CN1529818A - 导电性接头 - Google Patents

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Abstract

关于根据本发明的导电性接头，其特征在于，是在导电性针状体(2)上介于Ni衬底层(7a)设置镀金层(8)，而且在针状部(2a)中，在镀金层(8)的上面形成Ni衬底层(7b)，通过喷镀设置铱层(9)(或氮化钛层或铑层或氮化铪层)，在针状体的材质上不采用特殊的物质，就可以使前端部的难以氧化以及耐磨损性提高，延长了针状体的耐久性，能得到运转成本的低廉化。

Description

导电性接头
技术领域
本发明涉及导电性接头，该导电性接头是为了在印刷配线板或电子元件等之间交接电气信号而使用的。
背景技术
以往，在用于对印刷配线板的导体点阵或电子元件等进行电气性检查的接触传感器中所使用的导电性接头上，具有导电性针状体和在轴线方向自由位移地收纳该针状体的筒状的保持器，使针状体的前端向从保持器的前端突出的方向通过螺旋弹簧进行弹压，使针状体的前端与被测定物弹性接触。
另外，与半导体相关的硅晶片或陶瓷插件、在液晶领域的玻璃制面板等是由硬度高的材料形成的。在这些之中，设置有电气配线，在制造过程中进行电气性检查。在其检查中使用导电性接头(接触传感器)，使导电性接头与电气配线的端子部等接触，导通规定的电气信号。
但是，在作为被接触体的被检查体的材质是上述那样的较硬的情况下，在使用由以往的SK材料等构成的针状体的接触传感器中，存在着伴随使用频度的增大，与接触传感器的被检查体的接触部(前端部)或是磨损、或是变形，无法得到稳定的接触电阻的情况。在该情况下，需要进行针状体的早期更换，因此存在着检查装置的运行成本高涨化的问题。
发明内容
为了解决上述课题，提供耐磨损性以及耐久性优异的导电性接头，在本发明中，提出了一种导电性接头，具有导电性针状体和螺旋弹簧，该螺旋弹簧用于将上述针状体向使上述针状体的前端部与被接触体接触的方向弹压，其特征在于，在上述针状体的上述前端部将难以氧化的耐磨损性高的导电性物质一体化。
据此，可以使针状体的前端部成为难以氧化且耐磨损性高的物质，即使是在被检查体是由硬度高的材料构成的情况下，因为也可以防止针状体的前端部的或是磨损，或是变形，所以可以提高针状体的耐磨损性以及耐久性。据此，也能得到稳定的接触电阻。
特别是，根据使上述针状体的至少上述导电性物质没有被一体化的剩余的部分通过导电率高的物质进行电镀，即使以难以氧化的耐磨损性高的特性为优先，使用导电率并不十分高的导电性物质，也可以从针状体的前端部到与螺旋弹簧的结合部之间，用导电率高的物质进行电镀，从而可以确保从针状体传递到螺旋弹簧的导电路径的低电阻化。
另外，根据上述导电性物质是铱、氮化钛、铑、氮化铪中的任意一种，或是各自与金或铂的合金中的任意一种，可以发挥铱、氮化钛、铑、氮化铪所谓的质地硬、难以受到热或酸的影响以及接触电阻稳定的特征，提高针状体的前端部的耐磨损性以及耐久性，可以得到因稳定的机械接触而产生的导通状态(接触电阻稳定化等)。
另外，通过将上述铱、氮化钛、铑、氮化铪中的任意一种、或是各自与金或铂的合金中的任意一种，介于为了防止剥离的衬底层而设置，即使是在直接涂覆各物质、其强度不足的情况下，也可以介于衬底层与针状体牢固地一体化，可以提供不存在任何问题就提高了耐磨损性以及耐久性的导电性接头。
另外，根据基于上述导电率高的物质的电镀是镀金，即使是对导电性物质优先其难以氧化的耐磨损性高的特性、使用导电率并不十分高的物质，也可以提高作为针状体的电导率。
特别是，根据在上述针状体的全体上设置上述镀金，且上述铱、氮化钛、铑、氮化铪中的任意一种、或是各自与金或铂的合金中的任意一种，介于为了防止剥离的衬底层而设置在上述镀金之上，通过在针状体的全体上设置的镀金，可以较高地稳定保持针状体全体的良好的导电率，通过介于衬底层将铱等的各物质涂覆在针状体上等，从而可以牢固地一体化。另外，通过铱等的各物质的下层的镀金也可以导电，从而可以得到更进一步良好的电气特性。
再有，根据在上述铱、氮化钛、铑、氮化铪中的任意一种、或是各自与金或铂的合金中的任意一种上设置镀金层，可以确保因铱等的各物质而带来的耐磨损性的提高，且通过镀金层可以将针状体全体的电阻抑制在较低水平。即使镀金层磨损·变形，使下层的铱等的各物质露出，也因为在其露出的周围就存在镀金层，所以可以确保针状体全体的导电率增高。
附图说明
图1是表示在适用于本发明的接触传感器中所使用的导电性接头的纵剖视图。
图2是与表示接触状态的图1相对应的图。
图3是表示铱层的涂覆状态的针状体重要部位的扩大部分的剖视图。
图4是表示喷镀要领的说明图。
图5的(a)、(b)、(c)是分别表示针状体的前端部的不同形状的重要部位的扩大立体图。
图6是表示基于本发明的其他例的与图3相对应的图。
图7是表示与图3相对应的进一步其他例的图。
具体实施方式
下面，参照附图，详细说明本发明的实施方式。
图1是表示在适用于本发明的接触传感器中所使用的导电性接头1的纵剖视图。本导电性接头1也可以单独使用，例如介于中继基板，在与安装在用于晶片分级实验的检查机上的插件板一体化的保持器(头部)上，通过相互并列配设多个，适用于作为多点同时测定用接触传感器而使用。另外，图是模式表示，径向和轴向的比与实际尺寸不同。
本导电性接头1是由导电性针状体2、压缩螺旋弹簧3、大径保持器孔4a以及小径保持器孔4b构成，该大径保持器孔4a以及小径保持器孔4b是在由可收纳这些的绝缘材料构成的保持器4上，相互同轴设置的。导电性针状体2是由前端尖锐地形成的针状部2a；在针状部2a的后端侧，与针状部2a相比被扩径的法兰部2b；从法兰部2b向与针状部2a相反的方向(在图中的下方)突出，且形成为小径的轴部2c构成，在各自的圆形剖面相互同轴地形成。
另外，在导电性针状体2的轴部2c的法兰部2b侧，设置被略微扩径后的扩径部2d，压缩螺旋弹簧3的一端部以弹性缠绕压缩状态与该扩径部2d结合。这样，压缩螺旋弹簧3与导电性针状体2连结。还有，在相对于扩径部2d的压缩螺旋弹簧3的一端部的结合时，并非仅限于上述弹性缠绕状态，例如也可以是焊接。对于该压缩螺旋弹簧3的缠绕方法，如图所示，是与上述扩径部2d结合的一端部为密圈，中间部为稀疏，在另一方的螺旋端部侧，设置规定长的紧密缠绕部3a。
通过保持器4的小径保持器孔4b，在轴线方向可以自由往复运动地支撑针状部2a的圆柱状部分，在大径保持器孔4a内，收纳有法兰部2b·扩径部2d·轴部2c和压缩螺旋弹簧3。另外，在保持器4的图中的下面，安装有中继基板5，以阻塞大径保持器孔4a的开口面。还有，中继基板5通过没有图示的螺丝等，被一体固定在保持器4上。在该中继基板5上，设置具有与大径保持器孔4a相邻的端子面的基板内配线5a。
如图所示，在使保持器4和中继基板5一体化组装的状态下，在由小径保持器孔4b和大径保持器孔4a而形成的肩部4c上，通过法兰部2b的碰撞，防止了导电性针状体2的脱落。在该状态下，将大径保持器孔4a的轴线方向的长度设定为通过压缩变形，可以在压缩螺旋弹簧3上产生规定的初期负载的程度，同时，在图的初期状态(非检查状态)下，将轴部2c和紧密缠绕部3a的各轴线方向的长度设定为使轴部2c的端部(在图中的下端部)与紧密缠绕部3a接触。
这样，如图2所示，通过使针状部2a的前端与作为被接触体的检查对象的例如晶片6的Au或Cu或Al制的垫片6a接触，将从晶片6侧得到的电气信号I从针状体2，介于压缩螺旋弹簧3，传递到中继基板5。进而，经例如与中继基板5结合的无图示的交换器，传递到无图示的控制装置，从而可以进行规定的检查。
另外，如上所述，在初期状态，轴部2c与紧密缠绕部3a接触，而且，在检查时，如图2所示，轴部2c和紧密缠绕部3a切实地接触。电气信号I如图所示，在轴线方向流经导电性针状体2，被传递到紧密缠绕部3a，且可以推测出，即使在紧密缠绕部3a中，也会沿压缩螺旋弹簧3的轴线流动。据此，因为可以推测出流经压缩螺旋弹簧3的疏圈部3b很少，即螺旋状流动很少，所以在低电感化方面有效。
对于基于本发明的导电性接头1，在其导电性针状体2的全体上，如图3所示，是介于Ni衬底层7a，设置镀金层8，进而，在其针状部2a上，介于Ni衬底层7b，将铱层9设置在镀金层8上。因此，针状部2a的外面是由铱层9形成的。另外，介于Ni衬底层7a，设置镀金层8是为了提高镀金层8的密封性。另外，铱层9是由铱或铱合金构成的。
表示上述各层的形成的一例。首先，例如通过铁类的高硬度材料或铜合金材料或是贵金属合金材料形成在同轴上具有针状部2a·法兰部2b·轴部2c·扩径部2d的针状体2，在该针状体2上，对其全体电镀Ni，形成上述Ni衬底层7a，进而，在其上面电镀作为导电率高的物质的耐腐蚀性优异的金，形成镀金层8。
接着，使象那样形成了镀金层8的导电性针状体2，如图4所示，通过夹具10支撑针状部2a的基端部(法兰部2b侧)，使从夹具10露出的针状部2a与上述相同，例如形成厚度约1μm以下的Ni衬底层7b，使呈通过夹具10支撑状态的针状部2a向Ir电极对电极11露出，从上方以及侧方进行喷镀。这样一来，通过作为难以氧化的耐磨损性高的导电性物质的铱Ir(或者铱合金也可以)的喷镀，形成覆盖针状部2a的全体的例如厚度约为0.5μm以下的铱层9。另外，对于因夹具10的针状部2a的支撑，也可以是在图4中的通过夹具10夹住针状部2a，在通过夹具钩挂支撑法兰部2b的情况下，可以或是使图4呈横置状态，或是上下逆转。
另外，在上述图示例中，表示了铱，根据本发明，并非仅限于铱，作为能达到其他的同等效果的物质，也可以是氮化钛(TiN)、铑(Rh)、氮化铪(HfN)中的任意一种。氮化钛通过将代替在上述图示例中的铱的氮化钛作为电极对电极进行置换，可以形成同样的氮化钛层。另外，对于铑，通过在铂(Pt)与铑的混合环境中的喷镀，同样可以形成铂与铑的合金层。
另外，对于氮化钛、氮化铪，通过在氮素环境中，同时喷镀铂(Pt)或金(Au)及氮化钛或氮化铪，同样可以形成氮化钛或氮化铪与金或铂的合金层。象这样，即使是在代替上述铱层9而形成的氮化钛层或铑层或氮化铪层中，也可以发挥与上述铱层9同等的特性，可以使针状体2的前端部成为具有导电性，且难以氧化的耐磨损性高的物质。
通过这样一来，就可以发挥作为铱、氮化钛、铑、氮化铪的特征的较硬、难以受到热或酸的影响以及接触电阻稳定的这一效果，提高了在针状部2a的特别是前端部的耐磨损性以及耐久性，可以得到稳定的机械接触的导通状态(接触电阻一定化等)。另外，如上所述，由于通过电镀或喷镀，可以形成合金层或金属层，而无需改变(设计变更)现有的导电性针状体2的形状，即能达到上述效果，所以可抑制制造成本的上升。
另外，因为仅对由于冲击或按压而产生的磨损或变形的部分进行硬化处理(在上述例中的铱层的形成)即可，所以对于没有进行硬化处理的作为剩余部分的其他部分，可以通过象镀金那样，用导电率更高的材质形成表面。例如，因为对于相对于扩径部2d的呈压缩螺旋弹簧3的压入状态的部分，设置镀金层8，所以可以较低地抑制与压缩螺旋弹簧3的压入部分的接触电阻。因此，即使是在电气信号I的一部分流入压缩螺旋弹簧3的压入部分的情况下，也可以减小因其接触电阻而造成的影响。
根据图2中所示的电气信号I的流动，电气信号I是介于针状体2的轴部2c与螺旋弹簧3的紧密缠绕部3a的接触部流动的。在该情况下，对于针状体2，通过皮层效应，使电气信号在镀金层8上流动。另外，虽然在针状部2a的前端部，电气信号要在铱层9上流动，但由于在针状部2a的下层设置了镀金层8，所以也可以介于该镀金层8流动。象这样，可以发挥在针状体2的全体上设置镀金层8的效果。另外，通过将镀金层8设置在轴部2c上，在焊接螺旋弹簧3的情况下的焊接性良好。另外，通过镀金可以确保耐腐蚀性，无需考虑导电性或耐腐蚀性，就可以比较自由地选择针状体2的材料。
另外，在上述铱层9形成之前，形成了Ni衬底层7b，这是因为在作为难以氧化的耐磨损性高的导电性物质，使用铱的情况下，难以进行直接将铱涂覆在镀金层8上的处理。通过使Ni衬底层7b介在，可以大幅提高铱的涂覆强度(耐剥离性)。另外，衬底层7b并不仅限于Ni，只要是能提高铱的耐剥离性的物质，其他的材质也可以。
这样一来，由于在针状体2的前端部的表面设置铱层9，得到了如下的实验结果：例如，与玻璃基板100万次接触时的磨损部分的直径，在表面为镀金时，为约20μm以上，相对于显露出衬底的金属，在涂覆铱时，为约5μm以下，且铱层9的磨损也小。
关于上述图示例的针状部2a的前端形状，是图示的尖锐的圆锥状，但并非仅限于该形状。也可以适用于例如图5所示的各种前端形状。图5(a)是前端带圆的圆锥状，图5(b)是设置有多个角状部的形状，图5(c)是设置有平坦面的形状。这些都是适用于与被接触体的形状相对应的形状，例如图5(c)适宜与焊接球接触。
进一步，通过将喷镀方向限定在以图5(a)为代表所示的箭头S上，可以仅在朝向喷镀方向的各面12a·12b·12c(针状体的前端部)上形成铱层。在这些情况下，可以仅在与被接触体接触的面上设置铱层，可以降低材料成本。
另外，在上述图示例中，就一端可动型的导电性接头进行了表示，对于本发明，不用说也可以适用于在压缩螺旋弹簧的两螺旋端部，分别设置有导电性针状体的两端可动型的导电性接头，或单片支撑导电性针状体，呈梁状的物质等。在这些情况下，在至少针状体的前端部(与被接触体接触的部分)，只要将铱等的难以氧化的耐磨损性高的导电性物质一体化设置即可。
另外，如图6所示，也可以在形成铱层9后，进一步进行镀金，在最外层设置镀金层13。通过这样一来，可以进一步通过铱层9，确保耐磨损性，同时，通过镀金层13，可以寻求针状体2的耐腐蚀性以及低电阻化，可以提供耐磨损性高且接触电阻更进一步稳定的针状体2。进而，即使镀金层13发生磨损·变形，露出下层的铱层9，由于在其露出的周围，就存在镀金层13，所以可以确保针状体2全体的导电率增高。
另外，在上述各图示例中，是在针状体2的全体上设置镀金层8，在全体设置有镀金层8的状态的针状体2的前端部上形成了铱层9，也可以在设置有铱层9的部分上不设置镀金层8。即，只要至少在没有设置铱层9的部分上(在图示例中的法兰部2b·扩径部2d·轴部2c)，设置镀金层即可。
图7表示其一例。还有，图7与图3相对应，在相同的部分赋予相同的符号，省略其详细说明。如图所示，在针状体2的全体上设置Ni衬底层7a，在针状部2a的部分形成铱层9。在没有设置该铱层9的部分上(法兰部2b·扩径部2d·轴部2c)设置镀金层8。不管这些各层8·9的形成顺序，只要在分别的形成中，可以覆盖另一方的部分即可。在图7所示的情况下，电气信号可以流过铱层9后向镀金层8传递流动。另外，在与图5相对应的情况下，可以从镀金层13向镀金层8传递，可以充分发挥镀金所带来的电气特性。
以上，就特定的实施例，对本发明进行了说明，若是该从业人员，只要不脱离权利要求所述的本发明的概念，就可以进行各种变形·变更。
从上述说明即可明确，根据本发明，针状体的材质不采用特殊的物质，就可以使其前端部成为难以氧化的以及耐磨损性高的物质，可以容易地提高导电性接头的耐磨损性以及耐久性。另外，作为那样的材料，即使使用例如铱那样的导电率不十分高的物质，也由于至少对针状体的剩余部分用导电率高的物质进行了电镀，所以也可以确保从针状体传递到螺旋弹簧的导电路径的低电阻化。特别是，由于导电率高的物质的电镀为镀金，所以可以长期得到稳定的电气特性。因此，延长了针状体的耐久性，能得到运转成本的低廉化。
特别是，通过在对针状体的全体进行镀金，同时，介于为了防止剥离的衬底层，设置了铱、氮化钛、铑、氮化铪中的任意一种，或是各自与金或铂的合金中的任意一种，即使针状体的材质为例如以往所使用的SK材料的情况下，也可以通过镀金，使从针状体的前端部到螺旋弹簧之间为低电阻化，同时，通过相对于镀金，介于衬底层，可以牢固地涂覆铱等的各物质。据此，在针状体上，可以发挥作为铱等的各物质的特征的较硬、难以受到热或酸的影响以及接触电阻稳定这一效果，同时，通过镀金，可以得到使导电率高且稳定。
而且，通过在铱等的各物质上设置镀金层，可以确保因铱等的各物质所带来的耐磨损性的增大，且通过镀金层，可以将针状体全体的电阻抑制到较低。在该情况下，即使镀金层发生磨损·变形，露出下层的铱等的各物质，也由于在该露出的周围就存在镀金层，从而可以确保针状体全体的导电率增高。

Claims (10)

1.一种导电性接头，具有导电性针状体和螺旋弹簧，该螺旋弹簧用于将上述针状体向使上述针状体的前端部与被接触体接触的方向弹压，其特征在于，在上述针状体的上述前端部将难以氧化的耐磨损性高的导电性物质一体化。
2.如权利要求1所述的导电性接头，其特征在于，使上述针状体的至少上述导电性物质没有被一体化的剩余的部分通过导电率高的物质进行电镀。
3.如权利要求1所述的导电性接头，其特征在于，上述导电性物质是铱、氮化钛、铑、氮化铪中的任意一种，或是各自与金或铂的合金中的任意一种。
4.如权利要求3所述的导电性接头，其特征在于，上述铱、氮化钛、铑、氮化铪中的任意一种，或是分别与金或铂的合金中的任意一种，介于为了防止剥离的衬底层而设置。
5.如权利要求2所述的导电性接头，其特征在于，上述导电性物质是铱、氮化钛、铑、氮化铪中的任意一种，或是分别与金或铂的合金中的任意一种。
6.如权利要求5所述的导电性接头，其特征在于，上述铱、氮化钛、铑、氮化铪中的任意一种，或是分别与金或铂的合金中的任意一种，介于为了防止剥离的衬底层而设置。
7.如权利要求2所述的导电性接头，其特征在于，基于上述导电率高的物质的电镀是镀金。
8.如权利要求7所述的导电性接头，其特征在于，上述导电性物质是铱、氮化钛、铑、氮化铪中的任意一种，或是分别与金或铂的合金中的任意一种。
9.如权利要求8所述的导电性接头，其特征在于，在上述针状体的全体上设置上述镀金，且上述铱、氮化钛、铑、氮化铪中的任意一种，或是分别与金或铂的合金中的任意一种，介于为了防止剥离的衬底层而设置。
10.如权利要求9所述的导电性接头，其特征在于，在上述铱、氮化钛、铑、氮化铪中的任意一种，或是在分别与金或铂的合金中的任意一种上设置镀金层。
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