭ_１１０モードの共振周波数を同定可能となる。一度同定したのちは、その共振周波数近傍で定期的にマイクロ波発生器２１の発振周波数を狭い範囲（一例として５ＭＨｚ）で掃引すれば、被加熱対象物の変化（挿入量や温度等）による、ＴＭ_１１０モード共振周波数の変化を追跡することができる。よって、つねに最適なマイクロ波照射条件を維持できることになる。共振周波数を追跡するための間隔や、掃引幅は、被加熱対象物の変化の速さや量（供給速度や、温度変化量、均一性）に応じて、適切に監視することが望ましい。

　空胴共振器内のエネルギー強度を計測するもう一つの方法として、マイクロ波照射用のアンテナ２５からの反射波の強度を利用する方法がある。この場合は、空胴共振器内のエネルギー強度が高い状態では、反射波が小さくなることを利用する。具体的には、反射波強度が極小になるよう、マイクロ波発生器の発振周波数を調整することになる。
　ただし、反射波による方法では、空胴共振器以外に、アンテナ２５や整合器２４、マイクロ波照射口１４、ケーブル２６など、複数の要因による重ね合わせによって信号強度が変わってくる。精密な制御が必要な場合は、空胴共振器に直接とりつけた電磁波センサ４４を用いることが好ましい。

　もう一つの、空胴共振器１１の共振周波数とマイクロ波発生器の発振周波数を一致させる方法として、マイクロ波照射空間の形状を変更し共振周波数を調整する方法がある。具体的には空胴共振空胴共振器内に誘電体又は金属片を挿入することで、共振周波数を調整することができる。例えば、空胴共振器１１内にセラミックやテフロン（登録商標）などマイクロ波吸収の少ない誘電体（図示せず）を挿入すると、その誘電率や挿入量に応じで、共振周波数が低い方向に変化する。誘電体の代わりにアルミニウムや銅などの金属片を挿入すると、共振周波数は高い方向に変化する。挿入量を自動調整する機構を用いれば、マグネトロンのようにマイクロ波発生器の発振周波数を変化できない場合においても、共振周波数とマイクロ波発生器の発振周波数を一致させることができる。
　ただし、空胴共振器１１に誘電体や金属を挿入すると磁界が極大になる位置も、その挿入量・挿入位置に応じで移動する。このため、被加熱対象物を供給する位置を適切に管理することが望ましい。

　上記のように、空胴共振器１１内のマイクロ波照射空間に対して、誘電体又は金属の挿入量を制御すること、又はＴＭ_１１０モードの定在波に一致する共振周波数を調整する機構を具備することにより、マイクロ波発生器から照射されるマイクロ波の周波数と共振周波数を一致させることが好ましい。

　上記空胴共振器１１は、共振周波数がＩＳＭバンド内に収まるよう設計することが望ましい。共振周波数は被加熱対象物の温度変化や組成変化により変動するため、その変動域を考慮したうえでＩＳＭバンドに収まることが望ましい。「ＩＳＭ」は、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｍｅｄｉｃａｌの略であり、ＩＳＭバンドは、産業、科学、医療分野で汎用的に使うために割り当てられた周波数の帯域のことである。ただし、空胴共振器の開口部に電磁波漏洩対策手段（電磁波吸収体の設置、カットオフ周波数を考慮した開口部設計、チョーク構造の設置）を講じるか、シールド空間内に空胴共振器を設置するなど、空間への電磁波放射を抑制すれば、ＩＳＭバンドに制約されることはない。

　上記のマイクロ波加熱装置１０では、空胴共振器１１内にマイクロ波を供給して特定の定在波を形成させると、空胴共振器１１の中心軸Ｃにおいて磁界が発生しかつ当該磁界を極大とすることができ、また中心軸方向に磁界を均一に分布させることができる。このため、磁気損失のある材料又は磁気損失のある材料を含む複合材料の被加熱対象物を有する基材６を入口１２から中心軸Ｃを通して出口１３より搬出させると、中心軸Ｃにおいて極大になっている磁界を基材６の幅方向に均一に照射することができる。このため、磁界の照射によって磁気損失のある材料に誘導電流が発生し、誘導加熱される。
　上記加熱では、基材６が紙で形成され、その紙上に磁気損失のある材料（導電性材料）からなる被加熱対象物が配されている場合、被加熱対象物は加熱されるが紙の基材６は加熱されない。一般的に紙は乾燥状態であっても水分を含んでおり、磁界を照射しても水分を含む紙には誘導電流が発生しないため、加熱されない。一方、被加熱対象物には誘導電流が発生するため、加熱される。このように、被加熱対象物を選択的に加熱することができる。

　また上記加熱では、基材６が樹脂（例えばポリエチレンテレフタレート）で形成され、その基材６上に導電性材料からなる薄膜パターン（例えば、電極パターン）７が配されている場合、電極パターン７は加熱されるが樹脂の基材６は加熱されない。一般的に樹脂は磁気損失がほぼ無く、磁界を照射しても樹脂には誘導電流が発生しないため、加熱されない。一方、電極パターン７には誘導電流が発生するため、加熱される。このように、電極パターン７を選択的に加熱することができる。この電極パターン７が加熱されることで、はんだ８が加熱、溶融され、電極パターン７にはんだ８を介してデバイス９の電気接合用電極（図示せず）が接続され、デバイス９が搭載される。
　さらに図示はしていないが、上記加熱では、基材６が樹脂（例えばポリイミド）のシートで形成され、その基材６上に導電性材料からなる薄膜パターン７が配されている場合、薄膜パターン７は加熱されるが樹脂の基材６は加熱されない。一般的に樹脂は磁気損失がほぼ無く、磁界を照射しても樹脂には誘導電流が発生しないため、加熱されない。一方、薄膜パターン７には誘導電流が発生するため、加熱される。このように、薄膜パターン７を選択的に加熱することができる。
　なお、円筒中心軸Ｃ部分は、電界強度が極小（図３（Ａ）の電界分布図参照）となり、かつ、磁界強度が極大（図３（Ｂ）の磁界分布図参照）となる。

　上記説明したように、マイクロ波加熱装置１０は、例えばＴＭ_１１０モードの定在波を形成する円筒型の空胴共振器１１を使用することによって、中心軸Ｃに磁界が集中するため、その領域が磁界強度の極大域となり、中心軸方向に磁界強度が均一になる。このため、中心軸Ｃを通る被加熱対象物の温度制御性（均一性）が高くなる。また、定在波を形成するマイクロ波の周波数、出力を制御することによって、常に一定の定在波を形成することができるため、より温度制御性が向上し、更に均一な加熱を実現できる。

　電磁波センサ４４によって空胴共振器１１内の電磁界エネルギーに応じた信号を正確に検出することができる。そのため、検出した電磁界エネルギーに応じた信号に基づいて空胴共振器１１内に発生させた定在波の形成状況（共振状況）を検知することができる。この検知情報に基づき制御部によって、マイクロ波の周波数を安定して共振するように制御する。このようにして、空胴共振器１１内に安定して定在波を発生させることができる。したがって、定在波によって被加熱対象物を効率良く、均一に加熱することができ、かつ、空胴共振器内の定在波の形成状態を安定的に維持することができる。

　上記マイクロ波加熱装置を用いたマイクロ波を利用するマイクロ波加熱方法の好ましい一例を以下に説明する。
　マイクロ波加熱方法は、上記図１に示すように、マイクロ波加熱装置１０の空胴共振器１１内にマイクロ波の周波数を制御してシングルモード定在波を形成する。マイクロ波の周波数は、前述したように、電磁波センサ４４によって検出した空胴共振器１１内の電磁界エネルギーに応じた信号を制御部４３に送信する。電磁波センサ４４の信号に基づいて、制御部４３が空胴共振器１１内に発生させた定在波の共振状況を検出する。共振しているときは定在波が形成されているときであり、電磁波センサ４４の出力が大きくなる。電磁波センサ４４の出力が極大となるよう、マイクロ波発生器の発振周波数を調整することによって、空胴共振器１１の持つ共振周波数と一致するようマイクロ波周波数を制御する。
　マイクロ波周波数を制御することによって、空胴共振器の共振周波数に一致させるようにして定在波を形成する。この定在波によって形成される磁界強度が一様かつ極大となる磁界領域に被加熱対象物を配する。
　そして磁界領域の磁界の作用により生じる磁気損失による磁気発熱、及び／又は磁界領域の磁界により被加熱対象物内に発生される誘導電流による誘導加熱により、被加熱対象物を加熱する。

　次に、マイクロ波加熱方法を用いたはんだ実装技術について説明する。デバイス製造時における、はんだ実装技術には、はんだを溶融するための加熱工程の実施が不可欠であり、はんだの組成に応じた融点以上の温度に実装箇所又は基材全体を加熱する必要がある。そのため低耐熱性の基材に対しては、はんだ実装時の熱ダメージによる基材の変形や変質等の不具合が起こり易く、はんだを使うことに制約があった。
　また低温硬化導電性接着剤は、硬化温度が低いほど焼成に時間がかかり、信頼性が十分とは言えないなどの問題があり、未だ一般的には使われるに至っていない。
　また近年では、人体親和性や設置自由度の高いデバイスとして、布地や伸縮性を有する基材上にデバイスを搭載するハイブリッドデバイスが注目されている。ハイブリッドデバイスを迅速に実用化するためには、既に信頼性が確立されているはんだを用いてデバイスを搭載することが望ましい。しかしながら、低耐熱性の基材に対しては、前述の通り、はんだ実装時の高温プロセスによる熱ダメージの問題がある。そのため、信頼性の高いはんだ実装を低耐熱性基材に対して行える、革新的なプロセス技術の開発が急務であった。
　このように、デバイスを低耐熱性や伸縮性の高分子基板上に搭載するハイブリッドデバイスにおいて、従来不可能とされていたはんだ実装を可能とするプロセスが期待されている。

　以下に、本発明のマイクロ波加熱装置１０を用いたはんだ実装方法を実施するのに好適なはんだ実装装置について説明する。はんだ実装装置の好ましい一実施形態として、上記図１によって説明した円筒型の空胴共振器を有するマイクロ波加熱装置を含むはんだ実装装置を説明する。

　図４に示すように、はんだ実装装置１は、第１群装置２～第４群装置５を備えている。第１群装置２は、基材にプライマー・接着層の印刷を行うプライマー・接着層印刷装置や乾燥装置、及び電極パターン７を形成する電極パターン印刷装置や乾燥装置を備えている。第２群装置３は、はんだを形成するソルダーペースト８を塗布するソルダーペースト塗布装置、デバイス９を搭載するデバイス搭載装置、画像認識処理等により加熱対象の形状に合わせてマイクロ波照射条件を自動制御するマイクロ波照射条件判定装置等を備えている。また第３群装置４は本発明のマイクロ波加熱装置１０であり、空胴共振器を備えている。更に、第４群装置５（後段の装置ともいう）は後処理を行う。これらの装置は、第１群装置２、第２群装置３、第３群装置４及び第４群装置５の順に配されていることが好ましい。または搬送装置（図示せず）の周囲に、第１群装置２～第４装置５が配されていても好ましい。

　はんだ実装装置１の装置配置の一例を、図５を参照して以下に説明する。
　図５に示すように、はんだ実装装置１の第１群装置２は、塗布装置２１０と乾燥装置２２０とを含むことが好ましい。塗布装置２１０には、上記したプライマー・接着層印刷装置及び電極パターン印刷装置が含まれることが好ましい。プライマー・接着層印刷は、基材６と電極パターン７、及びデバイス９との密着性を向上させる効果がある。また、乾燥装置２２０には、プライマー・接着層印刷後の乾燥工程及び電極パターン印刷後の乾燥工程を行う乾燥装置が含まれることが好ましい。更に第１群装置２には、ソルダーレジストパターンを印刷する、例えばスクリーン印刷装置（図示せず）を備えてもよい、又、印刷したソルダーレジストパターンを乾燥させる乾燥装置（図示せず）を備えていてもよい。上記乾燥装置には、赤外線加熱装置、熱風加熱装置、ホットプレート、等の加熱装置が挙げられる。上記乾燥装置は共用することも可能である。

　第２群装置３は、ソルダーペースト塗布装置３１０とデバイス搭載装置３２０とマイクロ波照射条件判定装置３３０を含むことが好ましい。ソルダーペースト塗布装置３１０は、はんだ８（図４参照）となるソルダーペーストパターンを電極パターン７（図４参照）上に印刷し、はんだ８を形成する。ソルダーペースト塗布装置３１０は、例えばステンシル印刷装置、スクリーン印刷装置、又はディスペンサ装置を備えることが好ましい。デバイス搭載装置３２０は、電極パターン７上に、溶融前のはんだ８を介してデバイス９（図１参照）を搭載するものである。マイクロ波照射条件判定装置３３０は、画像認識処理等により電極パターン７（図４参照）及び搭載されたデバイス９（図４参照）の形状を判定し、加熱対象の形状に合わせて最適なマイクロ波照射条件をマイクロ波加熱装置１０へ与えるものである。

　第３群装置４は、一つ若しくは複数の空胴共振器を有する、上記図１を参照して説明したマイクロ波加熱装置１０を用いることが好適である。以下では、一つの空胴共振器を用いた場合を説明するが、二つ以上（複数）の空胴共振器を直列に配してもよい。

　第４群装置５は、焼成後のフラックス除去する洗浄装置（図示せず）とその後の接着剤塗布工程を行う塗布装置（図示せず）及び硬化装置（図示せず）で構成されることが好ましい。接着剤の塗布装置には、ステンシル印刷装置、スクリーン印刷装置又はディスペンサ装置が挙げられる。更に、硬化装置には、接着剤を硬化させるものであり、例えば、紫外線ランプ、赤外線ランプ、熱風装置、ホットプレート、大気圧プラズマ照射手段又はキセノンフラッシュランプ、高湿度チャンバーが挙げられる。上記接着剤には、加熱硬化型、光（紫外線も含む）硬化型、湿気硬化型、等があり、接着剤の硬化を促進するために、上記硬化装置を使い分けることが好ましい。
　電極パターン７を有する基材６は、搬送機構（図示せず）によって、前段の第１装置（第１群装置２）、前段の第２装置（第２群装置３）、マイクロ波加熱装置（第３群装置４）、後段の装置（第４群装置５）の順に搬送され、各装置によって基材６の各パターンに対して連続的に処理が行われる。

　次に、マイクロ波加熱装置を用いたはんだ実装装置について説明する。まず、はんだ実装装置１の具体的な装置配置について、図６～８を参照して説明する。
　本明細書における「実装」とは、デバイスを基材に配した電極パターンに取り付ける技術という意味である。
　図６に示すように、はんだ実装装置１（１Ａ）は、各装置が以下のように配置されていることが好ましい。
　第１群装置２は、プライマー・接着層印刷装置２１１、乾燥装置２１２、電極パターン印刷装置２２１、乾燥装置２２２の順に配されている。更に乾燥装置２２２の後段に、図示していないが、ソルダーレジストパターンを印刷するソルダーレジストパターン印刷装置とその乾燥装置が配されていることが好ましい。
　第２群装置３は、ソルダーペースト塗布装置３１１、デバイス搭載装置３１２、マイクロ波照射条件判定装置３１３の順に配されている。
　第３群装置４は、一つ若しくは複数の空胴共振器を有するマイクロ波加熱装置１０が配されている。
　第４群装置５は、フラックス除去装置５１１として洗浄装置、接着剤塗布装置５１２及び接着剤硬化装置（硬化装置）５１３が順に配されている。

　上記はんだ実装装置１（１Ａ）は、以下のように動作する。
　電極パターン７（図４参照）を有する基材６（図４参照）は、搬送機構（図示せず）によって、矢印Ａ１に示す方向に搬送される。そして、順次各装置によって各装置に対応した処理が行われ、基材６上に形成した電極パターン７上にはんだ８を介して、デバイス９の電極接合用電極が接続され、デバイス９ははんだ実装される。なお、図面において、装置を示す四角形に隠された矢印部分は、その装置によって処理が行われることを示し、矢印は装置内で曲がることはない（以下同様である）。
　本明細書における「デバイス」とは、半導体素子、集積回路（ＩＣ）等の電子デバイスの他に、抵抗、コンデンサ、インダクタ等の受動素子、更に、各種測定素子や撮像素子等のセンサ、受光素子や発光素子等の光素子、音響素子等を含めた意味で用いる。

　図７に示すように、はんだ実装装置１（１Ｂ）は、各装置が以下のように配置されていることが好ましい。
　第１群装置２は、プライマー・接着層印刷装置２１１、乾燥装置２１２、電極パターン印刷装置２２１の順に配されている。更に，図示していないが、ソルダーレジストパターンを印刷するソルダーレジストパターン印刷装置が配されていることが好ましい。
　第２群装置３は、ソルダーペースト塗布装置３１１、デバイス搭載装置３１２、マイクロ波照射条件判定装置３１３の順に配されている。
　第３群装置４は、一つ若しくは複数の空胴共振器を有するマイクロ波加熱装置が配されている。第３群装置４には、前述のマイクロ波加熱装置１０を用いることが好ましい。
　第４群装置５は、フラックス除去装置５１１として洗浄装置、接着剤塗布装置５１２及び硬化装置５１３が順に配されている。

　上記はんだ実装装置１（１Ｂ）は、以下のように動作する。
　電極パターン７（図４参照）を有する基材６（図４参照）は、搬送機構（図示せず）によって矢印Ｂ１に示す方向に搬送され、プライマー・接着層印刷装置２１１、乾燥装置２１２、電極パターン印刷装置２２１の順に、各装置に対応した処理が行われる。
　そして電極パターンを印刷した後、矢印Ｂ２に示すように、基材６は、電極パターン印刷装置２２１から乾燥装置２１２に送られ、印刷した電極パターンが乾燥される。
　次に、矢印Ｂ３に示すように、基材６は、乾燥装置２１２からソルダーペースト塗布装置３１１、デバイス搭載装置３１２、マイクロ波照射条件判定装置３１３、第３群装置４のマイクロ波加熱装置１０、フラックス除去装置５１１、接着剤塗布装置５１２の順に、各装置に対応した処理が行われる。図面において、点線で示した部分は、点線が記載された装置による処理が行われないことを示している（以下、同様である）。
　さらに基材６は、接着剤塗布装置５１２から硬化装置５１３に送られ、塗布した接着剤が硬化される。接着剤を硬化した後、はんだ実装装置１Ａと同様に基材６は硬化装置５１３から取り出される。または、接着剤塗布装置５１２によって接着剤を塗布した後、硬化装置５１３に通さず矢印Ｂ４に示すように、乾燥装置２１２に送り、接着剤を乾燥（硬化）させた後、矢印Ｂ５に示すように、基材６を乾燥装置２１２から取り出しても良い。この場合、硬化装置５１３を配さなくても良い。
　このようにして、基材６上に形成した電極パターン７上にはんだ８を介して、デバイス９の電極接合用電極が接続され、デバイス９ははんだ実装される。

　図８に示すように、はんだ実装装置１（１Ｃ）は、各装置が以下のように配置されていることが好ましい。
　第１群装置２には、プライマー・接着層印刷装置２１１、乾燥装置２１２、電極パターン印刷装置２２１が配されている。更にソルダーレジストパターンを印刷するソルダーレジストパターン印刷装置とその乾燥装置が配されていることが好ましい。
　第２群装置３は、ソルダーペースト塗布装置３１１、デバイス搭載装置３１２、マイクロ波照射条件判定装置３１３の順に配されている。
　第３群装置４は、一つ若しくは複数の空胴共振器を有するマイクロ波加熱装置１０が配されている。
　第４群装置５は、フラックス除去装置５１１、接着剤塗布装置５１２、及び硬化装置５１３が順に配されている。

　上記はんだ実装装置１（１Ｃ）は、以下のように動作する。
　電極パターン７（図４参照）を有する基材６（図４参照）は、図示していない収納部に収納されている。その収納部に収納されている処理前の基材６を搬送機構６００によって、プライマー・接着層印刷装置２１１に搬送して、該装置によるプライマー・接着層印刷後、乾燥装置２１２に搬送して乾燥を行う。その後、搬送装置６００による搬送によって、基材６を電極パターン印刷装置２２１に搬送して、電極パターンの印刷を行い、基材６を乾燥装置２１２に搬送してプライマー・接着層印刷の乾燥を行う。次に、基材６を、搬送機構６００によって、図示していないソルダーレジストパターン印刷装置に搬送して、ソルダーレジストパターン印刷装置によるソルダーレジストパターンの印刷後、更に乾燥装置２１２に搬送してソルダーレジストパターンを乾燥させる。

　次に、基材６を、搬送機構６００によって、第２群装置３のソルダーペースト塗布装置３１１に搬送して、ソルダーペースト塗布装置３１１によるソルダーペースト塗布後、更にデバイス搭載装置３１２に搬送して、デバイス搭載装置３１２によって、電極パターン７上のはんだ８（図４参照）を介してデバイス９（図４参照）の電極接合用電極が接続され、デバイス９が搭載され、更にマイクロ波照射条件判定装置３１３に搬送して、画像認識処理等により加熱対象形状に最適なマイクロ波照射条件が決定される。

　次に、基材６を、搬送機構６００によって、第３群装置４のマイクロ波加熱装置１０に搬送して、はんだを溶融、固化させて、電極パターン７にはんだ８を介してデバイス９の電極接合用電極を接続する。

　次に、基材６を、搬送機構６００によって、フラックス除去装置５１１に搬送して、フラックス除去を行い、更に接着剤塗布装置５１２に搬送して、接着剤を塗布する。続いて硬化装置５１３に送り、塗布した接着剤を硬化させる。硬化後、搬送機構６００によって、収納部の所定位置に取り出される。
　なお、接着剤の硬化を乾燥装置２１２によって行うことができる場合には、硬化装置５１３を用いず、乾燥装置２１２によって接着剤の硬化を行ってもよい。
　このようにして、基材６上に形成した電極パターン７上にはんだ８を介して、デバイス９の電極接合用電極が接続され、デバイス９ははんだ実装される。

　次に、本発明のはんだ実装方法の好ましい一実施形態を、前述の図１、４、５を参照して説明する。

　本発明のはんだ実装方法は、上記したマイクロ波加熱装置１０を用いて行うことが好ましい。
　前述したのと同様に、第１群装置２によって、予め基材６の表面にプライマー・接着層を印刷して、基材６と形成される電極パターン７との密着性が高まるようにしておく。プライマー・接着層を印刷した基材６表面に、電極パターン７を形成するための銀ペーストパターンを形成し、乾燥させて、電極パターン７を得る。更に第２群装置３によって、ソルダーレジストパターンを形成し、それを乾燥させる。
　次に、第２群装置３によって、はんだ８となるソルダーペーストパターンを電極パターン７上に形成し、乾燥させておく。さらに、搭載されるデバイス９を溶融前のはんだ８上に載置しておく。

　次に、第３群装置４（マイクロ波加熱装置１０）によって、磁界加熱を行い、ソルダーペーストパターン（はんだ）を溶融した後、固化させて、はんだを介して、電極パターン７とデバイスの電気接合用電極（図示せず）とを電気的に接続する。
　具体的には、第３群装置４の円筒型の空胴共振器１１のマイクロ波照射空間５１に磁界と電界とが分離されるシングルモードの定在波を形成する。定在波が形成されたマイクロ波照射空間５１内において、事実上、電界が存在せず磁界が存在する上記説明した磁界領域５２に、電極パターン７を有する基材６を通して、電極パターン７を、例えば数秒間加熱する。電界が存在せずとは、電界が弱く、事実上、電界の影響を無視できるという意味である。この電極パターン７の加熱によってはんだ８が溶融される。そして加熱終了後にはんだ８が固化して、はんだ８を介して電極パターン７にデバイス９がはんだ実装される。
　その結果、図９示すように、基材６上にプライマー７２を介して電極パターン７が配置されている。また、電極パターン７上にはんだ８を介してデバイス９に形成された電気接合用電極９２が接続されるとともに、電極パターン７間の基材６上には接着層６２を介してデバイス９が接着される。さらに、デバイス９の周囲には、接着剤９４が形成され、デバイス９の接着をより強固にしている。このようにして、基材６上にデバイス９が実装される。

　本発明のはんだ実装方法では、マイクロ波照射空間５１に供給されたマイクロ波（図示せず）によって、シングルモードの定在波が形成され、そして磁界と電界とが形成される。このようなマイクロ波照射空間５１において、電界が存在せず磁界が存在する磁界領域５２に電極パターン７を有する基材６を通すことから、磁界の影響を受けて電極パターン７内に誘導電流が発生し、電極パターン７が自己加熱される。一方、磁界領域５２はほとんど電界が形成されていないので、基材６は電界の影響を受けることがほとんどない。そのため、電極パターン７に、電界の影響によるスパーク現象（アーク放電）が発生しない。このような磁界加熱により、電極パターン７が加熱されることによってはんだ８が加熱、溶融され、電極パターン７にデバイス９がはんだ実装される。その際、電極パターン７の配置方向によって昇温挙動が異なる。以下、昇温挙動が異なることについて説明する。

　電極パターン７は、アスペクト比が３．７以上の異方性を有するパターンである。このアスペクト比は以下のようにして規定する。電極パターン７には、線状パターン、矩形状パターン又は複雑な形状のパターン等、種々の形状のパターンがある。又、同様の形状のパターンが繰り返される繰り返しパターンもある。
　まず、長方形の電極パターン７（細長い長方形の線状パターンも含む）場合、長方形の長辺と短辺の比（長辺／短辺）が電極パターン７のアスペクト比になる。この場合も下記と同様に、電極パターン７と同形状の長方形パターンが設定される。
　一方、長方形の角部に隅切がある電極パターン７、及び台形の電極パターン７は、それぞれの電極パターン７に外接する長方形パターンのアスペクト比を電極パターン７のアスペクト比とする。
　更に複雑な形状の電極パターン７の場合、電極パターン７に外接する長方形パターンを規定し、その長方形パターンのアスペクト比を電極パターン７のアスペクト比とする。その際、長方形パターンの面積に対して電極パターン７の面積を引いた面積の値が最小になるように、長方形パターンの大きさを決定することが好ましい。

　また、内部に空間がある電極パターン７の場合、電極パターン７に外接する長方形パターンと、空間に外接する長方形パターンを規定する。外接する長方形パターンと空間の長方形パターンのアスペクト比のうち、大きい値を電極パターン７のアスペクト比とする。
　又は薄膜パターン７Ｇを幅方向に２分割し、２分割した両方の薄膜パターンに対してそれぞれに外接する長方形パターンを規定する。この場合、２分割した他方の薄膜パターンに対しても同様に長方形パターンを規定することができる。
　繰り返しパターンで構成される電極パターン７の場合、一つの縦方向パターンとそれに隣接する一つの横方向パターンに分割して測定パターンとして、その測定パターンに対して長方形パターンを規定する。なお、隣接する横方向パターンがない場合には縦方向パターンを測定パターンとして、その測定パターンに対して長方形パターンを規定する。そして、各長方形パターンのアスペクト比を分割した各電極パターンのアスペクト比とする。

　また、はんだ実装されるデバイス９の電気接合用電極（図示せず）も、上記電極パターン７と同様にして、長軸が規定される。このデバイス９の長軸を、シングルモード定在波によって形成される磁界の振動方向に対して４５度以上９０度以下の角度にして配することが好ましい。このように、デバイス９の電気接合用電極を配することによって、加熱到達温度が高くなる。

　上記の加熱方法における電極パターン７の加熱は、磁界領域５２の磁界の作用により生じる磁気損失による発熱、及び磁界領域５２の磁界により電極パターン７内に発生される誘導電流による発熱のいずれか一方又は両方による。

　上記の加熱方法における電極パターン７の加熱時間は、基材６への熱ダメージを抑制するという観点から３００秒以内であることが好ましく、３０秒以内がより好ましく、３秒以内がさらに好ましい。加熱時間が上記のように短時間であることから、電極パターン７が加熱されても基材６への熱ダメージを最小限に抑えることができ、はんだ実装プロセスに要する時間を短くできるという効果が得られる。

　上記の電極パターン７は、アスペクト比が３．７未満の場合、加熱温度を低くしたい電極パターン７の長軸を磁界の振動方向に対して４５度未満の角度にして配することで、加熱到達温度が低くなる。このことを利用することで、複数の電極パターンがある基板に対して、加熱したい部分と加熱したくない部分とを電極パターン７の長軸の向きによって分けることができる。すなわち、電極パターン７の長軸を磁界の振動方向に対して４５度未満とすることによって、磁界領域５２の磁界の作用により生じる磁気損失による発熱、及び磁界領域５２の磁界により電極パターン７内に発生される誘導電流による発熱のいずれも発生しにくくなる。このようにして、電極パターン７の長軸を、磁界の振動方向に対して、４５度以上９０度以下に配した場合と、４５度未満に配した場合とによって加熱温度を制御し、電極パターン７を選択的に加熱することが可能となる。

　上記はんだ実装方法においては、電極パターン７の上部及び下部に絶縁性の薄膜を有していてもよい。電極パターン７の上部とは、電極パターン７を平面視した上面を意味し、下部とは電極パターン７の下面を意味する。また、絶縁性の薄膜（図示せず）は、はんだ８が配される領域を除く領域に形成されることが好ましい。この電極パターンは単独パターンであっても、いくつかの電極パターンが集まって構成される集合パターンであってもよい。上記「絶縁性」とは、電気抵抗が高く、磁界で加熱されず、熱伝導率が低いものであることをいう。
　絶縁性の薄膜としては、好ましくは、樹脂、セラミックス、ガラス、酸化物、紙、織物、等の薄膜が挙げられる。より好ましくは、樹脂、酸化物が挙げられる。絶縁性の薄膜の厚さは、１ｎｍ～１ｍｍが好ましく、２０ｎｍ～５００μｍがさらに好ましい。

　マイクロ波照射空間に形成される定在波は、ＴＭ_ｎ１０（ｎは１以上の整数）モード若しくはＴＥ_１０ｎ（ｎは１以上の整数）モードが好ましい。この定在波と一致した共振周波数からなるマイクロ波エネルギーを空胴共振器１１に供給し、共振周波数の変化に対して常に目的のモードの定在波が形成されるよう、空胴共振器１に供給するマイクロ波の周波数を自動調整することが好ましい。具体的には、前述したように、マイクロ波発生器２１において、マイクロ波周波数を微調整する方法が挙げられる。または、前述したように、空胴共振器１１内に誘電体若しくは導電体を挿抜することで微調整することが挙げられる。

　次に第４群装置５によって、はんだ溶融後のフラックス除去した後、接着剤塗布工程を行う。更に、接着剤を乾燥させて硬化させる。また、例えば、エキシマランプ（例えば発光波長が１７２ｎｍ（Ｘｅエキシマランプ））の高エネルギーの真空紫外線を使って有機物を分解する処理を行うことも好ましい。

　以下に、本発明のマイクロ波加熱方法の好ましい一実施形態として薄膜パターンの焼成方法を以下に説明する。この薄膜パターンの焼成方法を実施するのに好適なマイクロ波焼成装置について、好ましい一実施形態を、図面を参照して説明する。

　図１０に示すように、薄膜パターンの焼成装置１００は、予備加熱を行う前段の装置（第１群装置２ともいう）、空胴共振器を備えたマイクロ波焼成装置（第２群装置３ともいう）を備えている。このマイクロ波焼成装置には前述したマイクロ波加熱装置１０を用いることが好ましい。更に、焼成後の後処理を行う後段の装置（第３群装置４ともいう）を備えている。これらの装置は、第１群装置２、第２群装置３及び第３群装置４の順に配されている。
　第１群装置２は、薄膜パターン７をマイクロ波によって加熱、焼成する前に、薄膜パターン７を予備乾燥する加熱装置であり、赤外線加熱装置、熱風加熱装置、ホットプレート、電気炉、等の加熱装置が挙げられるがそれに制約されるものではない。
　第２群装置３は、一つ若しくは複数の空胴共振器を有するマイクロ波加熱装置１０である。図示例では、一つの空胴共振器を用いた例を示したが、二つ以上（複数）の空胴共振器を複数に配置してもよい。
　第３群装置４は、第２群装置３によって焼成された導電性の薄膜パターン７を更に焼成（焼結）するための加熱処理を行うものである。上記更に焼成とは、第２群装置３によって十分に焼成されなかった薄膜パターンを含めてすべての薄膜パターンを加熱して十分に焼結することである。例えば、第２群装置３（マイクロ波加熱装置１０）による焼成において、空胴共振器１１内に形成される磁界で焼結されなかったアスペクト比のパターンも含めて加熱し、すべての薄膜パターン７を焼結することである。またマイクロ波で十分に除去できない残留有機成分等を分解して除去する処理や、導電性の薄膜パターンの表面抵抗を下げる目的のアニール効果を得る処理で使用される。この加熱手段には、エキシマランプ、紫外線ランプ、大気圧プラズマ照射手段、及びキセノンフラッシュランプのいずれかを挙げることができるがこの限りではない。
　薄膜パターン７を有する基材６は、搬送機構（図示せず）によって、第１群装置２、第２群装置３、第３群装置４の順に搬送され、各装置によって基材６に連続的に処理が行われるが、装置の配置、処理の順番は制約を受けず、任意の順に処理が可能である。

　次に、本発明のマイクロ波加熱方法として薄膜パターンの焼成方法の好ましい一実施形態を、図１０及び前述の図４を参照して説明する。ただし、図４中の電極パターン７、はんだ８及びデバイス９は薄膜パターン７に置き換えたものとして説明する。

　本発明の薄膜パターンの焼成方法は、上記した薄膜パターンの焼成装置１００を用いて行うことが好ましい。
　まず図１０に示すように、マイクロ波加熱装置１０の前段の装置である第１群装置２によって、基材（例えば、シート又は基板）６に印刷（例えば、スクリーン印刷）された薄膜パターン７を予備乾燥させる。第１群装置２には、例えばホットプレートを用いる。ホットプレートを用いて、印刷された薄膜パターン７を、例えば、３０℃～１２０℃にて１秒～１０分、乾燥させる。この予備乾燥は、パターン７の焼成温度かつ基板の耐熱温度以下であれば特に制限なく、薄膜パターン７に含まれる溶媒成分が乾燥するまで行うことが好ましい。上記予備乾燥では、ホットプレートを用いたが、前述の他の予備乾燥を行う加熱装置を用いることもできる。

　次に、第２群装置３の円筒型の空胴共振器１１のマイクロ波照射空間５１に磁界と電界とが分離されるシングルモードの定在波を形成する。定在波が形成されたマイクロ波照射空間５１内において、事実上、電界が存在せず、磁界が存在する、上記説明した磁界領域５２に、薄膜パターン７を有する基材６を通して、薄膜パターン７を焼成する。薄膜パターン７は、基材６の上面及び下面のいずれか一方の面又は両面に形成されたものであり、例えば、スクリーン印刷によって、印刷されたものである。したがって、基材面６Ｓに印刷された薄膜パターン７は、溶剤等を含む濡れた状態となっている。この濡れた状態の薄膜パターン７（７Ａ）を焼成することで、乾燥し焼結された導電性の薄膜パターン７（７Ｂ）を得る。
　焼成前のパターン７Ａは、金属粒子、樹脂成分、溶媒などで構成されており、焼成前はパターン７Ａ内に多量の樹脂成分が残っている。焼成によって、金属粒子そのものが焼き固まるほかにも、この樹脂成分を焼き飛ばすことでも金属粒子間の接触が良くなり、導電性が向上する。
　なお、上記「焼成」は、「薄膜パターンの原料粉末を成形し、加熱して、収縮、緻密化させ、一定の形状と強度をもつ焼結体を得る工程」をいう。すなわち、薄膜パターンの原料を高熱で焼いて性質に変化を生じさせることである。「焼結」は、「薄膜パターンの原料粉末が高温で焼き固まる現象」をいう。具体的には、焼結過程の最初は、薄膜パターンの原料粉末の粒子間に隙間が見られるが、高温環境下（融点よりも低い温度）で焼結が起こると、粒子間の接触面積が増加して隙間が減少し、焼き固まり、一定の安定した形状と強度を確保する。

　本発明の薄膜パターンの焼成方法では、マイクロ波照射空間５１に供給されたマイクロ波（図示せず）によって、シングルモードの定在波が形成され、そして磁界と電界とが形成される。このようなマイクロ波照射空間５１において、電界が事実上存在せず、磁界が存在する磁界領域５２に薄膜パターン７を有する基材６を通すことから、磁界の影響を受けて薄膜パターン７内に誘導電流が発生し、薄膜パターン７が自己加熱される。一方、磁界領域５２は電界が事実上形成されていないので、基材６は電界の影響を受けることがない。そのため、薄膜パターン７に、電界の影響によるスパーク現象（アーク放電）が発生しない。このような磁界加熱により、薄膜パターン７が加熱されて焼成される。その際、薄膜パターン７の形状及び配置方向によって昇温挙動が異なる。以下、昇温挙動が異なることについて説明する。

　薄膜パターン７は、アスペクト比が３．７以上の異方性を有する薄膜パターンである。以下に薄膜パターン７のアスペクト比の規定方法について説明する。図１１及び１２に示すように、焼成される薄膜パターン７には、線状パターン、矩形状パターン又は複雑な形状のパターン等、種々の形状のパターンがある。又、同様の形状のパターンが繰り返される繰り返しパターンがある。なお、図面において、２点鎖線にて示した長方形パターンは、見やすくするため、薄膜パターンから少し離間した状態に描かれている。実際には、薄膜パターンの外形に長方形パターンの外形の一部又は全部（薄膜パターンの外形が長方形の場合）が一致している。

　薄膜パターン７のアスペクト比は以下のように規定する。
　図１１（Ａ）に示した長方形の薄膜パターン７Ａ（細長い長方形の線状パターン（図示せず）も含む）場合、長方形の長辺と短辺の比（長辺／短辺）が薄膜パターン７Ａのアスペクト比になる。この場合も下記と同様に、薄膜パターン７Ａと同形状の長方形パターン（８Ａ）が設定される。
　一方、図１１（Ｂ）に示した長方形の角部に隅切がある薄膜パターン７Ｂ、及び図１１（Ｃ）に示した台形の薄膜パターン７Ｃは、薄膜パターン７Ｂ、７Ｃに外接する長方形パターン８Ｂ、８Ｃのアスペクト比を薄膜パターン７Ｂ、７Ｃのアスペクト比とする。
　更に図１１（Ｄ）～（Ｆ）に示した複雑な形状の薄膜パターン７Ｄ～７Ｆの場合、薄膜パターン７Ｄ～７Ｆにそれぞれに外接する長方形パターン８Ｄ～８Ｆを規定し、その長方形パターン８Ｄ～８Ｆのアスペクト比を薄膜パターン７Ｄ～７Ｆのアスペクト比とする。その際、長方形パターン８Ｄ～８Ｆの面積に対して薄膜パターン７Ｄ～７Ｆの面積を引いた面積の値が最小になるように、長方形パターン８Ｄ～８Ｆの大きさを決定することが好ましい。

　図１２（Ｇ）に示した内部に空間７Ｓがある薄膜パターン７Ｇの場合、薄膜パターン７Ｇに外接する長方形パターンと空間７Ｓに外接する長方形パターンとの両方でアスペクト比を判定する。例えば、外接する長方形パターンと空間の長方形パターンのアスペクト比のうち、大きい値を電極パターン７のアスペクト比とする。
　又は薄膜パターン７Ｇを幅方向に２分割し、２分割した両方の薄膜パターンに対してそれぞれに外接する長方形パターンを規定する。この場合、２分割した他方の薄膜パターンに対しても同様に長方形パターンを規定することができる。
　図１２（Ｈ）に示した繰り返しパターンで構成される薄膜パターン７Ｈの場合、一つの縦方向パターンとそれに隣接する一つの横方向パターンに分割して測定パターンとして長方形パターン８Ｈを規定する。この場合、前述の図１２（Ｄ）の場合と同様になる。したがって、縦方向パターンとは長手方向のパターンをいい、横方向パターンとは短手方向のパターンをいう。

　そして、薄膜パターン７の長軸Ｌの少なくとも一部（すなわち一部又は全部）が、磁界領域に発生させた磁界Ｈの振動方向（中心軸Ｃに対して垂直方向：Ｙ方向）に対して４５度以上９０度以下の角度を有して配される。「長軸Ｌ」とは、薄膜パターンの長手方向に延びる幅方向中心を通る軸である。例えば、折れ線パターンのように、直交する方向に線状パターンが配されている場合には、折れ線パターンを構成する各線状パターンの長軸を磁界の振動方向に対して４５度に配することができる。このように配することで、折れ線パターンを構成するどの線状パターンの長軸も磁界の振動方向に対して４５度に配されることになる。
　一方、薄膜パターン７の形状が図１１（Ａ）～（Ｆ）、図１２（Ｇ）～（Ｈ）に一例として示したパターン形状の場合には、長方形パターン８Ａ～８Ｈの幅方向中央を通る長手方向を長軸ＬＡ～ＬＨとする。また、長軸ＬＡ～ＬＨと磁界Ｈの振動方向Ｙとが成す角度θＡ～θＨは、上記説明したように４５度以上９０度以下とすることが好ましい。

　薄膜パターンの長軸方向の長さは、マイクロ波照射領域に供給されるマイクロ波の波長の１／１０以上の長さを有することが好ましい。

　上記の焼成方法における薄膜パターン７の焼成は、磁界領域５２の磁界の作用により生じる磁気損失による発熱、及び磁界領域５２の磁界により薄膜パターン７内に発生される誘導電流による発熱のいずれか一方又は両方による。

　上記薄膜パターンの焼成方法においては、薄膜パターンの上部及び下部に絶縁性の薄膜を有していてもよい。この薄膜パターンは単独パターンであっても、いくつかの薄膜パターンが集まって構成される集合パターンであってもよい。上記「絶縁性」とは、電気抵抗が高く、磁界で加熱されず、熱伝導率が低いものであることをいう。
　絶縁性の薄膜としては、好ましくは、樹脂、セラミックス、ガラス、酸化物、等の薄膜が挙げられる。より好ましくは、樹脂、酸化物が挙げられる。絶縁性の薄膜の厚さは、１ｎｍ～１ｃｍが好ましく、２０ｎｍ～５００μｍがさらに好ましい。

　マイクロ波照射空間に形成される定在波は、ＴＭ_ｎ１０（ｎは１以上の整数）モード若しくはＴＥ_１０ｎ（ｎは１以上の整数）モードが好ましい。この定在波と一致した共振周波数からなるマイクロ波エネルギーを空胴共振器１１に供給し、共振周波数の変化に対して常に目的のモードの定在波が形成されるよう、空胴共振器１１に供給するマイクロ波の周波数を自動調整することが好ましい。具体的には、前述したように、マイクロ波発生器２１において、マイクロ波周波数を微調整する方法が挙げられる。

　上記空胴共振器１１内にて加熱、焼成された薄膜パターン７は、第３群装置４によって、第２群装置３にて焼成された薄膜パターン７を更に焼結するための加熱処理を行う。第３群装置４では、例えば、エキシマランプ、例えば１７２ｎｍ（Ｘｅエキシマランプ）の高エネルギーの真空紫外線を使って有機物を分解する処理を行うことが好ましい。

　以下に、本発明のマイクロ波加熱装置１０を、実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。

［実施例１～３］
　実施例１～３のそれぞれは、表１示す市販されている表面抵抗率の異なる幅８ｃｍの樹脂製シート材を測定試料とした。実施例１はシート材の基材がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の透明導電性シート（スタクリアーＮＣＦ）を用いた。実施例２はシート材の基材がポリオレフィンの導電袋（カーボンブラック添加）を用いた。実施例３はシート材の基材がＰＥＴの静電気防止アルミ蒸着バッグを用いた。そして図１に示したマイクロ波加熱装置１０を用いて、円筒型の空胴共振器１１の幅１０ｃｍの磁界領域内に、各シート材を固定し、磁界加熱及び誘電加熱を実施した。磁界加熱には、ＴＭ_１１０モードの定在波を形成させ、誘電加熱には、ＴＭ_０１０モードの定在波を形成させ、中心軸に沿って各測定試料を固定した。磁界加熱及び誘電加熱共に、マイクロ波の周波数は２．３～２．７ＧＨｚの範囲にて、マイクロ波の出力は０～１００Ｗの範囲にて実施した。なお、実施例４～７及び比較例においても同様である。

［比較例１］
　一方、比較例１として、シート材の基材がポリプロピレン（ＰＰ）の導電性ファイルを用いた。それぞれのシートの厚さ、表面抵抗率は表１に記載した通りである。
　実施例１～３及び比較例１の加熱結果を表１に示した。

　表１において、誘電加熱が可能の場合にはＹ印、誘電加熱が不可の場合にはＮ印で示した。また磁界加熱が可能の場合にはＹ印、磁界加熱が不可の場合にはＮ印で示した。なお、誘電加熱に用いた空胴共振器と、磁界加熱に用いた空胴共振器では、異なる空胴共振器を用いており、それぞれの円筒共振器は円筒部内径が異なっている。

　実施例１～３の表面抵抗率の小さい（１０^８Ω／□以下）樹脂製シート材の基材は、一般的に用いられる誘電加熱では加熱はできない。一方で、磁界加熱では加熱できることが分かった。なお、誘電加熱及び磁界加熱の可否は、前述の段落［００３４］に記載した方法により、ＴＭ_０１０モード（誘電加熱の可否）もしくはＴＭ_１１０モード（磁界加熱の可否）の共振周波数が検出できるか調べることで判断した。

［実施例４］
　次に、実施例４は、上記実施例３で用いた静電気防止アルミ蒸着バッグの幅８ｃｍのシート材の基材を測定試料とした。その測定試料を、幅１０ｃｍの磁界照射（反応）空間内に０．２ｃｍ／ｓの速度で移動させながら、加熱した時のシート材の温度変化、及び、マイクロ波加熱装置１０の入射波と反射波、共振周波数の変化を、電磁波センサにて測定した。電磁波センサには、ループアンテナを用いダイオードによる整流回路により直流信号として計測できるものを用いた。温度測定には、ジャパンセンサー製の放射温度計ＴＭＨＸ－ＣＮ０５００を用いてシート中心部の温度を測定した。この磁界加熱には、ＴＭ_１１０モード用の空胴共振器を用いたうえ、ＴＭ_１１０モードの定在波を形成させ、中心軸に沿って測定試料を固定した。その結果を図１３に示した。設定温度である８０℃に対して、８０±１℃で安定して温度は推移した。また、熱画像計測装置４１を用いてシート材の幅方向の温度分布を測定した結果、シート全体が均質に加熱されていることが確認された（図１４参照）。

　［実施例５～６］
　実施例５は、表２に示した市販されている幅８ｃｍのシート状の導電性ガラスを測定試料とした。実施例６は、表２に示した市販されている幅８ｃｍのシート状の導電性シリコンゴム（カーボン混合）を測定試料とした。そして、図１に示したマイクロ波加熱装置１０を用いて、それらの測定試料を、幅１０ｃｍの空胴共振器内に固定し、磁界加熱及び誘電加熱した。一方。比較例５、６は、実施例５、６において、加熱方法を磁界加熱から誘電加熱に変えた以外、実施例５及び６と同様の試料を用いた。磁界加熱には、ＴＭ_１１０モード用の空胴共振器を用いたうえＴＭ_１１０モードの定在波を形成させ、誘電加熱には、ＴＭ_０１０モード用の空胴共振器を用いたうえＴＭ_０１０モードの定在波を形成させ、中心軸に沿って各測定試料を固定した。
　その加熱結果を表２に示した。

　表２において、誘電加熱が可能の場合にはＹ印、誘電加熱が不可の場合にはＮ印で示した。また磁界加熱が可能の場合にはＹ印、磁化加熱が不可の場合にはＮ印で示した。

　その結果、一般的に用いられる誘電加熱では加熱はできないことがわかった。一方で、磁界加熱では加熱できることが分かった。樹脂製シート材の加熱と同様に、誘電加熱及び磁界加熱の可否は、本マイクロ波加熱装置にてマイクロ波の定在波が形成されるかどうかで確認した。更に、マイクロ波出力を変えて導電性ガラス及び導電性シリコンゴムを加熱した結果を、それぞれ図１５及び図１６に示した。放射温度計を用いてシート中心部の温度測定を行った結果、マイクロ波出力が高くなると到達温度も高くなることが確認された。

　［実施例７］
　導電性ペーストを加熱した。
　実施例７は、石英ガラス上に導電性銀ペースト（トーヨーケム株式会社製　製品名ＲＥＸＡＬＰＨＡ）を７５ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍに塗布して、測定試料を作製した。塗布１０分後に、図１に示したマイクロ波加熱装置１０を用いて磁界加熱を行った。磁界加熱には、ＴＭ_１１０モードの定在波を形成させた。測定試料は、マイクロ波加熱装置１０の磁界領域内の中心部（中心軸Ｃを含む）に設置し、磁界加熱にて到達温度１３０℃で５分間加熱を行った。加熱時のペースト塗布部の温度変化及びマイクロ波加熱装置の入射波と反射波、共振周波数の変化を図１７に示した。それらの測定には電磁波センサを用いた。電磁波センサには、ループアンテナを用いた。温度は連続的に上昇し、誘電加熱においては懸念される導電性ペーストのスパークによる急激な温度上昇は、磁界加熱においては生じなかった。熱画像計測装置４１を用いて、加熱時のペースト塗布部全体の温度分布を測定した結果、均質に加熱されていることが確認された（図１８）。また、図１９に示す磁界加熱前（（Ａ）図参照）と加熱後（（Ｂ）図参照）の各試験片の外観において、スパークによる異常加熱部は見られなかった。

　［比較例７］
　比較例７は、実施例７と同様な測定試料を作製した。その測定試料に対して、電気炉にて１３０℃で５分間及び３０分間の加熱を行い、ペースト塗布面内５か所の電気抵抗率を測定した結果を表３に示した。

　マイクロ波の磁界加熱を施した測定試料の電気抵抗率は５か所共にほぼ同じ値を示し、塗布面全体が均質に加熱されているといえる。電気炉加熱の結果と比較すると、磁界加熱による試験片の方が電気抵抗率を低くすることができ（導電性を高めることができ）、加熱効率にも優れることがわかる。

　［比較例８］
　また、比較例８は、石英ガラス上に導電性銀ペースト（トーヨーケム株式会社製　製品名ＲＥＸＡＬＰＨＡ）を１５ｍｍ×４ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍで塗布して、測定試料とした。塗布１０分後に空胴共振器内の中心部（中心軸Ｃを含む）に設置し、ＴＭ_０１０モードの定在波を形成して誘電加熱を行った。加熱時のペースト塗布部の温度変化及び、マイクロ波加熱装置の入射波と反射波、共振周波数の変化を図２０に示した。温度は約６０℃まで上昇し、それ以降は徐々に低下し、温度低下と共に共振周波数は上昇した。１００秒の誘電加熱を終えた後の試験片の電気抵抗率は０．１３Ω・ｃｍであり、磁界加熱と比較して導電性が劣っていることを確認した。導電性ペーストの誘電加熱では、導電性が高くなるにつれてマイクロ波の吸収が低下し、加熱が困難になると考えられる。

　以下に、本発明のマイクロ波加熱方法の一例としてのはんだ実装方法を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。

［実施例１１］
　実施例１は、板状の低耐熱性基板であるポリエチレンテレフタレート基材（ＰＥＴ基板）上に導電性銀ペースト（トーヨーケム株式会社、商品名ＲＥＸＡＬＰＨＡ）をスクリーン印刷し、電極パターンを形成した。電極パターンはホットプレートで６０℃にて２０分乾燥させ、溶媒を除去した。電極パターンをマスキングするため、熱硬化型ソルダーレジスト（太陽ホールディングス株式会社、商品名　Ｓ―２２２　Ｘ１６Ｋ）をスクリーン印刷し、ホットプレートで８０℃にて６０分乾燥させた。次に、ソルダーペースト（千住金属工業株式会社、商品名　エコソルダーペーストＬＴ１４２）をステンシル印刷し、電極パターン上にはんだを形成した。はんだの上にデバイスとして温湿度センサチップ（センシリオン株式会社、商品名　ＳＨＴ―３１）を載せた。温湿度センサチップを載せたＰＥＴ基板を、円筒型の空胴共振器の中心軸Ｃにそって配置した。空胴共振器内にＴＭ_１１０モードの定在波を形成させ、１００Ｗで３秒間マイクロ波を照射し、熱画像計測装置によって電極パターンが１５０℃以上まで昇温したことを確認した。
　空胴共振器内からＰＥＴ基板を取り出し、そのＰＥＴ基板の外観を観察した。その結果、図２１に示したように、はんだ（ソルダーペーストパターン）が溶融したこと、及びＰＥＴ基板に変形が無いことを確認した。このようにして、実施例１の測定試料の温湿度センサを９個作製した。
　また実施例１は、上記測定試料の９個の温湿度センサの動作を確認するため、同一室内環境において温度と湿度を計測した。
　例えば、実装サンプルの測定は、有限会社シスコム社製の温湿度アナログ出力モジュールＳＨＴＤＡ－２に、日置電機株式会社製のＤＣシグナルソース　ＳＳ７０１２を用いて電源供給して、実装サンプルをＳＨＴＤＡ－２に接続し、ＳＨＴＤＡ－２の出力電圧から温度、湿度を算出する。ＳＨＴＤＡ－２にはもともとセンシリオン社製のＳＨＴ－３５（ＳＨＴ－３１の上位モデル）が実装されており、リファレンス用にはこのＳＨＴ－３５を用いて測定したデータを使う。

［比較例１１～１２］
　一方、比較例１は、リファレンス用の温湿度センサとして、読み取り装置をそのまま使ってＳＨＴ－３５の測定データをリファレンスにした。比較例２は、市販のデジタル温湿度計（ヴァイサラ株式会社、商品名　ＨＭ４１）を用いて、実施例１と同一環境にて温度と湿度とを測定した。

　測定の結果、図２２に示したように、同一室内環境における温度及び湿度の測定において、実施例１の９個の温湿度センサは、リファレンスの温湿度センサ及びデジタル温湿度計による測定結果とほぼ同じ値になった。したがって、本発明のはんだ実装方法によって作製された実施例の温湿度センサが正常に動作していることが実証された。

　さらに、本発明のマイクロ波加熱方法としての薄膜パターンの焼成方法を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。

［実施例２１～２８］
　実施例２１～２８は、ポリイミド製のシート上に導電性銀ペースト（トーヨーケム株式会社、商品名ＲＥＸＡＬＰＨＡ）をスクリーン印刷し、表４に記載した所定のサイズの厚さ０．０１２ｍｍで導電性の薄膜パターンを形成した測定試料１～８を作製した。表４に記載した各サイズは、ホットプレートによる乾燥前のサイズである。そして図１０に示した薄膜パターンの焼成装置１００を用いて、各測定試料１～８をホットプレートに載せ、薄膜パターンをホットプレートで６０℃にて２０分乾燥させ、溶媒を除去した。円筒型の空胴共振器（キャビティ）内にはＴＭ_１１０モードの定在波を形成させた。各試験シート１～８は、各薄膜パターンの長軸方向が空胴共振器の円筒中心軸において、磁界の振動方向に対して９０度の方向になるように配置した。この状態にて、各試験シート１～８を空胴共振器１０の入口１２から円筒中心軸Ｃの磁界領域５２を通り出口１３から出るように搬送機構３１によって搬送した。空胴共振器１０内において各薄膜パターンに、周波数２．４５ＧＨｚ、出力１００Ｗのマイクロ波を照射し、ＴＭ_１１０モードの定在波を形成し、薄膜パターンを加熱、焼成し、導電性を付与した。そのときの薄膜パターンの温度変化を熱画像計測装置（サーモビュアー）にて測定した。熱画像計測装置には、日本アビオニクス社製ＩｎｆｒＲＥＣ　Ｈ８０００（商品名）を用いた。マイクロ波の照射１分後の温度を測定し記録した。その後、マイクロ波照射後の各薄膜パターンの体積抵抗率を測定した。体積抵抗率は、三菱ケミカルアナリテック社製ロレスタ-ＧＸ　ＭＣＰ-Ｔ６１０にて、４端子プローブによって測定した。
　薄膜パターンの形状をパラメータとした体積抵抗率と加熱到達温度との関係は図２３に示した通りである。

［比較例２１～２８］
　一方、比較例２１～２８は、各パターンの長軸方向を磁界の振動方向に対して０度の方向に配置した以外、実施例２１～２８と同様にして作製し、実施例２１～２８と同様にして焼成を行った。薄膜パターンの形状をパラメータとした体積抵抗率と加熱到達温度との関係は図２３に示した通りである。

　図２３は、各薄膜パターンのマイクロ波照射時の到達温度および照射後に測定した体積抵抗率を示す。なお、１ｍｍ×４０ｍｍ、２ｍｍ×４０ｍｍの薄膜パターンの加熱温度は、その長軸方向を磁界の振動方向に対して９０度の位置に配置した場合に、マイクロ波を照射した１０秒以内にポリイミド製シートの耐熱温度を超えた。しかも、熱画像計測装置の測定上限の３００℃を超えたため、３００℃として記録しているが、実際は更に高温まで昇温している。
　この結果から、磁界の振動方向に対して０度方向に薄膜パターンの長軸を配置した薄膜パターンはいずれもほとんど昇温せず、体積抵抗率も高いことがわかった。また磁界の振動方向に対して９０度の位置に薄膜パターンの長軸を配置した薄膜パターンは、細く長い（アスペクト比が大きい）パターンほど高温まで昇温していることがわかった。
　この結果から、薄膜パターンの形状と配置の方向によって、焼成の可否や到達温度の違いがあることが明らかになった。

　また、図２４は、磁界の振動方向に対して薄膜パターンの長軸方向を９０度にした、各薄膜パターンのマイクロ波照射時の到達温度と薄膜パターンの長さの関係を示す。
　この結果から、薄膜パターンの長軸方向の長さが２６ｍｍ以上の薄膜パターンは、いずれも、１０秒以内に１３０℃以上に昇温されることがわかった。また図２４と同様に、磁界の振動方向に対して９０度に長軸を配置した薄膜パターンは、細く長い（アスペクト比が大きい）パターンほど高温まで昇温していることがわかった。
　よって、本発明の焼成方法では、薄膜パターンの長軸の長さが２６ｍｍ以上であり、アスペクト比が３．７以上であり、薄膜パターンの長軸が磁界領域の磁界の振動方向に対して４５度以上の角度を有して配されていることが重要であることがわかった。

　本発明をその実施例とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。

　本願は、２０１８年２月８日に日本国で特許出願された特願２０１８－０２１４５５、特願２０１８－０２１４５６、特願２０１８－０２１４５７及び２０１８年９月２７日に日本国で特許出願された特願２０１８－１８２６０５に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。

　　１Ａ、１Ｂ、１Ｃ　はんだ実装装置
　　１００　薄膜パターンの焼成装置
　　２　第１群装置（前段の第１装置、前段の装置）
　　３　第２群装置（前段の第２装置、マイクロ波加熱装置１０）
　　４　第３群装置（マイクロ波加熱装置１０、後段の装置）
　　５　第４群装置（後段の装置）
　　６　基材
　　７　被加熱対象物（電極パターン、薄膜パターン）
　１０　マイクロ波加熱装置
　１１　空胴共振器
　１２　入口
　１３　出口
　１４　マイクロ波供給口（同軸導波管変換器型マイクロ波供給口）
　１５　窓
　２１　マイクロ波発生器
　２２　マイクロ波増幅器
　２３　アイソレータ
　２４　整合器
　２５　アンテナ
　２６　ケーブル
　３１　搬送機構
　３１Ａ　供給側搬送部
　３１Ｂ　送り出し側搬送部
　４１　熱画像計測装置
　４２、４５、４６　ケーブル
　４２　制御器
　４４　電磁波センサ
　Ｃ　空胴中心軸（中心軸）

Claims

　マイクロ波を利用するマイクロ波加熱方法であって、
　前記マイクロ波の周波数を制御してシングルモード定在波を形成し、
　前記定在波によって形成される磁界強度が一様かつ極大となる磁界領域に被加熱対象物を配し、
　前記磁界領域の磁界の作用により生じる磁気損失による磁気発熱、及び／又は前記磁界領域の磁界により前記被加熱対象物内に発生される誘導電流による誘導加熱により前記被加熱対象物を加熱するマイクロ波加熱方法。
　前記シングルモード定在波がＴＭ_ｎ１０（ｎは１以上の整数）モード又はＴＥ_１０ｎ（ｎは１以上の整数）モードである請求項１に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記被加熱対象物が基材上に配した電極パターン及びデバイスの電気接合用電極である請求項１又は２のいずれかに記載のマイクロ波加熱方法。
　前記電極パターンと前記電極接合用電極とを加熱して、前記電極パターン上に配したはんだを加熱、溶融する請求項３に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記シングルモード定在波を発生させる共振器が円筒共振器又は角筒共振器であり、
　前記シングルモード定在波を発生させる共振器の胴部壁の対向する位置に入口と出口とを備え、
　前記入口より前記被加熱対象物を搬入し、前記出口より前記被加熱対象物を搬出する搬送機構を有し、
　前記電極パターンの長軸方向の少なくとも一部を、前記シングルモード定在波にて形成される磁界の振動方向に対して４５度以上９０度以下の角度にして配し、該電極パターンをマイクロ波加熱する請求項３又は４に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記共振器内に配される前記被加熱対象物の配置状態に応じて変動する前記シングルモード定在波に一致する共振周波数を検出し、該共振周波数と一致する周波数に前記マイクロ波を調節して前記共振器内に照射する請求項５に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記共振器内のマイクロ波照射空間からの反射波を計測し、該反射波の計測信号を基に、該反射波が極小となる前記マイクロ波の周波数から、前記シングルモード定在波に一致する共振周波数を検出して、前記マイクロ波の周波数を制御する請求項６に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記共振器内のマイクロ波照射空間のエネルギー密度を計測し、該エネルギー密度の計測信号を基に、該エネルギー密度が極大となる前記マイクロ波の周波数から、前記シングルモード定在波に一致する共振周波数を検出して、前記マイクロ波の周波数を制御する請求項６に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記共振器が、複数配され、該複数の共振器によって連続的にマイクロ波加熱される請求項５～８のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記電極パターンの上部及び下部に絶縁性の薄膜を有する請求項３～９のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記共振器内にて、前記基材を前記磁界の振動方向に対して垂直方向に上下動可能とする請求項５～１０のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記基材上に、プライマー・接着層を印刷する工程と該プライマー・接着層の乾燥工程、及び電極パターンの印刷工程と該電極パターンの乾燥工程、ソルダーペースト塗布工程、デバイス搭載工程、及びマイクロ波照射条件判定工程を含む前段の工程と、
　フラックス除去工程、接着剤塗布工程及び該接着剤の硬化工程を含む後段の工程とを備え、
　前記搬送機構によって前記基材を連続的に搬送し、前記前段の工程、前記マイクロ波加熱方法を実施するマイクロ波加熱装置によるマイクロ波加熱工程及び前記後段の工程を順に行う請求項５～１１のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記前段の工程は、ソルダーペースト塗布工程が、ステンシル印刷装置、ディスペンサ装置、又ははんだボールマウンタにより行われる請求項１２に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記後段の工程は、フラックス除去工程が洗浄工程であり、前記接着剤塗布工程がステンシル印刷工程、スクリーン印刷工程、又はディスペンサ工程であり、前記接着剤硬化工程が、エキシマランプ、紫外線ランプ、赤外線ランプ、熱風装置、ホットプレート、大気圧プラズマ照射手段、キセノンフラッシュランプ又は高湿度チャンバーによる加熱工程である請求項１２又は１３に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記基材上にプライマーを介して前記電極パターンを配置する工程と、
　前記電極パターン上に前記はんだを介して前記デバイスに形成された前記電気接合用電極を接続するとともに、前記電極パターン間の前記基材上に接着層を介して前記デバイスを接着する工程とを含み、
　前記デバイスの周囲に接着剤を形成する請求項４～１４のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記電極パターンの長軸方向の少なくとも一部を、前記シングルモード定在波にて形成される磁界の振動方向に対して４５度以上９０度以下の角度にして配し、該電極パターンをマイクロ波加熱する請求項３～１５のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記電気接合用電極の長軸の少なくとも一部を、前記シングルモード定在波によって形成される磁界の振動方向に対して４０度以上９０度以下の角度にして配した請求項３～１６のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記被加熱対象物が基材上に配された薄膜パターンであり、
　前記薄膜パターンは、アスペクト比が３．７以上の異方性を有する薄膜パターンであり、該薄膜パターンの長軸方向の少なくとも一部を前記磁界領域に発生させた磁界の振動方向に対して４５度以上９０度以下の角度に配して、前記磁界領域に前記基材を通す、請求項１又は２に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記薄膜パターンの長軸方向の長さが前記マイクロ波の波長の１／１０以上の長さを有する請求項１８に記載のマイクロ波加熱方法。
　前記マイクロ波加熱方法が、前記被加熱対象物をマイクロ波により加熱して、化学反応を生じさせる化学反応方法である請求項１～１９のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱方法。
　円筒型又は筒中心軸に対して垂直方向の断面が長方形の筒型を除く筒中心軸を中心として対向する２面が平行な多角筒型のマイクロ波照射空間となる空胴共振器と、
　前記空胴共振器内の磁界のエネルギー分布が均一な空間に、磁性体、磁気損失のある材料若しくは導電性のある材料の被加熱対象物、又は、磁性体、磁気損失のある材料若しくは導電性のある材料を含む複合材料の被加熱対象物を、該空胴共振器の磁界強度が極大かつ均一になる磁界領域を通るように供給する搬送機構を備え、
　前記搬送機構によって供給された前記被加熱対象物を前記磁界領域にて加熱するマイクロ波加熱装置。
　前記搬送機構は、前記被加熱対象物が前記磁界領域を通過する際、前記被加熱対象物を電界強度が極小となる空間を通す請求項２１に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記空胴共振器が、円筒型のマイクロ波照射空間を有し、円筒中心軸に沿って磁界強度が一様かつ極大となるＴＭ_ｎ１０（ｎは１以上の整数）モード若しくはＴＥ_１０ｎ（ｎは１以上の整数）モードの定在波が形成される空胴共振器であり、
　前記マイクロ波照射空間内に搬入される前記被加熱対象物を配した基材が通過する、前記空胴共振器の胴部壁に配された入口と、
　前記マイクロ波照射空間内から搬出される前記基材が通過する、前記空胴共振器の胴部壁に配された出口とを有し、
　前記搬送機構が、前記基材を、前記入口から搬入し、前記磁界強度が極大となる磁界領域を通過して前記出口から搬出するものであり、
　前記基材に配した前記被加熱対象物の薄膜パターンの長軸方向の少なくとも一部を、前記磁界領域に発生させた磁界の振動方向に対して４５度以上９０度以下の角度にして、前記磁界領域に前記基材を通過させて前記薄膜パターンを加熱する請求項２２に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記薄膜パターンが電極パターンであり、該電極パターンを加熱して該電極パターン上に配したはんだを溶融する請求項２３に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記薄膜パターンの加熱によって該薄膜パターンを焼成する請求項２３に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記マイクロ波照射空間内部に形成される定在波がＴＭ_１１０モードであり、
　前記磁界領域は、前記空胴共振器の筒中心軸に沿う空間である請求項２１～２５のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記ＴＭ_１１０モードの定在波を形成させる手段は、前記マイクロ波照射空間に前記被加熱対象物が挿入された状態で、常に前記筒中心軸に沿って磁界の均一分布状態を維持する、マイクロ波の周波数を制御する機構を有する、請求項２６記載のマイクロ波加熱装置。
　前記マイクロ波の周波数を制御する機構は、前記被加熱対象物の挿入状態に応じて変動するＴＭ_１１０モードの定在波に一致する共振周波数を検出し、該共振周波数と一致するマイクロ波を照射する請求項２７に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記ＴＭ_１１０モードの定在波に一致する共振周波数を検出する手段は、前記マイクロ波照射空間からの反射波を計測する機構を有し、その計測信号をもとに反射波が極小となる周波数から、共振周波数を検出する前記マイクロ波の周波数を制御する機構を有する請求項２８に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記ＴＭ_１１０モードの定在波に一致する共振周波数を検出する手段は、前記マイクロ波照射空間内のエネルギー状態を計測する機構を有し、その計測信号をもとにマイクロ波照射空間内のエネルギー密度が極大となる周波数から、共振周波数を検出する前記マイクロ波の周波数を制御する機構を有する請求項２９に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記空胴共振器の筒中心軸で極大となる磁界を作用させて前記被加熱対象物に誘導電流を発生させ、前記被加熱対象物を加熱する請求項２１～３０のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記マイクロ波加熱装置が、１つ若しくは複数の前記空胴共振器を有する請求項２１～３１のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記被加熱対象物が基材上に配された薄膜パターンであり、該基材を前記マイクロ波加熱装置によって加熱焼成する前に、該基材を予備乾燥する前段の装置と、
　前記マイクロ波加熱装置による前記薄膜パターンの焼成後に後処理を行う後段の装置とを備え、
　前記搬送機構によって前記基材を連続的に搬送し、前記前段の装置、前記マイクロ波加熱装置及び前記後段の装置によって順に処理を行う請求項２１に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記前段の装置が、薄膜パターンを予備乾燥する、赤外線加熱装置、熱風加熱装置、又はホットプレートを有する請求項３３に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記の後段の装置が、前記薄膜パターンを更に焼結するための加熱手段からなり、
　前記加熱手段が、エキシマランプ、紫外線ランプ、大気圧プラズマ照射手段又はキセノンフラッシュランプを有する請求項３３又は３４に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記搬送機構は、前記空胴共振器内にて、前記被加熱対象物を前記磁界の振動方向に対して垂直方向に上下動可能とする請求項２１～３５のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記マイクロ波加熱装置が、前記被加熱対象物をマイクロ波により発生させた磁界により加熱して、化学反応を生じさせる化学反応装置である請求項２１～３６のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
　請求項１～２０のいずれかに１項に記載のマイクロ波加熱方法を用いた化学反応方法であって、前記被加熱対象物を加熱することにより化学反応を生じさせることを含む、化学反応方法。