CN104364660B - 电触头和电气部件用插座 - Google Patents

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Abstract

本发明提供防止电气部件的端子与电触头在连续性试验后发生黏附、使耐久性提高的电触头以及使用了该电触头的电气部件用插座。该发明的电触头具有：由通过施加热而使Sn熔入并扩散的材料形成的第1层，和形成于该第1层的外侧的、由通过施加热而使Sn熔入并扩散的速度慢于前述第1层的材料形成的第2层。

Description

电触头和电气部件用插座
技术领域
本发明涉及电连接于半导体装置(以下称为“IC封装”)等电气部件的电触头、以及配置有该电触头的电气部件用插座。
背景技术
以往，作为这种电触头(electriccontact)，已知的是，作为电气部件用插座的IC插座中设置的探针。该IC插座被配置在布线基板上，且容纳有作为检查对象的IC封装，该IC封装的端子与布线基板的电极经由该探针进行电连接。
该探针成为在基材上形成有基底层、表层的结构，另一方面，IC封装的端子为不设有铅而主要成分为锡的、所谓的无铅焊锡形成；通过它们的接触而彼此进行电连接，从而进行连续性试验(continuity test)(参照例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本再表2007/034921号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，对于这种以往的产品而言，在进行了连续性试验后将IC封装从IC插座取下时，有时IC封装的端子会黏附于探针而难以取下。并且，在这样的状态下剥离IC封装的端子时，产生了探针的顶端部分容易损伤、探针的耐久性会降低这样的问题。尤其是，在高温(例如150℃以上)下进行了连续性试验后，黏附变得显著，成为大问题。
因此，本发明的课题在于，提供能够防止电气部件(IC封装)的端子与电触头(探针)在连续性试验后发生黏附、使耐久性提高的电触头以及电气部件用插座。
用于解决问题的方案
为了实现所述课题，本发明人等进行了深入研究，结果发现了以下内容。即，可知连续性试验中在电气部件的端子与电触头接触的状态下加热时，作为电气部件的端子的材料的锡在电触头的材料上熔入并扩散而形成合金，如果此时的熔入并扩散的速度过快，则由于急剧地形成合金，从而引起电气部件的端子与电触头的黏附。但是，如果作为电气部件的端子的材料的锡不熔入并扩散至电触头的材料中，则容易产生附着于电触头的锡氧化而容易构成绝缘体从而妨碍电连接这样的故障。由此发现：作为电气部件的端子的材料的锡以适度的速度熔入并扩散至电触头的材料中而形成合金的情况能够确保电气部件的端子与电触头的电连接，并且防止电气部件的端子与电触头的黏附，从而提高电触头和电气部件用插座的耐久性。
此处，本发明的电触头具有：通过施加热而使Sn熔入并扩散的第1层，和形成于该第1层的外侧的、通过施加热而使Sn熔入并扩散的速度慢于前述第1层的第2层。
本发明的电触头优选还具备：具有导电性的基材、和形成于该基材的外侧的以Ni作为主要成分的基底层，在该基底层的外侧形成有前述第1层，并且在该第1层的外侧形成有前述第2层。
本发明的电触头优选具备作为前述第1层的基材，在该基材的外侧形成有前述第2层。
本发明的电触头优选前述第2层为Ag层或Ag合金层。
本发明的电触头优选前述第2层为Ag镀层或Ag合金镀层，所述Ag合金镀层包含Ag、和重量比小于该Ag的重量比的Au、Cu、Pd或Sn。
本发明的电触头优选前述第1层为Pd层或Pd合金层。
本发明的电触头优选前述第1层为Pd镀层或Pd合金镀层，所述Pd合金镀层包含Pd、和重量比小于该Pd的重量比的Ag、Au、Cu或Sn。
本发明的电触头优选前述第1层为厚度0.1μm以上且5μm以下的Pd层，并且，前述第2层为厚度0.1μm以上且20μm以下的Ag层。
本发明的电气部件用插座的特征在于，其具备：插座主体；容纳部，其用于容纳电气部件，所述电气部件具备包含Sn的端子；以及电触头，其配置于前述插座主体，用于与前述端子接触；在前述电触头的表面上形成有：通过施加热而使Sn熔入并扩散的第1层，和形成于该第1层的外侧的、通过施加热而使Sn熔入并扩散的速度慢于前述第1层的第2层。
发明的效果
本发明的电触头设置成具有：通过施加热而使Sn熔入并扩散的第1层，和形成于该第1层的外侧的、通过施加热而使Sn熔入并扩散的速度慢于前述第1层的第2层，所以能够确保电气部件的端子与电触头的电连接并且在连续性试验之后能够防止电气部件的端子与电触头黏附，因此能够提高耐久性。
本发明的电触头在基材的外侧形成Ni基底层并且在该Ni基底层的外侧形成第1、第2层，由此能够在该基材的表面上密合性良好地形成第1、第2层。
本发明的电触头使用基材作为第1层，且在该基材的外侧形成第2层，从而能够简化电触头的制造工序，降低制造成本。
本发明的电触头将第2层制成为Ag层或Ag合金层，由此能够得到加热时Sn熔入速度充分慢的第2层。
本发明的电触头通过将第2层制成为Ag镀层或Ag合金镀层，所述Ag合金镀层包含Ag和重量比小于该Ag的重量比的Au、Cu、Pd或Sn，则加热时，能够得到Sn熔入速度充分慢的第2层。
本发明的电触头通过将第1层制成为Pd层或Pd合金层，能够得到加热时Sn熔入的第1层。
本发明的电触头通过将第1层制成为Pd镀层或Pd合金镀层，所述Pd合金镀层包含Pd和重量比小于该Pd的重量比的Ag、Au、Cu或Sn，能够得到加热时Sn熔入的第1层。
本发明的电触头通过将前述第1层制成为厚度0.1μm以上且5μm以下的Pd层并且将前述第2层制成为厚度0.1μm以上且20μm以下的Ag层，加热时可以将Sn熔入至第2层的速度设为慢于熔入至第1层的速度。
通过本发明的电气部件用插座，能够防止电气部件的端子与电触头黏附，因此，能够提高电气部件用插座的耐久性。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所述的IC插座中的探针附近的放大剖视图。
图2是表示在图1的IC插座中安装有IC封装和布线基板的状态的放大剖视图。
图3是表示同实施方式1所述的探针的接触部的的放大示意剖视图。
图4为表示同实施方式1的焊锡附着的比较实验结果的探针的平面图。
图5为表示同实施方式1的高温试验次数与焊锡附着的比较实验结果的探针的平面图。
图6为用于说明同实施方式1的高温试验次数与焊锡附着状态的探针的示意图。
图7为用于说明现有的高温试验前后的焊锡附着状态的探针的示意图。
图8为用于说明现有的高温试验前后的焊锡附着状态的探针的示意图。
图9为表示本发明的实施方式2的焊锡附着的比较实验结果的触针的平面图。
图10的(a)为图9的(c)的H部放大图，(b)为图10的(a)的J部剖视图，(c)为图10的(b)的K部放大图。
图11的(a)为图9的(e)的I部放大图，(b)为图11的(a)的L部剖视图，(c)为图11的(b)的M部放大图。
图12为表示本发明的实施方式3的由黏附导致的探针的接触部的边缘破损的比较实验结果的、探针的图。
具体实施方式
以下，针对本发明的实施方式进行说明。
[发明的实施方式1]
图1～图8表示本发明的实施方式1。
作为该实施方式1的“电气部件用插座”的IC插座10，如图1和图2所示，被固定于布线基板1上，在上部安装有作为“电气部件”的IC封装2，将作为布线基板1的电极1a与IC封装2的“端子”的焊球2a电连接地构成，应用于例如对于IC封装2的老化试验等连续性试验的试验装置等。
该实施方式1的IC封装2在大致方形状的封装主体2b的下面设置有多个焊球2a，该焊球2a由主要成分为Sn且不含有铅的所谓的无铅焊锡成形而成。
另外，IC插座10具备：具有上侧板材11和下侧板材12的插座主体13，和以矩阵状配置于该插座主体13且纵向贯通插座主体13而配置的多个作为电触头的探针14。插座主体13在上侧板材11与下侧板材12被固定螺丝(图略)固定的状态下通过定位销(图略)而定位在布线基板1上。需要说明的是，上侧板材11上设置有容纳IC封装2并能够上下移动的作为“容纳部”的浮板15。
该实施方式1中，IC封装2的焊球2a的配置间距和与焊球2a电连接的布线基板1的电极1a的配置间距相同。探针14的配置间距也与这些配置间距相同。
各探针14如图1和图2所示，沿着长度方向的轴线L具备：第1柱塞20，在其顶端具有与布线基板1的电极1a电接触的接触部20a；第2柱塞30，在其顶端具有与IC封装2的焊球2a电接触的接触部30a；和筒状部件40，其连接在该第1柱塞20与第2柱塞30之间。该筒状部件40的内部容纳有螺旋弹簧50，所述螺旋弹簧50将第1柱塞20与第2柱塞30以沿着轴线L向彼此分开的方向施力。
第1柱塞20具备突出部20b和比突出部20b粗的插入部20c，所述突出部20b的顶端设置有用于与布线基板1的电极1a接触的大致圆锥形的接触部20a。其中，插入部20c以能够在筒状部件40内滑动地接触的状态容纳在筒状部件40内，第1柱塞20的突出方向(下方向)的移动被形成于筒状部件40的下端部的卡定部40a限制。另外，在插入部20c的端部，用于对螺旋弹簧50进行卡定的支承部20d一体地形成为以轴线L为中心的圆锥形状。另外，突出部20b以能够在下侧板材12的贯通孔12a中滑动的方式贯穿下侧板材12。
第2柱塞30具备突出部30b和比突出部30b粗的插入部30c，所述突出部30b的顶端设置有用于与IC封装2的焊球2a接触的大致王冠形状的接触部30a。其中，插入部30c以能够在筒状部件40内滑动地接触的状态容纳在筒状部件40内，第2柱塞30的突出方向(上方向)的移动被形成于筒状部件40的上端部的卡定部40b限制。另外，在插入部30c的端部，用于对螺旋弹簧50进行卡定的支承部30d一体地形成为以轴线L为中心的圆锥形状。另外，突出部30b由上侧平板11突出，接触部30a以能够在可容纳IC封装2的焊球2a的浮板15的贯通孔15a中滑动的方式贯穿浮板15。
接着，针对该实施方式1中的探针14的材料，使用图3～图8进行说明。需要说明的是，此处，针对探针14的第2柱塞30的材料进行特别说明。
该实施方式1的探针14的第2柱塞30，如图3所示那样，成为由基材31、基底层32、作为“第1层”的表层33、以及作为“第2层”的第2表层34层叠而成的结构。其中，基材31由具有导电性的材料成形成，此处，由Be-Cu(铍铜)合金成形而成。另外，基底层32由2～3μm的Ni镀层成形而成。需要说明的是，基材31、基底层32也可以由其他适宜的材料成形而成。
进而，第1表层33由通过施加热而使Sn熔入并扩散的材料、在此为Pd镀层构成。第1表层33的厚度只要为0.1μm以上，则能够得到Sn熔入并扩散的功能。进一步而言，由于Sn经过长时间熔入并扩散，优选为0.2μm以上的厚度。另外，如果第1表层33过厚，则容易产生裂缝等问题，所以优选为5μm以下。需要说明的是，对于第1表层33，只要是通过施加热而使Sn以规定的速度熔入并扩散的材料则也可以由Pd单体以外的材料形成，例如，也可以由Pd的重量比较大且包含Ag、Au、Cu、Sn中的任意一者的Pd合金层中的一种形成。作为它们的例子，可列举出：Pd的重量比较大的Pd-Ag层、Pd-Sn层、Pd-Au层、Pd-Ag-Cu层、Pd-Ag-Sn层等。其中，Pd合金中，Pd-Co(钴)合金、Pd-Ni合金也并不适合于用作第1表层33。
该Pd镀层例如可以通过基于湿式镀敷的制法、或基于离子镀的制法来成形。
在基于该湿式镀的制法中，实施Ni镀敷2～3μm作为基底层32，在其上形成作为密合层的触击电镀Au镀层，还重叠Pd镀层作为第1表层33。需要说明的是，如前所述，作为第1表层33，除了镀敷Pd单体以外，也可以镀敷Pd的重量比较大且包含Ag、Au、Cu、Sn中的任意一者的Pd合金中的一种(例如，Pd的重量比较大的Pd-Ag、Pd-Sn、Pd-Au、Pd-Ag-Cu、Pd-Ag-Sn等)。
另外，在基于离子镀的制法中，实施Ni镀敷2～3μm作为基底层32，在其上通过离子镀附着Pd作为第1表层33。需要说明的是，如前所述，作为第1表层33，也可以为除了镀敷Pd单体以外还附着Pd的重量比较大且包含Ag、Au、Cu、Sn中的任意一者的Pd合金中的一种状态的物质(可列举出例如：Pd的重量比较大的状态下附着Pd-Ag、Pd-Sn、Pd-Au、Pd-Ag-Cu、Pd-Ag-Sn等的情况)。
另外进而，第2表层34由通过施加热而使Sn熔入并扩散且其扩散速度慢于第1表层33的材料、在此为Ag镀层构成。如果第2表层34的厚度为0.1μm以上，则能够减缓Sn向第1表层33的扩散。进一步讲，由于在150℃以上也能起作用，可以为0.3μm以上。进一步讲，由于在180℃以上也能起作用，可以为1μm以上。另外，如果第2表层34过厚，则容易产生用环带镀敷装置运输速度变慢而在途中工序中干燥等问题，所以优选为20μm以下。进一步讲，为了对IC插座10与探针14的嵌合尺寸没有影响，优选为10μm以下。该Ag层由第1表层33的上面起与前述的第1表层33的制法同样地通过基于湿式镀敷的制法或基于离子镀的制法来成形而成。需要说明的是，对于第2表层34，只要是通过施加热而使Sn以慢于第1表层33的规定的速度熔入并扩散的材料，则也可以由Ag单体以外的材料形成，例如，也可以由Ag的重量比较大且包含Au、Cu、Pd、Sn中的任意一者的Ag合金层中的一种形成。作为其例子，可列举出：Ag的重量比较大的Ag-Sn层、Ag-Au层、Ag-Cu层、Ag-Pd层等。
使用具备了具有这样构成的第2柱塞30的探针14的IC插座10时，将多个探针14分别安装在插座主体13，如图1所示，以使第1柱塞20的接触部20a向下方突出且使第2柱塞30的接触部30a出于浮板15的贯通孔15a中的状态进行配置。并且，将该IC插座10定位固定于布线基板1，如图2所示那样，使第1柱塞20的接触部20a接触布线基板1的电极1a。此时，螺旋弹簧50在筒状部件40内被第1柱塞20的插入部20c的支承部20d压缩。
其后，将IC封装2容纳于浮板15，将焊球2a容纳于贯通孔15a。在该状态下使浮板15下降时，第2柱塞30的接触部30a接触焊球2a，进一步下降时，如图2所示那样，螺旋弹簧50在筒状部件40内被第2柱塞30的插入部30c支承部30d压缩。
接着，通过这样用第1柱塞20和第2柱塞30来压缩螺旋弹簧50，能够用该螺旋弹簧50将第1柱塞20的接触部20a与第2柱塞30的接触部30a向彼此分开的方向施力，使布线基板1的电极1a与IC封装2的焊球2a接触，在该状态下实施IC封装2的老化试验等连续性试验。
通过这样进行连续性试验，对于以往的IC插座而言，在连续性试验后将IC封装2从IC插座10取下时，IC封装2的焊球2a与探针14的第2柱塞30发生黏附，但在该实施方式1中，能够确保焊球2a与第2柱塞30电连接，防止焊球2a与第2柱塞30的黏附，提高探针14和IC插座10的耐久性。
即，现有技术中，探针14的第2柱塞30中由于只设置有表层33，所述表层33为在老化环境(例如，125℃～180℃)下通过施加热而使Sn以比较快的速度熔入并扩散的材料即以Pd或Pd作为主要成分的合金的镀层；所以，以具有无铅焊锡的端子(焊球2a)的IC封装2作为对象进行连续性试验时，焊球2a的Sn比较快地熔入探针14侧且急剧地形成大量的Sn-Pd合金，结果产生焊球2a与探针14在连续性试验之后由该急剧地形成的Sn-Pd合金发生黏附这样的问题。并且，想要将这种状态的焊球2a与探针14强行剥离时，会成为探针14的表层33残留有大量焊锡的状态、或者探针14的表层33损伤，从而使探针14的耐久性降低。
但是，本实施方式1中，探针14的第2柱塞30中，在由通过施加热而使Sn以比较快的速度熔入并扩散的材料即以Pd或Pd作为主要成分的合金的镀层所成形的第1表层33的外侧，设置有：由通过施加热而使Sn进一步熔入并扩散但其扩散的速度慢于第1表层33的材料即以Ag或Ag作为主要成分的合金的镀层所成形的第2表层34，所以焊球2a的Sn向探针14侧熔入速度变慢，结果，不会急剧地形成Ag-Sn合金、Sn-Pd合金急剧地而是缓缓地形成。由此，能够防止在连续性试验之后，焊球2a与探针14由形成的Ag-Sn合金、Sn-Pd合金黏附的故障。
特别是，在老化环境下(例如，125℃～180℃)、高温的环境下(例如，150℃～180℃)下，IC封装2的焊球2a的Sn比Pd等更容易熔入并扩散，然而在两者之间夹设Ag或Ag合金等通过施加热而使Sn虽然熔入并扩散然而其扩散的速度慢的材料形成的层，即便在这样的情况下，也能够抑制Sn熔入并扩散的速度，能够防止焊球2a与探针14黏附这样的故障。
如此看来，在连续性试验之后，探针14的表层难以残留大量的焊锡，另外，探针14的表层难以损伤，能够提高探针14的耐久性。
另外，如果焊球2a的Sn不熔入并扩散至第2柱塞30的材料中，则附着于探针14的Sn氧化而容易构成绝缘体，从而妨碍电连接。但是，本实施方式1中，通过在焊球2a与Pd层之间具有：Sn以适当的速度熔入并扩散至第2柱塞30的材料中而形成合金的、由Ag等材料形成的层，从而能够确保焊球2a与第2柱塞30的电连接，并且如前所述地能够防止焊球2a与第2柱塞30的黏附。
接着，针对验证本发明效果的第1评价试验，使用图4进行说明。
此处，对于具备在Pd镀层即第1表层的外侧层叠有Ag镀层即第2表层的第2柱塞的本发明的实施方式1的探针与具备在外侧具有Pd-Ag合金镀层即表层的第2柱塞的现有的探针，对高温试验后IC封装的焊球的焊锡成为合金而黏附在探针上的量进行了比较。
(1)试验内容
使用前述的具有实施方式1的构成(在Pd镀层的第1表层的外侧层叠有Ag镀层的第2表层而成的构成)的探针的IC插座两种、与具有对于该探针将层叠第2柱塞的第1表层和第2表层的构成变更为Pd-Ag合金镀层的单层而构成的探针的IC插座一种，同时地进行了高温试验。
本试验中使用的探针和IC封装的焊球制成如下的规格。需要说明的是，该说明书中，将在(B)层的外侧层叠有(A)层的构成记为“(A)/(B)”。
(2)两种具有Ag/Pd层叠镀层的探针(实施方式)的规格
两者的基材均使用Be-Cu。
两者的探针的形状，如图1所示的接触部30a那样，接触部形成为大致王冠形状。
该接触部通过湿式镀敷而形成以下那样的层叠。
即，形成2～3μm的Ni镀层，在其外侧形成作为密合层的触击电镀Au镀层，进而第一种为将由Pd镀层形成的第1表层0.5μm与由Ag镀层形成的第2表层0.5μm层叠而成的。另外，第二种为由Pd镀层形成的第1表层0.5μm与由Ag镀层形成的第2表层1.0μm层叠而成的。
(3)一种具有Ag-Pd合金镀层的探针(现有例)的规格
基材使用Be-Cu。
探针的形状如图1所示的接触部30a那样，接触部形成为大致王冠形状。
在该接触部通过湿式镀敷而形成以下那样的层。
即，形成2～3μm的Ni镀层，在其外侧形成作为密合层的触击电镀Au镀层，进而，交互地层叠0.5μm的Pd镀层和0.5μm的Ag镀层，其后，使用恒温槽以特定的温度使Pd和Ag进行热扩散，从而形成Ag-Pd合金层。
(4)IC封装的焊球规格
Sn-3Ag-0.5Cu
(5)试验方法
·焊锡附着量的测定法：使用KEYENCECORPORATION制激光显微镜VK-9500进行。
·试验条件之1
周围温度：室温～150℃
试验时间：24小时
·试验循环之1
a.将IC封装安装于IC插座。
b.升温至150℃为止
c.保持在150℃24小时
d.降温至室温为止
e.从IC插座取下IC封装。
f.计测探针接触部的焊锡附着量。
·试验条件之2
周围温度：室温～180℃
试验时间：24小时
·试验循环之2
a.将IC封装安装于IC插座。
b.升温至180℃为止
c.保持在180℃24小时
d.降温至室温为止
e.从IC插座取下IC封装。
f.计测探针接触部的焊锡附着量。
(6)结果
进行上述试验，进行了各探针的接触部的分析。
试验条件之1和试验循环之1(150℃×24小时)下进行的试验中，得到如下结果：如图4的(a)所示的A1部分那样，现有的具有Pd-Ag合金镀层的探针的焊锡附着量多；如图4的(b)所示的B1部分那样，本发明的实施方式1的具有Ag0.5μm/Pd0.5μm层叠镀层的探针的焊锡附着量少。还得到如下结果：如图4的(c)所示的C1部分那样，本发明的实施方式1的具有Ag1.0μm/Pd0.5μm层叠镀层的探针的焊锡附着量更少。
试验条件之2和试验循环之2(180℃×24小时)下进行的试验中，得到如下结果：如图4的(d)所示的A2部分那样，现有的具有Pd-Ag合金镀层的探针的焊锡附着量多；如图4的(e)所示的B2部分那样，本发明的实施方式1的具有Ag0.5μm/Pd0.5μm层叠镀层的探针的焊锡附着量少。还得到如下结果：如图4的(f)所示的C2部分那样，本发明的实施方式1的具有Ag1.0μm/Pd0.5μm层叠镀层的探针的焊锡附着量更少。
由此，得到如下结果：本发明的实施方式1的具有Ag/Pd层叠镀层的探针与现有的具有Pd-Ag合金镀层的探针相比较，可以说150℃～180℃的温度条件下，焊球与探针不易黏附。
接着，针对验证本发明效果的第2评价试验，使用图5进行说明。
此处，对于具备在Pd镀层即第1表层的外侧层叠有Ag镀层即第2表层的第2柱塞的本发明的实施方式1的探针与具备在外侧具有Pd-Ag合金镀层即表层的第2柱塞的现有的探针，实施数次高温试验，对于IC封装的焊球的焊锡成为合金而黏附在探针上的量相对于试验次数进行比较。
(1)试验内容
使用前述的具有实施方式1的构成(在Pd镀层的第1表层的外侧层叠有Ag镀层的第2表层而成的构成)的探针的IC插座、与具有对于该探针将层叠第2柱塞的第1表层和第2表层的构成变更为Pd-Ag合金镀层的单层的构成的探针的IC插座，同时地进行了数次高温试验。
本试验中使用的探针和IC封装的焊球制成如下的规格。
(2)具有Ag/Pd层叠镀层的探针(实施方式)的规格
基材使用Be-Cu。
探针的形状如图1所示的接触部30a那样，接触部形成为大致王冠形状。
在该接触部通过湿式镀敷而形成以下那样的层叠。
即，形成2～3μm的Ni镀层，在其外侧形成作为密合层的触击电镀Au镀层，进而将由Pd镀层形成的第1表层0.5μm与由Ag镀层形成的第2表层0.5μm层叠。
(3)具有Ag-Pd合金镀层的探针(现有例)的规格
基材使用Be-Cu。
探针的形状如图1所示的接触部30a那样，接触部形成为大致王冠形状。
在该接触部通过湿式镀敷而形成以下那样的层。
即，形成2～3μm的Ni镀层，在其外侧形成作为密合层的触击电镀Au镀层，进而，交互地层叠0.5μm的Pd镀层和0.5μm的Ag镀层，其后，使用恒温槽以特定的温度使Pd和Ag进行热扩散，从而形成Ag-Pd合金层。
(4)IC封装的焊球规格
Sn-3Ag-0.5Cu
(5)试验方法
·焊锡附着量的测定法：使用KEYENCECORPORATION制激光显微镜VK-9500进行。
·试验条件
周围温度：室温～150℃
试验时间：24小时(总计240小时)
·试验循环
a.将IC封装安装于IC插座。
b.升温至150℃为止
c.保持在150℃24小时
d.降温至室温为止
e.从IC插座取下IC封装。
f.计测探针接触部的焊锡附着量。
g.重复a～f 10次
(6)结果
进行上述试验，进行了各探针的接触部的分析。
如图5的(a)的F1部分(高温试验1次)、图5的(b)的F2部分(高温试验2次)、图5的(c)的F3部分(高温试验5次)、图5的(d)的F4部分(高温试验10次)所示，本发明的实施方式1的具有Ag/Pd层叠镀层的探针得到如下结果：第1次高温试验后的焊锡附着量少，之后，随着试验次数增加，焊锡附着量逐渐地增加。与此相对，如图5的(e)的G1部分(高温试验1次)、图5的(f)的G2部分(高温试验10次)所示，得到如下结果：现有的具有Pd-Ag合金镀层的探针，在第1次高温试验之后焊锡附着量马上变多、且第1次与第10次焊锡附着量几乎没有差别。
由此，得到如下结果：本发明的实施方式1的具有Ag/Pd层叠镀层的探针与现有的具有Pd-Ag合金镀层的探针相比较，可以说能够抑制第1次试验中急剧地形成合金，结果焊球与探针不易黏附。
即，本发明的实施方式1中，如图6的(a)所示，高温试验前的探针14的状态为：在焊球2a的Sn与第2柱塞30的第1表层33的Pd之间存在有第2表层34的Ag，所以1次高温试验中没有急剧地形成Sn合金，然而按照图6的(b)所示的高温试验1次之后、图6的(c)所示的高温试验5次之后、图6的(d)所示的高温试验10次之后的顺序逐渐地形成了Ag-Sn合金和Sn-Pd合金。结果，焊球2a与探针14的第2柱塞30的黏附变难。
与此相对，现有的只具有Pd-Ag合金镀层的表层的探针在125℃的高温试验中没有急剧地形成Sn-Pd-Ag合金，然而在150℃以上的高温试验中急剧地形成了Sn-Pd-Ag合金。即，由表示高温试验前的探针的状态的图7的(a)、与表示在125℃下进行了1次高温试验之后的探针的状态的图7的(b)可知，125℃的高温试验中没有急剧地进行。另一方面，由表示高温试验前的探针的状态的图8的(a)、与在150℃以上进行了1次高温试验之后的探针的状态的图8的(b)可知，特别是150℃以上的高温试验中，仅进行了1次试验就急剧地形成了Sn-Pd-Ag合金。结果，焊球2a与探针14的第2柱塞30的黏附变容易。
需要说明的是，该实施方式1中，针对探针14的第2柱塞30的材料进行了说明，探针14的其它部位也可以用同样的材料来构成。
[发明的实施方式2]
图9～图11表示本发明的实施方式2。需要说明的是，本发明的实施方式2中，除了以下说明的事项以外，与前述实施方式1相同，因此除了与前述实施方式1不同的事项以外，赋予相同的符号而省略说明。
该实施方式2为将前述的实施方式1中的探针14的材料用于板弹簧形状的触针而成的，所述板弹簧形状的触针具有与焊锡镀引线接触的板状的接触部。
以下，对该实施方式2中的触针的材料进行说明。需要说明的是，此处，对与触针的焊锡镀引线接触的板状的接触部的材料特别地进行说明。
该实施方式2的触针的接触部与图3所示的第2柱塞30同样地，为由基材31、基底层32、作为“第1层”的第1表层33、作为“第2层”的第2表层34层叠而成的结构。需要说明的是，详细的结构等与前述的实施方式1同样的，省略说明。
接着，针对验证本发明效果的第3评价试验，使用图9～图11进行说明。
此处，对于具有在Pd镀层即第1表层的外侧层叠有Ag镀层即第2表层的接触部的本发明的实施方式2的触针与具备在外侧具有Pd-Ag合金镀层即表层的接触部的现有的触针，对高温试验后IC封装的焊球的焊锡成为合金而黏附在探针上的量进行了比较。
(1)试验内容
使用前述的具有实施方式2的构成(在Pd镀层的第1表层的外侧层叠有Ag镀层的第2表层而成的构成)的触针的IC插座两种与具有对于该触针将层叠接触部的第1表层和第2表层的构成变更为Pd-Ag合金镀层的单层的构成的触针的IC插座一种，同时地进行了高温试验。
本试验中使用的探针和IC封装的焊锡镀引线制成如下的规格。
(2)具有Ag/Pd层叠镀层的触针两种(实施方式)的规格
两者的基材均使用Be-Cu。
两者的触针的形状均形成为板弹簧形状，所述板弹簧形状具有与焊锡镀引线接触的板状的接触部。
在该接触部通过湿式镀敷而形成以下那样的层叠。
即，形成2～3μm的Ni镀层，在其外侧形成作为密合层的触击电镀Au镀层，进而第一种为将由Pd镀层形成的第1表层0.5μm与由Ag镀层形成的第2表层0.3μm层叠而成的。另外，第二种为由Pd镀层形成的第1表层0.5μm与由Ag镀层形成的第2表层0.7μm层叠而成的。
(3)一种具有Ag-Pd合金镀层的触针1(现有例子)的规格
基材使用Be-Cu。
触针的形状均形成为板弹簧形状，所述板弹簧形状具有与焊锡镀引线接触的板状的接触部。
在该接触部通过湿式镀敷而形成以下那样的层。
即，形成2～3μm的Ni镀层，在其外侧形成作为密合层的触击电镀Au镀层，进而，交互地层叠0.5μm的Pd镀层和0.5μm的Ag镀层，其后，使用恒温槽以特定的温度使Pd和Ag进行热扩散，从而形成Ag-Pd合金层。
(4)IC封装的焊锡镀引线规格
纯Sn镀层10μm
(5)试验方法
·焊锡附着量的测定法：使用KEYENCECORPORATION制激光显微镜VK-9500进行。
·试验条件之1
周围温度：室温～125℃
试验时间：24小时
·试验循环之1
a.将IC封装安装于IC插座。
b.升温至125℃为止
c.保持在125℃24小时
d.降温至室温为止
e.从IC插座取下IC封装。
f.计测触针接触部的焊锡附着量。
·试验条件之2
周围温度：室温～150℃
试验时间：24小时
·试验循环之2
a.将IC封装安装于IC插座。
b.升温至150℃为止
c.保持在150℃24小时
d.降温至室温为止
e.从IC插座取下IC封装。
f.计测触针接触部的焊锡附着量。
(6)结果
进行上述试验，对各触针的接触部进行了分析。
试验条件之1和试验循环之1(125℃×24小时)下进行的试验中，如图9的(a)和图9的(b)所示，现有的具有Pd-Ag合金镀层的触针和本发明的实施方式2的具有Ag0.3μm/Pd0.5μm层叠镀层的触针均没有焊锡附着，没有差别。
试验条件之2和试验循环之2(150℃×24小时)下进行的试验中，得到如下结果：如图9的(c)的H部分及将其放大的图10的(a)～图10的(c)所示，现有的具有Pd-Ag合金镀层的触针的焊锡附着量变多，如图9的(d)所示，本发明的实施方式2的具有Ag0.3μm/Pd0.5μm层叠镀层的触针的焊锡附着量少。另外，还得到如下结果：如图9的(e)的I部分及将其放大的图11的(a)～图11的(c)所示，本发明的实施方式2的具有Ag0.7μm/Pd0.5μm层叠镀层的触针的焊锡附着量更少。
由此，得到如下结果：本发明的实施方式2的具有Ag/Pd层叠镀层的触针与现有的具有Pd-Ag合金镀层的触针相比较，可以说150℃以上的温度条件下，焊球与触针不易黏附。
需要说明的是，该实施方式2中，对于触针的与焊锡镀引线接触的接触部的材料进行说明，但触针的其他的部位也可以用同样的材料来构成。
另外，前述的实施方式1，2中，作为探针、触针的材料，使用了构成基材的材料、或使用了在基底层的外侧以第1层和第2层作为表层而构成第1表层及第2表层的材料，不限定于此。可以例如，没有基底层，用在基材的外侧形成了第1表层和第2表层的材料，该第1表层及第2表层具有如前述的实施方式1，2这样的构成。
[发明的实施方式3]
图12表示本发明的实施方式3。需要说明的是，本发明的实施方式3中，除了以下说明的事项以外，与前述实施方式1、2相同，因此除了与前述实施方式1、2不同的事项以外，赋予相同的符号而省略说明。
该实施方式3，作为本发明的第1层，不是表层，使用金属的基材，而是在该基材的表面形成作为第2层的表层。
以下，针对验证本发明效果的第4评价试验，使用图12进行说明。
此处，对于具备在用Pd-Ag合金形成的基材的外侧层叠有由Ag镀层形成的表层的第2柱塞的本发明的实施方式3的探针与具备只由Pd-Ag合金基材形成的第2柱塞的现有的探针，对在高温试验之后探针的第2柱塞的大致王冠形状的接触部凸出的边缘部分黏附在IC封装的焊球上而破损的量进行了比较。
(1)试验内容
使用具有前述的构成(在Pd-Ag合金的第1层(此处所述的基材)的外侧层叠有Ag镀层的第2层(此处所述的表层)而成的构成)的探针的IC插座、与具有对于该探针只将第2柱塞的构成变更为Pd-Ag合金的基材的构成的探针的IC插座，同时地进行了高温试验。
本试验中使用的探针和IC封装的焊球制成如下的规格。
(2)具有Ag/Pd-Ag层叠结构的探针(实施方式)的规格
基材使用Pd-Ag合金。
探针的形状如图1所示的接触部30a那样，接触部形成为大致王冠形状。
在该接触部通过湿式镀敷而形成以下那样的层叠。
即，在基材的外侧通过Ag镀敷形成0.5μm的表层。
(3)只有Pd-Ag合金基材的探针(现有的例子)的方式
基材使用Pd-Ag合金。
探针的形状如图1所示的接触部30a那样，接触部形成为大致王冠形状。
(4)IC封装的焊球规格
Sn-3Ag-0.5Cu
(5)试验方法
·焊锡附着量的测定法：使用KEYENCECORPORATION制激光显微镜VK-9500进行。
·试验条件
周围温度：室温～125℃
试验时间：24小时
·试验循环
a.将IC封装安装于IC插座。
b.升温至125℃为止
c.保持在125℃24小时
d.降温至室温为止
e.从IC插座取下IC封装。
f.计测探针接触部的边缘部分破损的量
(6)结果
进行上述试验，进行了各探针的接触部的分析。
得到如下结果：如图12的(a)的D部分所示，在现有的只有Pd-Ag合金基材的探针中，其边缘部分的破损量多；如图12的(b)的E部分所示，在本发明的实施方式3的具有Ag/Pd-Ag层叠结构的探针中，其边缘部分的破损量少。
由此得到如下结论：本发明的实施方式3的具有Ag/Pd-Ag层叠结构的探针与现有的只由Pd-Ag合金基材的探针相比较，可以说即便在低于150℃的125℃的温度条件下，焊球与探针也难以黏附。
需要说明的是，前述的实施方式1～3中，第2层(第2表层)为最表层，但不限定于此，只要不妨碍Sn以适当的速度熔入并扩散等的、能够保持本发明的效果的状态，则也可以为在第2层的外侧(表面侧)还具有表层的构成。
另外，前述实施方式1、3中，将作为“电触头”的探针、触针适用于IC插座，但不限定于此，也可以适用于其它产品。
附图标记说明
1 布线基板
1a 电极
2 IC封装(电气部件)
2a 焊球(端子)
10 IC插座(电气部件用插座)
13 插座主体
14 探针(电触头)
15 浮板(容纳部)
20 第1柱塞
30 第2柱塞
30a 接触部
31 基材
32 基底层
33 第1表层(第1层)
34 第2表层(第2层)
40 筒状部件
50 螺旋弹簧

Claims (6)

1.一种电触头，其特征在于，其为在高温下的连续性试验中与具备包含Sn的端子的电气部件接触而使用的电触头，
所述电触头具有：
在所述连续性试验中通过施加热而使所述端子的Sn熔入并扩散的第1层，和
形成于该第1层的外侧的、在所述连续性试验中通过施加热而使所述端子的Sn熔入并扩散的速度慢于所述第1层的第2层，
所述第1层为Pd层或Pd合金层，且
所述第2层为Ag合金层，所述Ag合金层包含Ag、和重量比小于该Ag的重量比的Au，
在所述连续性试验中，通过在所述第2层与所述电气部件的端子直接接触状态下、在高温下启动所述电气部件，与没有设置该第2层的情况下相比，该端子中含有的Sn与所述第1层中含有的Pd合金化的速度慢。
2.一种电触头，其特征在于，其为在高温下的连续性试验中与具备包含Sn的端子的电气部件接触而使用的电触头，
所述电触头具有：
在所述连续性试验中通过施加热而使所述端子的Sn熔入并扩散的第1层，和
形成于该第1层的外侧的、在所述连续性试验中通过施加热而使所述端子的Sn熔入并扩散的速度慢于所述第1层的第2层，
所述第1层为Pd合金层，所述Pd合金层包含Pd、和重量比小于该Pd的重量比的Cu，
所述第2层为Ag层或Ag合金层，
在所述连续性试验中，通过在所述第2层与所述电气部件的端子直接接触状态下、在高温下启动所述电气部件，与没有设置该第2层的情况下相比，该端子中含有的Sn与所述第1层中含有的Pd合金化的速度慢。
3.一种电触头，其特征在于，其为在高温下的连续性试验中，与具备包含Sn的端子的电气部件接触而使用的电触头，
所述电触头具有：
在所述连续性试验中通过施加热而使所述端子的Sn熔入并扩散的第1层，和
形成于该第1层的外侧的、在所述连续性试验中通过施加热而使所述端子的Sn熔入并扩散的速度慢于所述第1层的第2层，
所述第1层为Pd合金层，所述Pd合金层包含Pd、和重量比小于该Pd的重量比的Cu，
所述第2层为Ag合金层，所述Ag合金层包含Ag、和重量比小于该Ag的重量比的Au，
在所述连续性试验中，通过在所述第2层与所述电气部件的端子直接接触状态下、在高温下启动该电气部件，与没有设置该第2层的情况下相比，该端子中含有的Sn与所述第1层中含有的Pd合金化的速度慢。
4.根据权利要求1～3任一项所述的电触头，其特征在于，
该电触头还具备：具有导电性的基材、和形成于该基材的外侧的以Ni作为主要成分的基底层，
在该基底层的外侧形成有所述第1层，并且
在该第1层的外侧形成有所述第2层。
5.根据权利要求1～3任一项所述的电触头，其特征在于，
该电触头具备作为所述第1层的基材，
在该基材的外侧形成有所述第2层。
6.一种电气部件用插座，其特征在于，
其具备：插座主体；
容纳部，其用于容纳电气部件，所述电气部件具备包含Sn的端子；以及
根据权利要求1～5任一项所述的电触头，其配置于所述插座主体，用于与所述端子接触。
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