JP2000313992A - バーンインソケット用金めっき材 - Google Patents

バーンインソケット用金めっき材

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JP2000313992A
JP2000313992A JP12092699A JP12092699A JP2000313992A JP 2000313992 A JP2000313992 A JP 2000313992A JP 12092699 A JP12092699 A JP 12092699A JP 12092699 A JP12092699 A JP 12092699A JP 2000313992 A JP2000313992 A JP 2000313992A
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plating
gold
nickel
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burn
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JP12092699A
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English (en)
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Atsushi Kodama
篤志 児玉
Kazuhiko Fukamachi
一彦 深町
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Nippon Mining Holdings Inc
Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Mining and Metals Co Ltd
Nippon Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バーンイン試験を重ねても端子部の接触抵抗
の上昇が少なく,しか もソケットへの半導体素子の挿
入力が小さいバーンインソケット用のめっき材 を提供
することを目的としている。 【解決手段】 銅又は銅合金の母材に対し,リンを0.
05〜20wt%含有し残部がニッケルと不可避不純物又
はニッケルとコバルトと不可避不純物からなる合金めっ
きの中間層,ならびに,金又は金合金めっき表層とから
なる高耐熱性及び良好な挿抜性を有することを特徴とす
るバーンインソケット用金めっき材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,半導体素子のバーンイ
ン試験に使用されるバーンインソケット用電極材料に係
り,特に,バーンインソケットの接触抵抗の上昇とソケ
ットへの半導体素子の挿入力を低く抑えることができる
技術に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子は出荷前の検査として,素子
を高温で動作させるバーンイン試験を一般的に行う。バ
ーンイン試験は一般的に,半導体素子を周囲温度125〜1
50℃,動作時間120〜240時間で連続動作させて,素子の
スクリーニングを行う。
【0003】このバーンイン試験では,半導体素子にバ
イアス電流を供給するためのバーンインソケットが使用
される。バーンインソケットはコネクタの一種であり,
IC用ソケットを例に挙げると,ICの複数のアウターリー
ド(ピン)がバーンインソケット中の端子に差し込みま
れて,ICに通電できるような構造になっている。すなわ
ち,通常のコネクタ接触子では,オスとメスのめっきは
同じ金属が使用されるが,バーンインソケットは,異種
金属間の接点で導通をとる点で,通常のコネクタ接点と
は特異な問題が生じる。
【0004】バーンインソケット用の端子(電極)とし
ては,従来は,Cu-1.7wt%Be-0.3wt%Co合金やCu
-3wt%Ti合金の表面に,厚み2μm 〜4μmのニッケル
めっき中間層と,厚み0.1μm 〜0.5μm程度の金めっき
表層が形成された金属材料をプレスしたもの,あるいは
銅合金をプレスした後に,このプレス品にニッケルめっ
き中間層と金めっき表層を形成したものが使用されてき
た。ニッケルめっき中間層は,母材の銅が金めっきに拡
散するのを防止するために,また表層の金めっきは,ア
ウターリードとバーンインソケット端子との接触抵抗を
低くするために形成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが,バーンイン
ソケットは高温環境下に長時間さらされるために,バー
ンインソケットを使用中に端子部が劣化して接触抵抗が
上昇するという問題があった。試験するICなどの半導体
素子のアウターリードには,錫−鉛はんだめっきがほど
こされている。
【0006】このはんだめっきとバーンインソケットの
金めっきが高温下で長時間接触すると,金とアウターリ
ードが凝着し,さらに金錫系の化合物を形成する。この
化合物は本来の金めっき表面に比較して酸化されやすい
ことから,バーンインソケット端子の表面が酸化膜で覆
われることになる。こうなると半導体素子のアウターリ
ードとバーンインソケット端子の導通が妨げられる。す
なわち,前述の貴金属と卑金属とで形成される異種金属
接点固有の問題である。
【0007】バーンインソケットには,ピンの数が10
〜50本程度のICが差し込まれるために,ソケットへのピ
ンの挿抜力が小さいことが望まれる。特に挿入力が過大
であると,ICのピンが挿入時に折れ曲がるなどの支障が
生じるので,挿入力は小さくする必要がある。この発明
は,以上のような事情に鑑みてなされたものであり,バ
ーンイン試験を重ねても端子部の接触抵抗の上昇が少な
く,しかもソケットへの半導体素子の挿入力が小さいバ
ーンインソケット用のめっき材を提供することを目的と
している。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで上記課題を解決す
るために研究を行った結果,銅又は銅合金の母材に対
し,リンを0.05〜20wt%含有し,残部がニッケル
と不可避不純物又はニッケルとコバルトと不可避不純物
からなる合金めっきの中間層,ならびに,金又は金合金
めっき表層とからなる高耐熱性及び良好な挿抜性を有す
ることを特徴とするバーンインソケット用金めっき材。
【0009】中間層がリンを0.05〜20wt%,なら
びに,Sn,Cu,およびZn,のうち1種若しくは2種以上
を併せて10〜60wt%含有し,残部がニッケルと不可
避不純物又はニッケルとコバルトと不可避的不純物から
なる合金であることを特徴とする上記(1)に記載のバ
ーンインソケット用金めっき材。(3)中間層がリンを
0.05〜20wt%,ホウ素を0.05〜20wt%,残
部がニッケルと不可避不純物又はニッケルとコバルトと
不可避的不純物からなる合金であることを特徴とする上
記(1)に記載のバーンインソケット用金めっき材。
【0010】中間層がリンを0.05〜20wt%,ホウ
素を0.05〜20wt%,ならびに,Sn,Cu,およびZ
n,のうち1種若しくは2種以上を併せて10〜60wt%
含有し,残部がニッケルと不可避不純物又はニッケルと
コバルトと不可避的不純物からなる合金であることを特
徴とする上記(1)に記載のバーンインソケット用金め
っき材。
【0011】(5)表層の厚みが0.05μm〜2μmで
あることを特徴とする上記(1)から(4)に記載のバ
ーンインソケット用金めっき材。 (6)中間層の厚みが0.3μm〜3μmであることを特
徴とする上記(1)から(4)に記載のバーンインソケ
ット用金めっき材により,バーンインソケットの接触抵
抗上昇を抑えることができるという知見を得た。
【0012】
【作用】上記中間層のうち,ニッケルまたはコバルト
は,リン,ホウ素,銅,錫,亜鉛を中間層に入れるため
のベース元素であり,いずれの元素との間でも合金めっ
きが可能である。ニッケル-コバルト合金の場合の合金
比率は,任意の比率にすることができる。この他,ニッ
ケルまたはコバルトの作用としては,銅の金めっきへの
拡散を抑制する効果,すなわち,銅が金めっきに拡散し
て酸化し,接触抵抗を上昇させるのを防ぐはたらきがあ
る。
【0013】しかし,ニッケルまたはニッケル-コバル
ト合金のみを中間層とした場合,バーンインソケット使
用中の接触抵抗の上昇を防ぐことはできない。バーンイ
ンソケット使用中の接触抵抗の上昇は,バーンインソケ
ットの金めっきとアウターリードのはんだめっきとが金
属接触し,金めっき層が錫との化合物層を形成して,さ
らにその表面が錫または鉛の酸化膜ないしは酸化物層に
覆われることによるものである。この反応はNi下地めっ
きでは防ぐことができない。
【0014】一方,リン,ホウ素のどちらか一方,ある
いは両方を含有したニッケル(あるいはニッケル-コバ
ルト合金)の合金を中間層とした場合,加熱によりリン
またはホウ素が表面に拡散し,表面でリン酸化物,また
は,ホウ素酸化物ないしはそれらの塩が皮膜を形成す
る。これらの皮膜は,金めっき表面の接触抵抗を上げる
ことなく,保護皮膜として,はんだとの金属接触を防ぐ
作用がある。すなわち,金とはんだとの凝着および金−
錫化合物の形成を抑制する。
【0015】さらに,ホウ素のどちらか一方,あるいは
両方を含有したニッケル(あるいはニッケル-コバルト
合金)の合金めっきの硬さは,ニッケルめっきに比べる
と硬く,このめっきを下地にした金めっき材の端子挿入
力は小さくなる。これは,金めっき材に金属を接触させ
て摺動させた場合,金は柔らかい金属であるために,摺
動の抵抗として作用する。この作用は,下地の硬度が高
いほど低くなる(金属膜の潤滑特性)ので,下地が硬い
ニッケル−リンめっきの場合には,端子挿入力が小さく
なる。
【0016】中間層のリンおよびホウ素の含有量は要求
される耐熱性などに応じて決めればよいが,0.05wt
%未満では効果が得られず,より好ましくは0.5wt%
以上であることが望ましい。また,上限値である20wt
%はニッケル(またはニッケル-コバルト合金)との合
金めっきが可能である上限に近い値であり,これ以上リ
ン,ホウ素を含有させることは困難になる。また,リン
およびホウ素が15Wt%を超えると,めっき皮膜内の引
張り応力が高くなり,プレス曲げ部のめっきに割れが生
じやすくなりプレス性が悪くなるので,15wt%以下で
あることがより望ましい。
【0017】リン,ホウ素のほかに添加される元素とし
て,銅,亜鉛および錫は,ニッケル-リン,ニッケル-コ
バルト-リン,ニッケル-ホウ素,ニッケル-コバルト-ホ
ウ素めっき皮膜の硬さを下げて,プレス性を向上させた
い場合に必要に応じて添加する。銅,亜鉛,錫の一種以
上を併せて10〜60wt%含有する。これらの元素の含
有値が10wt%未満であると,それぞれの元素の効果が
十分に発揮されない。また,60wt%を超えると,ニッ
ケルまたはコバルト本来の効果である銅の拡散が抑えら
れなくなるためである。
【0018】中間層の厚みは,0.3μm未満であると
前記耐熱性の効果が低くなるため,0.3μm以上,好
ましくは1.0μm以上必要である。厚みが厚くなりす
ぎるとめっき材をプレスした後の端面にバリが発生しや
すくなり,プレス性が悪くなるため,上限を3μm以下
とする。一方,中間層と母材との間に他のめっき層,例
えばクロムめっきなどを形成し,多層めっき構造にする
ことも可能である。
【0019】表層の金または金合金めっき層の厚みは,
0.05μm以下では低い接触抵抗を保つことができな
いため,0.05μm以上必要である。一方,表層の厚
みが2μm以上の場合では,接触抵抗の劣化抑制効果が
飽和する一方で,めっきの製造コストが高くなるので,
金または金合金めっきの厚みは2μm以下にする必要が
ある。表層のめっき層は,金の他金合金,例えば金-コ
バルト合金,金−ニッケル合金といった合金めっきを選
択することも可能である。また,金めっき工程の後に,
封孔処理して金めっきの耐食性と潤滑性を向上させても
よい。
【0020】中間層のめっき液として,基本となるニッ
ケル-リンの合金めっき又はニッケル-コバルト-リン合
金めっきは,公知の硫酸ニッケル-塩化ニッケル-りん酸
-亜りん酸系,又は,硫酸ニッケル-塩化ニッケル-硫酸
コバルト-りん酸-亜りん酸系等である。ここで,りん酸
はpH調整剤である。また,ニッケルめっき液として有
名なワット浴に亜りん酸を添加したものも使用できる。
亜りん酸はその添加量を変えることにより,めっき皮膜
中のリンをコントロールするものである。
【0021】しかし,本出願にて,いずれのめっきにお
いても,めっき浴の組成や条件は任意に選択できる。リ
ンの他の合金元素はそれぞれ,ホウ素はボランアミン錯
体(めっき皮膜中にホウ素を析出するための供給源にな
る),銅は硫酸銅等,錫は硫酸錫等,亜鉛は硫酸亜鉛等
の金属塩を少量添加することで合金化する。
【0022】なお,銅の添加にあたっては,銅の自然電
位が他に比べて高いので,錯化剤を使用する。錯化剤と
して添加するグリシンは銅とニッケルを共析させるため
である。錯化剤は,めっき浴のペーハー(pH)により最
適なものを選ぶ必要がある。ただし,これらの条件の設
定では本願発明の効果はなんら制限されていない。表層
の金または金合金めっきについては,公知のシアン浴,
クエン酸浴などが使用できる。本発明は,中間層または
表層のめっき条件によって制限されることはなく,どの
ようなめっき条件を用いても有効である。
【0023】
【実施例】次に,本発明の効果を実施例に基づき具体的
に説明する。めっき母材には,厚み0.2mmのベリリ
ウム銅(JIS C1700)を脱脂,酸洗したものを用い
た。中間層のめっきは,請求項で示したすべてのめっき
について評価した。また,表層のめっきは金めっきと金
−コバルト合金めっきについて評価した。ニッケル−リ
ン系およびこれに錫,銅,亜鉛を添加した系のめっき条
件を表1〜4に示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【表3】
【0027】
【表4】
【0028】ニッケル−コバルト−リン系を表5に示
す。
【0029】
【表5】
【0030】ニッケル−リン−ホウ素系およびこれに
錫,銅,亜鉛を添加した系のめっき条件を表6〜9に示
す。
【0031】
【表6】
【0032】
【表7】
【0033】
【表8】
【0034】
【表9】
【0035】また,表層の金めっきおよび金−ニッケル
合金めっき条件を表10〜11に示す。
【0036】
【表10】
【0037】
【表11】
【0038】これらめっき材の中間層組成,中間層厚
み,表層めっき組成,表層厚みとこの他,比較材とし
て,中間層の無いもの,銅めっきを中間層としたもの,
ニッケルめっきを中間層としたもの,中間層中のリン濃
度の低いもの,中間層厚みの薄いものおよび表層金めっ
き厚みの薄いものも用意した。
【0039】これら比較材のめっき組成と厚みを,また
評価は,評価材と90wt%Sn−10wt%Pbめっきの施さ
れた銅合金とを接触させた状態で,大気中で150℃,
120時間加熱し,加熱前後の接触抵抗を測定した。接
触抵抗の測定は,(株)山崎精機研究所製の電気接点シ
ミュレーターCRS−113−Au型を使用して行った。加
熱後の接触抵抗が15mΩ以下であれば,評価材は良好な
耐熱性を有すると判定した。
【0040】挿入力測定は,評価材をメス端子に打抜
き,これを市販のICピンの1本と勘合させ,コネクタ挿
抜力測定装置(アイコーエンジニアリング製モデル1310
DI)を使用して測定した。挿入力が60g以下であれ
ば,挿入力は十分に低いと判断した。プレス性の評価
は,評価材を端子にプレスして,曲げ部とプレス端面を
観察して行った。結果を表12に示す。これより,いず
れも,実施材の方が優れていることがわかる。
【0041】
【表12】
【0042】
【発明の効果】以上記述した通り,本発明により,耐熱
性及び良好な挿抜性を有するバーンインソケット用金め
っき材を供給することが可能になる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅又は銅合金の母材に対し,リンを0.
    05〜20wt%含有し残部がニッケルと不可避不純物又
    はニッケルとコバルトと不可避不純物からなる合金めっ
    きの中間層,ならびに,金又は金合金めっき表層とから
    なる高耐熱性及び良好な挿抜性を有することを特徴とす
    るバーンインソケット用金めっき材。
  2. 【請求項2】 中間層がリンを0.05〜20wt%,な
    らびに,Sn,Cu,およびZn,のうち1種若しくは2種以
    上を併せて10〜60wt%含有し,残部がニッケルと不
    可避不純物又はニッケルとコバルトと不可避的不純物か
    らなる合金であることを特徴とする請求項1に記載のバ
    ーンインソケット用金めっき材。
  3. 【請求項3】 中間層がリンを0.05〜20wt%,ホ
    ウ素を0.05〜20wt%,残部がニッケルと不可避不
    純物又はニッケルとコバルトと不可避的不純物からなる
    合金であることを特徴とする請求項1に記載のバーンイ
    ンソケット用金めっき材。
  4. 【請求項4】 中間層がリンを0.05〜20wt%,ホ
    ウ素を0.05〜20wt%,ならびに,Sn,Cu,および
    Zn,のうち1種若しくは2種以上を併せて10〜60wt
    %含有し,残部がニッケルと不可避不純物又はニッケル
    とコバルトと不可避的不純物からなる合金であることを
    特徴とする請求項1に記載のバーンインソケット用金め
    っき材。
  5. 【請求項5】表層の厚みが0.05μm〜2μmであるこ
    とを特徴とする請求項1から請求項4に記載のバーンイ
    ンソケット用金めっき材。
  6. 【請求項6】中間層の厚みが0.3μm〜3μmであるこ
    とを特徴とする請求項1から請求項4に記載のバーンイ
    ンソケット用金めっき材。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7632112B2 (en) 2004-12-03 2009-12-15 Murata Manufacturing Co., Ltd. Electrical contact component, coaxial connector, and electrical circuit device including the same
KR20230081905A (ko) * 2021-11-30 2023-06-08 (주)엠케이켐앤텍 반도체 테스트 소켓에 사용되는 도전성 입자의 도금액, 이의 도금방법, 및 이를 이용하여 도금된 도전성 입자

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7632112B2 (en) 2004-12-03 2009-12-15 Murata Manufacturing Co., Ltd. Electrical contact component, coaxial connector, and electrical circuit device including the same
KR20230081905A (ko) * 2021-11-30 2023-06-08 (주)엠케이켐앤텍 반도체 테스트 소켓에 사용되는 도전성 입자의 도금액, 이의 도금방법, 및 이를 이용하여 도금된 도전성 입자
KR102610613B1 (ko) * 2021-11-30 2023-12-07 (주)엠케이켐앤텍 반도체 테스트 소켓에 사용되는 도전성 입자의 도금액, 이의 도금방법, 및 이를 이용하여 도금된 도전성 입자

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