[发明专利]钎料合金和使用其的安装结构体

说明书

技术领域

本发明主要涉及向形成有电路的金属基底基板上钎焊电子部件所用的无铅钎料合金，和使用了该钎料合金的安装结构体。

背景技术

近年来，在照明设备领域，从节能的观点出发，进行的是发光二极管(Light Emission Diode，LED)的采用。LED芯片与现有的荧光灯和白炽灯不同，是被钎焊在基板上，形成LED基板。在LED基板的钎焊中，从熔点、润湿性、耐热疲劳特性等观点出发，Sn-Ag系钎料被广泛使用，作为标准无铅钎料合金而广泛使用的是Sn-3.0质量％Ag-0.5质量％Cu。

LED在发光时放热，因此在LED芯片的使用时，LED基板发生温度上升。伴随着LED的发光效率的进化，发生的热量变大。但是，一般的LED芯片的耐热温度为150℃以下，因此，优选LED基板具有高散热性，近年来，除了散热性以外，从成本和重量的观点出发，作为基底金属而使用铜和铝的金属基底基板的开发正在进行。

所谓金属基底基板，是指在基底金属之上隔着绝缘树脂层而配置金属层，由此使电路形成于基底金属之上的基板。金属基底基板与作为一般的电路板的玻璃环氧树脂板相比具有优异的散热性，另一方面，具有比玻璃环氧树脂板更大的线膨胀系数。因此，在钎焊有线膨胀系数小的LED芯片这样的电子部件的金属基底基板中，电子部件与金属基底基板之间产生大的线膨胀系数差。这样的安装结构体中的线膨胀系数差，比在玻璃环氧树脂板上钎焊电子部件而成的安装结构体中的线膨胀系数差大，因此，从比使用玻璃环氧树脂板的情况更低的温度起，将金属基底基板上的基板电极和LED芯片的部件电极之间接合的钎焊材料会遭受大的热应力。

因此，对于向金属基底基板钎焊LED芯片所用的无铅钎料合金而言，除了要求150℃下的耐热疲劳特性以外，还要求其对于因低温所发生的大的应力具有耐受性。但是，在现有的钎料合金中，并未充分具备用于在这样严酷的环境下使用的特性。

作为现有的耐热疲劳特性优异的无铅钎焊材料，在专利文献1中记述有一种无铅钎料合金，其是在含有P的镀Ni之上具有镀Au的Au电极的钎焊所用的钎焊材料，其特征在于，

若设所述钎焊材料中的Ag、Bi、Cu、In的含有率(质量％)分别为[Ag]、[Bi]、[Cu]、[In]，则含有

0.3≤[Ag]＜4.0的Ag(但是，Ag为0.5质量％、1.0质量％的情况除外)、

0≤[Bi]≤1.0的Bi、

0.2≤[Cu]≤1.2的Cu，

在0.2≤[Cu]＜0.5的范围内，含有6.0≤[In]≤6.8的范围内的In，

在0.5≤[Cu]≤1.0的范围内，含有5.2+(6-(1.55×[Cu]+4.428))≤[In]≤6.8的范围内的In，

在1.0＜[Cu]≤1.2的范围内，含有5.2≤[In]≤6，8的范围内的In，

余量仅为87质量％以上的Sn。

另外，在专利文献2中记述有一种无铅钎料合金，其是在Sn-Ag-Bi系合金中添加Cu、In的Sn-Ag-Bi-In-Cu这一构成的无铅钎料，Sn、Bi、Ag、Cu、In的组成比为，

1.0重量％≤Bi≤12.0重量％，

0.5重量％≤Ag≤6.0重量％，

0.1重量％≤Cu≤3.0重量％，

0.5重量％≤In≤10.0重量％，

余量实质上由锡构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5732627号公报

专利文献2：日本特开平10-314980号公报

发明要解决的课题

专利文献1所述的无铅钎料合金，是以任意的含有率含有Ag、Bi、Cu和In，余量仅为Sn的钎料合金，用于防止在钎焊Au基板电极时发生的钎料的In含有率的减少。该钎料合金考虑的是，面向对玻璃环氧树脂基板钎焊LED的情况下使用没有问题，但对用于LED钎焊到金属基底基板的情况下所产生的大的线膨胀系数差，则没有提及任何对策，因此认为，在150℃的温度下也难以维持耐热疲劳特性。