螺旋状触头及其制造方法.pdf

本发明提供即使在高温环境中弹力减弱也小、显示良好的弹性，导电性优异的螺旋状触头(7)的制造方法。螺旋状触头(7)的芯金属使用Ni，在使沉积于芯金属的表面的异种金属(7b，7b′)、Cu基板(1)、芯金属接触的状态下进行加热，使异种金属(7b，7b′)的原子、和Cu基板(1)的Cu原子扩散渗透到芯金属的表层，形成合金(7c，7d)。沉积于芯金属的表面的异种金属(7b，7b′)使用Ti或Al。加热的温度以相互接触的芯金属及异种金属(7b，7b′)中熔点最高的金属的熔点的绝对温度的0.4倍的温度为下限、以熔点最低的金属的熔点的绝对温度为上限。另外，芯金属使用Cu，在芯金属和Cu基板(1)之间隔着Ni屏障材料。

1.  螺旋状触头的制造方法，其特征在于，其为使至少一种与所述芯金属不同的异种金属扩散渗透到螺旋状触头的芯金属的表层的螺旋状触头的制造方法，
通过在使所述芯金属与所述异种金属接触的状态下进行加热，使所述异种金属的原子扩散渗透到所述芯金属的表层。

2.  螺旋状触头的制造方法，其特征在于，其为使至少一种与芯金属不同的异种金属扩散渗透到螺旋状触头的芯金属的表层的螺旋状触头的制造方法，
通过在加压环境下、在使所述芯金属与所述异种金属接触的状态下进行加热，使所述异种金属的原子扩散渗透到所述芯金属的表层。

3.  根据权利要求1或2所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，所述加热的温度以相互接触的所述芯金属及所述异种金属中熔点最高的所述金属的熔点的绝对温度的0.4倍的温度为下限、以熔点最低的所述金属的熔点的绝对温度为上限。

4.  根据权利要求2所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，所述加压环境下的压力为0.1MPa以上、10.0MPa以下。

5.  根据权利要求1或2所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，所述异种金属为钛(Ti)，通过物理气相沉积法使所述钛沉积到所述芯金属的表面。

6.  根据权利要求1或2所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，所述异种金属是铝(Al)，通过物理气相沉积法使所述铝沉积到所述芯金属的表面。

7.  根据权利要求1、2、4任一项所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，所述芯金属由镀敷析出在铜(Cu)基板上的镍(Ni)构成，通过在使所述Cu基板与所述芯金属接触的状态下进行加热，使Cu的原子扩散渗透到所述芯金属的表层。

8.  根据权利要求1或2所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，所述螺旋状触头的制造方法中，所述芯金属由镀敷析出在铜(Cu)基板上的镍(Ni)构成、所述异种金属由钛(Ti)构成时，所述加热的温度为779～1358K。

9.  根据权利要求1或2所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，所述螺旋状触头的制造方法中，所述芯金属由镀敷析出在铜(Cu)基板上的镍(Ni)构成、所述异种金属由铝(Al)构成时，所述加热的温度为691～934K。

10.  根据权利要求1、2、4任一项所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，所述芯金属是由在铜(Cu)基板上镀敷屏障材料后在所述屏障材料上镀敷析出的铜(Cu)构成，在将所述Cu基板、所述屏障材料、及所述芯金属进行层叠的状态下进行加热，由此，使屏障材料的原子扩散渗透到所述芯金属的表层。

11.  根据权利要求10所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，所述螺旋状触头的制造方法中，所述屏障材料由镀镍(Ni)构成、所述芯金属由镀敷析出在所述镀Ni上的铜(Cu)构成、及所述异种金属由钛(Ti)构成时，所述加热的温度为779～1358K。

12.  根据权利要求10所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，所述螺旋状触头的制造方法中，所述屏障材料由镀镍(Ni)构成、所述芯金属由镀敷析出在所述镀Ni上的铜(Cu)构成、及所述异种金属由铝(Al)构成时，所述加热的温度为691～934K。

13.  螺旋状触头，其特征在于，通过权利要求1、2、4、11、12任一项所述的制造方法形成。

螺旋状触头及其制造方法
技术领域
本发明涉及即使在高温环境中弹力减弱也小、导电性优异的螺旋状触头，特别是涉及使异种金属扩散渗透到螺旋状触头的表层而形成与异种金属的合金、提高螺旋状触头的特性的螺旋状触头及其制造方法。
背景技术
图15是表示现有的实施方式的连接器端子的放大立体图。该连接器端子例如是汽车的车载用连接器，如图15所示，用Cu合金薄板制造，由可相互嵌合的至少一对的雄端子51和雌端子52构成。
这些雄端子51及雌端子52由各自的滑动部分S和除此以外的部分N构成。并被设定为：滑动部分S的维氏硬度在60-700HV的范围内，除此以外的部分N的维氏硬度在45～250HV的范围内。
另外，这些雄端子51和雌端子52被设定为在相互的滑动部分，两者的维氏硬度之差为15HV以上。
这样，通过在滑动部分S使雄端子51与雌端子52的维氏硬度之差为15HV以上，可以获得降低插入力(插拔力)的效果。因此，与两者同样硬的情况相比，接触稳定性优异，通过人手进行插拔时的负担减少。
即，将雄端子51插入雌端子52时，在两端子的滑动部分S产生由摩耗所导致的“削刮”，但两端子51、52的镀敷表面的硬度同样程度软时，变形阻力提高、插入力变大。另一方面，两端子51、52的镀敷表面的硬度同样程度硬的情况下，对削刮的阻力也变大，插入力变大。另外，在两端子51、52的镀敷表面的硬度有差异的情况下，软的一方变得容易削刮，插入力变小。这种情况下，在两者的维氏硬度之差为15HV以上的情况下，可以获得插入力降低的效果。
由此，连接器插拔阻力降低，降低连接器组装时需要的插入力，提高组装操作的操作效率，同时可以降低操作人员的劳累度。
图16的(a)、图16的(b)为滑动部的放大图，在Cu合金基板的表面形成有镀层、及由热扩散形成的合金。
如图16的(a)所示，在Cu合金基板53的表面实施镀敷处理，形成金属薄板55，所述镀敷处理包含选自Cu、Ag、Ni、Pb、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、及Te中的1种或2种以上的金属。通过镀敷处理将Cu合金基板53与选自前述金属中的金属进行部分合金化，使镀敷表面固化成设定的硬度。
另外，如图16的(a)、图16的(b)所示，在图15所示的雄端子51与雌端子52的相互滑动部分S，在纯Sn层57与Cu层56之间、或Cu层56与基板53之间相互热扩散而形成Cu-Sn合金58直至纯Sn层57的厚度成为不足0.6μm，并形成由Cu层56、纯Sn层57、及合金58组成的基板53的表层54。
由此，在作为电、电路部件使用的端子、连接器等中，可以提高其嵌合性、通电稳定性并将接触阻力抑制得较低。进而，可以减小插入力、提高插拔性。另外，在汽车的组装工序等中，可以提高组装操作中的操作效率。进而，通过不改变把持力，可以确保不因引擎等的振动而偏移地进行稳定安装(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2004-179055号公报(段号“0032”、图1)
但是，通过镀敷处理形成异种金属的薄膜而进行热扩散的情况下，存在需要较长时间的问题。
另外，在欲使异种金属的原子进行热扩散的金属材料上载置异种金属的薄膜而在金属材料的表层上形成合金时，存在金属之间熔融粘着的问题。
本发明是为了解决前述问题而进行的，其课题在于使形成螺旋状触头的芯金属兼具异种金属的特性，由此提供在高温环境中弹力减弱小、显示良好的弹性、导电性优异的螺旋状触头及其制造方法。
发明内容
为了解决前述问题，本发明的第一特征的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，其为使至少一种与前述芯金属不同的异种金属扩散渗透到螺旋状触头的芯金属的表层的螺旋状触头的制造方法，通过在使前述芯金属与前述异种金属接触的状态下进行加热，使前述异种金属的原子扩散渗透到前述芯金属的表层。
本发明的第二特征的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，其为使至少一种与前述芯金属不同的异种金属扩散渗透到螺旋状触头的芯金属的表层的螺旋状触头的制造方法，通过在加压环境下、在使前述芯金属与前述异种金属接触的状态下进行加热，使前述异种金属的原子扩散渗透到前述芯金属的表层。
本发明的第三特征为根据前述第一特征或前述第二特征所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，前述加热温度以相互接触的前述芯金属及前述异种金属中熔点最高的前述金属的熔点的绝对温度的0.4倍的温度为下限、以熔点最低的前述金属的熔点的绝对温度为上限。
本发明的第四特征为根据前述第二特征所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，前述加压环境下的压力为0.1MPa以上、10.0MPa以下。
本发明的第五特征为根据前述第一特征或前述第二特征所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，前述异种金属为钛(Ti)，通过物理气相沉积法使前述钛沉积到前述芯金属的表面。
本发明的第六特征为根据前述第一特征或前述第二特征所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，前述异种金属是铝(Al)，通过物理气相沉积法使前述铝沉积到前述芯金属的表面。
本发明的第七特征为根据前述第一、前述第二、及前述第四特征的任一项所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，前述芯金属由镀敷析出在铜(Cu)基板上的镍(Ni)构成，通过在使前述Cu基板与前述芯金属接触的状态下进行加热，使Cu的原子扩散渗透到前述芯金属的表层。
本发明的第八特征为根据前述第一特征或前述第二特征所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，前述螺旋状触头的制造方法中，前述芯金属由镀敷析出在铜(Cu)基板上的镍(Ni)构成、前述异种金属由钛(Ti)构成时，前述加热的温度为779～1358K。
本发明的第九特征为根据前述第一特征或前述第二特征所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，前述螺旋状触头的制造方法中，前述芯金属由镀敷析出在铜(Cu)基板上的镍(Ni)构成、前述异种金属由铝(Al)构成时，前述加热的温度为691～934K。
本发明的第十特征为根据前述第一、前述第二、及前述第四特征的任一项所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，前述芯金属是由在铜(Cu)基板上镀敷屏障材料后在前述屏障材料上镀敷析出的铜(Cu)构成，在将前述Cu基板、前述屏障材料、及前述芯金属进行层叠的状态下进行加热，由此，使屏障材料的原子扩散渗透到前述芯金属的表层。
本发明的第十一特征为根据前述第十特征所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，前述螺旋状触头的制造方法中，前述屏障材料由镀镍(Ni)构成、前述芯金属由镀敷析出在前述镀Ni上的铜(Cu)构成、及前述异种金属由钛(Ti)构成时，前述加热的温度为779～1358K。
本发明的第十二特征为根据前述第十特征所述的螺旋状触头的制造方法，其特征在于，前述螺旋状触头的制造方法中，前述屏障材料由镀镍(Ni)构成、前述芯金属由镀敷析出在前述镀Ni上的铜(Cu)构成、及前述异种金属由铝(Al)构成时，前述加热的温度为691～934K。
本发明的第十三特征为螺旋状触头，其特征在于，其通过前述第一、前述第二、前述第四、前述第十一及前述第十二特征的任一项所述的制造方法形成。
根据前述本发明的第一特征的发明，在加热环境下，通过使至少一种与芯金属不同的异种金属的原子扩散渗透到芯金属的表层，使形成螺旋状触头的芯金属兼具异种金属的特性，可以得到即使在高温环境中弹力减弱也小、显示良好的弹性，导电性优异的螺旋状触头。
根据前述本发明的第二特征的发明，在加热、加压环境下，通过使至少一种与芯金属不同的异种金属的原子扩散渗透到芯金属的表层，使形成螺旋状触头的芯金属兼具异种金属的特性，可得到即使在高温环境中弹力减弱也小、显示良好的弹性，导电性优异的螺旋状触头。
根据前述本发明的第三特征的发明，加热的温度以相互接触的芯金属及异种金属中熔点最高的金属的熔点的绝对温度的0.4倍的温度为下限、以熔点最低的金属的熔点的绝对温度为上限，由此，可在短时间内仅在螺旋状触头的表层形成合金。
前述本发明的第四特征的发明，加压环境下的压力为0.1MPa以上、10.0MPa以下，由此，可在短时间内仅在螺旋状触头的表层形成合金。
根据前述本发明的第五特征的发明，异种金属是钛(Ti)，通过物理气相沉积法使钛沉积到芯金属的表面，由此，可在短时间内仅在螺旋状触头的表层形成合金，使形成螺旋状触头的芯金属兼具异种金属的特性，可得到高温环境中弹力减弱小、显示良好的弹性的螺旋状触头。
根据前述本发明的第六特征的发明，异种金属是铝(Al)，通过物理气相沉积法使铝沉积到芯金属的表面，由此，可在短时间内仅在螺旋状触头的表层形成合金，使形成螺旋状触头的芯金属兼具异种金属的特性，可得到高温环境中弹力减弱小、显示良好的弹性的螺旋状触头。
根据前述本发明的第七特征的发明，芯金属由镀敷析出在铜(Cu)基板上的镍(Ni)构成，在使Cu基板与芯金属接触的状态下进行加热，由此，使Cu的原子扩散渗透到芯金属的表层，因此，可在短时间内仅在螺旋状触头的表层形成合金，使形成螺旋状触头的芯金属兼具异种金属的特性，可得到导电性优异的螺旋状触头。
根据前述本发明的第八特征的发明，芯金属由镀敷析出在铜(Cu)基板上的镍(Ni)构成、异种金属由钛(Ti)构成时，加热温度设为779～1358K，由此，可在短时间内仅在螺旋状触头的表层形成合金，使形成螺旋状触头的芯金属兼具异种金属的特性，可得到即使在高温环境中弹力减弱也小、显示良好的弹性，导电性优异的螺旋状触头。
根据前述本发明的第九特征的发明，芯金属由镀敷析出在铜(Cu)基板上的镍(Ni)构成、异种金属由铝(Al)构成时，加热温度设为691～934K，由此，可在短时间内仅在螺旋状触头的表层形成合金，使形成螺旋状触头的芯金属兼具异种金属的特性，可得到即使在高温环境中弹力减弱也小、显示良好的弹性，导电性优异的螺旋状触头。
根据前述本发明的第十特征的发明，芯金属由在铜(Cu)基板上镀敷屏障材料后在前述屏障材料上镀敷析出的铜(Cu)构成，在将前述Cu基板、前述屏障材料、及前述芯金属进行层叠的状态下进行加热，由此，可在短时间内仅在螺旋状触头的表层形成合金，使形成螺旋状触头的芯金属兼具异种金属的特性，可得到即使在高温环境中弹力减弱也小、显示良好的弹性，导电性优异的螺旋状触头。
根据前述本发明的第十一特征的发明，屏障材料由镀镍(Ni)构成、芯金属由镀敷析出在镀Ni上的铜(Cu)构成、及异种金属由钛(Ti)构成时，加热的温度设为779～1358K，由此，可在短时间内仅在螺旋状接触子的表层形成合金，使形成螺旋状触头的芯金属兼具异种金属的特性，可得到即使在高温环境中弹力减弱也小、显示良好的弹性，导电性优异的螺旋状触头。
根据前述本发明的第十二特征的发明，屏障材料由镀镍(Ni)构成、芯金属由镀敷析出在镀Ni上的铜(Cu)构成、及异种金属由铝(Al)构成时，加热的温度设为691～934K，由此，可在短时间内仅在螺旋状接触子的表层形成合金，使形成螺旋状触头的芯金属兼具异种金属的特性，可得到即使在高温环境中弹力减弱也小、显示良好的弹性，导电性优异的螺旋状触头。
根据前述本发明的第十三特征的发明，可得到即使在高温环境中弹力减弱也小、显示良好的弹性，导电性优异的螺旋状触头。
附图说明
图1(a)是表示第1实施方式的螺旋状触头的概况的立体图，(b)、(c)为(a)中所示的A-A线的截面图，同时(c)是表示(b)中所示的螺旋状触头中插有具备球状连接端子的半导体器件的形态的截面图。
图2是用于说明第1实施方式的螺旋状触头的制造方法的工序截面图。(a)是抗蚀剂涂布工序、(b)是光掩模工序、(c)是显影固定工序、(d)是镀敷工序、(e)是抗蚀剂除去工序。
图3(a)是用于说明第1实施方式的螺旋状触头的制造方法的工序的截面图。(b)、(d)是异种金属的沉积工序。(c)、(e)分别是(b)、(d)所示的C部、C′部的放大示意图。
图4(a)是表示第1实施方式的螺旋状触头的制造方法中其他的异种金属(钛(Ti))的扩散渗透工序，(c)是(a)中所示的C部的放大示意图。(b)是表示图3的(c)的放大示意图。
图5是表示第1实施方式的螺旋状触头的制造方法中的加热、加压方法的一个例子的截面图。
图6是表示螺旋状触头的制造方法中加热温度和金属的状态的、在绝对温度下的金属的状态线图。
图7是用于说明第1实施方式的螺旋状触头的制造方法的工序截面图。(a)表示聚酰亚胺层叠工序、(b)表示聚酰亚胺压接工序、(c)表示Cu蚀刻工序、(d)表示基板粘贴工序、(e)表示化学镀Au工序。
图8(a)示意第2实施方式的螺旋状触头的制造方法中的异种金属的扩散渗透工序。(b)是表示扩散渗透前的放大示意图，(c)是(a)中所示的C′部的放大示意图。
图9是表示第2实施方式的螺旋状触头的制造方法中加热温度和金属的状态的、在绝对温度下的金属的状态线图。
图10是用于说明第3实施方式的螺旋状触头的制造方法的工序截面图。(a)是抗蚀剂涂布工序、(b)是光掩模工序、(c)是显影固定工序、(d)是镀敷工序、(e)是抗蚀剂除去工序。
图11(a)是表示第3实施方式的螺旋状触头的制造方法中的异种金属的扩散渗透工序。(b)是表示扩散渗透前的放大示意图，(c)是(a)中所示的2C部的放大示意图。
图12是表示第3实施方式的螺旋状触头的制造方法中加热温度和金属的状态的、在绝对温度下的金属的状态线图。
图13(a)是表示第4实施方式的螺旋状触头的制造方法中的异种金属的扩散渗透工序。(b)是表示扩散渗透前的放大示意图，(c)是(a)中所示的2C′部的放大示意图。
图14是表示第4实施方式的螺旋状触头的制造方法中加热温度和金属的状态的、在绝对温度下的金属的状态线图。
图15是表示现有例子的进行了电导通的雄端子和雌端子的放大立体图。
图16是在构成了图15所示的端子的Cu合金基板的表面上形成镀层、或通过热扩散形成合金。
具体实施方式
<第1实施方式>
参照附图，对本发明的第1实施方式的螺旋状触头进行说明。
图1的(a)是表示本实施方式的螺旋状触头的概况的立体图，图1的(b)、(c)是(a)中所示的A-A线的截面图。另外，图1的(b)是表示具备水平的螺旋状触头的形态的截面图，图1的(c)是表示图(b)中所示的螺旋状触头中插有具备球状连接端子(以下也称焊料球)的半导体器件且该球状连接端子挤压螺旋状触头、高精度地接触的形态的截面图。
如图1的(a)所示，各个螺旋状触头7通过导板(聚酰亚胺板或聚酰亚胺薄膜)8各自保持绝缘性。进而，通过该导板8确定并保持在水平的位置，并被板9支撑。
另外，将配置有多个螺旋状触头7而构成的结构称为螺旋接触器10。
螺旋接触器10的螺旋状触头7、7、...7例如如图1的(c)所示那样，在半导体器件(IC芯片)4的下面与被配置成棋盘子状的球状连接端子2相吻合地配置。
另外，在此确保形成为螺旋形状的螺旋状触头7的接触长度为1.5圈长度，但也可以根据球状连接端子2的大小进行适当改变。
如图1的(b)所示，螺旋状触头7是自然状态下为平坦状的螺旋(漩涡)，粗细为从前端开始越接近根部越粗。形成螺旋状触头7的芯材为镍(Ni)基材。异种金属扩散渗透到该镍(芯金属)的表层。异种金属为与作为芯金属的镍不同的例如钛(Ti)或铝(Al)，螺旋状触头7兼具与这些异种金属的合金的特性。进而，在该表面实施化学镀Au。
并且，如图1的(c)所示，例如半导体器件4所具备的球状连接端子2挤压螺旋状触头7时，从螺旋状触头7的中央部扩大接触到外侧，螺旋(旋涡)弯成凹陷状，变形为环抱球状连接端子2。并且，螺旋状触头7螺旋状地卷绕着球状连接端子2，因此螺旋状触头7与球状连接端子2接触的接触长度越长，接触越可靠，并且即使有异物附着，也可以通过沿着球状连接端子2的球面的滑动作用除去异物，并切入球状连接端子2的表面的氧化膜，稳定地通电接触。
这里，对异种金属的扩散渗透进行简单说明。
使与前述芯金属不同的异种金属作为其他金属沉积到一方金属即芯金属上加热时，由于热能，异种金属与芯金属的接触部的原子摇动，借助孔等在金属中发生原子移动。这种情况下，原子将通过金属的表面，通过一方金属的原子移动到对方一侧的扩散现象，在相互间的内部原子移动。此时，原子相互在对方材料中扩散，因此成为相互扩散。扩散引起的原子的移动的难易程度可由扩散系数的大小进行判断。
另外，还可通过压力使金属间的原子间隔变近，进行冷压接可以使其发生扩散渗透。这样，金属原子之间接近数埃的距离时，共用自由电子，通过金属原子之间的相对运动，与晶格点的原子相互作用，可以使原子相互扩散。
接着，对本实施方式的螺旋状触头的制造方法进行说明。
图2、图3、图4是在对本实施方式的螺旋状触头的制造方法进行说明的基础上做成截面后的工序图。
图2的(a)表示抗蚀剂涂布工序(步骤S1)。如图2的(a)所示，在此，在铜箔(Cu基板)1的上面均匀涂布光致抗蚀剂5。
图2的(b)表示光掩模工序(步骤S2)。如图2的(b)所示，将描绘有螺旋状触头7(参照图1)的形状的光掩模6覆盖到光致抗蚀剂5的上面，将光掩模6的图像密合烧结。另外，也可以以适当的倍率将光掩模6投影，使其曝光。
图2的(c)表示显影固定工序(步骤S3)。如图2的(c)所示，将光致抗蚀剂5(参照图2的(b))进行显影、使其固着以形成抗蚀剂覆膜时，被光掩模6覆盖的位置(图2的(b)的涂黑处)未形成抗蚀剂覆膜而成为铜箔1露出的状态。另一方面，在未覆盖光掩模6而曝光的铜箔1上，通过固着抗蚀剂5a而形成的抗蚀剂覆膜形成了螺旋状触头7的反转图像(负)。
图2的(d)表示镀敷工序(步骤S4)。如图2的(d)所示，仅在露出铜箔1的位置镀敷析出金属材料镍(Ni)，形成螺旋状触头7。另一方面，在抗蚀剂覆膜(固着抗蚀剂5a)上不发生镀敷析出。
其结果，在被光掩模6遮住了感光、固着抗蚀剂5a未固着的位置被实施镀敷，以描绘光掩模6的方式进行镀镍(Ni)而形成螺旋状触头7。在该阶段，通过照相制版(印刷)技术以高精度在铜箔1的表面上形成螺旋状触头7的形状。
另外，镀Ni的厚度为15～30μm。
图2的(e)表示抗蚀剂除去工序(步骤S5)。如图2的(e)所示，通过除去抗蚀剂在铜箔1的表面留下螺旋状触头7。
图3的(a)表示异种金属的沉积工序(步骤S6)。如图3的(a)所示，在前述的步骤S 5中所形成的螺旋状触头7的上面，通过溅射法沉积Ti原子。这里，螺旋状触头7形成在Cu基板1上，将该Cu基板1上的形成螺旋状触头7的面朝向阴极14一侧地使螺旋状触头7固定在溅射装置12的阳极13上。
溅射法中，对安装在阴极14上的靶17施加负的高电压，向真空的室16内吹入氩气，此时，氩气由于高电场变成等离子体状态而等离子化。在阳极13和阴极14之间施加直流电压时，被高速加速的氩离子(Ar⁺)冲击靶17。对其实施30分钟～2小时。阴极14侧的磁石所产生的磁场发挥提高溅射效率的作用。
另外，这里使用PVD法(物理气相沉积法)中的溅射法形成薄膜，但也可以使用真空蒸镀等方法。
图3的(b)是表示钛(Ti)原子沉积在镍基材的表面的状态的工序图(步骤S 6A)。如图3的(b)所示，Ti原子的薄膜7b同样地沉积在Ni基材(参照图3的(c))及Cu基板1的表面。
图3的(c)是图3的(b)中所示的C部的放大示意图。如图3的(c)所示，在形成螺旋状触头7的镍(Ni)基材的表面上，沉积有作为异种金属的Ti原子。另外，Ti原子也同样沉积在Cu基板1的表面。
即，如图3的(a)所示，氩离子冲击靶17，靶17的Ti原子飞出而覆盖在螺旋状触头7上，如图3的(b)、(c)所示，在螺旋状触头7的上面及侧面形成钛(Ti)的薄膜7b。
图3的(d)是表示铝(Al)原子沉积在镍(Ni)基材的表面上的状态的工序图(步骤S 6B)。如图3的(d)所示，Al原子的薄膜7b′同样地沉积在Ni基材(参照图3的(e))及Cu基板1的上面。
图3的(e)是图3的(d)中所示的C′部的放大示意图。如图3的(e)所示，在形成螺旋状触头7′的镍(Ni)基材的表面，沉积有作为异种金属的Al原子。另外，Al原子同样沉积在Cu基板1的表面上。在后述的第2实施方式中对铝(Al)原子的沉积详细地进行说明。
图4的(a)是表示异种金属的扩散渗透工序(步骤S7A)。图4的(b)是表示前述的图3的(c)的放大示意图，图4的(c)是表示图4的(a)中所示的C部的放大示意图。
如图4的(b)所示，构成螺旋状触头7的基材(芯材)的物质是镀镍(Ni)。如前所述，在该螺旋状触头7的上面及侧面通过溅射法沉积Ti原子(Ti沉积部7b)。
另外，在螺旋状触头7的下面存在异种金属(Cu)的Cu基板1。
如图4的(c)所示，对沉积在镍基材上的Ti原子、及Cu基板1进行加热，由此，使Ti原子扩散渗透到镍(Ni)基材的上面及侧面。即，作为异种金属的钛(Ti)原子扩散渗透到镍(Ni)基材的表层，在该表层形成镍(Ni)和钛(Ti)的合金(异种金属的扩散渗透部)7c。另外，通过设在螺旋状触头7的下面的Cu基板，作为异种金属的Cu原子扩散渗透到螺旋状触头7的下面，形成镍(Ni)和铜(Cu)的合金(异种金属的扩散渗透部)7d。
另外，在合金(异种金属的扩散渗透部)7c和合金(异种金属的扩散渗透部)7d的界面部分地形成镍(Ni)、钛(Ti)、铜(Cu)的合金。
另外，在异种金属的界面(Ti-Ni)形成金属间化合物TiNi₃、TiNi。
另外，在异种金属(Ti-Cu)的界面形成金属间化合物TiCu₄、TiCuNi₃、TiCu。
图5是表示加热、加压方法的一个例子的截面图。如图5所示，加压设定值为0.1MPa以上、10.0MPa以下。其是用于如下目的的压力：考虑生产率地进行30分钟左右的原子扩散而仅在螺旋状触头的表层生成合金。另外，在加压室内通过加热器进行加热。另外，加压源使用10.0MPa的氩气储气瓶。
另外，通过加压，可以缩短原子的扩散渗透所需要的时间，但也可以通过在常压下(大气压)加热来进行扩散渗透。
图6表示加热温度和金属的状态的关系，是绝对温度下的金属的状态线图。此时，作为在加压环境下、以使芯金属与异种金属接触的状态进行加热的金属的种类是Ti、Ni、及Cu。
如图6所示，加热的温度以相互接触的芯金属及异种金属中熔点最高的金属的熔点的绝对温度的0.4倍的温度为下限、以熔点最低的金属的熔点的绝对温度为上限。这是用于将原子的扩散限制在螺旋状触头的表层的条件，熔点最高的金属是钛(Ti)，钛的熔点即绝对温度1948K的0.4倍的温度是779K，因此以此为下限。另外，熔点最低的金属是铜(Cu)，以铜的熔点即绝对温度1358K为上限。即，加热温度下限为779K、上限为1358K。
由此，使异种金属的原子扩散渗透到螺旋状触头的表层，可得到兼具与异种金属的合金的特性的螺旋状触头。加热时间为30分钟～2小时。
通过这样形成合金，钛(Ti)材料为弹性改善用扩散材料，铜(Cu)材料为导电性改善用扩散材料，因此用作为弹性改善用扩散材料的钛(Ti)材料、作为导电性改善用扩散材料的铜(Cu)材料夹着芯材(Ni)的上下两面及侧面并高温加热，由此形成多层金属化合物(多层合金)。
由此，螺旋状触头7通过钛(Ti)的特性即形状记忆性强化了弹性，通过铜(Cu)的特性即良导性强化了导电性。
接着，图7的(a)示意聚酰亚胺层叠工序(步骤S8)。在此，对钛(Ti)的原子扩散渗透到镍(Ni)基材而形成的镍(Ni)和钛(Ti)的合金(异种金属扩散部)7c，7d(参照图4的(c))进行说明。
如图7的(a)所示，将留有孔8a的聚酰亚胺板8放置在形成有螺旋状触头7的铜箔(Cu基板)1的表面。
图7的(b)表示聚酰亚胺压接工序(步骤S9)。如图7的(b)所示，将聚酰亚胺板8加热压接在螺旋状触头7的最外周部7e，将螺旋状触头7固定于聚酰亚胺板8的内侧。
图7的(c)是表示Cu蚀刻工序(步骤S10)。如图7的(c)所示，对铜箔(Cu基板)1进行蚀刻除去。由此，螺旋状触头7可通过聚酰亚胺板8的孔8a从内向外呈螺旋状地立起。此时，通过前述的溅射法沉积在Cu基板上的异种金属即钛(Ti)在该Cu蚀刻时被除去。
图7的(d)表示基板粘贴工序(步骤S11)。如图7的(d)所示，使薄薄地、均匀地涂布有热固化型的导电性的粘接剂11的板(图中省略)与螺旋状触头7的最外周部7e(参照图7的(b))的接合面7a(参照图7的(c))接触，将粘接剂11转印到接合面7a上。在板9的设定位置的布线导体9a上，以使其与接合面7a相对并位置重合地进行电导通并进行加热压接。由此，将螺旋状触头7加热压接到形成在板9的表层的布线导体9a上。此时，涂布有粘接剂11即热固化型环氧树脂的接合面7a通过加热压接而牢固地固定在板9上。
图7的(e)表示化学镀Au工序(步骤S12)。如图7的(e)所示，在螺旋状触头7的表面实施化学镀Au。由此，螺旋状触头7可以不被氧化地进行低电阻的电连接。
<第2实施方式>
接着，参照附图对第2实施方式的螺旋状触头进行说明。第2实施方式与前述的第1实施方式的不同之处是第1实施方式中沉积在螺旋状触头的上面及侧面的异种金属是钛(Ti)而第2实施方式中异种金属是铝(Al)这一点。另外，与第1实施方式重复的部分带有相同符号，其说明省略。
图8的(a)表示异种金属的扩散渗透工序(步骤S 7B)。图8的(b)是表示图3的(e)的放大示意图，图8的(c)为图8的(a)中所示的C′部的放大示意图。
如图8的(b)所示，构成螺旋状触头7′的基材(芯材)的物质是镀镍(Ni)。在该螺旋状触头7′的上面及侧面通过前述的溅射法沉积Al原子(Al沉积部7b′)。
另外，在螺旋状触头7′的下面设有异种金属(Cu)的Cu基板1。
如图8的(c)所示，对沉积在镍基材上的Al原子、及Cu基板1进行加热，由此，Al原子扩散渗透到镍(Ni)基材的上面及侧面。即，作为异种金属的铝(Al)扩散渗透到镍(Ni)基材的表层，在该表层形成有镍(Ni)和铝(Al)的合金(异种金属的扩散渗透部)7c′。另外，通过设在螺旋状触头7′的下面的Cu基板1，作为异种金属的Cu原子扩散渗透到螺旋状触头7的下面，形成镍(Ni)和铜(Cu)的合金(异种金属的扩散渗透部)7d′。
另外，在合金(异种金属的扩散渗透部)7c′和合金(异种金属的扩散渗透部)7d′的界面，部分地形成镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)的合金。
另外，在异种金属(Al-Ni)的界面形成金属间化合物AlNi₃、AlNi。
另外，在异种金属(Al-Cu)的界面形成金属间化合物AlCu₂、AlCu₃。
图9表示加热温度和金属的状态的关系，特别是绝对温度下的金属的状态线图。此时，在加压环境下，以使芯金属与异种金属接触的状态进行加热的金属的种类是Al、Ni、及Cu。
如图9所示，加热的温度以相互接触的芯金属及异种金属之中，熔点最高的金属的熔点的绝对温度的0.4倍的温度为下限、以熔点最低的前述金属的熔点的绝对温度为上限。这是用于将原子的扩散限制在螺旋状触头的表层的条件，熔点最高的金属是镍(Ni)，镍的熔点即绝对温度1728K的0.4倍的温度是691K，因此以此为下限。另外，熔点最低的金属是铝(Al)，以铝的熔点即绝对温度934K为上限。即，加热温度下限为691K、上限为934K。
由此，使异种金属的原子扩散渗透到螺旋状触头的表层，可以得到兼具与异种金属的合金的特性的螺旋状触头。加热时间为30分钟～2小时。
通过这样形成合金，铝(Al)材料为弹性改善用扩散材料、铜(Cu)材料为导电性改善用扩散材料，因此用作为弹性改善用扩散材料的铝(Al)材料、作为导电性改善用扩散材料的铜(Cu)材料夹着芯材(Ni)的上下两面及侧面并高温加热，由此形成多层金属化合物(多层合金)。
由此，螺旋状触头7′(参照图8的(a))被铝(Al)强化了弹性，被铜(Cu)强化了良导电性特性。
此后，第1实施方式中所示的制造工序中，将钛Ti换成铝Al来实施步骤S8～步骤S12(参照图7)。由此，与第1实施方式中所示的制造工序同样地将聚酰亚胺板8放置在螺旋状触头7′及铜箔(Cu基板)1的表面上，将螺旋状触头7′固定于聚酰亚胺板8的内侧，然后对铜箔(Cu基板)1进行蚀刻除去。由此，螺旋状触头7′可通过聚酰亚胺板8的孔8a由内向外呈螺旋状地立起。此时，通过前述的溅射法沉积到Cu基板上的异种金属即铝(Al)在该Cu蚀刻时被除去。进而，进行基板粘贴、化学镀Au。
<第3实施方式>
接着，参照附图对第3实施方式的螺旋状触头进行说明。第3实施方式与前述的第1实施方式的不同之处是第1实施方式中螺旋状触头的芯金属是镍(Ni)，而第3实施方式中螺旋状触头的芯金属是铜(Cu)这一点。另外，与第1实施方式重复的部分带有相同符号，其说明省略。
图10的(a)表示抗蚀剂涂布工序(步骤S21)。如图10的(a)所示，在此，在铜箔(Cu基板)1的上面均匀地涂布光致抗蚀剂5。
图10的(b)表示光掩模工序(步骤S22)。如图10的(b)所示，将描绘有螺旋状触头27(螺旋状触头7(参照图1))的形状的光掩模6覆盖在光致抗蚀剂5的上面，将光掩模6的图像密合烧结。另外，也可以以适当的倍率对光掩模6进行投影、曝光。
图10的(c)表示显影固着工序(步骤S23)。如图10的(c)所示，将光致抗蚀剂5(参照图10的(b))进行显影、固定以形成抗蚀剂覆膜时，被光掩模6覆盖的位置(图10的(b)的涂黑处)未形成抗蚀剂覆膜而成为铜箔1露出的状态。另一方面，在未覆盖光掩模6而曝光的铜箔1上，通过固着抗蚀剂5a形成的抗蚀剂覆膜形成了螺旋状触头27的反转图像(负)。
图10的(d)表示镀敷工序(步骤S24)。如图10的(d)所示，仅在露出铜箔1的位置实施镀镍作为屏障材料、在该镀镍的位置镀敷析出铜作为芯金属，形成螺旋状触头27。另一方面，在抗蚀剂覆膜(固着抗蚀剂5a)上不发生镀敷析出。
其结果，在被光掩模6遮住了感光、固着抗蚀剂5a未固着的位置实施镀敷，以描绘光掩模6的方式进行镀铜(Cu)而形成螺旋状触头27。在该阶段，通过照相制版(印刷)技术以高精度在铜箔1的表面上形成螺旋状触头27的形状。
另外，镀Cu的厚度为15～30μm。镀Ni的厚度为0.5μm左右。
图10的(e)表示抗蚀剂除去工序(步骤S25)。如图10的(e)所示，通过除去抗蚀剂，在铜箔1的表面残留螺旋状触头27。
图11的(a)表示异种金属的扩散渗透工序(步骤S27A)。图11的(b)是表示扩散渗透前的放大示意图，图11的(c)是图11的(a)中所示的2C部的放大示意图。
如图11的(b)所示，构成螺旋状触头27的基材(芯材)的物质是镀铜(Cu)。如前所述，在该螺旋状触头27的上面及侧面通过溅射法沉积Ti原子(Ti沉积部27b)。
另外，在螺旋状触头27的下面存在异种金属(Cu)的Cu基板1。
如图11的(c)所示，对沉积在Cu基材上的Ti原子、镀Ni及Cu基板1进行加热，由此，Ti原子扩散渗透到铜(Cu)基材的上面及侧面。即，作为异种金属的钛(Ti)原子扩散渗透到铜(Cu)基材的表层，在该表层形成铜(Cu)和钛(Ti)的合金(异种金属的扩散渗透部)27c。另外，通过设在螺旋状触头27的下面的镀Ni，作为异种金属的镀Ni扩散渗透到螺旋状触头27的下面，形成铜(Cu)和镍(Ni)的合金(异种金属的扩散渗透部)27d。
另外，在异种金属(Ti-Cu)的界面形成金属间化合物TiCu₄、TiCuNi₃、TiCu。
图12表示加热温度和金属的状态的关系，是绝对温度下的金属的状态线图。此时，在加压环境下，以使芯金属与异种金属接触的状态进行加热的金属的种类是Ti、Ni及Cu。
如图12所示，加热的温度以相互接触的芯金属及异种金属中熔点最高的金属的熔点的绝对温度的0.4倍的温度为下限、以熔点最低的前述金属的熔点的绝对温度为上限。这是用于将原子的扩散限制在螺旋状触头的表层的条件，熔点最高的金属是钛(Ti)，钛的熔点即绝对温度1948K的0.4倍的温度是779K，因此以此为下限。另外，熔点最低的金属是铜(Cu)，以铜的熔点即绝对温度1358K为上限。即，加热温度下限为779K、上限为1358K。
由此，使异种金属的原子扩散渗透到螺旋状触头27的表层，可以得到兼具与异种金属的合金的特性的螺旋状触头27。加热时间为30分钟～2小时。
通过这样形成合金，钛(Ti)材料为弹性改善用扩散材料、铜(Cu)材料为导电性改善用扩散材料，因此芯材自身具有良导性，并且用弹性改善用扩散材料的钛(Ti)材料夹着芯材(Cu)的上侧及侧面并高温加热，由此形成多层金属化合物(多层合金)。在芯材(Cu基材)的下侧实施镀镍Ni。该镀Ni作为用于以Cu材料形成芯材时的屏障材料使用。
由此，螺旋状触头27通过钛(Ti)的特性即形状记忆来强化弹性、通过铜(Cu)的特性即良导性来强化导电性。
此后，在第1实施方式中所示的制造工序中，将芯金属由镍基材(Ni基材)换成铜基材(Cu基材)作为参照，来实施步骤S8～步骤S12(参照图7)。由此，与第1实施方式示出的制造工序同样地将聚酰亚胺板8放置到螺旋状触头27及铜箔(Cu基板)1的表面，将螺旋状触头27固定于聚酰亚胺板8的内侧，其后，对铜箔(Cu基板)1进行蚀刻除去。由此，螺旋状触头7可通过聚酰亚胺板8的孔8a由内向外呈螺旋状地立起。此时，通过前述的溅射法沉积到Cu基板上的异种金属即钛(Ti)在该Cu蚀刻时被除去。进而，进行基板粘贴、化学镀Au。
<第4实施方式>
接着，参照附图对第4实施方式的螺旋状触头进行说明。第4实施方式与前述的第3实施方式的不同之处是第3实施方式中沉积在螺旋状触头的上面及侧面的异种金属是钛(Ti)而第4实施方式中异种金属是铝(Al)这一点。另外，与第3实施方式重复的部分带有相同符号，其说明省略。
图13的(a)表示异种金属的扩散渗透工序(步骤S27B)。图13的(b)是表示扩散渗透前的放大示意图，图13的(c)为图13的(a)中所示的2C′部的放大示意图。
如图13的(b)所示，构成螺旋状触头27′的基材(芯材)的物质是镀铜(Cu)。在该螺旋状触头27′的上面及侧面通过前述的溅射法沉积Al原子(Al沉积部27b′)。
另外，在螺旋状触头27′的下面存在异种金属(Cu)的Cu基板1。
如图13的(c)所示，对沉积在Cu基材上的Al原子、镀镍及Cu基板1进行加热，由此，Al原子扩散渗透到铜(Cu)基材的上面及侧面。即，作为异种金属的铝(Al)扩散渗透到铜(Cu)基材的表层，在该表层上形成铜(Cu)和铝(Al)的合金(异种金属的扩散渗透部)27c′。另外，通过设在螺旋状触头27′的下面的镀Ni，作为异种金属的Ni原子扩散渗透到螺旋状触头27′的下面而形成铜(Cu)和镍(Ni)的合金(异种金属的扩散渗透部)27d′。
另外，在异种金属(Al-Cu)的界面形成金属间化合物AlCu₂、AlCu₃。
图14表示加热温度和金属的状态的关系，是绝对温度下的金属的状态线图。此时，在加压环境下，以使芯金属与异种金属接触的状态进行加热的金属的种类是Al、Ni、及Cu。
如图14所示，加热的温度以相互接触的芯金属及异种金属之中熔点最高的金属的熔点的绝对温度的0.4倍的温度为下限、以熔点最低的前述金属的熔点的绝对温度为上限。这是用于将原子的扩散限制在螺旋状触头的表层的条件，熔点最高的金属是镍(Ni)，镍的熔点即绝对温度1728K的0.4倍的温度是691K，因此以此为下限。另外，熔点最低的金属是铝(Al)，以铝的熔点即绝对温度934K为上限。即，加热温度下限为691K、上限为934K。
由此，使异种金属的原子扩散渗透到螺旋状触头的表层，可以得到兼具与异种金属的合金的特性的螺旋状触头。加热时间为30分钟～2小时。
通过这样形成合金，铝(Al)材料为弹性改善用扩散材料、铜(Cu)材料为导电性改善用扩散材料，因此芯材自身具有良导性，同时用弹性改善用扩散材料的钛(Ti)材料夹着芯材(Cu)的上侧及侧面并高温加热，由此形成多层金属化合物(多层合金)。在芯材(Cu基材)的下侧实施镀镍Ni。该镀Ni作为用于以Cu材料形成芯材时的屏障材料使用。
由此，螺旋状触头27′被铝(Al)强化弹性、被铜(Cu)强化良导电性特性。
此后，在第1实施方式中所示的制造工序中，将芯金属由镍基材(Ni基材)换成铜基材(Cu)基材作为参照，来实施步骤S8～步骤S12(参照图7)。由此，与第1实施方式所示的制造工序同样地将聚酰亚胺板8放置在螺旋状触头27′及铜箔(Cu基板)1的表面上，将螺旋状触头27′固定于聚酰亚胺板8的内侧，然后对铜箔(Cu基板)1进行蚀刻除去。由此，螺旋状触头27′可通过聚酰亚胺板8的孔8a由内向外呈螺旋状地立起。此时，通过前述的溅射法沉积到Cu基板上的异种金属即铝(Al)在该Cu蚀刻时被除去。进而，进行基板粘贴、化学镀Au。
以上对优选的实施方式进行了说明，但本发明并不受前述实施方式限定，在不脱离本发明的主旨的范围内，可进行适当的变更。例如在芯金属上沉积异种金属的膜时，通过溅射法形成膜，但并不限于溅射法，只要可使其形成薄膜即可，也可以是化学气相沉积法(CVD法)或其他的物理气相沉积法(PVD法)等其他的方法。
另外，聚酰亚胺层叠工序中，将聚酰亚胺板放置在形成有螺旋状触头的铜箔的表面，但也可以以涂布聚酰亚胺树脂的方式来进行。
另外，扩散渗透到螺旋状触头的表层的异种金属也可以使用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、及Te等元素。特别是前述的元素B适合于与其他的异种金属形成合金。
另外，主要在加压环境下实施，虽然常压下原子的扩散渗透所需的时间稍长，但通过在常压下(大气压)下进行加热也可以充分扩散渗透。