(57)【要約】【課題】被接触部材に対するエッジ部の接触性を向上させて抵抗値を安定させることが可能な接点材料を提供する。【解決手段】導電性金属材料からなる母材１６と、母材１６の表面の、少なくとも球状端子に接触する部分に直接コーティングされた導電性炭素膜１３とを有し、導電性炭素膜１３は、球状端子に食い込むエッジ部１４を有し、エッジ部１４は、球状端子に食い込んだときに変形しない硬さを具備する上側接触部材１０。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ製の被接触部材に接触して導通する接点材料であって、
導電性金属材料からなる母材と、該母材の表面の、少なくとも前記被接触部材に接触する部分に直接コーティングされた導電性非金属膜とを有し、
前記導電性非金属膜は、前記被接触部材に食い込むエッジ部を有し、該エッジ部は、前記被接触部材に食い込んだときに変形しない硬さを具備することを特徴とする接点材料。
【請求項２】
前記導電性非金属膜が、導電性炭素膜であることを特徴とする請求項１に記載の接点材料。
【請求項３】
前記導電性非金属膜のエッジ部は、ビッカース硬さが３００以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の接点材料。
【請求項４】
前記母材が、耐食性を有する接点合金材であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の接点材料。
【請求項５】
前記母材が、パラジウムと銀と銅を主成分とする合金であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の接点材料。
【請求項６】
前記導電性非金属膜のエッジ部は、最小の曲率半径が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の接点材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、半導体素子の接続検査（バーンイン試験等）に使われるコンタクトピン等に好適に使用される接点材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の接点材料としては、そのエッジ部が、はんだ製の被接触部材に食い込むことにより、被接触部材に接触して導通するように構成されたものがある。
【０００３】
従来、この接点材料のエッジ部を形成する際には、図３（ａ）に示すように、ベリリウム銅などの接点合金材１１を鋭角に切削してエッジ部１４を形成する方法や、図４に示すように、接点合金材１１を鋭角に切削した後、めっき層１２を介して導電性炭素膜１３を積層してエッジ部１４を形成する方法が採用されている。他のこの種のものとしては、例えば特許文献１に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０４５０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これら従来のものにあっては、以下に述べるように、被接触部材に対するエッジ部１４の接触性が悪くなるため、抵抗値が不安定になるという課題があった。
【０００６】
まず、図３（ａ）に示すように、接点合金材１１を鋭角に切削してエッジ部１４を形成すると、半導体素子の接続検査を繰り返すうちに、被接触部材のはんだの一部がエッジ部１４に付着する現象（つまり、はんだ転移）が生じる。そして、エッジ部１４は、特に高温時において、被接触部材のはんだに含まれるスズ（Ｓｎ）と合金化しやすいため、凝着摩耗やメンテナンス（クリーニング）により、図３（ｂ）に示すように、丸まってしまう。例えば、エッジ部１４の曲率半径で評価すると、最初１〜３μｍ程度であったものが、１５０℃、５０００回の接触で２０μｍ以上になる。その結果、エッジ部１４が被接触部材に食い込みにくくなり、被接触部材に対するエッジ部１４の接触性が悪くなるため、抵抗値が不安定になる。
【０００７】
他方、図４に示すように、接点合金材１１を鋭角に切削した後、めっき層１２を介して導電性炭素膜１３を積層してエッジ部１４を形成すると、接点合金材１１上にめっき層１２が形成されるため、いくら接点合金材１１が先鋭に形成されていても、めっき層１２の厚さに応じてエッジ部１４が丸まってしまう。例えば、めっき層１２の厚さが４μｍの場合、接点合金材１１の曲率半径が１〜３μｍ程度であっても、エッジ部１４の曲率半径は１０〜２０μｍ程度になる。従って、エッジ部１４が被接触部材に食い込みにくくなり、被接触部材に対するエッジ部１４の接触性が悪くなるため、抵抗値が不安定になる。
【０００８】
そこで、この発明は、被接触部材に対するエッジ部の接触性を向上させて抵抗値を安定させることが可能な接点材料を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を達成するために、この発明は、はんだ製の被接触部材に接触して導通する接点材料であって、導電性金属材料からなる母材と、該母材の表面の、少なくとも前記被接触部材に接触する部分に直接コーティングされた導電性非金属膜とを有し、前記導電性非金属膜は、前記被接触部材に食い込むエッジ部を有し、該エッジ部は、前記被接触部材に食い込んだときに変形しない硬さを具備する接点材料としたことを特徴とする。
【００１０】
他の特徴は、前記導電性非金属膜が、導電性炭素膜であることにある。
【００１１】
他の特徴は、前記導電性非金属膜のエッジ部は、ビッカース硬さが３００以上であることにある。
【００１２】
他の特徴は、前記母材が、耐食性を有する接点合金材であることにある。
【００１３】
他の特徴は、前記母材が、パラジウムと銀と銅を主成分とする合金であることにある。
【００１４】
他の特徴は、前記導電性非金属膜のエッジ部は、最小の曲率半径が１０μｍ以下であることにある。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、母材の表面に導電性非金属膜がコーティングされているため、はんだ転移の発生を導電性非金属膜によって阻止することができる。また、この導電性非金属膜が母材の表面に直接（すなわち、めっき層などを介さずに）コーティングされているため、めっき層が両者間に介在する場合と異なり、母材とほぼ同じ先鋭状態を維持することができる。さらに、エッジ部が所定の硬さを具備しているため、エッジ部のエッジ強度を増大させて、被接触部材に対する接触圧力を高めることができる。これらの結果、被接触部材に対するエッジ部の接触性を向上させて抵抗値を安定させることが可能となる。
【００１６】
他の特徴によれば、母材が耐食性を有する接点合金材であることにより、母材の酸化に起因する抵抗値の増大を防ぎ、接点材料としての信頼性を長期にわたって確保することができる。
【００１７】
他の特徴によれば、導電性非金属膜のエッジ部の最小の曲率半径を１０μｍ以下とすることにより、エッジ部を被接触部材に確実に食い込ませることができる。そのため、エッジ部のエッジ強度をさらに増大させ、被接触部材に対するエッジ部の接触性をますます向上させて抵抗値を一層安定させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態に係るコンタクトピンの断面図で、（ａ）は非使用状態図、（ｂ）は使用状態図である。
【図２】同実施の形態に係るコンタクトピンの上側接触部材のエッジ部を示す断面図である。
【図３】従来の接点材料のエッジ部の第１例を示す断面図で、（ａ）は使用前の状態を示す図、（ｂ）は使用後の状態を示す図である。
【図４】従来の接点材料のエッジ部の第２例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１には、この発明の実施の形態を示す。
【００２１】
まず、構成を説明すると、図１中符号２０は、両端摺動型のコンタクトピンで、このコンタクトピン２０は、図１（ｂ）に示すように、ＩＣパッケージ２４の接続検査（バーンイン試験等）を行うために、このＩＣパッケージ２４の「被接触部材」としてのはんだ製の球状端子２４ａと配線基板Ｐとの電気的接続を図るものである。
【００２２】
コンタクトピン２０は、図１に示すように、略円筒状の導電性のバレル２１と、このバレル２１の下端部に上下動自在に配設されて、配線基板Ｐの図示省略の電極部に接触する導電性の下側接触部材（下側プランジャ）２２と、バレル２１の上端部に上下動自在に配設されて、ＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａに接触する「接点材料」としての導電性の上側接触部材（上側プランジャ）１０と、バレル２１の内部で下側接触部材２２と上側接触部材１０との間に伸縮自在に配設されて、両者を離間する方向に付勢する導電性のコイルスプリング２３とを有している。
【００２３】
上側接触部材１０は、図１，図２に示すように、パラジウムと銀と銅の合金、パラジウムと銀とプラチナの合金、パラジウムと銀と金とプラチナの合金、金と銀と銅の合金、金と銀とプラチナの合金、銀とパラジウムとプラチナの合金、パラジウムと銀と金とプラチナと銅と亜鉛の合金などの接点合金材である導電性金属材料からなる耐食性の母材１６を有している。母材１６の上端部は、いわゆる王冠形状に形成されており、この上端部の表面の、ＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａに接触する部分には、「導電性非金属膜」としての導電性炭素膜１３が直接コーティングされている。この導電性炭素膜１３のコーティング法としては、スパッタ、アークイオンプレーティングなどの公知の成膜手法を採用することができる。導電性炭素膜１３の上端部には、ＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａに食い込む４つのエッジ部１４が、ＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａに対応する形で円環状に位置して形成されている。各エッジ部１４は、ビッカース硬さが３００以上であり、ＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａに食い込んだときに変形しない硬さを具備している。また、各エッジ部１４は、最小の曲率半径が１０μｍ以下となっている。
【００２４】
次に、かかるコンタクトピン２０の使用方法について説明する。
【００２５】
まず、コンタクトピン２０は複数、例えば、図示省略のＩＣソケットに配設され、このＩＣソケットを配線基板Ｐ上に配置する。このとき、図１（ｂ）に示すように、コンタクトピン２０の下側接触部材２２を配線基板Ｐの電極部に接触させる。すると、コンタクトピン２０のバレル２１に対して、下側接触部材２２がコイルスプリング２３の付勢力に抗して押し上げられる。
【００２６】
続いて、このコンタクトピン２０上にＩＣパッケージ２４を収容し、ＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａをコンタクトピン２０の上側接触部材１０に接触させる。この状態で、ＩＣパッケージ２４を所定の圧力で押し下げる。すると、コンタクトピン２０のバレル２１に対して、上側接触部材１０がコイルスプリング２３の付勢力に抗して押し下げられる。
【００２７】
その結果、上側接触部材１０は、４つのエッジ部１４がＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａに食い込み、この球状端子２４ａと所定の接触圧力で接触する。また、下側接触部材２２は、配線基板Ｐの電極部と所定の接触圧力で接触する。従って、ＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａは、コンタクトピン２０の上側接触部材１０、バレル２１、コイルスプリング２３及び下側接触部材２２を通じて、配線基板Ｐの電極部と導通した状態となる。
【００２８】
この状態で、ＩＣパッケージ２４に電流を流して接続検査（バーンイン試験等）を行う。
【００２９】
このとき、上側接触部材１０は、母材１６の表面に導電性炭素膜１３がコーティングされているため、母材１６が露呈している場合と異なり、ＩＣパッケージ２４の接続検査を繰り返し行っても、はんだ転移の発生を導電性炭素膜１３によって阻止することができる。また、この導電性炭素膜１３が母材１６の表面に直接（すなわち、めっき層などを介さずに）コーティングされているため、めっき層が両者間に介在する場合と異なり、母材１６とほぼ同じ先鋭状態を維持することができる。さらに、各エッジ部１４が所定の硬さを具備しているため、４つのエッジ部１４のエッジ強度を増大させて、ＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａに対する接触圧力を高めることができる。これらの結果、ＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａに対する各エッジ部１４の接触性を向上させて抵抗値を安定させることが可能となる。
【００３０】
また、上側接触部材１０は、母材１６が耐食性を有しているので、母材１６の酸化（錆び等）に起因する抵抗値の増大（導電性の劣化）を防ぎ、上側接触部材１０としての信頼性を長期にわたって確保することができる。
【００３１】
さらに、上側接触部材１０の導電性炭素膜１３の各エッジ部１４は、最小の曲率半径が１０μｍ以下であるため、４つのエッジ部１４をＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａに確実に食い込ませることができる。そのため、各エッジ部１４のエッジ強度をさらに増大させ、ＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａに対する各エッジ部１４の接触性をますます向上させて抵抗値を一層安定させることが可能となる。また、４つのエッジ部１４がＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａに確実に食い込むので、母材１６の王冠形状の上端部の直径を大きくすることができ、ＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａの最下位置へのエッジ部１４の食い込みをより抑制することができると同時に、各エッジ部１４のセルフクリーニング性が向上する。
【００３２】
また、上側接触部材１０において、導電性炭素膜１３がコーティングされているのは、母材１６の表面の一部（ＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａに接触する部分）のみであり、バレル２１とは母材１６が直接（導電性炭素膜１３を介さずに）接触するので、母材１６に比べて導電性炭素膜１３の接触抵抗がやや高くても、上側接触部材１０とバレル２１との導電性を確保することができる。
【００３３】
なお、上記実施の形態では、両端摺動型（下側接触部材２２と上側接触部材１０の双方がバレル２１に対して上下動自在に保持されたタイプ）のコンタクトピン２０について説明したが、片端摺動型（下側接触部材２２と上側接触部材１０の一方がバレル２１に対して上下動自在に保持され、他方がバレル２１に固定されたタイプ）のコンタクトピン２０にもこの発明を適用することができる。
【００３４】
また、上記実施の形態では、導電性炭素膜１３の上端部に４つのエッジ部１４を形成した場合について説明したが、このエッジ部１４の個数は４つに限るわけではない。
【００３５】
また、上記実施の形態では、導電性非金属膜が導電性炭素膜１３であるコンタクトピン２０について説明したが、導電性炭素膜１３に限らず、他の導電性非金属膜を採用しても構わない。
【００３６】
さらに、上記実施の形態では、被接触部材がＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａである場合について説明したが、ＩＣパッケージ２４の球状端子２４ａに限らず、他の被接触部材に接触して導通する接点材料にもこの発明を適用することができる。
【００３７】
さらにまた、上記実施の形態では、接点材料が上側接触部材１０である場合について説明したが、上側接触部材１０に限らず、他の接点材料にもこの発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
10  上側接触部材（接点材料）
13  導電性炭素膜（導電性非金属膜）
14  エッジ部
16  母材
24a 球状端子（被接触部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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