CN104685083A - 电气-电子设备用途的Ag-Pd-Cu-Co合金 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电气-电子设备用途的金属材料,其特征在于,该金属材料包含20~50质量%的Ag、20~50质量%的Pd、10~40质量%的Cu和0.5~30质量%的Co,接触电阻低且耐氧化性优异,硬度高,加工性优异,对于Sn合金焊料的润湿性低,且具有抗Sn合金焊料侵蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电气-电子设备用途的金属材料。
背景技术
用于电气-电子设备用途的金属材料要求低接触电阻和优异的耐氧化性等诸多特性,因此,昂贵的Pt合金、Au合金、Pd合金、Ag合金等贵金属合金被广泛使用。但是,根据使用用途(用于检测半导体集成电路等的探头等)的不同,除低接触电阻和耐氧化性之外,还需要硬度(耐磨性)等。因此,优选使用在实施了塑性加工的状态下显示高硬度的Pt合金,Ir合金等、或沉淀硬化的Au合金、Pd合金等(例如专利文献1、专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第4176133号公报
专利文献2:日本专利第4216823号公报
专利文献3:国际公开第2007/034921号特别是就用于检测半导体集成电路等的探头(下面,记作探头。)而言,根据检测对象的不同,采用悬臂、眼镜蛇(cobra)、弹簧等各种类型(形状),根据各探头的类型,所要求的特性也各自不同。
发明内容
发明所要解决的课题
在探头的检测对象为Sn合金焊料凸块(bump)等的情况下,如果探头的材质对于Sn合金焊料中包含的Sn,抗侵蚀性低且润湿性优良,则进行数万次重复操作试验时,Sn合金焊料容易附着于探头,其结果,使电阻值产生变化,因此有时会不能准确地进行试验。
因此,作为应对Sn合金焊料向探头附着的对策,在进行一定次数的试验之后,清洗探头的前端。但是,如果能够使Sn合金焊料不易附着于探头,则不仅能够减少清洗次数,而且能够更准确地进行试验,检测通过率也提高。
面对这样的需求,进行了实施镀Ag、镀Pd等的研究、开发。但是,由于进行数万次重复操作试验和清洗,所以会存在镀层磨损等顾虑。另外,还考虑到随着近年来检测对象的微小化,探头自身的微小化也在发展,有时可能难以实施镀覆(例如专利文献3)。
用于解决课题的方法
本发明提供一种电气-电子设备用途的Ag-Pd-Cu-Co合金,其特征在于,该Ag-Pd-Cu-Co合金通过在包含20~50质量%的Ag、20~50质量%的Pd、10~40质量%的Cu的Ag-Pd-Cu合金中添加0.5~30质量%的特定元素Co,从而将Sn合金焊料中包含的Sn作为主要对象,润湿性低,且具有抗侵蚀性。需要说明的是,本发明中的Sn合金焊料是指以Sn-Cu系、Sn-Ag系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Zn-Bi系、Sn-Ag-In系、Sn-Zn-Al系等为代表的无Pb焊料。
在本发明中,之所以将Co的添加量设定为0.5~30质量%的理由,是因为对于Sn合金焊料的润湿性低,且使抗侵蚀性提高,Co的添加量低于0.5质量%时,不会表现出对于Sn合金焊料的抗侵蚀性及润湿性降低的效果,若Co的添加量超过30质量%,则加工性明显降低,而且不能获得规定的硬度。
另外,本发明的特征还在于,向在本发明的Ag-Pd-Cu合金中添加了Co的合金中,作为根据用途而改善特性的添加元素,进一步添加0.1~10质量%的Au和/或0.1~3.0质量%的选自Ni、Pt、Re、Rh、Ru、Si、Sn、Zn、B、In、Nb、Ta中的至少一种以上的添加元素。添加0.1~10质量%的Au的理由是为了提高抗氧化性和硬度,Au的添加量低于0.1质量%时,无该效果,若超过10质量%,则加工性变差。添加0.1~3.0质量%的选自Ni、Pt、Re、Rh、Ru、Si、Sn、Zn、B、In、Nb、Ta中的至少一种以上的添加元素是为了提高硬度。Ni也可以用作提高Ag-Pd-Cu合金沉淀后的弯曲特性的添加元素。Re、Rh和Ru也可以用作使晶粒微细化的添加元素。
发明的效果
根据本发明,能够提供一种电气-电子设备用途的金属材料,其特征在于,接触电阻低且抗氧化性优异,硬度高,加工性优异,对于Sn合金焊料的润湿性低,且具有抗Sn合金焊料侵蚀性。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行说明。通过真空熔化制作合金锭(厚度10mm×宽度10mm×长度100mm),该合金锭是向各Ag-Pd-Cu合金中添加Co或根据用途而加入改善特性的添加元素而制成的。
除去缩孔(湯引け)等熔化缺陷部分之后,反复进行轧制加工和固溶处理(800℃×1hr、H2和N2的混合气氛中),直至板厚为0.3mm,轧制加工至最终断面缩小率为约75%,将其作为试验片(厚度0.3mm×宽度20mm×长度20mm),在H2和N2的混合气氛中在300~500℃×1hr的条件下进行沉淀硬化。另外,试验片的硬度测定是利用维氏硬度试验机,以HV0.2测定其表面硬度。
就对于Sn合金焊料的润湿性的高低和抗Sn合金焊料侵蚀性的调查而言,在试验片上设置厚度0.8mm×宽度1.0mm×长度10mm的Sn合金焊料,在275℃加热并保持1min,然后对熔融的Sn合金焊料进行冷却,之后通过观察试验片的外观,评价对于Sn合金焊料的润湿性的高低。润湿性高低的评价标准如下:将熔融Sn合金焊料的宽度低于宽度为3.0mm的情况评价为A,将宽度为3.0mm~4.9mm的情况评价为B,将宽度为5.0mm以上的情况评价为C。另外,通过观察试验片和Sn合金焊料的断面组织,评价抗Sn合金焊料侵蚀性。抗Sn合金焊料侵蚀性的评价标准如下:将Sn对试验片的侵蚀深度低于30μm的评价为A,将Sn对试验片的侵蚀深度为30~59μm的评价为B,将Sn对试验片的侵蚀深度为60μm以上的评价为C。
本实施例的熔化方法使用真空熔化,但也可以使用真空熔化以外的各种金属熔化方法,例如能够应用连铸法、气体熔化等各种金属熔化法。另外,推测也可以通过今后可能确立的新型熔化方法进行熔化。
由于本实施例制造板材作为试验片,因此实施作为塑性加工方法之一的轧制加工,也可以根据要求的形状,实施轧制以外的各种塑性加工方法。例如,如果要求的形状为线状,则适合拉线加工(拉拔加工)或者型锻加工等塑性加工,这些加工方法可以适当利用于制造探头所使用的探头用金属材料等。另外,推测也可以通过今后可能确立的新型塑性加工方法进行加工。
本实施例中所使用的Sn合金焊料为千住金属工业株式会社制造的Ecosolder(注册商标)(Sn-Ag-Cu系),但在其他无Pb焊料(Sn合金焊料)中,也确认到润湿性低、抗Sn合金焊料侵蚀性提高。
表1和表2中表示实施例的组成一览表、润湿性的高低、抗Sn合金焊料侵蚀性、加工后和沉淀硬化后的硬度。
由表2的结果确认到,在未向Ag-Pd-Cu中添加Co的比较例1和比较例2中,润湿性的高低和抗Sn合金焊料侵蚀性评价均为B,在向比较例1和比较例2中添加了10质量%的Co的实施例1和实施例2中,润湿性的高低和抗Sn合金焊料侵蚀性均提高,评价为A。
同样地,关于比较例3~6,润湿性的高低和抗Sn合金焊料侵蚀性的任意一个都没有评价为A的情况。在实施例3~32的合金中,该合金是向Ag-Pd-Cu合金中添加Co且进一步添加选自Au、Ni、Pt、Re、Rh、Ru、Si、Sn、Zn、B、In、Nb、Ta中的至少一种得到的合金,此时的润湿性的高低和抗Sn合金焊料侵蚀性的至少一个评价为A,且没有确认到评价C,确认到对于Sn合金焊料的润湿性低,且抗Sn合金焊料侵蚀性提高。
表1
表2
Claims (5)
1.一种电气-电子设备用途的金属材料,其特征在于:
该金属材料由包含20~50质量%的Ag、20~50质量%的Pd、10~40质量%的Cu和0.5~30质量%的Co的合金构成,对于Sn合金焊料的润湿性低,具有抗Sn合金焊料侵蚀性。
2.如权利要求1所述的金属材料,其特征在于:
还包含0.1~10质量%的Au。
3.如权利要求1或权利要求2所述的金属材料,其特征在于:
还含有0.1~3.0质量%的添加元素,所述添加元素为选自Ni、Pt、Re、Rh、Ru、Si、Sn、Zn、B、In、Nb、Ta中的至少一种以上。
4.如权利要求1或权利要求2所述的金属材料,其特征在于:
将塑性加工后的沉淀硬化时的硬度设定为200~450HV。
5.如权利要求3所述的金属材料,其特征在于:
将塑性加工后的沉淀硬化时的硬度设定为200~450HV。
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Legal Events
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---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150603 |