WO2014148365A1 - 電気接触子及び電気部品用ソケット - Google Patents

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WO2014148365A1
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享弘 小田
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株式会社エンプラス
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Definitions

  • the present invention relates to an electrical contact that is electrically connected to an electrical component such as a semiconductor device (hereinafter referred to as “IC package”), and an electrical component socket in which the electrical contact is disposed.
  • an electrical component such as a semiconductor device (hereinafter referred to as “IC package”)
  • IC package semiconductor device
  • electrical component socket in which the electrical contact is disposed.
  • an electrical contact that is electrically connected to an electrical component such as an IC package has a contact pin provided on the IC socket as an electrical component socket disposed on an external continuity test circuit.
  • the connection terminal of the IC package and the electrode of the continuity test circuit are electrically connected via the contact pins, and in this state, heat is applied to perform the burn-in test.
  • connection terminal of the IC package there is a connection terminal formed of so-called lead-free solder whose main component is tin (Sn) and does not contain lead (Pb).
  • solder whose main component is tin (Sn) and does not contain lead (Pb).
  • Au gold
  • Ni nickel
  • connection terminal of the IC package does not diffuse into the material of the contact pin, and Sn attached to the contact pin is oxidized to easily form an insulator. Therefore, as the number of tests increases, the electrical resistance value rapidly increases between the contact pins and the connection terminals of the IC package, making it impossible to make an electrical connection, and in the burn-in test, a good product package may be erroneously judged as defective. There is.
  • a conventional contact pin is formed by superposing a palladium (Pd) plating layer on the outside of the Ni of the underlayer, and further on the outside thereof, silver (Ag) having a slower diffusion rate of Sn than the Pd plating layer. ) Even if the plating layer is formed as the outermost layer and the contact pin and the connection terminal of the IC package are adhered, the Ag of the contact pin is broken by breaking between the very thin Ag-Sn alloy layers formed at this interface. A device in which the amount taken is minimized is known (for example, see Patent Document 1).
  • the use temperature environment required for the IC package tends to be high, for example, when the IC package is used in a control unit disposed in an engine room of an automobile. Accordingly, it is necessary to increase the test temperature in the burn-in test (for example, 150 ° C. or higher).
  • the problem to be solved by the present invention that addresses such problems is that when the test temperature of the burn-in test is increased, the number of tests until the electrical resistance value suddenly increases is reduced. It is an object of the present invention to provide an electrical contact that suppresses the electrical contact and a socket for an electrical component in which the electrical contact is disposed.
  • an electrical contact according to the present invention is configured by laminating a plurality of layers on a base material, and the plurality of layers are made of tin among materials in which tin is melted and diffused by applying heat.
  • a first layer formed of a material having a diffusion rate slower than that of palladium; and a second layer formed of a material having a diffusion rate of tin slower than that of the first layer on the opposite side of the first layer from the first layer; It is equipped with.
  • the first layer may be formed of a Pd—Ni alloy containing palladium and nickel as main components or a Pd—Co alloy containing palladium and cobalt as main components.
  • the weight ratio of palladium in the Pd—Ni alloy may be higher than the weight ratio of nickel.
  • the weight ratio of palladium may be 60 to 90% by weight
  • the weight ratio of nickel may be 10 to 40% by weight.
  • the weight ratio of palladium in the Pd—Co alloy may be higher than the weight ratio of cobalt.
  • the second layer may be formed of silver or an Ag alloy containing silver as a main component. Either nickel, copper, iron, or antimony may be added to the Ag alloy.
  • the second layer may be formed of silver or an Ag alloy containing silver as a main component.
  • the second layer may be formed by plating the first layer.
  • the base material is formed between the base material and the first layer and further includes a base layer containing nickel, and the first layer may be formed by plating the base layer.
  • an electrical component socket includes a socket main body in which an electrical component having a connection terminal containing tin is accommodated, and the socket body provided in the socket main body and in contact with the connection terminal of the accommodated electrical component. An electrical contact.
  • the electrical contact and the electrical component socket of the present invention when the test temperature of the burn-in test is increased, it is possible to suppress a decrease in the number of tests until the electrical resistance value suddenly increases. Therefore, the life of the electrical component socket can be extended as compared with the electrical component socket provided with the conventional electrical contact.
  • the first contact part in the contact pin after the burn-in test is shown, (A) is a side view showing the first contact part, (B) is a cross-sectional view of the conventional contact pin, (C) is It is sectional drawing about the contact pin which concerns on embodiment of this invention. It is a graph which shows the change of the electrical resistance value in the part equivalent to the 1st contact part of the contact pin in a burn-in test, (A) shows about a conventional contact pin, (B) shows the contact pin which concerns on embodiment of this invention Show about.
  • FIG. 1 to 8 are views showing an embodiment of an electrical contact and an electrical component socket according to the present invention.
  • an IC socket 12 as a socket for an electric component to which an IC package 10 that is an electric component is mounted includes a socket body 14 and a cover 16.
  • the cover 16 is assembled to the socket body 14 so that it can move up and down. More specifically, a cover guide 18 is formed in the socket body 14, and a guide groove 20 that is slidably engaged with the cover guide 18 is formed in the cover 16. The cover 16 is guided by the cover guide 18 of the socket body 14. To move up and down.
  • the socket body 14 and the cover 16 are made of an insulating resin material.
  • the cover 16 is assembled to the socket body 14 so as to compress the coil spring 22 disposed between the socket body 14 and the cover 16 by a predetermined amount, and is constantly urged upward by the coil spring 22 toward the socket body 14.
  • the upper position is positioned by the stopper means 24. Note that at least one pair of the coil springs 22 is arranged in the left-right direction in FIG.
  • the stopper means 24 is composed of claws 26 formed at the four corners of the cover 16 and claws 28 of the socket body 14 that engage with these claws 26.
  • the claw 26 on the cover 16 side is engaged so as to be slidable in a groove 29 formed in the socket body 14, and when the cover 16 is pushed down in FIG. 4, the inclined surface of the claw 28 of the socket body 14.
  • the claw 28 of the socket main body 14 is stretched elastically along the 28 a and gets over the claw 28 of the socket main body 14. As a result, the cover 16 is assembled to the socket body 14.
  • the socket main body 14 is composed of tin (Sn) as a main component and does not contain lead (Pb).
  • the connection terminal 30 of the IC package 10 formed including so-called lead-free solder and an external continuity test circuit (not shown).
  • a plurality of contact pins 32 are attached as electrical contacts for connecting the two.
  • the contact pin 32 is fixed to the socket body 14 by press-fitting or the like at the base portion 34, and is partitioned by a rib 36 formed on the socket body 14 so as not to contact another adjacent contact pin 32. As shown in FIGS. 1 and 5, the contact pin 32 has a connection arm 38 that protrudes from the base 34 to the lower side of the socket body 14, and this connection arm 38 is connected to a continuity test circuit (not shown). .
  • the contact pin 32 is connected to the base portion 34 via the first contact portion 42 connected to the base portion 34 via the first spring portion 40 and the second spring portion 44. And a second contact portion 46 connected thereto.
  • the first spring portion 40 is attached to the engagement groove 50 of the pin support block 48 of the socket body 14 in a state of being elastically deformed from the two-dot chain line position shown in FIG. 5 to the solid line position.
  • a positioning step 52 is formed on the first contact portion 42. As shown in FIG. 3, the positioning step portion 52 is pressed against the positioning engagement portion 54 formed on the pin support block 48 of the socket body 14 by the elastic force of the first spring portion 40.
  • the contact portion 42 is positioned in the vertical direction. At this time, tensile stress is generated in the first spring portion 40, and the positioning step portion 52 is pressed against the positioning engagement portion 54 by the tensile force generated in the first spring portion 40. Further, the lower end side surface 42a of the first contact portion 42 is pressed against the side end surface 48a of the pin support block 48 by the elastic force of the first spring portion 40, and the first contact portion 42 is positioned in the left-right direction.
  • the second spring portion 44 has an arm 56 that protrudes upward in the drawing as shown in FIGS.
  • the arm 56 is pushed by the arcuate pressing portion inclined surface 58 formed on the cover 16, and reaches the position of the two-dot chain line in FIGS. 1 and 5. Displace.
  • the second spring portion 44 is bent and deformed counterclockwise in FIG.
  • the second contact portion 46 is retracted from the upper surface of the first contact portion 42, and the upper surface of the first contact portion 42 is released.
  • the IC package 10 is inserted into the cover 16 from the IC package insertion opening 60 formed in the cover 16 and accommodated in the socket body 14. Then, the connection terminals 30 of the IC package 10 are in contact with the upper surface of the first contact portion 42 on a one-to-one basis. Thereafter, when the pressing force applied to the cover 16 is released, the cover 16 returns to the original position by the spring force of the coil spring 22. As a result, the second spring portion 44 is displaced clockwise from the position of the two-dot chain line in FIG. 5, and as shown in FIG. 6, the second contact portion 46 is applied to the IC package by the elastic force of the second spring portion 44.
  • connection terminal 30 of the IC package 10 is securely held by the first contact portion 42 and the second contact portion 46 at a predetermined contact pressure, and the continuity test circuit (not shown) and the IC package 10 are connected to the contact pin 32. It is electrically connected via.
  • the IC package 10 is mounted on the IC socket 12, and in this mounted state, a continuity test such as a burn-in test is performed on the IC package 10.
  • the cover 16 When the continuity test is completed, the cover 16 is pushed down against the spring force of the coil spring 22, the arm 56 is pressed by the pressing portion inclined surface 58 of the cover 16, and the second spring portion 44 is bent and deformed. After the second contact portion 46 is retracted from the upper surface of the connection terminal 30 to the position of the two-dot chain line in FIG. 5, the IC package 10 is taken out of the cover 16 from the IC package insertion port 60 and the continuity test of the next IC package 10 is performed. Migrate to
  • the contact pin 32 includes a base material 62 and a base layer 64 formed on a side of the base material 62 that contacts the connection terminal 30 of the IC package 10 (hereinafter referred to as “contact side”).
  • the surface layer 66 formed on the contact side of the base layer 64 is composed of a plurality of layers. That is, the surface layer 66 is located on the contact side of the contact pin 32.
  • a beryllium copper (Be—Cu) alloy is used in consideration of the elasticity required for the contact pins 32 in the present embodiment.
  • the underlayer 64 is formed by, for example, nickel (Ni) plating of 2 ⁇ 10 ⁇ 6 to 3 ⁇ 10 ⁇ 6 m.
  • the base material 62 and the base layer 64 are not limited to such, and may be formed by appropriately selecting from other materials.
  • the surface layer 66 includes at least two layers.
  • the first layer 68 formed on the contact side of the base layer 64, the second layer 70 formed on the contact side of the first layer 68, Is composed of two layers stacked.
  • One or more layers may be formed on at least one of the contact side of the second layer 70 and the substrate 62 side of the first layer 68.
  • Sn, gold (Au), palladium (Pd) or A layer containing any one of zinc (Zn) may be provided.
  • One or more layers may be formed between the first layer 68 and the second layer 70.
  • the first layer 68 is formed of a material in which Sn is melted and diffused by applying heat, and the Sn diffusion rate is slower than Pd.
  • the first layer 68 is formed of a Pd—Ni alloy containing Pd and Ni as main components.
  • the weight ratio of Pd to Ni is higher in Pd than in Ni.
  • Pd is 60 to 90% by weight, whereas Ni is 40 to 10% by weight.
  • the thickness of the first layer 68 needs to be 0.1 ⁇ 10 ⁇ 6 m or more in order to obtain a function of Sn melting and diffusing. It may be 2 ⁇ 10 ⁇ 6 m or more. On the other hand, the thickness of the first layer 68 may be 5 ⁇ 10 ⁇ 6 m or less in order to suppress the occurrence of cracks.
  • the first layer 68 is not limited to a Pd—Ni alloy as long as it is formed of a material in which Sn is melted and diffused by applying heat and the diffusion rate of Sn is slower than Pd.
  • a Pd—Co alloy containing Pd and cobalt (Co) may also be used. Also in this Pd—Co alloy, the weight ratio of Pd to Co is higher in Pd, for example, Pd is 90% by weight, whereas Co is 10% by weight.
  • the first layer 68 is formed by, for example, a manufacturing method using plating or a manufacturing method using ion plating.
  • Ni plating is applied as the base layer 64
  • strike Au plating is applied thereon as an adhesion layer
  • Pd—Ni alloy plating is stacked as the first layer 68.
  • Ni is plated as the base layer 64
  • a Pd—Ni alloy is deposited thereon as the first layer 68 by ion plating.
  • the second layer 70 is formed of a material in which Sn melts and diffuses when heat is applied, but the Sn diffusion rate is slower than that of the first layer 68.
  • the second layer 70 is made of silver (Ag).
  • the thickness of the second layer 70 needs to be 0.1 ⁇ 10 ⁇ 6 m or more in order to delay the diffusion of Sn into the first layer 68. Since the diffusion rate of Sn diffusing into the first layer 68 varies depending on the ambient temperature around the contact pin 32, at 150 ° C. or higher, 0.3 ⁇ 10 ⁇ 6 m or higher in order to delay the diffusion of Sn into the first layer 68. It may be set to 1 ⁇ 10 ⁇ 6 m or more for the same purpose at 180 ° C. or higher.
  • the second layer 70 is formed on the first layer 68 by, for example, a manufacturing method using plating or a manufacturing method using ion plating in the same manner as the manufacturing method of the first layer 68 described above.
  • the second layer 70 melts and diffuses when heat is applied.
  • the second layer 70 is not limited to Ag as long as it is formed of a material whose Sn diffusion rate is slower than that of the first layer 68.
  • Ag And a silver alloy mainly composed of any one of four elements of Ni, copper (Cu), iron (Fe), and antimony (Sb). These elements are considered to inhibit the alloying of Ag in the silver alloy and Sn of the connection terminal 30 of the IC package 10.
  • the second layer 70 may be a silver alloy in which Sn or Au is added to Ag in addition to the above-described four elements.
  • the contact pin 32 and the IC socket 12 described above when the test temperature of the burn-in test is increased, the electrical resistance value between the contact pin 32 and the connection terminal 30 of the IC package 10 is rapidly increased. It is possible to suppress a decrease in the number of tests. Therefore, the life of the IC socket 12 can be extended as compared with an IC socket provided with a conventional contact pin. The reason will be described.
  • the diffusion rate of Sn and the absorbed amount of Sn are extremely high along with Au, but the mechanical strength of the alloy with Sn is high.
  • Sn is dissolved and diffused by applying heat to the contact side of the first layer formed of a Pd plating layer much higher than Au, but Ag is a material whose diffusion rate is slower than that of the first layer.
  • a second layer formed of the plating layer was further provided. For this reason, the speed at which Sn contained in the connection terminal 30 of the IC package 10 is melted to the contact pin side becomes slow, and as a result, Ag—Sn alloy and Sn—Pd alloy are gradually formed without being rapidly formed.
  • connection terminals 30 and the contact pins of the IC package 10 via the formed Ag—Sn alloy or Sn—Pd alloy are made difficult to stick, and the first layer and the second layer are reduced in speed. Was suppressed.
  • connection terminal 30 of the IC package 10 forms an Ag—Sn alloy with Ag of the second layer. This increases the speed at which the second layer of contact pins and the connection terminal 30 of the IC package 10 are easily attached. Since the thickness of the Ag—Sn alloy also increases, when the connection terminal 30 of the IC package 10 is peeled off from the contact pin, the Ag of the second layer tends to decrease compared to the case where the test temperature is not increased. Further, when the Ag plating layer of the second layer is deficient, Sn contained in the connection terminal 30 of the IC package 10 is faster than the Ag of the second layer with the Pd of the first layer.
  • a Pd—Ni alloy plating layer whose Sn diffusion rate is lower than Pd is used as the first layer 68 among materials in which Sn melts and diffuses when heat is applied. Forming.
  • the alloying speed of Sn and Pd—Ni alloy is slower than the alloying speed of Sn and Pd. Therefore, even when the Ag plating layer of the second layer 70 is deficient, the conventional contact Compared to the pins, the first layer 68 of the contact pin 32 of the present embodiment is less likely to stick to the connection terminal 30 of the IC package 10, and the first layer 68 is less likely to decrease.
  • the Pd—Ni alloy plating layer can absorb a large amount of Sn like the Pd single plating layer, but has a higher mechanical strength than the Pd single plating layer.
  • the Pd—Ni alloy is alloyed with Sn of the connection terminal 30 of the IC package 10
  • the Pd—Ni alloy of the first layer 68 is peeled off even if the IC package 10 is peeled off from the contact pin 32. Hard to decrease.
  • the exposure of Ni as the base layer 64 is delayed, and the number of tests until the electrical resistance value between the contact pin 32 and the connection terminal 30 of the IC package 10 is rapidly increased. Will increase. Therefore, the life of the IC socket 12 can be extended as compared with an IC socket provided with a conventional contact pin.
  • a conventional contact pin (hereinafter referred to as “conventional contact pin”) having a Pd plating layer in the first layer and an Ag plating layer in the second layer, and a Pd—Ni alloy plating layer in the first layer.
  • a contact pin (hereinafter referred to as “improved contact pin”) according to the present embodiment having an Ag plating layer as a second layer and a portion corresponding to the first contact portion 42 shown in FIG. The state of alloy formation and the change in electrical resistance value were compared.
  • test IC socket An IC socket to which a conventional contact pin is attached (hereinafter referred to as “conventional IC socket”) and an IC socket to which an improved contact pin is attached (hereinafter referred to as “improved IC socket”). 4) each.
  • the configuration of the IC socket was common.
  • Both conventional contact pins and improved contact pins used a Be-Cu alloy as a base material.
  • 2 ⁇ 10 ⁇ 6 to 3 ⁇ 10 ⁇ 6 m of Ni plating is applied as a base layer on a base material, and a Pd plating layer is 0.5 ⁇ 10 ⁇ 6 as a first layer on the base layer.
  • m an Ag plating layer as a second layer was formed on the first layer by 2 ⁇ 10 ⁇ 6 m.
  • the improved contact pin is formed by applying Ni plating 2 ⁇ 10 ⁇ 6 to 3 ⁇ 10 ⁇ 6 m as a base layer on the base material, and adding a Pd—Ni alloy plating layer as a first layer to the base layer 0. 5 ⁇ 10 ⁇ 6 m was applied, and an Ag plating layer was formed on the first layer as a second layer by 1 ⁇ 10 ⁇ 6 m.
  • connection terminals are formed of Sn-3Ag-0.5Cu alloy.
  • the ambient temperature of the IC socket is set to 200 with unused IC packages mounted on a total of eight IC sockets including four conventional IC sockets and four improved IC sockets.
  • the temperature was raised to 0 ° C., and this temperature was maintained for 24 hours. After that, the temperature was lowered to room temperature, and the IC package was removed from the IC socket. With this as one cycle, 15 cycles were sequentially performed.
  • the electrical resistance value of the contact portion of the contact pin that contacts the connection terminal of the IC package is measured for the contact pin of each IC socket at each stage after 1 cycle, 5 cycles, 10 cycles, and 15 cycles. Went.
  • the cross section of the portion corresponding to the first contact portion 42 was observed using a microscope at the stage where 15 cycles were completed.
  • the second Ag plating layer is lost, but the first Pd—Ni alloy is lost.
  • the Pd—Ni—Sn alloy layer in which Sn is diffused and alloyed in the gold plating layer remains in the entire region corresponding to the first contact portion 42, and Ni in the underlayer is not exposed.
  • the thickness of the second Ag plating layer in the improved contact pin is half that of the second Ag plating layer in the conventional contact pin, the remaining amount of the first layer is the improved contact. Since there are more pins, it was predicted that the remaining amount of the first layer in the improved contact pin would be further increased if the second Ag plating layer had the same thickness as the conventional contact pin.
  • the open top type IC socket 12 has been described as an example of the electrical component socket to which the IC package 10 is mounted, it is not limited to this.
  • other types of sockets such as clamshell type sockets may be used as long as they are IC sockets having electrical contacts.
  • contact pin 32 as an electrical contact is applied to the IC socket 12, it may be applied to uses other than the IC socket.

Abstract

ＩＣパッケージが収容されるソケット本体にはコンタクトピンが設けられ、収容されたＩＣパッケージの接続端子と電気的に接触する。コンタクトピンは、導電性を有する基材に対して、基材から順に、Ｎｉを含む下地層と、表層と、が積層された複数層を形成してなる。また、表層は、下地層側の第１層と、ＩＣパッケージの接続端子と接触する第２層とで構成されている。第１層は、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する材料のうち、Ｓｎの拡散速度がＰｄよりも遅い材料であるＰｄ－Ｎｉ合金を主成分とするメッキ層で形成される。第２層は、Ｓｎの拡散速度が第１層よりも遅い材料であるＡｇを主成分とするメッキ層で形成される。

Description

電気接触子及び電気部品用ソケット
　本発明は、半導体装置（以下、「ＩＣパッケージ」という）など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。
　従来から、ＩＣパッケージなどの電気部品に電気的に接続される電気接触子には、外部の導通試験回路上に配置される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ある。ＩＣパッケージはＩＣソケットに収容されることにより、ＩＣパッケージの接続端子と導通試験回路の電極とがコンタクトピンを介して電気的に接続され、この状態で熱を加えてバーンイン試験が行われる。
　ここで、ＩＣパッケージの接続端子として、主成分がスズ（Ｓｎ）で、鉛（Ｐｂ）を含有しない、いわゆる鉛フリー半田により形成されるものがあるが、このようなＩＣパッケージの接続端子と電気的に接続されるコンタクトピンが、金（Ａｕ）メッキ（極微量のＣｏが添加されている）層を最表層とし、ニッケル（Ｎｉ）を下地層として形成されている場合には、次のような問題が生じる。
　すなわち、バーンイン試験を行うと、ＩＣパッケージの接続端子に含まれるＳｎがコンタクトピンのＡｕに溶け込み拡散することでＡｕ-Ｓｎ合金を形成して、コンタクトピンにＩＣパッケージの接続端子が貼り付いてしまう。そして、バーンイン試験完了後、コンタクトピンからＩＣパッケージの接続端子を引き剥がすと、Ａｕ-Ｓｎ合金の脆い性質によりＡｕ-Ｓｎの層間で破断が起き、コンタクトピンのＡｕの一部がＩＣパッケージの接続端子側に奪われてしまうため、バーンイン試験を繰り返すことにより、コンタクトピンのＡｕが殆ど奪われて下地層のＮｉが露出してしまう。このため、ＩＣパッケージの接続端子に含まれるＳｎがコンタクトピンの材料中に拡散しなくなり、コンタクトピンへ付着したＳｎは酸化して絶縁体を構成し易くなる。したがって、試験回数が多くなるにつれて、コンタクトピンとＩＣパッケージの接続端子との間で電気抵抗値が急激に上昇して電気的に接続ができなくなり、バーンイン試験において良品パッケージを誤って不良と判断するおそれがある。
　このため、従来のコンタクトピンには、下地層のＮｉの外側に、パラジウム（Ｐｄ）メッキ層を重ねて形成するとともに、さらにその外側に、Ｐｄメッキ層よりもＳｎの拡散速度が遅い銀（Ａｇ）メッキ層を最表層として形成して、コンタクトピンとＩＣパッケージの接続端子とが貼り付いた場合にも、この界面に形成されたごく薄いＡｇ－Ｓｎ合金層間で破断させて、コンタクトピンのＡｇが奪われる量を最小にしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２００７／０３４９２１号公報
　ところで、ＩＣパッケージに要求される使用温度環境は、例えば、ＩＣパッケージが、自動車のエンジンルーム内に配設されたコントロールユニットに使用される場合などのように、高温化する傾向にあり、これに伴い、バーンイン試験における試験温度も高く（例えば、１５０℃以上に）する必要がある。
　しかしながら、前記従来のコンタクトピンでは、バーンイン試験の試験温度を高くすると、合金形成の促進等の理由により、コンタクトピンにおけるＡｇメッキ層及びＰｄメッキ層の減少速度が上昇して、下地層の露出が早期化していた。このため、コンタクトピンとＩＣパッケージの接続端子との間における電気抵抗値が急激に上昇するまでの試験回数が減少してしまい、ＩＣソケットの寿命が低下するおそれがあった。
　そこで、このような問題点に対処し、本発明が解決しようとする課題は、バーンイン試験の試験温度を高くした場合に、電気抵抗値の急激な上昇が発生するまでの試験回数が減少することを抑制する電気接触子、及び、この電気接触子を配設した電気部品用ソケットを提供することにある。
　前記課題を解決するために、本発明による電気接触子は、基材に複数層が積層されて構成され、かかる複数層は、熱を加えることによりスズが溶け込んで拡散する材料のうち、スズの拡散速度がパラジウムよりも遅い材料で形成される第１層と、第１層のうち基材と反対側において、スズの拡散速度が第１層よりも遅い材料で形成される第２層と、を備えたものである。
　このような電気接触子において、第１層は、パラジウム及びニッケルを主成分とするＰｄ－Ｎｉ合金、あるいは、パラジウム及びコバルトを主成分とするＰｄ－Ｃｏ合金で形成されてもよい。
　第１層をＰｄ－Ｎｉ合金で形成する場合、Ｐｄ－Ｎｉ合金において、パラジウムの重量比率はニッケルの重量比率より高くてもよい。この場合、パラジウムの重量比率は６０～９０重量％であり、ニッケルの重量比率は１０～４０重量％であってもよい。
　第１層をＰｄ－Ｃｏ合金で形成する場合、Ｐｄ－Ｃｏ合金において、パラジウムの重量比率はコバルトの重量比率より高くてもよい。
　また、第２層は、銀あるいは銀を主成分とするＡｇ合金で形成されてもよい。このＡｇ合金には、ニッケル、銅、鉄、又はアンチモンのいずれかが添加されてもよい。
　また、第２層は、銀、又は銀を主成分とするＡｇ合金で形成されてもよい。あるいは、第２層は、第１層に対するメッキにより形成されてもよい。
　さらにまた、基材と第１層との間に形成され、ニッケルを含んでなる下地層を更に含んで構成され、第１層は、下地層に対するメッキにより形成されてもよい。
　一方、本発明による電気部品用ソケットは、スズを含んでなる接続端子を備えた電気部品が収容されるソケット本体と、ソケット本体に設けられ、収容された電気部品の接続端子に接触される前記電気接触子と、を備えたものである。
　本発明の電気接触子及び電気部品用ソケットによれば、バーンイン試験の試験温度を高くした場合、電気抵抗値の急激な上昇が発生するまでの試験回数が減少することを抑制できる。したがって、従来の電気接触子が設けられた電気部品用ソケットに比べると、電気部品用ソケットの寿命を延ばすことができる。
本発明の実施形態に係る電気部品用ソケット（ＩＣソケット）を正面から見た場合の部分断面図である。 同ＩＣソケットの平面図である。 同ＩＣソケットに配設されたコンタクトピンの部分拡大図である。 同ＩＣソケットを側面から見た場合の部分断面図である。 本発明の実施形態に係るコンタクトピンの第１の作動状態を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るコンタクトピンの第２の作動状態を示す説明図である。 コンタクトピンの接触部を示す説明図である。 バーンイン試験後のコンタクトピンにおける第１の接触部を示し、（Ａ）は第１の接触部を示す側面図であり、（Ｂ）は従来のコンタクトピンについての断面図であり、（Ｃ）は本発明の実施形態に係るコンタクトピンについての断面図である。 バーンイン試験におけるコンタクトピンの第１の接触部に相当する部分における電気抵抗値の変化を示すグラフであり、（Ａ）は従来コンタクトピンについて示し、（Ｂ）は本発明の実施形態に係るコンタクトピンについて示す。
　以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１～図８は、本発明による電気接触子及び電気部品用ソケットの実施形態を示す図である。
　図１において、電気部品であるＩＣパッケージ１０が装着される電気部品用ソケットとしてのＩＣソケット１２は、ソケット本体１４と、カバー１６と、を備えてなる。
　ソケット本体１４には、カバー１６が上下動できるように組み付けられている。詳しくは、ソケット本体１４にカバーガイド１８が形成され、このカバーガイド１８にスライド可能に係合するガイド溝２０がカバー１６に形成されており、カバー１６がソケット本体１４のカバーガイド１８に案内されて上下動するようになっている。なお、ソケット本体１４とカバー１６は、絶縁性の樹脂材料で形成されている。
　カバー１６は、ソケット本体１４とカバー１６との間に配設されたコイルスプリング２２を所定量圧縮するようにソケット本体１４に組み付けられ、コイルスプリング２２でソケット本体１４の上方へ向けて常時付勢されるようになっており、ストッパ手段２４でその上方位置が位置決めされるようになっている。なお、コイルスプリング２２は、図４における左右方向に少なくとも一対配置されている。
　ストッパ手段２４は、カバー１６の四隅に形成された爪２６と、これらの爪２６に係合するソケット本体１４の爪２８とで構成されている。ここで、カバー１６側の爪２６は、ソケット本体１４に形成された溝２９内にスライドできるように係合され、カバー１６が図４における下方に押し下げられると、ソケット本体１４の爪２８の斜面２８ａに沿って弾性的に押し広げられてソケット本体１４の爪２８を乗り越え、その後ソケット本体１４の爪２８に係合する。これにより、カバー１６がソケット本体１４に組み付けられることになる。
　ソケット本体１４には、主成分がスズ（Ｓｎ）で、鉛（Ｐｂ）を含有しない、いわゆる鉛フリー半田を含んで形成されるＩＣパッケージ１０の接続端子３０と外部の導通試験回路（図示省略）とを接続する電気接触子として、コンタクトピン３２が複数取り付けられている。
　コンタクトピン３２は、その基部３４において圧入等によりソケット本体１４へ固定され、隣接する他のコンタクトピン３２に接触しないように、ソケット本体１４に形成されたリブ３６により仕切られる。また、コンタクトピン３２は、図１及び図５に示すように、基部３４からソケット本体１４の下方へ突出する接続アーム３８を有し、この接続アーム３８が図示省略の導通試験回路に接続される。
　コンタクトピン３２は、図１及び図５に示すように、第１のバネ部４０を介して基部３４に接続された第１の接触部４２と、第２のバネ部４４を介して基部３４に接続された第２の接触部４６とを有している。
　第１のバネ部４０は、図５に示す２点鎖線位置から実線位置まで弾性変形させられた状態でソケット本体１４のピン支持ブロック４８の係合溝５０に装着される。そして、第１の接触部４２には位置決め段部５２が形成されている。この位置決め段部５２は、図３に示すように、ソケット本体１４のピン支持ブロック４８に形成された位置決め係合部５４に第１のバネ部４０の弾性力で押圧されており、第１の接触部４２が上下方向に位置決めされるようになっている。なお、この際、第１のバネ部４０には引っ張り応力が生じており、この第１のバネ部４０に生じる引っ張り力によって位置決め段部５２が位置決め係合部５４に押圧される。また、第１の接触部４２の下端部側面４２ａがピン支持ブロック４８の側端面４８ａに第１のバネ部４０の弾性力で押圧されており、第１の接触部４２が左右方向に位置決めされる。
　第２のバネ部４４は、その上端部において、図１及び図５に示すように、図中上方へ向けて突出形成されたアーム５６を有している。このアーム５６は、カバー１６がコイルスプリング２２のバネ力に抗して押し下げられると、カバー１６に形成された円弧状の押圧部斜面５８で押され、図１及び図５の２点鎖線位置まで変位する。この際、第２のバネ部４４が、図５における反時計方向へ曲げ変形する。その結果、第２の接触部４６が、第１の接触部４２の上面から退避し、第１の接触部４２の上面が解放される。
　カバー１６がコイルスプリング２２のバネ力に抗して押し下げられた状態において、ＩＣパッケージ１０は、カバー１６に形成されたＩＣパッケージ挿入口６０からカバー１６の内部に挿入されて、ソケット本体１４に収容され、ＩＣパッケージ１０の接続端子３０は、夫々、第１の接触部４２の上面に１対１で接触する。その後、カバー１６に作用させていた押し下げ力を解除すると、カバー１６がコイルスプリング２２のバネ力で元の位置に復帰する。その結果、第２のバネ部４４が図５の２点鎖線位置から時計方向へ変位し、図６に示すように、第２の接触部４６が第２のバネ部４４の弾性力でＩＣパッケージ１０の接続端子３０を第１の接触部４２の上面に向けて押圧する。したがって、ＩＣパッケージ１０の接続端子３０は第１の接触部４２と第２の接触部４６とによって所定の接触圧で確実に挟持され、図示省略の導通試験回路とＩＣパッケージ１０とがコンタクトピン３２を介して電気的に接続される。これにより、ＩＣパッケージ１０がＩＣソケット１２に装着され、この装着状態において、ＩＣパッケージ１０に対するバーンイン試験などの導通試験が行われる。
　導通試験が終了すると、カバー１６をコイルスプリング２２のバネ力に抗して押し下げ、カバー１６の押圧部斜面５８でアーム５６を押圧して、第２のバネ部４４を曲げ変形させ、図１及び図５の２点鎖線位置まで第２の接触部４６を接続端子３０上面から退避させた後、ＩＣパッケージ１０をＩＣパッケージ挿入口６０からカバー１６の外部に取り出し、次のＩＣパッケージ１０の導通試験に移行する。
　次に、コンタクトピン３２の材料について説明する。コンタクトピン３２は、図７に示すように、基材６２と、基材６２のうちＩＣパッケージ１０の接続端子３０と接触する側（以下、「接触側」という）に形成される下地層６４と、下地層６４のうち接触側に形成される表層６６と、が積層された複数層から構成されてなる。すなわち、表層６６はコンタクトピン３２の接触側に位置する。
　基材６２は、導電性を有する材料で形成され、本実施形態では、コンタクトピン３２に弾性が必要とされることを考慮して、例えば、ベリリウム銅（Ｂｅ－Ｃｕ）合金が用いられる。また、下地層６４は、例えば、２×１０-６～３×１０-６ｍのニッケル（Ｎｉ）メッキにより形成されている。なお、基材６２及び下地層６４は、このようなものに限定されず、他の材料から適宜選択されて形成されてもよい。
　表層６６は、少なくとも２つの層で構成され、本実施形態では、下地層６４の接触側に形成される第１層６８と、第１層６８の接触側に形成される第２層７０と、が積層された２層で構成される。なお、第２層７０の接触側、及び第１層６８の基材６２側の少なくとも一方に１つ以上の層が形成されてもよい。例えば、バーンイン試験によるコンタクトピン３２とＩＣパッケージ１０の接続端子３０との貼り付きを抑制するため、第２層７０の接触側に、最表層として、Ｓｎ、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）又は亜鉛（Ｚｎ）のいずれか１つを含んでなる層を設けてもよい。また、第１層６８と第２層７０との間に、１つ以上の層が形成されてもよい。
　第１層６８は、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する材料のうち、Ｓｎの拡散速度がＰｄよりも遅い材料で形成される。本実施形態では、第１層６８は、ＰｄとＮｉとを主成分とするＰｄ－Ｎｉ合金で形成されている。このＰｄ－Ｎｉ合金におけるＰｄとＮｉとの重量比率は、ＮｉよりもＰｄの方が高く、例えば、Ｐｄが６０～９０重量％であるのに対し、Ｎｉが４０～１０重量％である。
　第１層６８の厚さは、Ｓｎが溶け込んで拡散する機能を得るために、０．１×１０-６ｍ以上である必要があるが、Ｓｎが拡散する時間を長くするために、０．２×１０-６ｍ以上としてもよい。一方、第１層６８の厚さは、クラックの発生を抑制するため、５×１０-６ｍ以下としてもよい。
　なお、第１層６８は、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する材料のうち、Ｓｎの拡散速度がＰｄよりも遅い材料で形成されていれば、Ｐｄ－Ｎｉ合金に限定されず、例えば、Ｐｄとコバルト（Ｃｏ）とを含んでなるＰｄ－Ｃｏ合金であってもよい。このＰｄ－Ｃｏ合金においても、ＰｄとＣｏとの重量比率は、Ｐｄの方が高く、例えば、Ｐｄが９０重量％であるのに対し、Ｃｏが１０重量％である。
　この第１層６８は、例えば、メッキによる製法、又はイオンプレーティングによる製法により形成される。メッキによる製法は、下地層６４としてＮｉメッキを施し、その上に密着層としてストライクＡｕメッキをした上で、第１層６８としてＰｄ－Ｎｉ合金メッキを重ねたものである。また、イオンプレーティングによる製法は、下地層６４としてＮｉメッキを施し、その上に第１層６８としてＰｄ－Ｎｉ合金をイオンプレーティングにより付着させたものである。
　第２層７０は、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散するが、Ｓｎの拡散速度が第１層６８よりも遅い材料で形成される。本実施形態では、第２層７０は、銀（Ａｇ）で形成されている。第２層７０の厚さは、第１層６８へのＳｎの拡散を遅延させるために、０．１×１０-６ｍ以上である必要がある。第１層６８へ拡散するＳｎの拡散速度はコンタクトピン３２周囲の雰囲気温度によって異なるため、１５０℃以上では、第１層６８へのＳｎの拡散を遅延させるべく０．３×１０-６ｍ以上としてもよく、１８０℃以上では、同様の目的で１×１０-６ｍ以上としてもよい。
　この第２層７０は、第１層６８の上から、前述の第１層６８の製法と同様に、例えば、メッキによる製法、又はイオンプレーティングによる製法により形成される。
　なお、第２層７０は、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散するが、Ｓｎの拡散速度が第１層６８よりも遅い材料で形成されていれば、Ａｇに限定されず、例えば、Ａｇと、Ｎｉ、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、及びアンチモン（Ｓｂ）の４元素のいずれか１つと、を主成分とする銀合金であってもよい。これらの元素は、銀合金中のＡｇとＩＣパッケージ１０の接続端子３０のＳｎとの合金化を阻害すると考えられる。また、第２層７０は、Ａｇに対し、前述の４元素以外に、Ｓｎ又はＡｕなどを添加した銀合金であってもよい。
　このようなコンタクトピン３２及びＩＣソケット１２によれば、バーンイン試験の試験温度を高くした場合に、コンタクトピン３２とＩＣパッケージ１０の接続端子３０との間における電気抵抗値の急激な上昇を生じるまでの試験回数が減少することを抑制できる。したがって、従来のコンタクトピンが設けられたＩＣソケットに比べると、ＩＣソケット１２の寿命を延ばすことができる。その理由について説明する。
　従来のコンタクトピンでは、熱を加えることにより、Ｓｎが溶け込んで拡散する材料のうち、Ｓｎの拡散速度、及びＳｎの吸収量がＡｕと並んできわめて高いが、Ｓｎとの合金の機械的強度がＡｕよりもはるかに高いＰｄのメッキ層で形成された第１層の接触側に、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散するが、その拡散の速度が第１層よりも遅い材料であるＡｇのメッキ層で形成された第２層をさらに設けていた。このため、ＩＣパッケージ１０の接続端子３０に含まれるＳｎがコンタクトピン側に溶け込む速度が遅くなり、その結果、Ａｇ－Ｓｎ合金やＳｎ－Ｐｄ合金が急激に形成されずに徐々に形成される。これにより、バーンイン試験の後、形成されたＡｇ－Ｓｎ合金やＳｎ－Ｐｄ合金を介したＩＣパッケージ１０の接続端子３０とコンタクトピンとを貼り付きにくくして、第１層及び第２層の減少速度を抑えていた。
　しかしながら、バーンイン試験の試験温度を高くする（例えば、１５０℃以上にする）と、ＩＣパッケージ１０の接続端子３０に含まれるＳｎが、第２層のＡｇとの間で、Ａｇ－Ｓｎ合金を形成する速度が上昇し、コンタクトピンの第２層とＩＣパッケージ１０の接続端子３０とが貼り付き易くなる。Ａｇ－Ｓｎ合金の厚みも増すため、コンタクトピンからＩＣパッケージ１０の接続端子３０を引き剥がすと、試験温度を高くしていない場合と比べて、第２層のＡｇは減少し易くなる。また、第２層のＡｇメッキ層が欠乏してくると、ＩＣパッケージ１０の接続端子３０に含まれるＳｎは、第１層のＰｄとの間で、第２層のＡｇよりもさらに速い速度でＳｎ－Ｐｂ合金を形成し、コンタクトピンの第１層とＩＣパッケージ１０の接続端子３０とが貼り付き易くなる。このため、試験温度を高くしていない場合と比べると、第１層のＰｄも減少しやすくなる。したがって、試験温度を高くしていない場合と比較すると、下地層であるＮｉの露出は早期化する。そして、ＩＣパッケージ１０の接続端子３０に含まれるＳｎはコンタクトピンの材料中に拡散せず下地層の界面に蓄積するため、コンタクトピンに付着したＳｎは酸化して絶縁体を構成しやすくなる。このため、コンタクトピンとＩＣパッケージ１０の接続端子３０との間における電気抵抗値が急激に上昇するまでの試験回数が減少し、ＩＣソケットの寿命が低下するおそれがあった。
　これに対し、本実施形態におけるコンタクトピン３２では、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する材料のうち、Ｓｎの拡散速度がＰｄよりも遅いＰｄ－Ｎｉ合金のメッキ層を第１層６８として形成している。
　このため、ＳｎとＰｄ－Ｎｉ合金との合金化の速度は、ＳｎとＰｄとの合金化の速度よりも遅くなるので、第２層７０のＡｇメッキ層が欠乏してきた場合でも、従来のコンタクトピンに比べると、本実施形態のコンタクトピン３２の第１層６８はＩＣパッケージ１０の接続端子３０と貼り付きにくくなり、第１層６８は減少しにくくなる。
　また、Ｐｄ－Ｎｉ合金のメッキ層は、Ｐｄ単体のメッキ層と同様にＳｎを大量に吸収することができるが、Ｐｄ単体のメッキ層よりも機械的強度に優れているため、第１層６８のＰｄ－Ｎｉ合金がＩＣパッケージ１０の接続端子３０のＳｎとの間で合金化した場合に、コンタクトピン３２からＩＣパッケージ１０を引き剥がしても、第１層６８のＰｄ－Ｎｉ合金は剥離しにくく減少しにくい。
　したがって、従来のコンタクトピンに比べると、下地層６４であるＮｉの露出は遅くなり、コンタクトピン３２とＩＣパッケージ１０の接続端子３０との間における電気抵抗値の急激な上昇を生じるまでの試験回数は増大する。ゆえに、従来のコンタクトピンが設けられたＩＣソケットに比べると、ＩＣソケット１２の寿命を延ばすことができる。
　次に、本発明の効果を裏付ける評価試験について説明する。この試験では、第１層にＰｄメッキ層を有し、第２層にＡｇメッキ層を有する従来のコンタクトピン（以下、「従来コンタクトピン」という）と、第１層にＰｄ－Ｎｉ合金メッキ層を有し、第２層にＡｇメッキ層を有する本実施形態に係るコンタクトピン（以下、「改良コンタクトピン」という）との間で、図３等に示す第１の接触部４２に相当する部分における合金形成の状態及び電気抵抗値変化を比較した。
（１）供試されたＩＣソケットの仕様
　従来コンタクトピンが取り付けられているＩＣソケット（以下、「従来ＩＣソケット」という）と、改良コンタクトピンが取り付けられているＩＣソケット（以下、「改良ＩＣソケット」という）とを、夫々、４台ずつ用意した。ＩＣソケットの構成は共通であった。
　従来コンタクトピン及び改良コンタクトピンのいずれも、基材にＢｅ－Ｃｕ合金を使用した。従来コンタクトピンは、基材の上に下地層としてＮｉメッキを２×１０-６～３×１０-６ｍ施し、下地層の上に第１層としてＰｄメッキ層を０．５×１０-６ｍ施し、第１層の上に第２層としてＡｇメッキ層を２×１０-６ｍ施して形成した。
　また、改良コンタクトピンは、基材の上に下地層としてＮｉメッキを２×１０-６～３×１０-６ｍ施し、下地層の上に第１層としてＰｄ－Ｎｉ合金メッキ層を０．５×１０-６ｍ施し、第１層の上に第２層としてＡｇメッキ層を１×１０-６ｍ施して形成した。
（２）供試されたＩＣパッケージの端子仕様
　接続端子がＳｎ－３Ａｇ－０．５Ｃｕ合金で形成されているＩＣパッケージを用いた。
（３）試験方法
　試験手順としては、従来ＩＣソケット４台及び改良ＩＣソケット４台の計８台のＩＣソケットに、夫々、未使用のＩＣパッケージを装着した状態で、ＩＣソケットの周囲温度を２００℃まで昇温させ、この温度を維持して２４時間経過した後、室温まで降温させて、ＩＣソケットからＩＣパッケージを取り外した。これを１サイクルとして、順次、１５サイクルを実施した。
　コンタクトピンのうちＩＣパッケージの接続端子と接触する接触部の電気抵抗値については、１サイクル、５サイクル、１０サイクル、及び１５サイクルが終了した各段階で、各ＩＣソケットのコンタクトピンに対して測定を行った。
　また、合金形成の状態については、１５サイクルが終了した段階で、第１の接触部４２に相当する部分の断面を、顕微鏡を用いて観察した。
（４）結果
　バーンイン試験終了後の従来コンタクトピンにおける合金形成の状態については、図８（Ｂ）に示すように、第２層のＡｇメッキ層が失われ、また、第１層のＰｄメッキ層にＳｎが拡散して合金化したＰｄ－Ｓｎ合金層も局所的には殆ど失われ、下地層のＮｉが露出している状態である、という結果が得られた。なお、従来コンタクトピンの中には、バーンイン試験が１０サイクル終了した段階で下地層のＮｉが露出したものもあった。
　一方、バーンイン試験終了後の改良コンタクトピンにおける合金形成の状態については、図８（Ｃ）に示すように、第２層のＡｇメッキ層が失われているが、第１層のＰｄ－Ｎｉ合金メッキ層にＳｎが拡散して合金化したＰｄ－Ｎｉ－Ｓｎ合金層が第１の接触部４２に相当する部分の全域で残存し、下地層のＮｉが露出していない状態である、という結果が得られた。また、改良コンタクトピンにおける第２層のＡｇメッキ層の厚さは、従来コンタクトピンにおける第２層のＡｇメッキ層の２分の１であるにもかかわらず、第１層の残存量は改良コンタクトピンの方が多いことから、第２層のＡｇメッキ層を従来コンタクトピンと同等の厚さにすれば、改良コンタクトピンにおける第１層の残存量は更に増加する、という予測が得られた。
　バーンイン試験の所定サイクル数終了後における従来コンタクトピンの電気抵抗値変化については、図９（Ａ）に示すように、１０サイクル終了した段階で電気抵抗値の顕著な上昇が観察され、１５サイクル終了した段階ではさらに上昇する傾向にある、という結果が得られた。
　一方、バーンイン試験の所定サイクル数終了後における改良コンタクトピンの電気抵抗値変化については、図９（Ｂ）に示すように、電気抵抗値が顕著に上昇しているとはいえない、という結果が得られた。
　以上の結果から、バーンイン試験の試験温度を高くした場合、コンタクトピンとＩＣパッケージの接続端子との間において電気抵抗値の急激な上昇を生じるまでの試験回数が減少することを抑制できることが明らかになった。これにより、従来のコンタクトピンが設けられたＩＣソケットと比較すると、改良コンタクトピンが設けられたＩＣソケット１２の寿命を延ばせることが明らかになった。
　なお、ＩＣパッケージ１０が装着される電気部品用ソケットとして、オープントップ型のＩＣソケット１２を一例として説明したが、これに限定するものではない。ＩＣパッケージ１０が収容されるソケット本体と、ソケット本体に設けられ、収容されたＩＣパッケージ１０の接続端子３０と接触する、前述の実施形態に係るコンタクトピン３２と同様の層構造を有している電気接触子と、を備えているＩＣソケットであれば、例えば、クラムシェル型など他の型のソケットでもよい。
　また、電気接触子としてのコンタクトピン３２をＩＣソケット１２に適用したが、ＩＣソケット以外の用途に適用してもよい。
１０　ＩＣパッケージ
１２　ＩＣソケット
１４　ソケット本体
３０　接続端子
３２　コンタクトピン
４２　第１の接触部
４６　第２の接触部
６２　基材
６４　下地層
６６　表層
６８　第１層
７０　第２層

Claims (14)

  1. 　基材に対して複数層が積層されて構成される電気接触子であって、
    　前記複数層は、
    　熱を加えることによりスズが溶け込んで拡散する材料のうち、スズの拡散速度がパラジウムよりも遅い材料で形成される第１層と、
    　前記第１層のうち前記基材と反対側において、前記拡散速度が前記第１層よりも遅い材料で形成される第２層と、
    を含んで構成される電気接触子。
  2. 　前記第１層は、パラジウム及びニッケルを主成分とするＰｄ－Ｎｉ合金で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気接触子。
  3. 　前記第１層は、パラジウム及びコバルトを主成分とするＰｄ－Ｃｏ合金で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気接触子。
  4. 　前記第２層は、銀で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気接触子。
  5. 　前記第２層は、銀を主成分とするＡｇ合金で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気接触子。
  6. 　前記Ｐｄ－Ｎｉ合金において、パラジウムの重量比率はニッケルの重量比率よりも高いことを特徴とする請求項２に記載の電気接触子。
  7. 　前記パラジウムの重量比率は６０～９０重量％であり、前記ニッケルの重量比率は１０～４０重量％であることを特徴とする請求項６に記載の電気接触子。
  8. 　前記Ｐｄ－Ｃｏ合金において、パラジウムの重量比率はコバルトの重量比率よりも高いことを特徴とする請求項３に記載の電気接触子。
  9. 　前記Ａｇ合金には、ニッケルが添加されていることを特徴とする請求項５に記載の電気接触子。
  10. 　前記Ａｇ合金には、銅が添加されていることを特徴とする請求項５に記載の電気接触子。
  11. 　前記Ａｇ合金には、鉄が添加されていることを特徴とする請求項５に記載の電気接触子。
  12. 　前記Ａｇ合金には、アンチモンが添加されていることを特徴とする請求項５に記載の電気接触子。
  13. 　前記基材と前記第１層との間に形成され、ニッケルを含んでなる下地層を更に含んで構成され、
    　前記第１層は、前記下地層に対するメッキにより形成され、
    　前記第２層は、前記第１層に対するメッキにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気接触子。
  14. 　スズを含んでなる接続端子を備えた電気部品が収容されるソケット本体と、
    　前記ソケット本体に設けられ、収容された前記電気部品の前記接続端子に接触する請求項１に記載の電気接触子と、
    を含んで構成される電気部品用ソケット。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3343704A4 (en) * 2015-08-25 2019-04-24 Enplas Corporation ELECTRIC CONTACT AND SOCKET FOR ELECTRICAL COMPONENT

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101558256B1 (ko) * 2015-05-18 2015-10-12 주식회사 기가레인 고정 가능한 프로브 핀 및 프로브 핀 고정 어셈블리
JP6755096B2 (ja) * 2016-01-22 2020-09-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 車載用電子モジュール、カードエッジコネクタ、およびコネクタ
JP6733491B2 (ja) * 2016-10-20 2020-07-29 株式会社オートネットワーク技術研究所 接続端子および接続端子の製造方法
KR101723975B1 (ko) * 2016-12-15 2017-04-07 주식회사 제이미크론 휴대폰 방수용 충전단자 및 이의 제조방법
JP6653340B2 (ja) * 2018-02-01 2020-02-26 Ｊｘ金属株式会社 バーンインテストソケット用表面処理金属材料、それを用いたバーンインテストソケット用コネクタ及びバーンインテストソケット

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59180908A (ja) * 1983-03-30 1984-10-15 古河電気工業株式会社 銀被覆導体とその製造方法
JPS6037605A (ja) * 1983-08-11 1985-02-27 古河電気工業株式会社 Ａｇ被覆Ｃｕ系電子部品材料
WO2007034921A1 (ja) 2005-09-22 2007-03-29 Enplas Corporation 電気接触子及び電気部品用ソケット
WO2008123260A1 (ja) * 2007-03-27 2008-10-16 The Furukawa Electric Co., Ltd. 可動接点部品用銀被覆材およびその製造方法
WO2011112939A1 (en) * 2010-03-12 2011-09-15 Xtalic Corporation Coated articles and methods
WO2014003003A1 (ja) * 2012-06-25 2014-01-03 山一電機株式会社 電気テスト用コンタクトおよびそれを用いた電気テスト用ソケット

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3951872A (en) * 1973-12-03 1976-04-20 P. R. Mallory & Co., Inc. Electrical contact material
US4628165A (en) * 1985-09-11 1986-12-09 Learonal, Inc. Electrical contacts and methods of making contacts by electrodeposition
US4911798A (en) * 1988-12-20 1990-03-27 At&T Bell Laboratories Palladium alloy plating process
GB9102062D0 (en) * 1991-01-31 1991-03-13 Otter Controls Ltd Improvements relating to conductors for switching applications
DE19543223C1 (de) * 1995-11-20 1997-02-20 Degussa Silber-Eisen-Werkstoff für elektrische Schaltkontakte (III)
PT1047523E (pt) * 1998-06-10 2002-06-28 Heraeus Gmbh W C Metodo para a producao de um substrato isento de chumbo
US20020185716A1 (en) * 2001-05-11 2002-12-12 Abys Joseph Anthony Metal article coated with multilayer finish inhibiting whisker growth
US7391116B2 (en) * 2003-10-14 2008-06-24 Gbc Metals, Llc Fretting and whisker resistant coating system and method
JP4728571B2 (ja) * 2003-10-31 2011-07-20 古河電気工業株式会社 可動接点用銀被覆ステンレス条の製造方法
CN104364660B (zh) * 2012-06-06 2018-09-21 恩普乐股份有限公司 电触头和电气部件用插座

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59180908A (ja) * 1983-03-30 1984-10-15 古河電気工業株式会社 銀被覆導体とその製造方法
JPS6037605A (ja) * 1983-08-11 1985-02-27 古河電気工業株式会社 Ａｇ被覆Ｃｕ系電子部品材料
WO2007034921A1 (ja) 2005-09-22 2007-03-29 Enplas Corporation 電気接触子及び電気部品用ソケット
JP2012230117A (ja) * 2005-09-22 2012-11-22 Enplas Corp 電気接触子及び電気部品用ソケット
WO2008123260A1 (ja) * 2007-03-27 2008-10-16 The Furukawa Electric Co., Ltd. 可動接点部品用銀被覆材およびその製造方法
WO2011112939A1 (en) * 2010-03-12 2011-09-15 Xtalic Corporation Coated articles and methods
WO2014003003A1 (ja) * 2012-06-25 2014-01-03 山一電機株式会社 電気テスト用コンタクトおよびそれを用いた電気テスト用ソケット

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3343704A4 (en) * 2015-08-25 2019-04-24 Enplas Corporation ELECTRIC CONTACT AND SOCKET FOR ELECTRICAL COMPONENT
US10431918B2 (en) 2015-08-25 2019-10-01 Enplas Corporation Electrical contact terminal and electronic component socket

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