JP2006064511A - Metallic structure - Google Patents

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Kazunori Okada
一範 岡田
Koji Nitta
耕司 新田
Yoshihiro Hirata
嘉裕 平田
Shinji Inasawa
信二 稲澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metallic structure having satisfactory springiness and low electric resistance, and having satisfactory shape accuracy. <P>SOLUTION: This metallic structure is equipped with a contact part making contact with an electric circuit, a spring part connected to the contact part, and a support part for supporting the spring part. This structure is characterized in that a front end part, positioned on a front end of the contact part and making direct contact with the electric circuit, has a multilayered structure of three or more layers comprising a spring metal layer, a high conductive layer, and/or an abrasion-resistant layer. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電気回路の電気的諸特性を測定するコンタクトプローブ、検査用ソケットまたは電気回路に接続するコネクタ端子もしくはソケット端子などの金属構造体に関する。   The present invention relates to a metal structure such as a contact probe for measuring electrical characteristics of an electric circuit, a socket for inspection, or a connector terminal or a socket terminal connected to the electric circuit.

半導体チップや、液晶表示装置などに形成される電気回路の検査には、コンタクトプローブが用いられる。半導体チップなどの小型化に伴ない、電極パッドも小型化し、狭ピッチ化しているため、コンタクトプローブの小型化および微細化が求められている。こうした要求に応えるため、リソグラフィおよび電鋳により製造するコンタクトプローブが提案されている。   A contact probe is used to inspect an electric circuit formed in a semiconductor chip, a liquid crystal display device, or the like. With the miniaturization of semiconductor chips and the like, the electrode pads are also miniaturized and the pitch is narrowed, so that contact probes are required to be miniaturized and miniaturized. In order to meet these requirements, contact probes manufactured by lithography and electroforming have been proposed.

リソグラフィおよび電鋳により製造するコンタクトプローブは、たとえば、図7に示すように、電気回路などの被測定面70に接触する接触部71と、接触部71に接続するバネ部72と、検査装置にコンタクトプローブを取り付け、バネ部72を支持する支持部73とを備える。このような構造を有するコンタクトプローブを電気回路などの被測定面70に矢印の方向に押し当てて、電気的諸特性の検査を行なう。   For example, as shown in FIG. 7, a contact probe manufactured by lithography and electroforming includes a contact part 71 that contacts a surface to be measured 70 such as an electric circuit, a spring part 72 connected to the contact part 71, and an inspection device. A contact probe is attached, and a support portion 73 that supports the spring portion 72 is provided. A contact probe having such a structure is pressed against a surface to be measured 70 such as an electric circuit in the direction of the arrow to inspect various electrical characteristics.

一方、半導体検査の分野では、検査に用いる電流値の増大が予想されている。たとえば、ITRSロードマップによれば、電極ピッチについては、2003年の175μmが、2007年には75μmになり、電流値については、2003年の150mAが、2007年には300mAになると予想されている。また、実際にエラーがあると、その数倍の電流が流れるものと考えられる。このように、コンタクトプローブには、狭ピッチに対応した小型化とともに許容電流値を大きくすることが求められている。   On the other hand, in the field of semiconductor inspection, an increase in current value used for inspection is expected. For example, according to the ITRS roadmap, the electrode pitch is expected to be 175 μm in 2003 to 75 μm in 2007, and the current value is expected to be 150 mA in 2003 and 300 mA in 2007. . In addition, if there is an error, it is considered that several times the current flows. Thus, the contact probe is required to be small in size corresponding to a narrow pitch and to increase the allowable current value.

コンタクトプローブばかりでなく、各種コネクタも狭ピッチ化の要求が高い。たとえば、フレキシブルプリント回路(FPC)とプリント基板を接続する基板コネクタでは、ピッチは300μm以下になっており、100μm程度まで狭ピッチ化する要求も出ている。そのため、コネクタおよびソケットなどの端子も、リソグラフィおよび電鋳により製造することが提案されている。   Not only contact probes but also various connectors are highly demanded of narrow pitch. For example, in a board connector that connects a flexible printed circuit (FPC) and a printed board, the pitch is 300 μm or less, and there is a demand for narrowing the pitch to about 100 μm. For this reason, it has been proposed that terminals such as connectors and sockets are also manufactured by lithography and electroforming.

以上、本発明についての従来技術を、出願人が知得した一般的な技術情報に基いて説明したが、出願前に先行技術文献情報として開示すべき情報を出願人は有していない。   As mentioned above, although the prior art about this invention was demonstrated based on the general technical information which the applicant acquired, the applicant does not have the information which should be disclosed as prior art document information before an application.

従来、リソグラフィおよび電鋳により製造するコンタクトプローブは、同一の材料で構成されているため、まずバネとしての特性が重視され、Ni−Mnなどの材料が用いられてきた。しかし、Ni合金は、比抵抗率が1.2×107Ωmと大きく、許容電流値の観点から良い材料とはいえない。 Conventionally, since contact probes manufactured by lithography and electroforming are made of the same material, first, the characteristics as a spring are emphasized, and materials such as Ni-Mn have been used. However, the Ni alloy has a large specific resistivity of 1.2 × 10 7 Ωm and is not a good material from the viewpoint of the allowable current value.

また、現状では、コンタクトプローブよりピッチが広いコネクタおよびソケットなどの端子は、単一材料からなる金属板の打ち抜き、またはエッチングにより製造されているが、ここでもバネ性が重視されているため、許容電流値の観点から良い材料を使用していない。また、リソグラフィおよび電鋳により製造する場合にも、前述のようにNi−Mnを使用すると、許容電流値の観点から良い材料とはいえない。   At present, connectors such as connectors and sockets with a wider pitch than contact probes are manufactured by stamping or etching a metal plate made of a single material. Good material is not used from the viewpoint of current value. In addition, in the case of manufacturing by lithography and electroforming, using Ni—Mn as described above is not a good material from the viewpoint of the allowable current value.

このような問題を解決する方法として、たとえば、単一材料であって、導電性の良い材料によりバネを構成する方法が考えられるが、実際にはこのような材料を電鋳により形成することは難しい。何故ならば、通常、バネ性の良好な材料は、結晶粒径が小さいために結晶粒界が非常に多いが、結晶粒界は電気的な抵抗を発生させる場所となるため、結晶粒界が多いバネ性の良好な材料を用いると、得られる構造体の比抵抗値は大きくならざるを得ないからである。   As a method for solving such a problem, for example, a method of forming a spring with a single material and a material having good conductivity is conceivable, but in practice, such a material is formed by electroforming. difficult. This is because a material having good spring properties usually has a large number of crystal grain boundaries because the crystal grain size is small, but a crystal grain boundary is a place where electrical resistance is generated. This is because, when a material having many spring properties is used, the specific resistance value of the obtained structure must be increased.

別の解決方法として、バネ性の良好な材料により構造体を製造し、その構造体の全面または一部の面にメッキなどにより、導電性の良好な材料をコーティングする方法がある。しかし、十分な導電効果が得られるほど厚くコーティングすると、精度良く形成したコンタクトプローブなどの構造体は変形し、先端での電気接触性またはバネ性に悪影響を及ぼす。   As another solution, there is a method in which a structure is manufactured from a material having a good spring property, and the whole or a part of the structure is coated with a material having a good conductivity by plating or the like. However, when the coating is made thick enough to obtain a sufficient conductive effect, a structure such as a contact probe formed with high accuracy is deformed, which adversely affects the electrical contact property or spring property at the tip.

また、コンタクトプローブは、先端部が磨耗しやすいため、耐磨耗性の大きい材料により製造するのが望ましい。一方、先端部は、導電性が良好であることが必要である。しかし、従来より使用されている電気導通性の良い材料は結晶粒径が大きいため、硬度が低く、耐磨耗性が小さく、先端部の材料として適していない。したがって、導電性の良好な材料をコーティングした場合、先端部の耐磨耗性を高める必要から、さらにその上を、耐磨耗性材料でコーティングしなければならなくなり、構造体の変形を起こす。   Further, since the tip of the contact probe is easily worn, it is desirable to manufacture the contact probe with a material having high wear resistance. On the other hand, the tip portion needs to have good conductivity. However, since the material having good electrical conductivity that has been used conventionally has a large crystal grain size, it has low hardness and low wear resistance, and is not suitable as a material for the tip portion. Therefore, when a material having good conductivity is coated, it is necessary to increase the wear resistance of the tip portion, and further, it has to be coated with a wear resistant material, which causes deformation of the structure.

本発明の課題は、良好なバネ性および低い電気抵抗を有し、形状精度が良好なコンタクトプローブまたはコネクタなどの金属構造体を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a metal structure such as a contact probe or a connector having good spring properties and low electrical resistance and good shape accuracy.

本発明の金属構造体は、電気回路に接触する接触部と、接触部に接続するバネ部と、バネ部を支持する支持部とを備える金属構造体において、接触部の先端にあって、電気回路に直接接触する先端部が、バネ金属層と、高導電層および/または耐磨耗層とからなる3層以上の多層構造を有することを特徴とする。   The metal structure of the present invention is a metal structure including a contact portion that contacts an electric circuit, a spring portion that is connected to the contact portion, and a support portion that supports the spring portion. The tip portion directly in contact with the circuit is characterized by having a multilayer structure of three or more layers including a spring metal layer, a highly conductive layer and / or a wear-resistant layer.

先端部における多層構造は、線対称構造が好ましい。また、先端部における高導電層の厚さT1は、先端部の厚さT2の1/3以下が好適であり、先端部における耐磨耗層の厚さT4は、先端部の厚さT2の1/3以下が好適である。 The multilayer structure at the tip is preferably a line-symmetric structure. The thickness T 1 of the highly conductive layer at the tip is preferably 1/3 or less of the thickness T 2 of the tip, and the thickness T 4 of the wear-resistant layer at the tip is the thickness of the tip. 1/3 or less of the length T 2 is preferable.

バネ金属層は、ニッケルまたはニッケル合金からなり、高導電層は、金、銀、銅、ルテニウム、ロジウムもしくはパラジウム−コバルトまたはこれらを主材料とする合金からなり、さらに耐磨耗層は、ロジウムとロジウム合金とパラジウム−コバルト合金とルテニウムとクロムとからなる群から選ばれる少なくとも1種からなる各態様が好ましい。ここに、主材料とは、全材料中に占める配合割合が、好ましくは75質量%以上であることをいい、より好ましくは80質量%以上であることをいう。   The spring metal layer is made of nickel or a nickel alloy, the highly conductive layer is made of gold, silver, copper, ruthenium, rhodium, palladium-cobalt or an alloy based on these, and the wear-resistant layer is made of rhodium. Each aspect which consists of at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of a rhodium alloy, a palladium-cobalt alloy, ruthenium, and chromium is preferable. Here, the main material means that the blending ratio in the total material is preferably 75% by mass or more, and more preferably 80% by mass or more.

本発明によれば、バネ性が良好で、電気抵抗が低く、形状精度の良い金属構造体を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a metal structure having good spring properties, low electrical resistance, and good shape accuracy.

(金属構造体)
本発明の金属構造体は、電気回路に接触する接触部と、接触部に接続するバネ部と、バネ部を支持する支持部とを備える。かかる金属構造体には、電気回路の電気的諸特性を測定するために使用するコンタクトプローブ、検査用ソケット、または電気回路に接続するコネクタ端子もしくはソケット端子などが含まれる。
(Metal structure)
The metal structure of the present invention includes a contact portion that contacts an electric circuit, a spring portion that is connected to the contact portion, and a support portion that supports the spring portion. Such a metal structure includes a contact probe used for measuring electrical characteristics of an electric circuit, a test socket, a connector terminal or a socket terminal connected to the electric circuit, and the like.

本発明の金属構造体は、接触部の先端にあって、電気回路に直接接触する先端部が、バネ金属層と、高導電層および/または耐磨耗層とからなる3層以上の多層構造を有することを特徴とする。かかる多層構造とすることにより、バネとしての特性をバネ金属層により実現するとともに、高導電層によって許容電流値を高めることができる。また、コンタクトプローブのような耐磨耗性を要求されるような電気接続部品においては、耐磨耗層を形成することにより、耐磨耗性を高めることができる。さらに、バネ金属層と高導電層と耐磨耗層の多層構造とすることにより、許容電流値が大きく、耐磨耗性も高いバネ構造体を得ることができる。   The metal structure of the present invention has a multi-layer structure of three or more layers, the tip of which is in contact with the electric circuit at the tip of the contact portion, and is composed of a spring metal layer, a highly conductive layer and / or a wear-resistant layer. It is characterized by having. With such a multilayer structure, the characteristics as a spring can be realized by the spring metal layer, and the allowable current value can be increased by the highly conductive layer. Further, in an electrical connection component that requires wear resistance such as a contact probe, the wear resistance can be increased by forming a wear-resistant layer. Furthermore, by using a multilayer structure of a spring metal layer, a highly conductive layer, and an abrasion resistant layer, a spring structure having a large allowable current value and high abrasion resistance can be obtained.

また、多層構造とすることにより、各層の材料ごとに熱膨張係数または材料の内部応力が異なる場合であっても、反りおよび反り量の変化がなく、形状のバランスが崩れない、高精度の金属構造体を提供することができる。かかる効果を高める点で、先端部における多層構造は、その材質も含めて、線対称である態様が好ましい。さらに、高導電材料のうち、メッキ時の内部応力が高く、厚膜化が困難な材料であっても、多数の薄層をバネ金属層の間に挟み込む構造とすることで利用可能となる。また、柔らかい材料あるいは脆い材料であっても、バネ金属層が強度を保持するため利用することができるようになる。   In addition, by adopting a multi-layer structure, even if the thermal expansion coefficient or the internal stress of the material is different for each layer material, there is no change in the amount of warpage and warpage, and the shape balance is not lost. A structure can be provided. In terms of enhancing such an effect, it is preferable that the multi-layered structure at the distal end portion is axisymmetric including its material. Furthermore, among highly conductive materials, even if the internal stress at the time of plating is high and it is difficult to increase the thickness, it is possible to use the structure by sandwiching a large number of thin layers between spring metal layers. Further, even if the material is soft or brittle, the spring metal layer can be used because it maintains strength.

本発明の金属構造体のうち接触部のみを図1(c)に例示する。図1(c)に示す例では、接触部1の先端にあって、電気回路に直接接触する先端部2が、バネ金属層4(4a、4b)と高導電層3とからなる多層構造を有する。かかる多層構造とすることにより、バネとしての特性をバネ金属層により実現するとともに、高導電層によって許容電流値を高めることができる。また、高導電層として、高導電性であって、耐磨耗性も良好な材料層を形成することにより、導電性と耐磨耗性の双方を得ることができ、コンタクトプローブ用の材料として好適である。図1(c)には、3層からなる場合を例示するが、金属構造体に求められる仕様に応じて、より多くの構成層からなる多層構造とすることができる。構成層数を増やすことにより、応力バランスを維持しながら、大電流を流すことができるようになる。   FIG. 1C illustrates only the contact portion of the metal structure of the present invention. In the example shown in FIG. 1 (c), the tip portion 2 at the tip of the contact portion 1 and in direct contact with the electric circuit has a multilayer structure composed of the spring metal layer 4 (4a, 4b) and the highly conductive layer 3. Have. With such a multilayer structure, the characteristics as a spring can be realized by the spring metal layer, and the allowable current value can be increased by the highly conductive layer. In addition, by forming a highly conductive material layer with high conductivity and good wear resistance, it is possible to obtain both conductivity and wear resistance as a material for contact probes. Is preferred. FIG. 1C illustrates a case of three layers, but a multilayer structure composed of more constituent layers can be formed according to specifications required for the metal structure. By increasing the number of constituent layers, a large current can be passed while maintaining a stress balance.

本発明の金属構造体の他の例を図6(a)に示す。図6(a)に示す例では、接触部61の先端にあって、電気回路に直接接触する先端部62が、バネ金属層64(64a、64b、64c)と、高導電層63と、耐磨耗層65とからなる多層構造を有する。かかる多層構造とすることにより、コンタクトプローブのような、耐磨耗性をも要求される金属構造体において、高い許容電流値と大きな耐磨耗性を実現することができる。図6(a)には、5層構造の例を示すが、さらに構成層数を多くすることも可能である。   Another example of the metal structure of the present invention is shown in FIG. In the example shown in FIG. 6A, the tip 62 at the tip of the contact 61 directly contacts the electric circuit is formed by the spring metal layer 64 (64a, 64b, 64c), the highly conductive layer 63, and the resistance to resistance. It has a multilayer structure composed of a wear layer 65. By adopting such a multilayer structure, a high allowable current value and high wear resistance can be realized in a metal structure that also requires wear resistance, such as a contact probe. FIG. 6A shows an example of a five-layer structure, but the number of constituent layers can be further increased.

このような多層構造とすることにより、たとえば、高導電材料であって、電鋳する際の内部応力が大きく、厚膜化が困難な材料であっても、多数の薄層として、バネ金属層の間に挟み込む構造とすることにより利用することができるようになる。また、柔らかい材料または脆い材料であっても、バネ金属層が強度を保持するため利用することができる。さらに、各層の材料ごとに熱膨張係数または内部応力が異なる場合であっても、このような多層構造とすることにより、反りが生じず、反り量が変化することもなく、形状のバランスが崩れない、精度の高い金属構造体を得ることができる。   By adopting such a multilayer structure, for example, even a highly conductive material that has a large internal stress during electroforming and is difficult to increase in thickness, a spring metal layer is formed as a large number of thin layers. It becomes possible to use it by making it the structure inserted | pinched between. Moreover, even if it is a soft material or a brittle material, a spring metal layer can be utilized in order to maintain strength. Furthermore, even if the thermal expansion coefficient or internal stress differs for each layer material, such a multi-layer structure does not cause warpage, the amount of warpage does not change, and the balance of the shape is lost. A highly accurate metal structure can be obtained.

コンタクトプローブとして使用する場合には、接触部における先端部が電気回路に接触する。したがって、図2(d)と図3(d)に示すように、先端部22,32を細く加工することにより、検査対象である電気回路との接触圧を高める態様が好ましい。図2(d)に示す接触部では、先端部22は、バネ金属層24(24a、24b)と高導電層23とからなる3層構造である。また、図3(d)に示す接触部も同様であり、先端部32は、バネ金属層34(34a、34b)と高導電層33とからなる3層構造である。   When used as a contact probe, the tip of the contact portion contacts the electric circuit. Therefore, as shown in FIG. 2D and FIG. 3D, it is preferable to increase the contact pressure with the electric circuit to be inspected by processing the tip portions 22 and 32 to be thin. In the contact portion shown in FIG. 2D, the tip portion 22 has a three-layer structure including a spring metal layer 24 (24 a, 24 b) and a highly conductive layer 23. The same applies to the contact portion shown in FIG. 3D, and the tip portion 32 has a three-layer structure including the spring metal layer 34 (34 a, 34 b) and the highly conductive layer 33.

バネ金属層は、靭性などのバネ特性に優れ、硬度が高く、さらには、後述する電鋳による製造に適している点で、ニッケルまたはニッケル合金からなるものが好ましい。本発明の金属構造体をコンタクトプローブとして使用するときは、ウェハバーンインテストにも使用され、耐熱性が要求されるため、ニッケル−マンガン合金が好適である。合金の組成比は、用途によっても異なるが、電鋳時の電析効率の観点から、マンガンがニッケルの0.01質量%〜0.3質量%が好ましく、0.01質量%〜0.15質量%がより好ましい。   The spring metal layer is preferably made of nickel or a nickel alloy because it has excellent spring characteristics such as toughness, high hardness, and is suitable for production by electroforming described later. When the metal structure of the present invention is used as a contact probe, a nickel-manganese alloy is suitable because it is also used for a wafer burn-in test and requires heat resistance. The composition ratio of the alloy varies depending on the use, but from the viewpoint of electrodeposition efficiency during electroforming, 0.01 mass% to 0.3 mass% of nickel is preferable, and 0.01 mass% to 0.15 of manganese. The mass% is more preferable.

高導電層は、金、銀もしくは銅または金合金、銀合金もしくは銅合金からなる態様が好ましい。これらの金属は柔らかいため、従来はバネとして利用することができなかった。しかし、本発明では、バネ金属層に挟んで多層構造とし、バネ性をバネ金属層により保持させることにより、これらの金属の高導電性を利用することができる。たとえば、銀の比抵抗率は1.6×10-8Ωmであり、Ni−Mnの比抵抗率の1/7であるため、先端部における全体の厚さの1/7を銀層とすることにより、先端部の導電性を2倍にすることができる。 The highly conductive layer is preferably made of gold, silver or copper, or a gold alloy, silver alloy or copper alloy. Since these metals are soft, they could not be used as springs in the past. However, in the present invention, a high-conductivity of these metals can be used by forming a multilayer structure sandwiched between the spring metal layers and retaining the spring property by the spring metal layers. For example, the specific resistivity of silver is 1.6 × 10 −8 Ωm, which is 1/7 of the specific resistivity of Ni—Mn, so that 1/7 of the total thickness at the tip is the silver layer. As a result, the conductivity of the tip can be doubled.

同様に、金の比抵抗率は2.4×10-8Ωmであり、銅の比抵抗率は1.7×10-8Ωmであり、比抵抗率が小さいから、バネ金属層の間に挟むことにより、バネ特性を維持しつつ、導電性を向上させることができる。また、これらの高導電性材料は熱伝導性も高いため、導電性を高めることで抵抗発熱を抑えるとともに、発生した熱を逃がしやすく、許容電流値の向上に寄与することができる。こうした観点から、図2(d)と図3(d)に示すように先端部における、高導電層の厚さT1は、先端部の厚さT2の1/3以下が好ましい。 Similarly, the specific resistivity of gold is 2.4 × 10 −8 Ωm, the specific resistivity of copper is 1.7 × 10 −8 Ωm, and since the specific resistivity is small, it is between the spring metal layers. By sandwiching, the conductivity can be improved while maintaining the spring characteristics. In addition, since these highly conductive materials have high thermal conductivity, resistance heating can be suppressed by increasing the conductivity, and the generated heat can be easily released, thereby contributing to an improvement in the allowable current value. From such a viewpoint, as shown in FIGS. 2D and 3D, the thickness T 1 of the highly conductive layer at the tip is preferably 1/3 or less of the thickness T 2 of the tip.

耐磨耗層は、クロムからなる態様が好ましい。クロムは、硬度が1000Hv程度あり、耐磨耗性が良好である。したがって、クロムからなる層を、バネ金属層に挟み込むことにより、先端部全体としての耐磨耗性を向上させることができる。クロムは、単一材料では厚膜形成が困難であるが、上述の高導電層と同様に、多層構造とすることにより利用することが可能となる。このような観点から、図6(a)に示すように、先端部における、耐磨耗層の厚さT4は、先端部の厚さT2の1/3以下が好ましい。 The wear-resistant layer is preferably made of chromium. Chromium has a hardness of about 1000 Hv and good wear resistance. Therefore, the wear resistance of the entire tip can be improved by sandwiching the layer made of chromium between the spring metal layers. Although it is difficult to form a thick film with a single material, chromium can be used by forming a multilayer structure like the above-described highly conductive layer. From such a viewpoint, as shown in FIG. 6A, the thickness T 4 of the wear-resistant layer at the tip is preferably 1/3 or less of the thickness T 2 of the tip.

また、耐磨耗層は、ロジウムとロジウム合金とパラジウム−コバルト合金とルテニウムとからなる群から選ばれる少なくとも1種からなる態様が好ましい。ロジウムとロジウム合金とパラジウム−コバルト合金とルテニウムは、耐磨耗性を有するととも高い導電性を有する材料である点で、本発明の金属構造体用の材料として有用である。   Moreover, the aspect which consists of at least 1 sort (s) chosen from the group which a wear-resistant layer becomes from rhodium, a rhodium alloy, a palladium-cobalt alloy, and ruthenium is preferable. Rhodium, a rhodium alloy, a palladium-cobalt alloy, and ruthenium are useful as materials for the metal structure of the present invention because they are wear-resistant and have high conductivity.

ロジウムは、白金族の中で最も比抵抗率が低く、高硬度で耐磨耗性が良好である点でより好ましい。ロジウムは内部応力が大きく、厚膜を形成するのが困難であり、また比較的脆い材料であるが、本発明においてはバネ金属層と多層構造を形成することにより有効に利用することができる。ルテニウムは、導電性および硬度などにおいてロジウムと同等の特性を有し、加えてコストが低い点で有用である。ルテニウムも厚膜の形成が困難であるため、単独ではコンタクトプローブなどの材料として利用することができないが、多層構造とすることにより有効性を引き出すことができる。   Rhodium is more preferable in that it has the lowest specific resistivity among the platinum group, high hardness, and good wear resistance. Rhodium has a large internal stress, is difficult to form a thick film, and is a relatively brittle material. In the present invention, it can be effectively used by forming a spring metal layer and a multilayer structure. Ruthenium is useful in that it has the same properties as rhodium in terms of conductivity and hardness, and is low in cost. Since it is difficult to form a thick film of ruthenium, it cannot be used alone as a material for a contact probe or the like, but effectiveness can be obtained by using a multilayer structure.

ロジウム合金およびパラジウム−コバルト合金も同様に、高い導電性と耐磨耗性の双方を有している。ロジウム合金としては、硬度および耐熱性の向上の観点から、白金、イリジウム、鉄またはマンガンなどとの合金が好適である。合金の組成比は、配合する金属の種類によっても異なるが、導電性の維持および電鋳できる限界などの観点から、ロジウムの10質量%以下の割合で配合する態様が好ましい。一方、パラジウム−コバルト合金の組成比は、電気伝導度を維持する観点から、パラジウムに対して5質量%〜25質量%の割合でコバルトを配合する態様が好ましく、コバルトの配合割合は10質量%〜20質量%がより好ましい。   Rhodium alloys and palladium-cobalt alloys likewise have both high electrical conductivity and wear resistance. As the rhodium alloy, an alloy with platinum, iridium, iron, manganese, or the like is preferable from the viewpoint of improving hardness and heat resistance. The composition ratio of the alloy varies depending on the type of metal to be blended, but from the viewpoint of maintaining the conductivity and the limit of electroforming, an aspect of blending at a ratio of 10% by mass or less of rhodium is preferable. On the other hand, the composition ratio of the palladium-cobalt alloy is preferably an aspect in which cobalt is blended at a ratio of 5% by mass to 25% by mass with respect to palladium from the viewpoint of maintaining electrical conductivity, and the blending ratio of cobalt is 10% by mass. -20 mass% is more preferable.

(金属構造体の製造方法)
本発明の金属構造体の製造方法は、リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に、バネ金属層と、高導電層および/または耐磨耗層とからなる3層以上の層を電鋳により形成する工程と、研磨または研削する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを含むことを特徴とする。バネ金属層などからなる3層以上の層を、1つの樹脂型上に形成するため、リソグラフィと電鋳を複数回行なう必要がなく、工程がシンプルであり、製造コストを低減することができる。また、機械加工では、±10μm程度の精度しか得られないが、本発明の方法によれば、±1μmの高精度の金属構造体を再現性よく、容易に製造でき、材料組成も均一である。したがって、バネ特性を均一に保つことができる。さらに、全長のバラツキを減らし、脆性電極に対しても、過剰なストレスの発生を抑えることができる。また、微細構造体を一体形成することができるため、部品点数を減らし、部品コストおよび組立てコストを低減することができる。
(Metal structure manufacturing method)
The method for producing a metal structure of the present invention includes a step of forming a resin mold by lithography, a resin mold on a conductive substrate, a three-layer structure comprising a spring metal layer, a highly conductive layer and / or an abrasion-resistant layer. It includes a step of forming the above layers by electroforming, a step of polishing or grinding, a step of removing the resin mold, and a step of removing the conductive substrate. Since three or more layers of spring metal layers and the like are formed on one resin mold, it is not necessary to perform lithography and electroforming a plurality of times, the process is simple, and the manufacturing cost can be reduced. Further, in machining, only accuracy of about ± 10 μm can be obtained, but according to the method of the present invention, a highly accurate metal structure of ± 1 μm can be easily manufactured with good reproducibility and the material composition is uniform. . Therefore, the spring characteristics can be kept uniform. Furthermore, variations in the overall length can be reduced, and the occurrence of excessive stress can be suppressed even for brittle electrodes. Further, since the fine structure can be integrally formed, the number of parts can be reduced, and the part cost and the assembly cost can be reduced.

具体的な製造方法は、図4(a)に示すように、まず、導電性基板41上に樹脂層42を形成する。導電性基板として、たとえば、銅、ニッケル、ステンレス鋼またはアルミニウムなどからなる金属製基板を使用することができる。また、チタン、アルミニウム、銅またはクロムなどの金属材料をスパッタリングしたシリコン基板またはガラス基板などを用いることもできる。樹脂層には、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)などのポリメタクリル酸エステルを主成分とする樹脂材料、または紫外線(UV)もしくはX線に感受性を有する化学増幅型樹脂材料などを用いる。樹脂層の厚さは、形成しようとする金属構造体の厚さに合せて任意に設定することができ、たとえば、40μm〜500μmとすることができる。   Specifically, as shown in FIG. 4A, first, a resin layer 42 is formed on a conductive substrate 41. As the conductive substrate, for example, a metal substrate made of copper, nickel, stainless steel, aluminum, or the like can be used. Alternatively, a silicon substrate or a glass substrate on which a metal material such as titanium, aluminum, copper, or chromium is sputtered can be used. For the resin layer, a resin material mainly composed of polymethacrylate such as polymethyl methacrylate (PMMA), or a chemically amplified resin material sensitive to ultraviolet rays (UV) or X-rays is used. The thickness of the resin layer can be arbitrarily set according to the thickness of the metal structure to be formed, and can be, for example, 40 μm to 500 μm.

つぎに、樹脂材料42上にマスク43を配置し、マスク43を介してUVまたはX線44などを照射する。本発明の製造方法においては、高いアスペクト比を有する金属構造体が得られる点で、UV(波長200nm)より短波長であるX線(波長0.4nm)を使用するのが好ましい。また、X線の中でも指向性の高いシンクロトロン放射のX線(以下、「SR」という。)を使用する態様がより好ましい。SRを用いるLIGA法は、ディープなリソグラフィが可能であり、厚さ数100μmの金属構造体をミクロンオーダの高精度で大量に製造することができる。   Next, a mask 43 is disposed on the resin material 42, and UV or X-ray 44 is irradiated through the mask 43. In the production method of the present invention, it is preferable to use X-rays (wavelength 0.4 nm) having a shorter wavelength than UV (wavelength 200 nm) in that a metal structure having a high aspect ratio is obtained. Further, it is more preferable to use synchrotron radiation X-ray (hereinafter referred to as “SR”) having high directivity among X-rays. The LIGA method using SR is capable of deep lithography, and can manufacture a metal structure having a thickness of several hundreds of micrometers with a high accuracy on the order of microns.

マスク43は、金属構造体のパターンに応じて形成するUVまたはX線44などの吸収層43aと、透光性基材43bとからなる。X線マスクの場合、透光性基材43bには、窒化シリコン、シリコン、ダイヤモンド、チタンなどを用いる。また、吸収層43aには、金、タングステン、タンタルなどの重金属またはその化合物などを用いる。X線44の照射により、樹脂層42のうち、樹脂層42aは露光され変質するが、樹脂層42bは吸収層43aにより露光されない。このため、ポジ型樹脂の場合、現像により、変質(分子鎖が切断)した部分のみが除去され、図4(b)に示すような樹脂層42bからなる樹脂型が得られる。   The mask 43 includes an absorbing layer 43a such as UV or X-ray 44 formed according to the pattern of the metal structure, and a translucent substrate 43b. In the case of an X-ray mask, silicon nitride, silicon, diamond, titanium, or the like is used for the translucent substrate 43b. The absorption layer 43a is made of heavy metal such as gold, tungsten, or tantalum or a compound thereof. Of the resin layer 42, the resin layer 42a of the resin layer 42 is exposed and deteriorated by the irradiation of the X-ray 44, but the resin layer 42b is not exposed by the absorption layer 43a. For this reason, in the case of a positive type resin, only the part that has been altered (molecular chain is cut) is removed by development, and a resin type comprising a resin layer 42b as shown in FIG. 4B is obtained.

つぎに、電鋳を行ない、図4(c)に示すように、樹脂型に、バネ金属層と高導電層とからなる3層以上の金属材料層45を堆積する。電鋳とは、金属イオン溶液を用いて導電性基板上に金属材料からなる層を形成することをいう。導電性基板41をめっき電極として電鋳を行なうことにより、樹脂型に金属材料層45を堆積することができる。樹脂型の空孔部が埋まる程度に金属材料層45を堆積する場合、堆積した金属材料層から、最終的に本発明の金属構造体を得ることができる。   Next, electroforming is performed, and as shown in FIG. 4C, three or more metal material layers 45 including a spring metal layer and a highly conductive layer are deposited on the resin mold. Electroforming refers to forming a layer made of a metal material on a conductive substrate using a metal ion solution. By performing electroforming using the conductive substrate 41 as a plating electrode, the metal material layer 45 can be deposited on the resin mold. When the metal material layer 45 is deposited to such an extent that the resin-type holes are filled, the metal structure of the present invention can be finally obtained from the deposited metal material layer.

電鋳後、研磨または研削により所定の厚さに揃えると、図4(d)に示すような金属構造体が得られる。その後、図4(e)に示すように、ウェットエッチングまたはプラズマアッシングにより樹脂型を除去する。つづいて、酸もしくはアルカリによりウェットエッチングし、または機械加工により導電性基板41を除去すると、図4(f)に示すような本発明の金属構造体を得ることができる。得られた金属構造体には、必要に応じて、厚さ0.05μm〜1μmの金などからなるコート層を施すことができる。   After electroforming, when a predetermined thickness is obtained by polishing or grinding, a metal structure as shown in FIG. 4D is obtained. Thereafter, as shown in FIG. 4E, the resin mold is removed by wet etching or plasma ashing. Subsequently, when the conductive substrate 41 is removed by wet etching with acid or alkali, or by machining, the metal structure of the present invention as shown in FIG. 4F can be obtained. A coating layer made of gold having a thickness of 0.05 μm to 1 μm can be applied to the obtained metal structure as necessary.

本発明の金属構造体の製造方法の他の態様は、金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、研磨または研削する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを含むことを特徴とする。かかる方法によっても、リソグラフィにより樹脂型を形成する前述の製造方法と同様に、応力バランスが良好で、反りが少ない金属構造体を製造することができる。また、微細構造体を一体形成できるため、部品点数を減らし、部品コストおよび組立てコストを低減することができる。さらに、同一の金型を用いて、大量生産が可能である。   Other aspects of the method for producing a metal structure of the present invention include a step of forming a resin mold with a mold, a step of forming a layer made of a metal material on the resin mold on an electroconductive substrate by electroforming, polishing or It includes a step of grinding, a step of removing the resin mold, and a step of removing the conductive substrate. Also by such a method, a metal structure having a good stress balance and little warpage can be manufactured, as in the above-described manufacturing method of forming a resin mold by lithography. Further, since the fine structure can be integrally formed, the number of parts can be reduced, and the part cost and the assembly cost can be reduced. Furthermore, mass production is possible using the same mold.

かかる製造方法は、図5(a)に示すとおり、凸部を有する金型52を用いて、エンボス成形、反応性成形または射出成型などのモールドにより、図5(b)に示すような凹状の樹脂型53を形成する。樹脂としては、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオキシメチレンなどのポリアセタール樹脂などの熱可塑性樹脂を用いる。金型52は、本発明の金属構造体と同様の金属微細構造体であるため、リソグラフィ法と電鋳を組み合せた上述の方法により製造することが好ましい。ただし、この場合は多層構造とする必要はない。   As shown in FIG. 5 (a), this manufacturing method uses a mold 52 having a convex portion and molds such as emboss molding, reactive molding or injection molding to form a concave shape as shown in FIG. 5 (b). A resin mold 53 is formed. As the resin, a thermoplastic resin such as an acrylic resin such as polymethyl methacrylate, a polyurethane resin, or a polyacetal resin such as polyoxymethylene is used. Since the mold 52 is a metal microstructure similar to the metal structure of the present invention, it is preferable to manufacture the mold 52 by the above-described method in which a lithography method and electroforming are combined. However, in this case, it is not necessary to have a multilayer structure.

つぎに、樹脂型53の上下を反転した後、図5(c)に示すように、導電性基板51に貼り付ける。続いて、図5(d)に示すように、樹脂型53を研磨し、樹脂型53aを形成する。その後は前述と同様に、電鋳により樹脂型53aに、バネ金属層と高導電層とからなる3層以上の金属材料層55を堆積し(図5(e))、研磨または研削により厚さを調整した後(図5(f))、樹脂型53aを除去し(図5(g))、導電性基板51を除去すると、図5(h)に示すような本発明の金属構造体が得られる。   Next, after the resin mold 53 is turned upside down, it is attached to the conductive substrate 51 as shown in FIG. Subsequently, as shown in FIG. 5D, the resin mold 53 is polished to form the resin mold 53a. Thereafter, in the same manner as described above, three or more metal material layers 55 composed of a spring metal layer and a highly conductive layer are deposited on the resin mold 53a by electroforming (FIG. 5E), and the thickness is obtained by polishing or grinding. (FIG. 5F), the resin mold 53a is removed (FIG. 5G), and the conductive substrate 51 is removed. As a result, the metal structure of the present invention as shown in FIG. can get.

本発明の金属構造体の製造方法について、接触部のみを取り挙げ、図1〜図3に示す。図1に示す方法は、先端加工を施さない態様である。まず、前述の電鋳工程において、樹脂型の空孔部(図示していない。)にバネ金属層4bを形成し(図1(a))、つづいてバネ金属層4b上に高導電層3を形成し(図1(b))、最後に高導電層3上にバネ金属層4aを形成し、電鋳を完了する。2層のバネ金属層4を同一の厚さとすることにより、先端部における多層構造が、材料組成も含めて線対称となり、応力バランスの良好な金属構造体を得ることができる。   About the manufacturing method of the metal structure of this invention, only a contact part is taken up and it shows in FIGS. 1-3. The method shown in FIG. 1 is an embodiment in which tip processing is not performed. First, in the electroforming process described above, a spring metal layer 4b is formed in a resin-shaped hole (not shown) (FIG. 1A), and then the highly conductive layer 3 is formed on the spring metal layer 4b. Finally, the spring metal layer 4a is formed on the highly conductive layer 3 to complete the electroforming. By setting the two spring metal layers 4 to the same thickness, the multilayer structure at the tip portion is line-symmetric including the material composition, and a metal structure with a good stress balance can be obtained.

図2に示す方法は、接触部の先端の一部を除去する態様である。まず、樹脂型の空孔部(図示していない。)にバネ金属層24bを形成し(図2(a))、つづいてバネ金属層24b上に高導電層23を形成し(図2(b))、つづいて高導電層23上にバネ金属層24cを形成し(図2(c))、最後にバネ金属層24cを一部除去する(図2(d))。各層の形成後、まとめて先端加工をすることができるため、各層をリソグラフィと電鋳により形成する必要がなく、製造コストを低減することができる。先端の一部を除去して、接触部21の先端部22におけるバネ金属層24aの厚さを、バネ金属層24bの厚さに揃えることにより、先端部22における多層構造は線対称となる。   The method shown in FIG. 2 is a mode in which a part of the tip of the contact portion is removed. First, a spring metal layer 24b is formed in a resin-type hole (not shown) (FIG. 2A), and then a highly conductive layer 23 is formed on the spring metal layer 24b (FIG. b)) Subsequently, the spring metal layer 24c is formed on the highly conductive layer 23 (FIG. 2C), and finally the spring metal layer 24c is partially removed (FIG. 2D). Since the tip processing can be performed collectively after forming each layer, it is not necessary to form each layer by lithography and electroforming, and the manufacturing cost can be reduced. By removing a part of the tip and aligning the thickness of the spring metal layer 24a at the tip 22 of the contact portion 21 with the thickness of the spring metal layer 24b, the multilayer structure at the tip 22 is axisymmetric.

図3に示す方法は、接触部の先端を電解研磨する態様である。まず、樹脂型の空孔部(図示していない。)にバネ金属層34cを形成し(図3(a))、つづいてバネ金属層34c上に高導電層33を形成し(図3(b))、つづいて高導電層33上にバネ金属層34dを形成し(図3(c))、最後にバネ金属層34c、34dを電解研磨する(図3(d))。接触部31の先端部32におけるバネ金属層34a、34bの厚さを揃えることにより、先端部32における多層構造は線対称となる。その他、接触部の先端加工は、機械的な研磨、化学エッチングにより行なうことができる。   The method shown in FIG. 3 is an embodiment in which the tip of the contact portion is electropolished. First, a spring metal layer 34c is formed in a resin-type hole (not shown) (FIG. 3A), and then a highly conductive layer 33 is formed on the spring metal layer 34c (FIG. 3 ( b)) Subsequently, a spring metal layer 34d is formed on the highly conductive layer 33 (FIG. 3C), and finally, the spring metal layers 34c and 34d are electropolished (FIG. 3D). By aligning the thicknesses of the spring metal layers 34a and 34b at the distal end portion 32 of the contact portion 31, the multilayer structure at the distal end portion 32 is axisymmetric. In addition, the tip processing of the contact portion can be performed by mechanical polishing or chemical etching.

実施例1
まず、図4(a)に示すように、導電性基板41上に樹脂層42を形成した。導電性基板としては、ステンレス鋼からなる基板を用いた。樹脂層を形成する材料は、アクリル樹脂を用い、樹脂層の厚さは60μmとした。
Example 1
First, as shown in FIG. 4A, the resin layer 42 was formed on the conductive substrate 41. A substrate made of stainless steel was used as the conductive substrate. The material for forming the resin layer was acrylic resin, and the thickness of the resin layer was 60 μm.

つぎに、樹脂層42上にマスク43を配置し、マスク43を介してX線44を照射した。X線としては、SRを照射した。マスク43は、複数のコンタクトプローブのパターンからなる吸収層43aを有するものを使用した。透光性基材43bは窒化シリコンからなり、吸収層43aは窒化タングステンからなるものを用いた。   Next, a mask 43 was placed on the resin layer 42, and X-rays 44 were irradiated through the mask 43. SR was irradiated as X-rays. As the mask 43, a mask having an absorption layer 43a composed of a plurality of contact probe patterns was used. The translucent substrate 43b was made of silicon nitride, and the absorbing layer 43a was made of tungsten nitride.

X線44の照射後、メチルイソブチルケトンにより現像し、X線44により変質した部分を除去すると、図4(b)に示すような樹脂層42bからなる樹脂型が得られた。つぎに、電鋳を行ない、樹脂型の空孔部に金属材料層45を堆積した(図4(c))。   After irradiation with X-rays 44, development with methyl isobutyl ketone was performed, and when a portion altered by X-rays 44 was removed, a resin mold composed of a resin layer 42b as shown in FIG. 4B was obtained. Next, electroforming was performed, and a metal material layer 45 was deposited in the resin mold holes (FIG. 4C).

電鋳工程においては、まず、スルファミン酸ニッケル−マンガン浴を用いて、第1層目のバネ金属層として、厚さ20μmのニッケル−マンガン層を形成した。つぎに、洗浄し、表面活性化処理をした後、硫酸ロジウム浴により、第2層目の耐磨耗層兼高導電層として、厚さ10μmのロジウム層を形成した。つづいて、洗浄し、表面活性化処理をした後、第1層目と同じメッキ浴により、第3層目のバネ金属層として、ニッケル−マンガン層を深さ60μmの樹脂型から溢れ出るまで形成した。   In the electroforming process, first, a nickel-manganese layer having a thickness of 20 μm was formed as a first spring metal layer using a nickel sulfamate-manganese bath. Next, after washing and surface activation treatment, a rhodium layer having a thickness of 10 μm was formed as a second wear-resistant layer and highly conductive layer by a rhodium sulfate bath. Subsequently, after washing and surface activation treatment, a nickel-manganese layer is formed as a third spring metal layer by the same plating bath as the first layer until it overflows from a resin mold having a depth of 60 μm. did.

電鋳後、研磨して表面の凹凸を除去するとともに、コンタクトプローブの厚さを50μmに整え(図4(d))、プラズマアッシングにより樹脂型を除去した後(図4(e))、導電性基板41を除去して、図4(f)に示すような、コンタクトプローブを得た。   After electroforming, polishing is performed to remove surface irregularities, and the contact probe thickness is adjusted to 50 μm (FIG. 4D), and the resin mold is removed by plasma ashing (FIG. 4E). The conductive substrate 41 was removed to obtain a contact probe as shown in FIG.

得られたコンタクトプローブは、厚さ20μmの2層のニッケル−マンガン製バネ金属層の間に、厚さ10μmのロジウム製耐磨耗層兼高導電層を挟んだ3層構造を有し、全長4mmであった。また、全長4mmにおける反りは2μm以下であり、従来のニッケル−マンガン製単層構造のコンタクトプローブと同等の反りであった。つづいて、常温(25℃)から200℃まで加熱しながら反りの様子を観察したところ、最大3μmの反りを示したが、従来のニッケル−マンガン製単層構造のコンタクトプローブと同等の反りであった。   The obtained contact probe has a three-layer structure in which a rhodium wear-resistant and highly conductive layer having a thickness of 10 μm is sandwiched between two nickel-manganese spring metal layers having a thickness of 20 μm. It was 4 mm. Further, the warpage at the total length of 4 mm was 2 μm or less, which was the same as that of a conventional contact probe having a single layer structure made of nickel-manganese. Subsequently, when the state of warping was observed while heating from room temperature (25 ° C.) to 200 ° C., the warp was 3 μm at maximum, but it was the same warp as a conventional nickel-manganese single-layer contact probe. It was.

ICの電極パッドを模して、Si製基板上に厚さ0.7μmのAl膜をスパッタリングにより形成し、被検体とした。本実施例で製造したコンタクトプローブを用いて被検体の電気抵抗を測ると、0.18Ωであり、従来のニッケル−マンガン製単層構造のコンタクトプローブのよる測定値である0.23Ωと比較して、20%以上低い抵抗値を示した。また、本実施例で製造したコンタクトプローブに5gの荷重をかけ、被検体に対して100μmのストロークで、10万回の接触テストを実施したが、プローブの破損および層間剥離は観察されなかった。   Simulating an electrode pad of an IC, an Al film having a thickness of 0.7 μm was formed on a Si substrate by sputtering to prepare a specimen. The electrical resistance of the object measured using the contact probe manufactured in this example is 0.18Ω, which is compared with 0.23Ω which is a measurement value of a conventional nickel-manganese single layer contact probe. The resistance value was as low as 20% or more. In addition, a load of 5 g was applied to the contact probe manufactured in this example, and the contact test was performed 100,000 times with a stroke of 100 μm on the subject, but no probe breakage and delamination were observed.

実施例2
第1層目のバネ金属層として厚さ5μmのニッケル−マンガン層を形成し、第2層目の耐磨耗層兼高導電層として厚さ5μmのロジウム層を形成し、第3層目のバネ金属層として厚さ40μmのニッケル−マンガン層を形成し、樹脂型の除去後、導電性基板上で先端部の一部を除去した以外は実施例1と同様にしてコンタクトプローブを製造した。このコンタクトプローブの接触部の断面図を図2(d)に示す。図2(d)に示すように、先端部22から20μmの範囲を厚さT2が15μmとなるように加工した。その結果、先端部22は、厚さ5μmのバネ金属層24aと、厚さ5μmの耐磨耗層兼高導電層23と、厚さ5μmのバネ金属層24bとからなる3層構造であった。
Example 2
A nickel-manganese layer having a thickness of 5 μm is formed as a first spring metal layer, a rhodium layer having a thickness of 5 μm is formed as a second wear-resistant and highly conductive layer, and a third layer is formed. A contact probe was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a nickel-manganese layer having a thickness of 40 μm was formed as a spring metal layer, and after removing the resin mold, a part of the tip was removed on the conductive substrate. A sectional view of the contact portion of this contact probe is shown in FIG. As shown in FIG. 2 (d), the second thickness T 2 of the range of 20μm from the tip 22 is machined such that 15 [mu] m. As a result, the tip 22 has a three-layer structure including a spring metal layer 24a having a thickness of 5 μm, a wear-resistant and highly conductive layer 23 having a thickness of 5 μm, and a spring metal layer 24b having a thickness of 5 μm. .

このコンタクトプローブは、全長4mmにおける反りが2μm以下であり、この反りは、200℃までの加熱処理でも大きくなることはなかった。また、被検体に対する電気抵抗は0.18Ωであり、10万回の接触テストにおいても破損および層間剥離は観察されなかった。さらに、1万回の接触テストによる電気抵抗の変化は、本実施例では0.18Ω→0.4Ωであり、従来のニッケル−マンガン製単層構造のコンタクトプローブで0.23Ω→2.0Ωであった結果と比較して、本実施例品は非常に安定していることがわかった。   This contact probe had a warp of 2 μm or less at a total length of 4 mm, and this warp was not increased even by heat treatment up to 200 ° C. Moreover, the electrical resistance with respect to the specimen was 0.18Ω, and no damage or delamination was observed in the 100,000 contact test. Furthermore, the change in electrical resistance due to the 10,000 contact tests is 0.18Ω → 0.4Ω in this example, and 0.23Ω → 2.0Ω with a conventional nickel-manganese single layer contact probe. Compared with the results, it was found that the product of this example was very stable.

つぎに、従来のニッケル−マンガン製単層構造のコンタクトプローブの先端を、本実施例と同様に加工した。この従来のコンタクトプローブについて、上述の10万回の接触テストを行なった結果、先端は4μm〜5μm磨耗していた。これに対して、本実施例品における磨耗は2μm〜3μmであり、硬度の高いことがわかった。さらに、上述の接触テストにおいて使用した被検体に対して、接触荷重5g、電流1Aで1秒間通電し、ショート実験を行なった。その結果、従来品では先端部が融解し、バネ性などのコンタクトプローブの機能を失ったのに対して、本実施例品ではコンタクトプローブの機能を維持していた。   Next, the tip of a conventional nickel-manganese single-layer contact probe was processed in the same manner as in this example. This conventional contact probe was subjected to the above contact test 100,000 times, and as a result, the tip was worn by 4 μm to 5 μm. On the other hand, the wear in this example product was 2 μm to 3 μm, indicating that the hardness was high. Further, a short experiment was performed by energizing the subject used in the above contact test with a contact load of 5 g and a current of 1 A for 1 second. As a result, the tip portion melted in the conventional product and the contact probe function such as springiness was lost, whereas the contact probe function was maintained in the present embodiment product.

実施例3
コンタクトプローブの接触部を電解研磨した以外は実施例1と同様にしてコンタクトプローブを製造した。電解研磨は、接触部における先端部から50μmの範囲を塩酸(pH1.0)に浸漬して行なった。得られたコンタクトプローブを図3(d)に示す。このコンタクトプローブについて、実施例2と同様に、1万回の接触テストを行なった結果、実施例2と同様に、電気抵抗値は0.18Ω→0.4Ωに変化した。
Example 3
A contact probe was produced in the same manner as in Example 1 except that the contact portion of the contact probe was electropolished. The electrolytic polishing was performed by immersing a range of 50 μm from the tip of the contact portion in hydrochloric acid (pH 1.0). The obtained contact probe is shown in FIG. The contact probe was subjected to 10,000 contact tests in the same manner as in Example 2. As a result, the electrical resistance value changed from 0.18Ω to 0.4Ω as in Example 2.

実施例4
第2層の耐磨耗層兼高導電層を、スルファミン酸パラジウム−コバルト浴を用いて形成し、厚さ5μmのパラジウム−コバルト層とした以外は実施例2と同様にして、コンタクトプローブを製造した。全長4mmにおける反りは1μmとさらに小さく、反りは、200℃までの加熱処理でも大きくなることはなかった。また、同様にして行なった電気抵抗は0.19Ωであり、10万回の接触テストにおいても破損および層間剥離は観察されなかった。さらに、1万回の接触テストによる電気抵抗の変化は、0.19Ω→0.41Ωであり、非常に安定していることがわかった。
Example 4
A contact probe was produced in the same manner as in Example 2 except that the second wear-resistant and highly conductive layer was formed using a palladium sulfamate-cobalt bath to form a 5 μm-thick palladium-cobalt layer. did. The warpage at the full length of 4 mm was further as small as 1 μm, and the warp was not increased even by heat treatment up to 200 ° C. Moreover, the electrical resistance performed similarly was 0.19 (ohm), and neither damage nor delamination was observed in the contact test of 100,000 times. Furthermore, the change in electric resistance after 10,000 contact tests was 0.19Ω → 0.41Ω, which was found to be very stable.

また、本実施例品の10万回の接触テストによる磨耗は1μm〜2μmであり、従来品と比較して、本実施例品では耐久性が高いことがわかった。さらに、ショート実験を行なった結果、従来品では先端部が融解し、バネ性などのコンタクトプローブの機能を失ったのに対して、本実施例品ではコンタクトプローブの機能を維持していた。   Further, the wear of the product of this example by 100,000 contact tests was 1 μm to 2 μm, and it was found that the product of this example had higher durability than the conventional product. Furthermore, as a result of performing a short experiment, the tip portion melted in the conventional product and the contact probe function such as the spring property was lost, whereas the contact probe function was maintained in the product of this example.

実施例5
先端部における、第1層目のバネ金属層を厚さ3μmのニッケル−マンガン層とし、第2層目の耐磨耗層兼高導電層を厚さ2μmのルテウム層とし、第3層目のバネ金属層を厚さ3μmのニッケル−マンガン層とし、第4層目の耐磨耗層兼高導電層を厚さ2μmのルテウム層とし、第5層目のバネ金属層を厚さ3μmのニッケル−マンガン層とした以外は実施例2と同様にしてコンタクトプローブを製造した。
Example 5
At the tip, the first spring metal layer is a nickel-manganese layer with a thickness of 3 μm, the second wear-resistant and highly conductive layer is a ruthenium layer with a thickness of 2 μm, and the third layer The spring metal layer is a 3 μm thick nickel-manganese layer, the fourth wear-resistant and highly conductive layer is a 2 μm thick ruthenium layer, and the fifth spring metal layer is a 3 μm thick nickel layer. A contact probe was produced in the same manner as in Example 2 except that the manganese layer was used.

本実施例と実施例2のコンタクトプローブについて、ショート実験を行なった。その結果、実施例2のコンタクトプローブは1.5Aの電流により先端部が熔融し、機能を失ったのに対して、本実施例品では2.1Aにまで通電量を上げても機能を維持していた。   A short experiment was conducted on the contact probes of this example and Example 2. As a result, the tip of the contact probe of Example 2 melted due to a current of 1.5A and lost its function, while the product of this example maintained its function even when the current was increased to 2.1A. Was.

実施例6
第1層のバネ金属層を厚さ10μmのニッケル−マンガン層とし、第2層目の高導電層を厚さ5μmの銀層とし、第3層目のバネ金属層を10μmのニッケル−マンガン層とし、第4層目の高導電層を厚さ5μmの銀層とし、第5層目のバネ金属層を厚さ10μmのニッケル−マンガン層とし、実施例1と同様にして、コネクタ端子を製造した。本実施例について抵抗値を測定したところ、ニッケル−マンガンのみからなるコネクタ端子と比較して、約1/2.5に抵抗値が低減した。
Example 6
The first spring metal layer is a nickel-manganese layer having a thickness of 10 μm, the second highly conductive layer is a silver layer having a thickness of 5 μm, and the third spring metal layer is a nickel-manganese layer having a thickness of 10 μm. The fourth highly conductive layer is a 5 μm thick silver layer, the fifth spring metal layer is a 10 μm thick nickel-manganese layer, and a connector terminal is manufactured in the same manner as in Example 1. did. When the resistance value was measured for this example, the resistance value was reduced to about 1 / 2.5 compared to the connector terminal made of only nickel-manganese.

実施例7
図6(a)に示すように、第1層目のバネ金属層64cを厚さ5μmのニッケル−マンガン層とし、第2層目の耐磨耗層兼高導電層65を厚さ5μmのロジウム層とし、第3層目のバネ金属層64bを厚さ10μmのニッケル−マンガン層とし、第4層目の高導電層63を厚さ5μmの銀層とし、第5層目のバネ金属層64aを厚さ20μmのニッケル−マンガン層とし、実施例1と同様にして、コネクタ用端子を製造した。
Example 7
As shown in FIG. 6A, the first spring metal layer 64c is a nickel-manganese layer having a thickness of 5 μm, and the second wear-resistant and highly conductive layer 65 is rhodium having a thickness of 5 μm. A third spring metal layer 64b is a nickel-manganese layer having a thickness of 10 μm, a fourth highly conductive layer 63 is a silver layer having a thickness of 5 μm, and a fifth spring metal layer 64a is formed. Was made into a nickel-manganese layer having a thickness of 20 μm, and a connector terminal was produced in the same manner as in Example 1.

つづいて、実施例2と同様に、先端部62から20μmまでの部分を、厚さが15μmとなるように除去し、図6(b)に示すようなコネクタ端子を得た。得られたコネクタ端子は、厚さ0.7μmのアルミへの接触抵抗が0.14Ωであり、従来と比べて40%低下していた。また、10万回の接触テストによる磨耗は2μm程度であり、この点でも従来品より改善していた。   Subsequently, in the same manner as in Example 2, the portion from the tip 62 to 20 μm was removed so that the thickness became 15 μm, and a connector terminal as shown in FIG. 6B was obtained. The obtained connector terminal had a contact resistance of 0.14Ω to aluminum having a thickness of 0.7 μm, which was 40% lower than the conventional one. Further, the wear by the contact test of 100,000 times was about 2 μm, and this point was also improved from the conventional product.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

バネ性が良好で、電気抵抗が低く、形状精度の良いコンタクトプローブ、検査用ソケット、コネクタ端子またはソケット端子などを提供することができる。   A contact probe, an inspection socket, a connector terminal, a socket terminal, or the like having good spring properties, low electrical resistance, and good shape accuracy can be provided.

本発明の金属構造体における接触部の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the contact part in the metal structure of this invention. 本発明の金属構造体における接触部の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the contact part in the metal structure of this invention. 本発明の金属構造体における接触部の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the contact part in the metal structure of this invention. 本発明の金属構造体の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the metal structure of this invention. 本発明の金属構造体の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the metal structure of this invention. 本発明のコンタクトプローブにおける接触部の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the contact part in the contact probe of this invention. 従来のコンタクトプローブの構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the conventional contact probe.

符号の説明Explanation of symbols

1,21,31 接触部、2,22,32 先端部、3,23,33 高導電層、4,24,34 バネ金属層。   1, 21, 31 Contact portion, 2, 22, 32 Tip portion, 3, 23, 33 Highly conductive layer, 4, 24, 34 Spring metal layer.

Claims (7)

電気回路に接触する接触部と、該接触部に接続するバネ部と、該バネ部を支持する支持部とを備える金属構造体において、前記接触部の先端にあって、電気回路に直接接触する先端部が、バネ金属層と、高導電層および/または耐磨耗層とからなる3層以上の多層構造を有することを特徴とする金属構造体。   In a metal structure including a contact portion that contacts an electrical circuit, a spring portion connected to the contact portion, and a support portion that supports the spring portion, the metal structure is in direct contact with the electrical circuit at the tip of the contact portion. A metal structure characterized in that the tip portion has a multilayer structure of three or more layers comprising a spring metal layer and a highly conductive layer and / or an abrasion-resistant layer. 前記先端部における多層構造は、線対称構造である請求項1に記載の金属構造体。   The metal structure according to claim 1, wherein the multilayer structure at the tip is a line-symmetric structure. 前記先端部における、高導電層の厚さT1は、先端部の厚さT2の1/3以下である請求項1または2に記載の金属構造体。 3. The metal structure according to claim 1, wherein a thickness T 1 of the highly conductive layer at the tip portion is 1/3 or less of a thickness T 2 of the tip portion. 前記先端部における、耐磨耗層の厚さT4は、先端部の厚さT2の1/3以下である請求項1〜3のいずれかに記載の金属構造体。 Wherein the distal end portion, the thickness T 4 of the abrasion-resistant layer is a metal structure according to any one of claims 1 to 3 or less 1/3 of the thickness T 2 of the tip. 前記バネ金属層は、ニッケルまたはニッケル合金からなる請求項1〜4のいずれかに記載の金属構造体。   The metal structure according to claim 1, wherein the spring metal layer is made of nickel or a nickel alloy. 前記高導電層は、金、銀、銅、ルテニウム、ロジウムもしくはパラジウム−コバルトまたはこれらを主材料とする合金からなる請求項1〜5のいずれかに記載の金属構造体。   The metal structure according to claim 1, wherein the highly conductive layer is made of gold, silver, copper, ruthenium, rhodium, palladium-cobalt, or an alloy mainly composed of these. 前記耐磨耗層は、ロジウムとロジウム合金とパラジウム−コバルト合金とルテニウムとクロムとからなる群から選ばれる少なくとも1種からなる請求項1〜6のいずれかに記載の金属構造体。   The metal structure according to claim 1, wherein the wear-resistant layer is made of at least one selected from the group consisting of rhodium, rhodium alloy, palladium-cobalt alloy, ruthenium, and chromium.
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