JPWO2013183484A1 - 電気接触子及び電気部品用ソケット - Google Patents

Abstract

【課題】導通試験の後で、電気部品の端子と電気接触子とが張り付くことを防止して、耐久性を向上させた電気接触子及びこの電気接触子を用いた電気部品用ソケット。【解決手段】この発明の電気接触子は、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する材料から成る第１層と、該第１層の外側に形成され、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する速度が前記第１層よりも遅い材料から成る第２層とを有する。

Description

この発明は、半導体装置（以下「ＩＣパッケージ」という）等の電気部品に電気的に接続される電気接触子、及び、この電気接触子が配設された電気部品用ソケットに関するものである。

従来、この種の電気接触子としては、電気部品用ソケットとしてのＩＣソケットに設けられたプローブピンが知られている。このＩＣソケットは、配線基板上に配置されると共に、検査対象であるＩＣパッケージが収容されるようになっており、このＩＣパッケージの端子と、配線基板の電極とが、そのプローブピンを介して電気的に接続されるようになっている。

そのプローブピンは基材の上に下地層や表層が成形された構成となっており、一方のＩＣパッケージの端子は鉛が設けられていない、主成分が錫でできている、いわゆる鉛フリー半田により形成されたものがあり、これらが接触することにより、互いに電気的に接続されて、導通試験が行われるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

再表２００７／０３４９２１号公報

しかしながら、このような従来のものにあっては、導通試験を行った後でＩＣパッケージをＩＣソケットから取り外す際に、ＩＣパッケージの端子がプローブピンに張り付いてしまって取り外し難くなってしまうことがあった。そして、このような状態からＩＣパッケージの端子を引き剥がすと、プローブピンの先端部分が損傷し易くなり、プローブピンの耐久性を低下させる、という問題が生じていた。特に、高温（例えば、１５０℃以上）で導通試験を行った後には、張付きが顕著となり、大きな問題となっていた。

そこで、この発明は、導通試験の後で、電気部品（ＩＣパッケージ）の端子と電気接触子（プローブピン）とが張り付くことを防止して、耐久性を向上させることができる電気接触子及び電気部品用ソケットを提供することを課題としている。

かかる課題を達成するために、この発明者らは鋭意検討した結果、以下のことを見出した。すなわち、導通試験において電気部品の端子と電気接触子が接触した状態で熱を加えたときに、電気部品の端子の材料である錫が電気接触子の材料に溶け込んで拡散することで合金を形成するが、その際の溶け込み拡散する速度が早過ぎると、急激な合金の形成によって電気部品の端子と電気接触子の張付きが起こることがわかった。ただし、電気部品の端子の材料である錫が電気接触子の材料に溶け込んで拡散することがなくなると、電気接触子に付着した錫が酸化して絶縁体を構成し易くなり、電気的な接続の妨げになってしまうという不具合を生じる。これらのことから、適度な速度で電気部品の端子の材料である錫が電気接触子の材料に溶け込んで拡散して合金を形成していくことが、電気部品の端子と電気接触子の電気的な接続を確保しつつ、電気部品の端子と電気接触子との張付きを防止して、電気接触子及び電気部品用ソケットの耐久性を向上させるということを見出した。

そこで、この発明に係る電気接触子は、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する第１層と、該第１層の外側に形成され、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する速度が前記第１層よりも遅い第２層とを有する。

この発明の電気接触子においては、導電性を有する基材と、該基材の外側に形成されたＮｉを主成分とする下地層とを更に備え、該下地層の外側に前記第１層が形成され、且つ、該第１層の外側に前記第２層が形成されることが望ましい。

この発明の電気接触子においては、前記第１層としての基材を備え、該基材の外側に前記第２層が形成されることが望ましい。

この発明の電気接触子においては、前記第２層が、Ａｇ層又はＡｇ合金層であることが望ましい。

この発明の電気接触子においては、前記第２層が、Ａｇめっき層、又は、Ａｇと、該Ａｇよりも重量比が小さいＡｕ、Ｃｕ、Ｐｄ又はＳｎとを含む、Ａｇ合金めっき層であることが望ましい。

この発明の電気接触子においては、前記第１層が、Ｐｄ層又はＰｄ合金層であることが望ましい。

この発明の電気接触子においては、前記第１層が、Ｐｄめっき層、又は、Ｐｄと、該Ｐｄよりも重量比が小さいＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ又はＳｎとを含む、Ｐｄ合金めっき層であることが望ましい。

この発明の電気接触子においては、前記第１層が、厚さ０．１μｍ以上５μｍ以下のＰｄ層であり、且つ、前記第２層が、厚さ０．１μｍ以上２０μｍ以下のＡｇ層であることが望ましい。

この発明に係る電気部品用ソケットは、ソケット本体と、Ｓｎを含む端子を備えた電気部品が収容される収容部と、前記ソケット本体に配設されて前記端子に接触される電気接触子とを有する電気部品用ソケットであって、前記電気接触子の表面に、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する第１層と、該第１層の外側に形成され、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する速度が前記第１層よりも遅い第２層とが形成されたことを特徴とする。

この発明に係る電気接触子によれば、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する第１層と、第１層の外側に形成され、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する速度が第１層よりも遅い第２層とを有する電気接触子としたため、電気部品の端子と電気接触子の電気的な接続を確保しつつ、導通試験の後で、電気部品の端子と電気接触子とが張り付くことを防止することができ、従って耐久性を向上させることができる。

この発明の電気接触子において、基材の外側にＮｉ下地層を形成すると共に該Ｎｉ下地層の外側に第１、第２層を形成することにより、該基材の表面に、密着性良く、第１、第２層を形成することができる。

この発明の電気接触子において、第１層として基材を用い、且つ、該基材の外側に第２層を形成することにより、電気接触子の製造工程を簡単にして、製造コストを低減することができる。

この発明の電気接触子において、第２層をＡｇ層又はＡｇ合金層とすることにより、加熱時にＳｎが溶け込む速度が十分に遅い第２層を得ることができる。

この発明の電気接触子において、第２層を、Ａｇめっき層、又は、Ａｇと該Ａｇよりも重量比が小さいＡｕ、Ｃｕ、Ｐｄ又はＳｎとを含むＡｇ合金めっき層とすることにより、加熱時にＳｎが溶け込む速度が十分に遅い第２層を得ることができる。

この発明の電気接触子において、第１層をＰｄ層又はＰｄ合金層とすることにより、加熱時にＳｎが溶け込む第１層を得ることができる。

この発明の電気接触子において、第１層を、Ｐｄめっき層、又は、Ｐｄと該Ｐｄよりも重量比が小さいＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ又はＳｎとを含むＰｄ合金めっき層とすることにより、加熱時にＳｎが溶け込む第１層を得ることができる。

この発明の電気接触子において、前記第１層を厚さ０．１μｍ以上５μｍ以下のＰｄ層とし、且つ、前記第２層を厚さ０．１μｍ以上２０μｍ以下のＡｇ層とすることにより、加熱時にＳｎが第２層に溶け込む速度を第１層に溶け込む速度よりも遅くすることができる。

この発明の電気部品用ソケットによれば、電気部品の端子と電気接触子とが張り付くことを防止することができ、従って電気部品用ソケットの耐久性を向上させることができる。

この発明の実施の形態１に係るＩＣソケットにおけるプローブピン付近の拡大断面図である。 図１のＩＣソケットにＩＣパッケージと配線基板を装着した状態を示す拡大断面図である。 同実施の形態１に係るプローブピンの接触部を示す拡大模式断面図である。 同実施の形態１に係る半田付着の比較実験結果を示すプローブピンの平面図である。 同実施の形態１に係る高温試験回数と半田付着の比較実験結果を示すプローブピンの平面図である。 同実施の形態１に係る高温試験回数と半田付着状態を説明するプローブピンの概略図である。 従来における高温試験の前後の半田付着状態を説明するプローブピンの概略図である。 従来における高温試験の前後の半田付着状態を説明するプローブピンの概略図である。 この発明の実施の形態２に係る半田付着の比較実験結果を示すコンタクトピンの平面図である。 （ａ）は図９（ｃ）のＨ部拡大図、（ｂ）は図１０（ａ）のＪ部断面図、（ｃ）は図１０（ｂ）のＫ部拡大図である。 （ａ）は図９（ｅ）のＩ部拡大図、（ｂ）は図１１（ａ）のＬ部断面図、（ｃ）は図１１（ｂ）のＭ部拡大図である。 この発明の実施の形態３に係る張付きによるプローブピンの接触部のエッジ破損の比較実験結果を示すプローブピンの図である。

以下、この発明の実施の形態について説明する。

［発明の実施の形態１］
図１〜図８には、この発明の実施の形態１を示す。

この実施の形態１の「電気部品用ソケット」としてのＩＣソケット１０は、図１及び図２に示すように、配線基板１上に固定され、上部に「電気部品」としてのＩＣパッケージ２が装着されて、配線基板１の電極１ａとＩＣパッケージ２の「端子」としての半田ボール２ａとを電気的に接続させるように構成されており、例えばＩＣパッケージ２に対するバーンイン試験等の導通試験の試験装置などに用いられるものである。

この実施の形態１のＩＣパッケージ２は、略方形状のパッケージ本体２ｂの下面に複数の半田ボール２ａが設けられており、この半田ボール２ａは、主成分がＳｎで鉛を含まないいわゆる鉛フリー半田により成形されている。

また、ＩＣソケット１０は、上側プレート１１及び下側プレート１２を有するソケット本体１３と、このソケット本体１３にマトリックス状に配置されて、ソケット本体１３を縦方向に貫通して配設された複数の「電気接触子」としてのプローブピン１４とを備えている。ソケット本体１３は上側プレート１１と下側プレート１２とが固定螺子（図示省略）により固定された状態で、位置決めピン（図示省略）により配線基板１上に位置決めされている。なお、上側プレート１１上にはＩＣパッケージ２を収容して上下動可能な「収容部」としてのフローティングプレート１５が設けられている。

この実施の形態１では、ＩＣパッケージ２の半田ボール２ａの配置ピッチと、半田ボール２ａに電気的に接続される配線基板１の電極１ａの配置ピッチとは同一となっており、プローブピン１４の配置ピッチはこれらの配置ピッチと同一となっている。

各プローブピン１４は、図１及び図２に示すように、長手方向の軸線Ｌに沿って、先端に配線基板１の電極１ａと電気的に接触する接触部２０ａを有する第１プランジャ２０と、先端にＩＣパッケージ２の半田ボール２ａと電気的に接触する接触部３０ａを有する第２プランジャ３０と、この第１プランジャ２０と第２プランジャ３０との間に連続する筒状部材４０を有しており、この筒状部材４０の内部に第１プランジャ２０と第２プランジャ３０とを軸線Ｌに沿って互いに離間する方向に付勢するコイルスプリング５０が収容されている。

第１プランジャ２０は、先端に配線基板１の電極１ａと接触する略円錐形状の接触部２０ａが設けられた突出部２０ｂと、突出部２０ｂより太い挿入部２０ｃとを備えている。このうち、挿入部２０ｃは、筒状部材４０内に摺動可能に接触した状態で収容されており、筒状部材４０の下端部に形成された係止部４０ａにより第１プランジャ２０の突出方向（下方向）の移動が規制されている。また、挿入部２０ｃの端部には、コイルスプリング５０を係止する受け部２０ｄが、軸線Ｌを中心とした円錐形状に一体形成されている。また、突出部２０ｂは、下側プレート１２の貫通孔１２ａに摺動可能に挿通されている。

第２プランジャ３０は、先端にＩＣパッケージ２の半田ボール２ａと接触する略王冠形状の接触部３０ａが設けられた突出部３０ｂと、突出部３０ｂより太い挿入部３０ｃとを備えている。このうち、挿入部３０ｃは、筒状部材４０内に摺動可能に接触した状態で収容されており、筒状部材４０の上端部に形成された係止部４０ｂにより第２プランジャ３０の突出方向（上方向）の移動が規制されている。また、挿入部３０ｃの端部には、コイルスプリング５０を係止する受け部３０ｄが、軸線Ｌを中心とした円錐形状に一体形成されている。また、突出部３０ｂは、上側プレート１１から突出し、接触部３０ａが、ＩＣパッケージ２の半田ボール２ａを収容可能なフローティングプレート１５の貫通孔１５ａに摺動可能に挿通されている。

次に、この実施の形態１におけるプローブピン１４の材料について、図３〜図８を用いて説明する。なお、ここでは、特にプローブピン１４の第２プランジャ３０の材料について説明する。

この実施の形態１のプローブピン１４の第２プランジャ３０は、図３に示すように、基材３１と、下地層３２と、「第１層」としての第１表層３３と、「第２層」としての第２表層３４とが積層された構成となっている。このうち、基材３１は、導電性を有する材料から成形され、ここでは、Ｂｅ−Ｃｕ（ベリリウム銅）合金から成形されている。また、下地層３２は、２〜３μｍのＮｉめっきにより成形されている。なお、基材３１、下地層３２は他の適宜の材料から成形されていても良い。

さらに、第１表層３３は、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する材料、ここでは、Ｐｄめっき層から構成されている。第1表層３３の厚さは、０．１μｍ以上あれば、Ｓｎが溶け込んで拡散する機能が得られる。さらに言えば、長期に渡ってＳｎが溶け込んで拡散するために、０．２μｍ以上の厚さが良い。また、第1表層３３が厚過ぎると、クラックが入るなどの問題が生じ易くなるため、５μｍ以下であると良い。なお、第１表層３３は、熱を加えることによりＳｎが所定の速度で溶け込んで拡散する材料であればＰｄ単体以外の材料で形成しても良く、例えば、Ｐｄの重量比が大きく、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｓｎの何れかを含むＰｄ合金層の中の１つから成っていても良い。これらの例としては、Ｐｄの重量比が大きいＰｄ−Ａｇ層、Ｐｄ−Ｓｎ層、Ｐｄ−Ａｕ層、Ｐｄ−Ａｇ−Ｃｕ層、Ｐｄ−Ａｇ−Ｓｎ層等が挙げられる。但し、Ｐｄ合金でも、Ｐｄ−Ｃｏ（コバルト）合金、Ｐｄ−Ｎｉ合金は、第１表層３３としては適さないものである。

このＰｄめっき層は、例えば湿式めっきによる製法又はイオンプレーティングによる製法により成形されている。

その湿式めっきによる製法は、下地層３２としてＮｉめっき２〜３μｍを施し、その上に密着層としてストライクＡｕめっきをした上で、第１表層３３としてＰｄめっきを重ねたものである。なお、前記したように、第１表層３３として、Ｐｄ単体のめっき以外に、Ｐｄの重量比が大きく、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｓｎの何れかを含むＰｄ合金（例えば、Ｐｄの重量比が大きいＰｄ−Ａｇ、Ｐｄ−Ｓｎ、Ｐｄ−Ａｕ、Ｐｄ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｐｄ−Ａｇ−Ｓｎ等）の中の１つをめっきしても良い。

また、イオンプレーティングによる製法は、下地層３２としてＮｉめっき２〜３μｍを施し、その上に第１表層３３としてＰｄをイオンプレーティングにより付着させたものである。なお、前記したように、第１表層３３として、Ｐｄ単体以外に、Ｐｄの重量比が大きく、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｓｎの何れかを含む状態のものを付着させても良い（例えば、Ｐｄの重量比が大きい状態にＰｄ及びＡｇ、Ｐｄ及びＳｎ、Ｐｄ及びＡｕ、Ｐｄ，Ａｇ及びＣｕ、Ｐｄ，Ａｇ及びＳｎ等を付着させる場合が挙げられる）。

またさらに、第２表層３４は、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散するが、その拡散の速度が第１表層３３よりも遅い材料、ここでは、Ａｇめっき層から構成されている。第２表層３４の厚さは、０．１μｍ以上あれば、第１表層３３へのＳｎ拡散を遅くすることができる。さらに言えば、１５０℃以上でも機能するために、０．３μｍ以上あると良い。またさらに言えば、１８０℃以上でも機能するために、１μｍ以上あると良い。また、第２表層３４が厚過ぎると、フープめっき装置で送り速度が遅くなり、途中工程で乾燥してしまうなどの問題が生じ易くなるため、２０μｍ以下であることが望ましい。さらに言えば、ＩＣソケット１０とプローブピン１４の嵌合寸法に影響しないようにするために、１０μｍ以下であると良い。このＡｇ層は、第１表層３３の上から、前記した第１表層３３の製法と同様に、湿式めっきによる製法又はイオンプレーティングによる製法により成形されている。なお、第２表層３４は、熱を加えることによりＳｎが第１表層３３よりも遅い所定の速度で溶け込んで拡散する材料であればＡｇ単体以外の材料で形成しても良く、例えば、Ａｇの重量比が大きく、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｓｎの何れかを含むＡｇ合金層の中の１つから成っていても良い。これらの例としては、Ａｇの重量比が大きいＡｇ−Ｓｎ層、Ａｇ−Ａｕ層、Ａｇ−Ｃｕ層、Ａｇ−Ｐｄ層等が挙げられる。

このような構成の第２プランジャ３０を有するプローブピン１４を備えたＩＣソケット１０を使用する際には、複数のプローブピン１４をそれぞれソケット本体１３に装着し、図１に示すように、第１プランジャ２０の接触部２０ａを下方に突出させると共に、第２プランジャ３０の接触部３０ａをフローティングプレート１５の貫通孔１５ａに臨ませた状態で配置する。そして、このＩＣソケット１０を配線基板１に位置決め固定し、図２に示すように、第１プランジャ２０の接触部２０ａを配線基板１の電極１ａに接触させる。このとき、筒状部材４０内でコイルスプリング５０が第１プランジャ２０の挿入部２０ｃの受け部２０ｄにより圧縮される。

その後、ＩＣパッケージ２をフローティングプレート１５に収容して、半田ボール２ａを貫通孔１５ａに収容する。その状態でフローティングプレート１５を下降させると、半田ボール２ａに第２プランジャ３０の接触部３０ａが接触し、さらに、下降させると、図２に示すように、筒状部材４０内でコイルスプリング５０が第２プランジャ３０の挿入部３０ｃの受け部３０ｄにより圧縮される。

そして、このように第１プランジャ２０及び第２プランジャ３０によってコイルスプリング５０を圧縮することで、当該コイルスプリング５０で第１プランジャ２０の接触部２０ａと第２プランジャ３０の接触部３０ａとを互いに離間する方向に付勢して配線基板１の電極１ａとＩＣパッケージ２の半田ボール２ａに接触させた状態で、ＩＣパッケージ２のバーンイン試験等の導通試験を実施する。

このように導通試験を行うことにより、従来では、導通試験の後でＩＣパッケージ２をＩＣソケット１０から取り外す際に、ＩＣパッケージ２の半田ボール２ａとプローブピン１４の第２プランジャ３０とが張り付いてしまっていたが、この実施の形態１では、半田ボール２ａと第２プランジャ３０の電気的な接続を確保しつつ、半田ボール２ａと第２プランジャ３０との張付きを防止して、プローブピン１４及びＩＣソケット１０の耐久性を向上させることができる。

すなわち、従来では、プローブピン１４の第２プランジャ３０に、バーンイン環境（例えば、１２５℃〜１８０℃）の熱を加えることによりＳｎが比較的早い速度で溶け込んで拡散する材料であるＰｄ又はＰｄを主成分とした合金のめっき層である表層３３だけが設けられていたため、鉛フリー半田の端子（半田ボール２ａ）を有するＩＣパッケージ２を対象とした導通試験を行った際に、半田ボール２ａのＳｎがプローブピン１４側に比較的早く溶け込んで多くのＳｎ−Ｐｄ合金を急激に形成してしまい、導通試験の後で、この急激に形成されたＳｎ−Ｐｄ合金を介して半田ボール２ａとプローブピン１４とが張り付いてしまうという問題が生じていた。そして、このような状態の半田ボール２ａとプローブピン１４を無理に剥がそうとすると、プローブピン１４の表層３３に大量の半田が残った状態となったり、プローブピン１４の表層３３が損傷したりして、プローブピン１４の耐久性を低下させていた。

しかし、この実施の形態１では、プローブピン１４の第２プランジャ３０において、熱を加えることによりＳｎが比較的早い速度で溶け込んで拡散する材料であるＰｄ又はＰｄを主成分とした合金のめっき層で成形された第１表層３３の外側に、さらに、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散するが、その拡散の速度が第１表層３３よりも遅い材料であるＡｇ又はＡｇを主成分とした合金のめっき層で成形された第２表層３４を設けたため、半田ボール２ａのＳｎがプローブピン１４側に溶け込む速度が遅くなり、その結果、Ａｇ−Ｓｎ合金やＳｎ−Ｐｄ合金が急激に形成されずに徐々に形成されることとなる。これにより、導通試験の後で、形成されたＡｇ−Ｓｎ合金やＳｎ−Ｐｄ合金を介して半田ボール２ａとプローブピン１４とが張り付いてしまう不具合を防止することができる。

特に、バーンイン環境下（例えば、１２５℃〜１８０℃）の中でも、高温の環境下（例えば、１５０℃〜１８０℃）では、ＩＣパッケージ２の半田ボール２ａのＳｎがＰｄなどに、より溶け込み拡散し易くなるが、双方の間に、Ａｇ又はＡｇ合金等の熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散するがその拡散の速度が遅い材料である層を挟むことで、このような場合でもＳｎが溶け込み拡散する速度を抑えることができ、半田ボール２ａとプローブピン１４とが張り付いてしまう不具合を防止することができるものである。

してみれば、導通試験の後で、プローブピン１４の表層に大量の半田が残り難くなり、また、プローブピン１４の表層が損傷し難くなって、プローブピン１４の耐久性を向上させることとなったのである。

また、半田ボール２ａのＳｎが第２プランジャ３０の材料に溶け込んで拡散することがなくなると、プローブピン１４に付着したＳｎが酸化して絶縁体を構成し易くなり、電気的な接続の妨げになってしまう。しかし、この実施の形態１では、半田ボール２ａとＰｄ層の間に、適度な速度でＳｎが第２プランジャ３０の材料に溶け込んで拡散して合金を形成していくＡｇ等の材料から形成した層を有していることで、半田ボール２ａと第２プランジャ３０の電気的な接続を確保しつつ、前記したように半田ボール２ａと第２プランジャ３０との張付きを防止することができるものである。

次に、この発明の効果を裏付ける第１の評価試験について、図４を用いて説明する。

ここでは、Ｐｄめっき層である第１表層の外側にＡｇめっき層である第２表層が積層された第２プランジャを備えたこの発明の実施の形態１のプローブピンと、Ｐｄ−Ａｇ合金めっき層である表層を外側に有する第２プランジャを備えた従来のプローブピンとで、高温試験の後にＩＣパッケージの半田ボールの半田が合金となってプローブピンに張り付いた量を比較した。

（１）試験内容
前記した実施の形態１の構成（Ｐｄめっきの第１表層の外側にＡｇめっきの第２表層が積層された構成）のプローブピンを有するＩＣソケット２種類と、当該プローブピンに対して第２プランジャの第１表層及び第２表層を積層する構成をＰｄ−Ａｇ合金めっきの単層に変更した構成のプローブピンを有するＩＣソケット１種類を用いて、同時に高温試験を行った。

本試験で用いるプローブピン及びＩＣパッケージの半田ボールは次の仕様とする。なお、この明細書では、（Ｂ）層の外側に（Ａ）層が積層された構成を「（Ａ）／（Ｂ）」と記載するものとする。

（２）Ａｇ／Ｐｄ積層めっきを有するプローブピン２種類（実施の形態）の仕様
双方とも、基材にＢｅ−Ｃｕを使用する。
双方とも、プローブピンの形状は、図１に示す接触部３０ａのように、接触部が略王冠形状に形成されている。
この接触部には、湿式めっきにより、以下のような積層を形成した。
すなわち、Ｎｉめっき２〜３μｍを施し、その外側に密着層としてストライクＡｕめっきをした上で、１種類目は、Ｐｄめっきで形成した第１表層０．５μｍとＡｇめっきで形成した第２表層０．５μｍを積層させた。また、２種類目は、Ｐｄめっきで形成した第１表層０．５μｍとＡｇめっきで形成した第２表層１．０μｍを積層させた。

（３）Ａｇ−Ｐｄ合金めっきを有するプローブピン１種類（従来例）の仕様
基材にＢｅ−Ｃｕを使用する。
プローブピンの形状は、図１に示す接触部３０ａのように、接触部が略王冠形状に形成されている。
この接触部には、湿式めっきにより、以下のような層を形成した。
すなわち、Ｎｉめっき２〜３μｍを施し、その外側に密着層としてストライクＡｕめっきをした上で、Ｐｄめっき０．５μｍとＡｇめっき０．５μｍを交互に重ねた後恒温槽にて所定の温度でＰｄ及びＡｇを熱拡散させることにより、Ａｇ−Ｐｄ合金層を形成した。

（４）ＩＣパッケージの半田ボール仕様
Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ

（５）試験方法
・半田付着量の測定法：キーエンス製レーザー顕微鏡ＶＫ−９５００により行った。
・試験条件その１
周囲温度：室温〜１５０℃
試験時間：２４時間
・試験サイクルその１
ａ．ＩＣソケットにＩＣパッケージを装着
ｂ．１５０℃まで昇温
ｃ．２４時間１５０℃を保つ
ｄ．室温まで降温
ｅ．ＩＣソケットからＩＣパッケージを取り外す
ｆ．プローブピン接触部の半田付着量を計測
・試験条件その２
周囲温度：室温〜１８０℃
試験時間：２４時間
・試験サイクルその２
ａ．ＩＣソケットにＩＣパッケージを装着
ｂ．１８０℃まで昇温
ｃ．２４時間１８０℃を保つ
ｄ．室温まで降温
ｅ．ＩＣソケットからＩＣパッケージを取り外す
ｆ．プローブピン接触部の半田付着量を計測

（６）結果
上記試験を行い、各プローブピンの接触部の分析を行った。

試験条件その１及び試験サイクルその１（１５０℃×２４時間）で行った試験では、図４（ａ）に示すＡ１部分のように、従来のＰｄ−Ａｇ合金めっきを有するプローブピンの半田付着量が多く、図４（ｂ）に示すＢ１部分のように、この発明の実施の形態１のＡｇ０．５μｍ／Ｐｄ０．５μｍ積層めっきを有するプローブピンの半田付着量は少ない、という結果が得られた。また、図４（ｃ）に示すＣ１部分のように、この発明の実施の形態１のＡｇ１．０μｍ／Ｐｄ０．５μｍ積層めっきを有するプローブピンの半田付着量はさらに少ない、という結果が得られた。

試験条件その２及び試験サイクルその２（１８０℃×２４時間）で行った試験では、図４（ｄ）に示すＡ２部分のように、従来のＰｄ−Ａｇ合金めっきを有するプローブピンの半田付着量が多く、図４（ｅ）に示すＢ２部分のように、この発明の実施の形態１のＡｇ０．５μｍ／Ｐｄ０．５μｍ積層めっきを有するプローブピンの半田付着量は少ない、という結果が得られた。また、図４（ｆ）に示すＣ２部分のように、この発明の実施の形態１のＡｇ１．０μｍ／Ｐｄ０．５μｍ積層めっきを有するプローブピンの半田付着量はさらに少ない、という結果が得られた。

これらのことから、この発明の実施の形態１のＡｇ／Ｐｄ積層めっきを有するプローブピンは、従来のＰｄ−Ａｇ合金めっきを有するプローブピンに比べて、１５０℃〜１８０℃の温度条件では半田ボールとプローブピンとが張り付き難いと言える、という結果が得られた。

次に、この発明の効果を裏付ける第２の評価試験について、図５を用いて説明する。

ここでは、Ｐｄめっき層である第１表層の外側にＡｇめっき層である第２表層が積層された第２プランジャを備えたこの発明の実施の形態１のプローブピンと、Ｐｄ−Ａｇ合金めっき層である表層を外側に有する第２プランジャを備えた従来のプローブピンとで、高温試験を複数回実施し、試験回数に対するＩＣパッケージの半田ボールの半田が合金となってプローブピンに張り付いた量を比較した。

（１）試験内容
前記した実施の形態１の構成（Ｐｄめっきの第１表層の外側にＡｇめっきの第２表層が積層された構成）のプローブピンを有するＩＣソケットと、当該プローブピンに対して第２プランジャの第１表層及び第２表層を積層する構成をＰｄ−Ａｇ合金めっきの単層に変更した構成のプローブピンを有するＩＣソケットを用いて、同時に高温試験を複数回行った。

本試験で用いるプローブピン及びＩＣパッケージの半田ボールは次の仕様とする。

（２）Ａｇ／Ｐｄ積層めっきを有するプローブピン（実施の形態）の仕様
基材にＢｅ−Ｃｕを使用する。
プローブピンの形状は、図１に示す接触部３０ａのように、接触部が略王冠形状に形成されている。
この接触部には、湿式めっきにより、以下のような積層を形成した。
すなわち、Ｎｉめっき２〜３μｍを施し、その外側に密着層としてストライクＡｕめっきをした上で、Ｐｄめっきで形成した第１表層０．５μｍとＡｇめっきで形成した第２表層０．５μｍを積層させた。

（３）Ａｇ−Ｐｄ合金めっきを有するプローブピン（従来例）の仕様
基材にＢｅ−Ｃｕを使用する。
プローブピンの形状は、図１に示す接触部３０ａのように、接触部が略王冠形状に形成されている。
この接触部には、湿式めっきにより、以下のような層を形成した。
すなわち、Ｎｉめっき２〜３μｍを施し、その外側に密着層としてストライクＡｕめっきをした上で、Ｐｄめっき０．５μｍとＡｇめっき０．５μｍを交互に重ねた後恒温槽にて所定の温度でＰｄ及びＡｇを熱拡散させることにより、Ａｇ−Ｐｄ合金層を形成した。

（４）ＩＣパッケージの半田ボール仕様
Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ

（５）試験方法
・半田付着量の測定法：キーエンス製レーザー顕微鏡ＶＫ−９５００により行った。
・試験条件
周囲温度：室温〜１５０℃
試験時間：２４時間（計２４０時間）
・試験サイクル
ａ．ＩＣソケットにＩＣパッケージを装着
ｂ．１５０℃まで昇温
ｃ．２４時間１５０℃を保つ
ｄ．室温まで降温
ｅ．ＩＣソケットからＩＣパッケージを取り外す
ｆ．プローブピン接触部の半田付着量を計測
ｇ．ａ〜ｆを１０回繰り返す

（６）結果
上記試験を行い、各プローブピンの接触部の分析を行った。

図５（ａ）のＦ１部分（高温試験１回）、図５（ｂ）のＦ２部分（高温試験２回）、図５（ｃ）のＦ３部分（高温試験５回）、図５（ｄ）のＦ４部分（高温試験１０回）に示すように、この発明の実施の形態１のＡｇ／Ｐｄ積層めっきを有するプローブピンでは、１回目の高温試験の後の半田付着量は少なく、その後、試験回数が増える度に徐々に半田付着量が増えていく、という結果が得られた。それに対し、図５（ｅ）のＧ１部分（高温試験１回）、図５（ｆ）のＧ２部分（高温試験１０回）に示すように、従来のＰｄ−Ａｇ合金めっきを有するプローブピンでは、１回目の高温試験の後から既に半田付着量が多く、１回目と１０回目の半田付着量の差がほとんどない、という結果が得られた。

このことから、この発明の実施の形態１のＡｇ／Ｐｄ積層めっきを有するプローブピンは、従来のＰｄ−Ａｇ合金めっきを有するプローブピンに比べて、１回目の試験で急激に合金が形成されることを抑えることができ、その結果、半田ボールとプローブピンとが張り付き難くなると言える、という結果が得られた。

すなわち、この発明の実施の形態１では、図６（ａ）に示すように、高温試験前のプローブピン１４の状態が、半田ボール２ａのＳｎと、第２プランジャ３０の第１表層３３のＰｄとの間に、第２表層３４のＡｇが存在するため、１回の高温試験で急激にＳｎ合金が形成されず、図６（ｂ）に示す高温試験１回後、図６（ｃ）に示す高温試験５回後、図６（ｄ）に示す高温試験１０回後の順で、徐々にＡｇ−Ｓｎ合金及びＳｎ−Ｐｄ合金が形成される。その結果、半田ボール２ａとプローブピン１４の第２プランジャ３０とが張り付き難くなるのである。

これに対し、従来のＰｄ−Ａｇ合金めっきの表層のみを有するプローブピンは、１２５℃の高温試験ではＳｎ−Ｐｄ−Ａｇ合金が急激には形成されないが、１５０℃以上の高温試験ではＳｎ−Ｐｄ−Ａｇ合金が急激に形成されるようになる。すなわち、高温試験前のプローブピンの状態を示す図７（ａ）と、１２５℃の高温試験を１回行った後のプローブピンの状態を示す図７（ｂ）から、１２５℃の高温試験では、急激ではないことがわかる。一方、高温試験前のプローブピンの状態を示す図８（ａ）と、１５０℃以上の高温試験を１回行った後のプローブピンの状態を示す図８（ｂ）から、特に１５０℃以上の高温試験では、１回試験を行うだけで急激にＳｎ−Ｐｄ−Ａｇ合金が形成されることが分かる。その結果、半田ボール２ａとプローブピン１４の第２プランジャ３０とが張り付き易くなるのである。

なお、この実施の形態１では、プローブピン１４の第２プランジャ３０の材料について説明したが、プローブピン１４の他の部位も同様の材料で構成されていても良い。

［発明の実施の形態２］
図９〜図１１には、この発明の実施の形態２を示す。なお、この発明の実施の形態２は、以下に説明する事項以外については前記した実施の形態１と同様であるので、前記した実施の形態１と異なる事項以外は同じ符号を付して説明を省略する。

この実施の形態２は、前記した実施の形態１におけるプローブピン１４の材料を、半田めっきリードと接触する板状の接触部を有する板ばね形状のコンタクトピンに適用したものである。

以下、この実施の形態２におけるコンタクトピンの材料について説明する。なお、ここでは、特にコンタクトピンの半田めっきリードと接触する板状の接触部の材料について説明する。

この実施の形態２のコンタクトピンの接触部は、図３に示す第２プランジャ３０と同様に、基材３１と、下地層３２と、「第１層」としての第１表層３３と、「第２層」としての第２表層３４とが積層された構成となっている。なお、詳しい構成等は、前記した実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

次に、この発明の効果を裏付ける第３の評価試験について、図９〜図１１を用いて説明する。

ここでは、Ｐｄめっき層である第１表層の外側にＡｇめっき層である第２表層が積層された接触部を備えたこの発明の実施の形態２のコンタクトピンと、Ｐｄ−Ａｇ合金めっき層である表層を外側に有する接触部を備えた従来のコンタクトピンとで、高温試験の後にＩＣパッケージの半田ボールの半田が合金となってコンタクトピンに張り付いた量を比較した。

（１）試験内容
前記した実施の形態２の構成（Ｐｄめっきの第１表層の外側にＡｇめっきの第２表層が積層された構成）のコンタクトピンを有するＩＣソケット２種類と、当該コンタクトピンに対して接触部の第１表層及び第２表層を積層する構成をＰｄ−Ａｇ合金めっきの単層に変更した構成のコンタクトピンを有するＩＣソケット１種類を用いて、同時に高温試験を行った。

本試験で用いるコンタクトピン及びＩＣパッケージの半田めっきリードは次の仕様とする。

（２）Ａｇ／Ｐｄ積層めっきを有するコンタクトピン２種類（実施の形態）の仕様
双方とも、基材にＢｅ−Ｃｕを使用する。
双方とも、コンタクトピンの形状は、半田めっきリードに接触する板状の接触部を有する板ばね形状に形成されている。
この接触部には、湿式めっきにより、以下のような積層を形成した。
すなわち、Ｎｉめっき２〜３μｍを施し、その外側に密着層としてストライクＡｕめっきをした上で、１種類目は、Ｐｄめっきで形成した第１表層０．５μｍとＡｇめっきで形成した第２表層０．３μｍを積層させた。また、２種類目は、Ｐｄめっきで形成した第１表層０．５μｍとＡｇめっきで形成した第２表層０．７μｍを積層させた。

（３）Ａｇ−Ｐｄ合金めっきを有するコンタクトピン１種類（従来例）の仕様
基材にＢｅ−Ｃｕを使用する。
コンタクトピンの形状は、半田めっきリードに接触する板状の接触部を有する板ばね形状に形成されている。
この接触部には、湿式めっきにより、以下のような層を形成した。
すなわち、Ｎｉめっき２〜３μｍを施し、その外側に密着層としてストライクＡｕめっきをした上で、Ｐｄめっき０．５μｍとＡｇめっき０．５μｍを交互に重ねた後恒温槽にて所定の温度でＰｄ及びＡｇを熱拡散させることにより、Ａｇ−Ｐｄ合金層を形成した。

（４）ＩＣパッケージの半田めっきリード仕様
純Ｓｎめっき１０μｍ

（５）試験方法
・半田付着量の測定法：キーエンス製レーザー顕微鏡ＶＫ−９５００により行った。
・試験条件その１
周囲温度：室温〜１２５℃
試験時間：２４時間
・試験サイクルその１
ａ．ＩＣソケットにＩＣパッケージを装着
ｂ．１２５℃まで昇温
ｃ．２４時間１２５℃を保つ
ｄ．室温まで降温
ｅ．ＩＣソケットからＩＣパッケージを取り外す
ｆ．コンタクトピン接触部の半田付着量を計測
・試験条件その２
周囲温度：室温〜１５０℃
試験時間：２４時間
・試験サイクルその２
ａ．ＩＣソケットにＩＣパッケージを装着
ｂ．１５０℃まで昇温
ｃ．２４時間１５０℃を保つ
ｄ．室温まで降温
ｅ．ＩＣソケットからＩＣパッケージを取り外す
ｆ．コンタクトピン接触部の半田付着量を計測

（６）結果
上記試験を行い、各コンタクトピンの接触部の分析を行った。

試験条件その１及び試験サイクルその１（１２５℃×２４時間）で行った試験では、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、従来のＰｄ−Ａｇ合金めっきを有するコンタクトピンも、この発明の実施の形態２のＡｇ０．３μｍ／Ｐｄ０．５μｍ積層めっきを有するコンタクトピンも、ほとんど半田付着が見られず、差はなかった。

試験条件その２及び試験サイクルその２（１５０℃×２４時間）で行った試験では、図９（ｃ）のＨ部分及びそれを拡大した図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すように、従来のＰｄ−Ａｇ合金めっきを有するコンタクトピンの半田付着量が多く、図９（ｄ）に示すように、この発明の実施の形態２のＡｇ０．３μｍ／Ｐｄ０．５μｍ積層めっきを有するコンタクトピンの半田付着量は少ない、という結果が得られた。また、図９（ｅ）のＩ部分及びそれを拡大した図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示すように、この発明の実施の形態２のＡｇ０．７μｍ／Ｐｄ０．５μｍ積層めっきを有するコンタクトピンの半田付着量はさらに少ない、という結果が得られた。

これらのことから、この発明の実施の形態２のＡｇ／Ｐｄ積層めっきを有するコンタクトピンは、従来のＰｄ−Ａｇ合金めっきを有するコンタクトピンに比べて、１５０℃以上の温度条件では半田めっきリードとコンタクトピンとが張り付き難いと言える、という結果が得られた。

なお、この実施の形態２では、コンタクトピンの半田めっきリードと接触する接触部の材料について説明したが、コンタクトピンの他の部位も同様の材料で構成されていても良い。

また、前記した実施の形態１，２では、プローブピン、コンタクトピンの材料として、基材、下地層の外側に、第１層及び第２層が表層として第１表層及び第２表層を構成するものを用いていたが、これに限るものではない。例えば、下地層がなく、基材の外側に第１表層及び第２表層が形成された材料で、その第１表層及び第２表層が前記した実施の形態１，２のような構成を有しているものであっても良い。

［発明の実施の形態３］
図１２には、この発明の実施の形態３を示す。なお、この発明の実施の形態３は、以下に説明する事項以外については前記した実施の形態１，２と同様であるので、前記した実施の形態１，２と異なる事項以外は同じ符号を付して説明を省略する。

この実施の形態３は、この発明の第１層として、表層ではなく金属の基材を使用し、その基材の表面に、第２層としての表層を形成する。

以下に、この発明の効果を裏付ける第４の評価試験について、図１２を用いて説明する。

ここでは、Ｐｄ−Ａｇ合金で形成した基材の外側にＡｇめっきで形成した表層が積層された第２プランジャを備えたこの発明の実施の形態３のプローブピンと、Ｐｄ−Ａｇ合金基材のみから成る第２プランジャを備えた従来のプローブピンとで、高温試験の後に、プローブピンの第２プランジャの略王冠形状の接触部の尖ったエッジ部分が、ＩＣパッケージの半田ボールに張り付いて破損した量を比較した。

（１）試験内容
前記した構成（Ｐｄ−Ａｇ合金の第１層（ここで言う基材）の外側にＡｇめっきの第２層（ここで言う表層）が積層された構成）のプローブピンを有するＩＣソケットと、当該プローブピンに対して第２プランジャの構成をＰｄ−Ａｇ合金の基材のみに変更した構成のプローブピンを有するＩＣソケットを用いて、同時に高温試験を行った。

本試験で用いるプローブピン及びＩＣパッケージの半田ボールは次の仕様とする。

（２）Ａｇ／Ｐｄ−Ａｇ積層構造を有するプローブピン（実施の形態）の仕様
基材にＰｄ−Ａｇ合金を使用する。
プローブピンの形状は、図１に示す接触部３０ａのように、接触部が略王冠形状に形成されている。
この接触部には、湿式めっきにより、以下のような積層を形成した。
すなわち、基材の外側にＡｇめっきにより表層０．５μｍを形成した。

（３）Ｐｄ−Ａｇ合金基材のみのプローブピン（従来例）の仕様
基材にＰｄ−Ａｇ合金を使用する。
プローブピンの形状は、図１に示す接触部３０ａのように、接触部が略王冠形状に形成されている。

（４）ＩＣパッケージの半田ボール仕様
Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ

（５）試験方法
・半田付着量の測定法：キーエンス製レーザー顕微鏡ＶＫ−９５００により行った。
・試験条件
周囲温度：室温〜１２５℃
試験時間：２４時間
・試験サイクル
ａ．ＩＣソケットにＩＣパッケージを装着
ｂ．１２５℃まで昇温
ｃ．２４時間１２５℃を保つ
ｄ．室温まで降温
ｅ．ＩＣソケットからＩＣパッケージを取り外す
ｆ．プローブピン接触部のエッジ部分の破損した量を計測

（６）結果
上記試験を行い、各プローブピンの接触部の分析を行った。

図１２（ａ）のＤ部分に示すように、従来のＰｄ−Ａｇ合金基材のみのプローブピンでは、エッジ部分の破損した量が多く、図１２（ｂ）のＥ部分に示すように、この発明の実施の形態３のＡｇ／Ｐｄ−Ａｇ積層構造を有するプローブピンでは、エッジ部分の破損した量が少ない、という結果が得られた。

このことから、この発明の実施の形態３のＡｇ／Ｐｄ−Ａｇ積層構造を有するプローブピンは、従来のＰｄ−Ａｇ合金基材のみのプローブピンに比べて、１５０℃より低い１２５℃の温度条件でも半田ボールとプローブピンとが張り付き難いと言える、という結果が得られた。

なお、前記した実施の形態１〜３では、第２層（第２表層）が最表層となっていたが、これに限るものではなく、Ｓｎの適度な速度での溶け込み拡散を妨げない等、この発明の効果を保持できる状態であれば、第２層の外側（表面側）にさらに表層を有している構成であっても良い。

また、前記した実施の形態１〜３では、「電気接触子」であるプローブピン、コンタクトピンをＩＣソケットに適用したが、これに限らず、他のものにも適用できる。

1 配線基板
1a 電極
2 ＩＣパッケージ（電気部品）
2a 半田ボール（端子）
10 ＩＣソケット（電気部品用ソケット）
13 ソケット本体
14 プローブピン（電気接触子）
15 フローティングプレート（収容部）
20 第１プランジャ
30 第２プランジャ
30a 接触部
31 基材
32 下地層
33 第１表層（第１層）
34 第２表層（第２層）
40 筒状部材
50 コイルスプリング

Claims (9)

1. 熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する第１層と、
   該第１層の外側に形成され、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する速度が前記第１層よりも遅い第２層と、
   を有することを特徴とする電気接触子。
2. 導電性を有する基材と、該基材の外側に形成されたＮｉを主成分とする下地層とを更に備え、
   該下地層の外側に前記第１層が形成され、且つ、
   該第１層の外側に前記第２層が形成された、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気接触子。
3. 前記第１層としての基材を備え、
   該基材の外側に前記第２層が形成された、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気接触子。
4. 前記第２層が、Ａｇ層又はＡｇ合金層であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電気接触子。
5. 前記第２層が、
   Ａｇめっき層、又は、
   Ａｇと、該Ａｇよりも重量比が小さいＡｕ、Ｃｕ、Ｐｄ又はＳｎとを含む、Ａｇ合金めっき層
   であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電気接触子。
6. 前記第１層が、Ｐｄ層又はＰｄ合金層であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電気接触子。
7. 前記第１層が、
   Ｐｄめっき層、又は、
   Ｐｄと、該Ｐｄよりも重量比が小さいＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ又はＳｎとを含む、Ｐｄ合金めっき層
   であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電気接触子。
8. 前記第１層が、厚さ０．１μｍ以上５μｍ以下のＰｄ層であり、且つ、前記第２層が、厚さ０．１μｍ以上２０μｍ以下のＡｇ層であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電気接触子。
9. ソケット本体と、Ｓｎを含む端子を備えた電気部品が収容される収容部と、前記ソケット本体に配設されて前記端子に接触される電気接触子とを有する電気部品用ソケットであって、
   前記電気接触子の表面に、
   熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する第１層と、
   該第１層の外側に形成され、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する速度が前記第１層よりも遅い第２層と、
   が形成されたことを特徴とする電気部品用ソケット。

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