JPWO2013140699A1 - 電気接触子及び電気部品用ソケット - Google Patents

Abstract

導通試験の後で、電気部品の端子（２ａ）と電気接触子（１４）とが張り付くことを防止して、耐久性を向上させる電気接触子（１４）及びこれを用いた電気部品用ソケット（１０）。この発明の電気接触子（１４）は、導電性を有する基材（３１）の表面に、Ｎｉを主成分とする下地層（３２）と、Ｐｄ及びＡｇを主成分とする表層（３３）と、Ｓｎ又はＡｕを主成分とする最表層（３４）とが形成されている。

Description

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

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

そのプローブピンは、基材の上に下地層や表層が形成された構成となっている。一方、ＩＣパッケージの端子には、表面に、いわゆる鉛フリー半田（すなわち、主成分が錫であり、鉛を含んでいない半田）で形成されたものがある。ＩＣパッケージの導通試験等では、プローブピンの表層とＩＣパッケージ端子の鉛フリー半田層とが接触することにより、互いに電気的に接続される（例えば、特許文献１参照）。

再表２００７／０３４９２１号公報

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

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

かかる課題を達成するために、この発明者らは鋭意検討した結果、以下のことを見出した。すなわち、電気部品の端子と貼り付いてしまう構成の電気接触子の表層に、さらに特定の材料から成る最表層を設けることで、電気部品の端子と電気接触子との張付きを防止できることを見出した。

この発明に係る電気接触子は、導電性を有する基材と、該基材上に形成された、Ｓｎ又はＡｕを主成分とする最表層とを有することを特徴とする。

この発明においては、前記基材上に、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する材料を主成分とする表層が形成され、該表層の表面と直接接するように、前記最表層が形成されることが望ましい。

この発明において、前記表層は、Ｐｄ及びＡｇを主成分とすることが望ましい。

この発明において、前記Ａｇの重量は、前記Ｐｄの重量よりも大きいことが望ましい。 この発明において、前記表層は、Ｐｄ−Ａｇメッキ層を含むことが望ましい。

この発明において、前記表層は、Ｐｄ−Ａｇメッキ層とＡｇメッキ層との積層又はＰｄ−Ａｇメッキ層とＰｄメッキ層との積層を含むことが望ましい。

この発明において、前記表層は、Ａｇメッキ層とＰｄメッキ層との積層を含むことが望ましい。

この発明において、前記基材上に、Ｎｉを主成分とする下地層が形成され、該下地層上に、前記表層が形成されることが望ましい。

この発明に係る電気部品用ソケットは、ソケット本体と、Ｓｎを含む端子を備えた電気部品が収容される収容部と、前記ソケット本体に配設されて前記端子に接触されるこの発明に係る電気接触子とを有することを特徴とする。

この発明によれば、導電性を有する材料から成る基材と、Ｓｎ又はＡｕの材料から成る最表層とを有する電気接触子としたため、導通試験の後で、電気部品の端子と電気接触子とが張り付くことを防止することができ、電気部品用ソケットの耐久性を向上させることができる。

この発明の実施の形態１に係るＩＣソケットにおけるプローブピン付近の拡大断面図である。 図１のＩＣソケットにＩＣパッケージと配線基板を装着した状態を示す拡大断面図である。 実施の形態１に係るプローブピンの接触部の層構造を示す模式断面図である。 実施の形態１に係るプローブピンの接触部の高温試験後の状態を示す写真である。 図４Ａの部分拡大写真である。 図４Ｂに対応する断面形状の計測結果を示すグラフの写真である。 実施の形態１の比較例に係るプローブピンの接触部の高温試験後の状態を示す写真である。 図５Ａの部分拡大写真である。 図５Ｂに対応する断面形状の計測結果を示すグラフの写真である。 この発明の実施の形態２に係るプローブピンの接触部の層構造を示す模式断面図である。 実施の形態１に係るプローブピンの接触部の高温試験後の状態を示す写真である。 図７Ａの部分拡大写真である。 図７Ｂに対応する断面形状の計測結果を示すグラフの写真である。 実施の形態１の比較例に係るプローブピンの接触部の高温試験後の状態を示す写真である。 図８Ａの部分拡大写真である。 図８Ｂに対応する断面形状の計測結果を示すグラフの写真である。 この発明の変形例に係るプローブピンの接触部の層構造を示す模式断面図である。 この発明の変形例に係るプローブピンの接触部の層構造を示す模式断面図である。 この発明の変形例に係るプローブピンの接触部の層構造を示す模式断面図である。 この発明の変形例に係るプローブピンの接触部の層構造を示す模式断面図である。 この発明の変形例に係るプローブピンの接触部の層構造を示す模式断面図である。 この発明の変形例に係るプローブピンの接触部の層構造を示す模式断面図である。

以下、この発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］
図１乃至図５は、この発明の実施の形態１を示す。

この実施の形態１のＩＣソケット１０（この発明の「電気部品用ソケット」に対応）は、図１及び図２に示すように、配線基板１上に固定される。ＩＣソケット１０の上部には、ＩＣパッケージ２（この発明の「電気部品」に対応）が装着される。ＩＣパッケージ２が装着されたとき、配線基板１の電極１ａとＩＣパッケージ２の端子としての半田ボール２ａとが、電気的に接続される。ＩＣソケット１０は、例えばＩＣパッケージ２に対するバーンイン試験等の導通試験の試験装置などに用いられる。

この実施の形態１のＩＣパッケージ２では、略方形状のパッケージ本体２ｂの下面に、複数の半田ボール２ａが設けられている。この半田ボール２ａは、いわゆる鉛フリー半田（すなわち、主成分がＳｎで、鉛を含まない半田）により形成されている。

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

この実施の形態１では、ＩＣパッケージ２に設けられた半田ボール２ａの配置ピッチと、配線基板１に設けられて半田ボール２ａに電気的に接続される電極１ａの配置ピッチとは、同一となっている。また、プローブピン１４の配置ピッチも、これらの配置ピッチと同一となっている。

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

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

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

次に、この実施の形態１におけるプローブピン１４の材料について、図３乃至図５を用いて説明する。なお、ここでは、特にプローブピン１４の第２プランジャ３０の材料について説明する。

この実施の形態１のプローブピン１４の第２プランジャ３０は、図３に示すように、基材３１と、下地層３２と、表層３３と、最表層３４とが積層された構成となっている。

このうち、基材３１は、導電性を有し、例えば真鍮から形成されている。

また、下地層３２としては、例えば、Ｎｉを主成分とするメッキ層を使用することができる。下地層３２の膜厚は、例えば２〜３μｍである。

表層３３は、熱を加えることによりＳｎが溶け込む材料を、主成分として含む。この実施の形態１では、表層３３として、厚さ１μｍ程度のＰｄ−Ａｇメッキ層を採用した。ＰｄとＡｇとの重量比は、Ｐｄの方が大きくてもよいし、Ａｇの方が大きてもよい。但し、Ａｇの方を大きくすることにより、従来のＮｉ上にＡｕメッキを施したプローブピンと比較して、プローブピン１４の耐久性を高めることができる。

このＰｄ−Ａｇメッキ層は、例えば、湿式メッキによる製法や、イオンプレーティングによる製法により、形成することができる。

その湿式メッキによる製法では、まず、下地層３２（例えば、厚さ２〜３μｍのＮｉメッキ層）を形成し、その上に、密着層（例えば、ストライクＡｕメッキ層）を形成する。そして、例えば厚さ０．５μｍのＰｄメッキ層と厚さ０．５μｍのＡｇメッキ層とを交互に積層形成した後で、恒温槽により所定の温度でＰｄ及びＡｇを熱拡散させることにより、表層３３を形成する。このとき、ＰｄとＡｇとの重量比は、例えばＰｄ：Ａｇ＝５４：４６である。この比は、Ｐｄメッキ層及びＡｇメッキ層の膜厚を調整することで、自由に変えることができる。

一方、イオンプレーティングによる製法では、まず、下地層３２（例えば、厚さ２〜３μｍのＮｉメッキ層）を形成する。そして、その上に、イオンプレーティングにより、Ｐｄ及びＡｇを厚さが例えば１μｍとなるように付着させることで、表層３３を形成する。この場合、ＰｄとＡｇとの重量比は、Ｐｄ：Ａｇ＝３６：６４で、Ａｇの方が大きい。

最表層３４は、導通試験時に、ＩＣパッケージ２の半田ボール２ａとプローブピン１４の第２プランジャ３０とが張り付かないようにするための層である。この実施の形態１では、最表層３４として、厚さ０．３μｍ程度のＳｎメッキ層を使用する。この最表層３４は、表層３３の上に形成される。最表層３４は、上述の表層３３と同様、湿式メッキやイオンプレーティングを用いて形成することができる。

この実施の形態１に係るＩＣソケット１０（すなわち、プローブピン１４の第２プランジャ３０が上述のように構成されたＩＣソケット１０）を使用する際には、まず、複数のプローブピン１４を、それぞれ、ソケット本体１３に装着する。また、図１に示すように、第１プランジャ２０の接触部２０ａを下方に突出させると共に、第２プランジャ３０の接触部３０ａをフローティングプレート１５の貫通孔１５ａに臨ませた状態で配置する。そして、このＩＣソケット１０を配線基板１に位置決め固定して、図２に示すように、第１プランジャ２０の接触部２０ａを配線基板１の電極１ａに接触させる。このとき、筒状部材４０内で、コイルスプリング５０が、第１プランジャ２０の挿入部２０ｃの受け部２０ｄにより圧縮される。

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

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

このような導通試験において、従来のＩＣソケットでは、導通試験の後でＩＣパッケージ２をＩＣソケット１０から取り外す際に、ＩＣパッケージ２の半田ボール２ａとプローブピン１４の第２プランジャ３０とが張り付いてしまっていた。これに対して、この実施の形態１のＩＣソケットでは、半田ボール２ａと第２プランジャ３０との張付きを防止して、プローブピン１４及びＩＣソケット１０の耐久性を向上させることができる。以下、この理由について、詳細に説明する。

従来のＩＣソケットでは、プローブピン１４に形成された第２プランジャ３０の最も外側に、Ｐｄ−Ａｇメッキの表層３３が形成されていた。このため、鉛フリー半田の端子（半田ボール２ａ）を有するＩＣパッケージ２の導通試験を行った際に、半田ボール２ａのＳｎがプローブピン１４側に溶け込んで、Ｐｄ−Ａｇ−Ｓｎ合金が形成される。この結果、導通試験の後で、このＰｄ−Ａｇ−Ｓｎ合金を介して半田ボール２ａとプローブピン１４とが張り付いてしまうという問題が生じていた。そして、このような状態の半田ボール２ａとプローブピン１４とを無理に剥がそうとすると、プローブピン１４の表層３３に大量の半田が残った状態となったり、プローブピン１４の表層３３が損傷したりして、プローブピン１４の耐久性を低下させていた。

これに対して、この実施の形態１では、プローブピン１４に、表層３３（すなわち、Ｐｄ−Ａｇを主成分とするメッキ層）の表面と直接接するように、最表層３４としての、Ｓｎを主成分とするメッキ層を設けた。これにより、導通試験の前に、予め、最表層３４のＳｎが、表層３３のＰｄ−Ａｇに、一定量溶け込んだ状態になっている。このため、バーンイン環境下（例えば、１２５℃〜１８０℃）でも、ＩＣパッケージ２に設けられた半田ボール２ａのＳｎが、プローブピン１４に溶け込み難い。その結果、ＩＣパッケージ２の半田ボール２ａとプローブピン１４の第２プランジャ３０との間では、Ｐｄ−Ａｇ−Ｓｎ合金がほとんど形成されない。従って、導通試験の後で、このＰｄ−Ａｇ−Ｓｎ合金を介して半田ボール２ａとプローブピン１４とが張り付いてしまうという不都合が生じない。

してみれば、この実施の形態１によれば、導通試験の後で、プローブピン１４の表層３３に大量の半田が残り難くなり、また、プローブピン１４の表層３３が損傷し難くなって、プローブピン１４の耐久性を向上させることができる。

次に、この発明の効果を裏付ける評価試験について説明する。

ここでは、従来のプローブピン（すなわち、最も外側にＰｄ−Ａｇメッキ層からなる表層を有する第２プランジャを備えたプローブピン）と、この実施の形態１のプローブピン（Ｓｎを主成分とする最表層が、Ｐｄ−Ａｇを主成分とする表層の上にメッキされた第２プランジャを備えたプローブピン）とで、高温試験の際にＩＣパッケージの半田ボールの半田が合金となってプローブピンに張り付いた量を比較した。
（１）試験内容
まず、この実施の形態１に係るプローブピンを有するＩＣソケットと、従来のプローブピン（すなわち、最表層としてのＳｎメッキ層を設けていないプローブピン）を有するＩＣソケットを用いて、同時に高温試験を行った。

本試験で用いるプローブピン及びＩＣパッケージの半田ボールは、次の仕様とした。
（２）Ｓｎメッキ層を有するプローブピンの仕様
基材としては、真鍮を使用した。

プローブピンの接触部は、図１に示す接触部３０ａのように、略王冠形状に形成した。

この接触部の表面に、湿式メッキを用いて、積層膜を形成した。

すなわち、まず、基材の表面に厚さ２〜３μｍのＮｉメッキ層を形成し、その上に、密着層としてのストライクＡｕメッキ層を形成し、更に、厚さ０．５μｍのＰｄメッキ層と厚さ０．５μｍのＡｇメッキ層とを交互に積層し、その後、恒温槽を用いて所定温度でＰｄ及びＡｇを熱拡散させた。このとき、ＰｄとＡｇとの重量比は、Ｐｄ：Ａｇ＝５４：４６であった。さらに、その上に、厚さ０．３μｍのＳｎメッキ層を湿式メッキ法で形成した。
（３）Ｓｎメッキ層を有さないプローブピンの仕様
基材としては、真鍮を使用した。

プローブピンの接触部は、図１に示す接触部３０ａのように、略王冠形状に形成した。

この接触部の表面に、湿式メッキを用いて、積層膜を形成した。

すなわち、まず、基材の表面に厚さ２〜３μｍのＮｉメッキ層を形成し、その上に、密着層としてのストライクＡｕメッキ層を形成し、更に、厚さ０．５μｍのＰｄメッキ層と厚さ０．５μｍのＡｇメッキ層とを交互に積層し、その後、恒温槽を用いて所定温度でＰｄ及びＡｇを熱拡散させた。このとき、ＰｄとＡｇとの重量比は、Ｐｄ：Ａｇ＝５４：４６であった。
（４）ＩＣパッケージの半田ボール仕様
半田ボールの形成材料としては、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（質量％）の鉛フリー半田を使用した。
（５）試験方法
・半田付着量の測定法：形状測定レーザーマイクロスコープ（株式会社キーエンス製ＶＫ−９５００）により形状測定を行った。
・試験条件は、以下の通りである。

周囲温度：室温〜１５０℃
試験時間：２４時間
・試験の手順は、以下の通りである。
ａ．ＩＣソケットにＩＣパッケージを装着する。
ｂ．ＩＣソケット及びＩＣパッケージを１５０℃まで昇温する。
ｃ．ＩＣソケット及びＩＣパッケージを２４時間１５０℃に保つ。
ｄ．ＩＣソケット及びＩＣパッケージを室温まで降温する。
ｅ．ＩＣソケットからＩＣパッケージを取り外す。
ｆ．プローブピン接触部の半田付着量を計測する。
（６）結果
上記試験を行い、各プローブピンの接触部の分析を行った。

図４Ａは、Ｓｎメッキ層を有するプローブピンの、評価試験後の状態を示す写真である。図４Ａにおいて、白い部分が、ＩＣパッケージの半田ボールから離れてプローブピンの表面に付着したＳｎである。図４Ｂは、図４Ａに符号Ａで示した領域の部分拡大写真である。また、図４Ｃは、付着したＳｎを形状測定レーザーマイクロスコープで測定結果を示す写真であり、横軸は位置、縦軸は厚さを示している。

図５Ａは、Ｓｎメッキ層を有さないプローブピンの、評価試験後の状態を示す写真である。図５Ａにおいて、白い部分が、ＩＣパッケージの半田ボールから離れてプローブピンの表面に付着したＳｎである。図５Ｂは、図５Ａに符号Ｂで示した領域の部分拡大写真である。また、図５Ｃは、付着したＳｎを形状測定レーザーマイクロスコープで測定結果を示す写真であり、横軸は位置、縦軸は厚さを示している。

図４Ａ乃至図４Ｃから解るように、この実施の形態１に係るプローブピン（すなわち、最表層としてのＳｎメッキ層が形成されたプローブピン）では、試験後の半田の張付き量が少なく、半田ボールとプローブピンとが張り付き難いと言える。これに対して、従来のプローブピン（Ｓｎメッキ層が形成されていないプローブピン）は、図５Ａ乃至図５Ｃから解るように、この実施の形態１に係るプローブピンに比べて試験後の半田の張付き量が多く、半田ボールとプローブピンとが張り付き易いと言える。
［発明の実施の形態２］
図６乃至図８は、この発明の実施の形態２を示す。

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

以下、この実施の形態２におけるプローブピン１４の材料について、図６乃至図８を用いて説明する。なお、ここでは、特にプローブピン１４の第２プランジャ３０の材料について説明する。

この実施の形態２のプローブピン１４の第２プランジャ３０は、図６に示すように、基材３１と、下地層３２と、表層３３と、最表層３５とが積層された構成となっている。

このうち、基材３１、下地層３２及び表層３３については、前記した実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

最表層３５は、導通試験時に、ＩＣパッケージ２の半田ボール２ａとプローブピン１４の第２プランジャ３０とが張り付かないようにするための層である。この実施の形態２では、最表層３５として、厚さ０．１μｍ程度のＡｕのメッキ層を使用する。この最表層３５は、表層３３の上に形成される。最表層３５は、上述の表層３３と同様、湿式メッキやイオンプレーティングを用いて形成することができる。

導通試験は、この実施の形態２に係るプローブピン１４（すなわち、第２プランジャ３０が上述のように構成されたプローブピン１４）を、配線基板１の電極１ａ及びＩＣパッケージ２の半田ボール２ａに接触させて行われる。この場合、従来のＩＣソケットでは、導通試験の後でＩＣパッケージ２をＩＣソケット１０から取り外す際に、ＩＣパッケージ２の半田ボール２ａとプローブピン１４の第２プランジャ３０とが張り付いてしまっていた。これに対して、この実施の形態２のＩＣソケットでは、半田ボール２ａと第２プランジャ３０との張付きを防止して、プローブピン１４及びＩＣソケット１０の耐久性を向上させることができる。以下、この理由について、詳細に説明する。

従来のＩＣソケットでは、プローブピン１４に形成された第２プランジャ３０の最も外側に、Ｐｄ−Ａｇメッキの表層３３が形成されていた。このため、鉛フリー半田の端子（半田ボール２ａ）を有するＩＣパッケージ２の導通試験を行った際に、半田ボール２ａのＳｎがプローブピン１４側に溶け込んで、Ｐｄ−Ａｇ−Ｓｎ合金が形成される。この結果、導通試験の後で、このＰｄ−Ａｇ−Ｓｎ合金を介して半田ボール２ａとプローブピン１４とが張り付いてしまうという問題が生じていた。そして、このような状態の半田ボール２ａとプローブピン１４を無理に剥がそうとすると、プローブピン１４の表層３３に大量の半田が残った状態となったり、プローブピン１４の表層３３が損傷したりして、プローブピン１４の耐久性を低下させていた。

これに対して、この実施の形態２では、プローブピン１４に、表層３３（すなわち、Ｐｄ−Ａｇを主成分とするメッキ層）の表面と直接接するように、最表層３５としての、Ａｕを主成分とするメッキ層を設けた。このため、バーンイン環境下（例えば、１２５℃〜１８０℃）で、半田ボール２ａのＳｎと最表層３５のＡｕとが、Ｓｎ−Ａｕ合金を形成する。このＳｎ−Ａｕ合金は、脆く剥がれやすい性質を有している。この結果、導通試験の後で、このＳｎ−Ａｕ合金を介して、半田ボール２ａとプローブピン１４とが剥がれ易くなる。従って、最表層３５の下のＰｄ−Ａｇメッキ層（すなわち、表層３３）が半田ボール２ａとＰｄ−Ａｇ−Ｓｎ合金を形成して張り付いてしまうという不都合が生じない。

してみれば、この実施の形態２によれば、導通試験の後で、プローブピン１４の表層３３に大量の半田が残り難くなり、また、プローブピン１４の表層３３が損傷し難くなって、プローブピン１４の耐久性を向上させることができる。

次に、この発明の効果を裏付ける評価試験について説明する。

ここでは、従来のプローブピン（すなわち、最も外側にＰｄ−Ａｇメッキ層からなる表層を有する第２プランジャを備えたプローブピン）と、この実施の形態２のプローブピン（Ａｕを主成分とする最表層が、Ｐｄ−Ａｇを主成分とする表層の上にメッキされた第２プランジャを備えたプローブピン）とで、高温試験の後にＩＣパッケージの半田ボールの半田が合金となってプローブピンに張り付いた量を比較した。
（１）試験内容
まず、この実施の形態２に係るプローブピンを有するＩＣソケットと、従来のプローブピン（すなわち、最表層としてのＡｕメッキ層を設けていないプローブピン）を有するＩＣソケットを用いて、同時に高温試験を行った。

本試験で用いるプローブピン及びＩＣパッケージの半田ボールは、次の仕様とした。
（２）Ａｕメッキ層を有するプローブピンの仕様
基材としては、真鍮を使用した。

プローブピンの接触部は、図１に示す接触部３０ａのように、略王冠形状に形成した。

この接触部の表面に、湿式メッキを用いて、積層膜を形成した。

すなわち、まず、基材の表面に厚さ２〜３μｍのＮｉメッキ層を形成し、その上に、密着層としてのストライクＡｕメッキ層を形成し、更に、厚さ０．５μｍのＰｄメッキ層と厚さ０．５μｍのＡｇメッキ層とを交互に積層し、その後、恒温槽を用いて所定温度でＰｄ及びＡｇを熱拡散させた。このとき、ＰｄとＡｇとの重量比は、Ｐｄ：Ａｇ＝５４：４６であった。さらに、その上に、厚さ０．１μｍのＡｕメッキ層を湿式メッキ法で形成した。
（３）Ａｕメッキ層を有さないプローブピンの仕様
基材としては、真鍮を使用した。

プローブピンの接触部は、図１に示す接触部３０ａのように、略王冠形状に形成した。

この接触部の表面に、湿式メッキを用いて、積層膜を形成した。

すなわち、まず、基材の表面に厚さ２〜３μｍのＮｉメッキ層を形成し、その上に、密着層としてのストライクＡｕメッキ層を形成し、更に、厚さ０．５μｍのＰｄメッキ層と厚さ０．５μｍのＡｇメッキ層とを交互に積層し、その後、恒温槽を用いて所定温度でＰｄ及びＡｇを熱拡散させた。このとき、ＰｄとＡｇとの重量比は、Ｐｄ：Ａｇ＝５４：４６であった。
（４）ＩＣパッケージの半田ボール仕様
半田ボールの形成材料としては、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（質量％）の鉛フリー半田を使用した。
（５）試験方法
・半田付着量の測定法：形状測定レーザーマイクロスコープ（株式会社キーエンス製ＶＫ−９５００）により形状測定を行った。
・試験条件
周囲温度：室温〜１２５℃
試験時間：２４時間
・試験の手順は、以下の通りである。

ａ．ＩＣソケットにＩＣパッケージを装着する。

ｂ．ＩＣソケット及びＩＣパッケージを１２５℃まで昇温する。

ｃ．ＩＣソケット及びＩＣパッケージを２４時間１２５℃に保つ。

ｄ．ＩＣソケット及びＩＣパッケージを室温まで降温する。

ｅ．ＩＣソケットからＩＣパッケージを取り外す。

ｆ．プローブピン接触部の半田付着量を計測する。
（６）結果
上記試験を行い、各プローブピンの接触部の分析を行った。

図７Ａは、Ａｕメッキ層を有するプローブピンの、評価試験後の状態を示す写真である。図７Ａにおいて、白い部分が、ＩＣパッケージの半田ボールから離れてプローブピンの表面に付着したＳｎである。図７Ｂは、図７Ａに符号Ｃで示した領域の部分拡大写真である。また、図７Ｃは、付着したＳｎを形状測定レーザーマイクロスコープで測定結果を示す写真であり、横軸は位置、縦軸は厚さを示している。

図８Ａは、Ｓｎメッキ層を有さないプローブピンの、評価試験後の状態を示す写真である。図８Ａにおいて、白い部分が、ＩＣパッケージの半田ボールから離れてプローブピンの表面に付着したＳｎである。図８Ｂは、図８Ａに符号Ｄで示した領域の部分拡大写真である。また、図８Ｃは、付着したＳｎを形状測定レーザーマイクロスコープで測定結果を示す写真であり、横軸は位置、縦軸は厚さを示している。

図７Ａ乃至図７Ｃから解るように、この実施の形態２に係るプローブピン（すなわち、最表層としてのＡｕメッキ層が形成されたプローブピン）では、試験後の半田の張付き量が少なく、半田ボールとプローブピンとが張り付き難いと言える。これに対して、従来のプローブピン（Ａｕメッキ層が形成されていないプローブピン）は、図８Ａ乃至図８Ｃから解るように、この実施の形態２に係るプローブピンに比べて試験後の半田の張付き量が多く、半田ボールとプローブピンとが張り付き易いと言える。

図９乃至図１４には、それぞれ、この発明の実施の形態１，２の異なる変形例を示す。なお、これらの変形例の構成は、下記の材料の違い以外は、前記した実施の形態１，２と同様である。

図９に示すプローブピンの第２プランジャ３０では、Ｐｄ−Ａｇメッキ層３３ａと下地層３２との間に、Ｐｄメッキ層３３ｂが形成されている。また、図１０に示すプローブピン１４の第２プランジャ３０では、Ｐｄ−Ａｇメッキ層３３ａと下地層３２との間に、Ａｇメッキ層３３ｃが形成されている。また、図１１に示すプローブピン１４の第２プランジャ３０では、Ｐｄ−Ａｇメッキ層３３ａの上に、Ｐｄメッキ層３３ｂが形成されている。また、図１２に示すプローブピン１４の第２プランジャ３０では、Ｐｄ−Ａｇメッキ層３３ａの上に、Ａｇメッキ層３３ｃが形成されている。また、図１３に示すプローブピン１４の第２プランジャ３０では、下地層３２の上に、Ｐｄメッキ層３３ｂとＡｇメッキ層３３ｃとが順に積層されている。また、図１４に示すプローブピン１４の第２プランジャ３０では、下地層３２の上に、Ａｇメッキ層３３ｃとＰｄメッキ層３３ｂとが順に積層されている。

これら図９乃至図１４に示すようなプローブピンであっても、Ｓｎを主成分とする最表層３４又はＡｕを主成分とする最表層３５を設けたため、導通試験の後で、半田ボールと第２プランジャ３０との張付きを防止して、プローブピン及びＩＣソケットの耐久性を向上させることができる。

また、この発明は、他の材料で形成された表層３３を有するプローブピンにも適用可能である。

例えば、図３に示す表層３３は、厚さ１μｍ程度のＡｇ−Ｓｎ（Ａｇ１０ｗｔ％）メッキ層であっても良い。このとき、ＡｇとＳｎとの重量比は、Ａｇを８０％以上とすることが好適である。

また、図３に示す表層３３は、Ａｇと金属元素の酸化物との複合材料で形成されても良い。例えば、表層３３は、Ａｇ−ＺｎＯ（酸化亜鉛）を主成分とすることができる。ＡｇとＺｎＯとの重量比は、例えば８９．７：１０．３とすることができ、Ａｇを８０％以上とすることが好適である。

また、Ａｇと金属元素の酸化物との複合材料としては、Ａｇ−ＺｎＯの材質以外にも、Ａｇ−ＳｎＯ２（二酸化亜鉛）を採用することができる。

また、Ａｇと金属との複合材料以外の例としては、例えばＡｇ−Ｃ（炭素）を採用することができる。ＡｇとＣとの重量比は、例えば９９：１とすることができ、Ａｇを８０％以上とすることが好適である。

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

また、前記した実施の形態１，２では、「電気接触子」であるプローブピンをＩＣソケットに適用したが、これに限らず、他のものにも適用できる。

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

Claims (9)

1. 導電性を有する基材と、
   該基材上に形成された、Ｓｎ又はＡｕを主成分とする最表層と、
   を有することを特徴とする電気接触子。
2. 前記基材上に、熱を加えることによりＳｎが溶け込んで拡散する材料を主成分とする表層が形成され、
   該表層の表面と直接接するように、前記最表層が形成された、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気接触子。
3. 前記表層は、Ｐｄ及びＡｇを主成分とすることを特徴とする請求項２に記載の電気接触子。
4. 前記Ａｇの重量は、前記Ｐｄの重量よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の電気接触子。
5. 前記表層は、Ｐｄ−Ａｇメッキ層を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の電気接触子。
6. 前記表層は、Ｐｄ−Ａｇメッキ層とＡｇメッキ層との積層又はＰｄ−Ａｇメッキ層とＰｄメッキ層との積層を含むことを特徴とする請求項５に記載の電気接触子。
7. 前記表層は、Ａｇメッキ層とＰｄメッキ層との積層を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の電気接触子。
8. 前記基材上に、Ｎｉを主成分とする下地層が形成され、
   該下地層上に、前記表層が形成された、
   ことを特徴とする請求項２乃至７の何れか一つに記載の電気接触子。
9. ソケット本体と、Ｓｎを含む端子を備えた電気部品が収容される収容部と、前記ソケット本体に配設されて前記端子に接触される請求項１乃至８の何れか一つに記載の電気接触子とを有することを特徴とする電気部品用ソケット。

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