WO2020217833A1 - 接合構造体、接合構造体の製造方法及びハンダボール - Google Patents

接合構造体、接合構造体の製造方法及びハンダボール Download PDF

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清継 小森
圭介 赤司
勝彦 星野
常和 山▲崎▼
小林　孝之
祐義 山本
謙佑 見澤
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Definitions

  • the present invention relates to a bonded structure, a method for manufacturing the bonded structure, and a solder ball.
  • Patent Document 1 discloses a solder paste containing AuSn powder and flux.
  • the solder paste of Patent Document 1 suppresses oxidation by forming the particles constituting the powder into a structure in which the proportion of Au increases toward the outer layer of the particles that are easily oxidized.
  • the first object of the present invention is to provide a joint structure and a method for manufacturing the joint structure, which can improve the quality.
  • a second object of the present invention is to provide a solder ball capable of preventing the occurrence of poor appearance due to shrinkage cavities.
  • the joint structure according to the present invention is a joint structure including a first structure and a second structure joined to the first structure via a joint portion formed of an Au—Sn alloy.
  • the thickness of the joint is 3 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the method for producing a bonded structure according to the present invention includes a first structure and a second structure bonded to the first structure via a joint portion formed of an Au—Sn alloy.
  • a method for manufacturing a bonded structure which is a ball fixing step of fixing a solder ball formed of the Au—Sn alloy to the first joint surface of the first structure, and the first joint surface being the second.
  • a step of turning over the first structure with respect to the second structure and electrically connecting the first joint surface and the second joint surface toward the second joint surface of the structure is provided.
  • the thickness of the joint is 3 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the solder ball according to the present invention is a solder ball containing Sn in an amount of 19% by mass or more and 25% by mass or less, and the balance of which is Au as a main component, and contains any one of Fe, Cr, and Ni.
  • the concentration of Fe when Fe is contained is 0.1 mass ppm or more and 10 mass ppm or less
  • the concentration of Cr when Cr is contained is 0.1 mass ppm or more and 100 mass ppm or less with respect to the entire solder ball.
  • Ni is contained, the concentration of Ni is 1 mass ppm or more and 5000 mass ppm or less.
  • the solder ball according to the present invention is a solder ball containing Sn in an amount of 19% by mass or more and 25% by mass or less and the balance of which is Au as a main component, and the central cross section of the solder ball is mainly composed of Au 5 Sn.
  • the center includes a lamellar structure composed of a first phase and a second phase mainly composed of AuSn, from a position where a line passing through the center of the solder ball and parallel to the central cross section intersects the outer edge of the solder ball.
  • the LED (Light Emitting Diode) package 10 shown in FIG. 1 includes a semiconductor light emitting device 11 as a bonded structure.
  • the semiconductor light emitting device 11 has an LED chip 12 as a first structure and a ceramic substrate 16 as a second structure bonded to the LED chip 12 via a bonding portion 14 formed of a solder alloy.
  • the joint portion 14 is formed by using a solder ball described later.
  • the joint portion 14 has a thickness t of 3 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the thickness t of the joint portion 14 is the distance between the surfaces of the electrodes 22 and 24 which are the first joint surfaces and the surfaces of the electrodes 26 and 28 which are the second joint surfaces.
  • the thickness t of the joint portion 14 is preferably 3 ⁇ m or more and less than 35 ⁇ m, and more preferably 3 ⁇ m or more and less than 20 ⁇ m. The thinner the thickness t of the joint portion 14, the better the thermal conductivity.
  • the joint portion 14 is an Au—Sn-based alloy. Since the joint portion 14 is an Au—Sn-based alloy, the joint strength is higher than that of the Sn—Ag—Cu based alloy.
  • the joint portion 14 is formed of a solder ball containing Sn in an amount of 19% by mass or more and 25% by mass or less and containing Au as a main component.
  • the joint portion 14 may contain elements derived from the electrodes 22, 24, 26, 28 in addition to the elements derived from the solder balls.
  • the joint portion 14 contains Sn in an amount of 19% by mass or more and 25% by mass or less, contains one or more of Fe, Cr, Ni, Cu, Co, and Ti, and the balance contains Au as a main component. Good.
  • the balance may consist of Au and unavoidable impurities.
  • the joint portion 14 includes a case where Sn is contained in an amount of 19% by mass or more and 25% by mass or less, an element of any one of Fe, Cr and Ni is contained, and the balance is mainly Au.
  • the balance may consist of Au and unavoidable impurities.
  • the concentration of Fe when Fe is contained is 0.1 mass ppm or more and 10 mass ppm or less
  • the concentration of Cr when Cr is contained is 0.1 mass ppm or more and 100 mass by mass with respect to the entire joint portion 14. It is ppm or less
  • the concentration of Ni when Ni is contained is 1 mass ppm or more and 5000 mass ppm or less.
  • the LED chip 12 is covered with a covering portion 30, and the covering portion 30 is further covered with a lens portion 32.
  • the covering portion 30 is formed of a transparent resin such as a silicone resin or an epoxy resin.
  • the covering portion 30 may further contain a particulate phosphor.
  • the lens portion 32 is formed by forming a silicone resin into a lens shape.
  • the LED package 10 can select the color of the emitted light by the combination of the emission color of the LED chip 12 and the fluorescence color of the phosphor. For example, by setting the emission color of the LED chip 12 to blue and the fluorescence color of the phosphor to be yellow, white light can be emitted from the LED package 10.
  • the solder ball 34 according to the present embodiment shown in FIG. 3A is an Au—Sn-based alloy containing Sn in an amount of 19% by mass or more and 25% by mass or less and containing Au as a main component, among Fe, Cr, and Ni. It is a uniform eutectic alloy of Au 5 Sn 1 and Au Sn formed by containing at least one element. Therefore, the solder ball 34 has a good appearance because it can prevent the occurrence of shrinkage cavities on the surface (FIG. 3A).
  • solder ball 34 Fe, Cr, and Ni are dispersed in a small amount in AuSn, so that there are many nucleation sites during solidification, and mainly without forming a non-uniform Au-rich phase during cooling.
  • a uniform lamellar structure is formed by the first phase (also referred to as Au-rich phase) composed of Au 5 Sn and the second phase mainly composed of Au Sn (FIG. 3B). Therefore, the solder ball 34 according to the present embodiment can have a good appearance without shrinkage cavities due to the formation of a lamellar structure without a non-uniform Au-rich phase.
  • the method for evaluating the uniformity of the lamellar structure of the solder ball 34 will be described below.
  • the central cross section is a cross section including the center C of the solder ball 34.
  • the frame 21 is a line segment having a length of 5 ⁇ m toward the center C from a position 27 where a line 23 passing through the center C of the solder ball 34 and parallel to the central cross section and an outer edge 25 of the solder ball 34 intersect.
  • center and “center” are not limited to the case of perfect “center” and “center”, but include the case of being slightly deviated from the perfect "center” and "center”.
  • the number of massive first phase (non-uniform Au-rich phase) 104 having a length and width of at least twice the distance between the first phase and the second phase in the lamellar structure is counted.
  • the distance between the first phase and the second phase is the distance from the center of the first phase to the center of the second phase, and is, for example, a value measured by the rameller structure at the center of the solder ball 34.
  • the center of the solder ball 34 may be, for example, a distance from the center of the solder ball 34 within a range of 10% of the diameter of the solder ball 34.
  • the distance between the first phase and the second phase is, for example, about 0.1 ⁇ m to 0.5 ⁇ m.
  • the vertical and horizontal lengths are lengths in any two orthogonal directions in the central cross section, and the vertical and horizontal lengths may be at least twice the distance between the first phase and the second phase, respectively, and have the same length. Not limited to being.
  • the lumpy first phase 104 is formed continuously with the uniform first phase in the lamellar structure.
  • the average number of the massive first phase 104 in each frame 21 is 3 or less. If the average number of the massive first phase 104 is 3 or less, it can be said that a uniform lamellar structure is formed in the vicinity of the surface of the solder balls 34. As shown in FIG. 3B, the solder ball 34 does not have a lumpy first phase.
  • the solder ball 34 contains Sn in an amount of 19% by mass or more and 25% by mass or less, contains any one or more elements of Fe, Cr, Ni, Cu, Co, and Ti, and the balance contains Au as a main component. Including the case.
  • the balance may consist of Au and unavoidable impurities.
  • the solder ball 34 includes a case where Sn is contained in an amount of 19% by mass or more and 25% by mass or less, an element of any one of Fe, Cr, and Ni is contained, and the balance is mainly Au.
  • the balance may consist of Au and unavoidable impurities.
  • the concentration of Fe when Fe is contained is 0.1 mass ppm or more and 10 mass ppm or less
  • the concentration of Cr when Cr is contained is 0.1 mass ppm or more and 100 mass by mass with respect to the entire solder ball 34. It is ppm or less
  • the concentration of Ni when Ni is contained is 1 mass ppm or more and 5000 mass ppm or less.
  • the solder ball 34 prevents the occurrence of shrinkage cavities and provides good wettability. That is, the solder ball 34 has a lamellar structure without a non-uniform Au-rich phase, so that a good appearance without shrinkage cavities can be obtained. Further, when the concentration of the element is within the above range, the solder ball 34 can obtain good wettability by surely dissolving the oxide film on the surface at the time of melting. It is considered that the reason why the required concentration range differs depending on each element of Fe, Cr, and Ni is that the affinity between Au and Sn when they become solidified nuclei and Fe, Cr, and Ni has an influence.
  • the concentration of Ni is 1000 mass ppm or more and 5000 mass ppm or less, a solder ball having no unevenness and shrinkage can be obtained, which is more preferable, and when it is 3800 mass ppm or less, higher productivity can be obtained.
  • the concentration of Ni is 1300 mass ppm or more and 2500 mass ppm or less, further excellent wettability can be obtained.
  • the solder ball 34 contains 19% by mass or more and 25% by mass or less of Sn, contains an element combination of any two or more of Fe, Cr, and Ni, and includes a case where the balance contains Au as a main component.
  • the balance may consist of Au and unavoidable impurities.
  • the concentration of Ni may be in the range of 0 mass ppm or more and 4890 mass ppm or less.
  • the total concentration of the element combinations may be more than 0.1 mass ppm and 500 mass ppm or less, and the concentration of Ni in this case can be in the range of 0 mass ppm or more and 450 mass ppm or less.
  • Concentration analysis method An element concentration analysis method will be described. The element concentration is analyzed separately for ICP-MS and ICP-OES according to the concentration range. If the concentration range is less than 100 mass ppm, it can be analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). When the concentration range is 100 mass ppm or more, it can be analyzed by inductively coupled plasma optical emission spectrometer (ICP-OES).
  • ICP-MS inductively coupled plasma mass spectrometry
  • ICP-OES inductively coupled plasma optical emission spectrometer
  • Example pretreatment method As the analyzer, Agilent Technologies Co., Ltd. (device model number: Agilent8800 type) is used. The procedure of pretreatment is as follows. Weigh 0.1 g of solder balls, add 20 ml of aqua regia (composition: hydrochloric acid and nitric acid mixed at a ratio of 3: 1), and heat to about 200 ° C. to dissolve. After allowing to cool, transfer to a polypropylene (hereinafter referred to as “PP”) volumetric flask (capacity: 100 mL) and incubate with ultrapure water. A quartz glass beaker is used for the decomposition container in order to avoid contamination with impurities.
  • PP polypropylene
  • ⁇ Analysis method> The standard addition method is adopted as the analysis method. Specifically, 10 mL each of the solution is placed in a plurality of PP volumetric flasks (volume: 100 mL), and 100 ⁇ g of a single element standard solution of the target element to be analyzed (Fe, Cr, Ni) is placed in the PP volumetric flask. After 2 mL of the solution diluted to / L is added stepwise, the extrapolated value when the addition amount is assumed to be zero is used as the analytical value of the target element based on the analytical values of the defined solutions. Reagents manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. (Fe: 20247-2B, Cr: 08037-3B, Ni: 28577-2B) are used as the single element standard solution.
  • ⁇ Analysis method> The standard addition method is adopted as the analysis method. Specifically, 10 mL each of the solution is placed in a plurality of glass volumetric flasks (volume: 100 mL), and in particular, a single element standard solution (1000 ⁇ g) of the target element to be analyzed (Fe, Cr, Ni) is placed in the PP volumetric flask. After adding 0.1 mL each of / L) stepwise, the extrapolated value when the addition amount is assumed to be zero is used as the analytical value of the target element based on each analytical value of the constant volume solution. Reagents manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. (Fe: 20247-2B, Cr: 08037-3B, Ni: 28577-2B) are used as the single element standard solution.
  • the nozzle 35 has a cylindrical shape, and the outlet 47 opens at the lower end of the cylinder.
  • the nozzle pedestal 39 can hold the nozzle 35 slidably in the vertical direction by arranging the nozzle 35 in a cylindrical vertical opening having the same diameter as the cylindrical portion of the nozzle 35.
  • the vibrating device 37, the connecting rod 49, and the nozzle 35 are arranged in the vertical direction, and the nozzle 35 vibrates in the vertical direction by the vibrating device 37.
  • the frequency is set to 10 to 50 kHz.
  • the molten solder 33 is held at a temperature higher than the melting point by a predetermined temperature.
  • a heating device in which a band heater is wound around a solder storage tank 41 is provided, and the temperature of the molten solder 33 can be maintained at a temperature 100 ° C. or higher higher than its melting point.
  • the size of the solder ball 34 to be manufactured is determined by the diameter of the outlet 47, the outflow speed of the molten solder 33 from the outlet 47, and the frequency of the applied vibration. Further, the outflow rate of the molten solder 33 from the outflow port 47 can be adjusted by the head difference between the liquid level in the solder storage tank 41 and the outflow port 47.
  • the diameter of the outlet 47 is about 53 to 57 ⁇ m
  • the head difference between the liquid level in the solder storage tank 41 and the outlet 47 is about 0.3 to 0.4 MPa.
  • the frequency of nozzle vibration may be selected in the range of 3.0 to 4.0 kHz.
  • the manufacturing apparatus 31 can generate a solder ball 34 having a uniform droplet size and a highly accurate ball diameter.
  • solder balls 34 are arranged on the electrodes 22 and 24 of the LED chip 12 and temporarily fixed. As shown in FIG. 6A, the solder balls 34 may be arranged so as to be close-packed. When placing the solder balls 34 so as to be close-packed, the distance between the solder balls 34 is a spherical diameter R 1 of the solder balls 34. The region on the electrodes 22 and 24 on which the solder balls 34 are arranged is appropriately selected so that the thickness of the joint portion 14 after joining is within a desired range.
  • solder balls 34 may be arranged on the electrodes 22 and 24 at intervals L represented by the following formula (1).
  • L ⁇ (2R 1 3 / 3t) (1)
  • FIG. 6B shows an example in which the solder balls 34 are arranged in a zigzag shape
  • the solder balls 34 may be arranged in a grid pattern or a straight line.
  • the bump forming method can also be used when the solder balls 34 are arranged in a zigzag shape or a grid pattern at predetermined intervals.
  • the LED chip 12 is directed toward the second bonding surface which is the surface of the electrodes 26 and 28 with the first bonding surface which is the surface of the electrodes 22 and 24 facing. Is installed upside down on the ceramic substrate 16, and the LED chip 12 and the ceramic substrate 16 are aligned so that the electrodes 22 and 24 and the electrodes 26 and 28 correspond to each other. By heating in this state, the solder balls 34 are melted, cooled and solidified to form a joint portion 14, and the electrodes 22 and 24 and the electrodes 26 and 28 are electrically connected.
  • the LED chip 12 may be heated to reflow the solder balls 34.
  • the solder balls 34 are wetted and spread on the electrodes 22 and 24 by the reflow, and become a solidified joint 14 by cooling.
  • the LED chip 12 is installed upside down on the ceramic substrate 16, and the LED chip 12 and the ceramic substrate 16 are aligned and heated so that the electrodes 22 and 24 and the electrodes 26 and 28 correspond to each other.
  • the electrodes 22 and 24 and the electrodes 26 and 28 are electrically connected by melting, cooling and solidifying the joint portion 14 again. In this case, since the joint portion 14 is wet and spread in advance, the electrodes 22 and 24 and the electrodes 26 and 28 can be more reliably connected, and the occurrence of voids and the like can be more reliably reduced.
  • the LED package 10 formed as described above is generated by the LED chip 12 because the thickness t of the joint portion 14 is 50 ⁇ m or less and the LED chip 12 and the ceramic substrate 16 are in close proximity to each other.
  • the heat can be efficiently transferred to the ceramic substrate 16. Therefore, since the LED package 10 can improve the heat dissipation property, the quality of the semiconductor light emitting device 11 can be improved.
  • the thickness t of the joint portion 14 is preferably less than 35 ⁇ m, more preferably 20 ⁇ m or less.
  • the solder ball 34 has a uniform lamellar structure formed by containing the above elements in a predetermined concentration range, and the appearance is in a good state without shrinkage cavities, so that the reliability can be improved.
  • a solder ball 34 having uniform ball diameter accuracy can be obtained.
  • the reliability of the LED package 10 can be further improved by joining using the solder balls 34 having uniform ball diameter accuracy.
  • the sealing package 40 as the bonded structure shown in FIG. 8 includes a lid (lid) 36 as the first structure and a base 38 as the second structure.
  • the lid 36 is a flat plate-shaped member, and has a container portion 42 in the center and a flange portion 44 formed so as to surround the container portion 42.
  • the surface of the container portion 42 is formed into a concave shape in the thickness direction.
  • a conductive layer 46 made of a conductive material and a solder ball 34 are arranged on the conductive layer 46.
  • the base 38 is a flat plate-shaped member, the electronic device 48 is fixed in the center, and a conductive layer 50 formed of a conductive material is formed so as to surround the electronic device 48.
  • the electronic device 48 is, for example, a SAW filter, an FBAR filter, and a crystal oscillator.
  • the lid 36 may be a flat member on which the container portion is not formed and the conductive layer is formed at a position corresponding to the conductive layer formed on the flange portion of the base.
  • the joint portion 14 shown in FIG. 10B has a basic joint portion 59 and an expansion portion 60.
  • the basic joint portion 59 and the extension portion 60 are integrally formed.
  • the basic joint portion 59 is formed by arranging solder balls 34 one by one in the height direction at predetermined intervals, and joins the joint portions 14 per unit length in the longitudinal direction (arrows A1 and A2 in FIG. 10B).
  • the area is constant.
  • the width and length of the basic joint portion 59 are constant.
  • the expansion portion 60 has a larger joint area than the basic joint portion 59.
  • the expansion portion 60 is provided at a corner portion where the basic joint portion 59 is bent.
  • the broken line in FIG. 10B is a virtual line indicating the outer edge of the corner portion of the basic joint portion 59, assuming that the expansion portion 60 is not formed.
  • Constant is not limited to the case where it is completely constant, but includes a certain range, for example, a range that can be said to be a manufacturing error.
  • FIG. 10A shows a case where two solder balls 34 are stacked, but the present invention is not limited to this, and three or more solder balls may be stacked.
  • FIG. 10B shows a corner portion where the basic joint portion 59 is bent at a right angle, but the present invention is not limited to this, and the angle at which the basic joint portion 59 is bent at the corner portion can be arbitrarily selected.
  • the expansion portions may be formed at regular intervals in a region other than the corner portion, for example, in a straight portion as shown in FIG.
  • the joint portion 14 shown in FIG. 11 has a linear basic joint portion 61 and an extension portion 62 at a predetermined position of the basic joint portion 61.
  • the basic joint portion 61 and the extension portion 62 are integrally formed.
  • the broken line in FIG. 11 is a virtual line indicating the outer edge of the basic joint portion 61, assuming that the extension portion 62 is not formed.
  • the width and length of the basic joint portion 61 are constant, and the joint area per unit length in the longitudinal direction is constant.
  • the extension portion 62 is continuously formed on the outer edge of the straight portion of the basic joint portion 61, and has a contour extending outward in the width direction.
  • the contour shown in FIG. 11 is arcuate, but the present invention is not limited to this.
  • the width D3 of the expansion portion 62 is longer than the width D2 of the basic joint portion 61.
  • the joint area is increased by providing the expansion portions at regular intervals, the mechanical strength can be improved, and the electrical conductivity and the thermal conductivity can be further improved.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified within the scope of the gist of the present invention.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention is also applicable to the laser diode.
  • solder balls shown in Table 1 were produced by the procedure described in the above "(3) Manufacturing method (solder balls)", and their appearance and wettability were evaluated.
  • solder balls In preparing the solder balls, first, Au and Sn and the added elements were weighed so as to have the composition shown in Table 1, and an ingot was prepared by high-frequency dissolution. The ingot was placed in a solder storage tank, the solder storage tank was heated to 300 to 400 ° C., and the frequency of the piezo element was adjusted to 10 to 50 kHz.
  • the solder reservoir within, N 2 -5 vol% H 2 atmosphere and, by the positive pressure, the solder balls to prepare the 10,000 or more, any 50 were evaluated as follows.
  • the concentration of each solder ball was analyzed by ICP-MS or ICP-OES.
  • the concentration of Cr in the case where the joint contains any one of Fe, Cr, and Ni, and the concentration of Cr in the entire solder ball is 0.1. Since the mass is ppm or more and 100 mass ppm or less, a solder ball having no unevenness and shrinkage cavities and having good wettability was obtained.
  • Example No. 16 to 29 when the joint portion contains any one element of Fe, Cr, and Ni, and Ni is contained in the entire solder ball, the concentration of Ni is 1 mass ppm. Since it was 5000 mass ppm or less, a solder ball having no shrinkage cavities and having better wettability was obtained.
  • Example No. Nos. 17 to 21 have a Ni concentration of 20 mass ppm or more and 50 mass ppm or less. Since the concentration of Ni in Nos. 24 to 29 was 1000 mass ppm or more and 5000 mass ppm or less, solder balls having no appearance defects due to unevenness and shrinkage cavities were obtained. In Examples No. 25 to 27, since the Ni concentration was 1300 mass ppm or more and 2500 mass ppm or less, further excellent results were obtained in terms of wettability.
  • the joint portion contains a combination of two or more elements of Fe, Cr, and Ni, and the concentrations of Fe and Cr among the elements are as described above. It is a concentration range, and the concentration of Ni is in the range of 0 mass ppm or more and 4990 mass ppm or less, and the total concentration of the element combination with respect to the entire solder ball is more than 0.1 mass ppm and 5000 mass ppm or less. A solder ball having no unevenness and shrinkage cavities and having good wettability was obtained.
  • Comparative Examples Nos. 1, 3 and 5 did not contain any of Fe, Cr and Ni, so that shrinkage cavities occurred.
  • Comparative Examples No. 2 and 4 since the concentrations of Fe and Cr each exceeded the upper limit values, the wettability was lowered. Comparative Example No. In No. 6, the concentration of Ni exceeded the upper limit value, and uniform ball granulation could not be performed.

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Abstract

品質を向上することができる接合構造体、接合構造体の製造方法及びハンダボールを提供する。第１構造体１２と、Ａｕ－Ｓｎ系合金で形成された接合部１４を介して前記第１構造体１２に接合された第２構造体１６と、を備えた接合構造体１１であって、前記接合部１４の厚さｔが３μｍ以上５０μｍ以下である。

Description

接合構造体、接合構造体の製造方法及びハンダボール
　本発明は、接合構造体、接合構造体の製造方法及びハンダボールに関するものである。
　接合構造体として、半導体発光装置や、デバイスを気密封止する封止パッケージが知られている。半導体発光装置は、半導体発光素子と、半導体発光素子を実装する回路基板とを有する。封止パッケージは、電子デバイスとして、例えばＳＡＷ（Surface Acoustic Wave)フィルタ、ＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）フィルタ、水晶振動子を気密封止している。これらの接合構造体の接合材として、高強度性、高電気伝導性などの観点から、Ａｕ－Ｓｎ系合金で形成された、ハンダペーストや、シート状のろう材が用いられる（例えば、特許文献１、２）。
　特許文献１に、ＡｕＳｎ粉末とフラックスを含むハンダペーストが開示されている。特許文献１のハンダペーストは、粉末を構成する粒子を、酸化されやすい粒子の外側の層へ向かうにしたがって、Ａｕの割合が多くなる構造とすることによって、酸化を抑制している。
　特許文献２に、ＡｕＳｎのろう材のテープを備えたキャップが開示されている。特許文献２のキャップは、ＡｕＳｎのろう材のテープと、ＦｅＮｉ系材料にＮｉ又はＡｕめっきを施した基材のテープとを重ねてろう材と基材とを加熱融着したクラッド材を、プレス抜きすることによって得られる。
特開２０１７－１００１７６号公報 特開２０００－３１３１３号公報
　上記特許文献１のようなハンダペーストを用いた接合では、ＡｕＳｎ合金粒子をフラックス中に分散させて使用するため、リフロー時に、一部分においてＡｕＳｎ合金粒子同士が合体しない孤立した状態となる、部分未融合接合が生じる可能性がある。加えて、ＡｕＳｎ合金粒子同士が合体する際に、フラックス等を内部に内包した異物内包接合が生じる可能性がある。また、印刷や吐出などによって接合箇所に所定量のハンダペーストを供給する必要があるため、リフロー後の接合部の厚さを薄くすることが難しい。上述したように、ＡｕＳｎ合金粒子を溶融合体させるペースト接合では、部分未融合接合や異物内包接合を形成する可能性が高く、接合部の厚さを薄くすることが難しいため、電気伝導性、熱伝導性、又は気密性が損なわれ、品質を向上することが困難である、という問題があった。
　また上記特許文献２のようなシート状のろう材は、材料が硬く脆いため、厚さを薄くすることが難しく、シート状のろう材を溶融して形成された接合部も厚さが厚くなるため、熱伝導性などの品質を向上することが困難であるという問題があった。
　上記特許文献１のようなハンダペーストを用いた接合では、印刷や吐出などによって接合箇所に所定量のハンダペーストを供給する必要があるため、Ａｕの使用量を削減するには限界があった。また上記特許文献２のようなシート状のろう材は、クラッド材からプレス抜きすることによって所定の大きさ及び形状とするため、プレス抜きされた残りのクラッド材が無駄となり、歩留りが低く、結果としてＡｕの使用量を削減することが困難であるという問題があった。
　ハンダペーストやろう材のテープに替えてＡｕ－Ｓｎ系合金のハンダボールを使用することによって、Ａｕの使用量を削減することが期待できる。一方、Ａｕ－Ｓｎ系合金のハンダボールは、引け巣による外観不良が生じる、という問題があった。
　本発明は、品質を向上することができる接合構造体及び接合構造体の製造方法を提供することを第１の目的とする。
　本発明は、引け巣による外観不良の発生を防止することができるハンダボールを提供することを第２の目的とする。
　本発明に係る接合構造体は、第１構造体と、Ａｕ－Ｓｎ系合金で形成された接合部を介して前記第１構造体に接合された第２構造体と、を備えた接合構造体であって、前記接合部の厚さが３μｍ以上５０μｍ以下である。
　本発明に係る接合構造体の製造方法は、第１構造体と、Ａｕ－Ｓｎ系合金で形成された接合部を介して前記第１構造体に接合された第２構造体と、を備えた接合構造体の製造方法であって、前記第１構造体の第１接合面に前記Ａｕ－Ｓｎ系合金で形成されたハンダボールを固定するボール固定工程と、前記第１接合面を前記第２構造体の第２接合面に向けて、前記第２構造体に対して前記第１構造体を裏返して、前記第１接合面と前記第２接合面を電気的に接続する工程と、を備え、前記接合部の厚さが３μｍ以上５０μｍ以下である。
　本発明に係るハンダボールは、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、残部がＡｕを主成分とするハンダボールであって、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれか１種の元素を含有し、前記ハンダボール全体に対する、Ｆｅを含む場合のＦｅの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であり、Ｃｒを含む場合のＣｒの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、Ｎｉを含む場合のＮｉの濃度が１質量ｐｐｍ以上５０００質量ｐｐｍ以下である。
　本発明に係るハンダボールは、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、残部がＡｕを主成分とするハンダボールであって、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉから選ばれる少なくとも２種以上の元素組合せを含有し、前記ハンダボール全体に対する前記元素組合せの濃度の合計が０．１質量ｐｐｍ超５０００質量ｐｐｍ以下であり、Ｆｅを含む場合のＦｅの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であり、Ｃｒを含む場合のＣｒの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、Ｎｉの濃度が０質量ｐｐｍ以上４９９０質量ｐｐｍ以下の範囲である。
　本発明に係るハンダボールは、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、残部がＡｕを主成分とするハンダボールであって、前記ハンダボールの中央断面は、主にＡｕ５Ｓｎからなる第１相と主にＡｕＳｎからなる第２相とで構成されたラメラー組織を含み、前記ハンダボールの中心を通り前記中央断面に平行な線と前記ハンダボールの外縁が交差する位置から、前記中心に向かって５μｍの長さの線分を対角線として有する、前記ハンダボールの周方向に均等に４個配置された、正方形の枠内において、前記第１相と前記第２相の間隔の２倍以上の縦横長さを有する塊状の前記第１相が、平均で３個以下である。
　本発明によれば、接合部の厚さが３μｍ以上５０μｍ以下であることによって、熱伝導性が高く、接合構造体としての品質を向上することができる。
　本発明によれば、ＡｕとＳｎによる均一な共晶合金が得られ、ハンダボール表面の引け巣による外観不良の発生を防止することができる。
第１実施形態に係るＬＥＤパッケージを模式的に示す部分断面図である。 従来例のハンダボールの表面を撮影したＳＥＭ写真である。 従来例のハンダボールの断面を撮影したＳＥＭ写真である。 第１実施形態に係るハンダボールの表面を撮影したＳＥＭ写真である。 第１実施形態に係るハンダボールの断面を撮影したＳＥＭ写真である。 ラメラー組織の均一性を評価する方法を説明する際に用いるハンダボールの模式図である。 従来のハンダボールにおいて上記均一性を評価する様子を示す図である。 均一液滴噴霧法でハンダボールを作製する際に用いる製造装置を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係るハンダボールを最密充填で配置した例を示す平面図である。 第１実施形態に係るハンダボールを、間隔Ｌをあけて配置した例を示す平面図である。 第１実施形態に係るハンダボールの溶融前の状態を示す端面模式図である。 第１実施形態に係るハンダボールの溶融後の状態を示す端面模式図である。 第２実施形態に係る封止パッケージを示す斜視図である。 第２実施形態に係る封止パッケージを示す部分端面図である。 第３実施形態に係るコーナー部におけるハンダボールの配置例を示す斜視図である。 第３実施形態に係るコーナー部における接合部を示す模式図である。 第３実施形態の変形例に係る直線状の接合部を示す模式図である。 球径５０μｍのハンダボールの球径分布を示すグラフである。 球径１００μｍのハンダボールの球径分布を示すグラフである。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。同様の構成には同様の符号を付し、説明を適宜省略する。
１．第１実施形態
（１）接合構造体
　図１に示すＬＥＤ（Light Emitting Diode）パッケージ１０は、接合構造体としての半導体発光装置１１を備える。半導体発光装置１１は、第１構造体としてのＬＥＤチップ１２と、ハンダ合金で形成された接合部１４を介してＬＥＤチップ１２に接合された第２構造体としてのセラミック基板１６とを有する。
　ＬＥＤチップ１２は、基板２０と、基板２０上に形成され発光層を含む結晶層１８とを有する発光素子である。基板２０の結晶層１８が形成された側と反対側の表面に、電極２２と電極２４が形成されている。電極２２と電極２４は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の導電材料からなる。ＬＥＤチップ１２は、電極２２，２４が下側を向いたフリップチップ型の発光素子である。電極２２，２４は、一方がｎ側電極で、他方がｐ側電極である。
　セラミック基板１６は、放熱性に優れた基板を用いるのが好ましく、例えば窒化アルミニウム基板（ＡＩＮ）、熱伝導性の高い窒化珪素基板（Ｓｉ３Ｎ４）、ＤＣＢ基板（アルミナ系酸化物セラミック基板に銅回路板を、直接接合したもの）を用いることができる。セラミック基板１６上には、電極２６と電極２８が形成されている。電極２６と電極２８は、電極２２，２４と同様の材料で形成されており、電極２２，２４の材料と同種であってもよいし、異なっていてもよい。
　接合部１４は、後述するハンダボールを用いて形成されている。接合部１４は、厚さｔが３μｍ以上５０μｍ以下である。接合部１４の厚さｔは、第１接合面である電極２２，２４の表面と、第２接合面である電極２６，２８の表面の間の距離である。接合部１４の厚さｔが上記範囲内であることによって、ＬＥＤチップ１２とセラミック基板１６が近接することになり、ＬＥＤチップ１２で生じた熱をセラミック基板１６へ効率的に伝達することができる。接合部１４の厚さｔは、好ましくは３μｍ以上３５μｍ未満、より好ましくは３μｍ以上２０μｍ未満である。接合部１４の厚さｔは薄いほど、熱伝導性を向上することができる。
　接合部１４は、Ａｕ－Ｓｎ系合金である。接合部１４は、Ａｕ－Ｓｎ系合金であることによって、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系合金に比べ、接合強度が高い。接合部１４は、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、Ａｕを主成分とするハンダボールで形成される。接合部１４は、ハンダボールに由来する元素に加え、電極２２，２４，２６，２８に由来する元素を含む場合がある。
　接合部１４は、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｔｉのうちいずれか１種以上の元素を含有し、残部がＡｕを主成分としてもよい。前記残部は、Ａｕと不可避不純物からなるとしてもよい。
　接合部１４は、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉのうちいずれか１種の元素を含有し、残部がＡｕを主成分とする場合を含む。前記残部は、Ａｕと不可避不純物からなるとしてもよい。接合部１４は、接合部１４全体に対する、Ｆｅを含む場合のＦｅの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であり、Ｃｒを含む場合のＣｒの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、Ｎｉを含む場合のＮｉの濃度が１質量ｐｐｍ以上５０００質量ｐｐｍ以下である。
　また接合部１４は、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉのうちいずれか２種以上の元素組合せを含有し、残部がＡｕを主成分とする場合を含む。前記残部は、Ａｕと不可避不純物からなるとしてもよい。上記元素のうちＦｅ、Ｃｒのそれぞれの濃度は、上記濃度範囲であって、Ｎｉの濃度が０質量ｐｐｍ以上４９９０質量ｐｐｍ以下の範囲であり、かつ、接合部１４全体に対する上記元素組合せの濃度の合計が０．１質量ｐｐｍ超５０００質量ｐｐｍ以下である。各濃度範囲については、後に詳述する。
　ＬＥＤチップ１２は、被覆部３０で覆われており、さらに被覆部３０がレンズ部３２で覆われている。被覆部３０は、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの透明樹脂で形成されている。被覆部３０は、さらに粒子状の蛍光体を含有してもよい。レンズ部３２は、シリコーン樹脂をレンズ状に形成してなる。ＬＥＤパッケージ１０は、ＬＥＤチップ１２の発光色と前記蛍光体の蛍光色の組み合わせによって、発光する光の色を選択することができる。例えば、ＬＥＤチップ１２の発光色を青色とし、前記蛍光体の蛍光色を黄色とすることによって、ＬＥＤパッケージ１０から白色の光を発光させることができる。
（２）ハンダボール
　図２Ａに示すように、従来のＡｕ－Ｓｎ系合金のハンダボール１００は、表面に凹凸１０２が生じ、場合によっては引け巣による外観不良が生じる、という問題があった。ハンダボール１００は、断面において表面近傍に不均一なＡｕリッチ相１０４が生成されていることが確認された（図２Ｂ）。このことから引け巣は、不均一なＡｕリッチ相１０４の発生に大きく影響されると考えられる。
　図３Ａに示す本実施形態に係るハンダボール３４は、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、Ａｕを主成分とする、Ａｕ－Ｓｎ系合金であって、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉのうち少なくとも１種以上の元素を含有することによって形成された、Ａｕ５Ｓｎ１とＡｕＳｎによる均一な共晶合金である。したがってハンダボール３４は、表面の引け巣の発生を防止することができるので、外観が良好である（図３Ａ）。
　ハンダボール３４は、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉが微量にＡｕＳｎ内に分散していることで、凝固時の核生成サイトが多数存在し、冷却時に不均一なＡｕリッチ相を生成することなく、主にＡｕ５Ｓｎからなる第１相（Ａｕリッチ相ともいう）と、主にＡｕＳｎからなる第２相とによる均一なラメラー組織が形成される（図３Ｂ）。したがって本実施形態に係るハンダボール３４は、不均一なＡｕリッチ相がない、ラメラー組織が形成されていることによって、外観を引け巣のない良好な状態にすることができる。
　以下にハンダボール３４のラメラー組織の均一性を評価する方法を説明する。まず、図４Ａに示すように、ハンダボール３４の中央断面において、周方向に均等に正方形の枠２１を４個配置する。中央断面は、ハンダボール３４の中心Ｃを含む断面である。前記枠２１は、前記ハンダボール３４の中心Ｃを通り前記中央断面に平行な線２３と前記ハンダボール３４の外縁２５が交差する位置２７から、前記中心Ｃに向かって５μｍの長さの線分を対角線として有する。なお、本明細書において「中央」及び「中心」は、完全な「中央」及び「中心」である場合に限定されず、完全な「中央」及び「中心」から多少ずれている場合を含む。
　次に、各枠２１について、ラメラー組織における第１相と第２相の間隔の２倍以上の縦横長さを有する塊状の第１相（不均一なＡｕリッチ相）１０４の個数をカウントする。第１相と第２相の間隔は、第１相の中心から第２相の中心までの距離であり、例えば、ハンダボール３４中央におけるラメラー組織で測定した値とする。ハンダボール３４中央とは、例えば、ハンダボール３４の中心からの距離がハンダボール３４の直径の１０％の範囲内としてもよい。第１相と第２相の間隔は、例えば、０．１μｍ～０．５μｍ程度である。縦横長さは、中央断面における任意の直交する２方向の長さであり、縦長さ及び横長さが、それぞれ第１相と第２相の間隔の２倍以上であればよく、同じ長さであることに限定されない。塊状の前記第１相１０４は、ラメラー組織における均一な第１相と連続して形成されている。
　ハンダボール３４は、各枠２１における塊状の前記第１相１０４の個数の平均が３個以下であるのが好ましい。上記塊状の前記第１相１０４の個数の平均が３個以下であれば、ハンダボール３４の表面近傍において、均一なラメラー組織が形成されているといえる。図３Ｂに示したように、ハンダボール３４は、塊状の第１相が認められない。
　一方、図４Ｂに示した従来のＡｕ－Ｓｎ系合金のハンダボール１００は、枠２１に少なくとも３０個の塊状の前記第１相１０４が認められ、４個の枠２１の平均が約１５個であり、ゆうに３個を超えていた。
　ハンダボール３４は、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｔｉのうちいずれか１種以上の元素を含有し、残部がＡｕを主成分とする場合を含む。前記残部は、Ａｕと不可避不純物からなるとしてもよい。ハンダボール３４は、上記元素を含有することによって、不均一なＡｕリッチ相がない、ラメラー組織が形成され、外観を引け巣のない良好な状態にすることができる。
　ハンダボール３４の球径は４０μｍ～２５０μｍが好ましく、５０μｍ～２５０μｍであるのがより好ましい。４０μｍ～２５０μｍの球径であれば、均一な球径精度のハンダボール３４を製造することができる。
　ハンダボール３４は、Ａｕ－１９質量％ＳｎよりもＡｕの濃度が高い組成の場合、Ａｕリッチ相が容易に析出し、凹凸や引け巣が発生しやすくなる。Ｓｎの濃度が１９質量％未満及び２５質量％超の組成の場合、液相線温度が高くなり、固液共存領域が広く存在するため、均一な凝固組織を得ることが難しい。
　ハンダボール３４は、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉのうちいずれか１種の元素を含有し、残部がＡｕを主成分とする場合を含む。前記残部は、Ａｕと不可避不純物からなるとしてもよい。ハンダボール３４は、ハンダボール３４全体に対する、Ｆｅを含む場合のＦｅの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であり、Ｃｒを含む場合のＣｒの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、Ｎｉを含む場合のＮｉの濃度が１質量ｐｐｍ以上５０００質量ｐｐｍ以下である。
　ハンダボール３４は、上記元素の濃度が上記範囲内である場合、引け巣の発生を防止すると共に、良好な濡れ性が得られる。すなわちハンダボール３４は、不均一なＡｕリッチ相がない、ラメラー組織が形成されるので、引け巣のない良好な外観が得られる。またハンダボール３４は、上記元素の濃度が上記範囲内である場合、溶融時に表面の酸化膜が確実に溶解することによって、良好な濡れ性が得られる。Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉの各元素によって必要な濃度範囲が異なる理由は、凝固核となる際のＡｕやＳｎとＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉとの親和性が影響しているものと考えられる。
　一方、上記元素の濃度が上記下限値未満の場合、上記Ａｕリッチ相の析出を防止する効果が得られない。また、上記元素の濃度が上記上限値超の場合、ハンダボールの濡れ性が低下する。濡れ性は、ハンダボール表面の酸化膜による影響を受けていると考えられる。すなわち、上記濃度範囲が上限値以下の場合に比べ、上限値超の場合に形成される酸化膜は、厚みが厚かったり、厚みは同等でも構造が異なる場合がある。上限値超の場合、ハンダボールの溶融時に、上記酸化膜が溶解しにくいことによって、濡れ性が低下すると考えられる。
　上記Ｆｅの濃度は、０．１質量ｐｐｍ以上５質量ｐｐｍ以下であるのが好ましい。Ｆｅの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上５質量ｐｐｍ以下であると、より優れた濡れ性が得られる。上記Ｎｉの濃度は、１質量ｐｐｍ以上５０００質量ｐｐｍ以下であることによって、引け巣の発生が防止できると共に、より優れた濡れ性が得られる。Ｎｉの濃度が２０質量ｐｐｍ以上５０質量ｐｐｍ以下であると、凹凸及び引け巣がないハンダボールが得られるので、より好ましい。また、Ｎｉの濃度が１０００質量ｐｐｍ以上５０００質量ｐｐｍ以下であると、凹凸及び引け巣がないハンダボールが得られるのでより好ましく、３８００質量ｐｐｍ以下であると、より高い生産性が得られる。Ｎｉの濃度が１３００質量ｐｐｍ以上２５００質量ｐｐｍ以下であると、さらに優れた濡れ性が得られる。
　ハンダボール３４は、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉのうちいずれか２種以上の元素組合せを含有し、残部がＡｕを主成分とする場合を含む。前記残部は、Ａｕと不可避不純物からなるとしてもよい。ハンダボール３４は、Ｆｅを含む場合のＦｅの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であり、Ｃｒを含む場合のＣｒの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、Ｎｉの濃度が０質量ｐｐｍ以上４９９０質量ｐｐｍ以下の範囲であり、かつ、ハンダボール３４全体に対する前記元素組合せの濃度の合計が０．１質量ｐｐｍ超５０００質量ｐｐｍ以下である。前記元素組合せの濃度の合計が上記下限値未満の場合、上記Ａｕリッチ相の析出を防止する効果が得られない。一方、前記元素組合せの濃度の合計が５０００質量ｐｐｍを超える場合、ハンダボールの濡れ性が低下するもしくは、造粒性が悪くなる。Ｎｉの濃度は、０質量ｐｐｍ以上４８９０質量ｐｐｍ以下の範囲としてもよい。前記元素組合せの濃度の合計は０．１質量ｐｐｍ超５００質量ｐｐｍ以下としてもよく、この場合のＮｉの濃度は０質量ｐｐｍ以上４５０質量ｐｐｍ以下の範囲とすることができる。元素組合せの濃度の合計が０．１質量ｐｐｍ超５００質量ｐｐｍ以下の場合、より確実に、凹凸及び引け巣がないハンダボールが得られると共に、より優れた濡れ性が得られる。
（３）濃度の分析方法
　元素濃度の分析方法について説明する。元素濃度は、濃度範囲により、ICP-MSとICP-OESとで分けて分析する。濃度範囲が１００質量ｐｐｍ未満の場合、誘導結合プラズマ質量分析法（ICP-MS; Inductively coupled plasma mass spectrometry）によって分析することができる。濃度範囲が１００質量ｐｐｍ以上の場合、誘導結合プラズマ発光分光分析法（ICP-OES; Inductively coupled plasma optical emission spectrometer）によって分析することができる。
（ICP-MSについて）
〈試料前処理法〉
　分析装置には、アジレント・テクノロジー（株）製（装置型番：Agilent8800型）を用いる。前処理の要領は以下のとおりである。はんだボールを０．１ｇはかりとり、２０ｍｌの王水（組成：塩酸と硝酸を３：１の割合で混合）を加え、約２００℃に加熱し、溶解する。放冷後、ポリプロピレン製（以下「ＰＰ製」）メスフラスコ（容量：１００ｍＬ）に移し入れ、超純水で定容する。分解容器には、不純物の混入を回避するために石英ガラス製ビーカーを用いる。
〈分析方法〉
　分析方法には、標準添加法を採用する。具体的には、溶液を複数のＰＰ製メスフラスコ（容量：１００ｍＬ）にそれぞれ１０ｍＬずつをとりわけ、当該ＰＰ製メスフラスコに目的の分析対象元素（Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ）の単元素標準液を１００μｇ／Ｌに希釈した溶液を２ｍＬずつ段階的に添加後、定容した溶液のそれぞれの分析値をもとに、添加量がゼロと仮定したときの外挿値を目的元素の分析値とする。単元素標準液には関東化学製の試薬（Fe：20247-2B、Cr：08037-3B、Ni：28577-2B）を用いる。
〈測定〉
　ICP-MS分析法では、発生する多原子イオンにより干渉を受け、バックグラウンドが増大する。たとえば、Ｆｅのメインピークであるm/z=56では40Ar16O+、Ｃｒのメインピークであるm/z=52では40Ar12C+が干渉イオンとして顕著に影響を与える。そこで、クールプラズマ（出力：６００Ｗ）により測定を行い、干渉イオンの影響を抑制する。
（ICP-OESについて）
〈試料前処理法〉
　分析装置には、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製（装置型番：iCAP6500型）を用いる。前処理の要領は以下のとおりである。はんだボールを１．０ｇはかりとり、２０ｍＬの王水（組成：塩酸と硝酸を３：１の割合で混合）を加え、約２００℃に加熱し、溶解する。放冷後、硼珪酸ガラス製（以下「ガラス製」）メスフラスコ（容量：１００ｍＬ）に移し入れ、加熱・脱ガスした王水で定容する。
〈分析方法〉
　分析方法には、標準添加法を採用する。具体的には、溶液を複数のガラス製メスフラスコ（容量：１００ｍＬ）にそれぞれ１０ｍＬずつをとりわけ、当該ＰＰ製メスフラスコに目的の分析対象元素（Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ）の単元素標準液（１０００μｇ／Ｌ）を０．１ｍＬずつ段階的に添加後、定容した溶液のそれぞれの分析値をもとに、添加量がゼロと仮定したときの外挿値を目的元素の分析値とする。単元素標準液には関東化学製の試薬（Fe：20247-2B、Cr：08037-3B、Ni：28577-2B）を用いる。
〈測定〉
ICP-OESでFe：259.940 nm、Cr：267.716 nm、Ni：341.476 nmの波長を測定する。
（４）製造方法
（ハンダボール）
　ハンダボール３４は、均一な球径精度を得るため、均一液滴噴霧法（ＵＤＳ法; Uniform Droplet Splay Method）で形成するのが好ましい。ＵＤＳ法で用いるハンダボール３４の製造装置を、図５を用いて説明する。図５に示す製造装置３１は、溶融ハンダ３３を下方に流出させるノズル３５と、ノズル３５を振動させる振動装置３７と、ノズル３５を摺動可能に保持するノズル架台３９と、ハンダ貯蔵槽４１を有する。
　ノズル３５は、その下方に流出口４７を有し、ノズル架台３９に摺動可能に保持される。ノズル３５はノズル架台３９に保持されつつ上下方向に摺動可能である。ノズル３５は鋼製の連結棒４９を介して振動装置３７につながっている。振動装置３７は、一般的に用いられる厚さ方向に振動する圧電素子（図示しない）を有する。振動装置３７によるノズル３５の振動方向は、ノズル架台３９に保持されたノズル３５の摺動方向と一致する。
　ノズル３５は円筒状であり、円筒の下端に流出口４７が開口している。ノズル架台３９は、ノズル３５の円筒部分と径の等しい円筒状の鉛直方向の開口内にノズル３５を配置することにより、ノズル３５を鉛直方向に摺動可能に保持することができる。振動装置３７、連結棒４９、ノズル３５を鉛直方向に配置し、振動装置３７によってノズル３５は鉛直方向に振動する。振動数は、１０～５０ｋＨｚに設定する。
　ハンダ貯蔵槽４１内において、溶融ハンダ３３は融点よりも所定温度だけ高い温度に保持される。ハンダ貯蔵槽４１にバンドヒーターを巻いた加熱装置を有し、溶融ハンダ３３の温度をその融点より１００℃以上高い温度に保持することができる。
　ノズル３５はノズル経路５１を有する。ノズル経路５１の先端はノズル下方の流出口４７につながっている。ノズル経路５１の基端は、ノズル架台３９の架台経路５３の先端につながっている。架台経路５３の基端は、ハンダ貯蔵槽４１の底部につながっている。ハンダ貯蔵槽４１に貯蔵された溶融ハンダ３３は、架台経路５３、ノズル経路５１を通過し、流出口４７から流出する。製造装置３１は、振動装置３７によってノズル３５を振動させつつ、流出口４７から溶融ハンダ３３を流出させることによって、流出した溶融ハンダ３３を液滴５５に分離する。
　製造するハンダボール３４の大きさは、流出口４７の直径、流出口４７からの溶融ハンダ３３の流出速度、そして付与する振動の振動数によって定まる。また、流出口４７からの溶融ハンダ３３の流出速度は、ハンダ貯蔵槽４１内の液面と流出口４７の間のヘッド差で調整することができる。球径１００μｍのハンダボール３４を製造する場合、流出口４７の直径を５３～５７μｍ程度、ハンダ貯蔵槽４１内の液面と流出口４７の間のヘッド差を０．３～０．４ＭＰａ程度とし、ノズル振動の振動数を３．０～４．０ｋＨｚの範囲で選択するとよい。
　ノズル３５を振動装置３７によって振動させる際、ノズル架台３９は振動せず、ノズル３５のみが振動する。したがって製造装置３１は、振動エネルギーの損失がないため、液滴サイズが均一になり、高精度な球径を有するハンダボール３４を生成することができる。
（接合構造体）
　次に、ＬＥＤチップ１２をセラミック基板１６に接合する手順について説明する。まず、ＬＥＤチップ１２の電極２２，２４上にハンダボール３４を配置し、仮固定する。図６Ａに示すように、ハンダボール３４は、最密充填となるように配置してもよい。最密充填となるようにハンダボール３４を配置する場合、ハンダボール３４同士の間隔は、ハンダボール３４の球径Ｒ１となる。ハンダボール３４を配置する電極２２，２４上の領域は、接合後における接合部１４の厚さが所望の範囲内になるように、適宜選択される。
　上記のようにハンダボール３４をＬＥＤチップ１２の電極２２，２４上に搭載するには、複数のハンダボール３４を一括で搭載するバンプ形成方法が有効である（例えば、特開２０１２－２５６７４８号公報）。バンプ形成方法は、少なくともＬＥＤチップ１２の１つ分のハンダボール群を吸着保持するボール配列板（図示しない）を用いる。ボール配列板は、ハンダボール３４を配置する位置に対応した全ての位置に吸着穴が形成されている。ボール配列板にハンダボール３４を吸着保持した後、ボール配列板を接合用ステージまで搬送して、フラックスが塗布されたＬＥＤチップ１２の電極２２，２４上に配置する。ハンダボール３４は、フラックスの粘着力によって、電極２２，２４表面に粘着される。このバンプ形成方法によれば均一に形成されたハンダボール３４を所定の位置に一括で配置することができるので、高い信頼性が得られるボールバンプを容易かつ効率的に形成することができる。
　また図６Ｂに示すように、下記式（１）で表される間隔Ｌで、ハンダボール３４を電極２２，２４上に配置してもよい。
Ｌ＝√（２Ｒ１ ３／３ｔ）　　　（１）
　図６Ｂに示す例において、ハンダボール３４はジグザグ状に配置されている。図６Ｂに示すように、隣り合うハンダボール３４同士の直線距離は、Ｌである。間隔Ｌで直線状に配置されるハンダボール列同士の間隔は、（Ｌ／２）・√３である。
　図７Ａに、溶融前のハンダボール３４同士の位置関係と、図７Ｂに溶融後の接合部１４の位置関係を示す。溶融前においてハンダボール３４は、間隔Ｌをあけて配置されている。溶融によってハンダボール３４が濡れ広がり、直径がＲ２、厚さがｔの接合部１４となる。ハンダボール３４同士の間隔Ｌを上記式で表される値とすることによって、所望の厚さｔを有し、隣り合うハンダボール３４同士が濡れ広がることによって接触して一体化し得る接合部１４を形成することができる。すなわち、最密充填した場合に比べ、厚さｔをより小さくすることができる。
　なお、図６Ｂには、ハンダボール３４をジグザグ状に配置した例を示したが、ハンダボール３４を格子状、又は一直線状に配置してもよい。上記のように、所定間隔をあけて、ジグザグ状、又は格子状にハンダボール３４を配置する際にも、上記バンプ形成方法を用いることができる。
　上記のように電極２２，２４上にボールバンプを形成した後、電極２２，２４の表面である第１接合面を電極２６，２８の表面である第２接合面に向けて、上記ＬＥＤチップ１２をセラミック基板１６上に裏返して設置し、電極２２，２４と、電極２６，２８とがそれぞれ対応するように、ＬＥＤチップ１２とセラミック基板１６を位置合わせする。この状態で加熱することによって、ハンダボール３４を溶融させ、冷却して凝固させることによって接合部１４を形成し、電極２２，２４と、電極２６，２８を電気的に接続する。
　なお、電極２２，２４上にボールバンプを形成した後、ＬＥＤチップ１２を加熱して、ハンダボール３４をリフローさせてもよい。リフローによってハンダボール３４は電極２２，２４上に濡れ広がり、冷却することによって凝固した接合部１４となる。このＬＥＤチップ１２をセラミック基板１６上に裏返して設置し、電極２２，２４と、電極２６，２８とがそれぞれ対応するように、ＬＥＤチップ１２とセラミック基板１６を位置合わせし、加熱することによって、接合部１４を再度溶融させ、冷却して凝固させることによって、電極２２，２４と、電極２６，２８を電気的に接続する。この場合、接合部１４は、予め濡れ広がっているので、電極２２，２４と、電極２６，２８をより確実に接続できると共に、ボイドなどの発生をより確実に低減することができる。
（５）作用及び効果
　上記のように形成されたＬＥＤパッケージ１０は、接合部１４の厚さｔが５０μｍ以下でありＬＥＤチップ１２とセラミック基板１６が近接していることによって、ＬＥＤチップ１２で生じた熱を効率的にセラミック基板１６へ伝達することができる。したがってＬＥＤパッケージ１０は、放熱性を高めることができるので、半導体発光装置１１の品質を向上することができる。接合部１４の厚さｔは、３５μｍ未満であるのが好ましく、２０μｍ以下であるのがより好ましい。
　接合部１４は、ハンダボール３４を用いて形成されるので、厚さｔを５０μｍ以下とすることができ、Ａｕの使用量を低減することができる。また本実施形態の接合部１４に用いられるハンダボール３４は、従来のハンダペーストに比べ使用量を低減でき、また従来のシート状のろう材に比べ歩留りを向上することができる。したがってＬＥＤパッケージ１０は、Ａｕの使用量を低減することができる。
　ハンダボール３４は、各枠２１における塊状の前記第１相１０４の個数の平均が３個以下であり、表面近傍において、均一なラメラー組織が形成されているので、外観が引け巣のない良好な状態とすることができる。
　ハンダボール３４は、上記元素を所定の濃度範囲で含有することによって均一なラメラー組織が形成されており、外観が引け巣のない良好な状態であるので、信頼性を向上することができる。ＵＤＳ法で形成することによって、均一な球径精度を有するハンダボール３４を得ることができる。均一な球径精度を有するハンダボール３４を用いて接合することによって、ＬＥＤパッケージ１０の信頼性をより向上することができる。
　ハンダボール３４は、Ｆｅを含む場合のＦｅの濃度が１０質量ｐｐｍ以下、Ｃｒを含む場合のＣｒの濃度が１００質量ｐｐｍ以下、Ｎｉを含む場合のＮｉの濃度が５０００質量ｐｐｍ以下であることによって、良好な濡れ性を得ることができる。
　接合部１４は、ハンダが良好に濡れ広がるため、ボイドの発生を低減することができる。したがって、接合部１４が電極２２，２４と電極２６，２８をより良好に電気的に接続することができるので、ＬＥＤパッケージ１０は、電気伝導性、熱伝導性を高めることによって、品質をより向上することができる。このようなＬＥＤパッケージ１０は、高輝度化が必要とされる自動車用ヘッドライト等の光源に適用することができる。
２．第２実施形態
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。図８に示す接合構造体としての封止パッケージ４０は、第１構造体としてのリッド（蓋）３６と、第２構造体としてのベース３８とを備える。リッド３６は、平板状の部材であって、中央に容器部４２と、容器部４２を囲むように形成されたフランジ部４４とを有する。容器部４２は、表面を厚さ方向に凹形状に成形してなる。フランジ部４４は、導電材料で形成された導電層４６と、導電層４６上にハンダボール３４が配置されている。
　ベース３８は、平板状の部材であって、電子デバイス４８が中央に固定されており、電子デバイス４８を囲むように導電材料で形成された導電層５０が形成されている。電子デバイス４８は、例えば、ＳＡＷフィルタ、ＦＢＡＲフィルタ、水晶振動子である。
　第１接合面としての導電層４６の表面を、第２接合面としての導電層５０の表面に向けて、上記リッド３６をベース３８上に裏返して設置し、導電層４６と導電層５０とがそれぞれ対応するように、リッド３６とベース３８を位置合わせする。この状態で加熱することによって、ハンダボール３４を溶融し、冷却して凝固させることによって接合部１４を形成し、導電層４６と導電層５０を電気的に接続する（図９）。電子デバイス４８は、容器部４２とベース３８表面に囲まれた空間内に密閉される。
　接合部１４は、厚さｔが５０μｍ以下であることによって、熱伝導性を向上できるので、品質を向上することができる。また接合部１４は、上記ハンダボール３４を用いて形成することによって、ボイドの発生が低減されるため、気密性を高めることができるので、封止パッケージ４０の品質を向上することができると共に、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　第２実施形態の場合、リッド３６に容器部４２を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ベースに容器部とフランジ部を設けてもよい。この場合、リッドは容器部が形成されていない平坦な部材であって、ベースのフランジ部に形成された導電層に対応した位置に導電層を形成したものを用いることができる。
３．第３実施形態
　次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態では、ソルダージェット法を用いてハンダボールを第１接合面に配置する接合構造体の製造方法について説明する。ソルダージェット法は、図示しないが、キャピラリー等の微小管内にハンダボールを装填し、レーザ光を照射してハンダボールを溶融すると同時に不活性ガス等で押し出し、ハンダボールを第１接合面に仮固定する方法である。ソルダージェット法によれば、フラックスを用いずに直接、第１接合面にハンダボールを仮固定することができるので、フラックス起因による不良、例えばボイドの発生や接合不良の発生を低減することができる。ソルダージェット法は、上記バンプ形成方法と組み合わせて適用してもよい。
　ソルダージェット法によれば、第１接合面上に１個ずつ所定間隔で仮固定されたハンダボール上にさらにハンダボールを重ねることができる。例えば、図１０Ａに示すように、コーナー部分において、コーナー部分の導電層４６上に複数のハンダボール３４を導電層４６の表面に対し高さ方向に重ねた状態で仮固定することができる。ハンダボール３４を複数重ねた箇所は、他の箇所に比べ、ハンダがより広い範囲に濡れ広がる。したがって複数のハンダボール３４を重ねることによって、図１０Ｂに示すように、接合部１４に、拡張部６０を部分的に形成することができる。
　図１０Ｂに示す接合部１４は、基本接合部５９と、拡張部６０とを有する。基本接合部５９と拡張部６０は一体に形成されている。基本接合部５９は、ハンダボール３４を所定の間隔で高さ方向に１個ずつ配置して形成され、接合部１４の長手方向（図１０Ｂ中矢印Ａ１、及びＡ２）に対する単位長さあたりの接合面積が一定である。基本接合部５９は、幅長さが一定である。拡張部６０は、前記基本接合部５９より接合面積が大きい。拡張部６０は、基本接合部５９が折れ曲がっているコーナー部分に設けられている。
　図１０Ｂにおける破線は、拡張部６０が形成されていないと仮定した場合の、基本接合部５９のコーナー部分の外側縁を示す仮想線である。なお、本明細書において「一定」とは完全に一定である場合に限らず、ある程度の範囲、例えば製造上の誤差といえる範囲を含むものとする。
　拡張部６０は、接合部１４のコーナー部分の外側縁に連続して形成されており、コーナー部分の外側へ広がる輪郭を有する。図１０Ｂに示す輪郭は円弧状であるが、本発明はこれに限られない。コーナー部分における接合部１４の内側縁から拡張部６０の外側の輪郭までの長さＤ１は、基本接合部の幅Ｄ２よりも長い。仮想線で規定される基本接合部５９は、単位長さあたりの接合面積が一定であり、フランジ部４４の外側の領域まで到達していない。これに対し本変形例に係る接合部１４は、拡張部６０を設けたことによって接合面積が増え、フランジ部４４の外側の領域まで拡張部６０が十分に到達しているので、機械的強度を向上すると共に、電気伝導性、熱伝導性をより向上することができる。
　図１０Ａは、ハンダボール３４を２個重ねた場合について示したが、本発明はこれに限らず、３個以上重ねてもよい。また図１０Ｂは、基本接合部５９が直角に折れ曲がっているコーナー部分について示したが、本発明はこれに限らず、コーナー部分における基本接合部５９が折れ曲がる角度は任意に選択できる。
　拡張部は、コーナー部分以外の領域、例えば図１１に示すように、直線部分に、一定間隔に形成してもよい。図１１に示す接合部１４は、直線状の基本接合部６１と、基本接合部６１の所定位置に拡張部６２とを有する。基本接合部６１と拡張部６２は一体に形成されている。図１１における破線は、拡張部６２が形成されていないと仮定した場合の、基本接合部６１の外縁を示す仮想線である。基本接合部６１は、幅長さが一定であり、長手方向に対する単位長さあたりの接合面積が一定である。拡張部６２は、基本接合部６１の直線部分の外側縁に連続して形成されており、幅方向外側へ広がる輪郭を有する。図１１に示す輪郭は円弧状であるが、本発明はこれに限られない。拡張部６２の幅Ｄ３は、基本接合部６１の幅Ｄ２よりも長い。本変形例に係る接合部１４は、拡張部を一定間隔で設けたことによって接合面積が増え、機械的強度を向上すると共に、電気伝導性、熱伝導性をより向上することができる。
４．変形例
　本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。例えば、第１実施形態の場合、第１構造体としてＬＥＤチップに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、レーザーダイオードにも適用可能である。
　第１実施形態の場合、上記元素又は上記元素組合せが添加されたハンダボール３４を用いて接合部１４を形成した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、上記元素又は上記元素組合せが添加されていない、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、Ａｕを主成分とするハンダボールを用いて接合部１４を形成してもよい。
５．実施例
　以下、本実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、これは本発明の例を示すものであり、本発明は実施例によって何ら限定されるものではない。
（サンプル）
　表１に示すハンダボールを上記「（３）製造方法（ハンダボール）」で説明した手順で作製し、外観、及び濡れ性を評価した。ハンダボールの作製にあたって、まず、ＡｕおよびＳｎおよび添加元素を表１の組成となるように秤量し、高周波溶解によりインゴットを作製した。インゴットをハンダ貯蔵槽に入れ、ハンダ貯蔵槽を３００～４００℃に加熱し、ピエゾ素子の周波数を１０～５０ｋＨｚに調整した。ハンダ貯蔵槽内を、Ｎ２－５体積％Ｈ２雰囲気、及び、陽圧にすることで、ハンダボールを各１万個以上作製し、任意の５０個を以下の通り評価した。各ハンダボールの濃度は、ICP-MS又はICP-OESによって分析した。
（評価方法）
　作製したハンダボールの評価は、球径精度、外観、濡れ性で評価した。球径精度は、顕微鏡を用い、Ｘ方向、Ｙ方向の最大値を測定し、その最大値と最小値の差（公差）で評価し、公差が球径１００μｍ以下では１０μｍ以内、球径１００μｍ超２００μｍ以下では１５μｍ以内、球径２００μｍ超では２５μｍ以内の場合２点、上記以外の場合を０点として評価した。その結果、作製したハンダボールは、球径４０μｍ以上において全て上記公差内であった。
　代表例として、球径５０μｍと、１００μｍのハンダボールの球径分布を、図１２Ａ、図１２Ｂに示す。図１２Ａ、図１２Ｂは、縦軸が存在比率、横軸が球径（μｍ）を示し、図１２Ａが球径５０μｍの結果、図１２Ｂが球径１００μｍの結果である。球径５０μｍのハンダボールを作製した結果、平均球径が５１．２μｍ、最大球径が５１．５μｍ、最小球径が５０．９μｍ、標準偏差が０．１３μｍであった。また球径１００μｍのハンダボールを作製した結果、平均球径が１００．４μｍ、最大球径が１００．８μｍ、最小球径が９９．８μｍ、標準偏差は０．１８μｍであった。上記の結果から、ＵＤＳ法によって、極めて高精度な球径を有するハンダボールが得られることが確認できた。
　外観は、ボール表面の凹凸や引け巣を顕微鏡で観察し、凹凸及び引け巣がないものを２点、凹凸があるハンダボールが１個以上の場合１点、引け巣があるハンダボールが１個以上の場合０点として評価した。濡れ性は、銅板上にフラックスを用いずにハンダボールを置き、窒素雰囲気で３２０℃、１分間加熱した際に濡れ広がった面積の、元のハンダボールの投影面積に対する割合（濡れ広がり率）で評価を行い、全てのハンダボールの濡れ広がり率が、１５０％未満の場合０点、１５０％以上１８０％未満の場合１点、１８０％以上２００％未満の場合２点、２００％以上２１０％未満の場合３点、２１０％以上の場合４点として評価した。上記結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（評価結果）
　実施例Ｎｏ.１～８は、接合部が、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉのうちいずれか１種の元素を含有する場合であって、ハンダボール全体に対するＦｅを含む場合のＦｅの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であるので、凹凸及び引け巣がなく、かつ、良好な濡れ性を有するハンダボールが得られた。実施例Ｎｏ.１～７は、Ｆｅの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上５質量ｐｐｍ以下であるので、濡れ性に関して、より優れた結果が得られた。
　実施例Ｎｏ.９～１５は、接合部が、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉのうちいずれか１種の元素を含有する場合であって、ハンダボール全体に対するＣｒを含む場合のＣｒの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であるので、凹凸及び引け巣がなく、かつ、良好な濡れ性を有するハンダボールが得られた。
　実施例Ｎｏ.１６～２９は、接合部が、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉのうちいずれか１種の元素を含有する場合であって、ハンダボール全体に対するＮｉを含む場合のＮｉの濃度が１質量ｐｐｍ以上５０００質量ｐｐｍ以下であるので、引け巣がなく、かつ、より優れた濡れ性を有するハンダボールが得られた。実施例Ｎｏ．１７～２１はＮｉの濃度が２０質量ｐｐｍ以上５０質量ｐｐｍ以下、Ｎｏ．２４～２９はＮｉの濃度が１０００質量ｐｐｍ以上５０００質量ｐｐｍ以下であるので、凹凸及び引け巣による外観不良がないハンダボールが得られた。実施例Ｎｏ.２５～２７は、Ｎｉの濃度が１３００質量ｐｐｍ以上２５００質量ｐｐｍ以下であるので、濡れ性に関して、さらに優れた結果が得られた。
　実施例Ｎｏ.３０～３９は、接合部が、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉのうちいずれか２種以上の元素組合せを含有する場合であって、前記元素のうちＦｅ、Ｃｒのそれぞれの濃度は、上記濃度範囲であり、Ｎｉの濃度は０質量ｐｐｍ以上４９９０質量ｐｐｍ以下の範囲であり、かつ、ハンダボール全体に対する前記元素組合せの濃度の合計が０．１質量ｐｐｍ超５０００質量ｐｐｍ以下であるので、凹凸及び引け巣がなく、かつ、良好な濡れ性を有するハンダボールが得られた。
　一方、比較例Ｎｏ.１、３、５は、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれも含有しないため、引け巣が発生した。比較例Ｎｏ.２、４はＦｅ、Ｃｒの濃度がそれぞれ上限値を超えていたため、濡れ性が低下した。比較例Ｎｏ．６は、Ｎｉの濃度が上限値を超えており、均一なボールの造粒ができなかった。
１０    ＬＥＤパッケージ
１１    半導体発光装置（接合構造体）
１２    ＬＥＤチップ（第１構造体）
１４    接合部
１６    セラミック基板（第２構造体）
２２，２４      電極
２６，２８      電極
３４    ハンダボール
３６    リッド（第１構造体）
３８    ベース（第２構造体）
４０    封止パッケージ（接合構造体）
４２    容器部
４４    フランジ部
４６    導電層
４８    電子デバイス
５０    導電層
５９    基本接合部
６０    拡張部
６１    基本接合部
６２    拡張部

Claims (18)

  1. 第１構造体と、
    Ａｕ－Ｓｎ系合金で形成された接合部を介して前記第１構造体に接合された第２構造体と、
    を備えた接合構造体であって、
    前記接合部の厚さが３μｍ以上５０μｍ以下である、接合構造体。
  2. 前記接合部は、単位長さあたりの接合面積が一定である基本接合部と、前記基本接合部より単位長さあたりの接合面積が大きい拡張部とが一体に形成されている、請求項１に記載の接合構造体。
  3. 前記接合部は、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、残部がＡｕを主成分とし、
    Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれか１種の元素を含有し、
    前記接合部全体に対する、Ｆｅを含む場合のＦｅの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であり、Ｃｒを含む場合のＣｒの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、Ｎｉを含む場合のＮｉの濃度が１質量ｐｐｍ以上５０００質量ｐｐｍ以下である、請求項１又は２に記載の接合構造体。
  4. 前記接合部は、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、残部がＡｕを主成分とし、
    Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉから選ばれる少なくとも２種以上の元素組合せを含有し、
    前記接合部全体に対する前記元素組合せの濃度の合計が０．１質量ｐｐｍ超５０００質量ｐｐｍ以下であり、Ｆｅを含む場合のＦｅの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であり、Ｃｒを含む場合のＣｒの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、Ｎｉの濃度が０質量ｐｐｍ以上４９９０質量ｐｐｍ以下の範囲である、請求項１又は２に記載の接合構造体。
  5. 第１構造体と、
    Ａｕ－Ｓｎ系合金で形成された接合部を介して前記第１構造体に接合された第２構造体と、
    を備えた接合構造体の製造方法であって、
    前記第１構造体の第１接合面に前記Ａｕ－Ｓｎ系合金で形成されたハンダボールを固定するボール固定工程と、
    前記第１接合面を前記第２構造体の第２接合面に向けて、前記第２構造体に対して前記第１構造体を裏返して、前記第１接合面と前記第２接合面を電気的に接続する工程と、
    を備え、
    前記接合部の厚さが３μｍ以上５０μｍ以下である、接合構造体の製造方法。
  6. 前記ボール固定工程は、前記ハンダボールを前記第１接合面に対し高さ方向に複数重ねて固定する多重固定工程を有する、請求項５に記載の接合構造体の製造方法。
  7. 前記ボール固定工程は、前記ハンダボールを最密充填で前記第１接合面に固定する請求項５又は６に記載の接合構造体の製造方法。
  8. 前記ハンダボールの直径をＲ１、前記接合部の厚さをｔとした場合、前記ボール固定工程において前記ハンダボールは、下記式（１）で表される間隔Ｌで前記第１接合面上に配置される、請求項５又は６に記載の接合構造体の製造方法。
    Ｌ＝√（２Ｒ１ ３／３ｔ）・・・（１）
  9. 前記ハンダボールは、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、残部がＡｕを主成分とし、
    Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれか１種の元素を含有し、
    前記ハンダボール全体に対する、Ｆｅを含む場合のＦｅの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であり、Ｃｒを含む場合のＣｒの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、Ｎｉを含む場合のＮｉの濃度が１質量ｐｐｍ以上５０００質量ｐｐｍ以下である、請求項５又は６に記載の接合構造体の製造方法。
  10. 前記ハンダボールは、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、残部がＡｕを主成分とし、
    Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉから選ばれる少なくとも２種以上の元素組合せを含有し、
    前記ハンダボール全体に対する前記元素組合せの濃度の合計が０．１質量ｐｐｍ超５０００質量ｐｐｍ以下であり、Ｆｅを含む場合のＦｅの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であり、Ｃｒを含む場合のＣｒの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、Ｎｉの濃度が０質量ｐｐｍ以上４９９０質量ｐｐｍ以下の範囲である、請求項５又は６に記載の接合構造体の製造方法。
  11. 前記ハンダボールは、Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、残部がＡｕを主成分とし、
    前記ハンダボールの中央断面は、
    主にＡｕ５Ｓｎからなる第１相と主にＡｕＳｎからなる第２相とで構成されたラメラー組織を含み、
    前記ハンダボールの中心を通り前記中央断面に平行な線と前記ハンダボールの外縁が交差する位置から、前記中心に向かって５μｍの長さの線分を対角線として有する、前記ハンダボールの周方向に均等に４個配置された、正方形の枠内において、
    前記第１相と前記第２相の間隔の２倍以上の縦横長さを有する塊状の前記第１相が、平均で３個以下である、請求項５又は６に記載の接合構造体の製造方法。
  12. Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、残部がＡｕを主成分とするハンダボールであって、
    Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれか１種の元素を含有し、
    前記ハンダボール全体に対する、Ｆｅを含む場合のＦｅの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であり、Ｃｒを含む場合のＣｒの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、Ｎｉを含む場合のＮｉの濃度が１質量ｐｐｍ以上５０００質量ｐｐｍ以下である、ハンダボール。
  13. Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、残部がＡｕを主成分とするハンダボールであって、
    Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉから選ばれる少なくとも２種以上の元素組合せを含有し、
    前記ハンダボール全体に対する前記元素組合せの濃度の合計が０．１質量ｐｐｍ超５０００質量ｐｐｍ以下であり、Ｆｅを含む場合のＦｅの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であり、Ｃｒを含む場合のＣｒの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、Ｎｉの濃度が０質量ｐｐｍ以上４９９０質量ｐｐｍ以下の範囲である、ハンダボール。
  14. 前記Ｆｅの濃度は、０．１質量ｐｐｍ以上５質量ｐｐｍ以下である、請求項１２又は１３に記載のハンダボール。
  15. 前記Ｎｉの濃度は、２０質量ｐｐｍ以上５０質量ｐｐｍ以下である、請求項１２又は１３に記載のハンダボール。
  16. 前記Ｎｉの濃度は、１０００質量ｐｐｍ以上３８００質量ｐｐｍ以下である、請求項１２又は１３に記載のハンダボール。
  17. 前記Ｎｉの濃度は、１３００質量ｐｐｍ以上２５００質量ｐｐｍ以下である、請求項１２又は１３に記載のハンダボール。
  18. Ｓｎを１９質量％以上２５質量％以下含有し、残部がＡｕを主成分とするハンダボールであって、
    前記ハンダボールの中央断面は、
    主にＡｕ５Ｓｎからなる第１相と主にＡｕＳｎからなる第２相とで構成されたラメラー組織を含み、
    前記ハンダボールの中心を通り前記中央断面に平行な線と前記ハンダボールの外縁が交差する位置から、前記中心に向かって５μｍの長さの線分を対角線として有する、前記ハンダボールの周方向に均等に４個配置された、正方形の枠内において、
    前記第１相と前記第２相の間隔の２倍以上の縦横長さを有する塊状の前記第１相が、平均で３個以下である、ハンダボール。
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