TW201409852A - 電子接觸子及用於電子零部件之插座 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於提供一種電子接觸子及使用該電子接觸子之電子零部件之插座，其係於導通試驗後，防止電子零部件之端子與電子接觸子相互貼附，從而提高耐久性。其特徵在於，本發明之電子接觸子，其係具有：第1層，其係由藉由加熱使Sn熔化擴散之材料所構成；及第2層，其係形成於該第1層之外側，藉由加熱使Sn熔化擴散之速度比上述第1層緩慢之材料所構成。

Description

電子接觸子及用於電子零部件之插座
本發明係關於一種電子接觸子，其電連接於半導體裝置(以下稱為「IC包裝」)等電子零部件，以及關於關於一種用於電子零部件之插座，其配設有該電子接觸子。
習知，關於此類電子接觸子，已知探針係設於作為用於電子零部件之插座之IC插座中。該IC插座係配置於配線基板上，並收納有檢驗物件之IC包裝。與該IC包裝之端子、配線基板之電極，藉由探針進行電連接。
該探針為基礎層及表層成形於基材上之結構，一側之IC包裝之端子不具有鉛，主要成分由錫所構成，即具有藉由無鉛焊錫構成之零部件，其係藉由接觸，相互電連接，來進行導通試驗。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利再表2007/034921號公報
然而，於如此之習知之材料中，進行導通試驗後將IC包裝從IC插座上取下時，IC包裝之端子會貼附於探針而變得難以取下。並，若於該狀態下剝離IC包裝之端子，易產生探針之尖端部分損壞，降低探針之耐久性之問題。尤其是於高溫中(例如，150℃以上)進行導通試驗後，貼附更明顯，進而成為大問題。
故，本發明係解決上述問題而成，係提供一種電子零部件之插座，其在導通試驗後，可防止電子零部件(IC包裝)之端子與電子接觸子(探針)相互貼附，提高耐久性。
為解決相關問題，經本發明者們認真研究討論之結果，發現以下事實。即，於導通試驗中電子零部件之端子與電子接觸子於接觸狀態下加熱時，電子零部件之端子之材料-錫熔化擴散於電子接觸子之材料而形成合金，但是若此時熔化擴散速度過快，由此可知，因合金之急速形成而發生電子零部件之端子與電子接觸子之貼附問題。但是，若無電子零部件之端子之材料-錫熔化擴散於電子接觸子的材料之情形，貼附於電子接觸子之錫會氧化而易變成絕緣體，進而產生阻礙電連接之問題。故，發現於適當之速度下電子零部件之端子之材料-錫熔化擴散於電子接觸子之材料而形成合金，但同時可確保電子零部件之端子與電子接觸子之電連接，可防止電子零部件之端子與電子接觸子之相互貼附，亦可提高電子接觸子及用於電子零部件之插座之耐久性。
故，本發明之電子接觸子，其特徵在於，具有：第1層，藉由加熱使Sn熔化擴散；及第2層，係形成於該第1層之外側，且藉由加熱使Sn熔化擴散之速度比該第1層緩慢。
於本發明之電子接觸子中，較佳的是，其進一步包含具有導電性之基材，及將形成於該基材外側之Ni作為主要成分之基礎層；該基礎層之外側形成有該第1層，且，該第1層之外側形成有該第2層。
於本發明之電子接觸子中，較佳的是，係具有作為該第1層之基材，於該基材之外側形成有該第2層。
於本發明之電子接觸子中，較佳的是，該第2層為Ag層或Ag合金層。
於本發明之電子接觸子中，較佳的是，該第2層為Ag電鍍層，或者為，包含Ag及比該Ag重量比例小之Au、Cu、Pd或Sn之Ag合金電鍍層。
於本發明之電子接觸子中，較佳的是，該第1層為Pd層或Pd合金層。
於本發明之電子接觸子中，較佳的是，該第1層為Pd電鍍層，或者為，包含Pd及比該Pd重量比例小之Ag、Au、Cu或Sn之Pd合金電鍍層。
於本發明之電子接觸子中，較佳的是，該第1層為，厚度 0.1μm以上、5μm以下之Pd層，並且該第2層為，厚度0.1μm以上、20μm以下之Ag層。
本發明之用於電子零部件之插座，其包含有插座主體、收納有搭載含Sn之端子之電子零部件之收納部、及配設於該插座主體並接觸該端子之電子接觸子。其特徵在於，於該電子接觸子之表面上，形成有藉由加熱使Sn熔化擴散之第1層，及形成於該第1層之外側，藉由加熱使Sn熔化擴散之速度比該第1層慢之第2層。
根據本發明之電子接觸子，由於其具有：第1層，藉由加熱使Sn熔化擴散；及第2層，係形成於該第1層之外側，且藉由加熱使Sn熔化擴散之速度比上述第1層緩慢，故其可確保電子零部件之端子與電子接觸子之電連接，並於導通試驗後，可防止電子零部件之端子與電子接觸子相互貼附，進而可提高耐久性。
於本發明之電子接觸子中，藉由形成於基材外側之Ni基礎層及該Ni基礎層之外側形成之第1、第2層，可於該基材之表面上，形成密著性良好之第1、第2層。
於本發明之電子接觸子中，藉由將基材作為第1層來使用，並將第2層成形於該基材外側之步驟，可將電子接觸子之製造步驟簡化，降低製造成本。
於本發明之電子接觸子中，藉由將第2層作為Ag層或Ag合金層，可得到加熱時Sn熔化速度十分緩慢之第2層。
於本發明之電子接觸子中，藉由將第2層作為Ag電鍍層，或包含Ag及，比該Ag重量比例小之Au、Cu、Pd或Sn之Ag合金電鍍層，可得到加熱時Sn熔化速度十分緩慢之第2層。
於本發明之電子接觸子中，藉由將第1層作為Pd層或Pd合金層，可得到加熱時Sn熔化之第1層。
本發明之電子接觸子中，藉由將第1層作為Pd電鍍層，或包含Pd及，比該Pd重量比例小之Ag、Au、Cu或Sn之Pd合金電鍍層，可得到加熱時Sn加熱時Sn熔化之第1層。
於本發明之電子接觸子中，藉由將該第1層作為厚度0.1μm 以上、5μm以下之Pd層，並，將上述第2層作為厚度0.1μm以上、20μm以下之Ag層，加熱時可將Sn於第2層之熔化速度變得比於第1層之熔化速度慢。
根據本發明之電子零部件之插座，可防止電子零部件之端子與電子接觸子相互貼附，進而可提高電子零部件之插座的耐久性。
1‧‧‧配線基板
1a‧‧‧電極
2‧‧‧IC包裝(電子零部件)
2a‧‧‧焊錫球(端子)
10‧‧‧IC插座(用於電子零部件之插座)
13‧‧‧插座主體
14‧‧‧探針(電子接觸子)
15‧‧‧浮動板(收納部)
20‧‧‧第1柱塞
30‧‧‧第2柱塞
30a‧‧‧接觸部
31‧‧‧基材
32‧‧‧基礎層
33‧‧‧第1表層(第1層)
34‧‧‧第2表層(第2層)
40‧‧‧筒狀構件
50‧‧‧螺旋彈簧
圖1係表示本發明之實施方式1之IC插座中之探針附近之放大剖面圖。
圖2係表示圖1之安裝於IC插座IC包裝及配線基板所示狀態之放大剖面圖。
圖3係表示同樣實施方式1之探針之接觸部所示之放大模式剖面圖。
圖4係表示同樣實施方式1之焊錫貼附之比較試驗結果所示之探針平面圖。
圖5係表示同樣實施方式1之高溫試驗次數與焊錫貼附之比較試驗結果之探針平面圖。
圖6係說明同樣實施方式1之高溫試驗次數與焊錫貼附狀態之探針概況圖。
圖7係說明習知之高溫試驗前後之焊錫貼附狀態之探針概況圖。
圖8係說明習知之高溫試驗前後之焊錫貼附狀態之探針概況圖。
圖9係表示本發明實施方式2之焊錫貼附之比較試驗結果之觸針平面圖。
圖10係(a)為圖9(c)之H部放大圖，(b)為圖10(a)之J部剖面圖，(c)為圖10(b)之K部放大圖。
圖11係(a)為圖9(e)之I部放大圖，(b)為圖11(a)之L部剖面圖，(c)為圖11(b)之M部放大圖。
圖12係表示根據本發明之實施方式3之探針接觸部之邊緣破損之比較試驗結果之探針圖
以下說明本發明之實施方式。
[發明之實施方式1]
圖1至圖8表示本發明之實施方式1。
如圖1與圖2所示，作為該實施方式1之「用於電子零部件之插座」之IC插座(IC Socket)10，其係固定於配線基板1(Wiring Substrate)上，上部安裝有作為「電子零部件」之IC包裝(IC Package)2，構成為使配線基板1之電極(Electrode)1a及作為IC包裝2之「端子」之焊錫球(Solder Ball)2a電連接之結構，被用於例如對IC包裝2進行預燒試驗等之導通試驗之試驗裝置等。
該實施方式1之IC包裝2，其係於呈略方形狀之包裝主體2b之下面設有多個焊錫球2a，該焊錫球2a，其主要成分係Sn並藉由不含鉛即無鉛焊錫所構成。
此外，IC插座10，其設有插座主體(The Main Part Of Socket)13及多個探針(Probe)14，其中插座主體具有上側板(Anapleurum)11及下側板(Katapleurum)12，多個作為「電子接觸子」之探針14以矩陣形式配置於該插座主體13內，將插座主體13豎向貫通。插座主體13，其上側板11及下側板12藉由固定螺絲(示意圖略)所固定之狀態下，藉由定位軸(示意圖略)定位於配線基板1上。此外，上側板11上設有收納IC包裝2作為可上下移動之「收納部」之浮動板(Floating Plate)15。
於該實施方式1中，IC包裝2之焊錫球2a之配置距離及，電連接於焊錫球2a之配線基板1之電極1a之配置距離相同，探針14之配置距離與該些之配置距離相同。
各探針14如圖1及圖2所示，其係沿較長方向之軸線L，具有第1柱塞(The First Plunger)20、第2柱塞(The Second Plunger)30及連續之筒狀構件(Cylindrical Component)40，其中第1柱塞20於前端具有與配線基板1之電極1a電連接之接觸部(Contact part)20a，第2柱塞30於前端具有與IC包裝2之焊錫球2a電連接之接觸部(Contact part)30a，連續之筒狀構件40設於該第1柱塞20及第2柱塞30之間，並於該筒狀構件40之內部收納有將第1柱塞20及第2柱塞30沿軸線L相互反向偏置之螺旋彈簧(Coil spring)50。
第1柱塞20，其具有突起部(Protrusion)20b及插入部(Episode)20c，其中突起部20b前端設有與配線基板1之電極1a接觸之呈 略圓錐形狀之接觸部20a，插入部20c比突起部20b粗。其中，插入部20c，其於可滑動接觸之狀態下收納於筒狀構件40內，藉由形成於筒狀構件40下端部上之扣止部(The Stopping Part)40a限制第1柱塞20之突起方向(下方向)之移動。此外，於插入部20c之端部上，卡住螺旋彈簧50之定位部(The Locating Part)20d，其一體形成為將軸線L作為中心之圓錐形狀。此外，突起部20b，其係可滑動地連通於下側板12之通孔(Pylome)12a內。
第2柱塞30，其具有突起部(Protrusion)30b及插入部(Episode)30c，其中突起部30b前端設有與IC包裝2之焊錫球2a接觸之略呈王冠形狀之接觸部(Contact Part)30a，插入部30c比突起部30b粗。其中，插入部30c於可滑動接觸之狀態下收納於筒狀構件40內，藉由形成於筒狀構件40上端部上之扣止部(The Stopping Part)40b限制第2柱塞30突起方向(上方向)之移動。此外，於插入部30c之端部上，卡住螺旋彈簧50之定位部(The Locating Part)30d，其一體形成為將軸線L作為中心之圓錐形狀。此外，突起部30b從上側板11上凸出，接觸部30a係可滑動地連通於可收納IC包裝2之焊錫球2a之浮動板15之通孔(Pylome)15a內。
接著，用圖3~圖8對該實施方式1之探針14之材料進行說明。此外，於此特別對探針14之第2柱塞30之材料進行說明。
該實施方式1之探針14之第2柱塞30如圖3所示，由基材(Backing)31、基礎層(Basal Layer)32、作為「第1層」之第1表層(The First surface layer)33、及作為「第2層」之第2表層(The Second surface layer)34層疊而成。其中，基材31係由有導電性之材料所構成，於此，是由Be-Cu(鈹銅)合金構成。此外基礎層32，其係藉由2~3μm之Ni電鍍成形。此外，基材31，基礎層32亦可由其他合適之材料構成。
進而，第1表層33，其藉由加熱使Sn熔化擴散之材料，於此，係由Pd電鍍層構成。若第1表層33之厚度為0.1μm以上，可得到Sn熔化擴散之功能。進一步而言，為了使Sn長時間熔化擴散，其厚度為0.2μm以上較佳。此外，若第1表層33過厚，易產生裂痕等之問題，故5μm以下較佳。此外，第1表層33，若其藉由加熱使Sn於預定之速度熔化擴散之材料為Pd單體以外之材料亦可，例如，由Pd所占重量比例大，包含Ag、Au、Cu、Sn任一種之Pd合金層中之一構成亦可。作為該些之例，可列舉 出Pd所占重量比例大之Pd-Ag層、Pd-Sn層、Pd-Au層、Pd-Ag-Cu層、Pd-Ag-Sn層。但是，即使係Pd合金，Pd-Co(鈷)合金、Pd-Ni合金，亦不適合作為第1表層33。
該Pd電鍍層係藉由例如濕式電鍍法，或離子電鍍法而形成。
該濕式電鍍法係將基礎層32進行2~3μm之Ni電鍍，並將密著層進行衝擊Au電鍍後，將Pd電鍍重疊於第1表層33之製法。此外，如上所述，作為第1表層33，除Pd單體之電鍍以外，該電鍍亦可為Pd所占重量比例大之，包含Ag、Au、Cu、Sn任一種之Pd合金(例如Pd所占重量比例大之Pd-Ag、Pd-Sn、Pd-Au、Pd-Ag-Cu、Pd-Ag-Sn等)中之一。
此外，離子電鍍法係將基礎層32進行2~3μm之Ni電鍍，並將第1表層33藉由離子電鍍使Pd附著之製法。此外，如上所述，作為第1表層33，除Pd單體以外，亦可為使Pd所占重量比例大之，包含Ag、Au、Cu、Sn任一種狀態之物附著(例如，可列舉出於Pd所占重量比例大之狀態下使Pd及Ag、Pd及Sn、Pd及Au、Pd及Ag及Cu、Pd及Ag及Sn等附著之情況)。
此外，第2表層34，其藉由加熱使Sn熔化擴散，其擴散速度比第1表層33緩慢之材料，於此係由Ag電鍍層所構成。若第2表層34之厚度為0.1μm以上，可將向第1表層擴散之速度變緩慢。進一步而言，為了使其具有150℃以上之功能，較佳的是其為0.3μm以上。再進一步而言，為了使其具有180℃以上之功能，較佳的是其為1μm以上。此外，若第2表層34過厚，易產生用輪圈電鍍裝置輸送之速度會變緩慢，中途步驟乾燥等之問題，故較佳的是其為20μm以下。進一步而言，為了不影響IC插座10及探針14之配合尺寸，較佳的是其為10μm以下。該Ag層，其自第1表層33之上，與上述第1表層33之製法相同，藉由濕式電鍍法或離子電鍍法而成形。此外，第2表層34，其藉由加熱使Sn之熔化擴散速度比於第1表層33中之預定速度緩慢之材料亦可為除Ag單體以外之材料。例如，由Ag所占重量比例大，包含Au、Cu、Pd、Sn任一種之Ag合金層中之一構成亦可。作為該些之例，可列舉出Ag所占重量比例大之Ag-Sn層、Ag-Au層、Ag-Cu層、Ag-Pd層。
使用如此構造之設有搭載第2柱塞30之探針14之IC插座 10時，將多個探針14分別安裝於插座主體13上，如圖1所示，將第1柱塞20之接觸部20a凸出至下方，同時將第2柱塞30之接觸部30a以面向浮動板15之通孔15a之狀態配置。並，將該IC插座10定位固定於配線基板1上，如圖2所示，使第1柱塞20之接觸部20a接觸於配線基板1之電極1a內。此時，於筒狀構件40內，螺旋彈簧50藉由第1柱塞20之插入部20c之定位部20d進行壓縮。
此後，將IC包裝2收納於浮動板15內，將焊錫球2a收納於通孔15a內。該狀態下若降下浮動板15，第2柱塞30之接觸部30a會接觸到焊錫球2a，若將其進一步降下，如圖2所示，於筒狀構件40內螺旋彈簧50藉由第2柱塞30之插入部30c之定位部30d進行壓縮。
並，如此藉由第1柱塞20及第2柱塞30壓縮螺旋彈簧50，當用該螺旋彈簧50使第1柱塞20之接觸部20a及第2柱塞30之接觸部30a偏置於相互相反方向並接觸於配線基板1之電極1a及IC包裝2之焊錫球2a之狀態下，進行IC包裝2之預燒試驗等之導通試驗。
藉由進行如此之導通試驗，習知中，導通試驗後將IC包裝2自IC插座10上取下時，IC包裝2之焊錫球2a及探針14之第2柱塞30相互貼附，但於該實施狀態1中，既可確保焊錫球2a及第2柱塞30之電連接，亦可防止焊錫球2a及第2柱塞30之間相互貼附，提高探針14及IC插座10之耐久性。
即，於習知中探針14之第2柱塞30，由於僅設有藉由加熱預燒(burn-in)環境(例如，125℃~180℃)使Sn以較快速度熔化擴散之材料之Pd或將Pd作為主要成分之合金電鍍層之表層33，故進行將具有無鉛焊錫之端子(焊錫球2a)之IC包裝2作為對象之導通試驗時，焊錫球2a之Sn較快熔化擴散於探針14一側進而急速形成多數之Sn-Pd合金，於導通試驗後，由於該急速形成之Sn-Pd合金而產生焊錫球2a及探針14相互貼附之問題。並且，若強硬剝離如此狀態之焊錫球2a及探針14，探針14之表層33會殘留大量之焊錫，探針14之表層33會受到損傷，降低探針14之耐久性。
但是，於該實施狀態1下，於探針14之第2柱塞30中，藉由加熱使Sn以較快速度熔化擴散之材料之Pd或用將Pd作為主要成分之合 金以電鍍層形式成形之第1表層33之外側上，進而，設有藉由加熱使Sn熔化擴散，但該擴散之速度比第1表層33緩慢之材料之Ag或用將Ag作為主要成分之合金以電鍍層形式成形之第2表層34，故焊錫球2a之Sn熔化擴散於探針14一側之速度變緩慢，其結果係，不會急速而是緩緩地形成Ag-Sn合金及Sn-Pd合金。因此，於導通試驗後，藉以所形成之Ag-Sn合金及Sn-Pd合金可防止焊錫球2a及探針14之間相互貼附之問題。
尤其是，於預燒環境(例如，125℃~180℃)中，或高溫環境(例如，150℃~180℃)中，IC包裝2之焊錫球2a之Sn更易溶化擴散於Pd等材料中，但於雙方之間，由於夾著藉由加熱Ag或Ag合金等材料使Sn熔化擴散但其擴散速度緩慢之材料層，故如此之情況下也可抑制Sn之溶化擴散之速度，防止焊錫球2a及探針14之間相互貼附之問題。
如此，於導通試驗後，探針14之表層難以殘留大量焊錫，此外，難以損傷探針14之表層，進而提高探針14之耐久性。
此外，若焊錫球2a之Sn不熔化擴散於第2柱塞30之材料，依附於探針14之Sn會發生氧化而易變成絕緣體，進而阻礙電連接。但是，於該實施方式1中，焊錫球2a及Pd層之間，設有由以適當速度使Sn熔化擴散於第2柱塞30之材料並形成合金之Ag等材料所形成之層，故既可確保焊錫球2a及第2柱塞30之電連接，亦可防止如上述之焊錫球2a及第2柱塞30間之相互貼附問題。
接著，用圖4對驗證本發明效果之第1評估試驗進行說明。
於此，於高溫試驗後分別比較以下IC包裝之焊錫球之焊錫附於兩種探針上之附著量。兩種探針分別係，Ag電鍍層之第2表層層疊於Pd電鍍層之第1表層之外側之設有第2柱塞之本發明實施方式1之探針，及將Pd-Ag合金電鍍層之表層設於外側之設有第2柱塞之習知探針。
(1)試驗內容
將以下兩者同時進行高溫試驗，分別係具有上述實施方式1結構(於Pd電鍍之第1表層外側層疊Ag電鍍之第2層之結構)之探針之兩種IC插座，及具有對該探針將第2柱塞之第1表層及第2表層之積層結構變為Pd-Ag合金電鍍單層構造之探針之一種IC插座。
於本發明中使用之探針及IC包裝之焊錫球為以下規格。此 外，於該說明書中，將層疊於(B)層外側之(A)層之結構記錄為「(A)/(B)」。
(2)具有Ag/Pd積層電鍍之探針(實施方式)之兩種規格。
兩者都於基材使用Be-Cu。
兩者都係探針之形狀為如圖1所示之接觸部30a般接觸部略呈王冠形狀。
該接觸部係藉由濕式電鍍形成如下之積層。
即，進行2~3μm之Ni電鍍，作為密著層，於其外側進行衝擊Au電鍍後，第一種係將以Pd電鍍形成之0.5μm第1表層及以Ag電鍍形成之0.5μm第2表層進行層疊，此外，第2種係將以Pd電鍍形成之0.5μm第1表層及以Ag電鍍形成之1.0μm第2表層進行層疊。
(3)1種具有Ag-Pd合金電鍍之探針(習知例)之規格於基材使用Be-Cu。
探針之形狀為如圖1所示之接觸部30a般接觸部略呈王冠形狀。
該接觸部，其係藉由濕式電鍍，形成如下之層。
即，藉由進行2~3μm之Ni電鍍，作為密著層，於其外側進行衝擊Au電鍍後，將0.5μmPd電鍍及0.5μmAg電鍍相互重疊後，於恒溫槽中以恒定溫度使Pd及Ag熱擴散，進而形成Ag-Pd合金層。
(4)IC包裝之焊錫球規格
Sn-3Ag-0.5Cu
(5)試驗方法
．焊錫附著量之測量法：藉由KEYENCE製的鐳射顯微鏡VK-9500進行。
試驗條件其一
周圍溫度：室溫~150℃
試驗時間：24小時
．試驗循環其一
a.將IC包裝安裝於IC插座
b.升溫至150℃
c.於24小時內保持溫度為150℃
d.降溫至室溫
e.將IC包裝自IC插座上取下
f.測量探針接觸部之焊錫附著量
．試驗條件其二
周圍溫度：室溫~180℃
試驗時間：24小時
．試驗循環其二
a.將IC包裝安裝於IC插座
b.升溫至180℃
c.於24小時內保持溫度為180℃
d.降溫至室溫
e.將IC包裝自IC插座上取下
f.測量探針接觸部之焊錫附著量
(6)結果
進行上述之試驗，分析各探針之接觸部。
於試驗條件其一及試驗循環其一(150℃×24小時)之條件下進行之試驗，其得到以下結果，如圖4(a)所示之A1部分，具有習知Pd-Ag合金電鍍層之探針之焊錫附著量較多，如圖4(b)所示之B1部分，具有本發明之實施方式1之Ag0.5μm/Pd0.5μm積層電鍍層之探針之焊錫附著量少。此外，亦得到以下結果，如圖4(c)所示之C1部分，具有本發明之實施方式1之Ag1.0μm/Pd0.5μm積層電鍍之探針之焊錫附著量更少。
於試驗條件其二及試驗循環其二(180℃ X24小時)之條件下進行之試驗，其得到以下結果，如圖4(d)所示之A2部分，具有習知Pd-Ag合金電鍍之探針之焊錫附著量較多，如圖4(e)所示之B2部分，具有本發明之實施方式1之Ag0.5μm/Pd0.5μm積層電鍍之探針之焊錫附著量少。此外，亦得到以下結果，如圖4(f)所示之C2部分，具有本發明之實施方式1之Ag1.0μm/Pd0.5μm積層電鍍層之探針之焊錫附著量更少。
故，得到以下結果，具有本發明實施方式1之Ag/Pd積層電鍍之探針，與具有習知之Pd-Ag合金電鍍之探針相比，可以說於150℃~180 ℃之溫度條件下焊錫球與探針間難以相互貼附。
接著，用圖5關於驗證本發明之效果之第2評估試驗進行說明。
於此，用設有Ag電鍍層之第2表層層疊於Pd電鍍層之第1 表層之外側之第2柱塞之本發明實施方式1之探針，及設有將Pd-Ag合金電鍍層之表層設於外側之第2柱塞之習知探針，進行多次高溫試驗，然後比較不同試驗次數之IC包裝之焊錫球之焊錫附在探針上之附著量。
(1)試驗內容
將以下兩者同時進行多次高溫試驗。兩者分別係具有上述實施方式1之結構(Ag電鍍之第2層層疊於Pd電鍍之第1表層外側之結構)之探針之IC插座，及具有對該探針將第2柱塞之第1表層及第2表層之積層結構變為Pd-Ag合金電鍍單層構造之探針之一種IC插座。
使用本試驗之探針及IC包裝之焊錫球為以下規格。
(2)具有Ag/Pd積層電鍍之探針(實施方式)之規格於基材使用Be-Cu。
探針之形狀為如圖1所示之接觸部30a般，接觸部略呈王冠形狀。
該接觸部，其係藉由濕式電鍍，形成如下之積層。
即，藉由進行2~3μm之Ni電鍍，作為密著層，於其外側進行衝擊Au電鍍後，將以Pd電鍍形成之0.5μm第1表層及以Ag電鍍形成之0.5μm第2表層進行層疊。
(3)具有Ag-Pd合金電鍍層之探針(習知例)之規格將Be-Cu用於基材。
探針之形狀為如圖1所示之接觸部30a般接觸部略呈王冠形狀。
該接觸部，其係藉由濕式電鍍，形成如下之層。
即，藉由進行2~3μm之Ni電鍍，作為密著層，於其外側進行衝擊Au電鍍後，將0.5μm Pd電鍍及0.5μmAg電鍍相互重疊後，於恒溫槽中以恒定溫度使Pd及Ag熱擴散，進而形成Ag-Pd合金層。
(4)IC包裝之焊錫球規格
Sn-3Ag-0.5Cu
(5)試驗方法
．焊錫附著量之測量法：藉由KEYENCE製的鐳射顯微鏡VK-9500進行。
．試驗條件
周圍溫度：室溫~150℃
試驗時間：24小時(共計240小時)
．試驗循環
a.將IC包裝安裝於IC插座
b.升溫至150℃
c.於24小時內保持溫度為150℃
d.降溫至室溫
e.將IC包裝自IC插座上取下
f.測量探針接觸部之焊錫附著量
g.重複上述步驟a~f10次。
(6)結果
進行上述試驗，分析各探針之接觸部。
得到以下結果，如圖5(a)之F1部分(高溫試驗1次)，如圖5(b)之F2部分(高溫試驗2次)，如圖5(c)之F3部分(高溫試驗5次)，如圖5(d)之F4部分(高溫試驗10次)所示般，具有本發明之實施方式1之Ag/Pd積層電鍍之探針，其第1次高溫試驗後之焊錫附著量少，此後，隨著試驗次數增加焊錫附著量亦慢慢增加。相對上述情況，如圖5(e)之G1部分(高溫試驗1次)，如圖5(f)之G2部分(高溫試驗10次)所示般，具有習知之Pd-Ag合金電鍍之探針，其第1次高溫試驗後之焊錫附著量已經較多，第1次及第10次之焊錫附著量幾乎無差別。
故，得到以下結果，具有本發明之實施方式1之Ag/Pd積層電鍍層之探針，與具有習知之Pd-Ag合金電鍍層之探針相比，可於第1次試驗中抑制合金急速生成，該結果，可說明焊錫球與探針之間變得難以相互依附。
即，於本發明之實施方式1中，如圖6(a)所示般，高溫試驗前之探針14之狀態中，其於焊錫球2a之Sn及第2柱塞30之第1層33之Pd間存在第2表層34之Ag，故於1次高溫試驗中不會急速形成Sn 合金，於如圖6(b)所示之1次高溫試驗後，如圖6(c)所示之5次高溫試驗後，如圖6(d)所示之10次高溫試驗後之順序中，Ag-Sn合金及Sn-Pd合金緩慢地形成。其結果係，焊錫球2a與探針14之第2柱塞30之間變得難以相互依附。
對此，僅具有習知之Pd-Ag合金電鍍之表層之探針，其於125℃之高溫試驗中不會急速形成Sn-Pd-Ag合金，但於150℃以上之高溫試驗中急速形成Sn-Pd-Ag合金。即由高溫試驗前之探針狀態之所示圖7(a)，及進行一次125℃高溫試驗後之探針狀態之所示圖7(b)，可知於125℃之高溫試驗中，不會急速生成。另一方面，由高溫試驗前之探針狀態之所示圖8(a)，及進行一次150℃以上高溫試驗後之探針狀態之所示圖8(b)，尤其是於150℃以上之高溫試驗中，可知僅進行一次試驗就會急速形成Sn-Pd-Ag合金。其結果係焊錫球2a與探針14之第2柱塞30之間變得容易相互依附。
此外，於該實施方式1中，僅關於探針14之第2柱塞30之材料進行說明，但是探針14之其他部位亦可使用相同材料構成。
[發明之實施方式2]
於圖9~11中，係表示本發明之實施方式2。此外，本發明之實施方式2，由於其說明之事項除以下事項外與上述實施方式1所說明之事項相同，故對與上述實施方式1不同事項以外，標示相同符號並省略其說明。
該實施方式2，其係將於上述實施方式1中之探針14之材料，適當使用於具有與焊錫電鍍導線接觸之板狀接觸部之板彈簧形狀之觸針。
以下，關於該實施方式2之觸針(contact pin)之材料進行說明。此外，於此，特別關於與觸針之焊料電鍍導線接觸之板狀接觸部之材料進行說明。
該實施方式2之觸針之接觸部，其與如圖3所示之第2柱塞30同樣地，與基材31、基礎層32、作為「第1層」之第一表層33、及作為「第2層」之第2表層34構成積層結構。此外，詳細結構等之說明，由於與上述實施方式1相同，此處省略說明。
接著，使用圖9~11，關於證明本發明之效果之第3評估試 驗進行說明。
於此，設有Ag電鍍層之第2表層層疊於Pd電鍍層之第1表層的外側之接觸部之本發明實施方式2，用其觸針，及設有將Pd-Ag合金電鍍層之表層設於外側之接觸部之習知觸針，來比較高溫試驗後IC包裝之焊錫球之焊錫變成合金而附在觸針上之附著量。
(1)試驗內容
將以下兩者同時進行高溫試驗。分別係具有上述實施方式2之結構(於Pd電鍍之第1表層外側層疊Ag電鍍之第2層之結構)之觸針之兩種IC插座，及具有對該觸針層疊第1表層及第2表層之結構變為Pd-Ag合金電鍍的單層構造之觸針之一種IC插座。
於本試驗中使用之觸針及IC插座之焊錫電鍍導線為以下規格
(2)具有Ag/Pd積層電鍍結構之觸針之兩種(實施方式)規格。
兩者都於基材使用Be-Cu。
兩者都係觸針形狀為具有接觸於焊錫電鍍導線之板狀接觸部之板彈簧形狀。
該接觸部，其藉由濕式電鍍，形成如下之積層。
即，藉由進行2~3μm之Ni電鍍，作為密著層，於其外側進行衝擊Au電鍍後，第一種係將以Pd電鍍形成之0.5μm第1表層及以Ag電鍍形成之0.3μm第2表層進行層疊。又，第二種係將以Pd電鍍形成之0.5μm第1表層及以Ag電鍍形成之0.7μm第2表層進行層疊。
(3)具有Ag-Pd合金電鍍層之觸針之一種(習知例)規格於基材使用Be-Cu。
觸針之形狀，其係形成為具有接觸於焊錫電鍍導線之板狀之接觸部之板彈簧形狀。
該接觸部中，藉由濕式電鍍，形成如下的層。
即，進行2~3μm之Ni電鍍，作為密著層，於其外側進行之衝擊Au電鍍後，將0.5μm Pd電鍍及0.5μm Ag電鍍相互重疊後於恒溫槽中之設定溫度之下藉由將Pd及Ag進行熱擴散，形成Ag-Pd合金層。
(4)IC包裝之焊錫電鍍導線規格
純Sn電鍍10μm
(5)試驗方法
．焊錫附著量之測量方法：藉由KEYENCE製的鐳射顯微鏡VK-9500進行。
．試驗條件其一
周圍溫度：室溫~125℃
試驗時間：24小時
．試驗循環其一
a.將IC包裝安裝於IC插座
b.升溫至125℃
c.於24小時內保持溫度為125℃
d.降溫至室溫
e.將IC包裝從IC插座上取下
f.測量觸針接觸部之焊錫附著量
．試驗條件其二
周圍溫度：室溫~150℃
試驗時間：24小時
．試驗循環其二
a.將IC包裝安裝於IC插座
b.升溫至150℃
c.於24小時內保持溫度為150℃
d.降溫至室溫
e.將IC包裝從IC插座上取下
f.測量觸針接觸部之焊錫附著量
(6)結果
進行上述試驗，對各觸針之接觸部分進行分析。
採用試驗條件其一及試驗循環其一(125℃ X24小時)進行之試驗，如圖9(a)及圖9(b)所示，具有習知之Pd-Ag合金電鍍之觸針，及具有本發明之實施方式2之Ag0.3μm/Pd0.5μm積層電鍍之觸針，都幾 乎看不到有焊錫附著，並無差異。
採用試驗條件其二及試驗循環其二(150℃ X24小時)進行之試驗，得到以下結果，如圖9(c)H部分及將其放大之圖10(a)~圖10(c)所示，習知具有Pd-Ag合金電鍍之觸針之焊錫附著量多，如圖9(d)所示，具有本發明之實施方式2之Ag0.3μm/Pd0.5μm積層電鍍之觸針之焊錫附著量少。此外，亦得到以下結果，如圖9(e)I部分及將其放大之圖11(a)~圖11(c)所示，具有本發明之實施方式2之具有Ag0.7μm/Pd0.5μm積層電鍍之觸針之焊錫附著量更少。
故，得到以下結果，具有本發明之實施方式2之具有Ag/Pd積層電鍍層之觸針，其與習知具有Pd-Ag合金電鍍之觸針相比，可以說150℃以上之溫度條件下，焊錫電鍍導線及觸針之間難以相互貼附。
此外，於該實施方式2中，雖然僅對與觸針之焊錫電鍍導線接觸之接觸部之材料進行說明，但觸針之其他部位亦可使用相同材料構成。
此外，於上述實施方式1、2中，作為探針、觸針之材料，第1層及第2層作為表層將構成1表層及第2表層之材料，用於基材、基礎層之外側，但是並不僅限於此。例如，沒有基礎層並且第1表層及第2表層形成於基材外側之材料，若其第1表層及第2表層具有如上述實施方式1、2般之結構亦可。
[發明之實施方式3]
於圖12中，係表示本發明之實施方式3。此外，本發明之實施方式3，由於其說明之事項除以下事項外與上述實施方式1、2所說明之事項相同，故對與上述實施方式1、2不同事項以外，標示相同符號並省略其說明。
該實施方式3，使用金屬之基材作為本發明之第1層，而不是表層，其基材之表面上，形成有作為第2層之表層。
以下，使用圖12關於證明本發明之效果之第4評估試驗進行說明。
於此，用設有Ag電鍍形式形成之表層層疊於由Pd-Ag合金所形成之基材外側之第2柱塞之本發明實施方式3之探針，及設有僅由Pd-Ag合金基材形成的第2柱塞之習知探針，於高溫試驗後，比較探針的第2柱塞的略呈王冠狀之接觸部，比較其呈尖狀的邊緣部份附在IC包裝之焊 錫球上之破損量。
(1)試驗內容
將以下兩者同時進行高溫試驗。兩者分別係具有上述結構(Ag電鍍之第2層(於此實施方式為表層)層疊於Pd-Ag合金之第1層(於此實施方式為基材)之外側之結構)之探針之IC插座，及具有僅對該探針將第2柱塞之結構變為Pd-Ag合金之基材之構造之探針之IC插座，。
於本試驗中使用之探針及IC插座之焊錫球為以下規格。
(2)具有Ag/Pd-Ag積層結構之探針(實施方式)之規格於基材使用Pd-Ag合金。
探針之形狀，如圖1中所示之接觸部30a般，接觸部形成為略呈王冠狀之形狀。
該接觸部中，藉由濕式電鍍，形成如下之積層。
即，藉由Ag電鍍該基材之外側上形成0.5μm表層。
(3)僅有Pd-Ag合金之探針(習知例)之規格 對基材使用Pd-Ag合金。
探針之方式，如圖1中所示之接觸部30a般，接觸部形成為略呈王冠狀之形狀。
(4)IC包裝之焊錫球規格
Sn-3Ag-0.5Cu
(5)試驗方法
．焊錫附著量之測量方法：藉由KEYENCE製的鐳射顯微鏡VK-9500進行。
．試驗條件
周圍溫度：室溫~125℃
試驗時間：24小時
．試驗循環
a.將IC包裝安裝於IC插座
b.升溫至125℃
c.於24小時內保持溫度為125℃
d.降溫至室溫
e.將IC包裝從IC插座上取下
f.測量探針接觸部之邊緣部分之破損量
(6)結果
進行上述試驗，對各探針之接觸部進行分析。
得到如下結果，如圖12(a)之D部分所示，習知之僅有Pd-Ag合金基材之探針，其邊緣部分之破損量較多，如圖12(b)之E部分所示，具有本發明實施方式3只Ag/Pd-Ag積層構造之探針，其邊緣部分之破損量較少。
故，由以上得到如下結果，本發明之實施方式3之具有Ag/Pd-Ag積層構造之探針，其與習知之僅有Pd-Ag合金基材之探針相比，可以說即使於比150℃低之125℃之溫度條件下，焊錫球及探針亦難以相互貼附。
此外，於上述實施方式1~3中，第2層(第2表層)為最表層，但作為最表層之層不僅限於第2層，若不阻礙Sn以適當速度熔化擴散，並可保持本發明之效果，亦可於第2層之外側(表面側)進一步增加表層。
本發明之上述實施方式1~3中之[電子接觸子]之探針、觸針係運用於上述IC插座，但並不侷限於此，亦可適用於其他零件。
1‧‧‧配線基板
1a‧‧‧電極
2‧‧‧IC包裝(電子零部件)
2a‧‧‧焊錫球(端子)
10‧‧‧IC插座(用於電子零部件之插座)
13‧‧‧插座主體
14‧‧‧探針(電子接觸子)
15‧‧‧浮動板(收納部)
20‧‧‧第1柱塞
30‧‧‧第2柱塞
30a‧‧‧接觸部
31‧‧‧基材
32‧‧‧基礎層
33‧‧‧第1表層(第1層)
34‧‧‧第2表層(第2層)
40‧‧‧筒狀構件
50‧‧‧螺旋彈簧

Claims (9)

  1. 一種電子接觸子，其特徵在於，具有：第1層，藉由加熱使Sn熔化擴散；及第2層，係形成於該第1層之外側，且藉由加熱使Sn熔化擴散之速度比該第1層緩慢。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之電子接觸子，其進一步包含具有導電性之基材，及將形成於該基材外側之Ni作為主要成分之基礎層；該基礎層之外側形成有該第1層，且，該第1層之外側形成有該第2層。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之電子接觸子，係具有作為該第1層之基材，該基材之外側形成有該第2層。
  4. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項所述之電子接觸子，其中該第2層為Ag層或Ag合金層。
  5. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項所述之電子接觸子，其中該第2層為Ag電鍍層，或者為，包含Ag及比該Ag重量比例小之Au、Cu、Pd或Sn之Ag合金電鍍層。
  6. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項所述之電子接觸子，其中該第1層為Pd層或Pd合金層。
  7. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項所述之電子接觸子，其中該第1層為Pd電鍍層，或者為，包含Pd及比該Pd重量比例小之Ag、Au、Cu或Sn之Pd合金電鍍層。
  8. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項所述之電子接觸子，其中該第1層為，厚度0.1μm以上、5μm以下之Pd層，並且該第2層為，厚度0.1μm以上、20μm以下之Ag層。
  9. 一種電子零部件之插座，其包含有插座主體、收納有搭載含Sn之端子之 電子零部件之收納部、及配設於該插座主體並接觸該端子之電子接觸子，其特徵在於，於該電子接觸子之表面上，形成有藉由加熱使Sn熔化擴散之第1層，及形成於該第1層之外側，藉由加熱使Sn熔化擴散之速度比該第1層慢之第2層。
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