WO2007034921A1

WO2007034921A1 - 電気接触子及び電気部品用ソケット

Info

Publication number: WO2007034921A1
Application number: PCT/JP2006/318870
Authority: WO
Inventors: Takahiro Oda; Kentaro Hayakawa; Takashi Morinari
Original assignee: Enplas Corporation
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2007-03-29
Also published as: JP2012230117A; US20110291686A1; JP6112792B2; JPWO2007034921A1; US20080139058A1; JP5334416B2; USRE45924E1; US8016624B2

Abstract

　導電性を有する材料から成る基材と、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最表層とを有するコンタクトピン。

Description

明細書

電気接触子及び電気部品用ソケット

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 従来から、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コンタクト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パッケ一ジの端子と、配線基板の電極とが、そのコンタクトピンを介して電気的に接続されるようになつている。

[0003] そのコンタクトピンは最表層が Auメツキ（極微量の Coが添加されている）層で、下地層が Niで成形されており、一方の ICパッケージ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、これらが接触されること〖こより、互いに電気的に接続されて、バーンイン試験が行われるようになつている。

[0004] この種のものとしては、特許文献 1に記載されたようなものがある。

特許文献 1：特表 2005— 504962号公報。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、このような従来のものにあっては、バーンイン試験を繰り返すことにより、電気抵抗値が早期の段階で大きくなつてしまい、適切な試験を行えない場合があつた。なお、 ICパッケージ端子とコンタクトピンとの接触荷重を上げることで、ある程度、電気抵抗値の増加を抑えられるが、接触荷重の上昇には、制約があり、電気抵抗値の増加抑制には限界があった。

[0006] そこで、この発明は、バーンイン試験を繰り返し行っても、電気抵抗値の上昇を抑制し、適切な試験が行え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。

課題を解決するための手段

[0007] 力かる課題を達成するために、本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、従来では、コンタクトピンの最表層が Auメツキ層で、下地層が Niで成形されて、るため、鉛フリー半田の端子を有する ICパッケージを対象としたバーンイン試験を繰り返すうちに Auが端子側に溶け込んで Auメツキ層が無くなり、下地層 Niが露出するようになる。そして、 Niが空気中で酸ィ匕し、比抵抗の大きい酸ィ匕被膜を作る。その結果、コンタクトピンの端子に対する接触部分の電気抵抗値が大きくなることを見出した。

[0008] このことにより、本発明者らは、電気接触子側の最表層が電気部品端子側に溶け込まず、下地層 Niが露出しないように、電気部品端子の半田中の Snがバーンイン環境 (高温)下で、電気接触子側に転写するようにし、且つ、最表層中に拡散して表面に Snが酸ィ匕物として蓄積され難いようにすれば、繰り返して使用しても、接触部分の電気抵抗の早期の上昇が抑制されるものと考えた。

[0009] そこで、請求項 1に記載の発明は、導電性を有する材料から成る基材と、熱を加えることにより Sn (錫）が溶け込んで拡散する材料力成る最表層とを有する電気接触子としたことを特徴とする。

[0010] 請求項 2に記載の発明は、請求項 1に記載の構成に加え、前記基材と前記最表層との間に、 Ni (ニッケル)から成る下地層を有することを特徴とする。

[0011] 請求項 3に記載の発明は、請求項 1又は 2に記載の構成にカ卩え、前記最表層は、 P d (パラジウム)及び Ag (銀)の材料力も成る最表層であることを特徴とする。

[0012] 請求項 4に記載の発明は、請求項 1又は 2に記載の構成にカ卩え、前記 Pdと Agとの重量は、 Agが大きいことを特徴とする。

[0013] 請求項 5に記載の発明は、請求項 1又は 2に記載の構成にカ卩え、前記最表層は、 P d— Agメツキ層を有することを特徴とする。

[0014] 請求項 6に記載の発明は、請求項 1又は 2に記載の構成にカ卩え、前記最表層は、 P d—Agメツキ層と、 Agメツキ層又は Pdメツキ層とが積層されていることを特徴とする。 [0015] 請求項 7に記載の発明は、請求項 1又は 2に記載の構成にカ卩え、前記最表層は、 A gメツキ層と Pdメツキ層とが積層されて、ることを特徴とする。

[0016] 請求項 8に記載の発明は、請求項 1又は 2に記載の構成にカ卩え、前記最表層は、 A gと他の 1種以上の金属力もなる最表層であることを特徴とする。

[0017] 請求項 9に記載の発明は、請求項 8に記載の構成に加え、前記最表層は、 Agと Sn

(錫)力もなる最表層であることを特徴とする。

[0018] 請求項 10に記載の発明は、請求項 8に記載の構成に加え、前記最表層は、 Agと S nとの重量比は前記 Agが 80%以上であることを特徴とする。

[0019] 請求項 11に記載の発明は、電気部品の端子に接触して電気的に接続される電気接触子において、少なくとも前記端子に接触する接触部が、熱を加えることにより Sn

(錫）が溶け込んで拡散する、 Ag—金属元素の酸化物の複合材料から形成されている電気接触子としたことを特徴とする。

[0020] 請求項 12に記載の発明は、請求項 11に記載の構成に加え、前記複合材料は、 A g—ZnO力形成されていることを特徴とする。

[0021] 請求項 13に記載の発明は、請求項 12に記載の構成に加え、前記 Agと前記 ZnO の重量比は、前記 Agが 80%以上であることを特徴とする。

[0022] 請求項 14に記載の発明は、請求項 11に記載の構成に加え、前記複合材料は、 A g-SnO力形成されていることを特徴とする。

2

[0023] 請求項 15に記載の発明は、請求項 14に記載の構成に加え、前記 Agと前記 SnO

2 の重量比は、前記 Agが 80%以上であることを特徴とする。

[0024] 請求項 16に記載の発明は、電気部品の端子に接触して電気的に接続される電気接触子において、少なくとも前記端子に接触する接触部が、熱を加えることにより Sn

(錫）が溶け込んで拡散する、 Ag—金属以外の物質の複合材料から形成されている電気接触子としたことを特徴とする。

[0025] 請求項 17に記載の発明は、請求項 16に記載の構成に加え、前記複合材料は、 A g - Cから形成されてヽることを特徴とする。

[0026] 請求項 18に記載の発明は、請求項 17に記載の構成に加え、前記 Agと前記 Cの重量比は、前記 Agが 80%以上であることを特徴とする。 [0027] また、本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、従来では、コンタクトピンの最表層が Auメツキ層で、下地層が Niメツキで成形されているため、鉛フリー半田の端子を有する ICパッケージを対象としたバーンイン試験を繰り返すうちに Auが端子側に溶け込んで Auメツキ層が無くなり、下地層 Niが露出するようになる。

[0028] つまり、バーンイン試験中にコンタクトピン側の Auと ICパッケージ端子の Snとが合金を生成し、試験後デバイス取出し時に、この合金の大部分が ICパッケージ端子と共に引き剥がされて持って行かれてしまうため、試験を繰り返す程、コンタクトピン側の Auメツキ層が薄くなり、最終的に下地層 Niが露出するようになる。

[0029] そして、下地層 Niが露出すると、 Niが空気中で酸ィ匕し、空気中で比抵抗の大きい酸ィ匕被膜を作る。その結果、コンタクトピンの端子に対する接触部分の電気抵抗値が大きくなることを見出した。

[0030] そこで、本発明者らは、電気接触子の表面層に Snが拡散すると共に、電気接触子の表面層が電気部品端子と共に引き剥がされて持って行かれるのを抑制すれば、表面に酸ィ匕被膜が形成され 1 、電気抵抗値の上昇を抑制できるものであることを見出すに至った。

[0031] すなわち、請求項 19に記載の発明は、電気部品の端子に接触して電気的に接続される電気接触子において、少なくとも前記端子に接触する接触部には、半田に含まれる Sn (錫)が拡散する接点材料が設けられ、該接点材料は、前記半田より引っ張り強度が高ぐ且つ、前記 Snが拡散した合金においても前記半田より引っ張り強度が高ヽ電気接触子としたことを特徴とする。

[0032] 請求項 20に記載の発明は、請求項 19に記載の構成に加え、前記接点材料は、 P d (パラジウム） Ag (銀)合金のメツキ層、 Agメツキ層及び Pd— Ag合金のメツキ層が積層されたもの、 Agメツキ層及び Pdメツキ層が積層されたもの、又は、 Ag— Sn合金のメツキ層から形成されて、ることを特徴とする。

[0033] 請求項 21に記載の発明は、請求項 19に記載の構成に加え、前記接点材料は、前記半田に含まれる Snが拡散し難い材料に、酸化物、又は有機物を添加することで、前記半田に含まれる Snの拡散を可能としたことを特徴とする。 [0034] 請求項 22に記載の発明は、請求項 21に記載の構成に加え、前記接点材料は、銀に酸化亜鉛、炭素、又は、酸ィ匕錫が添加された材料であることを特徴とする。

[0035] 請求項 23に記載の発明は、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請求項 1乃至 22の何れか一つに記載の電気接触子とを有する電気部品用ソケットとしたことを特徴とする。

発明の効果

[0036] 上記発明によれば、導電性を有する材料から成る基材と、熱を加えることにより Sn が溶け込んで拡散する材料力成る最表層とを有する電気接触子としたため、バーンイン環境下で、この電気接触子が接触する電気部品端子の半田中の Snが、最表層に転写して拡散することから、この最表層の成分が電気部品端子側に溶け込むことなぐ下地層が露出しないと共に、接触部表面に Snが酸ィ匕物として蓄積され難い。その結果、バーンイン試験を繰り返しても、電気接触子の接触部分の電気抵抗の早期の上昇を抑制することができる。

[0037] また、他の発明によれば、電気接触子の接触部を Ag—金属元素の酸化物の複合材料又は、 Ag—金属以外の物質の複合材料で成形することにより、 Snが接触部の内部まで拡散し、接触部表面に Snが酸ィ匕物として蓄積され難くなり、低抵抗を保つため、バーンイン試験を繰り返しても、電気接触子接触部の電気抵抗の早期の上昇を抑制できる。

[0038] さらに、他の発明によれば、電気接触子の接触部に、半田に含まれる Sn (錫）が拡散する接点材料が設けられ、 Snが接触部の内部まで拡散し、接触部表面に Snが酸化物として蓄積され難くなる。また、この接点材料は、半田より引っ張り強度が高ぐ且つ、 Snが拡散した合金においても半田より引っ張り強度が高いため、電気部品を取り出す際に、結果として、電気接触子の接触部と半田との境界面で引き剥がされることとなり、電気部品端子側に接触部表面の金属が引き剥がされて持って行かれることが無ぐ下地層 Niが露出せずに、低抵抗を保つことができ、バーンイン試験を繰り返しても、電気接触子接触部の電気抵抗の早期の上昇を抑制できる。

図面の簡単な説明 [図 1]この発明の実施の形態 1に係る Ag— Pdメツキによるコンタクトピンの接触部を示す拡大模式断面図である。

[図 2]同実施の形態 1に係るプローブを示す図である。

圆 3]同実施の形態 1に係る半田試料を示す図である。

圆 4]従来のプローブの接触部の断面分析結果を示す拡大断面図である。

[図 5]従来のプローブの接触部の表面分析結果を示す拡大図である。

[図 6]従来のプローブの接触部のサイクルと電気抵抗値との関係を示すグラフ図である。

[図 7]同実施の形態 1に係る Ag—Pdメツキによるプローブの接触部の断面分析結果を示す拡大断面図である。

[図 8]同実施の形態 1に係る Ag—Pdメツキによるプローブの接触部のサイクルと電気抵抗値との関係を示すグラフ図である。

[図 9]同実施の形態 1に係るイオンプレーティングによるプローブの接触部の断面分析結果を示す拡大断面図である。

[図 10]同実施の形態 1に係るイオンプレーティングによるプローブの接触部のサイクルと電気抵抗値との関係を示すグラフ図である。

圆 11]この発明の変形例を示す図 1に相当するコンタクトピン接触部の拡大模式断面図である。

圆 12]この発明の他の変形例を示す図 1に相当するコンタクトピン接触部の拡大模式断面図である。

圆 13]この発明の他の変形例を示す図 1に相当するコンタクトピン接触部の拡大模式断面図である。

圆 14]この発明の他の変形例を示す図 1に相当するコンタクトピン接触部の拡大模式断面図である。

圆 15]この発明の他の変形例を示す図 1に相当するコンタクトピン接触部の拡大模式断面図である。

圆 16]この発明の他の変形例を示す図 1に相当するコンタクトピン接触部の拡大模式断面図である。 [図 17]この発明の実施の形態 2に係る Ag— Snメツキによるコンタクトピンの接触部を示す拡大模式断面図である。

圆 18]従来のプローブの接触部の断面分析結果を示す拡大断面図である。

[図 19]従来のプローブの接触部のサイクルと電気抵抗値との関係を示すグラフ図である。

[図 20]同実施の形態 2に係る Ag— Snメツキによるプローブの接触部の断面分析結果を示す拡大断面図である。

[図 21]同実施の形態 2に係る Ag—Snメツキによるプローブの接触部のサイクルと電気抵抗値との関係を示すグラフ図である。

圆 22]この発明の実施の形態 3の評価試験用のプローブを示す図である。

[図 23]同実施の形態 3の評価試験用の半田試料を示す図である。

圆 24]従来のプローブの接触部の断面分析結果を示す拡大断面図である。

[図 25]従来のプローブの接触部のサイクルと電気抵抗値との関係を示すグラフ図である。

[図 26]同実施の形態 3に係る Ag—ZnO複合材によるプローブの接触部の断面分析結果を示す拡大断面図である。

[図 27]同実施の形態 3に係る Ag—ZnO複合材によるプローブの接触部のサイクルと電気抵抗値との関係を示すグラフ図である。

[図 28]同実施の形態 3に係る Ag—C複合材によるプローブの接触部の断面分析結果を示す拡大断面図である。

[図 29]同実施の形態 3に係る Ag—C複合材によるプローブの接触部のサイクルと抵抗値との関係を示すグラフ図である。

[図 30]同実施の形態 3に係る Ag—SnO複合材によるプローブの接触部の断面分析

2

結果を示す拡大断面図である。

[図 31]同実施の形態 3に係る Ag—SnO複合材によるプローブの接触部のサイクル

2

と抵抗値との関係を示すグラフ図である。

圆 32]この発明の実施の形態 4に係るコンタクトピン接触部を示す概略断面図である圆 33]この発明の実施の形態 5に係るコンタクトピン接触部を示す概略断面図である

[図 34]評価試験用のプローブを示す図である。

[図 35]評価試験用の半田試料を示す図である。

[図 36]従来のプローブの接触部の断面分析結果を示す拡大断面図である。

[図 37]従来のプローブの接触部のサイクルと抵抗値との関係を示すグラフ図である。

[図 38]上記実施の形態 4に係る接点材料が Pd— Ag合金のプローブの接触部の断面分析結果を示す拡大断面図である。

[図 39]上記実施の形態 4に係る接点材料が Pd— Ag合金のプローブの接触部のサイクルと抵抗値との関係を示すグラフ図である。

[図 40]上記実施の形態 5に係る接点材料が Agに ZnOを添カ卩した材料のプローブの接触部の断面分析結果を示す拡大断面図である。

[図 41]上記実施の形態 5に係る接点材料が Agに ZnOを添カ卩した材料のプローブの接触部のサイクルと抵抗値との関係を示すグラフ図である。

発明を実施するための最良の形態

[0040] 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]

[0041] 図 1乃至図 10には、この発明の実施の形態 1を示す。

[0042] この実施の形態 1の電気接触子は、ここでは、バーンイン試験用の ICソケット (電気部品用ソケット）に酉 S設されるコンタクトピン 11で、このコンタクトピン 11を介して、バーンイン試験時に、「電気部品」である ICパッケージと配線基板とを電気的に接続するようにしている。

[0043] この ICパッケージは、方形状のパッケージ本体の下面に多数の端子が設けられ、この端子は、主成分が Snで鉛を含まな、、わゆる鉛フリー半田により成形されて！、る。

[0044] その ICソケットは、配線基板上に取り付けられるソケット本体を有し、このソケット本体に、複数のコンタクトピン 11が配設されている。

[0045] そのコンタクトピン 11は、図 1に示すように、基材 12と、下地層 13と、最表層 14とから構成されている。その基材 12は、導電性を有する材料から成形され、ここでは、リン青銅から成形されている。また、下地層 13は、 2〜3 /ζ πιの Niメツキにより成形されている。

[0046] さらに、最表層 14は、熱をカ卩えることにより Snが溶け込む材料、ここでは、： L m程度の Pd— Agメツキ層力構成され、 Pdと Agとの重量比は、 Agが大きく設定されている。

[0047] この Pd—Agメツキ層は、例えばメツキ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。

[0048] そのメツキによる製法は、下地層 13として Niメツキ 2〜 3 μ mを施し、その上に密着層としてストライク Auメツキをした上で、最表層 14として Pdメツキ 0. 5 111と八₈メッキ0 . 5 mを交互に重ねた後恒温槽にて所定の温度で Pd及び Agを熱拡散させるものである。このとき Pdと Agとの重量比は、 (1:八₈ = 54 :46でぁるカこの比は、 Pdメッキ層及び Agメツキ層の膜厚を調整することで自由に変えることができる。

[0049] また、イオンプレーティングによる製法は、下地層 13として Niメツキ 2〜 3 μ mを施し、その上に最表層 14として Pd及び Agをイオンプレーティングにより: L m付着させた。この場合、 Pdと Agとの重量比は、 Pd:Ag = 36 : 64で、 Agの方が大きい。

[0050] これによれば、力かるコンタクトピン 11を、 ICパッケージの端子に接触させ、バーンイン試験を繰り返し行うことにより、従来では、コンタクトピン 11の電気抵抗値が早期に上昇していた力この実施の形態では、電気抵抗値の上昇を抑制できて、バーンイン試験を適性に行うことができる。

[0051] すなわち、従来では、コンタクトピン 11の最表層 14が Auメツキ層で、下地層 13が N iで成形されているため、鉛フリー半田の端子を有する ICパッケージを対象としたバーンイン試験を繰り返すうちに Auが端子側に溶け込んで Auメツキ層が無くなり、下地層 13の Niが露出するようになる。そして、 Niが空気中で酸ィ匕し、比抵抗の大きい酸ィ匕被膜を作る。その結果、コンタクトピン 11の端子に対する接触部分の電気抵抗値が大きくなつていた。

[0052] し力し、この実施の形態では、コンタクトピン 11の最表層 14に Pdと Agからなるメツキ層を設けたため、バーンイン環境下（80°C〜170°C)で、 ICパッケージ端子の半田中の Sn力コンタクトピン 11の最表層 14に転写して拡散する。従って、 Pdと Ag力じパッケージ端子側に溶け込むことなぐ下地層 13の Niが露出しないと共に、最表層 14 の表面に Snが酸ィ匕物として蓄積され難い。

[0053] してみれば、バーンイン試験を繰り返しても、コンタクトピン 11の接触部分の電気抵抗の早期の上昇が抑制されることとなる。

[0054] 次に、この発明の効果を裏付ける評価試験について説明する。

[0055] ここでは、バーンイン試験における従来の Auメツキのプローブ 17と、この発明に係る上記最表層が Pd—Agメツキ層であるプローブ 18との電気抵抗値増加傾向を比較した。

(1)試験内容

[0056] 実際のコンタクトピンを用いた実装試験ではなぐ単純な形状のプローブ及び半田試料を用いたモデル試験とする。理由は、接触部の材料特性をより正確に評価するためである。つまり、電気部品用ソケットにコンタクトピンを配設した状態での接触では、不安定要素が多ぐ試験条件再現の信頼性に問題があると考えられる。

[0057] 本モデル試験で用いるプローブ及び半田試料は次の仕様とする。

(2) Auプローブ仕様

[0058] 基材にリン青銅を使用する。

[0059] プローブ 17の形状は、図 2に示すように、接触部 17aが R形状に形成されている。

[0060] この接触部 17aの管理及び製法は、基材先端部を # 1200粗さの研磨紙で研磨の後、 # 4000粗さの研磨紙で仕上げた上で、 Niメツキ 2〜3 mを施し、その上に Au メツキ 0. を施す。

(3) Pd— Agプローブ仕様

[0061] 基材にリン青銅を使用する。

[0062] プローブ 18の形状は、図 2に示すように、接触部 18aが R形状に形成した。

[0063] この接触部 18aの管理及び製法は、メツキによる製法とイオンプレーティングによる製法で行った。

[0064] メツキによる製法:基材先端部を # 1200粗さの研磨紙で研磨の後、 # 4000粗さの研磨紙で仕上げた上で、 Niメツキ 2〜3 μ mを施し、その上に密着層としてストライク Auメツキをした上で、 Pdメツキ 0. 5 111と八₈メッキ0. 5 mを交互に重ねた後恒温槽にて所定の温度で Pd及び Agを熱拡散させた。このとき Pdと Agとの重量比は、 Pd ： Ag = 54 : 46である。

[0065] イオンプレーティングによる製法:基材先端部を # 1200粗さの研磨紙で研磨の後、

# 4000粗さの研磨紙で仕上げた上で、 Niメツキ 2〜3 μ mを施し、その上に Pd及び Agをイオンプレーティングにより： L m付着させた。この場合、 Pdと Agとの重量比は、 (1 = 36 : 64とした。

(4)半田試料仕様

[0066] 基材にリン青銅を使用した。

[0067] 半田試料 20の形状は、図 3に示すように、長手方向に直交する方向の断面が略半円形状 (かまぼこ形状)とした。

[0068] 製法:基材にノリア層として Niメツキ 2〜3 μ mを施した上に、鉛フリー半田メツキ 10 μ mを施す。

(5)測定方法

•抵抗値測定法： 4端子法により行った。

•試験条件

接触加重： 30g (分銅による管理）

摺動距離: 0. 5mm (—方向）

周囲温度：室温〜 150°C

電流： 80mA

'試験サイクル

[0069] a.プローブ接触部 17a, 18aを半田試料 20に接触

b.プローブ接触部 17a, 18aを半田試料 20に対し摺動

cプローブ接触部 17a, 18aの抵抗値測定

d.プローブ 17, 18を 150。Cまで昇温

e. 6時間 150°Cを保つ

f.室温まで降温

g.非接触状態で 30分放置

h.プローブ接触部 17a, 18aを半田試料 20の新しい面に移動上記 a〜hを 40サイクル

(6)接触部断面分析

[0070] 上記試験サイクルを行い、各プローブ 17, 18の接触部 17a, 18aの分析を行った。

[0071] Auメツキのプローブ 17では、バーンイン試験を繰り返すと、 Auが半田試料 20側に溶け込んで無くなり、下地層 Niが露出する部分が生じた。

[0072] すなわち、図 4は、プローブ 17の接触部 17aの転写後における 8000倍の断面分析結果を示す。（a)はコンポ像を示し、色の薄い部分がプローブ 17の断面を示し、 ( b)の色の薄い部分が Auを示し、（c)の色の薄い部分が Snを示し、（d)の色の薄い部分が Niを示す。また、図 5には、プローブ 17の接触部 17aの表面を示し、色の薄い部分が Niを示す。これらの図から、 Niが接触部 17aの表面の露出していることが分かる。

[0073] そして、このように Niが露出することにより、この Niが空気中で比抵抗の大きい酸ィ匕皮膜を作るため、電気的接触抵抗が増加するものと考えられる。

[0074] これを裏付けるものとして、測定結果による図 6のサイクル数と電気抵抗値との関係を示すグラフがある。このグラフは、上記プローブ 17の 4つのサンプルを用い、サイクル毎に接触部 17aの電気抵抗値を測定したものであり、このグラフを観れば、サイクル数が増加するに従って、電気抵抗値も増加してヽることが分かる。

[0075] 一方、 Pd—Agメツキのプローブ 18では、半田試料 20の Snがプローブ 18に転写し、拡散して Ag及び Pdとの合金層を形成することにより、 Niが露出せず、且つ、 Snが酸ィ匕物として接触部 18aに蓄積され難いことが考えられる。接触部 18aは比較的電気抵抗値の低ヽ、 Sn— Pd— Agの合金あるいは偏祈した Agとなる。

[0076] すなわち、図 7は、プローブ 18の接触部 18aの転写後における 8000倍の断面分析結果を示す。（a)はコンポ像を示し、色の薄い部分がプローブの断面を示し、 (b) の色の薄い部分が Agを示し、（c)の色の薄い部分力 Pdを示し、（d)の色の薄い部分力 SSnを示し、全体的に拡散しており、（e)の色の薄い部分が Niを示す。

[0077] これによれば、図 7 (e)に示すように、 Niが接触部 18aの表面に露出しておらず、又、図 7 (d)に示すように、 Snは内部に拡散していることが分かる。

[0078] この Snの拡散過程で、 Pd—Agメツキのプローブ 18の接触部 18a表面に存在するであろう各種金属の酸ィ匕膜が破壊されることが予想される。また、この Sn拡散部分は、酸化してもその酸化膜が、 Niの酸ィ匕膜に比較し、半田試料 20との接触により物理的に破壊され易いことが考えられる。

[0079] そして、このことにより、接触部 18aの電気的な接触抵抗の増加が抑制されるものと考えられる。

[0080] これを裏付けるものとして、測定結果による図 8のサイクル数と電気抵抗値との関係を示すグラフがある。このグラフは、上記プローブ 18の 2つのサンプルを用い、サイクル毎に接触部 18aの電気抵抗値を測定したものであり、このグラフを観れば、サイクル数が増加しても、電気抵抗値が増加して、な、ことが分かる。

[0081] また、図 9には、 Pd—Agイオンプレーティングによる、接触部断面分析の結果を示す力 Pd— Agメツキの場合と略同様に、 Niが接触部の表面に露出しておらず、又、 Snは内部に拡散して、ることが分かる。

[0082] そして、図 10に示すグラフによれば、サイクル数が増加しても、電気抵抗値が増加していないことが分かる。

[0083] ここで、図 11乃至図 16には、それぞれ、発明の実施の形態 1の異なる変形例を示す。

[0084] 図 11に示すコンタクトピン 11は、 Pd—Agメツキ層 14aと下地層 13との間に、 Pdメッキ層 14bが形成され、図 12に示すコンタクトピン 11は、 Pd—Agメツキ層 14aと下地層 13との間に、 Agメツキ層 14cが形成され、図 13に示すコンタクトピン 11は、 Pd— A gメツキ層 14aの上に、 Pdメツキ層 14bが形成され、図 14に示すコンタクトピン 11は、 Pd—Agメツキ層 14aの上に、 Agメツキ層 14cが形成され、図 15に示すコンタクトピン 11は、下地層 13の上に、 Pdメツキ層 14bと Agメツキ層 14cとが順に積層され、図 16 に示すコンタクトピン 11は、下地層 13の上に、 Agメツキ層 14cと Pdメツキ層 14bとが順に積層されている。

[0085] このようなものにあっても、コンタクトピン 11の最表層 14に Pdと Agからなるメツキ層を設けたため、バーンイン環境下（80°C〜170°C)で、 ICパッケージ端子の半田中の Snが、コンタクトピン 11の最表層 14に転写して拡散する。従って、 Pdと Agが ICパッケージ端子側に溶け込むことなぐ下地層 13の Niが露出しないと共に、最表層 14の表面に Snが酸ィ匕物として蓄積され難い。その結果、バーンイン試験を繰り返しても、コンタクトピン 11の接触部分の電気抵抗の早期の上昇が抑制されることとなる。

[発明の実施の形態 2]

[0086] 図 17乃至図 21には、この発明の実施の形態 2を示す。

[0087] この実施の形態 2のコンタクトピン 11は、図 17に示すように、基材 12と、下地層 13 と、最表層 14とから構成されている。その基材 12は、導電性を有する材料から成形され、ここでは、リン青銅から成形されている。また、下地層 13は、 2〜3 111の^メッキにより成形されている。

[0088] さらに、最表層 14は、熱をカ卩えることにより Snが溶け込む材料、ここでは、： L m程度の Ag— Sn (AglOwt%^ツキ層力も構成され、 Agと Snとの重量比は、 Agが 80 %以上に設定されている。

[0089] この Ag— Snメツキ層は、例えばメツキ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。

[0090] これによれば、力かるコンタクトピン 11を、 ICパッケージの端子に接触させ、バーンイン試験を繰り返し行うことにより、従来では、コンタクトピン 11の電気抵抗値が早期に上昇していた力この実施の形態では、電気抵抗値の上昇を抑制できて、バーンイン試験を適性に行うことができる。

[0091] すなわち、従来では、コンタクトピン 11の最表層 14が Auメツキ層で、下地層 13が N iで成形されているため、鉛フリー半田の端子を有する ICパッケージを対象としたバーンイン試験を繰り返すうちに Auが端子側に溶け込んで Auメツキ層が無くなり、下地層 13の Niが露出するようになる。そして、 Niが空気中で酸ィ匕し、比抵抗の大きい酸ィ匕被膜を作る。その結果、コンタクトピン 11の端子に対する接触部分の電気抵抗値が大きくなつていた。

[0092] し力し、この実施の形態では、コンタクトピン 11の最表層 14に Agと Snとからなるメッキ層を設けたため、バーンイン環境下（80°C〜170°C)で、 ICパッケージ端子の半田中の Snが、コンタクトピン 11の最表層 14に転写して拡散する。従って、 Agと Snと力 Cパッケージ端子側に溶け込むことなぐ下地層 13の Niが露出しないと共に、最表層 14の表面に Snが酸ィ匕物として蓄積され難、。 [0093] してみれば、バーンイン試験を繰り返しても、コンタクトピン 11の接触部分の電気抵抗の早期の上昇が抑制されることとなる。

[0094] 次に、この発明の効果を裏付ける評価試験について説明する。

[0095] ここでは、バーンイン試験における従来の Auメツキのプローブ 17と、この発明に係る上記最表層が Pd— Agメツキ層であるプローブ 18との電気抵抗値増加傾向を比較した。

(1)試験内容

[0096] 実際のコンタクトピンを用いた実装試験ではなぐ単純な形状のプローブ及び半田試料を用いたモデル試験とする。理由は、接触部の材料特性をより正確に評価するためである。つまり、電気部品用ソケットにコンタクトピンを配設した状態での接触では、不安定要素が多ぐ試験条件再現の信頼性に問題があると考えられる。

[0097] 本モデル試験で用いるプローブ及び半田試料は次の仕様とする。

(2) Auプローブ仕様

[0098] 基材にリン青銅を使用する。

[0099] プローブ 17の形状は、前述の図 2に示すように、接触部 17aが R形状に形成されている。

[0100] この接触部 17aの管理及び製法は、基材先端部を # 1200粗さの研磨紙で研磨の後、 # 4000粗さの研磨紙で仕上げた上で、 Niメツキ 2〜3 mを施し、その上に Au メツキ 0. を施す。

(3) Ag— Snプローブ仕様

[0101] 基材にリン青銅を使用する。

[0102] プローブ 18の形状は、前述の図 2に示すように、接触部 18aが R形状に形成した。

[0103] この接触部 18aの管理及び製法は、メツキによる製法とイオンプレーティングによる製法で行った。

[0104] メツキによる製法:基材先端部を # 1200粗さの研磨紙で研磨の後、 # 4000粗さの研磨紙で仕上げた上で、 Niメツキ 2〜3 μ mを施し、その上に Ag— Sn(AglOWt%) メツキ 1. O /z mを施した。

(4)半田試料仕様 [0105] 基材にガラスエポキシを使用した。

[0106] 半田試料 20の形状は、前述の図 3に示すように、長手方向に直交する方向の断面が略半円形状 (かまぼこ形状)とした。

[0107] 製法:ガラスエポキシ基板に Auをプリントし、その上に鉛フリー（Sn— 3Ag— 0. 5C u)ペースト半田をスクリーン印刷しリフローした。

(5)測定方法

•抵抗値測定法： 4端子法により行った。

•試験条件

接触加重： 15g (分銅による管理）

周囲温度：室温〜 150°C

電流： 80mA

'試験サイクル

a .プローブ接触部 17a, 18aを半田試料 20に接触

b .プローブ接触部 17a, 18aの抵抗値測定

c .プローブ 17, 18を 150。Cまで昇温

d . 6時間 150°Cを保つ

e .室温まで降温

f .非接触状態で 30分放置

g .プローブ接触部 17a, 18aを半田試料 20の新しい面に移動上記 a〜gを 40サイクル

(6)試験全体の流れ

a .プローブ接触部 17a, 18aをマイクロスコープにより観察及び撮影 b .前述した試験サイクルを繰り返す。 15サイクル毎に半田試料 20を新しいものに交換する。その際、プローブ先端の接触部 17a, 18aおよび半田試料 20の接触痕をマイクロスコープにより観察及び撮影

c . 40サイクルで終了。プローブ先端の接触部 17a, 18aおよび半田試料 20 の接触痕をマイクロスコープにより観察及び撮影

d .プローブ先端の接触部 17a, 18a表面の元素分析 e .プローブ先端の接触部 17a, 18a断面の元素分析

(7)接触部断面分析

[0108] 上記試験サイクルを行い、各プローブ 17, 18の接触部 17a, 18aの分析を行った。

[0109] Auメツキのプローブ 17では、バーンイン試験を繰り返すと、 Auが半田試料 20側に溶け込んで無くなり、下地層 Niが露出する部分が生じた。

[0110] すなわち、図 18は、プローブ 17の接触部 17aの転写後における 8000倍の断面分析結果を示す。（a)はコンポ像を示し、色の多少薄い部分がプローブ 17の断面を示し、（b)の色の薄い部分が Auを示し、（c)の色の薄い部分が Snを示し、（d)の色の薄い部分が Niを示す。これらの図から、 Niが接触部 17aの表面の露出していることが分かる。

[0111] そして、このように Niが露出することにより、この Niが空気中で比抵抗の大きい酸ィ匕被膜を作るため、接触抵抗値が増加するものと考えられる。

[0112] これを裏付けるものとして、測定結果による図 19のサイクル数と電気抵抗値との関係を示すグラフがある。このグラフは、上記プローブ 17の 4つのサンプルを用い、サイクル毎に接触部 17aの電気抵抗値を測定したものであり、このグラフを観れば、サイクル数が増加するに従って、電気抵抗値も増加してヽることが分かる。

[0113] 一方、 Ag— Snメツキのプローブ 18では、表層部分が無くなることはなぐプローブ 1 8側の下地 Niが露出することはない。これが低抵抗を保つ一つの理由と考えられる。 Ag— Snメツキのプローブ 18では、プローブ 18側の接触部 18aと半田試料 20側の接触部との間で生じる物質の転写は、半田試料 20側の接触部 18aからプローブ 18側の接触部への Snの拡散であることが図 20から予想される。この Snの拡散過程で、接触部表面の各種金属の酸化物層が破壊されることが予想され、これが低抵抗を保つもう一つの理由として考えられる。また、 Ag— Snメツキのプローブ 18側の接触部 18a の Sn拡散部分は、酸化してもその酸化被膜が、 Niの酸ィ匕被膜に比較し、半田試料 2 0との接触により物理的に破壊されやすいことが考えられる。

[0114] すなわち、図 20は、プローブ 18の接触部 18aの転写後における 8000倍の断面分析結果を示す。（a)はコンポ像を示し、色の薄い部分がプローブの断面を示し、 (b) の色の薄い部分が Agを示し、（c)の色の薄い部分力 ηを示し、（d)の色の薄い部分が Niを示す。

[0115] これによれば、図 20 (d)に示すように、 Niが接触部 18aの表面に露出しておらず、又、図 20 (c)に示すように、 Snは内部に拡散していることが分かる。

[0116] そして、このことにより、接触部 18aの電気的な接触抵抗の増加が抑制されるものと考えられる。

[0117] これを裏付けるものとして、測定結果による図 21のサイクル数と電気抵抗値との関係を示すグラフがある。このグラフは、上記プローブ 18の 2つのサンプルを用い、サイクル毎に接触部 18aの電気抵抗値を測定したものであり、この図 21のグラフと従来の図 19のグラフとを比較すれば、図 21に示すものの方がサイクル数が増加しても、電気抵抗値が増加して、な、ことが分かる。

[発明の実施の形態 3]

[0118] 図 22乃至図 31には、この発明の実施の形態 3を示す。

[0119] この実施の形態 3の電気接触子は、ここでは、バーンイン試験用の ICソケット (電気部品用ソケット）に配設されるコンタクトピンで、このコンタクトピンを介して、ノーンイン試験時に、「電気部品」である ICパッケージと配線基板とを電気的に接続するようにしている。

[0120] この ICパッケージは、例えば方形状のパッケージ本体の下面に多数の端子が設けられ、この端子は、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。

[0121] その ICソケットは、配線基板上に取り付けられるソケット本体を有し、このソケット本体に、複数のコンタクトピンが配設されている。

[0122] このコンタクトピンは、熱を加えることにより Sn (錫）が溶け込んで拡散する、 Ag—金属元素の酸ィ匕物の複合材料である、 Ag— ZnOの材質の複合材カも形成されて、る

。この場合の Agと ZnOとの重量比は、 89. 7 : 10. 3であり、 Agが 80%以上である。

[0123] また、そのコンタクトピンは、 Ag—金属元素の酸化物の複合材料として、 Ag— ZnO の材質以外に、 Ag-SnOの材質の複合材力形成することもできる。

2

[0124] さらに、そのコンタクトピンは、 Ag—金属以外の物質の複合材料である、 Ag— Cの材質の複合材力形成することもできる。この場合の Agと Cとの重量比は、 99 : 1であり、 Agが 80%以上である。

[0125] これによれば、力かるコンタクトピンを、 ICパッケージの端子に接触させ、バーンイン試験を繰り返し行うことにより、従来では、コンタクトピンの電気抵抗値が早期に上昇していたが、この実施の形態では、電気抵抗値の上昇を抑制できて、バーンイン試験を適性に行うことができる。

[0126] すなわち、従来では、コンタクトピンの最表層が Auメツキ層で、下地層が Niで成形されて、るため、鉛フリー半田の端子を有する ICノッケージを対象としたバーンイン試験を繰り返すうちに Auが端子側に溶け込んで Auメツキ層が無くなり、下地層の Ni が露出するようになる。そして、 Niが空気中で比抵抗の大きい酸ィ匕被膜を作るため、コンタクトピンの端子に対する接触部分の電気抵抗値が増加するものと考えられる。

[0127] しかし、この実施の形態では、コンタクトピンの接触部を Ag— ZnO複合材又は、 Ag

—C複合材で成形することにより、 Snが接触部の内部まで拡散し、接触部表面に Sn が酸ィ匕物として蓄積され難くなり、低抵抗を保つこととなる。

[0128] してみれば、バーンイン試験を繰り返しても、コンタクトピンの接触部の電気抵抗の早期の上昇が抑制されることとなる。

[0129] 次に、この発明の効果を裏付ける評価試験について説明する。

[0130] ここでは、バーンイン試験における従来の Auメツキのプローブ 117と、この発明に係る上記接触部が Ag— ZnO複合材のプローブ 118又は、 Ag— C複合材のプロ一ブ 119との電気抵抗値増加傾向を比較した。

(1)試験内容

[0131] 実際のコンタクトピンを用いた実装試験ではなぐ単純な形状のプローブ 117, 118 , 119及び半田試料 120を用いたモデル試験とする。理由は、接触部の材料特性をより正確に評価するためである。つまり、電気部品用ソケットにコンタクトピンを配設した状態での接触では、不安定要素が多ぐ試験条件再現の信頼性に問題があると考えられる。

[0132] 本モデル試験で用いるプローブ 117, 118, 119及び半田試料 120は次の仕様とする。

(2) Auプローブ仕様 [0133] 基材にリン青銅を使用する。

[0134] プローブ 117の形状は、図 22に示すように、接触部 117aが 90度の角度に形成されている。

[0135] この接触部 117aの管理及び製法は、基材先端部を # 1200粗さの研磨紙で研磨の後、 # 4000粗さの研磨紙で仕上げる。その後、 Niメツキ 2〜3 μ mを施し、その上に Auメツキ 0. 8 μ mを施す。

(3) Ag— ZnOプローブ仕様

[0136] 全体が Ag— ZnO複合材で形成され、 Agと ZnOとの重量比は、 89. 7 : 10. 3である。

[0137] プローブ 118の形状は、図 22に示すように、接触部 18aが 90度の角度に形成されている。

[0138] この接触部 118aは、先端の両面を # 1200粗さの研磨紙で研磨の後、 # 4000粗さの研磨紙で仕上げる。

(4) Ag— Cプローブ仕様

[0139] 全体が Ag— C複合材で形成され、 Agと Cとの重量比は、 99： 1である。

プローブ 119の形状は、図 22に示すように、接触部 118aが 90度の角度に形成されている。

[0140] この接触部 119aは、先端の両面を # 1200粗さの研磨紙で研磨の後、 # 4000粗さの研磨紙で仕上げる。

(5)半田試料仕様

[0141] 基材にガラスエポキシを使用した。

[0142] 半田試料 120は、図 23に示すように、ガラエポ基板に CuZNiAuをプリントし、その上に鉛フリー（Sn—Ag— Cu,重量比 96. 5 : 3 : 0. 5)ペースト半田をスクリーン印刷し、リフローして表面張力により、接触部 120aを形成した。

(6)測定方法

[0143] ·抵抗値測定法: 4端子法により行った。

•試験条件

接触加重： 15g (分銅による管理）周囲温度：室温〜 150°C

電流： 80mA

'試験サイクル

a.プローブ接触部 117a, 118a, 119aを半田試料 120に接触

b.プローブ接触部 117a, 118a, 119aの抵抗値測定

cプローブ 117, 118, 119を150。。まで昇温

d. 6時間 150°Cを保つ

e.室温まで降温

f.非接触状態で 30分放置

g.プローブ接触部 117a, 118aを半田試料 20の新しい面に移動上記 a〜gを 40サイクル

(7)接触部断面分析

[0144] 上記試験サイクルを行い、各プロ—ブ 117, 118, 119の接触部 117a, 118a, 11 9aの分析を行った。

[0145] Auメツキのプローブ 117では、バーンイン試験を繰り返すと、 Auが半田試料 120 側に溶け込んで Auメツキ層が無くなり、下地層 Niが露出する部分が生じた。

[0146] すなわち、図 24は、プローブ 117の接触部 117aの転写後における 8000倍の断面分析結果を示す。（a)はコンポ像を示し、色の薄い部分がプローブ接触部 117aの断面を示し、（b)の色の薄い部分が Auを示し、（c)の色の薄い部分が Snを示し、（d)の色の薄い部分が Niを示す。これらの図、特に、図 25の（d)から、 Niが接触部 117aの表面に露出して、ることが分かる。

[0147] そして、このように Niが露出することにより、この Niが空気中で比抵抗の大きい酸ィ匕被膜を作るため、電気的な接触抵抗が増加するものと考えられる。

[0148] これを裏付けるものとして、測定結果による図 25のサイクル数と電気抵抗値との関係を示すグラフがある。このグラフは、上記プローブ 117の 4つのサンプルを用い、サイタル毎に接触部 117aの電気抵抗値を測定したものであり、このグラフを観れば、サイタル数が増加するに従って、電気抵抗値も増加して、ることが分かる。

[0149] 一方、 Ag— ZnO複合材のプローブ 118では、半田試料 120の Snがプローブ 118 に転写し、内部まで拡散することにより、接触部 118a表面の各種金属の酸化物層が破壊されることが考えられる。また、プローブ 118側の接触部 118aと半田試料 120側の接触部 120aとの間で生じる物質の移動は、半田試料 120側の接触部 120aからプローブ 118側の接触部 118aへの Snの移動であるため、プローブ 118の表面部分が無くなることはなぐプローブ 118側に下地層として Niが存在したとしても、 Niが露出することはないちのと考免られる。

[0150] すなわち、図 26は、プローブ 118の接触部 118aの転写後における 8000倍の断面分析結果を示す。（a)はコンポ像を示し、色の薄い部分がプローブ接触部 18aの断面を示し、（b)の色の薄い部分が Agを示し、（c)の色の薄い部分力 nを示し、（d)の色の薄、部分が Snを示す。

[0151] これによれば、図 26 (d)に示すように、 Snが内部に拡散していることが分かる。この Snの拡散過程で、接触部 118a表面に存在するであろう各種金属の酸化被膜が破壊されることが予想される。また、この接触部 118aの Sn拡散部分は、表面が酸化してもその酸ィ匕被膜が、 Niの酸ィ匕被膜に比較して半田試料 120との接触により物理的に破壊されやす、ことが考えられる。

[0152] そして、このこと〖こより、接触部 118aの接触抵抗の増加が抑制されるものと考えられる。

[0153] これを裏付けるものとして、測定結果による図 27のサイクル数と電気抵抗値との関係を示すグラフがある。このグラフは、上記プローブ 118の 2つのサンプルを用い、サイタル毎に接触部 118aの電気抵抗値を測定したものであり、このグラフを観れば、サイタル数が増加しても、電気抵抗値が増加して、な、ことが分かる。

[0154] また、 Ag— C複合材のプローブ 119では、半田試料 120の Snがプローブ 119に転写し、内部まで拡散することにより、接触部 119a表面の各種金属の酸ィ匕物層が破壊されることが考えられる。また、プローブ 119側の接触部 119aと半田試料 120側の接触部 120aとの間で生じる物質の移動は、半田試料 120側の接触部 120aからプロ一ブ 119側の接触部 119aへの Snの移動であるため、プローブ 119の表面部分が無くなることはなぐプローブ 118側に下地層として Niが存在したとしても、 Niが露出することはないものと考えられる。 [0155] すなわち、図 28は、プローブ 119の接触部 119aの転写後における 8000倍の断面分析結果を示す。（a)はコンポ像を示し、色の薄い部分がプローブ接触部 119aの断面を示し、（b)の色の薄い部分が Agを示し、（c)の色の薄い部分が Snを示す。

[0156] これによれば、図 28 (c)に示すように、 Snが内部に拡散していることが分かる。この Snの拡散過程で、接触部 119a表面に存在するであろう各種金属の酸化被膜が破壊されることが予想される。また、この接触部 119aの Sn拡散部分は、表面が酸化してもその酸ィ匕被膜が、 Niの酸ィ匕被膜に比較して半田試料 120との接触により物理的に破壊されやす、ことが考えられる。

[0157] そして、このこと〖こより、接触部 119aの接触抵抗の増加が抑制されるものと考えられる。

[0158] これを裏付けるものとして、測定結果による図 29のサイクル数と電気抵抗値との関係を示すグラフがある。このグラフは、上記プローブ 119の 2つのサンプルを用い、サイタル毎に接触部 119aの電気抵抗値を測定したものであり、このグラフを観れば、サイタル数が増加しても、電気抵抗値がそれ程増加して、な、ことが分かる。

[0159] 次に、バーンイン試験における従来の Auメツキのプローブ 117と、この発明に係る上記接触部が Ag— SnO複合材のプローブ 121との電気抵抗値増加傾向を比較し

2

た。

[0160] なお、試験内容は、前述の Ag—ZnO及び Ag—Cの場合と同様である。ちなみに、 Ag-SnO複合材のプローブ 121は、 Agが 90. 0、 SnO力 10. 0の重量比であり、

2 2

このプローブ 121の先端の両面を # 1200粗さの研磨紙で研磨の後、 # 4000粗さの研磨紙で仕上げる。

[0161] その Auメツキのプローブ 117では、前述と同様、 Niが露出することにより、この Niが空気中で比抵抗の大きい酸ィ匕被膜を作るため、接触抵抗が増加するものと考えられる。

[0162] 一方、 Ag— SnO複合材のプローブ 121は、 Snの拡散がプローブ 121の内部深く

2

まで見られたことから、 Ag-SnO複合材のプローブ 121では、接触部 121aでの Sn

2

の拡散過程で、プローブ側接触部表面の各種金属の酸ィヒ物層が破壊されることが低抵抗を保つ理由として考えられる。また、 Ag— SnO複合材のプローブ 121の接触部 121aの Sn拡散部分は、表面が酸化されても、その酸ィ匕被膜が、 Niの酸ィ匕被膜に比較し、半田試料 120との接触により物理的に破壊されやすいことが考えられる。

[0163] 図 30は、プローブ 121の接触部 121aの転写後における 8000倍の断面分析結果を示す。（a)はコンポ像を示し、色の薄い部分がプローブ接触部 121aの断面を示し、（b)の色の薄い部分が Agを示し、（c)の色の薄い部分が Snを示す。

[0164] これによれば、図 30 (c)に示すように、 Snが内部に拡散していることが分かる。この Snの拡散過程で、接触部 121a表面に存在するであろう各種金属の酸化被膜が破壊されることが予想される。また、この接触部 121aの Sn拡散部分は、表面が酸化してもその酸ィ匕被膜が、 Niの酸ィ匕被膜に比較して半田試料 120との接触により物理的に破壊されやす、ことが考えられる。

[0165] そして、このこと〖こより、接触部 121aの電気的な接触抵抗の増加が抑制されるものと考えられる。

[0166] これを裏付けるものとして、測定結果による図 31のサイクル数と電気抵抗値との関係を示すグラフがある。このグラフは、上記プローブ 121の 2つのサンプルを用い、サイタル毎に接触部 121aの電気抵抗値を測定したものであり、このグラフを観れば、サイタル数が増加しても、電気抵抗値が増加して、な、ことが分かる。

[発明の実施の形態 4]

[0167] 図 32には、この発明の実施の形態 4を示す。

[0168] この実施の形態 4の電気接触子は、ここでは、バーンイン試験用の ICソケット (電気部品用ソケット）に配設されるコンタクトピンで、このコンタクトピンを介して、ノーンイン試験時に、「電気部品」である ICパッケージと配線基板とを電気的に接続するようにしている。

[0169] この ICパッケージは、例えば方形状のパッケージ本体の下面に多数の端子が設けられ、この端子は、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。

[0170] その ICソケットは、配線基板上に取り付けられるソケット本体を有し、このソケット本体に、複数のコンタクトピンが配設されている。

[0171] このコンタクトピンは、端子 215に接触する接触部 210が、図 32に示すように、銅（ Cu)の基材 211と、この基材 211の表面側に設けられた Ni (ニッケル)メツキ層 212と

、この Niメツキ層 212の表面側に設けられた接点材料 213と力も構成されている。

[0172] この接点材料 213は、半田に含まれる Snが拡散する材料で、この接点材料 213は

、鉛フリー半田より引っ張り強度が高ぐ且つ、 Snが拡散した合金においても鉛フリー半田より引っ張り強度が高くなるような材料が選択されている。

[0173] その接点材料 213としては、例えば Pd (パラジウム） Ag (銀)合金のメツキ層、 Ag メツキ層及び Pd Ag合金のメツキ層が積層されたもの、 Agメツキ層及び Pdメツキ層が積層されたもの、又は、 Ag—Sn合金のメツキ層から形成されている材料等が用いられている。

[0174] そして、接点材料 213である Pd—Ag合金の引っ張り強度は、 500MPa前後である。これに対して、半田の強度は、 50MPa程度であり、接点材料 213である Pd—Ag合金に Snが拡散した場合の合金の引っ張り強度も、半田の引っ張り強度より高い。勿論、 Agメツキ層及び Pd—Ag合金のメツキ層が積層されたもの、 Agメツキ層及び Pdメツキ層が積層されたもの、又は、 Ag— Sn合金のメツキ層の引っ張り強度、及び、これらと Snとの合金の引っ張り強度は、半田の引っ張り強度よりも高い。

[0175] これによれば、力かるコンタクトピンを、 ICパッケージの端子 215に接触させ、バーンイン試験を繰り返し行うことにより、従来では、コンタクトピンの電気抵抗値が早期に上昇していたが、この実施の形態では、電気抵抗値の上昇を抑制できて、ノーンイン試験を適性に行うことができる。

[0176] すなわち、従来では、コンタクトピンの最表層が Auメツキ層で、下地層が Niで成形されて、るため、鉛フリー半田の端子を有する ICノッケージを対象としたバーンイン試験を繰り返すうちに Auが端子側に溶け込んで Auメツキ層が無くなり、下地層の Ni が露出するようになる。そして、 Niが空気中で比抵抗の大きい酸ィ匕被膜を作るため、コンタクトピンの端子に対する接触部分の電気抵抗値が増加するものと考えられる。

[0177] しかし、この実施の形態では、コンタクトピンの接触部 210を半田に含まれる Snが拡散する接点材料 213で形成することにより、 Snが接触部 210の内部まで拡散し、接触部 210表面に Snが酸ィ匕物として蓄積され難くなる。

[0178] また、この接点材料 213は、コンタクトピンの接触部 210の引っ張り強度が半田より強いため、電気部品を取り出す際に、結果として、コンタクトピンの接触部 210と電気部品端子 215との境界面で引き剥がされることとなり、電気部品端子 215側に接触部 210表面の金属が引き剥がされて持って行かれることが無ぐ下地層である Niメツキ層 212が露出せずに、低抵抗を保っため、バーンイン試験を繰り返しても、接触部 2 10の電気抵抗の早期の上昇を抑制できる。

[発明の実施の形態 5]

[0179] 図 33には、この発明の実施の形態 5を示す。

[0180] この実施の形態 5は、接点材料 214が実施の形態 4のものと相違している。

[0181] この実施の形態 5の接点材料 214は、半田に含まれる Snが拡散し難い材料に、酸化物、又は有機物を添加することで、半田に含まれる Snの拡散を可能としたものである。また、この接点材料 214も、半田より引っ張り強度が高ぐ且つ、 Snが拡散した合金においても半田より引っ張り強度が高いものである。

[0182] この接点材料 214としては、例えば銀に酸ィ匕亜鉛、炭素、又は、酸ィ匕錫が添加された材料等が用いられる。

[0183] そして、接点材料 214である銀に酸ィ匕亜鉛が添加された材料の引っ張り強度は、 1 50〜300MPaであり、又、この接点材料 214に Snが拡散した場合の合金の引っ張り強度も、半田の引っ張り強度より高ぐ半田の強度は、 50MPaである。勿論、他の Ag に Cを添カ卩した材料、又は Agに SnOを添加した材料等の引っ張り強度、及び、これ

2

らと Snとの合金の引っ張り強度も、半田の引っ張り強度よりも高い。

[0184] この実施の形態では、半田に含まれる Snが拡散し難い材料に、酸化物、又は有機物を添加することで、コンタクトピンの接触部 210を半田に含まれる Snが拡散する接点材料 214で形成することにより、 Snが接触部 210の内部まで拡散し、接触部 210 表面に Snが酸ィ匕物として蓄積され難くなる。

[0185] また、この接点材料 214は、コンタクトピンの接触部 210の引っ張り強度が半田より強いため、電気部品を取り出す際に、結果として、コンタクトピンの接触部 210と電気部品端子 215との境界面で引き剥がされることとなり、電気部品端子 215側に接触部 210表面の金属が引き剥がされて持って行かれることが無ぐ下地層である Niメツキ層 212が露出せずに、低抵抗を保っため、バーンイン試験を繰り返しても、接触部 2 10の電気抵抗の早期の上昇を抑制できる。

[0186] また、ここで、 Niメツキ層 212が無くても機能上問題ない。また、 Niメツキ層 212及び

Cu基材 211が無ぐ接触部 210全体が接点材料 214から成っていても機能上問題はない（図 33の ( ）， 0Π , ( ）, ( T)参照)。

[0187] 次に、この発明の効果を裏付ける評価試験について説明する。

[0188] ここでは、バーンイン試験における従来の Auメツキのプローブ 217と、この発明に係る上記接触部 210の接点材料 213 (Pd—Ag)が設けられたプローブ 218、又は、接点材料 214 (Agに ZnOを添加）が設けられたプローブ 219との電気抵抗値増加傾向を比較した。

(1)試験内容

[0189] 実際のコンタクトピンを用いた実装試験ではなぐ単純な形状のプローブ 217, 218 , 219及び半田試料 220を用いたモデル試験とする。理由は、接触部の材料特性をより正確に評価するためである。つまり、電気部品用ソケットにコンタクトピンを配設した状態での接触では、不安定要素が多ぐ試験条件再現の信頼性に問題があると考えられる。

[0190] 本モデル試験で用いるプローブ 217, 218, 219及び半田試料 220は次の仕様とする。

(2) Auプローブ仕様 (従来）

[0191] 基材にリン青銅を使用する。

[0192] プローブ 217の形状は、図 34に示すように、接触部 217aが 90度の角度に形成されている。

[0193] この接触部 217aの管理及び製法は、基材先端部を # 1200粗さの研磨紙で研磨の後、 # 4000粗さの研磨紙で仕上げる。その後、 Niメツキ 2〜3 μ mを施し、その上に Auメツキ 0. 8 μ mを施す。

(3) Pd—Agプローブ仕様

[0194] 基材にリン青銅を使用する。

[0195] プローブ 218の形状は、図 34に示すように、接触部 218aが 90度の角度に形成されている。 [0196] この接触部 218aの管理及び製法は、基材先端部を # 1200粗さの研磨紙で研磨の後、 # 4000粗さの研磨紙で仕上げる。その後、 Niメツキ 2〜3 μ mを施し、その上に Pd— Agメツキを 2〜3 /ζ πι施している。 Pdと Agとの重量比は、 6 :4である。

(4) Ag— ZnOプローブ仕様

[0197] 全体に Ag— ZnOを使用する。

[0198] プローブ 219の形状は、図 34に示すように、接触部 219aが 90度の角度に形成されている。

[0199] この接触部 219aの管理及び製法は、先端部を # 1200粗さの研磨紙で研磨の後、

# 4000粗さの研磨紙で仕上げる。 Agと ZnOとの重量比は、 9 : 1である。

(5)半田試料仕様

[0200] 基材にガラスエポキシを使用した。

[0201] 半田試料 220は、図 35に示すように、ガラエポ基板に CuZNiAuをプリントし、その上に鉛フリー（Sn—Ag— Cu,重量比 96. 5 : 3 : 0. 5)ペースト半田をスクリーン印刷し、リフローして表面張力により、接触部 20aを形成した。

(6)測定方法

[0202] ·抵抗値測定法： 4端子法により行った。

[0203] ，試験条件

[0204] 接触加重： 15g (分銅による管理）

[0205] 周囲温度：室温〜 150°C

[0206] 電流：80mA

[0207] ·試験サイクル

[0208] a.プローブ接触部 217a, 218a, 219aを半田試料 220に接触

b.プローブ接触部 217a, 218a, 219aの抵抗値測定

cプローブ 217, 218, 219を 150。Cまで昇温

d. 6時間 150°Cを保つ

e.室温まで降温

f.非接触状態で 30分放置

g.プローブ接虫咅 217a, 218a, 219aを半田試料 220の新し!/、面【こ移動 [0209] 上記 a〜gを 40サイクル

(7)接触部断面分析

[0210] 上記試験サイクルを行い、各プロ—ブ 217, 218, 219の接触部 217a, 218a, 21 9aの分析を行った。

[0211] Auメツキのプローブ 217では、バーンイン試験を繰り返すと、 Auが半田試料 220 側に溶け込んで Auメツキ層が無くなり、下地層 Niが露出する部分が生じた。

[0212] すなわち、図 36は、プローブ 217の接触部 217aの転写後における約 8000倍の断面分析結果を示す。この図 36から、 Niが接触部 217aの表面に露出していることが分かる。

[0213] そして、このように Niが露出することにより、この Niが空気中で比抵抗の大きい酸ィ匕被膜を作るため、接触抵抗が増加するものと考えられる。

[0214] これを裏付けるものとして、測定結果による図 37のサイクル数と電気抵抗値との関係を示すグラフがある。このグラフは、上記プローブ 217の 4つのサンプルを用い、サイタル毎に接触部 217aの電気抵抗値を測定したものであり、このグラフを観れば、サイタル数が増加するに従って、電気抵抗値も増加して、ることが分かる。

[0215] 一方、この発明の実施の形態 4にかかる Pd— Agのプローブ 218では、半田試料 2 20の Snがプローブ 218に転写し、内部まで拡散することにより、接触部 218a表面の各種金属の酸ィ匕物層が破壊されることが考えられる。また、プローブ 218側の接触部 218aと半田試料 220側の接触部 220aとの間で生じる物質の移動は、半田試料 220 側の接触部 220aからプローブ 218側の接触部 218aへの Snの移動であるため、プローブ 218の表面部分が無くなることはなぐプローブ 218側に下地層として Niが存在しても、 Niが露出することはない。

[0216] すなわち、図 38は、プローブ 218の接触部 218aの転写後における約 8000倍の断面分析結果を示す。この図 38によれば、 Snが内部に拡散していることが分かる。

[0217] また、 Pd—Agの接点材料 213は、強度が半田より強いため、半田試料 220側に接触部 218a表面の金属が持って行かれることが無ぐ下地層である Niが露出していないことが分かる。

[0218] そして、このことにより、接触部 218aの接触抵抗の増加が抑制されるものと考えられる。

[0219] これを裏付けるものとして、測定結果による図 39のサイクル数と電気抵抗値との関係を示すグラフがある。このグラフは、上記プローブ 218の 2つのサンプルを用い、サイタル毎に接触部 218aの電気抵抗値を測定したものであり、このグラフを観れば、サイタル数が増加しても、電気抵抗値が増加して、な、ことが分かる。

[0220] また、この発明の実施の形態 5に力かる Agに ZnOを添カ卩した材料のプローブ 219 では、半田試料 220の Snがプローブ 218に転写し、内部まで拡散することにより、接触部 219a表面の各種金属の酸ィ匕物層が破壊されることが考えられる。また、プロ一ブ 219側の接触部 219aと半田試料 220側の接触部 220aとの間で生じる物質の移動は、半田試料 220側の接触部 220aからプローブ 219側の接触部 219aへの Snの移動であるため、プローブ 219の表面部分が無くなることはなぐプローブ 219側に下地層として Niが存在したとしても、 Niが露出することはないものと考えられる。

[0221] すなわち、図 40は、プローブ 219の接触部 219aの転写後における約 8000倍の断面分析結果を示す。（a)はコンポ像を示し、（b)の色の薄い部分が Agを示し、（の色の薄、部分力 ¾nOを示し、 (d)の色の薄、部分が Snを示す。

[0222] これによれば、図 40 (d)に示すように、 Snは、接触部 219aの内部に拡散していることが分力ゝる。

[0223] ちなみに、 Agのみでは、 Snは Ag内部に拡散せず、合金は形成されず、 Agの表面に積層された Snが酸ィ匕して電気抵抗値が上昇してしまう。

[0224] そして、このことにより、接触部 219aの接触抵抗の増加が抑制されるものと考えられる。

[0225] これを裏付けるものとして、測定結果による図 41のサイクル数と電気抵抗値との関係を示すグラフがある。このグラフは、上記プローブ 219の 2つのサンプルを用い、サイタル毎に接触部 219aの電気抵抗値を測定したものであり、このグラフを観れば、サイタル数が増加しても、電気抵抗値が増加して、な、ことが分かる。

[0226] なお、上記実施の形態では、「電気接触子」であるコンタクトピンを 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。

符号の説明コンタクトピン

基材

下地層

最表層

a Pd— Agメツキ層

b Pdメツキ層

c Agメツキ層

8Ag—ZnO複合材によるプローブ

9Ag— C複合材によるプローブ

0半田試料

1Ag-SnO複合材によるプローブ

2

0接触部

1基材

2 Niメツキ層

3,214接点材料

8接点材料が Pd— Agのプローブ

9接点材料が Agに ZnOを添加した材料のプロ0半田試料

Claims

請求の範囲

[I] 導電性を有する材料から成る基材と、熱を加えることにより Sn (錫）が溶け込んで拡散する材料から成る最表層とを有することを特徴とする電気接触子。

[2] 前記基材と前記最表層との間に、 Ni (ニッケル)から成る下地層を有することを特徴とする請求項 1に記載の電気接触子。

[3] 前記最表層は、 Pd (パラジウム)及び Ag (銀)の材料力も成る最表層であることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の電気接触子。

[4] 前記 Pdと Agとの重量は、 Agが大きいことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の電気接触子。

[5] 前記最表層は、 Pd— Agメツキ層を有することを特徴とする請求項 1又は 2に記載の電気接触子。

[6] 前記最表層は、 Pd— Agメツキ層と、 Agメツキ層又は Pdメツキ層とが積層されていることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の電気接触子。

[7] 前記最表層は、 Agメツキ層と Pdメツキ層とが積層されていることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の電気接触子。

[8] 前記最表層は、 Agと他の 1種以上の金属力なる最表層であることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の電気接触子。

[9] 前記最表層は、 Agと Sn (錫)からなる最表層であることを特徴とする請求項 8に記載の電気接触子。

[10] 前記最表層は、 Agと Snとの重量比は前記 Agが 80%以上であることを特徴とする請求項 8に記載の電気接触子。

[II] 電気部品の端子に接触して電気的に接続される電気接触子において、

少なくとも前記端子に接触する接触部が、熱を加えることにより Sn (錫）が溶け込んで拡散する、 Ag—金属元素の酸化物の複合材料から形成されていることを特徴とする電気接触子。

[12] 前記複合材料は、 Ag— ZnO力形成されて、ることを特徴とする請求項 11に記載の電気接触子。

[13] 前記 Agと前記 ZnOの重量比は、前記 Agが 80%以上であることを特徴とする請求項 12に記載の電気接触子。

[14] 前記複合材料は、 Ag— SnO力形成されていることを特徴とする請求項 11に記

2

載の電気接触子。

[15] 前記 Agと前記 SnOの重量比は、前記 Agが 80%以上であることを特徴とする請求

2

項 14に記載の電気接触子。

[16] 電気部品の端子に接触して電気的に接続される電気接触子において、

少なくとも前記端子に接触する接触部が、熱を加えることにより Sn (錫）が溶け込んで拡散する、 Ag—金属以外の物質の複合材料から形成されていることを特徴とする電気接触子。

[17] 前記複合材料は、 Ag—C力形成されていることを特徴とする請求項 16に記載の電気接触子。

[18] 前記 Agと前記 Cの重量比は、前記 Agが 80%以上であることを特徴とする請求項 1

7に記載の電気接触子。

[19] 電気部品の端子に接触して電気的に接続される電気接触子において、

少なくとも前記端子に接触する接触部には、半田に含まれる Sn (錫）が拡散する接点材料が設けられ、該接点材料は、前記半田より引っ張り強度が高ぐ且つ、前記 S nが拡散した合金においても前記半田より引っ張り強度が高いことを特徴とする電気接触子。

[20] 前記接点材料は、 Pd (パラジウム）— Ag (銀)合金のメツキ層、 Agメツキ層及び Pd —Ag合金のメツキ層が積層されたもの、 Agメツキ層及び Pdメツキ層が積層されたもの、又は、 Ag— Sn合金のメツキ層力も形成されていることを特徴とする請求項 19に記載の電気接触子。

[21] 前記接点材料は、前記半田に含まれる Snが拡散し難い材料に、酸化物、又は有機物を添加することで、前記半田に含まれる Snの拡散を可能としたことを特徴とする請求項 19に記載の電気接触子。

[22] 前記接点材料は、銀に酸ィ匕亜鉛、炭素、又は、酸ィ匕錫が添加された材料であることを特徴とする請求項 21に記載の電気接触子。

[23] 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請求項 1乃至 22の何れか一つに記載の電気接触子とを有することを特徴とする電気部品用ソケット。