JP2015083955A - Pt基合金からなるプローブピン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体ウェハ上の集積回路や液晶表示装置等の電気的特性を検査するためのプローブピンに使用するPt基合金であって、Crが3.0〜6.5mass%で残部がPtおよび不可避不純物からなる合金を、圧延率[圧延率(%)=((圧延前の板厚−圧延後の板厚)/圧延前の板厚)×100とする]または断面減少率[断面減少率(%)=((伸線前の断面積−伸線後の断面積)/伸線前の断面積)×100とする]が、40%以上となるように圧延または/および伸線加工することでビッカース硬さが200以上のプローブピン用材料とする。この材料を250〜700℃の温度範囲で熱処理することにより、ビッカース硬さが300以上となる材料で構成されたプローブピンとする。
【選択図】図1
Description
このようなプローブピンは、高導電性はもちろん、安定した検査結果を得るため、耐食性、耐酸化性が求められ、且つ検査対象物に繰り返し接触させるため、十分な強度が必要となる。強度が必要なのは、何万回と検査体にプローブピンを接触することによる摩耗を低減させる必要があるためである。
一方、半導体集積回路等の電極や端子等の間隔がますます狭くなっているため、プローブピンのピッチを狭くすることが要求され、プローブピンは、十分な硬さを有し、良好な加工性が求められている。最近は、複雑形状に対応するため、加工しやすい硬さの段階で、所定形状のプローブピンに加工した後、析出処理により硬さを上げる方法が取られており、そのためプローブピンには、良好な加工性と高い析出硬化能が求められている。また析出硬化後の硬さは、硬いほど望ましい。
さらに接触させる箇所の材質は、AlやCu、ハンダ等あり、特にハンダの場合、ハンダがプローブピンに溶着し接触不良を起こす場合がある。このためハンダが溶着しにくいプローブピンが求められている。
従来用いられるプローブピンには、例えば特許文献1や特許文献2に示すようにリン青銅やタングステンが使用されている。
このようなプローブピンの酸化膜形成による不良を防ぐために、特許文献3、特許文献4、特許文献5のようにパラジウム合金、白金合金を使用する場合がある。
パラジウム合金で要求される硬さを得るためには、強加工を施し、且つ時効処理を行う必要があるが、所定の硬さを得るため強加工を行うと90°に曲げるだけで破折するため、良好な加工性を得るためには加工率を下げ、硬さを犠牲にする必要がある。
一方、白金合金は合金にもよるが、析出硬化しない組成が多いため、固溶硬化と加工硬化で硬さを上げるが、こちらも、所定の硬さを得るため強加工を行うと90°に曲げるだけで破折するため、良好な加工性を得るためには加工率を下げ、硬さを犠牲にする必要がある。
またハンダの溶着防止には、例えば、カーボンと導電性元素を含有させる。また、他の手法として、高硬度で化学的に安定な白金族をプローブ先端に形成させる、または複数の白金族系の層を形成させる技術が開示されている。
比較例1-2〜1-6は、初期圧延の数パスで中心部まで割れが入ったことから加工性が悪いことが分かる。その後の特性調査用サンプルの作製が困難なため以後の調査を中止した。
比較例の結果から、Crが7mass%以上含有している、Crと10%以上Niが含有している、Crと10%を超えるRh、Irが含有すると冷間での塑性加工が困難になることが分る。
表2の組成のサンプルの各加工率に対する硬さを測定、その後250〜700℃の範囲で30min熱処理し、再度硬さを測定した。測定結果を表3に示す。表3の時効処理後の硬さは、250〜700℃の温度範囲で熱処理を行った際、最も硬かった値である。
また実施例1-1と実施例1-6、実施例1-3と実施例1-10のように0.2%NiやRhを添加すると、ΔHVが僅かではあるが上昇し、0.2%程度添加しても効果があることが確認できた。
一方、比較例1-7のように0.02%Rh添加では、実施例1-3の添加無と硬さおよびΔHVはほとんど変わらず、第3元素の微量添加では硬さへの寄与はほとんどない。
各試料の圧延材と250〜700℃の範囲で最も硬くなった温度で30min時効処理した時効処理材の比抵抗を測定した。室温で各試料の抵抗を測定し、式1に従い比抵抗を算出した。
表1に示す作製した試料の実施例の内、実施例1-3、1-7を抜粋し、伸線加工を行った。
試料の組成を表5に示す。
・実施例1-3
熱処理(1100℃×1hr水冷)→□2.5mmまで溝ロール加工→φ1.5mmまでダイス伸線→
熱処理(1100℃×1hr水冷)→φ1.0mmまでダイス伸線
・実施例1-7
熱処理(1100℃×1hr水冷)→□7.6mmまで溝ロール加工→熱処理(1100℃×1hr水冷)→
□3.3mmまで溝ロール加工→熱処理(1100℃×1hr水冷)→□2.5mmまで溝ロール加工→
φ1.5mmまでダイス伸線→熱処理(1100℃×1hr水冷)→φ1.0mmまでダイス伸線
プローブピンにハンダが溶着するのは、ハンダに接触するプローブピン先端の形状や表面粗さに起因した機械的な溶着、プローブピンとハンダが反応することによる溶着、あるいは複合的な要因が考えられている。
機械的な溶着は、プローブピンの形状、表面粗さ等で変わるため、プローブピンに使用する合金とハンダとの反応を調査した。
試験方法を下記に示す。
組成:Sn-3.0Ag-0.5Sn[融点:221℃]
試 験 基 板: t0.5mm×□20mm板
試験基板組成 : 表8に示す。[プローブピンの酸化防止にAuやPtが被覆されることが
あるため比較例として試験を行った]
試験終了後、ハンダごと基板を切断し、樹脂に埋め込み鏡面研磨し、
ハンダと基板およびハンダと基板の界面を観察した。
加熱条件: 230℃×5min
加熱雰囲気: 大気
Claims (9)
- プローブピンに使用するPt基合金であって、Crが3.0〜6.5mass%で残部がPtおよび不可避不純物からなる合金を、圧延率[圧延率(%)=((圧延前の板厚−圧延後の板厚)/圧延前の板厚)×100とする]または断面減少率[断面減少率(%)=((伸線前の断面積−伸線後の断面積)/伸線前の断面積)×100とする]が、40%以上圧延または/および伸線加工することによりビッカース硬さが200以上の材料からなるプローブピン。
- 請求項1に記載された材料を250〜700℃の温度範囲で熱処理することにより、ビッカース硬さが300以上となる材料からなるプローブピン。
- プローブピンに使用するPt基合金であって、CrおよびNiを含有し、Cr含有量が2.8〜6.5mass%、Ni含有量が0.05〜7.5mass%で、残部がPtおよび不可避不純物からなる合金を、圧延率[圧延率(%)=((圧延前の板厚−圧延後の板厚)/圧延前の板厚)×100とする]または断面減少率[断面減少率(%)=((伸線前の断面積−伸線後の断面積)/伸線前の断面積)×100とする]が、40%以上圧延または/および伸線加工することによりビッカース硬さが200以上の材料からなるプローブピン。
- 請求項3に記載された材料を250〜700℃の温度範囲で熱処理することにより、ビッカース硬さが300以上となる材料からなるプローブピン。
- プローブピンに使用するPt基合金であって、CrおよびRh、Irの少なくとも1種含有し、Cr含有量が2.8〜6.5mass%、Rh、Irの少なくとも1種の合計の含有量が0.05〜10.0mass%で、残部がPtおよび不可避不純物からなる合金を、圧延率[圧延率(%)=((圧延前の板厚−圧延後の板厚)/圧延前の板厚)×100とする]または断面減少率[断面減少率(%)=((伸線前の断面積−伸線後の断面積)/伸線前の断面積)×100とする]が、40%以上圧延または/および伸線加工することによりビッカース硬さが200以上の材料からなるプローブピン。
- 請求項5に記載された材料を250〜700℃の温度範囲で熱処理することにより、ビッカース硬さが300以上となる材料からなるプローブピン。
- プローブピンに使用するPt基合金であって、CrおよびNi、さらにRh、Irの少なくとも1種含有し、Cr含有量が2.8〜6.5mass%、Ni含有量が0.05〜7.5mass%、Rh、Irの少なくとも1種の含有量が0.05〜10.0mass%で、残部がPtおよび不可避不純物からなる合金を、圧延率[圧延率(%)=((圧延前の板厚−圧延後の板厚)/圧延前の板厚)×100とする]または断面減少率[断面減少率(%)=((伸線前の断面積−伸線後の断面積)/伸線前の断面積)×100とする]が、40%以上圧延または/および伸線加工することによりビッカース硬さが200以上の材料からなるプローブピン。
- 請求項7に記載された材料を250〜700℃の温度範囲で熱処理することにより、ビッカース硬さが300以上となる材料からなるプローブピン。
- 請求項1〜8のいずれかに記載のプローブピンが組み込まれたプローブカード。
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