CN105369049B - 接触电阻和防污特性优良的适合用于探针用途的银合金 - Google Patents

Abstract

本发明是一种银合金，该银合金适合用于由Ag‑Cu合金构成的探针用途，其特征在于，Cu为30～50重量％，其余部分为Ag。该材料通过进一步含有2～10重量％的Ni，从而在强度方面得到进一步的改善。而且，由这些材料构成的探针即使在较低的接触压力下接触电阻也稳定，强度以及针对因反复使用而有来自接触对象的异物附着的情况的防污特性优良，可获得能长期稳定地使用的探针。

Description

接触电阻和防污特性优良的适合用于探针用途的银合金

本发明专利申请是国际申请号为PCT/JP2010/059087，国际申请日为2010年5月28日，进入中国国家阶段的申请号为201080002522.5，名称为“接触电阻和防污特性优良的适合用于探针用途的银合金”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种银合金，该银合金适合作为构成用于检查半导体集成电路等的电特性的探针的线材。

背景技术

在进行形成于晶片上的半导体集成电路或液晶显示装置等的电特性的检查时，采用排列有多个探针的探针板(probe card)。该检查通常通过使探针和形成于晶片上的作为检查对象物的半导体集成电路元件或液晶显示装置等的多个电极座接触来进行。

作为以往所用的探针用材料，有钨(W)及其合金(W-Re合金等)、铍青铜(Be-Cu)、磷青铜(Cu-Sn-P)、钯合金(Pd-Ag合金)等。

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

发明的揭示

因为探针是与检查对象物接触几百万次的构件，所以要求其构成材料具有高硬度，以使由反复检查所导致的磨损减少。此外，因为探针是在电特性的检查中使用的构件，所以优选使用比电阻低、导电性良好的导电材料。上述各种材料是主要着眼于这些硬度和比电阻的观点而开发出的材料。

另一方面，除了上述的以往就有的要求之外，还有改善检查效率的要求和对近年来的半导体集成电路等的高密度化进行应对的要求等，由于这些要求，更加有必要进行新的特性改善。

例如，作为检查效率的改善，近年来正在进行增加安装于探针板的探针的根数的多针化。这里，在检查时需要使探针与检查对象物的接触电阻稳定，但为此需要将探针一定程度地压入检查对象物。用于获得该稳定的接触电阻的压入量(变形量(overdrive))根据材质而不同，如果采用压入量大的材质，则接触压力升高。接触压力高的探针会因多针化而增大对检查对象物的负担。因此，作为可应对多针化的探针用材料，要求变形量小且即使在较低的接触压力下也能获得稳定的接触电阻。

此外，随着半导体集成电路等的高密度化，有探针的窄间距化的趋势，为了应对该窄间距化，要求探针的线径的微细化。为了应对该要求，在强度方面也需要进行改善，但此时的强度改善并不是只要单纯地使硬度升高就可以的。探针是相对于检查对象物高速地往返并接触的构件，在因其摩擦热而达到高温的状态下连续地受到应力负荷，因此担心所谓的蠕变变形。因为该蠕变变形是不可逆的，所以需要更换已变形的探针。因此，不易发生高温下的变形这一点也是所要求的特性。

探针还存在污染的问题，即因反复使用而有来自接触对象的异物附着。以往有人指出探针存在其本身形成氧化皮膜的问题，但上述异物附着的问题比该形成氧化皮膜的问题更大，探针有时会因污染而丧失接触电阻的稳定性，因而不得已要更换探针。因此，上述对污染的耐受性(防污特性)也是重要的特性。

认为现有的探针用材料不具备上述的新要求特性。本发明是以上述事实为背景的发明，提供在低接触压力、高温强度改善、防污特性方面得到了改善的材料。

本发明人为解决上述问题进行了认真研究，发现以银(Ag)为主体且添加有规定范围内的铜的合金是具有上述各特性的探针用合金材料。

即，本发明是一种银合金，该银合金适合用于由Ag-Cu合金构成的探针用线材，其特征在于，Cu为30～50重量％，其余部分为Ag。

Ag的比电阻低，是良好的导电体，因此是适合用于探针用途的材料，但另一方面，Ag在强度方面有所不足。本发明通过添加规定范围内的Cu作为Ag的合金元素，从而弥补了其强度的不足，实现了平衡。

如上所述，Cu具有提高合金强度的作用，之所以选择Cu，是因为Cu不仅具有提高强度的作用，而且对合金的导电性造成的影响小。在探针用途中，作为合金组成，添加30～50重量％的Cu。之所以限定在该范围内，是因为如果低于30重量％，则强度不足，如果高于50重量％，则容易氧化。

本发明的合金还可以含有2～10重量％的Ni。之所以进一步添加Ni，是因为可产生更明显的强度方面的改善效果。之所以将该Ni的添加量设为2～10重量％，是因为如果低于2重量％，则添加所产生的改善效果小，如果高于10重量％，则在加工性方面产生问题。

将本发明的材料作为探针时，较好是探针整体由合金材料构成，即构成为所谓的实心材料(日文：ムク材)。该探针具有足够的硬度和导电性，耐氧化性也优良。

如上所述本发明的适合用于探针用途的银合金是接触电阻的稳定性、强度以及防污特性优良的合金。利用本发明，可获得能长期稳定地使用的探针。

附图的简单说明

图1是用于评价防污特性和变形量的模拟试验装置的简图。

图2是说明蠕变特性评价试验的步骤的图。

图3是表示由实施例1、2、5、6和现有例1、2的合金构成的探针的变形量与接触电阻值的关系的图。

实施发明的最佳方式

下面，对本发明的优选实施例和比较例一起进行说明。本实施方式中，制造各种组成的合金，测定了其硬度和比电阻等基本特性，然后对接触压力、防污特性、高温强度进行了评价。

关于试样，将作为原料的各金属真空熔化，制成锭(尺寸：φ40mm×6mm)，对其进行轧制，使得截面减少率在80％左右。轧制后的厚度为1.2mm左右。然后，对轧制材料进行切割，制成长10mm×宽1.0mm的试验片，将其包埋于树脂中，研磨，制成硬度测定用试样。此外，从轧制材料上另行切出长60mm×宽10mm的试验片，将其作为比电阻测定用试样。

硬度测定采用维氏硬度计进行。测定条件为负荷100gf，按压时间10秒钟。比电阻的测定中，采用电阻计测定电阻，根据试样的截面积和长度算出比电阻。这些测定结果示于表1。

[表1]

接着，由通过上述步骤制成的合金锭制造丝线(线径0.2mm)，进行切割和加工，制成探针。对于这些探针，评价了防污特性和蠕变特性。

防污特性的评价如下所述进行：将探针设置在图1所示的模拟试验装置上，在使探针与铝垫反复接触的同时测定电阻值(施加电流设为每根针100mA)。电阻值随着接触次数的增加而升高，将电阻值超过5Ω的时刻设定为受到了需要清洗的程度的污染的状态，测定到电阻值达到5Ω为止的接触次数。

变形量的评价通过图2所示的步骤进行。该试验是使探针与加热至100℃的平台接触，从该状态开始使平台上升(0.1mm)，保持该状态100小时后使平台返回初始位置，测定解除负荷后的探针前端与平台之间的距离(间距(gap))。发生了蠕变变形的情况下，解除负荷后探针也仍保持变形状态，上述距离增大。这里，作为蠕变特性的评价标准，将探针前端与平台的距离小于40μm的记作合格(○)，将在40μm以上的记作不合格(×)。此外，将合格品中特别优秀的样品(20μm以下)记作“◎”。这些防污特性、蠕变特性的评价结果示于表2。

[表2]

由表2可知，各实施例的探针中，到可见污染为止的接触次数超过30万次，是极难被污染的探针。还可知不易发生蠕变变形，在强度方面也良好。现有品的钨及其合金容易受到污染的影响，接触次数达1万次左右时电阻值升高，在蠕变特性方面也并不很优秀。作为比较例制成的铜和镍的浓度在规定值以外的探针与现有品相比显示出良好的特性，但与各实施例相比较差，防污特性和蠕变特性的平衡有所欠缺。

本实施方式中，对于由实施例1、2、5、6和现有例1、2的合金构成的探针还进行了接触压力的评价。该试验是使用图1所示的模拟试验装置，在改变探针前端在垫子中的压入量(变形量)的同时测定电阻值，测定电阻值达到稳定为止的变形量。其测定结果示于图3。

由图3可知，各实施例的探针到获得稳定的接触电阻值为止的变形量小。即，可以确认各实施例的探针是即使接触压力较低也能获得稳定的接触电阻的探针。

产业上利用的可能性

本发明的银合金是适合用于探针用途的材料，防污特性和蠕变特性优良，即使在较低的接触压力下也显示出稳定的电特性。这些特性得到了改善的本发明的探针可轻松地应对改善检查效率的要求和对半导体集成电路等的高密度化进行应对的要求等。

Claims (2)

1.一种银合金的用于检查半导体集成电路的电特性的探针的用途，其特征在于，该银合金由Cu为30～50重量％，其余部分为Ag的Ag-Cu合金构成。

2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述银合金还含有2～10重量％的Ni。