WO2007052438A1 - スパイラル状接触子およびその製造方法 - Google Patents

スパイラル状接触子およびその製造方法 Download PDF

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WO2007052438A1
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spiral
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Yukihiro Hirai
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Advanced Systems Japan Inc.
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Definitions

  • the present invention relates to a spiral contact that has little heaviness even in a high temperature environment and has excellent electrical conductivity, and in particular, diffuses and penetrates a dissimilar metal into the surface layer of the spiral contact so that an alloy with the dissimilar metal is formed.
  • the present invention relates to a spiral contact that is formed to improve the characteristics of the spiral contact and a method for manufacturing the same.
  • FIG. 15 is an enlarged perspective view showing a connector terminal according to a conventional embodiment.
  • This connector terminal is, for example, an in-vehicle connector of an automobile, and is made of a thin plate of Cu alloy as shown in FIG. 15, and at least a pair of male terminals 51 and female terminals that can be fitted to each other. It consists of 52.
  • These male terminal 51 and female terminal 52 are constituted by a sliding portion S and a portion N force other than that.
  • the Vickers hardness of the sliding part S is in the range of 60 to 700HV
  • the Picker's hardness of the other part N is set to be in the range of 45 to 250HV!
  • the male terminal 51 and the female terminal 52 are set so that the difference in Vickers hardness between them is 15 HV or more at the sliding portion of each other.
  • the difference in the picker hardness of the male terminal 51 and the female terminal 52 is set to 15 HV or more, whereby the effect of reducing the insertion force (insertion / extraction force) can be obtained. For this reason, compared with the case where both are hard to the same extent, contact stability is excellent, and the burden at the time of insertion / extraction by a human hand is reduced.
  • the connector insertion / removal resistance is reduced, the insertion force required when assembling the connector is reduced, the work efficiency of the assembly work is improved, and the worker's fatigue can be reduced.
  • FIGS. 16 (a) and 16 (b) are enlarged views of a sliding portion, in which a plating layer and an alloy by thermal diffusion are formed on the surface of a Cu alloy substrate.
  • Fig. 16 (a) [As shown here] Surface of Cu alloy substrate 53 [Cu, Ag, Ni, PbZn, P, B, Cr, Mn, Fe, Co, Pd, Pt, Ti, Zr , Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, In, C, S, Au, Al, Si, Sb, Bi, and Te Then, a thin metal plate 55 is formed. By the plating treatment, the Cu alloy substrate 53 and a metal selected from the above metals are alloyed to harden the plating surface to a predetermined hardness.
  • the pure Sn layer 57 The Cu Sn alloy 58 is thermally diffused between the pure S layer 57 and the Cu layer 56 or between the Cu layer 56 and the substrate 53 until the thickness force becomes less than 6 / zm.
  • the surface layer 54 of the substrate 53 made of the Cu layer 56, the pure Sn layer 57, and the alloy 58 is formed.
  • the fitting property can be improved in the energization stability, and the contact resistance can be reduced. Further, the insertion input can be reduced, and the insertion / removability can be improved. In addition, it is possible to improve work efficiency in assembly work, such as in an automobile assembly process. Furthermore, since the gripping force does not change, it is possible to ensure a stable mounting that does not come off due to vibration of the engine or the like (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-179055 (paragraph number “0032”, FIG. 1)
  • the present invention was devised in order to solve the above-mentioned problems.
  • the spiral contactor manufacturing method as the first feature of the present invention has at least a surface layer of a core metal of the spiral contactor that is different from the core metal.
  • a method of manufacturing a spiral contact that diffuses and permeates two dissimilar metals, wherein the core metal is heated while being in contact with the dissimilar metal, thereby diffusing and permeating atoms of the dissimilar metal into the surface layer of the core metal. It is characterized by making it.
  • the spiral contactor manufacturing method is a spiral structure in which at least one dissimilar metal different from the core metal is diffused and permeated into the surface layer of the core metal of the spiral contactor.
  • a third feature of the present invention is the method of manufacturing a spiral contact according to the first feature or the second feature, wherein the heating temperature is the core metal that contacts each other.
  • the lower limit of the temperature is 0.4 times the absolute temperature of the metal having the highest melting point, the lowest melting point, and the upper limit is the absolute temperature of the melting point of the metal. .
  • a fourth feature of the present invention is the method of manufacturing a spiral contact described in the second feature, wherein the pressure under the pressurized environment is 0. IMPa or more and lO. OMPa or less. It is characterized by being.
  • a fifth feature of the present invention is the method for producing a spiral contact according to the first feature or the second feature, wherein the dissimilar metal is titanium (Ti), Titanium is deposited on the surface of the core metal by physical vapor deposition.
  • the dissimilar metal is titanium (Ti), Titanium is deposited on the surface of the core metal by physical vapor deposition.
  • a sixth feature of the present invention is the method for producing a spiral contact according to the first feature or the second feature, wherein the dissimilar metal is aluminum (A1), Aluminum is deposited on the surface of the core metal by physical vapor deposition.
  • a seventh feature of the present invention is the method of manufacturing a spiral contact according to any one of the first, second, and fourth features, wherein the core metal is It is composed of nickel (Ni) deposited on the copper (Cu) substrate, and by heating the Cu substrate and the core metal in contact with each other, the surface layer of the core metal is Cu. It is characterized by the diffusion and penetration of atoms.
  • An eighth feature of the present invention is the spiral contactor manufacturing method according to the first feature or the second feature, wherein the spiral contactor manufacturing method is When the core metal is composed of nickel (Ni) deposited on a copper (Cu) substrate and the heterogeneous metal is composed of titanium (Ti), the heating temperature is 779 to 1358K. It is characterized by.
  • a ninth feature of the present invention is the method of manufacturing the spiral contact according to the first feature or the second feature, wherein the method of manufacturing the spiral contact is the same.
  • the core metal is composed of nickel (Ni) deposited on a copper (Cu) substrate and the heterogeneous metal is composed of aluminum (A1)
  • the heating temperature is 691 to 934K. It is characterized by that.
  • a tenth feature of the present invention is the method of manufacturing a spiral contact according to any one of the first, second, and fourth features, wherein the core metal is It is composed of copper (Cu) deposited on the barrier material after the barrier material is plated on the copper (Cu) substrate, and the Cu substrate, the barrier material, and the core metal are laminated. It is characterized in that the atoms of the barrier material are diffused and permeated into the surface layer of the core metal by heating.
  • An eleventh feature of the present invention is a method of manufacturing a spiral contact according to the tenth feature, wherein the noria material is a gasket. (Ni) plating, copper (Cu) with the core metal deposited on the Ni plating, and the front When the dissimilar metal is composed of titanium (Ti), the heating temperature is 779 to 1358K.
  • a twelfth feature of the present invention is a method of manufacturing a spiral contact according to the tenth feature, wherein the noria material is a non-packet in the method of manufacturing a spiral contact.
  • the heating temperature is 691 to 934 K. It is characterized by that.
  • a thirteenth feature of the present invention is a spiral contactor, wherein any one of the first, second, fourth, eleventh, and twelfth features. It is formed by the manufacturing method as described in above.
  • the core metal that forms the contact has the characteristics of different metals, has a small thickness and has good panel properties even in a high temperature environment, and can obtain a spiral insect with excellent electrical conductivity.
  • the core metal that forms the spiral contact has the characteristics of different metals, and has a small thickness and good panel characteristics even in a high temperature environment, and a spiral contact excellent in electrical conductivity can be obtained.
  • the heating temperature is 0.4 times the absolute temperature of the melting point of the metal having the highest melting point among the core metal and the dissimilar metal that are in contact with each other.
  • the pressure in the pressurized environment is set to 0. IMPa or more and lO. OMPa or less, so that the alloy is shortened only on the surface layer of the spiral contact. Can be formed in time.
  • the dissimilar metal is titanium (Ti).
  • Ti titanium
  • the dissimilar metal is titanium (Ti).
  • the dissimilar metal is aluminum (A1), and by depositing aluminum on the surface of the core metal by a physical vapor deposition method, An alloy is formed only on the surface of the child in a short time, and the core metal that forms the spiral contactor combines the characteristics of different metals, and the spiral contactor that shows good panel properties with a small amount of strain even in high-temperature environments. Obtainable.
  • the core metal is composed of nickel (Ni) metal deposited on a copper (Cu) substrate, the Cu substrate and the core.
  • Ni nickel
  • Cu copper
  • the core metal is composed of nickel (Ni) metal deposited on a copper (Cu) substrate, the Cu substrate and the core.
  • the core metal is composed of nickel (Ni) deposited on a copper (Cu) substrate, and the dissimilar metal is composed of titanium (Ti).
  • the heating temperature is 779 to 1358K
  • the alloy is formed in a short time only on the surface of the spiral contact, and the core metal that forms the spiral contact has the characteristics of different metals, It is possible to obtain a spiral contact having a small thickness and good panel property even in a high temperature environment and having excellent electrical conductivity.
  • the core metal is composed of nickel (Ni) deposited on a copper (Cu) substrate, and the dissimilar metal is composed of aluminum (A1).
  • the heating temperature is 691 to 934K, only the surface layer of the spiral contactor is formed with an alloy in a short time, and the core metal forming the spiral contactor has the characteristics of different metals, Even in a high temperature environment, it is possible to obtain a spiral contact having a small size and good panel characteristics and excellent electrical conductivity.
  • the core metal is burrs on the copper (Cu) substrate.
  • the copper (Cu) force that is deposited on the barrier material after plating is also formed, and by heating in a state where the Cu substrate, the rear material, and the core metal are laminated, the spiral contactor is heated.
  • An alloy is formed only on the surface layer in a short time, and the core metal that forms the spiral contactor has the characteristics of different metals. A spiral contact can be obtained.
  • the noble material is nickel (Ni) plating
  • the core metal is copper (Cu) deposited on the Ni plating
  • different types When the metal is made of titanium (Ti), the heating temperature is set to 779 to 1358K, so that the alloy is formed only on the surface layer of the spiral contact in a short time to form the spiral contact.
  • the metal has characteristics of dissimilar metals, has a small thickness even in high-temperature environments, exhibits good panel properties, and can obtain a spiral contact having excellent electrical conductivity.
  • the noble material is nickel (Ni) plating
  • the core metal is copper (Cu) deposited on the Ni plating
  • the dissimilar metal is
  • the heating temperature is set to 691 to 934K, so that an alloy is formed only on the surface layer of the spiral contactor in a short time, and the core metal forming the spiral contactor is different.
  • SNO which has the characteristics of a metal, has a small panel thickness even in high-temperature environments, and exhibits good panel properties and excellent electrical conductivity. A spiral contact can be obtained.
  • FIG. L (a) is a snowboard according to the first embodiment. It is a perspective view showing an outline of a spiral contact
  • FIG. (b) and (c) are cross-sectional views taken along line A-A shown in (a), and (c) shows a semiconductor device having spherical connection terminals inserted into the spiral contact shown in (b). It is sectional drawing which shows a mode that it wore.
  • FIG. 2 A cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the spiral contact according to the first embodiment.
  • (A) is a resist coating process
  • (b) is a photomask process
  • (c) is a development and fixing process
  • (d) is a plating process
  • (e) is a resist removal process.
  • FIG. 3 (a) is a view for explaining a method of manufacturing a spiral contact according to the first embodiment.
  • FIG. (B) and (d) are different metal deposition steps.
  • (C) and (e) are enlarged schematic views of the C part and the C part shown in (b) and (d), respectively.
  • FIG. (b) is an enlarged schematic diagram showing (d) of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a heating and pressurizing method in the manufacturing method of the spiral contact according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a state diagram of a metal at an absolute temperature showing a heating temperature and a metal state in the manufacturing method of the spiral contact according to the first embodiment.
  • a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the spiral contact according to the first embodiment shows the polyimide lamination process, (b) shows the polyimide pressure bonding process, (c) shows the Cu etching process, (d) shows the substrate pasting process, and (e) shows the electroless Au plating process.
  • (a) shows a diffusion / penetration process of different metals in the manufacturing method of the spiral contact according to the second embodiment.
  • (B) is an enlarged schematic diagram showing before diffusion penetration, and
  • (c) is an enlarged schematic diagram of the part shown in (a).
  • a metal state diagram at an absolute temperature showing a heating temperature and a metal state in the spiral contactor manufacturing method according to the second embodiment.
  • FIG. 10 A process sectional view for explaining the manufacturing method of the spiral contact according to the third embodiment.
  • (A) is a resist coating process
  • (b) is a photomask process
  • (c) is a development and fixing process
  • (d) is a plating process
  • (e) is a resist removal process.
  • FIG. 11 shows a diffusion / penetration process of dissimilar metals in the manufacturing method of the spiral contact according to the third embodiment.
  • (B) is an enlarged schematic diagram showing before diffusion penetration, and
  • (c) is an enlarged schematic diagram of part 2C shown in (a).
  • FIG. 13 (a) shows a diffusion / penetration process of dissimilar metals in the method for manufacturing a spiral contact according to the fourth embodiment.
  • (B) is an enlarged schematic diagram showing before diffusion penetration, and
  • (c) is an enlarged schematic diagram of two parts shown in (a).
  • FIG. 14 is a state diagram of a metal at an absolute temperature showing a heating temperature and a state of the metal in the spiral contactor manufacturing method according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is an enlarged perspective view showing a male terminal and a female terminal that perform electrical conduction according to a conventional example.
  • FIG. 16 A plating layer or an alloy by heat diffusion is formed on the surface of a Cu alloy substrate constituting the terminal shown in FIG.
  • FIG. 1 (a) is a perspective view schematically showing a spiral contact according to the present embodiment
  • FIGS. 1 (b) and 1 (c) are cross-sectional views taken along line AA in FIG. 1 (a). is there.
  • Fig. 1 (b) is a cross-sectional view showing a state in which a horizontal spiral contact is provided
  • Fig. 1 (c) is a spherical connection to the spiral contact shown in Fig. 1 (b).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a semiconductor device having a terminal (hereinafter also referred to as a solder ball) is inserted and the spherical connection terminal canonical contact is pressed and contacted with high accuracy.
  • a semiconductor device having a terminal hereinafter also referred to as a solder ball
  • the individual contact 7 is individually insulated by a guide frame (polyimide plate or polyimide film) 8. Further, the guide frame 8 is horizontally positioned and held and supported by the board 9. A configuration in which a plurality of spiral contacts 7 are arranged is referred to as a spiral contactor 10.
  • the spiral contacts 7, 7, "7” of the spiral contactor 10 are arranged in a grid pattern on the lower surface of the semiconductor device (IC chip) 4, as shown in FIG. 1 (c), for example.
  • the spherical connection terminal 2 is arranged.
  • the contact length of the spiral contact 7 formed in a spiral shape is 1.5 rotations here, but may be appropriately changed according to the size of the spherical connection terminal 2. Absent.
  • the spiral contact 7 is a flat spiral (spiral) in a natural body, and the width becomes wider as the tip force approaches the root.
  • Spira The core material for forming the lu-shaped contact 7 is a nickel (Ni) base material. Dissimilar metals diffuse and penetrate into the surface layer of nickel (core metal). The dissimilar metal is different from the core metal nickel, for example, titanium (Ti) or aluminum (A1), and the spiral contact 7 has characteristics of these alloys. Furthermore, there is electroless Au plating on this surface.
  • the atoms in the contact portion between the dissimilar metal and the core metal are fluctuated by the thermal energy. Moves and atoms move into the metal with the help of vacancies and the like. In this case, the atoms move through the surface of the metal, and one metal atom moves inside each other by the diffusion phenomenon in which the atom moves to the other side. At this time, the atoms diffuse into each other, so mutual diffusion occurs. The amount of movement of atoms due to diffusion is judged from the size of the diffusion coefficient.
  • the atomic spacing between metals can be reduced and cold welding can be performed to cause diffusion penetration.
  • metal atoms approach a distance of several angstroms, they share free electrons and interact with the crystal lattice point atoms by the relative movement of the metal atoms to diffuse the atoms to each other. be able to.
  • FIG. 2 (a) shows the resist coating process! / (Step S1). As shown in FIG. 2 (a), here, the photoresist 5 is uniformly coated on the upper surface of the copper foil (Cu substrate) 1.
  • FIG. 2B shows a photomask process (step S2).
  • the photomask 6 depicting the shape of the spiral contact 7 (see Fig. 1) is covered on the upper surface of the photosensitive resist 5, and the image of the photomask 6 is adhered and printed. .
  • the photomask 6 may be projected and exposed at an appropriate magnification.
  • FIG. 2 (c) shows a developing and fixing step (step S3).
  • the photosensitive resist 5 see Fig. 2 (b)
  • the portion covered with the photomask 6 (( In the black part b)
  • the resist film is not formed and the copper foil 1 is exposed.
  • a resist film by the fixing resist 5 a is formed as a reverse image (negative) of the spiral contact 7.
  • FIG. 2 (d) shows a measuring process (step S4).
  • the metallic contact nickel (Ni) is deposited only on the exposed portions of the copper foil 1 to form the spiral contact 7.
  • no plating deposition occurs on the resist film (fixing resist 5a).
  • the photomask 6 blocks the photosensitivity, the fixing resist 5a is fixed, and a coating is applied.
  • Nickel (Ni) is traced so as to trace the photomask 6, and the spiral contactor. 7 is formed.
  • the shape of the spiral contact 7 is formed on the surface of the copper foil 1 with high accuracy by photolithography (printing) technology.
  • the thickness of Ni plating is 15-30 / ⁇ ⁇ .
  • FIG. 2 (e) shows a resist removal process! /, (Step S5). As shown in FIG. 2E, the spiral contact 7 remains on the surface of the copper foil 1 by removing the resist.
  • FIG. 3 (a) shows a process of depositing different metals! /, (Step S6).
  • Ti atoms are deposited on the upper surface of the spiral contact 7 formed in step S5 by sputtering.
  • the spiral contact 7 is formed on the Cu substrate 1 and is fixed to the anode 13 of the sputtering apparatus 12 with the surface on which the spiral contact 7 is formed facing the cathode 14 side.
  • the argon gas becomes a plasma state due to the high electric field, and the positive ion Hesitate.
  • the thin film is formed using the sputtering method in the PVD method (physical vapor deposition method), but a method such as vacuum deposition may be used.
  • FIG. 3B is a process diagram showing a state in which titanium (Ti) atoms are deposited on the surface of the nickel base (step S6A). As shown in Fig. 3 (b), the Ti atom thin film 7b is uniformly deposited on the surface of the Ni substrate (see Fig. 3 (c)) and the Cu substrate 1.
  • FIG. 3 (c) is an enlarged schematic diagram of a C portion shown in FIG. 3 (b). As shown in FIG. 3 (c), Ti atoms are deposited on the surface of the nickel (Ni) base material forming the spiral contact 7 as a different metal. Similarly, Ti atoms are deposited on the surface of the Cu substrate 1.
  • a thin film 7b of titanium (Ti) is formed on the upper and side surfaces of the spiral contactor 7.
  • FIG. 3 (d) is a process diagram showing a state in which aluminum (A1) atoms are deposited on the surface of a nickel (Ni) substrate (step S6B). As shown in FIG. 3 (d), the A1 atom thin film 7b ′ is uniformly deposited on the Ni substrate (see FIG. 3 (e)) and the upper surface of the Cu substrate 1.
  • FIG. 3 (e) is an enlarged schematic view of the portion shown in FIG. 3 (d).
  • A1 atoms are deposited as dissimilar metals on the surface of the nickel (Ni) base material that forms the snail-shaped contacts 7,.
  • A1 atoms are deposited on the surface of the Cu substrate 1 as well.
  • the deposition of aluminum (A1) atoms will be described in detail in the second embodiment described later.
  • Fig. 4 (a) shows a diffusion / penetration process of a different metal (step S7A).
  • Fig. 4 (b) is an enlarged schematic diagram showing (c) of Fig. 3 described above, and Fig. 4 (c) is an enlarged view of part C shown in Fig. 4 (a). It is a large schematic diagram.
  • the material constituting the base material (core material) of the spiral contact 7 is a nickel (Ni) plating.
  • Ni nickel
  • Ti atoms are deposited on the upper and side surfaces of the spiral contact 7 by sputtering (Ti deposition portion 7b).
  • Ti atoms deposited on the nickel base and the Cu substrate 1 are heated, so that Ti atoms diffuse into the upper and side surfaces of the nickel (Ni) base. To penetrate. That is, titanium (Ti) atoms as dissimilar metals diffuse and penetrate into the surface layer of the nickel (Ni) base material, and an alloy of nickel (Ni) and titanium (Ti) (diffusion permeation part of dissimilar metals) 7c enters this surface layer. It is formed.
  • the Cu substrate provided on the lower surface of the spiral contact 7 diffuses and penetrates Cu atoms as a dissimilar metal into the lower surface of the spiral contact 7, and an alloy of nickel (Ni) and copper (Cu) ( 7d is formed.
  • nickel (Ni), titanium (Ti), copper (Cu) alloy is partially formed at the interface between alloy (diffusion permeation part of different metal) 7c and alloy (diffusion permeation part of different metal) 7d. Is done.
  • intermetallic compounds TiNi and TiNi are formed at the interface between dissimilar metals (Ti-Ni).
  • intermetallic compounds TiCu, TiCuNi, TiCu form.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a heating and pressurizing method.
  • the pressure setting value was 0. IMPa or more and 10. OMPa or less. In consideration of productivity, this is the pressure required to generate the alloy only on the surface of the spiral contact because the diffusion of atoms proceeds in about 30 minutes. Further, the inside of the pressurizing chamber is heated by a heater. A 10. OMPa argon gas cylinder is used as the pressure source.
  • the diffusion and permeation may be performed by heating under normal pressure (atmospheric pressure).
  • FIG. 6 shows the relationship between the heating temperature and the state of the metal, and is a state diagram of the metal at the absolute temperature.
  • Ti, Ni, and Cu are the types of metals that are heated in a state where the core metal is in contact with a different metal in a pressurized environment.
  • the heating temperature is lower than the absolute temperature of 0.4 times the absolute temperature of the melting point of the core metal and the dissimilar metal that are in contact with each other, and the lowest melting point.
  • the absolute temperature of the melting point of the metal was the upper limit. This is a condition for limiting the diffusion of atoms to the surface layer of the spiral contact.
  • the metal with the highest melting point is titanium (Ti), and the absolute temperature of the melting point of titanium is 0.4 times the absolute temperature of 1948K. Is 779K, so this is the lower limit.
  • the metal with the lowest melting point is copper (Cu), and the upper limit of the absolute temperature of the melting point of copper is 1358K. That is, the lower limit of the heating temperature was 779K and the upper limit was 1358K.
  • the heating time was 30 minutes to 2 hours.
  • the titanium (Ti) material is a diffusion material for improving panel characteristics
  • the copper (Cu) material is a diffusion material for improving conductivity.
  • the upper and lower surfaces and side surfaces are sandwiched between a titanium (Ti) material, which is a diffusion material for improving panel characteristics, and a copper (Cu) material, which is a diffusion material for improving electrical conductivity. ) Is formed.
  • the panel contact characteristic of the spiral contact 7 is reinforced by the shape memory property that is a characteristic of titanium (Ti), and the conductivity is enhanced by the good conductivity that is a characteristic of copper (Cu).
  • step S8 shows a polyimide laminating process (step S8).
  • an alloy of nickel (Ni) and titanium (Ti) formed by diffusion and penetration of titanium (Ti) atoms into a nickel (Ni) substrate (dissimilar metal diffusion part) 7c, 7d (Fig. 4) (See (c)).
  • the polyimide plate 8 having the holes 8a is placed on the surface of the copper foil (Cu substrate) 1 on which the spiral contact 7 is formed.
  • FIG. 7B shows a polyimide press-bonding step (step S9).
  • the polyimide plate 8 is thermocompression bonded to the outermost peripheral portion 7 e of the spiral contact 7, and the spiral contact 27 is fixed to the back side of the polyimide plate 8.
  • FIG. 7 (c) shows a Cu etching process (step S10).
  • the copper foil (Cu substrate) 1 is removed by etching.
  • the spiral contact 7 can stand up through the hole 8a of the polyimide plate 8 while drawing a spiral to the front.
  • the dissimilar metal titanium (Ti) deposited on the Cu substrate by the sputtering method is removed during the Cu etching.
  • FIG. 7 (d) shows a substrate pasting process (step Sl l).
  • a plate (not shown) with a thin and uniform application of thermosetting conductive adhesive 11 is placed on the outermost peripheral portion 7e of the spiral contact 7 (Fig. 7 (b)
  • the adhesive 11 is transferred to the joint surface 7a in contact with the joint surface 7a (see (c) of FIG. 7).
  • This is positioned on the wiring conductor 9a at a predetermined position of the board 9 so as to face the joint surface 7a, and is electrically connected to be thermocompression bonded.
  • the spiral contact 7 is thermocompression bonded to the wiring conductor 9 a formed on the surface layer of the board 9.
  • the joint surface 7a to which the thermosetting epoxy resin as the adhesive 11 is applied is firmly fixed to the board 9 by thermocompression bonding.
  • FIG. 7 (e) shows an electroless Au plating process (step S12). As shown in FIG. 7 (e), electroless Au plating is applied to the surface of the spiral contact 7. As a result, the spiral contact 7 can be electrically connected with low resistance without being oxidized.
  • the second embodiment differs from the first embodiment described above in that the dissimilar metal deposited on the upper and side surfaces of the spiral contact is titanium (Ti) in the first embodiment.
  • the dissimilar metal is aluminum (A1). Note that the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • FIG. 8 (a) shows a diffusion permeation process of dissimilar metals (step S7B).
  • FIG. 8B is an enlarged schematic diagram showing FIG. 3E
  • FIG. 8C is an enlarged schematic diagram of the portion shown in FIG. 8A.
  • the nickel (Ni) plating is used for the base material (core material) of the spiral contactor.
  • A1 atoms are deposited on the upper and side surfaces of this snail-shaped contact by the sputtering method described above (A1 deposit 71).
  • a Cu substrate 1 made of a dissimilar metal (Cu) is provided on the lower surface of the spiral contact.
  • the A1 atoms diffuse into the upper and side surfaces of the nickel (Ni) base.
  • aluminum (A1) as a dissimilar metal diffuses and penetrates into the surface layer of the nickel (Ni) base material, and an alloy of nickel (Ni) and aluminum (A1) (diffusive permeation part of dissimilar metal) 7c ′ Is formed.
  • the Cu substrate 1 provided on the lower surface of the spiral contact diffuses and penetrates into the lower surface of the Cu nuclear S-snoral contact 7 as a dissimilar metal, and an alloy of nickel (Ni) and copper (Cu). (Diffusion permeation part of different metal) 7d 'is formed.
  • the alloy of nickel (Ni), aluminum (A1) and copper (Cu) is partially It is formed.
  • intermetallic compounds AlNi and AlNi are formed at the interface of dissimilar metals (A1-Ni).
  • intermetallic compounds AlCu and AlCu are formed at the interface of dissimilar metals (A1-Cu).
  • FIG. 9 shows the relationship between the heating temperature and the state of the metal, and in particular, is a state diagram of the metal at the absolute temperature.
  • Al, Ni, and Cu are the types of metal to be heated in a state where the core metal is in contact with the dissimilar metal in a pressurized environment.
  • the heating temperature is lower than the lowest melting point of 0.4 times the absolute temperature of the melting point of the metal with the highest melting point among the core metal and the dissimilar metal that are in contact with each other.
  • the absolute temperature of the melting point of the metal was the upper limit. This is a condition for limiting the diffusion of atoms to the surface layer of the spiral contact.
  • the metal with the highest melting point is nickel (Ni), which is 0.4 times the absolute temperature of the melting point of nickel, 1728K. Is 691K, so this is the lower limit.
  • the metal with the lowest melting point is aluminum (A1), and the absolute temperature of the melting point of aluminum is 934K. That is, the lower limit of the heating temperature was 691K and the upper limit was 934 ° C.
  • the aluminum (A1) material is a diffusion material for improving panel characteristics
  • the copper (Cu) material is a diffusion material for improving conductivity
  • copper (Cu) material which is a diffusion material for improving conductivity
  • titanium Ti is replaced with aluminum A1, and steps S8 to S12 (see FIG. 7) are performed.
  • the polyimide plate 8 is placed on the surface of the spiral contactor and the copper foil (Cu substrate) 1, and the spiral contactor is placed on the polyimide plate. Fix to the back side of 8 and then remove the copper foil (Cu substrate) 1 by etching. As a result, the spiral contact can rise up through the hole 8a of the polyimide plate 8 while drawing a spiral to the front side.
  • the dissimilar metal aluminum (A1) deposited on the Cu substrate by the sputtering method is removed during the Cu etching.
  • the third embodiment differs from the first embodiment described above in that the core metal of the spiral contactor is nickel (Ni) in the first embodiment, but in the third embodiment is a spiral shape.
  • the core metal of the contact is copper (Cu). Note that the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 10 (a) shows a resist coating process (step S21). As shown in FIG. 10 (a), here, the photoresist 5 is uniformly coated on the upper surface of the copper foil (Cu substrate) 1.
  • FIG. 10B shows a photomask process! /, (Step S22).
  • Fig. 10 (b) the shape of the spiral contact 27 (spiral contact 7 (see Fig. 1)) is drawn!
  • the photomask 6 covered with the upper surface of the photosensitive resist 5 is covered with the photomask. Burn the 6 images closely. Note that the photomask 6 may be projected and exposed at an appropriate magnification.
  • FIG. 10 (c) shows the developing and fixing step (step S23). As shown in FIG. 10 (c), when the photosensitive resist 5 (see FIG. 10 (b)) is developed and fixed to form a resist film, the portion covered with the photomask 6 (FIG.
  • the resist film is not formed and the copper foil 1 is exposed.
  • a resist film made of the fixing resist 5a is formed as an inverted image (negative) of the spiral contact 27.
  • FIG. 10 (d) shows a measuring process! /, (Step S24).
  • Ni plating is applied as a barrier material only to the exposed part of the copper foil 1, and copper (Cu) is deposited as a core metal on this Ni plating part to form a snail shape.
  • a contact 27 is formed.
  • no plating deposition occurs on the resist film (fixing resist 5a).
  • the photomask 6 shields the photo resist and the fixing resist 5a is fixed, and a coating is applied.
  • Copper (Cu) is traced to trace the photomask 6, and the spiral contact 27 Is formed.
  • the shape of the spiral contact 27 is formed on the surface of the copper foil 1 with high accuracy by photolithography (printing) technology.
  • the thickness of Cu plating is 15-30 ⁇ m.
  • the thickness of the Ni plating is about 0.5 ⁇ m.
  • FIG. 10 (e) shows the resist removal process! /, (Step S25). As shown in FIG. 10 (e), the spiral contact 27 remains on the surface of the copper foil 1 by removing the resist.
  • FIG. 11 shows a diffusion and permeation process of dissimilar metals (step S27A).
  • (B) of FIG. 11 is an enlarged schematic diagram showing the state before diffusion and penetration, and
  • (c) of FIG. 11 is an enlarged schematic diagram of the 2C portion shown in (a) of FIG.
  • the base material (core material) of the spiral contactor 27 is a copper (Cu) plating.
  • Cu copper
  • Ti atoms are deposited on the upper and side surfaces of the spiral contact 27 by the sputtering method (Ti deposition portion 27b).
  • a Cu substrate 1 made of a dissimilar metal (Cu) is present on the lower surface of the spiral contact 27.
  • Fig. 11 (c) by heating Ti atoms, Ni plating, and Cu substrate 1 deposited on the Cu substrate, one atom diffuses into the upper and side surfaces of the copper (Cu) substrate. To penetrate. You In other words, titanium (Ti) atoms as dissimilar metals diffuse into and permeate the surface of the copper (Cu) substrate, and an alloy of copper (Cu) and titanium (Ti) (diffusive permeation of dissimilar metals) into this surface layer. 27c is formed.
  • the Ni plating provided on the bottom surface of the spiral contact 27 diffuses and penetrates the Ni metal as a dissimilar metal into the bottom surface of the spiral contact 27 to form an alloy of copper (Cu) and nickel (Ni) (dissimilar 27d is formed.
  • intermetallic compounds TiCu, TiCuNi, TiCu form.
  • FIG. 12 shows the relationship between the heating temperature and the state of the metal, and is a state diagram of the metal at the absolute temperature.
  • Ti, Ni, and Cu are the types of metal that is heated in a state where the core metal is in contact with the dissimilar metal in a pressurized environment.
  • the heating temperature is set at a temperature lower than the absolute temperature of 0.4 times the absolute temperature of the melting point of the core metal and the dissimilar metal that are in contact with each other, and the melting point is the lowest.
  • the absolute temperature of the melting point of the metal was the upper limit. This is a condition for limiting the diffusion of atoms to the surface layer of the spiral contact.
  • the metal with the highest melting point is titanium (Ti), and the absolute temperature of the melting point of titanium is 0.4 times the absolute temperature of 1948K. Since this is 779K, this is the lower limit.
  • the metal having the lowest melting point is copper (Cu), and the upper limit of the absolute temperature of the melting point of copper is 1358 K. That is, the lower limit of the heating temperature was 779K and the upper limit was 1358K.
  • the atoms of different metal can be diffused and permeated into the surface layer of the spiral contact 27 to obtain the spiral contact 27 having characteristics of an alloy with the different metal.
  • the heating time was 30 minutes to 2 hours.
  • the titanium (Ti) material is a diffusion material for improving panel characteristics
  • the copper (Cu) material is a diffusion material for improving conductivity
  • the upper and side surfaces of the core material (Cu) are sandwiched between titanium (Ti) materials, which are diffusion materials for improving panel characteristics, and a multilayer metal compound (multilayer alloy) is formed by high-temperature heating.
  • Nickel Ni plating is applied to the underside of the core material (Cu base material)! This Ni plating was used as a noria material for forming the core material with Cu material.
  • the spiral contact 27 has enhanced panel characteristics due to its shape memory characteristics, which is a characteristic of titanium (Ti), and has enhanced conductivity due to its good conductivity, which is a characteristic of copper (Cu). .
  • the core metal is referred to by replacing the nickel base (Ni base) with the copper base (Cu base), and steps S8 to S12 (see FIG. 7) are referred to. )).
  • the polyimide plate 8 is placed on the surface of the spiral contact 27 and the copper foil (Cu substrate) 1, and the spiral contact 27 Is fixed to the back side of the polyimide plate 8, and then the copper foil (Cu substrate) 1 is removed by etching.
  • the spiral contact 7 can stand up through the hole 8a of the polyimide plate 8 with a spiraling back surface.
  • the dissimilar metal titanium (Ti) deposited on the Cu substrate by the sputtering method is removed during the Cu etching.
  • the fourth embodiment differs from the third embodiment described above in that the dissimilar metal deposited on the upper and side surfaces of the spiral contact is titanium (Ti) in the third embodiment.
  • the dissimilar metal is aluminum (A1). Note that the same parts as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 13 (a) shows a diffusion / penetration process of a different metal (step S27B).
  • FIG. 13 (b) is an enlarged schematic diagram showing the state before diffusion and penetration
  • FIG. 13 (c) is an enlarged schematic diagram of the 2C ′ portion shown in FIG. 13 (a).
  • what constitutes the base material (core material) of the spiral contact 27 ′ is a copper (Cu) plating.
  • A1 atoms are deposited on the upper surface and side surfaces of the spiral contact 2 by the sputtering method described above (A1 deposition portion 271 /).
  • a Cu substrate 1 made of a dissimilar metal (Cu) is present on the lower surface of the spiral contact 2.
  • A1 atoms diffuse into the upper and side surfaces of the copper (Cu) substrate.
  • aluminum (A1) as a dissimilar metal diffuses and permeates into the surface layer of the copper (Cu) base material, and an alloy of copper (Cu) and aluminum (A1) (diffusive permeation part of dissimilar metal) 27c 'force S formed.
  • Ni plating provided on the lower surface of the spiral contact 27 ' N-source force as a dissimilar metal Diffuses and penetrates the lower surface of the S spiral contact 27 'to form an alloy of copper (Cu) and nickel (Ni) (diffusive permeation part of dissimilar metal) 16 !.
  • intermetallic compounds AlCu and AlCu are formed at the interface of dissimilar metals (A1-Cu).
  • FIG. 14 shows the relationship between the heating temperature and the metal state, and is a state diagram of the metal at the absolute temperature.
  • the types of metal to be heated in a state where the core metal is in contact with the dissimilar metal in a pressurized environment are Al, Ni, and Cu.
  • the heating temperature is lower than the lowest melting point of 0.4 times the absolute temperature of the melting point of the metal having the highest melting point among the core metal and the dissimilar metal in contact with each other.
  • the absolute temperature of the melting point of the metal was the upper limit. This is a condition for limiting the diffusion of atoms to the surface layer of the spiral contact.
  • the metal with the highest melting point is nickel i).
  • the absolute temperature of the melting point of nickel is 0.4 times the absolute temperature of 1728K. 691K, so this is the lower limit.
  • the metal with the lowest melting point is aluminum (A1), and the upper limit of the absolute temperature of the melting point of aluminum is 934K. That is, the lower limit of the heating temperature was 691K and the upper limit was 934 ° C.
  • the heating time was 30 minutes to 2 hours.
  • the aluminum (A1) material is a diffusion material for improving panel characteristics
  • the copper (Cu) material is a diffusion material for improving conductivity, so that the core material itself is good.
  • the upper and side surfaces of the core material (Cu) are sandwiched between aluminum (A1) materials, which are diffusion materials for improving panel characteristics, and a multilayer metal compound (multilayer alloy) is formed by high-temperature heating.
  • Nickel Ni plating is applied under the core material (Cu base material). This Ni plating was used as a barrier material to form the core material from Cu material.
  • the spiral contact 2 has enhanced panel characteristics of aluminum (A1) and good conductivity characteristics of copper (Cu).
  • the core metal is referred to by replacing the nickel base (Ni base) with the copper base (Cu base), and steps S8 to S12 (see FIG. 7) are referred to. )).
  • the polyimide plate 8 is placed on the surfaces of the spiral contact 27 'and the copper foil (Cu substrate) 1 to form the spiral contact. 2 is fixed to the back side of the polyimide plate 8, and then the copper foil (Cu substrate) 1 is removed by etching.
  • the spiral contact 7 can stand up through the hole 8a of the polyimide plate 8 with a reverse force drawn in a spiral.
  • the dissimilar metal aluminum (A1) deposited on the Cu substrate by the sputtering method is removed during the Cu etching. Further, paste the substrate and perform electroless Au plating.
  • a polyimide polyimide resin may be applied to force the polyimide plate to be placed on the surface of the copper foil on which the spiral contact is formed.
  • a dissimilar metal that diffuses and penetrates into the surface of the spiral contact Cu, Ag, Ni, Zn, P, B, Cr, Mn, Fe, Co, Pd, Pt, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Elements such as Ta, Mo, W, In, C, S, Au, Al, Si, Sb, Bi, and Te may be used.
  • the element B is suitable for forming an alloy in addition to other dissimilar metals.
  • the time required for the diffusion and permeation of atoms is slightly longer, but sufficient diffusion and permeation can also be achieved by heating at normal pressure (atmospheric pressure).

Description

明 細 書
スパイラル状接触子およびその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、高温環境でもへタリの小さい、電気導電性に優れたスパイラル状接触子 に関し、特に、異種金属をスパイラル状接触子の表層に拡散浸透させて、異種金属 との合金を形成してスパイラル状接触子の特性を向上させたスパイラル状接触子お よびその製造方法に関する。
背景技術
[0002] 図 15は、従来の実施形態に係るコネクタ端子を示す拡大斜視図である。このコネク タ端子は、例えば、自動車の車載用コネクタであって、図 15に示すように、 Cu合金の 薄板でつくられており、たがいに嵌合可能な少なくとも一対の雄端子 51および雌端 子 52から構成されている。
[0003] これらの雄端子 51および雌端子 52は、それぞれの摺動部分 Sとそれ以外の部分 N 力 構成されている。摺動部分 Sのビッカース硬さは、 60〜700HVの範囲にあり、そ れ以外の部分 Nのピツカース硬さは、 45〜250HVの範囲〖こあるように設定されて!ヽ る。
また、これらの雄端子 51および雌端子 52は、互いの摺動部分において、両者のビ ッカ—ス硬さの差が 15HV以上になるように設定されて!、る。
このように摺動部分 Sにお 、て、雄端子 51および雌端子 52のピツカ一ス硬さの差を 15HV以上とすることによって、挿入力（挿抜力）の低減効果が得られる。このため、 両者が同程度に硬い場合にくらべて、接触安定性に優れ、人の手による挿抜時の負 担が少、なくなる。
[0004] すなわち、雄端子 51を雌端子 52に挿入するとき、両端子の摺動部分 Sに摩耗によ る「けずれ」が生じるが、両端子 51, 52のメツキ表面の硬さが同じ程度に軟らカ 、と変 形抵抗が高まり挿入力が大きくなる。一方、両端子 51, 52のメツキ表面の硬さが同程 度に硬い場合も、けずれに対する抵抗が大きくなり、挿入力が大きくなる。また、両端 子 51, 52のメツキ表面の硬さに差がある場合、軟らかい方がけずれやすくなつて、揷 入力が小さくなる。この場合、両者のビッカース硬さの差が 15HV以上ある場合に挿 入力低減の効果が得られるようになる。
これにより、コネクタ挿抜抵抗が低減され、コネクタ組み立て時において必要な挿入 力が低減し、組み立て作業の作業効率を向上させるとともに、作業員の疲労を低減 することが可能となる。
[0005] 図 16の（a)、図 16の（b)は摺動部の拡大図であり、 Cu合金の基板の表面に、メツキ 層、および熱拡散による合金を形成したものである。
図 16の（a)【こ示すよう【こ、 Cu合金の基板 53の表面【こ、 Cu, Ag, Ni, PbZn, P, B , Cr, Mn, Fe, Co, Pd, Pt, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, In, C, S, Au, Al , Si, Sb, Bi,および Teの中力 選ばれる 1種または 2種以上の金属を含んだメツキ 処理をほどこして、金属薄板 55を形成する。メツキ処理により Cu合金の基板 53と、前 記金属の中から選ばれた金属とがー部合金化されてメツキ表面を所定の硬度に硬化 させる。
[0006] また、図 15に示した雄端子 51と雌端子 52との互いの摺動部分 Sにおいて、図 16 の（a)、図 16の（b)に示すように、純 Sn層 57の厚さ力 . 6 /z m未満になるまで、純 S ϋ層 57と Cu層 56との間、または Cu層 56と基板 53との間で互!/、に熱拡散させて Cu Sn合金 58を形成させ、 Cu層 56、純 Sn層 57、および合金 58からなる基板 53の表 層 54を形成している。
[0007] これにより、電気 ·電子回路部品として使用する端子やコネクタなどにおいて、その 嵌合性ゃ通電安定性を向上させて、接触抵抗を低くおさえることができる。さらに、挿 入力を小さくすることができ、挿抜性を向上させることができる。また、自動車の組み 立て工程などにおいて、組み立て作業での作業効率を向上させることができる。さら に、把持力が変化しないことにより、エンジンなどの振動によって外れることのない安 定した装着を確保できる (例えば、特許文献 1参照)。
特許文献 1 :特開 2004— 179055号公報 (段落番号「0032」、図 1)
[0008] しカゝしながら、メツキ処理によって異種金属の薄膜を形成して熱拡散させる場合に は時間が長くかかるという問題があった。
また、異種金属の原子を熱拡散させたい金属材上に、異種金属の薄膜を載置して 金属材の表層に合金を形成させる際、金属同士が融着してしまうという問題があった
[0009] 本発明は、前記問題を解決するために創案されたものであり、スパイラル状接触子 を形成するコア金属に異種金属の特性を兼ね備えることによって、高温環境でもへタ リが小さく良好なパネ性を示し、電気導電性に優れたスパイラル状接触子およびその 製造方法を提供することを課題とする。
発明の開示
[0010] 前記課題を解決するために、本発明の第一の特徴であるスパイラル状接触子の製 造方法は、スパイラル状接触子のコア金属の表層に、前記コア金属とは異なる少なく とも 1つの異種金属を拡散浸透させるスパイラル状接触子の製造方法であって、前記 コア金属を前記異種金属に接触させた状態で加熱することによって、前記異種金属 の原子を前記コア金属の表層に拡散浸透させることを特徴とする。
[0011] 本発明の第二の特徴であるスパイラル状接触子の製造方法は、スノィラル状接触 子のコア金属の表層に、前記コア金属とは異なる少なくとも 1つの異種金属を拡散浸 透させるスパイラル状接触子の製造方法であって、加圧環境下において、前記コア 金属を前記異種金属に接触させた状態で加熱することによって、前記異種金属の原 子を前記コア金属の表層に拡散浸透させることを特徴とする。
[0012] 本発明の第三の特徴は、前記第一の特徴または前記第二の特徴に記載のスパイ ラル状接触子の製造方法であって、前記加熱する温度は、互いに接触する前記コア 金属および前記異種金属のうち、融点が最も高い前記金属の融点の絶対温度の 0. 4倍の温度を下限とし、融点が最も低 、前記金属の融点の絶対温度を上限とすること を特徴とする。
[0013] 本発明の第四の特徴は、前記第二の特徴に記載のスパイラル状接触子の製造方 法であって、前記加圧環境下の圧力は、 0. IMPa以上 lO.OMPa以下であることを 特徴とする。
[0014] 本発明の第五の特徴は、前記第一の特徴または前記第二の特徴に記載のスパイ ラル状接触子の製造方法であって、前記異種金属はチタン (Ti)であり、前記チタン を前記コア金属の表面に物理気相成長法によって堆積させることを特徴とする。 [0015] 本発明の第六の特徴は、前記第一の特徴または前記第二の特徴に記載のスパイ ラル状接触子の製造方法であって、前記異種金属はアルミニウム (A1)であり、前記 アルミニウムを前記コア金属の表面に物理気相成長法によって堆積させることを特徴 とする。
[0016] 本発明の第七の特徴は、前記第一、前記第二、及び前記第四の特徴のいずれか 1 つに記載のスパイラル状接触子の製造方法であって、前記コア金属は、銅 (Cu)基 板上にメツキ析出させたニッケル (Ni)から構成されており、前記 Cu基板と前記コア金 属とをともに接触させた状態で加熱することによって、前記コア金属の表層に Cuの原 子を拡散浸透させることを特徴とする。
[0017] 本発明の第八の特徴は、前記第一の特徴または前記第二の特徴に記載のスパイ ラル状接触子の製造方法であって、前記スノィラル状接触子の製造方法にぉ 、て、 前記コア金属が銅 (Cu)基板上にメツキ析出させたニッケル (Ni)で構成され、前記異 種金属がチタン (Ti)で構成されたとき、前記加熱する温度は 779〜1358Kであるこ とを特徴とする。
[0018] 本発明の第九の特徴は、前記第一の特徴または前記第二の特徴に記載のスパイ ラル状接触子の製造方法であって、前記スノィラル状接触子の製造方法にぉ 、て、 前記コア金属が銅 (Cu)基板上にメツキ析出させたニッケル (Ni)で構成され、前記異 種金属がアルミニウム (A1)で構成されたとき、前記加熱する温度は 691〜934Kであ ることを特徴とする。
[0019] 本発明の第十の特徴は、前記第一、前記第二、及び前記第四の特徴のいずれか 1 つに記載のスパイラル状接触子の製造方法であって、前記コア金属は、銅 (Cu)基 板上にバリア材をメツキした後に前記バリア材上にメツキ析出させた銅 (Cu)から構成 され、前記 Cu基板、前記バリア材、および前記コア金属とを積層させた状態で加熱 することによって、前記コア金属の表層にバリア材の原子を拡散浸透させることを特 徴とする。
[0020] 本発明の第十一の特徴は、前記第十の特徴に記載のスパイラル状接触子の製造 方法であって、前記スパイラル状接触子の製造方法において、前記ノ リア材が-ッケ ル (Ni)メツキ、前記コア金属が前記 Niメツキ上にメツキ析出させた銅 (Cu)、および前 記異種金属がチタン (Ti)で構成されたとき、前記加熱する温度は 779〜1358Kで あることを特徴とする。
[0021] 本発明の第十二の特徴は、前記第十の特徴に記載のスパイラル状接触子の製造 方法であって、前記スパイラル状接触子の製造方法において、前記ノリア材が-ッケ ル (Ni)メツキ、前記コア金属が前記 Niメツキ上にメツキ析出させた銅 (Cu)、および前 記異種金属がアルミニウム (A1)で構成されたとき、前記加熱する温度は 691〜934 Kであることを特徴とする。
[0022] 本発明の第十三の特徴は、スパイラル状接触子であって、前記第一、前記第二、 前記第四、前記第十一、及び前記第十二の特徴のいずれか 1つに記載の製造方法 によって形成されることを特徴とする。
[0023] 前記本発明の第一の特徴に係る発明によれば、加熱環境下において、コア金属と は異なる少なくとも 1つの異種金属の原子をコア金属の表層に拡散浸透させることに よって、スパイラル状接触子を形成するコア金属に異種金属の特性を兼ね備え、高 温環境でもへタリが小さく良好なパネ性を示し、電気導電性に優れたスパイラル状接 虫子を得ることができる。
[0024] 前記本発明の第二の特徴に係る発明によれば、加熱'加圧環境下において、コア 金属とは異なる少なくとも 1つの異種金属の原子をコア金属の表層に拡散浸透させる ことによって、スパイラル状接触子を形成するコア金属に異種金属の特性を兼ね備え 、高温環境でもへタリが小さく良好なパネ性を示し、電気導電性に優れたスパイラル 状接触子を得ることができる。
[0025] 前記本発明の第三の特徴に係る発明によれば、加熱する温度は、互いに接触する コア金属および異種金属のうち、融点が最も高い金属の融点の絶対温度の 0. 4倍の 温度を下限とし、融点が最も低い金属の融点の絶対温度を上限としたことによって、 スパイラル状接触子の表層にのみ合金を短時間に形成することができる。
[0026] 前記本発明の第四の特徴に係る発明によれば、加圧環境下の圧力は、 0. IMPa 以上 lO.OMPa以下とすることによって、スパイラル状接触子の表層にのみ合金を短 時間に形成することができる。
[0027] 前記本発明の第五の特徴に係る発明によれば、異種金属はチタン (Ti)であり、チ タンをコア金属の表面に物理気相成長法によって堆積させることによって、スパイラ ル状接触子の表層にのみ合金を短時間に形成して、スパイラル状接触子を形成する コア金属に異種金属の特性を兼ね備え、高温環境でもへタリが小さく良好なパネ性 を示すスパイラル状接触子を得ることができる。
[0028] 前記本発明の第六の特徴に係る発明によれば、異種金属はアルミニウム (A1)であ り、アルミニウムをコア金属の表面に物理気相成長法によって堆積させることによって 、スノィラル状接触子の表層にのみ合金を短時間に形成して、スパイラル状接触子 を形成するコア金属に異種金属の特性を兼ね備え、高温環境でもへタリが小さく良 好なパネ性を示すスパイラル状接触子を得ることができる。
[0029] 前記本発明の第七の特徴に係る発明によれば、コア金属は、銅 (Cu)基板上にメッ キ析出させたニッケル (Ni)カゝら構成されており、 Cu基板とコア金属とをともに接触さ せた状態で加熱することによって、コア金属の表層に Cuの原子を拡散浸透させるた め、スパイラル状接触子の表層にのみ合金を短時間に形成して、スパイラル状接触 子を形成するコア金属に異種金属の特性を兼ね備え、電気導電性に優れたスパイラ ル状接触子を得ることができる。
[0030] 前記本発明の第八の特徴に係る発明によれば、コア金属が銅 (Cu)基板上にメツキ 析出させたニッケル (Ni)で構成され、異種金属がチタン (Ti)で構成されたとき、加熱 する温度を 779〜1358Kとすることによって、スパイラル状接触子の表層にのみ合 金を短時間に形成して、スパイラル状接触子を形成するコア金属に異種金属の特性 を兼ね備え、高温環境でもへタリが小さく良好なパネ性を示し、電気導電性に優れた スパイラル状接触子を得ることができる。
[0031] 前記本発明の第九の特徴に係る発明によれば、コア金属が銅 (Cu)基板上にメツキ 析出させたニッケル (Ni)で構成され、異種金属がアルミニウム (A1)で構成されたとき 、加熱する温度を 691〜934Kとすることによって、スパイラル状接触子の表層にの み合金を短時間に形成して、スパイラル状接触子を形成するコア金属に異種金属の 特性を兼ね備え、高温環境でもへタリが小さく良好なパネ性を示し、電気導電性に優 れたスパイラル状接触子を得ることができる。
[0032] 前記本発明の第十の特徴に係る発明によれば、コア金属は、銅 (Cu)基板上にバリ ァ材をメツキした後にバリア材上にメツキ析出させた銅 (Cu)力も構成され、 Cu基板、 ノくリア材、およびコア金属とを積層させた状態で加熱することによって、スパイラル状 接触子の表層にのみ合金を短時間に形成して、スパイラル状接触子を形成するコア 金属に異種金属の特性を兼ね備え、高温環境でもへタリが小さく良好なパネ性を示 し、電気導電性に優れたスパイラル状接触子を得ることができる。
[0033] 前記本発明の第 H ""—の特徴に係る発明によれば、ノくリア材がニッケル (Ni)メツキ、 コア金属が Niメツキ上にメツキ析出させた銅（Cu)、および異種金属がチタン (Ti)で 構成されたとき、加熱する温度を 779〜1358Kとすることによって、スパイラル状接 触子の表層にのみ合金を短時間に形成して、スパイラル状接触子を形成するコア金 属に異種金属の特性を兼ね備え、高温環境でもへタリが小さく良好なパネ性を示し、 電気導電性に優れたスパイラル状接触子を得ることができる。
[0034] 前記本発明の第十二の特徵に係る発明によれば、ノくリア材がニッケル (Ni)メツキ、 コア金属が Niメツキ上にメツキ析出させた銅（Cu)、および異種金属がアルミニウム（ A1)で構成されたとき、加熱する温度を 691〜934Kとすることによって、スパイラル状 接触子の表層にのみ合金を短時間に形成して、スパイラル状接触子を形成するコア 金属に異種金属の特性を兼ね備え、高温環境でもへタリが小さく良好なパネ性を示 し、電気導電性に優れたスノ、。ィラル状接触子を得ることができる。
[0035] 前記本発明の第十三の特徴に係る発明によれば、高温環境でもへタリが小さく良 好なパネ性を示し、電気導電性に優れたスパイラル状接触子を得ることができる。 図面の簡単な説明
[0036] [図 l] (a)は、第 1の実施形態に係るスノ、。ィラル状接触子の概略を示す斜視図であり、
(b)、（c)は（a)に示す A— A線の断面図であるとともに、（c)は、（b)に示すスパイラル 状接触子に、球状接続端子を備えた半導体デバイスを挿着した様子を示す断面図 である。
[図 2了第 1の実施の形態に係るスパイラル状接触子の製造方法を説明するためのェ 程断面図である。 （a)はレジス卜塗布工程、（b)はフォトマスク工程、（c)は現像定着ェ 程、（d)はメツキ工程、（e)はレジスト除去工程である。
[図 3](a)は第 1の実施の形態に係るスパイラル状接触子の製造方法を説明するため のェ
用 26 程断面図である。（b)、（d)は異種金属の堆積工程である。（c)、（e)はそれぞれ (b)、 (d)に示す C部、 C 部の拡大模式図である。
圆 4] (a)は第 1の実施の形態に係るスパイラル状接触子の製造方法における他の異 種金属 (チタン (Ti) )の拡散浸透工程を示し、 (c)は (a)に示す C部の拡大模式図で ある。 (b)は図 3の（d)を示す拡大模式図である。
圆 5]第 1の実施の形態に係るスパイラル状接触子の製造方法における加熱'加圧方 法の一例を示す断面図である。
圆 6]第 1の実施の形態に係るスパイラル状接触子の製造方法における加熱温度と金 属の状態を示す絶対温度における金属の状態線図である。
圆 7]第 1の実施の形態に係るスパイラル状接触子の製造方法を説明するためのェ 程断面図である。（a)はポリイミド積層工程、（b)はポリイミド圧着工程、（c)は Cuエツ チング工程、（d)は基板貼付工程、（e)は無電解 Auメツキ工程を示している。
圆 8] (a)は第 2の実施の形態に係るスパイラル状接触子の製造方法における異種金 属の拡散浸透工程を示している。（b)は拡散浸透前を示す拡大模式図、（c)は (a)に 示す 部の拡大模式図である。
圆 9]第 2の実施の形態に係るスパイラル状接触子の製造方法における加熱温度と 金属の状態を示す絶対温度における金属の状態線図である。
圆 10]第 3の実施形態に係るスパイラル状接触子の製造方法を説明するための工程 断面図である。（a)はレジスト塗布工程、 (b)はフォトマスク工程、 (c)は現像定着工程 、 (d)はメツキ工程、 (e)はレジスト除去工程である。
[図 11] (a)は第 3の実施の形態に係るスパイラル状接触子の製造方法における異種 金属の拡散浸透工程を示している。（b)は拡散浸透前を示す拡大模式図、（c)は (a) に示す 2C部の拡大模式図である。
圆 12]第 3の実施の形態に係るスパイラル状接触子の製造方法における加熱温度と 金属の状態を示す絶対温度における金属の状態線図である。
[図 13] (a)は第 4の実施の形態に係るスパイラル状接触子の製造方法における異種 金属の拡散浸透工程を示している。（b)は拡散浸透前を示す拡大模式図、（c)は (a) に示す 2 部の拡大模式図である。 [図 14]第 4の実施の形態に係るスパイラル状接触子の製造方法における加熱温度と 金属の状態を示す絶対温度における金属の状態線図である。
[図 15]従来例に係る電気的な導通を行う雄端子と雌端子を示す拡大斜視図である。
[図 16]図 15に示す端子を構成する Cu合金の基板の表面に、メツキ層、または、熱拡 散による合金を形成したものである。
発明を実施するための最良の形態
[0037] <第 1の実施形態 >
本発明の第 1の実施形態に係るスパイラル状接触子について、図面を参照して説 明する。
図 1の (a)は、本実施形態に係るスパイラル状接触子の概略を示す斜視図であり、 図 1の（b)、 (c)は（a)に示す A— A線の断面図である。また、図 1の（b)は水平なスパ イラル状接触子を備える様子を示す断面図であり、図 1の（c)は、図 1の (b)に示すス パイラル状接触子に球状接続端子 (以下、半田ボールとも称す)を備えた半導体デ バイスを挿着し、この球状接続端子カ^ノイラル状接触子を押圧して高精度に接触 する様子を示す断面図である。
[0038] 図 1の（a)に示すように、個々のスノィラル状接触子 7は、ガイドフレーム（ポリイミド 板、または、ポリイミドフィルム） 8によって、個別に絶縁性が保たれている。さらに、こ のガイドフレーム 8によって水平に位置決め保持され、ボード 9に支持されている。 なお、スパイラル状接触子 7が複数配置された構成のものを、スパイラルコンタクタ 1 0という。
スノ ィラルコンタクタ 10のスパイラル状接触子 7, 7, " ·7は、例えば、図 1の（c)に示 すように、半導体デバイス (ICチップ) 4の下面に碁盤の目状に配置された球状接続 端子 2に合わせて配設されている。
また、渦巻き状に形成されたスパイラル状接触子 7の接触長さは、ここでは 1. 5回 転分が確保されているが、球状接続端子 2の大きさに合わせて適宜変更しても構わ ない。
[0039] 図 1の (b)に示すように、スパイラル状接触子 7は、自然体では平坦状のスパイラル ( 渦巻き)であり、幅は、先端力も根元に近づけば近づく程、広くなつている。スパイラ ル状接触子 7を形成するコア材はニッケル (Ni)基材である。このニッケル (コア金属） の表層には、異種金属が拡散浸透している。異種金属は、コア金属であるニッケルと は異なる、例えば、チタン (Ti)やアルミニウム (A1)であり、スパイラル状接触子 7はこ れらとの合金の特性を兼ね備えている。さら〖こ、この表面には無電解 Auメツキがほど こされている。
[0040] そして、図 1の (c)に示すように、例えば、半導体デバイス 4に備わる球状接続端子 2がスパイラル状接触子 7を押圧すると、スパイラル状接触子 7の中央部から外側に 接触を広げ、スパイラル (渦巻き）は凹状にたわみ、球状接続端子 2を抱き込むよう〖こ 変形する。そして、スノィラル状接触子 7は球状接続端子 2に螺旋状に巻き付くこと から、スパイラル状接触子 7と球状接続端子 2とが接触する接触長さが長い程、確実 に接触するとともに、異物の付着があっても球状接続端子 2の球面に沿った摺動作 用によって異物を除去し、球状接続端子 2の表面の酸化膜を切り込んで、安定した 通電接触ができる。
[0041] ここで、異種金属の拡散浸透に関して、簡単に説明する。
一方の金属であるコア金属の上に、他方の金属として前記コア金属とは異なる異種 金属を堆積させて熱を加えると、熱エネルギーによって、異種金属とコア金属との接 触部の原子が揺動し、空孔などの助けを借りて金属中に原子の移動が生じる。この 場合には原子は金属の表面を通って、一方の金属の原子が、相手側に移動する拡 散現象によって互いの内部に原子が移動する。このとき原子は、互いに相手材の中 に拡散するので相互拡散となる。拡散による原子の移動のしゃすさは、拡散係数の 大小から判断される。
また、圧力によっても、金属間の原子間隔を近づけて、冷間圧接して拡散浸透を生 じさせることができる。このように、金属原子同士が数オングストロームの距離に近づく と自由電子を共通化して、金属原子同士の相対運動によって、結晶格子点の原子と 相互に作用し合 、、原子を互 、に拡散させることができる。
[0042] 次に、本実施の形態に係るスパイラル状接触子の製造方法を説明する。
図 2、図 3、図 4は、本実施の形態に係るスパイラル状接触子の製造方法を説明す るうえで断面にした工程図である。 図 2の（a)はレジスト塗布工程を示して!/、る（ステップ S1)。図 2の（a)に示すように、 ここでは、銅箔 (Cu基板） 1の上面に感光レジスト 5を均一に塗布する。
[0043] 図 2の（b)はフォトマスク工程を示している（ステップ S2)。図 2の（b)に示すように、ス ノ ィラル状接触子 7 (図 1参照）の形状を描いたフォトマスク 6を感光レジスト 5の上面 に覆い被せ、フォトマスク 6の画像を密着焼き付けする。なお、フォトマスク 6を適切な 倍率で投影して露光させるようにしても構わな 、。
[0044] 図 2の（c)は現像定着工程を示して 、る（ステップ S3)。図 2の（c)に示すように、感 光レジスト 5 (図 2の (b)参照）を現像し定着させてレジスト被膜を形成させると、フォト マスク 6に覆われた箇所（図 2の (b)の黒塗り部）はレジスト被膜が形成されずに銅箔 1 が露出した状態になる。一方、フォトマスク 6に覆われずに露光した銅箔 1には定着レ ジスト 5aによるレジスト被膜がスパイラル状接触子 7の反転画像 (ネガ）として形成され る。
[0045] 図 2の（d)はメツキ工程を示して 、る (ステップ S4)。図 2の（d)に示すように、銅箔 1 を露出させた箇所にのみ金属材料のニッケル (Ni)をメツキ析出させて、スパイラル状 接触子 7を形成する。一方、レジスト被膜 (定着レジスト 5a)上にはメツキ析出の発生 はない。
その結果、フォトマスク 6によって感光を遮られて、定着レジスト 5aが定着しな力つた 箇所にメツキがほどこされて、フォトマスク 6をトレースするようにニッケル (Ni)がメツキ され、スノィラル状接触子 7が形成される。この段階で、写真製版 (印刷)技術による 高い精度でスパイラル状接触子 7の形状が銅箔 1の表面に形成される。
なお、 Niメツキの厚さは 15〜30 /ζ πιとしている。
[0046] 図 2の（e)はレジスト除去工程を示して!/、る（ステップ S5)。図 2の（e)に示すように、 レジストを除去することにより、銅箔 1の表面にはスパイラル状接触子 7が残る。
[0047] 図 3の（a)は異種金属の堆積工程を示して!/、る（ステップ S6)。図 3の（a)に示すよう に、前記したステップ S5で形成されたスパイラル状接触子 7の上面に、スパッタリング 法によって Ti原子を堆積させる。ここでは、スパイラル状接触子 7は、 Cu基板 1上に 形成されており、この Cu基板 1上のスパイラル状接触子 7を形成した面を陰極 14側 に向けてスパッタ装置 12の陽極 13に固定されて!、る。 [0048] スパッタリング法では、陰極 14に取り付けられたターゲット 17に、マイナスの高電圧 を印加し、真空のチャンバ一 16内にアルゴンガスを吹き込むと、高電界によりアルゴ ンガスはプラズマ状態となりプラスイオンィ匕する。陽極 13と陰極 14との間に直流電圧 を印加すると、高速に加速されたアルゴンイオン (Ar+)力 ターゲット 17に衝突する。 これを 30分〜 2時間実施する。陰極 14側の磁石による磁場はスパッタリング効率を 向上させる役目をする。
なお、ここでは、 PVD法 (物理気相成長法)のうちスパッタリング法を用いて薄膜を 形成させたが、真空蒸着などの方法を用いても構わない。
[0049] 図 3の (b)は、チタン (Ti)原子がニッケル基材の表面に堆積した状態を示す工程図 である（ステップ S6A)。図 3の（b)に示すように、 Ti原子の薄膜 7bは Ni基材（図 3の（ c)参照）および Cu基板 1の表面に一様に堆積している。
[0050] 図 3の（c)は、図 3の（b)に示す C部の拡大模式図である。図 3の（c)に示すように、 スパイラル状接触子 7を形成するニッケル (Ni)基材の表面に、異種金属として Ti原 子が堆積している。また、 Cu基板 1の表面にも同様に Ti原子が堆積している。
すなわち、図 3の（a)に示すように、ターゲット 17にアルゴンイオンが衝突して、ター ゲット 17の Ti原子が飛び出してスパイラル状接触子 7上に被着し、図 3の (b)、 （c)に 示すように、スパイラル状接触子 7の上面および側面にチタン (Ti)の薄膜 7bが形成 される。
[0051] 図 3の（d)は、アルミニウム (A1)原子がニッケル (Ni)基材の表面に堆積した状態を 示す工程図である（ステップ S6B)。図 3の（d)に示すように、 A1原子の薄膜 7b' は N i基材（図 3の（e)参照）および Cu基板 1の上面に一様に堆積して 、る。
[0052] 図 3の（e)は、図 3の（d)に示す 部の拡大模式図である。図 3の（e)に示すように 、スノィラル状接触子 7, を形成するニッケル (Ni)基材の表面に、異種金属として A1 原子が堆積している。また、 Cu基板 1の表面にも同様に A1原子が堆積している。ァ ルミ-ゥム (A1)原子の堆積に関しては、後記した第 2の実施形態において詳細に説 明する。
[0053] 図 4の（a)は異種金属の拡散浸透工程を示して 、る（ステップ S7A)。図 4の（b)は 前記した図 3の（c)を示す拡大模式図であり、図 4の（c)は図 4の（a)に示す C部の拡 大模式図である。
図 4の (b)に示すように、スパイラル状接触子 7の基材 (コア材)を構成するものは、 ニッケノレ (Ni)メツキである。前記したように、このスパイラル状接触子 7の上面および 側面には、スパッタリング法によって Ti原子が堆積している (Ti堆積部 7b)。
また、スパイラル状接触子 7の下面には異種金属（Cu)の Cu基板 1が存在している
[0054] 図 4の（c)に示すように、ニッケル基材に堆積した Ti原子、および Cu基板 1を加熱 すること〖こよって、 Ti原子がニッケル (Ni)基材の上面および側面に拡散浸透する。 すなわち、異種金属としてのチタン (Ti)原子がニッケル (Ni)基材の表層に拡散浸透 して、この表層にニッケル (Ni)とチタン (Ti)の合金 (異種金属の拡散浸透部） 7cが形 成される。また、スパイラル状接触子 7の下面に設けられた Cu基板によって、異種金 属としての Cu原子がスパイラル状接触子 7の下面に拡散浸透して、ニッケル (Ni)と 銅 (Cu)の合金 (異種金属の拡散浸透部） 7dが形成される。
また、合金 (異種金属の拡散浸透部） 7cと合金 (異種金属の拡散浸透部） 7dとの界 面では、ニッケル (Ni)、チタン (Ti)、銅 (Cu)の合金が部分的に形成される。
また、異種金属の界面 (Ti一 Ni)では、金属間化合物 TiNi ,TiNiが形成される。
3
また、異種金属 (Ti一 Cu)の界面では、金属間化合物 TiCu ,TiCuNi , TiCuが形
4 3 成される。
[0055] 図 5は、加熱，加圧方法の一例を示す断面図である。図 5に示すように、加圧設定 値は、 0. IMPa以上 10. OMPa以下とした。これは、生産性を考慮して、 30分程度 で原子の拡散が進行して、合金をスパイラル状接触子の表層にのみ生成するための 圧力である。また、加圧チャンバ一内ではヒータにより加熱している。なお、加圧源に 10. OMPaのアルゴンガスボンベを用いている。
なお、加圧することにより、原子の拡散浸透に要する時間が短くなるが、常圧下 (大 気圧)で加熱することにより拡散浸透させても構わない。
[0056] 図 6は、加熱温度と金属の状態の関係を示しており、絶対温度における金属の状態 線図である。このとき、加圧環境下において、コア金属を異種金属に接触させた状態 で加熱する金属の種類としては、 Ti、 Ni、および Cuである。 図 6に示すように、加熱する温度は、互いに接触するコア金属および異種金属のう ち、融点が最も高い金属の融点の絶対温度の 0. 4倍の温度を下限とし、融点が最も 低い前記金属の融点の絶対温度を上限とした。これは、原子の拡散をスパイラル状 接触子の表層に限定するための条件であり、融点が最も高い金属はチタン (Ti)であ り、チタンの融点の絶対温度 1948Kの 0. 4倍の温度は 779Kであるため、これを下 限とした。また、融点が最も低い金属は銅 (Cu)であり、銅の融点の絶対温度 1358K を上限とした。すなわち、加熱温度は、下限を 779K、上限を 1358Kとした。
これによつて、異種金属の原子をスパイラル状接触子の表層に拡散浸透させ、異 種金属との合金の特性を兼ね備えたスノィラル状接触子を得ることができる。加熱時 間は 30分から 2時間とした。
[0057] このように合金を形成することにより、チタン (Ti)材がパネ特性改善用拡散材料で あり、銅 (Cu)材が導電性改善用拡散材料であるため、コア材 (Ni)の上下両面およ び側面を、パネ特性改善用拡散材料であるチタン (Ti)材と、導電性改善用拡散材 料である銅 (Cu)材とで挟み込み、高温加熱によって多層金属化合物（多層合金)を 形成している。
これによつて、スパイラル状接触子 7は、チタン (Ti)の特性である形状記憶性により パネ特性が強化され、銅 (Cu)の特性である良導性により導電性が強化される。
[0058] 続いて、図 7の（a)はポリイミド積層工程を示している（ステップ S8)。ここでは、チタ ン (Ti)の原子がニッケル (Ni)基材に拡散浸透して形成されるニッケル (Ni)とチタン (Ti)との合金 (異種金属拡散部） 7c,7d (図 4の (c)参照）について説明する。
[0059] 図 7の（a)に示すように、孔 8aの空いたポリイミド板 8を、スパイラル状接触子 7が形 成された銅箔 (Cu基板） 1の表面に載置する。
[0060] 図 7の（b)はポリイミド圧着工程を示して 、る（ステップ S9)。図 7の（b)に示すように 、ポリイミド板 8をスパイラル状接触子 7の最外周部 7eに加熱圧着して、スパイラル状 接触子 27をポリイミド板 8の裏側に固定する。
[0061] 図 7の（c)は Cuエッチング工程を示している（ステップ S10)。図 7の（c)に示すよう に、銅箔 (Cu基板） 1をエッチング除去する。これにより、スパイラル状接触子 7は、ポ リイミド板 8の孔 8aを通して裏力も表へ螺旋を描 、て立ち上がることが可能となる。こ のとき、前記したスパッタリング法によって Cu基板の上に堆積した異種金属のチタン (Ti)は、この Cuエッチング時に除去される。
[0062] 図 7の（d)は基板貼付工程を示している (ステップ Sl l)。図 7の（d)に示すように、 熱硬化型の導電性の接着剤 11を薄く均一に塗布したプレート（図略)をスパイラル状 接触子 7の最外周部 7e (図 7の (b)参照)の接合面 7a (図 7の (c)参照）に接触させて 、接着剤 11を接合面 7aに転写させる。これをボード 9の所定位置の配線導体 9a上に 、接合面 7aと対面するように位置合わせして電気的に導通して加熱圧着する。これ により、ボード 9の表層に形成された配線導体 9aにスパイラル状接触子 7を加熱圧着 させる。このとき、接着剤 11である熱硬化型エポキシ榭脂が塗布された接合面 7aは、 加熱圧着によりボード 9に強固に固着される。
[0063] 図 7の（e)は無電解 Auメツキ工程を示している（ステップ S 12)。図 7の（e)に示すよ うに、スパイラル状接触子 7の表面に、無電解 Auメツキをほどこしている。これによつ て、スパイラル状接触子 7は酸ィ匕することなく電気的に低抵抗な接続をすることができ る。
[0064] <第 2の実施形態 >
次に、第 2の実施形態に係るスパイラル状接触子について、図面を参照して説明す る。第 2の実施形態が、前記した第 1の実施形態と異なる点は、第 1の実施形態では スパイラル状接触子の上面および側面に堆積させる異種金属をチタン (Ti)としたが 、第 2の実施形態では異種金属をアルミニウム (A1)とした点である。なお、第 1の実施 形態と重複する部分は同符号を付して、その説明は省略する。
[0065] 図 8の（a)は異種金属の拡散浸透工程を示して 、る（ステップ S7B)。図 8の（b)は 図 3の（e)を示す拡大模式図であり、図 8の（c)は図 8の（a)に示す 部の拡大模式 図である。
[0066] 図 8の (b)に示すように、スパイラル状接触子 の基材 (コア材)を構成するものは 、ニッケル (Ni)メツキである。このスノィラル状接触子 の上面および側面には、前 記したスパッタリング法によって、 A1原子が堆積して ヽる (A1堆積部 71 )。
また、スパイラル状接触子 の下面には異種金属 (Cu)の Cu基板 1が設けられて いる。 [0067] 図 8の（c)に示すように、ニッケル基材に堆積した A1原子、および Cu基板 1を加熱 すること〖こよって、 A1原子がニッケル (Ni)基材の上面および側面に拡散浸透する。 すなわち、異種金属としてのアルミニウム (A1)がニッケル (Ni)基材の表層に拡散浸 透して、この表層にニッケル (Ni)とアルミニウム (A1)の合金（異種金属の拡散浸透部 ) 7c' が形成される。また、スパイラル状接触子 の下面に設けられた Cu基板 1に よって、異種金属としての Cu原子力 Sスノィラル状接触子 7の下面に拡散浸透して、二 ッケル (Ni)と銅 (Cu)の合金 (異種金属の拡散浸透部） 7d' が形成される。
また、合金 (異種金属の拡散浸透部） 7c' と合金 (異種金属の拡散浸透部） 7d' と の界面では、ニッケル (Ni)、アルミニウム (A1)、銅（Cu)の合金が部分的に形成され る。
また、異種金属 (A1— Ni)の界面では、金属間化合物 AlNi、 AlNiが形成されてい
3
る。
また、異種金属 (A1— Cu)の界面では、金属間化合物 AlCu、 AlCuが形成され
2 3
ている。
[0068] 図 9は、加熱温度と金属の状態の関係を示しており、特に、絶対温度における金属 の状態線図である。このとき、加圧環境下において、コア金属を異種金属に接触させ た状態で加熱する金属の種類としては、 Al、 Ni、および Cuである。
図 9に示すように、加熱する温度は、互いに接触するコア金属および異種金属のう ち、融点が最も高い金属の融点の絶対温度の 0. 4倍の温度を下限とし、融点が最も 低い前記金属の融点の絶対温度を上限とした。これは、原子の拡散をスパイラル状 接触子の表層に限定するための条件であり、融点が最も高い金属は、ニッケル (Ni) であり、ニッケルの融点の絶対温度 1728Kの 0. 4倍の温度は、 691Kであるため、こ れを下限とした。また、融点が最も低い金属は、アルミニウム (A1)であり、アルミニウム の融点の絶対温度 934Kを上限とした。すなわち、加熱温度は、下限を 691K、上限 を 934Κとした。
これによつて、異種金属の原子をスパイラル状接触子の表層に拡散浸透させ、異 種金属との合金の特性を兼ね備えたスノィラル状接触子を得ることができる。加熱時 間は 30分から 2時間とした。 [0069] このように合金を形成することにより、アルミニウム (A1)材がパネ特性改善用拡散材 料であり、銅 (Cu)材が導電性改善用拡散材料であるため、コア材 (Ni)の上下両面 および側面を、パネ特性改善用拡散材料であるアルミニウム (A1)材と、導電性改善 用拡散材料である銅 (Cu)材とで挟み込み、高温加熱によって多層金属化合物（多 層合金)を形成している。
これによつて、スパイラル状接触子 （図 8の（a)参照）は、アルミニウム (A1)のバ ネ特性が強化され、銅 (Cu)の良導電性特性が強化される。
このあと、第 1の実施形態に示した製造工程において、チタン Tiをアルミニウム A1に 置き換えて、ステップ S8〜ステップ S12 (図 7参照）を実施している。これにより、第 1 の実施形態に示した製造工程と同様に、ポリイミド板 8をスパイラル状接触子 およ び銅箔 (Cu基板） 1の表面に載置して、スパイラル状接触子 をポリイミド板 8の裏 側に固定して、そのあと銅箔 (Cu基板） 1をエッチング除去する。これにより、スパイラ ル状接触子 は、ポリイミド板 8の孔 8aを通して裏カゝら表へ螺旋を描いて立ち上が ることが可能となる。このとき、前記したスパッタリング法によって Cu基板の上に堆積 した異種金属のアルミニウム (A1)は、この Cuエッチング時に除去される。さらに、基 板貼付を行ない、無電解 Auメツキを行なう。
[0070] <第 3の実施の形態 >
次に、第 3の実施形態に係るスパイラル状接触子について、図面を参照して説明す る。第 3の実施形態が、前記した第 1の実施形態と異なる点は、第 1の実施形態では スパイラル状接触子のコア金属をニッケル (Ni)としたが、第 3の実施形態ではスパイ ラル状接触子のコア金属を銅 (Cu)とした点である。なお、第 1の実施形態と重複する 部分は同符号を付して、その説明は省略する。
[0071] 図 10の（a)はレジスト塗布工程を示している（ステップ S21)。図 10の（a)に示すよう に、ここでは、銅箔 (Cu基板） 1の上面に感光レジスト 5を均一に塗布する。
[0072] 図 10の（b)はフォトマスク工程を示して!/、る（ステップ S22)。図 10の（b)に示すよう に、スパイラル状接触子 27 (スパイラル状接触子 7 (図 1参照)）の形状を描!ヽたフォト マスク 6を感光レジスト 5の上面に覆い被せ、フォトマスク 6の画像を密着焼き付けする 。なお、フォトマスク 6を適切な倍率で投影して露光させるようにしても構わない。 [0073] 図 10の（c)は現像定着工程を示して 、る（ステップ S23)。図 10の（c)に示すように 、感光レジスト 5 (図 10の (b)参照）を現像し定着させてレジスト被膜を形成させると、 フォトマスク 6に覆われた箇所（図 10の（b)の黒塗り部）はレジスト被膜が形成されず に銅箔 1が露出した状態になる。一方、フォトマスク 6に覆われずに露光した銅箔 1に は定着レジスト 5aによるレジスト被膜がスパイラル状接触子 27の反転画像 (ネガ）とし て形成される。
[0074] 図 10の（d)はメツキ工程を示して!/、る（ステップ S24)。図 10の（d)に示すように、銅 箔 1を露出させた箇所にのみ Niメツキをバリア材としてほどこし、この Niメツキの箇所 にコア金属として銅 (Cu)をメツキ析出させて、スノィラル状接触子 27を形成する。一 方、レジスト被膜 (定着レジスト 5a)上にはメツキ析出の発生はない。
その結果、フォトマスク 6によって感光を遮られて定着レジスト 5aが定着しな力つた 箇所にメツキがほどこされて、フォトマスク 6をトレースするように銅（Cu)カ ツキされ、 スパイラル状接触子 27が形成される。この段階で、写真製版 (印刷)技術による高い 精度でスパイラル状接触子 27の形状が銅箔 1の表面に形成される。
なお、 Cuメツキの厚さは 15〜30 μ mとしている。 Niメツキの厚さは 0. 5 μ m程度と している。
[0075] 図 10の（e)はレジスト除去工程を示して!/、る（ステップ S25)。図 10の（e)に示すよう に、レジストを除去することにより、銅箔 1の表面にはスパイラル状接触子 27が残る。
[0076] 図 11の（a)は異種金属の拡散浸透工程を示している（ステップ S27A)。図 11の（b )は拡散浸透前を示す拡大模式図であり、図 11の（c)は図 11の（a)に示す 2C部の 拡大模式図である。
図 11の (b)に示すように、スパイラル状接触子 27の基材 (コア材)を構成するものは 、銅 (Cu)メツキである。前記したように、このスパイラル状接触子 27の上面および側 面には、スパッタリング法によって Ti原子が堆積している（Ti堆積部 27b)。
また、スパイラル状接触子 27の下面には異種金属（Cu)の Cu基板 1が存在してい る。
[0077] 図 11の（c)に示すように、 Cu基材に堆積した Ti原子、 Niメツキおよび Cu基板 1を 加熱することによって、 1原子が銅 (Cu)基材の上面および側面に拡散浸透する。す なわち、異種金属としてのチタン (Ti)原子が銅 (Cu)基材の表層に拡散浸透して、こ の表層に銅 (Cu)とチタン (Ti)の合金 (異種金属の拡散浸透部） 27cが形成される。 また、スパイラル状接触子 27の下面に設けられた Niメツキによって、異種金属として の Niメツキがスノィラル状接触子 27の下面に拡散浸透して、銅（Cu)とニッケル (Ni) の合金 (異種金属の拡散浸透部） 27dが形成される。
また、異種金属 (Ti一 Cu)の界面では、金属間化合物 TiCu ,TiCuNi , TiCuが形
4 3
成されている。
[0078] 図 12は、加熱温度と金属の状態の関係を示しており、絶対温度における金属の状 態線図である。このとき、加圧環境下において、コア金属を異種金属に接触させた状 態で加熱する金属の種類としては、 Ti、 Ni、および Cuである。
図 12に示すように、加熱する温度は、互いに接触するコア金属および異種金属の うち、融点が最も高い金属の融点の絶対温度の 0. 4倍の温度を下限とし、融点が最 も低い前記金属の融点の絶対温度を上限とした。これは、原子の拡散をスパイラル 状接触子の表層に限定するための条件であり、融点が最も高い金属はチタン (Ti)で あり、チタンの融点の絶対温度 1948Kの 0. 4倍の温度は 779Kであるため、これを 下限とした。また、融点が最も低い金属は銅 (Cu)であり、銅の融点の絶対温度 1358 Kを上限とした。すなわち、加熱温度は、下限を 779K、上限を 1358Kとした。
これによつて、異種金属の原子をスノィラル状接触子 27の表層に拡散浸透させ、 異種金属との合金の特性を兼ね備えたスノィラル状接触子 27を得ることができる。 加熱時間は 30分から 2時間とした。
[0079] このように合金を形成することにより、チタン (Ti)材がパネ特性改善用拡散材料で あり、銅 (Cu)材が導電性改善用拡散材料であるため、コア材自体が良導性を有する とともに、コア材 (Cu)の上側および側面を、パネ特性改善用拡散材料であるチタン（ Ti)材で挟み込み、高温加熱によって多層金属化合物（多層合金）を形成して ヽる。 コア材（Cu基材）の下側にはニッケル Niメツキがほどこされて!/、る。この Niメツキはコ ァ材を Cu材で形成するためのノリア材として用いた。
これによつて、スパイラル状接触子 27は、チタン (Ti)の特性である形状記憶性によ りパネ特性が強化され、銅 (Cu)の特性である良導性により導電性が強化される。 このあと、第 1の実施形態に示した製造工程において、コア金属をニッケル基材 (Ni 基材)から銅基材 (Cu基材）に置き換えて参照し、ステップ S8〜ステップ S12 (図 7参 照）を実施している。これにより、第 1の実施形態に示した製造工程と同様に、ポリイミ ド板 8をスノ ィラル状接触子 27および銅箔 (Cu基板） 1の表面に載置して、スパイラ ル状接触子 27をポリイミド板 8の裏側に固定して、そのあと銅箔 (Cu基板） 1をエッチ ング除去する。これにより、スパイラル状接触子 7は、ポリイミド板 8の孔 8aを通して裏 力も表へ螺旋を描いて立ち上がることが可能となる。このとき、前記したスパッタリング 法によって Cu基板の上に堆積した異種金属のチタン (Ti)は、この Cuエッチング時 に除去される。さらに、基板貼付を行ない、無電解 Auメツキを行なう。
[0080] <第 4の実施形態 >
次に、第 4の実施形態に係るスパイラル状接触子について、図面を参照して説明す る。第 4の実施形態が、前記した第 3の実施形態と異なる点は、第 3の実施形態では スパイラル状接触子の上面および側面に堆積させる異種金属をチタン (Ti)としたが 、第 4の実施形態では異種金属をアルミニウム (A1)とした点である。なお、第 3の実施 形態と重複する部分は同符号を付して、その説明は省略する。
[0081] 図 13の（a)は異種金属の拡散浸透工程を示している（ステップ S27B)。図 13の（b )は拡散浸透前を示す拡大模式図であり、図 13の（c)は図 13の（a)に示す 2C' 部 の拡大模式図である。
[0082] 図 13の (b)に示すように、スパイラル状接触子 27' の基材 (コア材)を構成するもの は、銅 (Cu)メツキである。このスパイラル状接触子 2 の上面および側面には、前 記したスパッタリング法によって、 A1原子が堆積して ヽる (A1堆積部 271/ )。
また、スパイラル状接触子 2 の下面には異種金属（Cu)の Cu基板 1が存在して いる。
[0083] 図 13の（c)に示すように、 Cu基材に堆積した A1原子、 Niメツキおよび Cu基板 1を 加熱することによって、 A1原子が銅 (Cu)基材の上面および側面に拡散浸透する。 すなわち、異種金属としてのアルミニウム (A1)が銅 (Cu)基材の表層に拡散浸透して 、この表層に銅 (Cu)とアルミニウム (A1)の合金 (異種金属の拡散浸透部） 27c' 力 S 形成される。また、スパイラル状接触子 27' の下面に設けられた Niメツキによって、 異種金属としての N源子力 Sスパイラル状接触子 27' の下面に拡散浸透して、銅 (C u)とニッケル (Ni)の合金 (異種金属の拡散浸透部） 16! が形成される。
また、異種金属 (A1— Cu)の界面では、金属間化合物 AlCu、 AlCuが形成され
2 3
ている。
[0084] 図 14は、加熱温度と金属の状態の関係を示しており、絶対温度における金属の状 態線図である。このとき、加圧環境下において、コア金属を異種金属に接触させた状 態で加熱する金属の種類としては、 Al、 Ni、および Cuである。
図 14に示すように、加熱する温度は、互いに接触するコア金属および異種金属の うち、融点が最も高い金属の融点の絶対温度の 0. 4倍の温度を下限とし、融点が最 も低い前記金属の融点の絶対温度を上限とした。これは、原子の拡散をスパイラル 状接触子の表層に限定するための条件であり、融点が最も高い金属は、ニッケル i)であり、ニッケルの融点の絶対温度 1728Kの 0. 4倍の温度は、 691Kであるため、 これを下限とした。また、融点が最も低い金属は、アルミニウム (A1)であり、アルミ-ゥ ムの融点の絶対温度 934Kを上限とした。すなわち、加熱温度は、下限を 691K、上 限を 934Κとした。
これによつて、異種金属の原子をスパイラル状接触子の表層に拡散浸透させ、異 種金属との合金の特性を兼ね備えたスノィラル状接触子を得ることができる。加熱時 間は 30分から 2時間とした。
[0085] このように合金を形成することにより、アルミニウム (A1)材がパネ特性改善用拡散材 料であり、銅 (Cu)材が導電性改善用拡散材料であるため、コア材自体が良導性を 有するとともに、コア材 (Cu)の上側および側面を、パネ特性改善用拡散材料である アルミニウム (A1)材で挟み込み、高温加熱によって多層金属化合物（多層合金）を 形成している。コア材（Cu基材）の下側にはニッケル Niメツキがほどこされている。こ の Niメツキはコア材を Cu材で形成するためのバリア材として用いた。
これによつて、スパイラル状接触子 2 は、アルミニウム (A1)のパネ特性が強化さ れ、銅 (Cu)の良導電性特性が強化される。
このあと、第 1の実施形態に示した製造工程において、コア金属をニッケル基材 (Ni 基材)から銅基材 (Cu基材）に置き換えて参照し、ステップ S8〜ステップ S12 (図 7参 照）を実施している。これにより、第 1の実施形態に示した製造工程と同様に、ポリイミ ド板 8をスノ ィラル状接触子 27' および銅箔 (Cu基板） 1の表面に載置して、スパイ ラル状接触子 2 をポリイミド板 8の裏側に固定して、そのあと銅箔 (Cu基板） 1をェ ツチング除去する。これにより、スパイラル状接触子 7は、ポリイミド板 8の孔 8aを通し て裏力も表へ螺旋を描いて立ち上がることが可能となる。このとき、前記したスパッタリ ング法によって Cu基板の上に堆積した異種金属のアルミニウム (A1)は、この Cuエツ チング時に除去される。さら〖こ、基板貼付を行ない、無電解 Auメツキを行なう。
以上、好ましい実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定 されるものではなぐ本発明の要旨を逸脱することのない範囲内において適宜の変 更が可能なものである。例えば、異種金属の膜をコア金属に堆積させる際に、スパッ タリング法によって、膜を形成させたが、スパッタリング法に限るものではなぐ薄膜を 形成させることができるものであれば、化学気相成長法 (CVD法)や他の物理気相成 長法 (PVD法)など、その他の方法でも構わな!/、。
また、ポリイミド積層工程では、ポリイミド板をスパイラル状接触子が形成された銅箔 の表面に載置するとした力 ポリイミド榭脂を塗布するようにしてもよい。
また、スパイラル状接触子の表層に拡散浸透させる異種金属として、 Cu, Ag, Ni, Zn, P, B, Cr, Mn, Fe, Co, Pd, Pt, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, In, C, S , Au, Al, Si, Sb, Bi,および Teなどの元素を用いても構わない。特に、前記の元 素 Bは、他の異種金属に加えて合金を形成させるのに好適である。
また、加圧環境下において、主に実施しているが、原子の拡散浸透に要する時間 がやや長くなるが常圧下 (大気圧)で加熱することによつても充分拡散浸透できる。

Claims

請求の範囲
[1] スパイラル状接触子のコア金属の表層に、前記コア金属とは異なる少なくとも 1つの 異
種金属を拡散浸透させるスノ ィラル状接触子の製造方法であって、
前記コア金属を前記異種金属に接触させた状態で加熱することによって、前記異 種金属
の原子を前記コア金属の表層に拡散浸透させることを特徴とするスノィラル状接触 子の製
造方法。
[2] スパイラル状接触子のコア金属の表層に、前記コア金属とは異なる少なくとも 1つの 異
種金属を拡散浸透させるスノィラル状接触子の製造方法であって、
加圧環境下において、前記コア金属を前記異種金属に接触させた状態で加熱す ることに
よって、前記異種金属の原子を前記コア金属の表層に拡散浸透させることを特徴と するス
パイラル状接触子の製造方法。
[3] 請求項 1または請求項 2に記載のスパイラル状接触子の製造方法であって、前記 加熱する温度は、互いに接触する前記コア金属および前記異種金属のうち、融点が 最も高い前記金属の融点の絶対温度の 0. 4倍の温度を下限とし、融点が最も低い 前記金属の融点の絶対温度を上限とすることを特徴とするスパイラル状接触子の製 造方法。
[4] 請求項 2に記載のスノィラル状接触子の製造方法であって、前記加圧環境下の圧 力は、 0. IMPa以上 lO.OMPa以下であることを特徴とするスパイラル状接触子の製 造方法。
[5] 請求項 1または請求項 2に記載のスパイラル状接触子の製造方法であって、前記 異種金属はチタン (Ti)であり、前記チタンを前記コア金属の表面に物理気相成長法 によって堆積させることを特徴とするスパイラル状接触子の製造方法。
[6] 請求項 1または請求項 2に記載のスパイラル状接触子の製造方法であって、前記 異種金属はアルミニウム (A1)であり、前記アルミニウムを前記コア金属の表面に物理 気相成長法によって堆積させることを特徴とするスパイラル状接触子の製造方法。
[7] 請求項 1、 2、 4の 、ずれ力 1項に記載のスパイラル状接触子の製造方法であって、 前記コア金属は、銅 (Cu)基板上にメツキ析出させたニッケル (Ni)から構成されてお り、前記銅 (Cu)基板と前記コア金属とをともに接触させた状態で加熱することによつ て
、前記コア金属の表層に Cuの原子を拡散浸透させることを特徴とするスパイラル状 接触子の製造方法。
[8] 請求項 1または請求項 2に記載のスパイラル状接触子の製造方法であって、前記ス パイラル状接触子の製造方法にお!ヽて、前記コア金属が銅 (Cu)基板上にメツキ祈 出させたニッケル (Ni)で構成され、前記異種金属がチタン (Ti)で構成されたとき、前 記加熱する温度は 779〜1358Kであることを特徴とするスパイラル状接触子の製造 方法。
[9] 請求項 1または請求項 2に記載のスパイラル状接触子の製造方法であって、前記ス パイラル状接触子の製造方法にお!ヽて、前記コア金属が銅 (Cu)基板上にメツキ祈 出させたニッケル (Ni)で構成され、前記異種金属がアルミニウム (A1)で構成された とき、前記加熱する温度は 691〜934Kであることを特徴とするスパイラル状接触子 の製造方法。
[10] 請求項 1、 2、 4のいずれ力 1項に記載のスパイラル状接触子の製造方法であって、 前記コア金属は、銅 (Cu)基板上にノリア材をメツキした後に前記ノリア材上にメツキ 析出させた銅 (Cu)カゝら構成され、前記 Cu基板、前記バリア材、および前記コア金属 とを積層させた状態で加熱することによって、前記コア金属の表層にノ リア材の原子 を拡散浸透させることを特徴とするスパイラル状接触子の製造方法。
[11] 請求項 10に記載のスパイラル状接触子の製造方法であって、前記スパイラル状接 触子の製造方法において、前記ノリア材がニッケル (Ni)メツキ、前記コア金属が前 記 Niメツキ上にメツキ析出させた銅 (Cu)、および前記異種金属がチタン (Ti)で構成 されたとき、前記加熱する温度は 779〜1358Kであることを特徴とするスパイラル状 接触子の製造方法。
[12] 請求項 10に記載のスパイラル状接触子の製造方法であって、前記スパイラル状接 触子の製造方法において、前記ノ リア材がニッケル (Ni)メツキ、前記コア金属が前 記 Niメツキ上にメツキ析出させた銅 (Cu)、および前記異種金属がアルミニウム (A1) で構成されたとき、前記加熱する温度は 691〜934Kであることを特徴とするスパイラ ル状接触子の製造方法。
[13] 請求項 1、 2、 4、 11、 12のいずれか 1項に記載の製造方法によって形成されること を特徴
とするスパイラル状接触子。
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