WO2015152387A1 - Ｌｅｄ用はんだ合金およびｌｅｄモジュール - Google Patents

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WO2015152387A1
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led
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solder alloy
component
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上島　稔
健志 坂本
礼 藤巻
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千住金属工業株式会社
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    • H01L2924/12041—LED

Definitions

  • the present invention relates to a solder alloy, and more particularly to a solder alloy designed to improve reliability when soldering a component having a small side electrode area and an aluminum substrate (hereinafter referred to as an Al substrate).
  • Claim 1 of Patent Document 1 states that “a solder excellent in heat-resistant fatigue characteristics, made of an alloy having a composition of Ag more than 3.0% and 5.0% by weight or less, Cu 0.5 to 3.0% by weight, and the balance Sn.
  • the second aspect discloses “the high temperature solder according to claim 1 further containing 5% or less of Sb”.
  • Patent Document 2 “the reliability of an electrode structure of an insulating substrate that constitutes a surface-mounted device formed by mounting a semiconductor chip on an insulating substrate, the surface electrode and the back electrode are connected by a plurality of connection electrodes.
  • An LED component is disclosed which has a high electrode structure and can reliably inspect a connection failure between the front electrode or back electrode and any of the plurality of connection electrodes in such an electrode structure.
  • solder alloys have been proposed so far that are suitable for the usage environment and application. However, they are exclusively used for soldering general parts. When soldering semiconductor light-emitting elements, especially LED parts. The optimal composition of was not studied.
  • LED parts have come to be widely used due to their high luminous efficiency, including lighting applications, and various techniques have been proposed for manufacturing methods and methods of use.
  • LED parts are bonded to a ceramic substrate such as Si3N4, SiC, Al2O3, AlN, or SiO2 with a metal that does not melt at 260 ° C., such as Au—Sn alloy or Ag sintered paste.
  • An electrode is formed on the substrate with Cu, Ag, or the like, and the circuit electrode formed on the light emitting element and the ceramic substrate is bonded with a wire of Au, Cu, or Al.
  • the mechanical properties of LED parts are almost the same as those of ceramics, and the thermal expansion coefficient of thermal expansion is about 3 to 6 ppm / ° C., and the thermal expansion is small.
  • an Al substrate having a high heat dissipation is increasingly used. .
  • the LED module what soldered LED components and Al board
  • the coefficient of linear expansion of the Al substrate is about 23 ppm / ° C., and the thermal expansion is relatively large.
  • An Al substrate is a substrate in which a circuit is formed of copper foil with Al having good heat dissipation as a base material and an insulating material sandwiched therebetween.
  • the side electrode and the bottom electrode, and the top electrode on which the light emitting element is installed are simultaneously formed on a single ceramic substrate. Thereafter, die bonding or wire bonding of the element is performed, the element is further molded, and the ceramic substrate is cut.
  • through-vias appear on the side surface when cutting, some side electrodes will be formed, but even if some side electrodes are formed, the electrode area on the side surface of the ceramic substrate is small, and the electrodes are formed. The part side and fillet of the part that is not formed are not formed.
  • the area of the side electrode is 30% or less of the area of the side face, and the LED part has solder bonded only to the bottom electrode, and the soldered part easily peels off due to thermal fatigue.
  • the life of the joint is shortened due to the progress of cracks in the bottom electrode.
  • An object of the present invention is to solve such a problem. Even if the side electrode is formed of a through via and the electrode on the side of the component is an LED component having only a through via portion, the present invention is resistant to thermal fatigue and has a joint portion. The present invention provides a solder alloy for LED parts having a long lifetime.
  • the present inventors have found that an LED component and an Al in which side electrodes are formed by through vias, the side electrodes are only in through vias, and solder is joined only to the bottom electrode when soldering to a printed circuit board.
  • a solder alloy for soldering the substrate it has been found that an Sn—Cu based solder alloy base with Sb added is suitable, and the present invention has been completed.
  • the present invention relates to a solder alloy used in a module in which a main body is joined to a component made of ceramic and an Al substrate, and in mass%, Ag: 0 to 4% (including 0), Cu: 0.3 to 1. It is a solder alloy comprising 2%, Sb: 3 to 10%, and remaining Sn.
  • Bi has been added to add thermal fatigue properties to Sn—Cu solder alloys. That is, the Sn-based solder alloy to which Bi was added was very effective in improving the reliability of the solder joint portion between the chip resistor component having both electrodes on both sides and the printed circuit board such as FR-4.
  • Bi has almost no life-prolonging effect and Sb is particularly effective in the solder joint portion between the ceramic-based LED component and the Al substrate whose linear expansion coefficient does not greatly change from that of the chip resistor component.
  • Sb is similarly dissolved in Sn, but Sb is not largely segregated in the solder fillet, and Sb that cannot be dissolved is finely dispersed in the solder alloy as an SnSb intermetallic compound.
  • the finely dispersed SnSb intermetallic compound can improve the strength of the solder alloy without greatly reducing the ductility. Therefore, it is very effective for the solder joint between the LED component and the Al-based substrate. It is an additive element.
  • the side electrode and the bottom electrode, and the top electrode on which the light emitting element is installed are simultaneously formed on one ceramic substrate. Thereafter, die bonding or wire bonding of the element is performed, and the element is further molded to cut the ceramic substrate. Therefore, unlike other ceramic parts such as chip resistors and chip capacitors, there are almost no electrodes on the side of the parts, so the solder fillets on the side of the parts that can form other ceramic parts such as chip resistors and chip capacitors Are not formed, and are joined only by a solder joint between the lower surface of the component and the Al substrate.
  • the configuration of the LED component of the present invention is a component made of ceramic whose side electrode area is 30% or less of the total area of the side surface.
  • the area of the side electrode in the present invention is the area of the electrode portion that can be seen when the part is viewed from the side, and does not indicate the area of the inner side surface of the semicircular through via.
  • the present invention relates to a solder alloy used for a module in which a body having a side electrode of 30% or less of the total area of the side surface and a body made of ceramic and an Al substrate are joined to each other, and is represented by Ag: 0 to 4 %, Cu: 0.3 to 1.2%, Sb: 3 to 10%, and the remaining Sn.
  • solder alloy in which one or more elements selected from Ni and Co are added in a total of 0.15% or less by mass% to the solder alloy.
  • solder alloy in which one or more elements selected from P and Ge are added in a total of 0.1% or less by mass% to the solder alloy.
  • solder alloy is a solder alloy having an average shear stress of 25 MPa or more.
  • solder alloy is a solder alloy having a minimum shear stress of 15 MPa or more.
  • the component is a solder alloy characterized by being an LED component.
  • a light emitting element is mounted on the ceramic substrate, and the light emitting element is molded and then cut at the through via portion of the ceramic substrate, and the electrode area of the side surface of the LED component is the total area of the side surface.
  • LED components that are 30% or less, An LED comprising: an insulating layer formed on an Al substrate; and an Al substrate having a Cu electrode formed on the insulating layer, joined with the solder alloy according to any one of claims 1 to 4. It is a module.
  • the solder alloy of the present invention when 3 to 10% of Sb is added to the Sn—Cu based solder alloy, the SnSb intermetallic compound is finely dispersed in the solder alloy to improve the strength of the solder alloy. Even in an LED component in which the electrode is formed of a through via and the solder fillet is formed only with the lower surface electrode, there is an advantage that the occurrence of cracks can be suppressed without reducing the shear stress.
  • the schematic diagram which shows an example of the bottom face of LED components The schematic diagram which shows an example of the side surface of LED component whose area of a side electrode is 30% or less of the total area of this side surface.
  • the Al substrate has a very large linear expansion coefficient of about 23 ppm / ° C., and the load on the solder joint is very large.
  • the electrode area on the side surface of the ceramic substrate is small due to the convenience of the manufacturing process of the LED component, the solder fillet is small, or the fillet is formed, but the electrode is not formed. The side surface and the solder are not joined or easily peeled off due to thermal fatigue. Therefore, in the LED component, the life of the joint is determined by the progress of solder cracks at the joint between the lower electrode and the substrate.
  • FIG. 1 shows the bottom surface 101 of the LED component, and the electrode 102 has an anode and a cathode.
  • the total electrode area of the anode and the cathode is designed to be 10% to 80% of the entire lower surface of the component. If the heat dissipation junction is not provided, the electrode area including the cathode and anode can be made relatively large, but especially in the high-brightness type, the heat dissipation cannot be satisfied unless a heat dissipation electrode is installed directly under the light emitting element. As a result, the area of the cathode and the anode must be reduced, so that the progress of cracks in the soldered portion where the electrodes are joined is further accelerated.
  • FIG. 2 shows a side surface 201 of the LED component, and an electrode 202 is provided on the side surface for supplying a current to the upper surface of the component in order to supply the current of the lower surface electrode to the light emitting element.
  • some parts supply current via through vias in the ceramic substrate and do not provide side electrodes.
  • the side electrode and the bottom electrode, and the top electrode on which the light emitting element is installed are simultaneously formed on one ceramic substrate. Thereafter, die bonding or wire bonding of the element is performed, the element is further molded, and the ceramic substrate is cut. If through vias appear on the side surface when cutting, some side electrodes will be formed, but the method of forming the electrodes is quite different from ordinary chip resistor parts that still have electrodes formed on the entire side surface. come.
  • FIG. 3 is a side view schematically showing an LED module in which the LED component 301 is soldered to the Al substrate 306.
  • the LED module is roughly composed of an LED component 301 and an Al substrate 306, which are joined by solder 303.
  • the LED component 301 emits monochromatic visible light when a direct current is applied.
  • the LED component 301 includes a Ni / Sn or Ni / Au plating electrode 302 on its lower surface.
  • the Al substrate 306 includes a Cu electrode 304 and an insulating layer 305.
  • the solder 303 joins the Ni base Sn electrode or the Ni base Au electrode 302 of the light emitting element and the Cu electrode 304 of the Al substrate 306.
  • no solder alloy is applied to the side surface of the LED component 301.
  • FIG. 3 shows the case where there are no side electrodes. Even when the electrode area on the side surface is only 30% or less of the total side surface area as shown in FIG. 2, the solder is not applied so as to effectively affect the strength.
  • FIG. 4 is a side view of a module in which a normal chip resistor component 401 and a glass epoxy substrate (FR-4) 405 are soldered.
  • a normal module is roughly composed of a chip resistor component 401 and a glass epoxy substrate (FR-4) 405, which are components joined by solder 403.
  • the chip resistor component 401 includes Ni / Sn plating electrodes on both side surfaces
  • the glass epoxy substrate (FR-4) 405 includes a Cu electrode 404.
  • a fillet of solder 403 is formed on the side surface, and is firmly soldered from the bottom surface to the side surface of the glass epoxy substrate (FR-4) and the chip resistor component.
  • the strength of the solder joint portion is reduced.
  • FIG. 5 is an image obtained by photographing a general LED component targeted by the present invention.
  • the upper left is the upper surface
  • the upper right is the side viewed from diagonally above
  • the lower right is the bottom
  • the lower left is the side viewed from diagonally below.
  • the LED component is provided with a solder layer such as Cu or Sn for soldering to the substrate on the lower surface opposite to the light emitting side.
  • soldering is performed so that the substrate and the LED component are joined to the metal portion.
  • the solder layer is hardly formed on the side surface of the LED component. For this reason, when the LED component is soldered to the Al substrate, it is considered that the strength of the joint portion is lower than that of a normal chip component because it is soldered in a shape as shown in FIG.
  • the thermal cycle life becomes longer as the solder alloy having a composition with increased hardness is used.
  • a solder alloy having a higher hardness is used. Even if it is used, the thermal cycle life may be shortened.
  • Ag becomes a thin needle-like intermetallic compound Ag3Sn in the solder, and can be dispersed on the network to improve the strength of the solder and suppress the development of cracks.
  • Ag3Sn easily coarsens due to a temperature load and stress of 125 ° C. or higher, and the strength improving effect disappears particularly at the tip portion where the crack has progressed. Therefore, it is difficult to suppress the progress of cracks due to thermal fatigue with a maximum temperature of 125 ° C. or higher in a component in which solder fillets are hardly formed on the side surfaces, such as LED components, only with an Ag-added alloy.
  • the strength of the solder is improved by dispersing intermetallic compounds such as Cu6Sn5, (CuNi) 6Sn5, and Ni3Sn4 on the network, but the strength improving effect is lower than that of Ag. It becomes coarse due to the temperature load and stress above °C, and its strength improvement effect disappears.
  • Sb and Bi are dispersed in Sn and improve the strength of Sn itself, the effect is hardly changed by a temperature load or stress of 125 ° C. or higher.
  • Sb improves the strength of the solder in the same manner as Bi, but even with Sb, when the addition amount exceeds 10%, the elongation at room temperature is 39% (Sn-3Ag-10Sb-1Cu-0.02Ni). As a result, ductility decreases. However, the ductility is improved in the high temperature region of 125 ° C., and the elongation is 53%. Thus, even in the case of similar Bi and Sb in terms of improving the strength of Sn itself, the ductility behavior at high temperature is greatly different, so Sb addition improves the strength of the solder itself while increasing the strength of the solder itself.
  • the stress relaxation property can also be improved, so it is effective for joining LED parts and Al substrates that require high strength and stress relaxation at high temperatures, and the life of the joint is greatly extended by improving the strength by adding Sb. be able to.
  • Bi and Sb are known to dissolve in Sn, increase the strength of Sn, and improve the heat cycle characteristics of chip resistor components mounted on a printed circuit board such as FR-4.
  • a feature of the chip resistor component is that metal electrodes are formed on the entire side surfaces on both sides, and the higher the solder strength, the longer the life. Cracks develop relatively easily in the solder joints at the bottom of chip resistor components, but because of the large solder fillets, the cracks in the solder fillets are slow to develop, especially when the tensile strength is high, especially at high temperatures. A higher alloy has a longer life.
  • Ceramic-based LED components cannot form electrodes on the entire side surface in the LED component manufacturing process, and moreover, in order to efficiently release the heat generated from the LEDs, recently, an Al-based substrate is used. Is used.
  • the Al base material has a larger linear expansion coefficient and higher rigidity than ordinary FR-4, and the load on the solder joint during the heat cycle test becomes larger.
  • it is difficult to provide an electrode on the entire side surface of an LED component, unlike a chip resistor component it is necessary to maintain bonding with the lower electrode of the LED component.
  • Patent Document 2 it is described that by providing two electrodes on one side surface, even if one side is cut off, conduction can be maintained with the other electrode.
  • the solder joint part of the base substrate cracks have propagated from the center part of the bottom surface, and a part of one side electrode has already cracked, and the solder joint part on the anode side or cathode side has already been Most of the cracks have progressed and are conducting, but immediately thereafter, the cracks completely penetrate one electrode, resulting in poor conduction. For this reason, unless a solder crack is essentially prevented, the life cannot be extended in the heat cycle test.
  • the solder joint of the LED component has an important function of releasing heat generated in the LED component in addition to conduction.
  • the continuity failure causes troubles such as the LED not emitting light, but if the heat dissipation is reduced, the LED and surrounding organic substances may be burned by the heat in some cases. Therefore, a metal substrate such as Al that does not ignite more than an organic base material such as FR-4 is preferred. In any case, in order to prevent the ignition of the LED itself, it is necessary not only to maintain conduction but also to sufficiently suppress the progress of cracks.
  • the Sn—Cu based solder alloy to which Bi was added was very effective in improving the reliability of the solder joint between the chip resistor component having both electrodes on both sides and the printed circuit board such as FR-4.
  • Bi has almost no life-prolonging effect and Sb is particularly effective in the solder joint portion between the ceramic-based LED component and the Al substrate whose linear expansion coefficient does not greatly change from that of the chip resistor component.
  • the addition amount of both Bi and Sb to the SnAgCu alloy increases, the tensile strength increases at room temperature and at a high temperature of 125 ° C. or higher, and the same mechanical properties are obtained.
  • the elongation decreases, In Sn3Ag1Cu5Bi alloy, it becomes 20% or less.
  • Sb is also solid-dissolved in Sn, but Sb is not largely segregated in the solder fillet, and Sb that cannot be dissolved is finely dispersed as an SnSb intermetallic compound.
  • the finely dispersed SnSb intermetallic compound can improve the strength without greatly reducing the ductility. Therefore, it is a very effective additive element in the solder joint between such an LED component and an Al-based substrate. is there. If the amount of Sb added is too small, Sb only dissolves in Sb, and the fine intermetallic compound of SnSb does not dissolve in the Sn matrix, so that the progress of cracks cannot be suppressed. Therefore, it is necessary to add at least 3% Sb.
  • the SnSb intermetallic compound becomes coarse.
  • the Sb addition amount is preferably 10% or less.
  • the addition of Ag improves the tensile strength.
  • Sb is added, the addition of Ag can further suppress the development of cracks in the heat cycle test, but if added excessively, large Ag3Sn greatly reduces the elongation. 1 to 3% is preferable.
  • Ceramic-based LED parts often use Ni for electrode formation, and the outermost surface is plated with Au, Ag, or the like. Therefore, if the solder Cu is not contained, the Ni electrode is severely cracked, and the LED peels off from the electrode. Therefore, it is necessary to add at least 0.3% or more. Further, if the amount of Cu added is too large, coarse Cu6Sn5 is formed and the crack progress of the solder joint at the bottom of the LED is accelerated, so at most 1.2% is preferable.
  • the strength improvement effect due to the addition of Cu or Ag is impaired by thermal fatigue, but there is an effect of delaying the crack propagation at the joint, and Sb is unevenly distributed because the compound is dispersed on the network. It can suppress that the intensity
  • Ni or Co has an effect of precipitating as an intermetallic compound with Sn at the initial stage of solidification of the solder, making the Sn dendrite finer and homogenizing the solder structure, resulting in improved reliability. it can. That is, when Ni or Co is crystallized as an initial crystal, the Cu concentration of the molten solder around the compound is temporarily reduced, resulting in a composition having a high solidus line locally. Further, since the compound is crystallized in a supercooled state, Sn crystallization starts immediately after a liquid layer having a low Cu concentration is formed. When elements selected from Ni and Co are added in a total amount exceeding 0.15%, the wettability of the solder deteriorates.
  • the addition of P or Ge is effective in preventing discoloration of the solder.
  • the color of the fillet is preferably silver white.
  • the elements selected from P and Ge exceed 0.1% in total, the hardness of the solder increases and it becomes difficult to suppress the crack progress at the solder joint.
  • the side electrode is 0% and 25% of the total area of the side surface, and the 2.8 mm ⁇ 2.8 mm size LED component (hereinafter referred to as “LED component”) And 10 mm to 3.2 mm ⁇ 1.6 mm size (3216R) chip resistor components (hereinafter referred to as “chip resistor components”) each having a side electrode of 100% of the total area of the side surface.
  • LED component the 2.8 mm ⁇ 2.8 mm size LED component
  • chip resistor components 10 mm to 3.2 mm ⁇ 1.6 mm size
  • the LED parts are Ni / Au plated electrodes, and the chip resistor parts are Sn solder ends. Soldering is performed by a reflow method of 240 degrees in a nitrogen atmosphere (oxygen ⁇ 500 ppm).
  • the thermal cycle test was performed by a shear test at a rate of 83.3 ⁇ m / s at room temperature after repeating 1000 cycles at ⁇ 55 to 125 degrees by holding at high temperature for 30 minutes. The strength after the shear cycle was divided by the area of the Cu land of the substrate, and the shear stress was shown as stress per unit area (hereinafter referred to as shear stress). The average value of the shear stress was taken as the average shear stress, and 1.5 times the stress when cracks penetrated on one side was taken as the minimum shear stress. During a stress test, if a crack penetrates one side, the parts rotate without moving in parallel. The results of Table 1 are shown below.
  • the average shear stress itself is smaller than that of the LED component, but the chip resistor component is usually narrow in width and has a small junction area in the first place. For this reason, when the shear stress is simply compared, the stress is lower than that of the LED component.
  • chip resistor parts there is a slight difference in shear stress depending on the alloy composition, but the average shear stress is 25 MPa or more. Also, during a stress test, one side of the chip resistor part cuts first and breaks to rotate. It wasn't. In chip resistor parts, there is not much difference in alloy at about 1000 cyc.
  • Table 1 shows that the solder alloy of the present application has a minimum shear stress of 20 Mpa or more even when the electrode area on the side surface is 25% or 0% of the total area of the side surface (no side wall fillet is formed).
  • the side electrode area was 100% (the side fillet was formed) and was not inferior.
  • the solder alloy of the comparative example is close to 20 Mpa when the side electrode area is 100% (the side fillet is formed), but the side electrode area is 25% and 0% (the side fillet is formed). In other words, the Sure stress was halved.
  • soldering using a solder alloy having a composition for various uses of LED parts as described above a solder structure of LED parts that is more suitable for the intended use is formed, and the solder joint has high reliability. Sex can be obtained.
  • LED component bottom surface 102 101 LED component bottom surface 102, 202 electrode 201 LED component side surface 301 LED component 302 Ni / Sn plating electrode or Ni / Au plating electrode 303, 403 Solder 304, 404 Cu electrode 305 Insulating layer 306 Al substrate 401 Chip resistor component 402 Ni / Sn Plating electrode 405 Glass epoxy board

Abstract

　側面の電極面積が該側面の全面積の３０％以下である本体がセラミックからなる部品とＡｌ基板を接合したモジュールをはんだ付けする際に適した組成のはんだ合金を提供する。　質量％で、Ｓｂ：３～１０％、Ａｇ：０～４％、Ｃｕ：０．３～１．２％、残部Ｓｎからなる合金組成を有する。更に、前記合金組成は、質量％で、ＮｉおよびＣｏから選択される元素１種以上を合計で０．１５％以下、又は／及び、ＰおよびＧｅから選択される元素１種以上を合計で０．０２％以下を含有しても良い。

Description

ＬＥＤ用はんだ合金およびＬＥＤモジュール
　本発明は、はんだ合金、特に、側面の電極の面積が小さい部品とアルミニウム基板（以下、Ａｌ基板という）をはんだ付けする際に信頼性を向上させるよう図ったはんだ合金に関する。
　従来、はんだ付けされた部品が一定の条件下、必要とされる性能・機能を維持できているかを判定するため信頼性評価が行われており、用途に応じた様々な検査、例えば接合部の強度等が検査されている。例えば、熱サイクル試験では一定の間隔で低温状態と高温状態とを繰り返し、はんだ接合部が所定の状態（強度）になるまでの回数を強度の基準とする。一般に、使用状況に応じて求められる信頼性の質が異なり、それに合わせて最適なはんだ合金の組成も決まってくることから、最適な信頼性を得られる様々なはんだ合金の組成が研究され提案されており、例えば特許文献１がある。
　特許文献１の請求項１では、「Ａｇ３．０％超５．０重量％以下、Ｃｕ０．５～３．０重量％、および残部Ｓｎの組成を有する合金から成る、耐熱疲労特性に優れたはんだ付け部を形成する高温はんだ」、請求項２では、「さらに、Ｓｂ５％以下を含有する請求項１記載の高温はんだ」が開示されている。
　特許文献２では、「絶縁性基板上に半導体チップを実装してなる表面実装型デバイスを構成する絶縁性基板の電極構造を、その表面電極と裏面電極とを複数の接続電極により接続した信頼性の高い電極構造とし、しかもこのような電極構造における、表面電極あるいは裏面電極と複数の接続電極のいずれかとの接続不良を確実に検査することを可能と」した、ＬＥＤ部品が開示されている。
特開平０５－０５０２８６号公報 特開２０１２－４９４８０号公報
　従来から使用環境、用途に適合するようなはんだ合金の様々な組成が提案されてきたが、専ら一般的な部品に対するはんだ付け用のものであり、半導体発光素子、特にＬＥＤ部品をはんだ付けする際の最適な組成については研究されていなかった。
　一方、近年では照明用途も含め、その発光効率の高さからＬＥＤ部品が広く用いられるようになってきており、製法や使用方法について様々な技術が提案されている。通常、ＬＥＤ部品は、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２などのセラミックス基材に発光素子をＡｕ－Ｓｎ合金やＡｇ焼結ペーストなどの２６０℃では溶融しない金属で接合され、更に、セラミックス基材上にＣｕやＡｇなどで電極を形成し、発光素子とセラミックス基材に形成した回路電極をＡｕ、ＣｕやＡｌのワイヤーでボンディングする。そのため、ＬＥＤ部品の機械的特性はほぼセラミックと同等となり、熱膨張線膨張係数が３～６ｐｐｍ／℃程度と熱膨張が小さいものが多い。
　また、ＬＥＤ部品は、実装される発光素子の発熱が大きいため、放熱性の向上が必要であり、更なる輝度の向上に伴い、放熱性が高いＡｌ基板を使用することが多くなってきている。このように、ＬＥＤ部品とＡｌ基板をはんだ付けしたものはＬＥＤモジュールと呼ばれている。Ａｌ基板の線膨張係数は２３ｐｐｍ／℃程度と熱膨張が比較的大きく、Ａｌ基板にはんだ付けされた場合、はんだ接合部への負荷は非常に大きくなる。Ａｌ基板とは、熱放熱性の良いＡｌを基材として、その上に絶縁材を挟んで銅箔で回路を形成したものである。
　更に、ＬＥＤ部品の製造工程では、側面の電極と下面電極、更に発光素子が設置される上面の電極が一枚のセラミックス基板に同時に形成されるため、側面電極は貫通ビアで同時に形成させる。その後、素子のダイボンディングやワイヤーボンディングを行い、更に素子をモールドしてセラミックス基板が裁断される。裁断する際に貫通ビアが側面に現れる場合は、若干の側面電極が形成されることとなるが、若干の側面電極が形成されていてもセラミックス基材側面の電極面積が小さく、電極が形成されていない部分の部品側面とフィレットが形成されない。このようなＬＥＤ部品は側面電極の面積が該側面の面積の３０％以下であり、ＬＥＤ部品は下面電極としかはんだは接合されておらず、熱疲労によって容易にはんだ付け部が剥離し、ＬＥＤ部品では下面電極へのクラック進行により、接合部の寿命が短くなるという問題がある。
　本発明は、このような課題を解決することを目的とし、側面電極が貫通ビアで形成されて、部品側面の電極が貫通ビア部しかないＬＥＤ部品であっても、熱疲労に強く、接合部の寿命が長いＬＥＤ部品用のはんだ合金を提供するものである。
　本発明者らは、側面電極が貫通ビアで形成されて、側面電極が貫通ビア部にしかなく、プリント基板とのはんだ付け時に、はんだが下面電極のみとしか接合されないような、ＬＥＤ部品とＡｌ基板のはんだ付け用のはんだ合金として、Ｓｎ－Ｃｕ系はんだ合金ベースにＳｂを添加したものが適していることを見い出し、本発明を完成させた。
　本発明は、本体がセラミックから成る部品とＡｌ基板とを接合したモジュールに用いるはんだ合金であって、質量％で、Ａｇ：０～４％（０を含む）、Ｃｕ：０．３～１．２％、Ｓｂ：３～１０％、残部Ｓｎからなるはんだ合金である。
　一般的に、Ｓｎ－Ｃｕ系のはんだ合金に熱疲労特性を付加させるには、Ｂｉを添加させることが行われてきた。つまり、Ｂｉを添加したＳｎ系はんだ合金は両面が全面電極となっているチップ抵抗部品とＦＲ－４などのプリント基板のはんだ接合部の信頼性向上には非常に有効であった。しかし、チップ抵抗部品と線膨張係数が大きく変わらないセラミックス基材のＬＥＤ部品とＡｌ基板のはんだ接合部ではＢｉは延命効果がほとんどなく、Ｓｂがとりわけ有効である。
　Ｓｂ添加量とＢｉの最大の違いは、ＢｉはＳｎに固溶するが、過剰なＢｉ添加ではＢｉ自体がはんだ中に晶出し、伸びを大きく低下させる。特に、Ｂｉははんだ凝固時に一部分に偏析しやすく、局所的に延性の良くない部分が生じる。一旦、クラックが進展するとクラック先端部へ応力が集中し、ますますクラックの進展が加速するので、Ｂｉの様に高強度ではあるが、極端に延性の低いＢｉが粗大に偏析するようなはんだ接合部は側面全面に電極が無く、大きなはんだフィレットを形成できないセラミックス基材のＬＥＤ部品とＡｌ基材の基板のはんだ付け合金としては不向きである。
　一方で、Ｓｂも同じく、Ｓｎ中に固溶するが、Ｓｂははんだフィレット中で大きく偏析することなく、固溶できないＳｂはＳｎＳｂ金属間化合物として、はんだ合金中に微細に分散する。逆に、微細に分散したＳｎＳｂ金属間化合物は大きく延性を低下させることなく、はんだ合金の強度を改善できるため、このようなＬＥＤ部品とＡｌ基材の基板とのはんだ接合部に非常に有効な添加元素である。
　 ＬＥＤ部品の製造工程では、側面の電極と下面電極、更に発光素子が設置される上面の電極が一枚のセラミックス基板に同時に形成されるため、側面電極は貫通ビアで同時に形成させる。その後、素子のダイボンディングやワイヤーボンディングを行い、更に素子をモールドしてセラミックス基板が裁断されることが特徴である。
　そのために、チップ抵抗やチップコンデンサーなどの他のセラミック製の部品と異なり、部品側面に電極がほとんど存在しないため、チップ抵抗やチップコンデンサーなどの他のセラミック製の部品が形成できる部品側面のはんだフィレットが形成されず、部品下面とＡｌ基板との間のはんだ接合部だけで接合される。一般的に、部品側面の電極面積が該側面の全面積の３０％以下と少ないと、部品側面のはんだフィレットが形成できないので、部品下面とＡｌ基板との間のはんだ接合部だけで接合されるため、本発明のＬＥＤ部品の構成は、側面の電極面積が該側面の全面積の３０％以下であるセラミックから成る部品とした。尚、本発明でいう側面の電極の面積とは、部品を側面から見た時に見える電極部分の面積であって、貫通ビアの半円形の内側側面の面積を指すのではない。
　本発明は、側面の電極が該側面の全面積の３０％以下である本体がセラミックから成る部品とＡｌ基板とを接合したモジュールに用いるはんだ合金であって、質量％で、Ａｇ：０～４％、Ｃｕ：０．３～１．２％、Ｓｂ：３～１０％、残部Ｓｎからなるはんだ合金である。
　更に、前記はんだ合金に、質量％で、ＮｉおよびＣｏから選択される元素１種以上を合計で０．１５％以下添加したはんだ合金である。
　更に、前記はんだ合金に、質量％で、ＰおよびＧｅから選択される元素１種以上を合計で０．１％以下添加したはんだ合金である。
　更に、前記はんだ合金は、平均シェア応力が２５ＭＰａ以上であるはんだ合金である。
　更に、前記はんだ合金は、最小シェア応力が１５ＭＰａ以上であるはんだ合金である。
　また、前記部品はＬＥＤ部品であることを特徴とするはんだ合金である。
　更に、前記はんだ合金を有するＬＥＤ部品が搭載されたＬＥＤモジュールである。
　更に、セラミック基板上に発光素子が載置され、該発光素子をモールド後セラミック基板の貫通ビア部で裁断されたＬＥＤ部品であって、該ＬＥＤ部品の側面の電極面積が該側面の全面積の３０％以下であるＬＥＤ部品と、
　Ａｌ基板上に絶縁層が形成され、該絶縁層上に形成されたＣｕ電極を有するＡｌ基板とを請求項１～４のいずれか１つに記載のはんだ合金で接合したことを特徴とするＬＥＤモジュールである。
　本発明のはんだ合金は、Ｓｎ－Ｃｕ系はんだ合金にＳｂを３～１０％添加したことにより、ＳｎＳｂ金属間化合物がはんだ合金中に微細に分散されて、はんだ合金の強度を改善するため、側面電極が貫通ビアで形成され、下面電極としかはんだフィレットが形成されないようなＬＥＤ部品であっても、シェア応力を低下させることなく、クラックの発生を抑制することができるという利点がある。
ＬＥＤ部品の底面の一例を示す模式図。 側面電極の面積が該側面の全面積の３０％以下である、ＬＥＤ部品の側面の一例を示す模式図。 ＬＥＤ部品とＡｌ基板をはんだ付けしたＬＥＤモジュールの側面の一例を示す模式図。 チップ抵抗部品とガラスエポキシ基板（ＦＲ－４）をはんだ付けしたモジュールの側面の一例を示す模式図。 一般的なＬＥＤ部品を撮影した画像。
　本発明を以下により詳しく説明する。本明細書において、はんだ合金組成に関する「％」は、特に指定しない限り「質量％」である。
　上述したように、ＬＥＤ部品は、線膨張係数が３～６ｐｐｍ／℃程度のものが多いが、Ａｌ基板の線膨張係数は２３ｐｐｍ／℃程度と非常に大きく、はんだ接合部への負荷が非常に大きくなるうえに、ＬＥＤ部品の製造工程の都合で、セラミックス基材側面の電極面積が小さく、はんだフィレットが小さくなったり、フィレットが形成されているように見えても、電極が形成されていない部品側面と、はんだとは接合されていなかったりして、熱疲労によって容易に剥離する。そのため、ＬＥＤ部品では下面電極と基板との接合部のはんだのクラック進行により、接合部の寿命が決定される。
　（部品の構造）
　図１は、ＬＥＤ部品の底面１０１を示しており、電極１０２には陽極と陰極がある。側面の電極面積が該側面の全面積の３０％以下であるＬＥＤ部品の場合、陽極と陰極の合計の電極面積は部品下面全体の１０％～８０％で設計されている。放熱用接合部を設けない場合は比較的陰極と陽極を合わせた電極面積は大きくできるが、特に、高輝度のタイプでは発光素子の直下に放熱用電極を設置しなければ放熱性を満足できず、結果として陰極と陽極の面積は小さくならざるを得ないため、電極を接合したはんだ付け部のクラックの進展が更に加速する。
　図２は、ＬＥＤ部品の側面２０１を示しており、該側面には下面電極の電流を発光素子に供給するため、部品上面へ電流を流す電極２０２が設けられている。また、部品によってはセラミックス基板内の貫通ビアを経由して電流供給を行い、側面電極を設けないものもあり、この場合は、はんだが接合できる下面の電極以外の側面電極が完全にない。したがって、現状の側面に下面電極の電流を発光半導体素子に流すための回路を形成する場合は、最大でも３０％の電極面積である。
　ＬＥＤ部品の製造工程上、側面の電極と下面電極、更に発光素子が設置される上面の電極が一枚のセラミックス基板に同時に形成されるため、側面電極は貫通ビアで同時に形成させる。その後、素子のダイボンディングやワイヤーボンディングを行い、更に素子をモールドしてセラミックス基板が裁断される。裁断する際に貫通ビアが側面に現れる場合は、若干の側面電極が形成されることとなるが、それでも側面全体に電極が形成される通常のチップ抵抗部品などと電極の形成方法が全く異なってくる。
　図３は、ＬＥＤ部品３０１をＡｌ基板３０６にはんだ付けしたＬＥＤモジュールを模式的に示した側面図である。ＬＥＤモジュールは、大きく分けてＬＥＤ部品３０１とＡｌ基板３０６から構成されており、それらがはんだ３０３で接合されている部品である。ＬＥＤ部品３０１は、直接電流が通電されることにより、単色の可視光を発する。ＬＥＤ部品３０１は、その下面にＮｉ／ＳｎまたはＮｉ／Ａｕめっき電極３０２を備えている。Ａｌ基板３０６は、Ｃｕ電極３０４と絶縁層３０５を備えている。
　図３のＬＥＤ部品３０１をＡｌ基板３０６にはんだ付けすると、はんだ３０３は、発光素子のＮｉ下地のＳｎ電極またはＮｉ下地のＡｕ電極３０２と、Ａｌ基板３０６のＣｕ電極３０４との間を接合することとなり、ＬＥＤ部品３０１の側面にまでははんだ合金がつかない。図３は、側面電極が全くない場合を示している。図２のように側面の電極面積が全側面面積の３０％以下しかない場合も、強度に有効に影響するほどはんだはつかないので、図３に示す例と同様である。
　一方、図４は、通常のチップ抵抗部品４０１とガラスエポキシ基板（ＦＲ－４）４０５をはんだ付けしたモジュールの側面図である。通常のモジュールは、大きく分けてチップ抵抗部品４０１とガラスエポキシ基板（ＦＲ－４）４０５から構成されており、それらがはんだ４０３で接合されている部品である。チップ抵抗部品４０１は、側面両端にＮｉ／Ｓｎめっき電極を備えており、ガラスエポキシ基板（ＦＲ－４）４０５は、Ｃｕ電極４０４を備えている。チップ抵抗部品の場合は、側面にはんだ４０３のフィレットができており、ガラスエポキシ基板（ＦＲ－４）とチップ抵抗部品の底面から側面にかけてしっかりはんだ付けされている。ところが、図３のＬＥＤモジュールでは、底面だけしかはんだ付けされないことから、はんだの接合部分の強度が低下する。
　図５は、本発明が対象とする一般的なＬＥＤ部品を撮影した画像である。左上が上面、右上が斜め上から見た側面、右下が底面、左下が斜め下から見た側面である。図５の右下の底面画像で示されているように、ＬＥＤ部品は基板にはんだ付けするためのＣｕやＳｎなどのはんだ層が、光が射出する側とは反対の面の下面に設けられており、通常はこの金属部分に基板とＬＥＤ部品とを接合するようにはんだ付けが行われる。図５の右上と左下の側面画像のように、はんだ層はＬＥＤ部品の側面にはほとんど形成されない。このため、ＬＥＤ部品をＡｌ基板にはんだ付けした場合、図３に示すような形状ではんだ付けされるため、通常のチップ部品に比べ、接合部の強度が低くなると考えられる。
　以上、構造の観点から、ＬＥＤ部品をはんだ付けする場合に、従来のチップ部品よりも、特に熱疲労に関し強度が低下することを説明したが、次に以上の構造上の特徴を踏まえて、はんだ合金の組成の観点からＬＥＤ部品をはんだ付けした場合のはんだの特性について説明する。
　すなわち、このようなはんだ付けの状態の特異性から、ＬＥＤ部品の組成の相違による熱サイクル特性も、チップ部品のそれとは異なるものとなる。例えば、後述する実施例で示すように、チップ部品のはんだ付けにおいては、硬度が増大する組成のはんだ合金を使用するほど熱サイクル寿命も長くなるが、ＬＥＤ部品では硬度が高い組成のはんだ合金を使用しても熱サイクル寿命が短くなることがある。
　しかしながら、強度が低いＳｎ－３Ａｇ－０．５Ｃｕ合金では一旦クラックが進行するとはんだ自体の強度が低く、容易にクラックが貫通する。更に、合金添加元素と熱疲労によるクラック進展の関係を考慮すると、はんだの強度以上に、強度を改善する元素にクラック進展は大きく依存するので、複数種類の組成のはんだ合金について熱サイクル試験の結果を、特に高温での使用におけるはんだの特性に関する比較例とした。
　各組成のはんだ合金によるはんだ付けの状態を考察すると、Ａｇははんだ中で細い針状の金属間化合物Ａｇ３Ｓｎとなり、ネットワーク上に分散することで、はんだの強度を向上させてクラックの進展を抑制できるが、１２５℃以上の温度負荷と応力とによりＡｇ３Ｓｎは容易に粗大化し、特に、クラックが進展した先端部では強度改善効果が消失する。そのため、Ａｇ添加合金のみではＬＥＤ部品の様に側面にはんだフィレットが殆ど形成されない部品では、最高温度が１２５℃以上となる熱疲労によるクラック進展を抑制することは困難である。
　また、ＣｕやＮｉを添加する場合も、Ｃｕ６Ｓｎ５や（ＣｕＮｉ）６Ｓｎ５やＮｉ３Ｓｎ４などの金属間化合物がネットワーク上に分散することではんだの強度を改善するが、Ａｇよりも強度改善効果が低く、１２５℃以上の温度負荷と応力とにより容易に粗大化し、その強度改善効果は消失する。その反面、ＳｂやＢｉはＳｎ中に分散し、Ｓｎ自体の強度を改善するため、１２５℃以上の温度負荷や応力によってもその効果は殆ど変化しない。
　しかしながら、Ｂｉの過剰な添加ははんだの延性を大きく低下させるため（Ｓｎ－３Ａｇ－０．８Ｃｕ－３Ｂｉ－０．０２Ｎｉのはんだ組成で伸びは２４％）、ＬＥＤ部品の接合では線膨張係数差がＬＥＤ部品とＡｌ基板の様に線膨張係数差が１５ｐｐｍ以上もあり、部品自体の大きさが２ｍｍ角を越え、且つ、部品側面のはんだフィレットが殆ど形成されない場合、熱サイクルによりはんだフィレットへの局所的な応力集中が発生し、更にはんだ接合部の歪み範囲も大きいため、繰り返し歪みが負荷された場合にクラックが発生しやすい。更に、Ｂｉ添加による延性の低下効果が１５０℃の高温域でも充分発現され、はんだ自身の変形を妨げ、応力を緩和することが困難になる。
　一方で、ＳｂでもＢｉ同様にはんだの強度を改善するが、Ｓｂであっても添加量が１０％を超えると、室温では伸びは３９％（Ｓｎ－３Ａｇ－１０Ｓｂ－１Ｃｕ－０．０２Ｎｉ）となって延性が低下する。しかし、１２５℃の高温域では逆に延性が改善され、伸びは５３％となる。このように、Ｓｎ自体の強度を改善するという点で同類のＢｉとＳｂであっても、特に、高温での延性挙動が大きく異なるため、Ｓｂ添加は、はんだ自体の強度も改善しつつ、高温での応力緩和性も向上できるため、高強度と高温下での応力緩和性が必要なＬＥＤ部品とＡｌ基板との接合に有効であり、Ｓｂ添加による強度改善により接合部の寿命を大幅に延ばすことができる。
　ＢｉやＳｂはＳｎ中に固溶し、Ｓｎの強度を増加させ、ＦＲ－４などのプリント基板に実装したチップ抵抗部品などのヒートサイクル特性を向上させることが知られている。チップ抵抗部品の特徴は両側の側面全体に金属電極が形成されており、はんだの強度が高い程、寿命が延びる傾向があった。チップ抵抗部品の底部のはんだ接合部には比較的容易にクラックが進展するが、大きなはんだフィレットがあるため、はんだフィレット中のクラックの進展は遅く、特に、引張強度、とりわけ高温での引張強度が高い合金の方が、寿命が長い。
　しかしながら、セラミックス基材のＬＥＤ部品はＬＥＤ部品の製造の工程上、側面全体に電極を形成することができず、更に、ＬＥＤから発生する熱を効率よく逃がすために、昨今、Ａｌ基材の基板が使用される。Ａｌ基材は通常のＦＲ－４と比較して、線膨張係数が大きいことと剛性が高く、ヒートサイクル試験時のはんだ接合部への負荷は益々大きくなる。更に、ＬＥＤ部品ではチップ抵抗部品の様に、側面全体に電極を設けることが困難なため、ＬＥＤ部品の下面電極で接合を維持しなければならない。
　特許文献２では、一つの側面に２つの電極を設けることで、片方が切れても、もう一方の電極で導通を維持できると説明しているが、このようなセラミックス基材のＬＥＤ部品とＡｌ基材の基板のはんだ接合部では、底面の中央部からクラックがはんだ接合部を進展し、一方の側面電極の一部にクラックが入った状態で既に、アノード側　もしくはカソード側のはんだ接合分の大部分にクラックが進展しており、導通はしているものの、その後、すぐに、クラックが完全に片方の電極を貫通し、導通不良となる。そのため、本質的にはんだクラックの発生を防がない限りは、ヒートサイクル試験で延命を図れない。
　更に、ＬＥＤ部品のはんだ接合部は導通以外にもＬＥＤ部品で発生する熱を逃がす重要な機能がある。導通不良はＬＥＤが発光しなくなるなどのトラブルとなるが、放熱性が下がると、場合によっては、その熱でＬＥＤや周辺の有機物が燃焼する可能性もある。そのため、ＦＲ－４などの有機基材よりも発火しないＡｌなどの金属基板が好まれる。いずれにしてもＬＥＤ自体の発火を防ぐためには、単に導通を維持するだけでなく、クラックの進展を十分に抑制しなければならない。
　Ｂｉを添加したＳｎ－Ｃｕ系はんだ合金は、両面が全面電極となっているチップ抵抗部品とＦＲ－４などのプリント基板のはんだ接合部の信頼性向上には非常に有効であった。しかし、チップ抵抗部品と線膨張係数が大きく変わらないセラミックス基材のＬＥＤ部品とＡｌ基板のはんだ接合部ではＢｉは延命効果がほとんどなく、Ｓｂがとりわけ有効である。ＳｎＡｇＣｕ合金へのＢｉもＳｂもその添加量が増加すると室温、１２５℃以上の高温ともに引張強度が増加し、同様の機械特性となるが、Ｂｉは添加量が多くなるに従い、伸びが低下し、Ｓｎ３Ａｇ１Ｃｕ５Ｂｉ合金では２０％以下となる。
　一方で、Ｓｂでは添加量が増加しても、伸びは大きく低下せず、１０％以下の添加であれば、室温、１２５℃ともに３０％以上となる。部品の側面に大きなはんだフィレットがある場合は伸びはほとんどクラックの進展に影響を与えず、伸びない合金では両側のフィレットで頑強に部品を抑え込めるため、まるで、はんだ接合部自体をモールドしているかのような効果があった。
　しかしながら、側面全体に電極が形成できないと、部品を両側から抑え込む効果は小さくなり、部品底部のはんだ自体の特性が非常に重要となる。部品底部ではＡｌ基材と部品の線膨張係数差によりヒートサイクルではんだが大きく変形する。Ｂｉを添加したＳｎＡｇＣｕ合金では延性が低下するため、いくら強度が高くてもそのような大きな変形に耐えられず、Ｓｂの様に、強度向上と延性を両立できる添加元素が有効である。
　Ｓｂ添加量とＢｉの最大の違いは、ＢｉはＳｎに固溶するが、過剰なＢｉ添加ではＢｉ自体がはんだ中に晶出し、伸びを大きく低下させる。特に、Ｂｉははんだ凝固時に一部分に偏析しやすく、局所的に延性の良くない部分が生じる。一旦、クラックが進展するとクラック先端部へ応力が集中し、ますます、クラックの進展が加速するので、Ｂｉの様に高強度ではあるが、極端に延性の低いＢｉが粗大に偏析するようなはんだ接合部は側面全面に電極が無く、大きなはんだフィレットを形成できないセラミックス基材のＬＥＤ部品とＡｌ基材の基板のはんだ付け合金としては不向きである。
　一方で、Ｓｂも同じく、Ｓｎ中に固溶するが、Ｓｂははんだフィレット中で大きく偏析することなく、固溶できないＳｂはＳｎＳｂ金属間化合物として、微細に分散する。逆に、微細に分散したＳｎＳｂ金属間化合物は大きく延性を低下させることなく、強度を改善できるため、このようなＬＥＤ部品とＡｌ基材の基板とのはんだ接合部に非常に有効な添加元素である。Ｓｂ添加量が少なすぎるとＳｂがＳｂ中に固溶するだけで、ＳｎＳｂの微細な金属間化合物がＳｎマトリックス中に固溶しないので、クラックの進展を抑えきれない。そのため、少なくとも３％のＳｂ添加が必要となる。
　一方で、過剰にＳｎを添加するとＳｎＳｂの金属間化合物が粗大になり、例え、微細に分散しているＳｎＳｂ金属間化合物があっても、延性が大きく低下し、クラックの進展が加速してしまう。そのため、Ｓｂ添加量は１０％以下が好ましい。
　また、Ａｇの添加も引張強度を向上させ、Ｓｂ添加時はＡｇを添加した方が、更に、ヒートサイクル試験によるクラックの進展を抑制できるが、過剰に添加すると大きなＡｇ３Ｓｎが伸びを大きく低下させるため、１～３％が好ましい。セラミックス基材のＬＥＤ部品では電極形成にＮｉを使用することが多く、更に、最表面にはＡｕやＡｇなどをメッキする。そのため、はんだのＣｕが入っていないとＮｉ電極のくわれが激しくなり、電極がＬＥＤが剥離するため、少なくとも０．３％以上の添加が必要となる。また、Ｃｕ添加量が多すぎると粗大なＣｕ６Ｓｎ５を形成し、ＬＥＤ底部のはんだ接合部のクラック進展を加速するため、多くとも１．２％以内がよい。
　更に、ＣｕやＡｇの添加による強度改善効果は熱疲労により損なわれるが、接合部のクラック進展を遅延させる効果があり、更に化合物がネットワーク上に分散することで、Ｓｂが不均一に分布するためＳｎマトリックスの強度が局所的に低下することを抑制でき、極端にクラックが進展する可能性を低下させることができる。
　更に、ＮｉやＣｏ添加は、はんだが凝固する初期にＳｎとの金属間化合物として析出し、Ｓｎデンドライトを微細化し、はんだ組織を均質にする効果があり、結果的に信頼性を向上させることができる。すなわち、ＮｉやＣｏが初晶として晶出する際に、化合物周辺の溶融はんだのＣｕ濃度が一時的に低下し、局所的に固相線の高い組成となる。更に、化合物の晶出も過冷却状態が発生するため、一旦Ｃｕ濃度の低い液層が形成されると即座に、Ｓｎの晶出が開始される。ＮｉやＣｏから選択される元素が合計で０．１５％を超えて添加されると、はんだの濡れ性が悪くなる。
　更に、ＰやＧｅ添加は、はんだの変色防止の効果がある。特に、ＬＥＤ部品においては、ＬＥＤの発光色に影響を与える可能性のあるはんだフィレットの変色はない方が良いとされ、フィレットの色は銀白色が良いとされている。ＰやＧｅから選択される元素が合計で０．１％を超えると、はんだの硬度が増し、はんだ接合部のクラック進展を抑制しにくくなる。
　このように、ＬＥＤ部品をはんだ付けする場合は、ＬＥＤ部品が発光時に発熱を起こし易いために高温域に強い、通常のチップ部品とは異なる組成のはんだ合金が有効になる可能性がある。具体的には、ＬＥＤ部品の場合、通常では結晶歪みを抑制し易いＢｉに比べ、実際にはＳｂを添加した方が熱サイクル寿命が長くなる等、ＬＥＤ部品用のはんだ合金として特異な組成がある。
　ここで、はんだ合金としては、表１の実施例及び比較例に挙げる合金を使用した。この場合、各組成のはんだ合金を使用して、側面の電極が該側面の全面積の０％と２５％である、２．８ｍｍ×２．８ｍｍサイズのＬＥＤ部品（以下、「ＬＥＤ部品」と呼ぶ。）と、側面の電極が該側面の全面積の１００％である、３．２ｍｍ×１．６ｍｍサイズ（３２１６Ｒ）のチップ抵抗部品（以下、「チップ抵抗部品」呼ぶ。）を各１０～１４個づつ、１．５ｍｍ厚のＡｌ基板にはんだ付けした場合のはんだ接合部の強度を熱サイクル試験により判断した。なお、ＬＥＤ部品はＮｉ／Ａｕめっき電極、チップ抵抗部品はＳｎはんだ端である。はんだ付けは、窒素雰囲気（酸素＜＜５００ｐｐｍ）での２４０度のリフロー方式による。熱サイクル試験は、－５５度～１２５度を高温時３０分保持により１０００サイクル繰り返したのち、室温で速度８３．３μｍ／ｓのシェアテストにより実施したものである。シェアサイクル後の強度を基板のＣｕランドの面積で割り、シェア応力を単位面積当たりの応力（以後、シェア応力と呼ぶ）で示した。シェア応力の平均値を平均シェア応力とし、片側にクラックが貫通している場合の応力の１．５倍を最小シェア応力とした。応力テスト時に、片側にクラックが貫通していると部品が並行に動かずに回転してしまう。
　表１の結果を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　端部が電極で覆われたチップ抵抗部品では、平均シェア応力自体はＬＥＤ部品より小さいが、通常、チップ抵抗部品は幅が狭く、そもそも接合面積が小さいためである。そのため、単純にシェア応力を比較するとＬＥＤ部品より応力が低くなるが、上記のシェア応力で表すと比較的近い値となる。チップ抵抗部品では合金組成によって、若干のシェア応力の差はあるものの平均シェア応力は２５ＭＰａ以上であり、また、応力試験時にもチップ抵抗部品の片側が先に切れて、回転するように破断することはなくかった。チップ抵抗部品では１０００ｃｙｃ程度で合金の差はあまりない。
　一方で、ＬＥＤ部品では単に、導通を維持するだけであれば、１０ＭＰａ程度のシェア応力でも十分であるが、その時には側面の片側に２つある電極内、一方が破断している場合が多く、その場合、すぐに残りの電極も破断することと、本試験のＮ数が１０～１４個程度となるため、明らかにクラックが進展しているシェア応力の１．５倍の１５ＭＰａを明らかに外観上クラックが確認されない最小シェア応力とした。また、平均シェア応力が２５ＭＰａ以上では、シェア応力試験時にＬＥＤ部品の両側の端子が同時に破断し、例えクラックが入っていても、その進展が小さく、十分な接合面積が確保されていると考えられる。そのため、今回のＬＥＤ部品では平均シェア応力としては２５ＭＰａ以上が必要である。
　表１を見ると、本願のはんだ合金は、側面の電極面積が該側面の全面積の２５％、０％（側面のフィレットは形成されていなかった）の場合でも、最小シェア応力は２０Ｍｐａ以上を有しており、側面の電極面積が１００％（側面のフィレットは形成されていた）と比較しても遜色がなかった。それに対して比較例のはんだ合金は、側面の電極面積が１００％（側面のフィレットは形成されていた）のときは２０Ｍｐａ近いが、側面の電極面積が２５％、０％（側面のフィレットは形成されていなかった）ではシュア応力が半減していた。
　以上のようなＬＥＤ部品の各種用途向けの組成を持つはんだ合金を使用してはんだ付けすることにより、目的とする用途に、より適合したＬＥＤ部品のはんだ構造を形成し、はんだ接合部の高い信頼性を得ることができる。
　１０１　ＬＥＤ部品底面
　１０２、２０２　電極
　２０１　ＬＥＤ部品側面
　３０１　ＬＥＤ部品
　３０２　Ｎｉ／Ｓｎめっき電極またはＮｉ／Ａｕめっき電極
　３０３、４０３　はんだ
　３０４、４０４　Ｃｕ電極
　３０５　絶縁層
　３０６　Ａｌ基板
　４０１　チップ抵抗部品
　４０２　Ｎｉ／Ｓｎめっき電極
　４０５　ガラスエポキシ基板

Claims (8)

  1. 　側面の電極面積が該側面の全面積の３０％以下である本体がセラミックから成る部品とＡｌ基板とを接合したモジュールに用いるはんだ合金であって、質量％で、Ａｇ：０～４％、Ｃｕ：０．３～１．２％、Ｓｂ：３～１０％、残部Ｓｎからなるはんだ合金。
  2. 　更に、質量％で、ＮｉおよびＣｏから選択される元素１種以上を合計で０．１５％以下含有する請求項１に記載のはんだ合金。
  3. 　更に、質量％で、ＰおよびＧｅから選択される元素１種以上を合計で０．１％以下含有する請求項１～２のいずれか１つに記載のはんだ合金。
  4. 　請求項１～３のはんだ合金であって、平均シェア応力が２５ＭＰａ以上であるはんだ合金。
  5. 　請求項１～４のはんだ合金であって、最小シェア応力が１５ＭＰａ以上であるはんだ合金。
  6. 　前記部品はＬＥＤ部品であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１つに記載のはんだ合金。
  7. 　請求項１～５のいずれか１つに記載のはんだ合金を有するＬＥＤ部品が搭載されたＬＥＤモジュール。
  8. 　セラミック基板上に発光素子が載置され、該発光素子をモールド後セラミック基板の貫通ビア部で裁断されたＬＥＤ部品であって、該ＬＥＤ部品の側面の電極面積が該側面の全面積の３０％以下であるＬＥＤ部品と、
    　Ａｌ基板上に絶縁層が形成され、該絶縁層上に形成されたＣｕ電極を有するＡｌ基板とを請求項１～５のいずれか１つに記載のはんだ合金で接合したことを特徴とするＬＥＤモジュール。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017217145A1 (ja) * 2016-06-16 2017-12-21 富士電機株式会社 はんだ接合部
JP6292342B1 (ja) * 2017-09-20 2018-03-14 千住金属工業株式会社 Ｃｕ管及び／又はＦｅ管接合用はんだ合金、プリフォームはんだ、やに入りはんだおよびはんだ継手
WO2018096917A1 (ja) * 2016-11-22 2018-05-31 千住金属工業株式会社 はんだ付け方法
EP3401053A1 (en) * 2017-05-11 2018-11-14 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Solder alloy and bonded structure using the same
WO2019053866A1 (ja) * 2017-09-14 2019-03-21 株式会社タムラ製作所 鉛フリーはんだ合金、電子回路基板及び電子制御装置
JP2019058950A (ja) * 2017-09-27 2019-04-18 株式会社タムラ製作所 鉛フリーはんだ合金、電子回路基板及び電子制御装置
WO2019088068A1 (ja) * 2017-10-31 2019-05-09 千住金属工業株式会社 はんだ継手、およびはんだ継手の形成方法
US10456872B2 (en) 2017-09-08 2019-10-29 Tamura Corporation Lead-free solder alloy, electronic circuit substrate, and electronic device
KR20200021462A (ko) * 2017-06-22 2020-02-28 에이지씨 가부시키가이샤 창재, 광학 패키지
US10926360B2 (en) 2016-03-22 2021-02-23 Tamura Corporation Lead-free solder alloy, solder joint, solder paste composition, electronic circuit board, and electronic device
WO2021106056A1 (ja) * 2019-11-26 2021-06-03 株式会社Ｆｕｊｉ 部品実装方法および部品実装システム
US11577344B2 (en) 2020-07-31 2023-02-14 Senju Metal Industry Co., Ltd. Solder alloy

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11229979B2 (en) 2015-05-05 2022-01-25 Indium Corporation High reliability lead-free solder alloys for harsh environment electronics applications
CN107322178A (zh) * 2017-06-23 2017-11-07 哈尔滨理工大学 一种用于功率器件封装的新型钎料
CN109500510A (zh) * 2017-09-14 2019-03-22 株式会社田村制作所 无铅软钎料合金、电子电路基板和电子控制装置
JP6998557B2 (ja) * 2017-09-29 2022-01-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 はんだ合金およびそれを用いた接合構造体
CN113474474A (zh) * 2019-02-26 2021-10-01 铟泰公司 用于恶劣使用条件的高可靠性无铅焊料合金

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003094195A (ja) * 2001-06-28 2003-04-02 Senju Metal Ind Co Ltd 鉛フリーはんだ合金
JP2011005521A (ja) * 2009-06-25 2011-01-13 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Ｓｎ−Ｓｂ系半田合金
WO2011151894A1 (ja) * 2010-06-01 2011-12-08 千住金属工業株式会社 鉛フリーソルダペースト
JP2014057974A (ja) * 2012-09-14 2014-04-03 Senju Metal Ind Co Ltd はんだ合金

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3027441B2 (ja) 1991-07-08 2000-04-04 千住金属工業株式会社 高温はんだ
US6179935B1 (en) * 1997-04-16 2001-01-30 Fuji Electric Co., Ltd. Solder alloys
JP3353640B2 (ja) * 1997-04-16 2002-12-03 富士電機株式会社 はんだ合金
JPH11291083A (ja) * 1998-04-14 1999-10-26 Murata Mfg Co Ltd 半田合金
CN1346728A (zh) * 2001-09-19 2002-05-01 大连理工大学 含稀土多合金组元无铅钎料合金
CN1313241C (zh) * 2005-01-20 2007-05-02 东南大学 低熔点锡锌无铅焊料合金及其焊膏
CN1314512C (zh) * 2005-01-28 2007-05-09 于大全 无铅钎料合金添加剂及无铅合金钎料
CN1864908A (zh) * 2006-06-14 2006-11-22 东莞市普赛特电子科技有限公司 一种含混合稀土的锡铜基无铅钎料
WO2009151123A1 (ja) * 2008-06-12 2009-12-17 三菱マテリアル株式会社 はんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法
JP2011216506A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd Ｌｅｄパッケージおよびｌｅｄパッケージ実装構造体
JP5649878B2 (ja) 2010-08-30 2015-01-07 シャープ株式会社 半導体装置およびその検査方法、並びに電気機器
JP5612991B2 (ja) * 2010-09-30 2014-10-22 シャープ株式会社 発光装置及びこれを備えた照明装置
JP5018978B1 (ja) * 2010-11-19 2012-09-05 株式会社村田製作所 導電性材料、それを用いた接続方法、および接続構造
WO2012127642A1 (ja) * 2011-03-23 2012-09-27 千住金属工業株式会社 鉛フリーはんだ合金
JP2013258180A (ja) * 2012-06-11 2013-12-26 Toshiba Lighting & Technology Corp Ｌｅｄモジュールおよび照明装置
WO2014002304A1 (ja) * 2012-06-29 2014-01-03 ハリマ化成株式会社 はんだ合金、ソルダペーストおよび電子回路基板
JP2015077601A (ja) * 2013-04-02 2015-04-23 千住金属工業株式会社 鉛フリーはんだ合金
CN103247742B (zh) * 2013-04-22 2015-12-09 广州有色金属研究院 一种led散热基板及其制造方法
CN104425695B (zh) * 2013-09-04 2017-10-03 展晶科技(深圳)有限公司 发光二极管

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003094195A (ja) * 2001-06-28 2003-04-02 Senju Metal Ind Co Ltd 鉛フリーはんだ合金
JP2011005521A (ja) * 2009-06-25 2011-01-13 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Ｓｎ−Ｓｂ系半田合金
WO2011151894A1 (ja) * 2010-06-01 2011-12-08 千住金属工業株式会社 鉛フリーソルダペースト
JP2014057974A (ja) * 2012-09-14 2014-04-03 Senju Metal Ind Co Ltd はんだ合金

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10926360B2 (en) 2016-03-22 2021-02-23 Tamura Corporation Lead-free solder alloy, solder joint, solder paste composition, electronic circuit board, and electronic device
CN108290250A (zh) * 2016-06-16 2018-07-17 富士电机株式会社 软钎焊接合部
JPWO2017217145A1 (ja) * 2016-06-16 2018-11-01 富士電機株式会社 はんだ接合部
CN108290250B (zh) * 2016-06-16 2020-07-07 富士电机株式会社 软钎焊接合部
WO2017217145A1 (ja) * 2016-06-16 2017-12-21 富士電機株式会社 はんだ接合部
US10504868B2 (en) 2016-06-16 2019-12-10 Fuji Electric Co., Ltd. Solder joining
TWI663011B (zh) * 2016-11-22 2019-06-21 日商千住金屬工業股份有限公司 Welding method
WO2018096917A1 (ja) * 2016-11-22 2018-05-31 千住金属工業株式会社 はんだ付け方法
US10645818B2 (en) 2016-11-22 2020-05-05 Senju Metal Industry Co., Ltd. Soldering method
EP3401053A1 (en) * 2017-05-11 2018-11-14 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Solder alloy and bonded structure using the same
KR20200021462A (ko) * 2017-06-22 2020-02-28 에이지씨 가부시키가이샤 창재, 광학 패키지
KR102563840B1 (ko) 2017-06-22 2023-08-07 에이지씨 가부시키가이샤 창재, 광학 패키지
US10456872B2 (en) 2017-09-08 2019-10-29 Tamura Corporation Lead-free solder alloy, electronic circuit substrate, and electronic device
WO2019053866A1 (ja) * 2017-09-14 2019-03-21 株式会社タムラ製作所 鉛フリーはんだ合金、電子回路基板及び電子制御装置
JP6292342B1 (ja) * 2017-09-20 2018-03-14 千住金属工業株式会社 Ｃｕ管及び／又はＦｅ管接合用はんだ合金、プリフォームはんだ、やに入りはんだおよびはんだ継手
JP2019055410A (ja) * 2017-09-20 2019-04-11 千住金属工業株式会社 Ｃｕ管及び／又はＦｅ管接合用はんだ合金、プリフォームはんだ、やに入りはんだおよびはんだ継手
WO2019058650A1 (ja) * 2017-09-20 2019-03-28 千住金属工業株式会社 Ｃｕ管及び／又はＦｅ管接合用はんだ合金、プリフォームはんだ、やに入りはんだおよびはんだ継手
JP2019058950A (ja) * 2017-09-27 2019-04-18 株式会社タムラ製作所 鉛フリーはんだ合金、電子回路基板及び電子制御装置
JP7133397B2 (ja) 2017-09-27 2022-09-08 株式会社タムラ製作所 鉛フリーはんだ合金、電子回路基板及び電子制御装置
KR102133765B1 (ko) 2017-10-31 2020-07-14 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 납땜 이음 및 납땜 이음의 형성 방법
TWI703645B (zh) * 2017-10-31 2020-09-01 日商千住金屬工業股份有限公司 焊接接頭、及焊接接頭的形成方法
WO2019088068A1 (ja) * 2017-10-31 2019-05-09 千住金属工業株式会社 はんだ継手、およびはんだ継手の形成方法
US10968932B2 (en) 2017-10-31 2021-04-06 Senju Metal Industry Co., Ltd. Soldered joint and method for forming soldered joint
KR20200046121A (ko) * 2017-10-31 2020-05-06 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 납땜 이음 및 납땜 이음의 형성 방법
JPWO2019088068A1 (ja) * 2017-10-31 2020-04-02 千住金属工業株式会社 はんだ継手、およびはんだ継手の形成方法
WO2021106056A1 (ja) * 2019-11-26 2021-06-03 株式会社Ｆｕｊｉ 部品実装方法および部品実装システム
JPWO2021106056A1 (ja) * 2019-11-26 2021-06-03
CN114728359A (zh) * 2019-11-26 2022-07-08 株式会社富士 元件安装方法及元件安装系统
JP7337188B2 (ja) 2019-11-26 2023-09-01 株式会社Fuji 部品実装方法および部品実装システム
US11577344B2 (en) 2020-07-31 2023-02-14 Senju Metal Industry Co., Ltd. Solder alloy

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