JP2016109446A - PROBE PIN MADE OF Rh-BASED ALLOY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a probe pin made of a Rh-based alloy which is hardly cracked.SOLUTION: The probe pin is made of a material which contains 99.92 to 99.30 mass% of a Rh-based alloy, 0.08 to 0.70 mass% of Zr and inevitable impurities in the total 100 mass%, whose aspect ratio (a ratio of length to width of a crystal grain, crystal grain length/crystal grain width) is 4 or more, and whose Vickers hardness is 350 or more. The Vickers hardness of the probe pin becomes 350 or more by performing rolling processing or/and wire drawing processing at a rolling rate or a cross section reduction rate of 60% or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体ウェハ上の集積回路等の電気的特性を検査するためのプローブカードに組み込まれたプローブピン(以下、「プローブピン」と略称する)とその製造方法に関する。   The present invention relates to a probe pin (hereinafter abbreviated as “probe pin”) incorporated in a probe card for inspecting electrical characteristics of an integrated circuit or the like on a semiconductor wafer and a method for manufacturing the same.

半導体ウェハ上に形成された集積回路等の電気的特性の検査には、複数のプローブピンが組み込まれたプローブカードが用いられている。この検査は、プローブカードに組み込まれたプローブピンを、集積回路等の電極や端子、導電部にプローブピンを接触させることにより行われている。   A probe card in which a plurality of probe pins are incorporated is used for inspection of electrical characteristics of an integrated circuit or the like formed on a semiconductor wafer. This inspection is performed by bringing a probe pin incorporated in a probe card into contact with an electrode, a terminal, or a conductive portion of an integrated circuit or the like.

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。   Such a probe pin is not only highly conductive, but also requires corrosion resistance and oxidation resistance in order to obtain a stable inspection result, and is required to have sufficient strength because it is repeatedly brought into contact with an inspection object. The strength is required because it is necessary to reduce wear caused by contacting the probe pin with the test object tens of thousands of times.

特開平10-38922JP 10-38922 特開平10-221366JP 10-221366 特開平11-94872JP-A-11-94872 特開2000-137042JP2000-137042 特開2005-233967JP2005-233967 特許第4878401号Patent 4874401 特許第5074608号Patent No. 5074608

現在、プローブピンには、例えば特許文献1や特許文献2に示すようにベリリウム銅やリン青銅、タングステンが使用されている。
ベリリウム銅やリン青銅、タングステンを使用しているプローブピンは、耐酸化性に劣り、使用の際、表面に酸化膜が生成され、繰り返し検査を続けていくうちに酸化物が検査対象物に付着し、導通不良が発生するといった問題がある。
At present, beryllium copper, phosphor bronze, and tungsten are used for probe pins as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example.
Probe pins using beryllium copper, phosphor bronze, or tungsten are inferior in oxidation resistance, and when used, an oxide film is formed on the surface, and the oxide adheres to the object to be inspected as inspection continues. However, there is a problem that poor conduction occurs.

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、特許文献6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。
このなかでパラジウム合金を使用しているプローブピンは、加工硬化で硬さを向上させる場合と、析出硬化により硬さを向上させる場合、あるいはその両方により硬さを向上させる。また、白金合金は、固溶硬化および加工硬化により硬さを向上させる。
In order to prevent such a defect due to the formation of an oxide film of the probe pin, a palladium alloy or a platinum alloy may be used as in Patent Document 3, Patent Document 4, Patent Document 5, and Patent Document 6.
Among these, the probe pin using the palladium alloy improves the hardness by improving the hardness by work hardening, improving the hardness by precipitation hardening, or both. Moreover, platinum alloy improves hardness by solid solution hardening and work hardening.

その中、プローブカードで検査する半導体の中でパワー半導体の割合が徐々に増えつつある。   Among them, the ratio of power semiconductors among semiconductors to be inspected with probe cards is gradually increasing.

パワー半導体は、インバータ回路等に使用されており、使用環境および使用方法から通常の半導体より高温にさらされる場合が多い。それに伴い検査も高温での検査が要求されている。従来の半導体では、Siウェハの検査温度が100℃を超えることはほとんどないが、パワー半導体の場合、100℃を超える場合がある。   Power semiconductors are used in inverter circuits and the like, and are often exposed to higher temperatures than ordinary semiconductors due to the usage environment and usage. Along with this, inspections at high temperatures are also required. In the conventional semiconductor, the inspection temperature of the Si wafer hardly exceeds 100 ° C., but in the case of the power semiconductor, it may exceed 100 ° C.

さらに使用されているウェハがSiCやGaNの場合、200℃以上での検査が行われ、また流される電流も大きくなる傾向にある。このためプローブピンにかかる温度も、試験温度に加え抵抗加熱により300℃以上になる場合も起こっている。   Furthermore, when the wafer used is SiC or GaN, the inspection is performed at 200 ° C. or higher, and the flowing current tends to increase. For this reason, the temperature applied to the probe pin is sometimes increased to 300 ° C. or more by resistance heating in addition to the test temperature.

このような試験温度での検査は、タングステンやベリリウム銅等も使用されるが、通常使用されている温度領域よりもさらに酸化しやすい状況となるため、検査不良が起きやすく、白金合金やパラジウム合金が使用される割合が多くなっている。   Tungsten, beryllium copper, etc. are used for inspections at such test temperatures, but because they are more susceptible to oxidation than the normal temperature range, inspection defects are likely to occur, and platinum alloys and palladium alloys The rate at which is used is increasing.

ただし、白金合金やパラジウム合金も問題があり、白金合金の場合、他の材質よりも抵抗が大きいため、抵抗加熱によるプローブピンの温度上昇が起きやすい、パラジウム合金の場合、時効温度に近くなる、または時効温度での検査になるため、プローブピンの時効が進むことにより、脆化し折れやすくなるといった懸念が存在している。   However, platinum alloys and palladium alloys also have problems, and in the case of platinum alloys, the resistance is larger than other materials, so the probe pin temperature rises easily due to resistance heating, in the case of palladium alloys, it approaches the aging temperature, In addition, since the inspection is performed at the aging temperature, there is a concern that the aging of the probe pin progresses and becomes brittle and easily breaks.

この中、金属の中でも比抵抗が低く、耐酸化性もあるRhが注目されている。   Among these metals, Rh having a low specific resistance and oxidation resistance has attracted attention.

特許文献7のように、低抵抗、防汚性を有するプローブピンとしてロジウム合金の特許が出されている。   As in Patent Document 7, a rhodium alloy patent has been issued as a probe pin having low resistance and antifouling properties.

特許文献7は、加工性を確保しつつ、低抵抗、防汚性を向上させるため、RhにFe、Ir、Reを数百ppm程度のごく微量添加した特許が公開されている。   Patent Document 7 discloses a patent in which Fe, Ir, and Re are added in a very small amount of about several hundred ppm in order to improve low resistance and antifouling properties while ensuring processability.

Rhの特徴として、加工硬化能が非常に高い特徴がある。このため、強加工が施せず、結晶粒が粗大な組織となる。また粒界強度が弱く、熱間加工等による加工は、イリジウムより容易だが、加工硬化した材料に曲げ応力が加わると、粒界を起点として表面にクラックが入り、場合によっては曲げ応力が加わった箇所で破折する。プローブピンとして使用する場合、伸線加工後の曲げ加工は、通常実施される場合が多く、曲げ加工を施しても、破折等の破断は無く、表面のクラックが極力ないことが求められている。   As a characteristic of Rh, there is a characteristic that work hardening ability is very high. For this reason, strong processing is not performed, and a crystal grain becomes a coarse structure. Also, the grain boundary strength is weak and processing by hot working etc. is easier than iridium, but when bending stress is applied to work-hardened material, cracks enter the surface starting from the grain boundary, and in some cases bending stress is applied Break at a point. When used as a probe pin, bending after wire drawing is usually performed in many cases, and even if bending is performed, there is no breakage such as breakage and there is a demand for minimal surface cracks. Yes.

上述した従来技術の問題に鑑み、本発明の目的は、クラックが起こりにくいプローブピンとその製造方法を提供することにある。   In view of the above-described problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a probe pin that is unlikely to crack and a method for manufacturing the probe pin.

本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討した結果、Rhに微量のZrを含有させた合金を、所定の温度で熱処理後、60%以下の加工率で加工する、または所定の温度で加熱後、60%以下の加工率で加工することにより、ビッカース硬さで350以上にすると同時に、アスペクト比(結晶粒の幅に対する長さの比、結晶粒長さ/結晶粒幅、以下アスペクト比とする)を4以上にすることにより表面に粒界を起点としたクラックが起こりにくいプローブピンが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。ここで、加工率とは圧延率または/および断面減少率の総称とする。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors processed an alloy containing a small amount of Zr in Rh at a processing rate of 60% or less after heat treatment at a predetermined temperature, or a predetermined amount. By heating at a temperature and processing at a processing rate of 60% or less, the Vickers hardness is set to 350 or more, and at the same time, the aspect ratio (the ratio of the length to the crystal grain width, crystal grain length / grain width, below) It has been found that by setting the aspect ratio to 4 or more, it is possible to obtain a probe pin that is less prone to cracks starting from grain boundaries on the surface, and the present invention has been completed. Here, the processing rate is a general term for a rolling rate and / or a cross-sectional reduction rate.

すなわち上記目的は、99.92〜99.30mass%のRh基合金であって、Zrが0.08〜0.70mass%および不可避不純物と合わせて合計で100mass%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(%)=((伸線加工前の面積-伸線加工後の面積)/伸線加工前の面積)×100とする]が、60%以下の圧延または/および伸線加工を施した後、アスペクト比(結晶粒の幅に対する長さの比、結晶粒長さ/結晶粒幅)が4以上であり、ビッカース硬さが350以上である材料からなるプローブピンによって達成される。   That is, the above object is an Rh-based alloy of 99.92 to 99.30 mass%, Zr is 0.08 to 0.70 mass% and an alloy consisting of 100 mass% in total with inevitable impurities, rolling ratio [rolling ratio (%) = ( (Thickness before rolling-thickness after rolling) / thickness before rolling) × 100] or cross-sectional reduction rate [cross-sectional reduction rate (%) = ((area before wire drawing-after wire drawing) Area) / area before wire drawing) × 100]] after rolling or rolling and / or wire drawing at 60% or less, then aspect ratio (ratio of length to crystal grain width, crystal grain length) This is achieved by a probe pin made of a material having a thickness / grain width) of 4 or more and a Vickers hardness of 350 or more.

上記目的は、プローブピンに使用する材料を加工前に700℃以上で熱処理後、圧延率または断面減少率が60%以下で圧延または/および伸線加工することを特徴とするプローブピンの製造方法によって達成される。   The object is to produce a probe pin, characterized in that the material used for the probe pin is heat-treated at 700 ° C. or higher before processing, and then rolled or / and drawn at a rolling rate or cross-section reduction rate of 60% or less. Achieved by:

また上記目的は、プローブピンに使用する材料を圧延率または断面減少率が60%以下で、かつ700〜1100℃の温度範囲にて加熱後、圧延または/および伸線加工することを特徴とするプローブピンの製造方法によって達成される。   Further, the above object is characterized in that the material used for the probe pin is rolled or / and drawn after being heated at a rolling rate or cross-sectional reduction rate of 60% or less and in a temperature range of 700 to 1100 ° C. This is achieved by a probe pin manufacturing method.

本発明に従うと、クラックが起こりにくいプローブピンとその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a probe pin that is unlikely to crack and a method for manufacturing the probe pin.

実施例1-3の組織写真Organizational photograph of Example 1-3 比較例1-1の組織写真Structural photograph of Comparative Example 1-1 比較例1-3の組織写真Structural photograph of Comparative Example 1-3 比較例1-1のSEM観察結果SEM observation result of Comparative Example 1-1

(プローブピン)
プローブピンは、プローブカードに組み込むため所定の形状に加工する必要があることから、最低でも90°の折り曲げ時に、表面のクラック等の欠陥を抑える必要がある。
またRhは、加工硬化能が大きいため低加工率でも硬さの増加が大きく、強加工が施しにくい材料である。そのため加工を施しても結晶粒は粗大なままで、粒界を起点としたクラックが入りやすい。
(Probe pin)
Since the probe pin needs to be processed into a predetermined shape in order to be incorporated into the probe card, it is necessary to suppress defects such as cracks on the surface when the probe pin is bent at least 90 °.
Rh is a material that has a high work-hardening ability, and therefore has a large increase in hardness even at a low processing rate, and is hard to be hard-worked. For this reason, even if the processing is performed, the crystal grains remain coarse and cracks are easily generated from the grain boundaries.

本発明は、素線加工時やプローブピン加工時の表面のクラックや素線及びプローブピンの破折を抑えるべく、Zrを所定量添加することにより、低い加工率でもアスペクト比で4以上にすることにより、表面のクラック、素線及びプローブピンの破折が抑えられることを見出した。   In the present invention, a predetermined amount of Zr is added to suppress cracks on the surface during wire processing and probe pin processing, and breakage of the wire and the probe pin, so that the aspect ratio is 4 or more even at a low processing rate. Thus, it was found that surface cracks, strands, and probe pin breakage were suppressed.

また本発明は、加工率は60%以下、好ましくは3〜50%とすることにより、表面のクラックや曲げた箇所からの破折が抑えられることを見出した。   Further, the present invention has found that cracks on the surface and breakage from bent portions can be suppressed by setting the processing rate to 60% or less, preferably 3 to 50%.

また本発明のプローブピンは、Zrが0.08〜0.7mass%、残部をRhおよび不可避不純物からなる合金からなるものである。またより好ましい組成は、Zrが0.1〜0.6mass%、残部がRhからなることにより、アスペクト比を大きくすることができ、さらに加工材で使用されるため、加工時の比抵抗の上昇を抑えることができる。   The probe pin of the present invention is made of an alloy composed of 0.08 to 0.7 mass% Zr and the balance of Rh and inevitable impurities. A more preferable composition is that Zr is 0.1 to 0.6 mass% and the balance is Rh, so that the aspect ratio can be increased, and further, since it is used in a processed material, it suppresses an increase in specific resistance during processing. Can do.

本発明のプローブピンに使用する材料は、700℃以上で熱処理後、60%以下、好ましくは3〜50%での加工率で加工することができる。熱処理温度は、700℃未満では、十分軟化されず、加工後にクラックや割れ、破断が起こる。同様に加工率が60%を超えると、加工後にクラックや割れ、破断が発生するためである。   The material used for the probe pin of the present invention can be processed at a processing rate of 60% or less, preferably 3 to 50% after heat treatment at 700 ° C. or higher. If the heat treatment temperature is less than 700 ° C., it is not sufficiently softened, and cracks, cracks and breaks occur after processing. Similarly, if the processing rate exceeds 60%, cracks, cracks and breaks occur after processing.

本発明のプローブピンに使用する材料は、700〜1100℃の温度範囲にて加熱後、60%以下、好ましくは3〜50%の加工率で加工することができる。加熱温度が700〜1100℃の温度範囲から外れると、表面にクラックや割れが発生するためである。ここで、加工率は圧延率または/および断面減少率をいう。   The material used for the probe pin of the present invention can be processed at a processing rate of 60% or less, preferably 3 to 50% after heating in a temperature range of 700 to 1100 ° C. This is because cracks and cracks are generated on the surface when the heating temperature is out of the temperature range of 700 to 1100 ° C. Here, the processing rate refers to the rolling rate or / and the cross-section reduction rate.

(プローブピンの製造方法)
本発明に従うプローブピンに使用する合金は、それ自体既知の方法に従い、例えばRhにZrを所定量添加し、それをアーク溶解炉やプラズマ溶解炉にて溶解することにより製造することができる。溶解時の炉雰囲気としては、不活性ガスを使用することができる。また溶融状態の上記の合金を適当な型で凝固させることにより、インゴットを作製する。
(Probe pin manufacturing method)
The alloy used for the probe pin according to the present invention can be produced by adding a predetermined amount of Zr to Rh and melting it in an arc melting furnace or a plasma melting furnace according to a method known per se. An inert gas can be used as the furnace atmosphere during melting. Further, the ingot is produced by solidifying the above alloy in a molten state with an appropriate mold.

インゴットを700℃以上の温度で熱処理後、60%以下の加工率にて、または700〜1100℃で加熱後、加工率が60%以下で且つ温間または熱間鍛造やスェージング加工を施し、加工することができる。   After heat treating the ingot at a temperature of 700 ° C or higher, at a processing rate of 60% or less, or after heating at 700 to 1100 ° C, the processing rate is 60% or less and subjected to warm or hot forging or swaging. can do.

インゴットを700℃以上の温度で熱処理後、60%以下の加工率にて、または700〜1100℃で加熱後、加工率が60%以下で且つ温間または熱間溝ロールにより角形または多角形の棒材または線材に加工する。さらにダイスを用い700℃以上の温度で熱処理後、60%以下の加工率にて、または700〜1100℃で加熱後、加工率が60%以下で且つ200℃以上の温間または熱間伸線加工することにより、プローブピン用材料を作製することができる。圧延により板形状を作製し、そこから切削加工等を用いて、所定形状のプローブピンとするプローブピン用材料を作製することができる。そのプローブピン用材料を切削等によりプローブピンとすることができる。   After heat-treating the ingot at a temperature of 700 ° C. or higher, at a processing rate of 60% or less, or after heating at 700 to 1100 ° C., the processing rate is 60% or less and is square or polygonal by a warm or hot groove roll. Process into bar or wire. Furthermore, after heat treatment at a temperature of 700 ° C or higher using a die, at a processing rate of 60% or less, or after heating at 700 to 1100 ° C, the processing rate is 60% or less and warm or hot wire drawing at 200 ° C or higher By processing, a probe pin material can be produced. A plate shape can be produced by rolling, and a probe pin material can be produced from the resulting shape using a cutting process or the like. The probe pin material can be made into a probe pin by cutting or the like.

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

Rhに、Zrを所定量に配合し、1試料につき60gになるよう所定量配合、所定形状の水冷銅ハース上でアーク溶解炉にて溶解、凝固させインゴットを作製した。表1に作製した組成を示す。また比較例としてRhおよびRh-Ti合金インゴットを作製した。   A predetermined amount of Zr was mixed with Rh, and a predetermined amount was mixed to 60 g per sample, and melted and solidified in an arc melting furnace on a water-cooled copper hearth having a predetermined shape to prepare an ingot. Table 1 shows the composition produced. In addition, Rh and Rh-Ti alloy ingots were prepared as comparative examples.

加工性を見極めるため、作製したインゴットを、酸素−都市ガスバーナーにより1000℃まで加熱(熱処理)後、溝ロール加工により断面減少率20%で加工した。断面減少率(%)=((加工前の面積-加工後の面積)/加工前の面積)×100とする。   In order to determine the workability, the manufactured ingot was heated (heat treated) to 1000 ° C. with an oxygen-city gas burner and then processed by groove roll processing with a cross-sectional reduction rate of 20%. Cross section reduction rate (%) = ((area before processing−area after processing) / area before processing) × 100.

この段階では、全サンプルともクラックが発生しなかった。   At this stage, no cracks occurred in all samples.

上記加工後の各サンプル(以下、加工材という)の硬さを測定した。
また加工材をさらに1000℃×1hr熱処理した各サンプル(以下、熱処理材という)の硬さ測定結果を表2に示す。
The hardness of each sample after processing (hereinafter referred to as a processed material) was measured.
Table 2 shows the hardness measurement results of samples (hereinafter referred to as heat treated materials) obtained by further heat treating the processed material at 1000 ° C. for 1 hour.

実施例、比較例ともに20%程度の低加工率でHV350以上の硬さを有し、硬さでは比較例のサンプルでも使用可能な硬さとなっている。加工材を熱処理した試料は実施例、比較例ともにHV300以下であることから、低加工でも硬さの増加が大きいことが分かる。   Both the examples and the comparative examples have a hardness of HV350 or more at a low processing rate of about 20%, and the hardness is a hardness that can be used for the samples of the comparative examples. Since the samples obtained by heat-treating the processed material are HV300 or less in both the examples and the comparative examples, it can be seen that the increase in hardness is large even in low processing.

加工後(加工材)の各サンプルの組織観察を行い、アスペクト比(=結晶粒の長さ/結晶粒の幅)を算出した。調査結果を表3に示す。   The structure of each sample after processing (processed material) was observed, and the aspect ratio (= crystal grain length / crystal grain width) was calculated. The survey results are shown in Table 3.

表3に示すように実施例は全て、アスペクト比が4.0以上になっているのに対し、比較例1-1〜1-2、1-3はアスペクト比が2以下と加工組織を呈していない。   As shown in Table 3, all the examples have an aspect ratio of 4.0 or more, whereas Comparative Examples 1-1 to 1-2 and 1-3 have no aspect ratio of 2 or less and have no processed structure. .

代表として実施例1-3、比較例1-1、比較例1-3の加工材の縦断面組織写真を図1〜3に示す。   As representative examples, longitudinal sectional photographs of the processed materials of Example 1-3, Comparative Example 1-1, and Comparative Example 1-3 are shown in FIGS.

図1〜3から分るように、実施例1-3は20%の低加工率でも繊維状組織を示しているのに対し、比較例1-1および比較例1-3は結晶粒の大小はあるものの、加工組織とはなっておらずほぼ等軸晶の形態となっている。   As can be seen from FIGS. 1 to 3, Example 1-3 shows a fibrous structure even at a low processing rate of 20%, whereas Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-3 have large and small crystal grains. However, it is not a processed structure and is almost in the form of equiaxed crystals.

加工(加工材)後、各サンプルの電気抵抗を測定し、加工材の比抵抗を調査した。
各サンプルの室温での比抵抗調査結果を表4に示す。
After processing (processed material), the electrical resistance of each sample was measured, and the specific resistance of the processed material was investigated.
Table 4 shows the results of investigation of specific resistance at room temperature for each sample.

実施例は、加工率20%で10.0μΩ・cm以下となり、加工材でも焼鈍したPtの比抵抗である10.5μΩ・cmより低い値となり、プローブ材として優れた特性を有していることがわかる。一方、比較例1-4は10.9μΩ・cmとなり、Ptの比抵抗よりも高くなっている。すなわち、Zrが1.0mass%のRh基合金では、比抵抗がPtよりも大きいため、抵抗加熱によるプローブピンの温度上昇が起きやすいという問題がある。   The example is 10.0 μΩ · cm or less at a processing rate of 20%, which is lower than the specific resistance of annealed Pt, which is 10.5 μΩ · cm, and shows excellent characteristics as a probe material. . On the other hand, Comparative Example 1-4 is 10.9 μΩ · cm, which is higher than the specific resistance of Pt. That is, the Rh-based alloy with Zr of 1.0 mass% has a problem that the temperature of the probe pin is likely to increase due to resistance heating because the specific resistance is larger than Pt.

加工温度の見極めのため、前述の加工材を電気炉にて600℃まで加熱(熱処理)後、溝ロール加工により断面減少率20%で加工し、加工後の各サンプルの状態を観察した。その時の加工状況を表5に示す。   In order to ascertain the processing temperature, the above-mentioned processed material was heated (heat treatment) to 600 ° C. in an electric furnace, processed by groove roll processing at a cross-section reduction rate of 20%, and the state of each sample after processing was observed. Table 5 shows the processing conditions at that time.

表5の結果から、700℃未満の熱処理では、断面減少率が20%程度の低加工でも全試料で表面にクラックが発生し、この条件での加工はここで中断した。   From the results in Table 5, the heat treatment at less than 700 ° C. caused cracks on the surface of all samples even when the cross-section reduction rate was as low as about 20%, and the processing under these conditions was interrupted here.

加工率の見極めのため、前述の加工材を、電気炉にて1000℃まで加熱(熱処理)後、圧延にて圧延率が70%となるよう圧延し、加工後の各サンプルの状態を観察した。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。
その時の加工状況を表6に示す。
In order to determine the processing rate, the above-mentioned processed material was heated to 1000 ° C. (heat treatment) in an electric furnace, then rolled to a rolling rate of 70%, and the state of each sample after processing was observed. . Rolling ratio (%) = ((sheet thickness before rolling−sheet thickness after rolling) / sheet thickness before rolling) × 100.
Table 6 shows the processing conditions at that time.

表6の結果から、加工率が60%を超えた70%の圧延で、全試料でクラックや割れが発生し、この条件での加工はここで中断した。   From the results in Table 6, cracking and cracking occurred in all samples during rolling at 70% with a processing rate exceeding 60%, and processing under these conditions was interrupted here.

次に、前述の加工材をさらに加工し、□1.0mm程度まで細径化を図った。具体的には、800℃で加熱後、酸素-都市ガスバーナーで加熱して材料の温度が放射温度計での値で700〜1000℃となるよう溝ロール加工を行った。加工率は、断面減少率40%以下で行っている。そして、溝ロール加工した材料を半径約150mmのリールに巻いた。その時の加工状況を表7に示す。   Next, the aforementioned processed material was further processed to reduce the diameter to about □ 1.0 mm. Specifically, after heating at 800 ° C., heating with an oxygen-city gas burner was performed so that the temperature of the material was 700 to 1000 ° C. as measured by a radiation thermometer. The processing rate is a cross-sectional reduction rate of 40% or less. The grooved roll material was wound on a reel with a radius of about 150 mm. Table 7 shows the processing conditions at that time.

表7で示すように、各サンプル共に加工直後では特に問題なかったが、リールに巻く段階になると実施例1-1〜1-6は特に問題なかったが、比較例1-1〜1-3はリールにかかり、曲げ応力が加わる箇所にて破折が多発し、加工できなかった。   As shown in Table 7, each sample had no particular problem immediately after processing, but Examples 1-1 to 1-6 had no particular problem when it was wound on a reel, but Comparative Examples 1-1 to 1-3. Was applied to the reel, and broke frequently at locations where bending stress was applied, making it impossible to process.

代表例として、破折が特に多発した比較例1-1の破折箇所のSEM観察結果を図4に示す。   As a representative example, FIG. 4 shows the SEM observation result of the broken part of Comparative Example 1-1 in which breakage occurred particularly frequently.

観察の結果、図4で示すように粒界に沿って破折していた。
このことから、所定量のZrを添加しないと、曲げ応力が加わらない加工では問題ないが、加工歪みが入った状況で曲げ応力が加わると、クラックが入り、粒界に沿って破折しやすくなることが分かる。また比較例1-3のように、Zr以外の元素を添加しても改善するとは限らないことが分かる。
As a result of the observation, fractures occurred along the grain boundaries as shown in FIG.
For this reason, if a predetermined amount of Zr is not added, there is no problem in processing where bending stress is not applied, but if bending stress is applied in a state where processing strain is applied, cracks will occur and break along the grain boundaries. I understand that Further, as in Comparative Example 1-3, it can be seen that the addition of elements other than Zr does not always improve.

さらに、表7に示す溝ロールから出た後の実施例サンプルに対し以下の加工を行った。すなわち、電気炉にて800℃まで加熱後、ダイスを用いて断面減少率3%にて伸線加工した。そして、ダイス加工した材料を半径が約150mmのリールに巻いた。その時の加工状況を表8に示す。   Furthermore, the following processing was performed on the example samples after coming out of the groove roll shown in Table 7. That is, after heating to 800 ° C. in an electric furnace, the wire was drawn using a die at a cross-section reduction rate of 3%. Then, the die-processed material was wound on a reel having a radius of about 150 mm. Table 8 shows the processing conditions at that time.

表8で示すように、各サンプル共に加工直後、リールに巻く段階ともに特に問題なかった。   As shown in Table 8, there was no particular problem at the stage of winding each reel immediately after processing for each sample.

表8の線材を使用してプローブピンを作製したところ、クラック等の問題はなかった。   When probe wires were produced using the wires shown in Table 8, there were no problems such as cracks.

本発明は、半導体ウェハ上の集積回路等の電気的特性を検査するためのプローブカードに組み込まれたプローブピン(以下、「プローブピン」と略称する)とその製造方法に関する。   The present invention relates to a probe pin (hereinafter abbreviated as “probe pin”) incorporated in a probe card for inspecting electrical characteristics of an integrated circuit or the like on a semiconductor wafer and a method for manufacturing the same.

半導体ウェハ上に形成された集積回路等の電気的特性の検査には、複数のプローブピンが組み込まれたプローブカードが用いられている。この検査は、プローブカードに組み込まれたプローブピンを、集積回路等の電極や端子、導電部にプローブピンを接触させることにより行われている。   A probe card in which a plurality of probe pins are incorporated is used for inspection of electrical characteristics of an integrated circuit or the like formed on a semiconductor wafer. This inspection is performed by bringing a probe pin incorporated in a probe card into contact with an electrode, a terminal, or a conductive portion of an integrated circuit or the like.

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。   Such a probe pin is not only highly conductive, but also requires corrosion resistance and oxidation resistance in order to obtain a stable inspection result, and is required to have sufficient strength because it is repeatedly brought into contact with an inspection object. The strength is required because it is necessary to reduce wear caused by contacting the probe pin with the test object tens of thousands of times.

特開平10-38922JP 10-38922 特開平10-221366JP 10-221366 特開平11-94872JP-A-11-94872 特開2000-137042JP2000-137042 特開2005-233967JP2005-233967 特許第4878401号Patent 4874401 特許第5074608号Patent No. 5074608

現在、プローブピンには、例えば特許文献1や特許文献2に示すようにベリリウム銅やリン青銅、タングステンが使用されている。
ベリリウム銅やリン青銅、タングステンを使用しているプローブピンは、耐酸化性に劣り、使用の際、表面に酸化膜が生成され、繰り返し検査を続けていくうちに酸化物が検査対象物に付着し、導通不良が発生するといった問題がある。
At present, beryllium copper, phosphor bronze, and tungsten are used for probe pins as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example.
Probe pins using beryllium copper, phosphor bronze, or tungsten are inferior in oxidation resistance, and when used, an oxide film is formed on the surface, and the oxide adheres to the object to be inspected as inspection continues. However, there is a problem that poor conduction occurs.

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、特許文献6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。
このなかでパラジウム合金を使用しているプローブピンは、加工硬化で硬さを向上させる場合と、析出硬化により硬さを向上させる場合、あるいはその両方により硬さを向上させる。また、白金合金は、固溶硬化および加工硬化により硬さを向上させる。
In order to prevent such a defect due to the formation of an oxide film of the probe pin, a palladium alloy or a platinum alloy may be used as in Patent Document 3, Patent Document 4, Patent Document 5, and Patent Document 6.
Among these, the probe pin using the palladium alloy improves the hardness by improving the hardness by work hardening, improving the hardness by precipitation hardening, or both. Moreover, platinum alloy improves hardness by solid solution hardening and work hardening.

その中、プローブカードで検査する半導体の中でパワー半導体の割合が徐々に増えつつある。   Among them, the ratio of power semiconductors among semiconductors to be inspected with probe cards is gradually increasing.

パワー半導体は、インバータ回路等に使用されており、使用環境および使用方法から通常の半導体より高温にさらされる場合が多い。それに伴い検査も高温での検査が要求されている。従来の半導体では、Siウェハの検査温度が100℃を超えることはほとんどないが、パワー半導体の場合、100℃を超える場合がある。   Power semiconductors are used in inverter circuits and the like, and are often exposed to higher temperatures than ordinary semiconductors due to the usage environment and usage. Along with this, inspections at high temperatures are also required. In the conventional semiconductor, the inspection temperature of the Si wafer hardly exceeds 100 ° C., but in the case of the power semiconductor, it may exceed 100 ° C.

さらに使用されているウェハがSiCやGaNの場合、200℃以上での検査が行われ、また流される電流も大きくなる傾向にある。このためプローブピンにかかる温度も、試験温度に加え抵抗加熱により300℃以上になる場合も起こっている。   Furthermore, when the wafer used is SiC or GaN, the inspection is performed at 200 ° C. or higher, and the flowing current tends to increase. For this reason, the temperature applied to the probe pin is sometimes increased to 300 ° C. or more by resistance heating in addition to the test temperature.

このような試験温度での検査は、タングステンやベリリウム銅等も使用されるが、通常使用されている温度領域よりもさらに酸化しやすい状況となるため、検査不良が起きやすく、白金合金やパラジウム合金が使用される割合が多くなっている。   Tungsten, beryllium copper, etc. are used for inspections at such test temperatures, but because they are more susceptible to oxidation than the normal temperature range, inspection defects are likely to occur, and platinum alloys and palladium alloys The rate at which is used is increasing.

ただし、白金合金やパラジウム合金も問題があり、白金合金の場合、他の材質よりも抵抗が大きいため、抵抗加熱によるプローブピンの温度上昇が起きやすい、パラジウム合金の場合、時効温度に近くなる、または時効温度での検査になるため、プローブピンの時効が進むことにより、脆化し折れやすくなるといった懸念が存在している。   However, platinum alloys and palladium alloys also have problems, and in the case of platinum alloys, the resistance is larger than other materials, so the probe pin temperature rises easily due to resistance heating, in the case of palladium alloys, it approaches the aging temperature, In addition, since the inspection is performed at the aging temperature, there is a concern that the aging of the probe pin progresses and becomes brittle and easily breaks.

この中、金属の中でも比抵抗が低く、耐酸化性もあるRhが注目されている。   Among these metals, Rh having a low specific resistance and oxidation resistance has attracted attention.

特許文献7のように、低抵抗、防汚性を有するプローブピンとしてロジウム合金の特許が出されている。   As in Patent Document 7, a rhodium alloy patent has been issued as a probe pin having low resistance and antifouling properties.

特許文献7は、加工性を確保しつつ、低抵抗、防汚性を向上させるため、RhにFe、Ir、Reを数百ppm程度のごく微量添加した特許が公開されている。   Patent Document 7 discloses a patent in which Fe, Ir, and Re are added in a very small amount of about several hundred ppm in order to improve low resistance and antifouling properties while ensuring processability.

Rhの特徴として、加工硬化能が非常に高い特徴がある。このため、強加工が施せず、結晶粒が粗大な組織となる。また粒界強度が弱く、熱間加工等による加工は、イリジウムより容易だが、加工硬化した材料に曲げ応力が加わると、粒界を起点として表面にクラックが入り、場合によっては曲げ応力が加わった箇所で破折する。プローブピンとして使用する場合、伸線加工後の曲げ加工は、通常実施される場合が多く、曲げ加工を施しても、破折等の破断は無く、表面のクラックが極力ないことが求められている。   As a characteristic of Rh, there is a characteristic that work hardening ability is very high. For this reason, strong processing is not performed, and a crystal grain becomes a coarse structure. Also, the grain boundary strength is weak and processing by hot working etc. is easier than iridium, but when bending stress is applied to work-hardened material, cracks enter the surface starting from the grain boundary, and in some cases bending stress is applied Break at a point. When used as a probe pin, bending after wire drawing is usually performed in many cases, and even if bending is performed, there is no breakage such as breakage and there is a demand for minimal surface cracks. Yes.

上述した従来技術の問題に鑑み、本発明の目的は、クラックが起こりにくいプローブピンとその製造方法を提供することにある。   In view of the above-described problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a probe pin that is unlikely to crack and a method for manufacturing the probe pin.

本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討した結果、Rhに微量のZrを含有させた合金を、所定の温度で熱処理後、60%以下の加工率で加工する、または所定の温度で加熱後、60%以下の加工率で加工することにより、ビッカース硬さで350以上にすると同時に、アスペクト比(結晶粒の幅に対する長さの比、結晶粒長さ/結晶粒幅、以下アスペクト比とする)を4以上にすることにより表面に粒界を起点としたクラックが起こりにくいプローブピンが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。ここで、加工率とは圧延率または/および断面減少率の総称とする。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors processed an alloy containing a small amount of Zr in Rh at a processing rate of 60% or less after heat treatment at a predetermined temperature, or a predetermined amount. By heating at a temperature and processing at a processing rate of 60% or less, the Vickers hardness is set to 350 or more, and at the same time, the aspect ratio (the ratio of the length to the crystal grain width, crystal grain length / grain width, below) It has been found that by setting the aspect ratio to 4 or more, it is possible to obtain a probe pin that is less prone to cracks starting from grain boundaries on the surface, and the present invention has been completed. Here, the processing rate is a general term for a rolling rate and / or a cross-sectional reduction rate.

すなわち上記目的は、Zrを0.08〜0.70mass%含有し、残部がRhおよび不可避不純物からなるRh基合金を、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(%)=((伸線加工前の面積-伸線加工後の面積)/伸線加工前の面積)×100とする]が、60%以下の圧延または/および伸線加工を施した後、アスペクト比(結晶粒の幅に対する長さの比、結晶粒長さ/結晶粒幅)が4以上であり、ビッカース硬さが350以上である材料からなるプローブピンによって達成される。 That is, the above-mentioned purpose is to contain an Rh-based alloy containing 0.08 to 0.70 mass% of Zr and the balance being Rh and inevitable impurities , rolling ratio [rolling ratio (%) = ((sheet thickness before rolling−sheet thickness after rolling) ) / Thickness before rolling) × 100] or cross-section reduction rate [cross-section reduction rate (%) = ((area before wire drawing−area after wire drawing) / area before wire drawing) × 100 ”, after performing rolling or / and wire drawing of 60% or less, the aspect ratio (the ratio of the length to the width of the crystal grains, the crystal grain length / grain width) is 4 or more, This is achieved by a probe pin made of a material having a Vickers hardness of 350 or more.

上記目的は、プローブピンに使用する材料を加工前に700℃以上で熱処理後、圧延率が60%以下で圧延することを特徴とするプローブピンの製造方法によって達成される。また、プローブピンに使用する材料を加工前に700℃以上で熱処理後、断面減少率が60%以下で伸線加工することを特徴とするプローブピンの製造方法によって達成される。 The above object is achieved by a method for producing a probe pin, characterized in that the material used for the probe pin is heat-treated at 700 ° C. or higher before processing and then rolled at a rolling rate of 60% or less . Further, it is achieved by a method for manufacturing a probe pin, characterized in that a material used for the probe pin is heat-treated at 700 ° C. or higher before processing, and then drawn at a cross-section reduction rate of 60% or less.

また上記目的は、プローブピンに使用する材料を700〜1100℃の温度範囲にて加熱後、圧延率が60%以下で圧延することを特徴とするプローブピンの製造方法によって達成される。また、プローブピンに使用する材料を700〜1100℃の温度範囲にて加熱後、断面減少率が60%以下で伸線加工することを特徴とするプローブピンの製造方法によって達成される。 The above object is achieved by a method for producing a probe pin, wherein the material used for the probe pin is heated in a temperature range of 700 to 1100 ° C. and then rolled at a rolling rate of 60% or less . Further, it is achieved by a method of manufacturing a probe pin, characterized in that after the material used for the probe pin is heated in a temperature range of 700 to 1100 ° C., the cross-section reduction rate is drawn to 60% or less.

本発明に従うと、クラックが起こりにくいプローブピンとその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a probe pin that is unlikely to crack and a method for manufacturing the probe pin.

実施例1-3の組織写真Organizational photograph of Example 1-3 比較例1-1の組織写真Structural photograph of Comparative Example 1-1 比較例1-3の組織写真Structural photograph of Comparative Example 1-3 比較例1-1のSEM観察結果SEM observation result of Comparative Example 1-1

(プローブピン)
プローブピンは、プローブカードに組み込むため所定の形状に加工する必要があることから、最低でも90°の折り曲げ時に、表面のクラック等の欠陥を抑える必要がある。
またRhは、加工硬化能が大きいため低加工率でも硬さの増加が大きく、強加工が施しにくい材料である。そのため加工を施しても結晶粒は粗大なままで、粒界を起点としたクラックが入りやすい。
(Probe pin)
Since the probe pin needs to be processed into a predetermined shape in order to be incorporated into the probe card, it is necessary to suppress defects such as cracks on the surface when the probe pin is bent at least 90 °.
Rh is a material that has a high work-hardening ability, and therefore has a large increase in hardness even at a low processing rate, and is hard to be hard-worked. For this reason, even if the processing is performed, the crystal grains remain coarse and cracks are easily generated from the grain boundaries.

本発明は、素線加工時やプローブピン加工時の表面のクラックや素線及びプローブピンの破折を抑えるべく、Zrを所定量添加することにより、低い加工率でもアスペクト比で4以上にすることにより、表面のクラック、素線及びプローブピンの破折が抑えられることを見出した。   In the present invention, a predetermined amount of Zr is added to suppress cracks on the surface during wire processing and probe pin processing, and breakage of the wire and the probe pin, so that the aspect ratio is 4 or more even at a low processing rate. Thus, it was found that surface cracks, strands, and probe pin breakage were suppressed.

また本発明は、加工率は60%以下、好ましくは3〜50%とすることにより、表面のクラックや曲げた箇所からの破折が抑えられることを見出した。   Further, the present invention has found that cracks on the surface and breakage from bent portions can be suppressed by setting the processing rate to 60% or less, preferably 3 to 50%.

また本発明のプローブピンは、Zrが0.08〜0.7mass%、残部をRhおよび不可避不純物からなる合金からなるものである。またより好ましい組成は、Zrが0.1〜0.6mass%、残部がRhからなることにより、アスペクト比を大きくすることができ、さらに加工材で使用されるため、加工時の比抵抗の上昇を抑えることができる。   The probe pin of the present invention is made of an alloy composed of 0.08 to 0.7 mass% Zr and the balance of Rh and inevitable impurities. A more preferable composition is that Zr is 0.1 to 0.6 mass% and the balance is Rh, so that the aspect ratio can be increased, and further, since it is used in a processed material, it suppresses an increase in specific resistance during processing. Can do.

本発明のプローブピンに使用する材料は、700℃以上で熱処理後、60%以下、好ましくは3〜50%での加工率で加工することができる。熱処理温度は、700℃未満では、十分軟化されず、加工後にクラックや割れ、破断が起こる。同様に加工率が60%を超えると、加工後にクラックや割れ、破断が発生するためである。   The material used for the probe pin of the present invention can be processed at a processing rate of 60% or less, preferably 3 to 50% after heat treatment at 700 ° C. or higher. If the heat treatment temperature is less than 700 ° C., it is not sufficiently softened, and cracks, cracks and breaks occur after processing. Similarly, if the processing rate exceeds 60%, cracks, cracks and breaks occur after processing.

本発明のプローブピンに使用する材料は、700〜1100℃の温度範囲にて加熱後、60%以下、好ましくは3〜50%の加工率で加工することができる。加熱温度が700〜1100℃の温度範囲から外れると、表面にクラックや割れが発生するためである。ここで、加工率は圧延率または/および断面減少率をいう。   The material used for the probe pin of the present invention can be processed at a processing rate of 60% or less, preferably 3 to 50% after heating in a temperature range of 700 to 1100 ° C. This is because cracks and cracks are generated on the surface when the heating temperature is out of the temperature range of 700 to 1100 ° C. Here, the processing rate refers to the rolling rate or / and the cross-section reduction rate.

(プローブピンの製造方法)
本発明に従うプローブピンに使用する合金は、それ自体既知の方法に従い、例えばRhにZrを所定量添加し、それをアーク溶解炉やプラズマ溶解炉にて溶解することにより製造することができる。溶解時の炉雰囲気としては、不活性ガスを使用することができる。また溶融状態の上記の合金を適当な型で凝固させることにより、インゴットを作製する。
(Probe pin manufacturing method)
The alloy used for the probe pin according to the present invention can be produced by adding a predetermined amount of Zr to Rh and melting it in an arc melting furnace or a plasma melting furnace according to a method known per se. An inert gas can be used as the furnace atmosphere during melting. Further, the ingot is produced by solidifying the above alloy in a molten state with an appropriate mold.

インゴットを700℃以上の温度で熱処理後、60%以下の加工率にて、または700〜1100℃で加熱後、加工率が60%以下で且つ温間または熱間鍛造やスェージング加工を施し、加工することができる。   After heat treating the ingot at a temperature of 700 ° C or higher, at a processing rate of 60% or less, or after heating at 700 to 1100 ° C, the processing rate is 60% or less and subjected to warm or hot forging or swaging. can do.

インゴットを700℃以上の温度で熱処理後、60%以下の加工率にて、または700〜1100℃で加熱後、加工率が60%以下で且つ温間または熱間溝ロールにより角形または多角形の棒材または線材に加工する。さらにダイスを用い700℃以上の温度で熱処理後、60%以下の加工率にて、または700〜1100℃で加熱後、加工率が60%以下で且つ200℃以上の温間または熱間伸線加工することにより、プローブピン用材料を作製することができる。圧延により板形状を作製し、そこから切削加工等を用いて、所定形状のプローブピンとするプローブピン用材料を作製することができる。そのプローブピン用材料を切削等によりプローブピンとすることができる。   After heat-treating the ingot at a temperature of 700 ° C. or higher, at a processing rate of 60% or less, or after heating at 700 to 1100 ° C., the processing rate is 60% or less and is square or polygonal by a warm or hot groove roll. Process into bar or wire. Furthermore, after heat treatment at a temperature of 700 ° C or higher using a die, at a processing rate of 60% or less, or after heating at 700 to 1100 ° C, the processing rate is 60% or less and warm or hot wire drawing at 200 ° C or higher By processing, a probe pin material can be produced. A plate shape can be produced by rolling, and a probe pin material can be produced from the resulting shape using a cutting process or the like. The probe pin material can be made into a probe pin by cutting or the like.

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

Rhに、Zrを所定量に配合し、1試料につき60gになるよう所定量配合、所定形状の水冷銅ハース上でアーク溶解炉にて溶解、凝固させインゴットを作製した。表1に作製した組成を示す。また比較例としてRhおよびRh-Ti合金インゴットを作製した。   A predetermined amount of Zr was mixed with Rh, and a predetermined amount was mixed to 60 g per sample, and melted and solidified in an arc melting furnace on a water-cooled copper hearth having a predetermined shape to prepare an ingot. Table 1 shows the composition produced. In addition, Rh and Rh-Ti alloy ingots were prepared as comparative examples.

加工性を見極めるため、作製したインゴットを、酸素−都市ガスバーナーにより1000℃まで加熱(熱処理)後、溝ロール加工により断面減少率20%で加工した。断面減少率(%)=((加工前の面積-加工後の面積)/加工前の面積)×100とする。   In order to determine the workability, the manufactured ingot was heated (heat treated) to 1000 ° C. with an oxygen-city gas burner and then processed by groove roll processing with a cross-sectional reduction rate of 20%. Cross section reduction rate (%) = ((area before processing−area after processing) / area before processing) × 100.

この段階では、全サンプルともクラックが発生しなかった。   At this stage, no cracks occurred in all samples.

上記加工後の各サンプル(以下、加工材という)の硬さを測定した。
また加工材をさらに1000℃×1hr熱処理した各サンプル(以下、熱処理材という)の硬さ測定結果を表2に示す。
The hardness of each sample after processing (hereinafter referred to as a processed material) was measured.
Table 2 shows the hardness measurement results of samples (hereinafter referred to as heat treated materials) obtained by further heat treating the processed material at 1000 ° C. for 1 hour.

実施例、比較例ともに20%程度の低加工率でHV350以上の硬さを有し、硬さでは比較例のサンプルでも使用可能な硬さとなっている。加工材を熱処理した試料は実施例、比較例ともにHV300以下であることから、低加工でも硬さの増加が大きいことが分かる。   Both the examples and the comparative examples have a hardness of HV350 or more at a low processing rate of about 20%, and the hardness is a hardness that can be used for the samples of the comparative examples. Since the samples obtained by heat-treating the processed material are HV300 or less in both the examples and the comparative examples, it can be seen that the increase in hardness is large even in low processing.

加工後(加工材)の各サンプルの組織観察を行い、アスペクト比(=結晶粒の長さ/結晶粒の幅)を算出した。調査結果を表3に示す。   The structure of each sample after processing (processed material) was observed, and the aspect ratio (= crystal grain length / crystal grain width) was calculated. The survey results are shown in Table 3.

表3に示すように実施例は全て、アスペクト比が4.0以上になっているのに対し、比較例1-1〜1-2、1-3はアスペクト比が2以下と加工組織を呈していない。   As shown in Table 3, all the examples have an aspect ratio of 4.0 or more, whereas Comparative Examples 1-1 to 1-2 and 1-3 have no aspect ratio of 2 or less and have no processed structure. .

代表として実施例1-3、比較例1-1、比較例1-3の加工材の縦断面組織写真を図1〜3に示す。   As representative examples, longitudinal sectional photographs of the processed materials of Example 1-3, Comparative Example 1-1, and Comparative Example 1-3 are shown in FIGS.

図1〜3から分るように、実施例1-3は20%の低加工率でも繊維状組織を示しているのに対し、比較例1-1および比較例1-3は結晶粒の大小はあるものの、加工組織とはなっておらずほぼ等軸晶の形態となっている。   As can be seen from FIGS. 1 to 3, Example 1-3 shows a fibrous structure even at a low processing rate of 20%, whereas Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-3 have large and small crystal grains. However, it is not a processed structure and is almost in the form of equiaxed crystals.

加工(加工材)後、各サンプルの電気抵抗を測定し、加工材の比抵抗を調査した。
各サンプルの室温での比抵抗調査結果を表4に示す。
After processing (processed material), the electrical resistance of each sample was measured, and the specific resistance of the processed material was investigated.
Table 4 shows the results of investigation of specific resistance at room temperature for each sample.

実施例は、加工率20%で10.0μΩ・cm以下となり、加工材でも焼鈍したPtの比抵抗である10.5μΩ・cmより低い値となり、プローブ材として優れた特性を有していることがわかる。一方、比較例1-4は10.9μΩ・cmとなり、Ptの比抵抗よりも高くなっている。すなわち、Zrが1.0mass%のRh基合金では、比抵抗がPtよりも大きいため、抵抗加熱によるプローブピンの温度上昇が起きやすいという問題がある。   The example is 10.0 μΩ · cm or less at a processing rate of 20%, which is lower than the specific resistance of annealed Pt, which is 10.5 μΩ · cm, and shows excellent characteristics as a probe material. . On the other hand, Comparative Example 1-4 is 10.9 μΩ · cm, which is higher than the specific resistance of Pt. That is, the Rh-based alloy with Zr of 1.0 mass% has a problem that the temperature of the probe pin is likely to increase due to resistance heating because the specific resistance is larger than Pt.

加工温度の見極めのため、前述の加工材を電気炉にて600℃まで加熱(熱処理)後、溝ロール加工により断面減少率20%で加工し、加工後の各サンプルの状態を観察した。その時の加工状況を表5に示す。   In order to ascertain the processing temperature, the above-mentioned processed material was heated (heat treatment) to 600 ° C. in an electric furnace, processed by groove roll processing at a cross-section reduction rate of 20%, and the state of each sample after processing was observed. Table 5 shows the processing conditions at that time.

表5の結果から、700℃未満の熱処理では、断面減少率が20%程度の低加工でも全試料で表面にクラックが発生し、この条件での加工はここで中断した。   From the results in Table 5, the heat treatment at less than 700 ° C. caused cracks on the surface of all samples even when the cross-section reduction rate was as low as about 20%, and the processing under these conditions was interrupted here.

加工率の見極めのため、前述の加工材を、電気炉にて1000℃まで加熱(熱処理)後、圧延にて圧延率が70%となるよう圧延し、加工後の各サンプルの状態を観察した。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。
その時の加工状況を表6に示す。
In order to determine the processing rate, the above-mentioned processed material was heated to 1000 ° C. (heat treatment) in an electric furnace, then rolled to a rolling rate of 70%, and the state of each sample after processing was observed. . Rolling ratio (%) = ((sheet thickness before rolling−sheet thickness after rolling) / sheet thickness before rolling) × 100.
Table 6 shows the processing conditions at that time.

表6の結果から、加工率が60%を超えた70%の圧延で、全試料でクラックや割れが発生し、この条件での加工はここで中断した。   From the results in Table 6, cracking and cracking occurred in all samples during rolling at 70% with a processing rate exceeding 60%, and processing under these conditions was interrupted here.

次に、前述の加工材をさらに加工し、□1.0mm程度まで細径化を図った。具体的には、800℃で加熱後、酸素-都市ガスバーナーで加熱して材料の温度が放射温度計での値で700〜1000℃となるよう溝ロール加工を行った。加工率は、断面減少率40%以下で行っている。そして、溝ロール加工した材料を半径約150mmのリールに巻いた。その時の加工状況を表7に示す。   Next, the aforementioned processed material was further processed to reduce the diameter to about □ 1.0 mm. Specifically, after heating at 800 ° C., heating with an oxygen-city gas burner was performed so that the temperature of the material was 700 to 1000 ° C. as measured by a radiation thermometer. The processing rate is a cross-sectional reduction rate of 40% or less. The grooved roll material was wound on a reel with a radius of about 150 mm. Table 7 shows the processing conditions at that time.

表7で示すように、各サンプル共に加工直後では特に問題なかったが、リールに巻く段階になると実施例1-1〜1-6は特に問題なかったが、比較例1-1〜1-3はリールにかかり、曲げ応力が加わる箇所にて破折が多発し、加工できなかった。   As shown in Table 7, each sample had no particular problem immediately after processing, but Examples 1-1 to 1-6 had no particular problem when it was wound on a reel, but Comparative Examples 1-1 to 1-3. Was applied to the reel, and broke frequently at locations where bending stress was applied, making it impossible to process.

代表例として、破折が特に多発した比較例1-1の破折箇所のSEM観察結果を図4に示す。   As a representative example, FIG. 4 shows the SEM observation result of the broken part of Comparative Example 1-1 in which breakage occurred particularly frequently.

観察の結果、図4で示すように粒界に沿って破折していた。
このことから、所定量のZrを添加しないと、曲げ応力が加わらない加工では問題ないが、加工歪みが入った状況で曲げ応力が加わると、クラックが入り、粒界に沿って破折しやすくなることが分かる。また比較例1-3のように、Zr以外の元素を添加しても改善するとは限らないことが分かる。
As a result of the observation, fractures occurred along the grain boundaries as shown in FIG.
For this reason, if a predetermined amount of Zr is not added, there is no problem in processing where bending stress is not applied, but if bending stress is applied in a state where processing strain is applied, cracks will occur and break along the grain boundaries. I understand that Further, as in Comparative Example 1-3, it can be seen that the addition of elements other than Zr does not always improve.

さらに、表7に示す溝ロールから出た後の実施例サンプルに対し以下の加工を行った。すなわち、電気炉にて800℃まで加熱後、ダイスを用いて断面減少率3%にて伸線加工した。そして、ダイス加工した材料を半径が約150mmのリールに巻いた。その時の加工状況を表8に示す。   Further, the following processing was performed on the example samples after coming out of the groove roll shown in Table 7. That is, after heating to 800 ° C. in an electric furnace, the wire was drawn using a die at a cross-section reduction rate of 3%. Then, the die-processed material was wound on a reel having a radius of about 150 mm. Table 8 shows the processing conditions at that time.

表8で示すように、各サンプル共に加工直後、リールに巻く段階ともに特に問題なかった。   As shown in Table 8, there was no particular problem at the stage of winding each reel immediately after processing for each sample.

表8の線材を使用してプローブピンを作製したところ、クラック等の問題はなかった。   When probe pins were produced using the wires shown in Table 8, there were no problems such as cracks.

Claims (3)

99.92〜99.30mass%のRh基合金で、Zrが0.08〜0.70mass%および不可避不純物と合わせて合計で100mass%からなる合金で、アスペクト比(結晶粒の幅に対する長さの比、結晶粒長さ/結晶粒幅)が4以上、ビッカース硬さが350以上の材料からなるプローブピン。   99.92 ~ 99.30mass% Rh-based alloy with Zr of 0.08 ~ 0.70mass% and total of 100mass% in combination with inevitable impurities, aspect ratio (length ratio to grain width, grain length A probe pin made of a material having a crystal grain width) of 4 or more and a Vickers hardness of 350 or more. 請求項1のプローブピンの製造方法において、プローブピンに使用する材料を加工前に700℃以上で熱処理後、圧延率または断面減少率が60%以下で圧延または/および伸線加工することを特徴とするプローブピンの製造方法。   2. The method of manufacturing a probe pin according to claim 1, wherein the material used for the probe pin is heat-treated at 700 ° C. or higher before being processed, and then rolled or / and drawn at a rolling rate or a cross-section reduction rate of 60% or less. A method for manufacturing a probe pin. 請求項1のプローブピンの製造方法において、プローブピンに使用する材料を圧延率または断面減少率が60%以下で、かつ700〜1100℃の温度範囲にて加熱後、圧延または/および伸線加工することを特徴とするプローブピンの製造方法。   2. The method of manufacturing a probe pin according to claim 1, wherein the material used for the probe pin is rolled or / and drawn after heating at a rolling rate or cross-section reduction rate of 60% or less and in a temperature range of 700 to 1100.degree. A method of manufacturing a probe pin, comprising:
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