CN101794942B - 弹性接点及其制造方法、以及接点基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种弹性接点及其制造方法、以及接点基板及其制造方法。弹性接点(20)具有利用NiX进行无电解镀敷的非晶质状态的NiX层(32)、利用NiX被无电解镀敷到所述NiX层(32)的表面且元素X的含有量比所述NiX层(32)少的晶质状态的基底层(33)、和被无电解镀敷到所述基底层(33)的表面的Pd或Pd合金的金属层(34)。从而实现提供一种特别是在通过无电解镀敷来对NiX层和Pd层进行层叠镀敷的结构中，可稳定地析出所述Pd层以提高接触可靠性等的弹性接点及其制造方法的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种与IC封装(package)等的电子部件的电极抵接的弹性接点及其制造方法。
背景技术
在下述专利文献1中公开了一种在NiP层的表面被覆有Pd层(被覆层)的弹性接点的发明。另外，在专利文献1中公开了一种具备多个所述弹性接点的接点薄板。
对于形成所述接点薄板而言，在支撑基板中以对构成多个弹性接点的芯部进行了电分离的状态来进行支撑，接着，利用无电解镀敷法使Ni合金层析出于各芯部的表面，还利用无电解镀敷法使Pd层析出于Ni合金层的表面。
【专利文献1】日本特开2008-78032号公报
【专利文献2】日本特开2000-195588号公报
但是，通过提高NiP层的P的含有量以使弹性性能提高，作为弹性接点是优选的，另一方面通过化学稳定(缺乏活性)的P的量增加却存在不能在NiP层的表面适当地析出Pd层的问题。特别是，通过微小型化弹性接点，从而上述课题变得更加显著。
并且，通过不能稳定地析出Pd层，从而生出了能损害作为接点的接触可靠性和焊锡接合可靠性的问题。
另外，在如上述以往的利用无电解镀敷法的结构中，如引用文献2那样，作为Pd层的基底不能采用通过电解镀敷来获得的Ni。
发明内容
因此，本发明是用于解决上述以往的课题，其目的在于提供一种特别是在通过无电解镀敷来层叠镀敷NiX层和Pd层的结构中可稳定地析出所述Pd层，以提高接触可靠性等的弹性接点及其制造方法、以及接点基板及其制造方法。
本发明中的弹性接点其特征在于，所述弹性接点包括：利用NiX(其中X为P、W、Mn、Ti、Be、B中的任一种以上)进行无电解镀敷的非晶质状态的NiX层；在所述NiX层的表面上由NiX被无电解镀敷，且元素X的含有量比所述NiX层少的晶质状态的基底层；和被无电解镀敷到所述基底层的表面上的Pd或Pd合金的金属层。
另外，本发明中的弹性接点的制造方法其特征在于，包括以下的工序。
由无电解镀敷法形成由NiX构成的非晶质状态的NiX层的工序，其中X为P、W、Mn、Ti、Be、B中的任一种以上；
由无电解镀敷法在所述NiX层的表面形成由NiX构成且元素X的含有量比所述NiX层少的晶质状态的基底层的工序，其中X为P、W、Mn、Ti、Be、B中的任一种以上；和
由无电解镀敷法在所述基底层的表面形成Pd或Pd合金的金属层的工序。
如上述，在通过无电解镀敷对NiX层和Pd或Pd合金的金属层进行层叠镀敷的结构及制造方法中，通过利用无电解镀敷法在NiX层的表面设置元素X的含有量小的晶质状态的基底层，从而即使以超小型化形成弹性接点也能稳定地析出所述金属层。因此，能够得到可具备良好的弹性功能并且与以往相比能提高接触可靠性及焊锡接合可靠性的超小型化的弹性接点。
在本发明中优选：元素X为P，所述NiX层的P含有量为9～30质量％，所述基底层的P含有量为3～8质量％。因此，能适当地将NiX层处于非晶质状态该，将基底层处于晶质状态。
另外，在本发明中，即使将所述弹性接点设为收纳在纵横长度设为0.5mm以下的正方形的范围内的大小，只要是本发明的结构就能稳定地析出Pd或Pd合金的金属层。
上述的弹性接点的结构及制造方法适合于固定支撑多个弹性接点的接点基板的结构及制造方法。
且有，在接点基板的制造方法中其特征在于，接点基板的制造方法包括分别电分离而形成多个芯部并由支撑基板支撑各芯部的工序，由无电解镀敷法在各芯部的表面对所述NiX层、所述基底层及所述金属层进行层叠镀敷。
(发明效果)
根据本发明，在对由无电解镀敷形成的NiX层和Pd或Pd合金的金属层进行层叠镀敷的结构及制造方法中，通过由无电解镀敷法在NiX层的表面设置元素X的含有量小的晶质状态的基底层，从而能稳定地析出所述金属层。因此，能够得到可具备良好的弹性功能并且与以往相比能提高接触可靠性及焊锡接合可靠性的超小型化的弹性接点。
附图说明
图1是作为本实施方式的连接装置的部分剖视图。
图2是表示图1所示的连接装置的弹性接点附近的放大剖视图(弹性接点在侧面图中示出)。
图3(a)是接点薄板的放大俯视图，(b)是图3(a)的圆圈A包围的一个弹性接点的放大俯视图。
图4(a)是沿图3(b)的B-B线切断，从箭头方向观看的弹性臂的放大剖视图，(b)是进一步放大表示图4(a)的部分剖视图。
图5是表示具备了本实施方式中的多个弹性接点的接点薄板的制造方法的工序图(剖视图)。
图6是排列了多个接点薄板的加工薄板的剖视图。
图7是用于说明连续地进行层叠镀敷的工序的无电解镀敷槽的剖视图。
符号说明：1-连接装置，10-基台，20-弹性接点，21-固定部，22-弹性臂，23-芯部，24-树脂薄板(支撑基板)，25-接点薄板(接点基板)，27-加工薄板，30-夹具，32-NiX层，33-基底层，34-金属层，40-电子部件，50-NiX镀敷槽，51-基底镀敷槽，52-金属镀敷槽。
具体实施方式
图1是连接装置的部分剖视图，图2是表示图1所示的连接装置的弹性接点附近的放大剖视图(弹性接点由侧面图示出)，图3(a)是接点薄板的放大俯视图，图3(b)是图3(a)的由圆圈A包围的一个弹性接点的放大俯视图，图4(a)是沿着图3(b)的B-B线切断，从箭头方向看到的弹性臂的放大剖视图，图4(b)是进一步放大表示图4(a)的部分剖视图。
图1所示的连接装置1具有基台10。基台10的平面形状例如是四边形状，在基台10的4个边的每一边都形成有几乎垂直立起的侧壁部10a。由4个边的侧壁部10a包围的区域为凹部，该底部10b的上表面是固定面12。并且，在固定面12上设置有接点薄板(接点基板)25。
如图3(a)所示，在接点薄板25中，多个弹性接点20由树脂薄板(支撑基板)24支撑。各弹性接点20彼此空出规定间隔有规则地排列着。
如图3(b)所示，弹性接点20是弹性臂22和固定部21一体式形成且弹性臂22从所述固定部21延伸出的形态。在图3(b)中，虽然所述弹性臂22以盘绕形状形成的，但是并不特别限定形状。
如图2所示，弹性接点20的固定部21在连接装置1内经由焊锡层14被接合于形成在固定面12上的焊盘部13上。焊锡层14是由不含铅的焊锡形成的，例如锡铋合金或锡银合金。
另外，如图1所示，在连接装置1中设置有电子部件40。电子部件40是IC封装等，IC轴承(bearing)芯片等的各种电子部件被密封于主体部41内。在主体部41的底面41a上设置有多个突出电极42，每个突出电极42在主体部41内的电路中导通。该实施方式的电子部件40其突出电极42是球形状。另外，突出电极42也可以是裁头圆锥形状等。
突出电极42是以含锡的导电性的合金形成的。即以不含铅的焊锡形成的，例如锡铋合金或锡银合金。
本实施方式的连接装置1例如是用于检测电子部件40的装置，如图1所示，作为被检查物的电子部件40被安装在基台10的凹部内。此时，电子部件40以设置在主体部41的底面41a上的各突出电极42被配置在弹性接点20上的方式进行定位。在基台10上设置有未图示的按压用的盖体，若使该盖体覆盖在基台10上，则通过盖体向箭头F方向按压电子部件40。通过该按压力，各突出电极42被压在弹性臂22上，压坏立体成形的弹性臂22，从而突出电极42和弹性臂22能分别导通。
在连接装置1用于所谓的老化(burn in)检查的情况下，以在规定的温度下进行设定的状态下，电流从外部检查用的电路经由弹性接点20被给予到突出电极42，从而进行电子部件40的主体部41内的电路是否断路的检查。或者，规定的信号从弹性接点20给予到突出电极42，从而进行主体部41内的电路的工作实验。
检查完成的电子部件40从连接装置1中取出，接着应检查的电子部件40被设置在连接装置1内，同样能进行检查。反复进行该检查。因此，新的电子部件40的突出电极42依次接触于弹性接点20的弹性臂22。
如图4所示，弹性接点20是具有芯部23、覆盖所述芯部23的表面整体的NiX层32、覆盖所述NiX层的表面整体的基底层33、和覆盖所述基底层33的表面整体的金属层34而构成的。
芯部23例如是对Cu板或Cu合金板进行蚀刻加工而形成的。
所述NiX层32是由NiX(其中，X为P、W、Mn、Ti、Be、B中的任一种以上)构成的，且由无电解镀敷法形成的。元素X优选为P，此时P的含有量被调整为9～30质量％左右，成为非晶质状态。由此，利用NiX层32能够得到高弹性系数和高拉伸强度，且能够有效地提高弹性功能。且有，所谓“非晶质状态”是指非晶质占整体的60体积％以上，优选占80体积％以上，进一步优选占90体积％以上，且除了非晶质以外还可以包括3nm～15nm左右粒径的结晶。P含有量更优选9～12质量％左右。
即使在作为元素X而选择了P以外的元素的情况下，也能适当地调整元素X的含有量，NiX层32成为非晶质状态。
基底层33由NiX(其中，X为P、W、Mn、Ti、Be、B中的任一种以上)构成，且由无电解镀敷法形成。元素X优选为P，此时P含有量被调整为3～8质量％左右，成为晶质状态。
基底层33中所包括的元素X的含有量设定得比NiX层32中所含有的元素X的含有量少。另外，基底层33与NiX层32不同，为晶质层。
因此，基底层33与NiX层32相比，由于弹性系数及拉伸强度低且不能如NiX层32那样有效地发挥弹性功能，故膜厚与NiX层32相比形成得十分薄。图4(b)所示的NiX层32的膜厚H1为9～20μm左右，基底层33的膜厚H2为0.01～0.1μm左右。由此，未损害NiX层32中的弹性功能，且能使弹性臂22适当地弹性变形。另外，即使由此将所述基底层33形成得薄，基底层33的元素X的组成比与NiX层32相比也设定得十分少，即使多少会在与NiX层32的界面发生元件扩散，也能在基底层33的表层侧适当地保持元素X的含有量少的晶质状态，且能适当地发挥与接着说明的金属层34相对的基底功能。
所谓构成基底层33的晶质状态是指结晶占整体50％以上的状态，更优选所述结晶占80％以上。另外，优选结晶的粒径为3nm～15nm左右。
接着，覆盖所述基底层33的表面整体的金属层34是利用Pd或Pd合金而被无电解镀敷形成的。对Pd合金能例示Pd-P、Pd-Co、Pd-Ni、Pd-Cu等。
图4(b)所示的金属层34的膜厚H3是以0.01～1μm左右形成的。在本实施方式中，虽然所述金属层34是弹性接点20的最外层，但是例如还可以对所述金属层34的表面实施快速Au镀敷。
在本实施方式中，如上述NiX层32、基底层33及金属层34都能利用无电解镀敷法形成。换言之，不能使用电解镀敷法。在本实施方式中，虽然能提高所述NiX层32的元素X的含有量、处于非晶质状态、提高弹性功能，但是另一方面由于NiX层32的表面作为金属层34的基底不合适，故利用与NiX层32同样地可实施无电解镀敷的NiX形成基底层33，此时为了提高表面活性以提高基底功能的元素X的含有量比NiX层32少，从而已晶质化。由此，利用无电解镀敷法能使Pd或Pd合金的金属层34稳定地析出于表面整体。
另外，在本实施方式中，即使弹性接点20被超小型化也能适当地利用无电解镀敷法稳定地析出金属层34。例如，若图3(b)所示的弹性接点20以收纳在纵横长度设为0.5mm以下的正方形的范围内的大小形成，则虽然在未设置基底层33的以往方式中成品率为50％左右，但是通过如本实施方式那样设置基底层33能将成品率改进到99％。
另外，例如在利用了Au层来取代金属层34的情况下，若在制造工序时或使用时实施270℃左右的退火，则Ni扩散直到表面，接点可靠性容易降低，另外在弹性接点20与焊锡之间容易生成脆的金属间化合物。对此，作为弹性接点20的表层能析出Pd或Pd合金的金属层34，并且由于在本实施方式中能稳定地析出所述金属层34(能以几乎一定的厚度形成)，故能适当地提高作为接点的接触可靠性及焊锡接合可靠性。因此，在本实施方式中，能得到可具有良好的弹性功能并且与以往相比能提高接触可靠性及焊锡可靠性的超小型化的弹性接点20。且有，虽然图4的层叠镀敷结构只可以是弹性臂22，但是通过固定部21也以由图4所示的层叠镀敷结构形成，从而如图2所示在固定部21和焊盘部13之间设置焊锡层14的结构中，能有效地提高固定部21中的焊锡接合性。
接着，对弹性接点20的制造方法进行说明。
在图5(a)所示的工序中，如图3(a)所示那样排列形成图3(b)所示的弹性接点20的形状的多个芯部23，由树脂薄板(支撑基板)24对分别分离形成的所述芯部23进行固定支撑。所述芯部23例如是对Cu板或Cu合金板进行蚀刻加工形成的。对Cu合金能例示科森合金。如图3(b)所示，弹性接点20是具有固定部21和从固定部21延伸出来形成的弹性臂22的形状。此时，能够以收纳在纵横长度设为0.5mm以下的正方形的范围内的方式形成各弹性接点20。
且有，在树脂薄板24中形成有孔24a，使弹性臂22与所述孔24a的位置相对置，以将每个弹性接点20固定于树脂薄片24(参照图5(a))。固定的方法例如使用粘结剂进行。图3(b)的弹性接点20的平面形状只是一个例子。在图3(b)中，虽然弹性臂22形成为盘绕形状，但是并不限定于该形状。
并且，如图6所示，能够得到将多个接点薄板25支撑到支撑板26上的状态的加工薄板27。虽然在加工薄板27上固定支撑有多个弹性接点20，但是每个弹性接点20处于电分离的状态。因此，利用无电解镀敷法进行图5(b)、图5(c)中的镀敷工序。
在图5(b)所示的工序中，将加工薄板27加入到图7所示的NiX镀敷槽50，利用无电解镀敷法以覆盖各弹性接点20的芯部23的表面的方式镀敷形成由NiX(其中，X为P、W、Mn、Ti、Be、B中的任一种以上)构成的NiX层32。此时，在将NiX层32设为NiP时，P的含有量以成为9～30质量％(优选12质量％以下)的范围内的方式进行调整以将NiX层32形成为非晶质状态。
接着，从NiX镀敷槽50中取出所述加工薄板27，并将所述加工薄板27加入到图7的基底镀敷槽51。并且，利用无电解镀敷法以覆盖各弹性接点20的NiX层32的表面的方式镀敷形成由NiX(其中，X为P、W、Mn、Ti、Be、B中的任一种以上)构成的基底层33。此时，基底层33中所包括的元素X的含有量比NiX层32中所包括的元素X的含有量少，且以晶质状态形成。例如，将基底层33设为NiP时，以P的含有量在3～8质量％的范围内的方式进行调整，且将基底层33形成为晶质状态。另外，以比所述NiX层32更十分薄的膜厚形成所述基底层33。
接着，从基底镀敷槽51取出所述加工薄板27，并将所述加工薄板27加入到图7的金属镀敷槽52。并且，如图5(c)所示，利用无电解镀敷法以覆盖各弹性接点20的基底层33的表面的方式镀敷形成Pd或Pd合金的金属层34。可以将所述金属层34作为弹性接点20的最外层，还能对金属层34的表面实施快速Au镀敷。
接着，在图5(d)所示的工序中，从金属镀敷槽52中取出加工薄板27，接着一边维持采用夹具30将各弹性接点20的各弹性臂22顶上去的状态，一边对各弹性接点20的各弹性臂22实施加热处理。加热处理后，去掉所述夹具30。在该加热处理中去除内部的残留应力，弹性接点20能以立体形状发挥弹性力。且有，优选将加热温度调整在150℃～300℃的范围内。另外，加热时间优选在1分钟～1小时的范围内。示出一个例子，通过将加热温度设为250℃、将加热时间设为10分钟，则能适当地立体成形弹性臂22。且有，也可以不进行图5(d)的立体成形工序。
由此，在本实施方式中，在图5(b)的工序中，利用无电解镀敷法在各弹性接点20形成了非晶质状态的NiX层32以后，利用无电解镀敷法设置元素X的含有量比NiX层32少的晶质状态的基底层33。因此，例如即使以收纳在纵横长度设为0.5mm以下的范围内的方式以超小型化形成各弹性接点20，也能利用无电解镀敷法稳定地析出Pd或Pd合金的金属层34。
弹性接点20的结构并不一定具有图4(a)所示的芯部23。另外，也可以利用多个弹性接点20被固定支撑到树脂薄板24上的接点薄片25以外的结构。其中，在以电分离上述多个弹性接点20的状态下固定支撑到树脂薄板24上的方式中，由于需要分别分离形成芯部23并利用无电解镀敷对各芯部23形成层叠镀敷部分，故本发明的使用特别适用于图3(a)所示的接点薄板的结构及图5所示的接点薄板的制造方法。
Claims (8)
1.一种弹性接点，包括：
被NiX无电解镀敷的非晶质状态的NiX层，其中X为P、W、Mn、Ti、Be、B中的任一种以上；
在所述NiX层的表面上被NiX无电解镀敷，且元素X的含有量比所述NiX层少的晶质状态的基底层；和
被无电解镀敷到所述基底层的表面上的Pd或Pd合金的金属层。
2.根据权利要求1所述的弹性接点，其特征在于，
元素X为P，所述NiX层的P含有量为9～30质量％，所述基底层的P含有量为3～8质量％。
3.根据权利要求1所述的弹性接点，其特征在于，
所述弹性接点被收纳在纵横长度设为0.5mm以下的正方形的范围内。
4.一种接点基板，其特征在于，
权利要求1所述的弹性接点为多个，且以电分离的状态被固定支撑到支撑基板。
5.一种弹性接点的制造方法，包括：
由无电解镀敷法形成由NiX构成的非晶质状态的NiX层的工序，其中X为P、W、Mn、Ti、Be、B中的任一种以上；
由无电解镀敷法在所述NiX层的表面形成由NiX构成且元素X的含有量比所述NiX层少的晶质状态的基底层的工序，其中X为P、W、Mn、Ti、Be、B中的任一种以上；和
由无电解镀敷法在所述基底层的表面形成Pd或Pd合金的金属层的工序。
6.根据权利要求5所述的弹性接点的制造方法，其特征在于，
对元素X选择P，将所述NiX层的P含有量调整在9～30质量％的范围内，将所述基底层的P含有量调整在3～8质量％的范围内。
7.根据权利要求5所述的弹性接点的制造方法，其特征在于，
以收纳在纵横长度设为0.5mm以下的正方形的范围内的方式形成各弹性接点。
8.一种接点基板的制造方法，所述接点基板将由权利要求5～7中任一项所述的制造方法形成的多个弹性接点进行了固定支撑，其特征在于，
所述接点基板的制造方法具有分别电分离而形成多个芯部并由支撑基板支撑各芯部的工序，
由无电解镀敷法在各芯部的表面对所述NiX层、所述基底层及所述金属层进行层叠镀敷。
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