CN103348254A - 硬度、加工性及防污特性优异的适合作为探针用线材的铑合金 - Google Patents

硬度、加工性及防污特性优异的适合作为探针用线材的铑合金 Download PDF

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Abstract

本发明是一种能应对适合作为探针用线材的微细加工的铑合金，其中包含Fe:30～150ppm、Ir:80～350ppm、Pt:100～300ppm作为添加元素，余分由Rh构成。各添加元素的更优选的浓度为Fe:50～100ppm、Ir:150～350ppm、Pt:150～300ppm。本发明的由铑合金构成的探针在维持铑所具有的加工性的同时，即使在低接触压力下接触电阻也稳定，强度方面、防污特性也优异，是能长期稳定地使用的探针。

Description

硬度、加工性及防污特性优异的适合作为探针用线材的铑合金
技术领域
本发明涉及一种适合作为构成探针的线材的铑合金，该探针用于检查半导体集成电路等的电特性。
背景技术
半导体集成电路等的电特性的检查通过使探针与该半导体集成电路的多个电极座接触来进行。对于探针的构成材料，要求用于确保对于反复进行几百万次的检查的耐磨损性的硬度、用于抑制因产生氧化皮膜而导致的检查对象物的污染的耐氧化性、以及用于改善信号延迟的低比电阻等各种特性。
作为探针用的材料，自古以来已知铍青铜、磷青铜等铜合金和钨、钯合金等，但这些现有材料不具备所有这些要求特性。例如，铜合金和钨虽然在机械性质方面足够好，但却是比较容易氧化的材料，钯合金虽然耐氧化特性良好，但在硬度等方面稍差。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平10-038922号公报
专利文献2：日本专利特开平05-154719号公报
专利文献3：日本专利特开2004-093355号公报
因此，作为探针的新的构成材料，以铱等贵金属为主体的材料正受到关注。例如，铱是耐氧化特性、电特性优异的金属，在硬度方面也足够好，因此适合作为受到反复接触的探针的材料。
发明内容
发明所要解决的技术问题
将铱等贵金属用于探针用途时，成为问题的是其加工性。近年来的半导体集成电路等中，由于高密度化而有电极座间更加窄间距化的倾向，因此要求使探针的线径微细。对于这一点，贵金属、特别是铱的硬度高，难以细线化，在加工途中常常断线，难以满足该要求。
本发明是以上述事实为背景而完成的发明，提供一种适合于探针用途的贵金属合金，其能应对微细化的加工性良好，能确保加工性，并且硬度、防污特性优异。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明人为了解决上述课题进行了认真研究，结果想到了使用与铱相比加工性更佳的贵金属铑(Rh)。另一方面，铑有硬度较差的一面，不适合以纯金属的状态用于探针用途。因此，本发明人发现了一种以铑为主体、添加有微量的多种添加元素、在保持铑的加工性的同时改善了硬度等的合金，从而想到了本发明。
即，本发明是一种适合作为探针用线材的铑合金，其中包含Fe:30～150ppm、Ir:80～350ppm、Pt:100～300ppm作为添加元素，余分由Rh构成。
如上所述，本发明是在铑中添加铁(Fe)、铱(Ir)、铂(Pt)这三种添加元素。作为添加这些添加元素的意义，Fe用于提高加工性，Ir用于提高机械强度，Pt用于提高耐氧化性。这些添加元素必须三种同时添加，任何一种都不能缺少。
各添加元素的浓度在上述范围内。这是为了在保持Rh的加工性的同时发挥出硬度、防污特性等。更优选的添加元素浓度为Fe:50～100ppm、Ir:150～350ppm、Pt:150～300ppm。
本发明的铑合金可以制成由添加有各添加元素的规定组成的铑合金构成的铸锭，通过对其进行线材加工而制成探针用线材。合金的铸造中，由于对象是铑、铱等高熔点材料，因此采用电弧熔化、高频熔化等高能量密度的铸造法。各添加元素浓度在铸造时进行调整，作为此时的原料的形态，可采用粉末状、小块状。作为用于将合金铸造后的铸锭制成棒材的加工，采用热锻造和热轧，它们可以反复进行。然后，将棒材从粗线材加工成细线材。粗线材的加工是适当地将棒材退火后进行热加工(镦锻加工、拉拔加工)。细线加工可以采用热拉丝加工，特别可以采用通电加热拉丝加工。通电加热拉丝加工是使被加工线材通过模具、加压辊的拉丝加工，该方法从外部对被加工线材通电，将此时的电阻热作为用于确保加工性的热源。通电加热拉丝可通过调整施加的电流来实现高温且均一的加热，对于高温强度高的铑合金也能比较容易地进行加工。
发明的效果
以上说明的本发明的铑合金与在探针用途中被寄予厚望的铱相比，加工性更佳。而且，其硬度、防污特性等也毫不逊色。
而且，由本发明的铑合金构成的探针的耐久性和防污特性优异，可以在半导体集成电路等的电特性的检查中长期使用。另外，该探针较好是仅由本发明的铑合金构成，即由所谓的纯净材料(日文：ムク材)构成。其原因在于，虽然也可以通过镀敷或包层仅使表面成为铑合金来使用，但此时，在使用过程中可能会发生探针前端部的强度下降和从母材剥离的现象，而纯净材料没有这种顾虑。
附图的简单说明
图1是说明防污特性评价用的模拟试验装置的构成的图。
实施发明的方式
下面对本发明的优选实施方式进行说明。在本实施方式中，适当地改变Fe、Ir、Pt的添加量来制造Rh合金，研究能否将其加工成线材。
将纯铑粉末和各添加元素的金属粉末按照规定组成称量、混合，将其电弧熔化，制成棒状的铱合金铸锭。将棒状铸锭在1000～1200℃下热锻造，制成12mm见方的棒材。然后，用带槽的压延辊进行热轧(温度900～1100℃)，制成5mm见方的线材。接着，进行多个道次的热镦锻加工、拉拔加工，制成线径1.33mm的粗线材。
用通电加热拉丝装置对粗线材进行加工成细线的拉丝加工。在该通电加热拉丝装置中，一边从送料辊输送粗线材，一边使其通过模具来进行拉丝。此时的通电加热是以送料辊和模具作为电极进行通电，由此对粗线材通电加热。本实施方式中的加工条件为电流9～11mA、输送速度2～6m/min。此外，在送料辊后，立即在线材上涂布碳粉末。最后进行冷拉丝，最终制成线径60μm的线材。
本实施方式中，进行上述线材加工工序中的加工性的评价、制成的线材的硬度测定、防污特性的评价。加工性的评价是以上述加工工序为基准，记录1个批次(总长300m)的线材的制造中发生断线的次数。硬度测定是用维氏硬度计测定线材的表面硬度。防污特性的评价用图1所示的模拟试验装置来进行。该试验是将制成的探针设置在装置上，一边在下述条件下反复接触，一边测定电阻。试验中，电阻随着接触次数的增加而升高，将超过5Ω的时刻作为需要进行污染的清洁的时刻，测定到此为止的接触次数。接触电阻超过5Ω时的接触次数的测定结果示于表1。
试验条件
·接触对象：铝制垫
·接触压力：8g/1根探针
·施加电流：100mmA/1根探针
[表1]
Figure BDA00003608723100041
加工性  ◎：制造中断线次数为0次
○：制造中断线次数为1次
△：制造中断线次数为2次
×：制造中断线次数为3次
××：制造中断线次数多于3次
防污特性  ◎：到需要清洁为止的接触次数为160万次以上
○：到需要清洁为止的接触次数约为120万次～少于160万次
△：到需要清洁为止的接触次数为80万次～少于120万次
×：到需要清洁为止的接触次数为40万次～少于80万次
××：到需要清洁为止的接触次数少于40万次
表1所示为各特性评价的结果。如上所述，Fe、Ir、Pt各添加元素为了改善加工性、机械强度、耐氧化性(防污特性)的各特性而添加。关于这一点，可以确认因Ir的添加而产生的合金的硬度提高效果。此外，加工性、防污特性也良好。但是，添加元素的不足、过量添加会使某个或全部特性下降，可知需要合适的组成调整。
产业上利用的可能性
如上所述，本发明的探针用线材的加工性得以确保，能够实现铱所难以达到的细线化和高强度化。通过本发明，能够制造窄间距化的探针，此外，即使在受到反复摩擦的使用环境中也能维持稳定的特性。

Claims (2)

1.一种适合作为探针用线材的铑合金，其中包含Fe:30～150ppm、Ir:80～350ppm、Pt:100～300ppm作为添加元素，余分由Rh构成。
2.一种探针，其由权利要求1所述的铑合金构成。
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