JP2021124499A - クラッドワイヤ及びクラッドワイヤの製造方法 - Google Patents

クラッドワイヤ及びクラッドワイヤの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2021124499A
JP2021124499A JP2020218799A JP2020218799A JP2021124499A JP 2021124499 A JP2021124499 A JP 2021124499A JP 2020218799 A JP2020218799 A JP 2020218799A JP 2020218799 A JP2020218799 A JP 2020218799A JP 2021124499 A JP2021124499 A JP 2021124499A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wire
clad
clad portion
alloy
gold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020218799A
Other languages
English (en)
Inventor
マルク ラッティグ
Raettig Marc
マルク ラッティグ
ティロ ビルンバウム
Birnbaum Thilo
ティロ ビルンバウム
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Original Assignee
Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Deutschland GmbH and Co KG filed Critical Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Publication of JP2021124499A publication Critical patent/JP2021124499A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/0009Details relating to the conductive cores
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/06711Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06733Geometry aspects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/06711Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06755Material aspects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/06711Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06755Material aspects
    • G01R1/06761Material aspects related to layers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/073Multiple probes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of measuring instruments, e.g. of probe tips
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/22Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/22Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H01B13/222Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by electro-plating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/1875Multi-layer sheaths
    • H01B7/188Inter-layer adherence promoting means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/20Metal tubes, e.g. lead sheaths
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/20Metal tubes, e.g. lead sheaths
    • H01B7/205Metal tubes, e.g. lead sheaths composed of aluminium
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/06711Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/073Multiple probes
    • G01R1/07307Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07314Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being perpendicular to test object, e.g. bed of nails or probe with bump contacts on a rigid support
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/073Multiple probes
    • G01R1/07307Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07342Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being at an angle other than perpendicular to test object, e.g. probe card

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Measuring Leads Or Probes (AREA)

Abstract

【課題】より大きい熱伝導率及び導電率を有し、同時に弾性率及び弾力性に関して試験針に好適な機械的特性を有する試験針およびその製造方法を提供する。
【解決手段】試験針又は摺動接点を製造するためのクラッドワイヤ1は、ロジウム又はロジウム系合金から作製されるワイヤコア2と、銅若しくは銀若しくはアルミニウム、又は銅系合金若しくは銀系合金若しくはアルミニウム系合金から作製される内側クラッド部3であって、ワイヤコア2を少なくとも2つの反対の側で覆うか又はワイヤコア2を完全に包み囲む内側クラッド部3と、ワイヤコア2と内側クラッド部3との間に配置される、金又は金系合金から作製される接着促進層5と、内側クラッド部3の材料よりも大きい硬度を有する金属又は金属合金から作製される外側クラッド部4であって、内側クラッド部3を包み囲む外側クラッド部4とを有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、端子パッドの接触を試験するための試験針を製造するための、又はマルチワイヤスライダ(multi−wire slider)及びタフトブラシ等の摺動接点を製造するためのクラッドワイヤに関する。
本発明は、少なくとも1つのそのようなクラッドワイヤを有する試験針及び摺動接点に、並びにそのようなクラッドワイヤの製造方法にも関する。
クラッドワイヤ(クラッド線)は、異なる材料の特性を組み合わせるものであり、それゆえ異なる分野で有益に使用することができる。例えば、クラッドワイヤは、マイクロエレクトロニクスにおける端子の電気接触を試験するための試験針として、又は電気的な摺動接点を製造するためのスライディングワイヤとして使用することができる。
チップ製造の間、切り分けられていない状態で集積回路(IC)の動作性を試験するために、ウエハは、加工の直後に試験針と接触させられる。一連の試験針が、個々のチップの構造化の後に、機能性について半導体ウエハを試験する。この試験針は、ウエハの設計に適合されたプローブカードに固定される。試験プロセスでは、ウエハは試験針に押し付けられ、試験針とICのパッドとの間で接触が確立され、アルミニウムパッドの場合には、パッシベーション層を介して確立される。次いで、接触、高電流密度での電気的特性値及び温度変化の際の電気的挙動等の種々のパラメータが試験される。
従って、試験針は、パワーエレクトロニクスの製造、電気接点の品質を試験するためのチップ及び他の電気回路の接触に使用される(例えば、米国特許出願公開第2014/0266278A1号明細書及び米国特許出願公開第2010/0194415A1号明細書を参照)。
良好な試験針の重要なパラメータは高導電率であり、その理由は、この場合では、高い電流が伝達される必要があるからであり、他に好適な弾性率(m)及び高い耐力(Rp0.2)であり、これらは良好な弾力性(弾性特性)を生み出すからである。高い熱伝導率は、熱エネルギーの良好な放散をもたらし、従って、電気抵抗の可能な限り小さい追加の熱増加しか引き起こさない。好適な硬度、弾性率及び耐力は、一方では、保守間隔を短く保つために、他方では、試験針の良好な弾力性を達成するために必要とされる。
タングステン、炭化タングステン、パラジウム−銅−銀合金及びタングステン−レニウムの材料から作製された試験針は、アルミニウムパッド上での試験に広く使用されている。これらは、特に硬く、アルミニウムパッドは、金パッドよりも堅牢であり、金パッドよりも硬い針での試験により良好に耐えることができる。
金パッド上への適用のために、Pd合金、例えば、Deringer Ney製のPaliney(登録商標)H3CまたはAdvanced Probing製のNewTec(登録商標)が知られている。加えて、PtNi30合金は、試験針のために市場に出ている。米国特許出願公開2010/0239453A1号明細書及び欧州特許出願公開第2 248 920A1号明細書は、試験針を製造するための低ドープイリジウム合金を開示している。
米国特許出願公開第2006/0197542A1号明細書は、試験針を製造するためのイリジウム系合金及び白金系合金を開示している。これらの合金は、金パッド上に配置された塗料層を通して良好な接触を確立することができるようにするために、300HV〜500HVの高硬度を有する。
イリジウムは他の金属に比べて熱伝導率や導電率が低いという欠点がある。
これらの合金の欠点は、チップを研削しなければならないことであり、これは、より高価であり、しばしば手動で行われるプロセスである。
さらには、試験構造体は、マイクロシステム技術を用いて小規模に製造することができる。この場合、高い製造コストは不利である。
現在、いわゆるプローブ針(試験針)には、高い導電率と熱伝導率を有するが、硬度や引張強さも高い金属や合金が使用されている。基準として純銅の導電率(100% IACS)が使用される。しかしながら、銅(Cu)及び銀(Ag)は延性が高く、使用中に試験針が変形する可能性があるため、これらの目的には使用できない。試験針の典型的な材料は、10%の金及び10%の白金を含有し、例えば、Paliney(登録商標) 7及びHera 648の商品名で販売されている析出硬化パラジウム−銀合金である。しかしながら、PtNi合金(白金−ニッケル合金)またはロジウム(Rh)も、試験針を製造するための箔の材料として使用される。導電率、熱伝導率、引張強さ及び硬度の間で可能な限り良好な妥協点であるこのような金属または合金については、可能な最大導電率は5%〜30% IACSである。
プローブ用途のための典型的な材料には、ロジウム及びその合金が含まれる。しかしながら、純粋な形態のロジウムは、比較的高い弾性率(約370GPa)を有するので、限られた範囲でしか使用できない。この制約は、これらの材料から作製された試験針が、弾性率または結果として生じる必要な機械的力及び応力を補償するために、最も薄い直径及び極めて長くされた試験針でのみ使用可能であるという効果を有する。しかしながら、より長い針は、試験針の電気抵抗が著しく増加するという結果を有し、これは不利である。同時に、ロジウム及びその合金は、いずれの場合にも、通常、わずか約30% IACSの低い導電率しか有さない。さらには、熱放散は、細くて長い試験針によって損なわれる。
しかしながら、試験針に加えて、高い導電率及び熱伝導率を有し、同時に高い硬度及び引張強さのような良好な機械的性質を有する材料の他の用途、例えば特に摺動接点用のワイヤのような他の用途もまた利益をもたらす。摺動接点の場合には、一方では、表面によって低い接触抵抗が生じ、他方では、材料があまりにも速く摩耗せず、すなわち擦り減らず、または、腐食しないことが重要である。
高い導電率に加えて、パワーエレクトロニクスにおける試験針(プローブ針)またはスライディングワイヤ(摺動ワイヤ)のような用途には、高い機械的強度及び硬度も要求される。この場合、耐温度性や耐熱性も重要である。
国際公開第2016/009293A1号パンフレットは、試験針であって、先端が試験針の前面に配置され、この先端が機械的に硬い第1の材料からなり、試験針の残部が高い導電率を有する第2の材料からなる試験針を提案している。同様の試験針は、米国特許出願公開第2013/0099813A1号明細書、欧州特許出願公開第2 060 921A1号明細書及び米国特許出願公開第2012/0286816A1号明細書からも知られている。米国特許出願公開第2019/0101569A1号明細書は、このような先端を有し、この先端がクラッドワイヤのワイヤコア(ワイヤ芯)にのみ固定されているクラッドワイヤを提案している。このクラッドワイヤは、単一の被覆を有するワイヤコアを有することを意図している。これの欠点は、試験針がその長さにわたってもはや均一な物性を有していないこと、並びに、引張強さに加えて導電率及び熱伝導率が2つの材料の間の結合に非常に大きく依存することである。加えて、ある領域における低い導電率は、別の領域における高い導電率によって容易に補償することができない。これは、電気抵抗器の直列接続の場合のように、電流は両方の領域を通過しなければならないためである。
試験針またはスライディングワイヤを製造するための複合ワイヤとして、周囲全体が被覆されたワイヤを使用することができ、これは、例えば、連続圧延プロセスによって、またはガルバニックコーティングの助けを借りて、いわゆるクラッドワイヤまたはダブルワイヤとして製造することができる。例えば、これらは、以前に公開されていない独国特許出願公開第10 2019 130 522.5号明細書に記載されているように、スリップリング(集電環)送信機の摺動接点またはマイクロスイッチのスイッチ接点における接点用途に使用することができるように、貴金属合金(例えば、Hera238)で被覆された、例えば内部にCuBeなどのCu合金を含む基礎金属を有することができる。
米国特許出願公開第2014/0266278A1号明細書 米国特許出願公開第2010/0194415A1号明細書 米国特許出願公開2010/0239453A1号明細書 欧州特許出願公開第2 248 920A1号明細書 米国特許出願公開第2006/0197542A1号明細書 国際公開第2016/009293A1号パンフレット 米国特許出願公開第2013/0099813A1号明細書 欧州特許出願公開第2 060 921A1号明細書 米国特許出願公開第2012/0286816A1号明細書 米国特許出願公開第2019/0101569A1号明細書 独国特許出願公開第10 2019 130 522.5号明細書
それゆえ、本発明の目的は、先行技術の短所を克服することである。特に、より大きい熱伝導率及び導電率を有し、同時に弾性率及び弾力性に関して試験針に好適な機械的特性を有する試験針の製造に用いることができる材料及びそのような材料の製造方法が見出されるべきである。
さらには、上記材料は、可能な限り長い耐用年数及びパッドに対する損傷がほとんどないか又はまったくないことを保証するために、十分に高い硬度を有する必要がある。同時に、その材料は、試験針が接触中に塑性的に変形しないように、そしてそのような試験針を備えるプローブカードの製造中に可能な限り大きい耐久力を保つために、十分な弾性を有する必要がある。
本発明のさらなる目的は、上述の特性を満たす試験針を提供することである。さらには、本発明は、そのような材料から作製される複数のワイヤを含む摺動接点を開発するというさらなる課題に対処する。
本発明の目的は、試験針又は摺動接点を製造するためのクラッドワイヤであって、
1. ロジウム又はロジウム系合金から作製されるワイヤコアと、
2. アルミニウム若しくは銅若しくは銀又は銅系合金若しくは銀系合金若しくはアルミニウム系合金から作製される内側クラッド部であって、この内側クラッド部は、上記ワイヤコアを少なくとも2つの反対の側で覆うか又は上記ワイヤコアを完全に包み囲む内側クラッド部と、
3. 上記ワイヤコアと上記内側クラッド部との間に配置される、金又は金系合金の接着促進層と、
4. 上記内側クラッド部の材料よりも大きい硬度を有する金属又は金属合金から作製される外側クラッド部であって、この外側クラッド部は上記内側クラッド部を包み囲む外側クラッド部と
を含むクラッドワイヤによって成し遂げられる。
ベース合金は、少なくとも50原子%の割合の記載された元素を含有する合金を意味すると理解される。
クラッド部は、さらに内側に存在するクラッドワイヤの一部を取り囲む層又はコーティングを意味すると理解される。
上記内側クラッド部が上記ワイヤコアを完全に包み囲むこと、及び/又は上記外側クラッド部が上記内側クラッド部を完全に包み囲むことを提供することができる。
上記外側クラッド部は、好ましくは、上記クラッドワイヤの外部表面を形成する。
ワイヤコアは、クラッドワイヤの最内の、軸方向に延在する部分を意味すると理解される。
使用されるロジウム系合金は、好ましくは、0.01重量%〜30重量%のジルコニウム及び1重量%以下の他の元素(不純物)を有するロジウム合金又はロジウム合金Hera5270である。特に好ましくは、欧州特許第2 662 465 B1号明細書に記載される合金又は0.2重量%のジルコニウムを有し残りが製造に関連する不純物を含むロジウムであるRhZr0.2合金が使用される。
上記接着促進層のための金系合金は、少なくとも90原子%金を含有することが好ましい。
上記銅系合金は、好ましくは、少なくとも50原子%の銅及び一般の不純物を有する銅−銀合金若しくは銅−金合金若しくは銅−アルミニウム合金、又は少なくとも50原子%の銅及び金属である銀、金、アルミニウムのうちの少なくとも2種及び一般の不純物を含有する銅系合金である。
上記銀系合金は、好ましくは、少なくとも50原子%銀及び一般の不純物を有する銀−銅合金若しくは銀−金合金若しくは銀−アルミニウム合金、又は少なくとも50原子%銀及び金属である銅、金、アルミニウムのうちの少なくとも2種及び一般の不純物を含有する銀系合金である。
本発明によれば、好ましくは、上記クラッドワイヤが多層複合材ワイヤであるということが提供されうる。
特に好ましくは、上記ワイヤコア(一般の不純物を除く)は、0.1重量%〜30重量%のジルコニウムを有する(非常に特に好ましくは0.2重量%のジルコニウムを有する)ロジウム系合金からなり、上記接着促進層は金(一般の不純物を除く)からなり、上記内側クラッド部は銅、銀又はアルミニウム(一般の不純物を除く。銅が非常に特に好ましい)からなり、上記外側クラッド部は、パラジウム−ニッケル合金、ロジウム、ロジウム−ジルコニウム合金、銅−スズ−亜鉛合金又は金系合金(一般の不純物を除く)からなり、好ましくはこの金系合金(一般の不純物を除く)は金−コバルト合金、金−鉄合金又は金−ニッケル合金である。
本発明に係るクラッドワイヤの場合、上記ワイヤコアの体積が、内側クラッド部の体積と少なくとも同程度に大きい、好ましくは上記ワイヤコアの体積が、内側クラッド部の体積と同程度に大きいか、又は内側クラッド部の体積の20倍以下であるということが提供されうる。
本発明に係るクラッドワイヤの場合、上記ワイヤコア及び内側クラッド部が、接着促進層の少なくとも2倍の厚さ又は層厚さ、特に接着促進層の少なくとも3倍の厚さ又は層厚さを有するということも提供されうる。
これらの2つの手段によって、当該クラッドワイヤの必須の機械的特性及び電気特性が、上記ワイヤコア及び内側クラッド部並びにそれらの体積比によって主に規定されるということが成し遂げられる。
さらには、拡散保護層が内側クラッド部と外側クラッド部との間に拡散障壁として配置され、この拡散保護層は、好ましくはニッケル若しくは金又はニッケル系合金若しくは金系合金からなるということが提供されうる。
結果として、特に、内側クラッド部の電気特性は、外側クラッド部からの原子又はイオンの内向きの拡散によっては損なわれないということが成し遂げられる。特に、内側クラッド部の導電率は、結果として低下しないことになる。特に、これは、当該クラッドワイヤが使用されるときの、内側クラッド部の内部への異物原子の内向きの拡散による経時的な導電率の劣化を防止する。
この場合、上記内側クラッド部が拡散保護層の少なくとも2倍の層厚さを有する、好ましくは内側クラッド部が拡散保護層の少なくとも3倍の層厚さを有するということが提供されうる。
これは、上記拡散保護層が、内側クラッド部と比較して、当該クラッドワイヤ自体の機械的特性及び電気特性に大きすぎる影響を及ぼさないことを確実にすることを意図している。
本発明の好ましい開発によれば、上記外側クラッド部が、ロジウム、ロジウム系合金、銅−スズ−亜鉛合金、パラジウム−ニッケル合金又は金系合金からなり、この金系合金が、好ましくは金−コバルト合金、金−鉄合金又は金−ニッケル合金であるということが提供されうる。
これらの材料及び合金は硬く、従って、摩耗保護層として特に十分に使用することができる。上記外側クラッド部がパラジウム−ニッケル合金からなるということが好ましい。
室温の当該クラッドワイヤが、少なくとも150GPa、好ましくは少なくとも200GPa、特に好ましくは215GPaの弾性率(弾性係数又は略してm)を有すること、及び/又は
室温の当該クラッドワイヤが、少なくとも1800MPa、好ましくは少なくとも2000MPa、特に好ましくは2150MPaの0.2%オフセット耐力(オフセット降伏強度)Rp0.2(弾性限界)を有すること、及び/又は
室温の当該クラッドワイヤが、少なくとも40% IACS、好ましくは少なくとも50% IACS、特に好ましくは57% IACSの導電率を有すること
も提供されうる。
これらの機械的特性及び電気特性、特にこれらの組み合わせは、当該クラッドワイヤが特に良好な弾力性及び高導電率を有し、そのため上記クラッドワイヤが試験針又は摺動接点として使用することができるということを確実にする。
弾性率m、0.2%オフセット耐力Rp0.2及び引張強さRは、Zwick Z250引張試験機によって測定される。引張試験は、55μmのワイヤ直径を有するクラッドワイヤに対して実施されたものであり、それに関する。弾性率m及び耐力Rp0.2に関する試験速度は1mm/分であり、他方、引張強さRについての試験速度は10mm/分であった。
導電率は、Burster Resistomat 2316を用いて、規定の長さについて試験片にわたる電圧降下の4極測定によって測定された。この測定は、0.06m〜0.07mのワイヤ長さ、52μmの直径を有するクラッドワイヤ及び10mAの測定電流を使用して実施される。
さらには、当該クラッドワイヤが、200μm以下の直径又は厚さを有し、好ましくは10μm〜100μmの直径又は厚さを有し、非常に特に好ましくは20μm〜70μmの直径又は厚さを有するということが提供されうる。
これらの直径を有するクラッドワイヤ又はこれらの厚さを有する平坦なクラッドワイヤは、試験針として及びスライディングワイヤとして特に良好に使用可能である。
さらには、
上記ワイヤコアが、9μm〜100μm、好ましくは20μm〜70μmの直径又は厚さを有し、非常に特に好ましくは30μm〜60μmの直径又は厚さを有すること、及び/又は
上記内側クラッド部が、1μm〜20μm、好ましくは5μm〜15μmの層厚さを有すること、及び/又は
上記外側クラッド部が、0.5μm〜5μm、好ましくは1μm〜3μmの層厚さを有すること、及び/又は
上記接着促進層が、100nm〜1000nm、好ましくは300nm〜600nmの層厚さを有すること
が提供されうる。
これらの材料厚さがあれば、上記ワイヤコア及び上記それぞれの層が当該クラッドワイヤの機械的特性及び電気特性に対して所望の寄与をもたらすということが成し遂げられる。
上記接着促進層、内側クラッド部、外側クラッド部及び任意に拡散保護層がガルバニックコーティングであるということも提供されうる。
これは、費用効率が高い被覆を可能にする。加えて、このようにして、完全な被覆が起こることを確実にすることが可能である。
内側クラッド部がアルミニウム又はアルミニウム系合金からなる場合、その内側クラッド部は、好ましくは、物理気相成長(PVD)等の物理的真空蒸着法によってワイヤコアに施すことができる。
好ましい実施形態によれば、上記ワイヤコアは加工硬化されているということが提供されうる。
加工硬化された材料は、機械的二次成形によってさらなる変形に対して硬くされた材料を意味すると理解される。転位密度は塑性変形の結果として増加する(1012−2まで)ので、複数の転位がそれらの動きを相互に互いを妨害する確率は上昇する。それゆえ、さらなる変形のためにはより大きい応力が必要であり、これは、耐力及び強度の上昇として認識できるようになる。この挙動は、加工硬化と呼ばれる。低い予変形により、例えば圧延又は延伸によりワイヤコアの強度を高めるために、本発明によればこの効果が利用される。
当該クラッドワイヤの機械的特性、特に弾力性は、これにより向上する。
さらには、ワイヤコアが矩形断面を有するということが提供されうる。好ましくは、当該クラッドワイヤは、ワイヤコアの帯板(条片、ストリップ)から製造される、特に好ましくは、当該クラッドワイヤは、上記内側クラッド部及び上記接着促進層で被覆された上記ワイヤコアの帯板から製造されるということが提供されうる。
従って、当該クラッドワイヤは、矩形断面を有するクラッドワイヤであることも可能である。その場合、当該クラッドワイヤは、フラットワイヤと呼ぶこともできる。
あるいは、上記ワイヤコアは、丸い、特に円形の断面を有する通常のワイヤであってもよい。その場合、当該クラッドワイヤも丸い、特に円形の断面を有する。特に80μm未満の小さい直径については、直径に関して20%以下の理想的な円形の対称性からのずれが生じてもよい。
ワイヤとは対照的に、帯板状ワイヤコアは矩形断面を有するが、角が丸いということは可能である。当該クラッドワイヤの帯板状ワイヤコアの幅は、好ましくは厚さの少なくとも2倍である。この場合も、帯板状クラッドワイヤ内の20%以下のずれは可能である。
本発明によって対処される課題は、クラッドワイヤの製造方法であって、以下の順番の
A)ロジウム又はロジウム系合金から作製されるワイヤコアを準備する工程と、
B)上記ワイヤコアを、金又は金系合金から作製される接着促進層で被覆する工程と、
C)上記接着促進層で被覆された上記ワイヤコアを、銅若しくは銀若しくはアルミニウム又は銅系合金若しくは銀系合金若しくはアルミニウム系合金の内側クラッド部で被覆する工程と、
D)上記接着促進層及び上記内側クラッド部で被覆された上記ワイヤコアを、上記内側クラッド部の材料よりも大きい硬度を有する金属又は金属合金から作製される外側クラッド部で被覆する工程と
を特徴とする方法によっても解決される。
この方法によって製造されるクラッドワイヤは、本発明に係るクラッドワイヤと同じ利点を有する。
この場合、好ましくは、本発明に係るクラッドワイヤが当該方法によって製造されるということが提供されうる。
本発明に係る方法では、ワイヤコアが帯板状であり、工程C1):
C1)被覆された上記帯板状ワイヤコアを、帯板の長手方向軸に対して垂直に複数の被覆されたワイヤコアへと切断する工程であって、これらのワイヤコアは、2つの反対の側で上記接着促進層及び上記内側クラッド部によって被覆されている工程
が工程C)と工程D)との間に行われ、
工程D)において、被覆されたワイヤコアの各々が上記外側クラッド部によって被覆されるということも提供されうる。
結果として、本発明に係るクラッドワイヤは、中間製品としての帯板状ワイヤコアから構築することができる。
本発明に係る方法では、工程C2):
C2)上記接着促進層及び上記内側クラッド部で被覆された上記ワイヤコアを、拡散保護層で、好ましくはニッケル若しくは金又はニッケル系合金若しくは金系合金から作製される拡散保護層で被覆する工程
が工程C)と工程D)との間に行われ、工程D)において、接着促進層、内側クラッド部及び拡散保護層で被覆されたワイヤコアが上記外側クラッド部によって被覆されるということも提供されうる。
結果として、特に、内側クラッド部の電気特性は、外側クラッド部からの原子又はイオンの内向きの拡散によっては損なわれないということが成し遂げられる。特に、内側クラッド部の導電率は、結果として低下しないことになる。
さらには、工程B)、工程C)及び工程D)並びに任意に工程C2)に係る被覆は、ガルバニックな方法(電解的、流電的な方法)を使用して施され、かつ/又は物理的真空蒸着法を使用して、特に物理気相成長(PVD)を使用して施されるということが提供されうる。
これは、費用効率が高い被覆を可能にする。加えて、このようにして、完全な被覆が起こることを確実にすることが可能である。アルミニウム又はアルミニウム系合金を用いた被覆は、好ましくは、物理気相成長(PVD)を使用して実施される。すべての他の被覆は、好ましくは、ガルバニックな方法を使用して実施される。
本発明によれば、ワイヤコアは、工程A)の前に加工硬化され、好ましくは機械的二次成形により加工硬化され、特に好ましくは圧延及び延伸により加工硬化される。
本発明によって対処される課題は、少なくとも1つの本発明に係るクラッドワイヤを含むか、又は本発明に係る方法によって製造されたものであるクラッドワイヤを含む試験針であって、好ましくはこの試験針は、当該クラッドワイヤの円筒軸に垂直に又は当該クラッドワイヤの長手方向軸に垂直に曲がっている試験針によっても解決される。
本発明によって対処される課題は、互いに離間した複数のそのような試験針を含む試験針アレイによってさらに解決される。
本発明によって対処される課題は、複数の本発明に係るクラッドワイヤを含むか、又は本発明に係る方法によって製造されたものであるクラッドワイヤを含む摺動接点であって、好ましくは、当該クラッドワイヤはワイヤ束を形成する摺動接点によってさらに解決される。
本発明は、ロジウム又はロジウム系合金から作製される内側のワイヤコアと、銅又は銀から作製される高導電性の内側クラッド部と、硬い外側クラッド部とを含むクラッドワイヤを用いると、銅、銀又はそれらをベースとする合金の高導電率を有すると同時にワイヤコア及び外側クラッド部を通して好ましい機械的弾力性をもたらすクラッドワイヤを提供することが可能であるという驚くべき知見に基づく。結果として当該クラッドワイヤは、試験針として、及び摺動接点を製造するための両方で良好に使用可能である。
上記接着促進層は、当該クラッドワイヤの弾性変形の場合に、ワイヤコアへの内側クラッド部のより安定な接合のために使用される。これは、荷重によって曲がる変化の結果としてワイヤコアの材料から内側クラッド部の材料が局所的に剥離することを防止することにより、向上した耐用年数につながる。
任意に存在する拡散保護層は、内側クラッド部の導電率を損なわないために使用される。異なる材料から作製される複数の拡散障壁が拡散保護層として使用されてもよい。これも向上した耐用年数をもたらす。というのも、導電率の低下を生じると思われる内側クラッド部の材料の望ましくない合金化が防止されるからである。
ワイヤコアの材料は、RhZr0.2又は30原子%以下のジルコニウムを有するジルコニウムを含有する別のロジウム系合金が使用されるとき、特に耐張力性があり(純ロジウムの場合の1500MPaと比べて3000MPa)、ジルコニウムの結果として特に微細に延伸することができる。この高引張強さは、比較的厚い銅層又は銀層が内側クラッド部として加えられる(積層される)ことを可能にし、これは導電率の顕著な上昇をもたらす。さらには、純ロジウムはおよそ100μm〜80μmで脆くなり破断する。これは、純ロジウムから作製された現在の市販の直径約50μmの針がこの目的のために使用できない理由である。
約60% IACS又はさらにそれ以上という導電率は、本発明を用いて可能である。さらには、得られた多層構造体の全体弾性率は顕著に低下し、これは弾力性の顕著な向上をもたらし、弾力性の向上は商Rp0.2/mの増大で表される。
本発明は、一方で当該クラッドワイヤ、特に多層複合材ワイヤの全体弾性率mを劇的に下げると同時に高耐力Rp0.2を有し、他方で導電率を大きく上昇させる材料を提供する。この目的のために、ロジウム及びHera5270等のロジウム合金から作製されるワイヤコアが使用され、このワイヤコアは、種々の機能層でガルバニックな手法で被覆される。
軟らかい銅又は軟らかい銀を使用することができるために、従って当該クラッドワイヤのためにその高導電率を使用することができるために、より硬い外囲層を上記外側クラッド部の形態で内側クラッド部の周りに配置することが重要である。
本発明の例示的な実施形態が、12個の図に基づいて以降で説明されるが、しかしながら、それらは本発明を限定しない。
図1は、本発明に係るクラッドワイヤの模式的斜視断面図を示す。 図2は、走査電子顕微鏡(SEM)による本発明に係るクラッドワイヤの断面の画像を示す。 図3は、SEMによる本発明に係るクラッドワイヤの断面のさらなる画像を示す。 図4は、SEMによる本発明に係るクラッドワイヤの断面のさらなる画像を示す。 図5は、SEMによる本発明に係るクラッドワイヤの断面のさらなる画像を示す。 図6は、本発明に係るクラッドワイヤの力−伸びのグラフを示す。 図7は、高拡大倍率でのSEMによる本発明に係るクラッドワイヤの断面の画像を示す。 図8は、高拡大倍率でのSEMによる本発明に係るクラッドワイヤの断面のさらなる画像を示す。 図9は、高拡大倍率での、かつ硬度測定に由来する凹みを伴うSEMによる本発明に係るクラッドワイヤの断面の画像を示す。 図10は、被覆された帯板から本発明に係る帯板状クラッドワイヤを製造するための中間製品の模式的斜視断面図を示す。 図11は、図10に係る中間製品から製造された本発明に係る帯板状クラッドワイヤの模式的斜視断面図を示す。 図12は、本発明に係る方法の順序をフロー図の形態で示す。
図1は、円筒形の対称構造を有する本発明に係るクラッドワイヤ1の模式的斜視断面図を示す。クラッドワイヤ1は、ロジウム又はロジウム系合金から作製されるワイヤコア2と、銅若しくは銀若しくはアルミニウム、又は銅系合金若しくは銀系合金若しくはアルミニウム系合金から作製される内側クラッド部(内側クラッディング材料)3、金属又は金属合金から作製される外側クラッド部(外側クラッディング材料)4と、金又は金系合金から作製される接着促進層5とからなる。任意に、金属拡散保護層6が設けられてもよい。
ワイヤコア2は、クラッドワイヤ1の最内部に延在する。内側クラッド部3はワイヤコア2を包み囲む。外側クラッド部4は内側クラッド部3を包み囲み、内側クラッド部3の材料よりも大きい硬度を有する金属又は金属合金、例えば、ロジウム、ロジウム系合金、銅−スズ−亜鉛合金、パラジウム−ニッケル合金又は金系合金等からなり、この金系合金は、好ましくは金−コバルト合金、金−鉄合金又は金−ニッケル合金である。接着促進層5は、ワイヤコア2と内側クラッド部3との間に配置される。拡散保護層6は、内側クラッド部3と外側クラッド部4との間に配置されることが可能であり、外側クラッド部4から内側クラッド部3への原子及びイオンの移行を防止又は妨害し、そのため、原子及びイオンが内側クラッド部3の導電率を損ねることはない。
ワイヤコア2は約40μmの直径を有してよく、内側クラッド部3は約10μmの層厚さを有してよく、外側クラッド部4は約2μmの層厚さを有してよい。接着促進層5及び拡散保護層6は1μmよりも薄くてよい。
クラッドワイヤ1を製造するために、ワイヤコア2は、融液から、凝固させ、次いでその後ワイヤコア2をワイヤとして延伸することにより最初に得ることができる。ワイヤコア2は、ワイヤコア2の機械的特性を向上させるために、加工硬化されることが好ましい。次いで、ワイヤコア2の表面は、以降の被覆プロセスの前にきれいにされてもよい。しかしながら、ワイヤコア2は、別の方法を使用して製造され、さらなる加工に提供されてもよい。
続いて、接着促進層5をワイヤコア2にガルバニックに加える(ガルバニ作用により積層する)ことができる。次いで内側クラッド部3を、接着促進層5で被覆されたワイヤコア2にガルバニックに加えることができる。次いでこの構造は、拡散保護層6でガルバニックに被覆されることができる。最後に、外側クラッド部4を、拡散保護層6に、又は直接内側クラッド部3にガルバニックに加えることができる。
このように製造されたクラッドワイヤ1は、任意に熱処理で後処理されてもよい。後の加工を簡単にするために、クラッドワイヤ1を長い継ぎ目のないワイヤ(少なくとも10m)として巻き枠(スプール)(図示せず)に巻くことが可能である。クラッドワイヤ1から短い断片を切り出すこともでき、次いで、これらの断片は、摺動接点としてのワイヤ束を提供するために、束としてまとめられる。あるいは、試験針アレイを形成するために、クラッドワイヤ1の複数のワイヤ断片が、アレイとして互いに離間した様式で配置されることも可能である。
図2〜図5及び図7〜図9は、走査電子顕微鏡(SEM)によって撮影した本発明に係るクラッドワイヤ11の断面の画像を示す。コントラストは、図2〜図5では後方散乱電子によって生じ、図7〜図9では二次電子によって生じている。
クラッドワイヤ11は、一般の不純物を含めて20重量%のジルコニウム及び80重量%のロジウムを含むロジウム−ジルコニウム合金から作製されるワイヤコア12を有する。この合金はRhZr0.2とも呼ばれる。このロジウム−ジルコニウム合金は、反復的な成形によって加工硬化される。ロジウム中のジルコニウムに起因して、ワイヤコア12は、特に微細に延伸することができる。高引張強さのため、比較的厚い銅層をワイヤコア12に施すことが可能になる。80μm〜100μm又はこれ以下の直径では、純ロジウムは脆くなり、破断する可能性がある。
それゆえ、内側クラッド部13は銅からなり、外側クラッド部14はパラジウム−ニッケル合金からなる。銅から作製される内側クラッド部13は、当該クラッドワイヤの導電率を上昇させ、同時にクラッドワイヤ11の弾力性を向上させる。外側クラッド部14は、内側クラッド部13の銅を機械的負荷及び摩耗効果から保護するために使用される。この目的のために、外側クラッド部14は内側クラッド部13よりも硬い。金の接着促進層15は、ワイヤコア12への内側クラッド部13の機械的接続を向上させるために、ワイヤコア12と内側クラッド部13との間に配置される。従って、接着促進層15は、クラッドワイヤ11の耐用年数を向上させる。このように、ワイヤコア12のロジウム−ジルコニウム合金からの銅の剥離は、接着促進層15によって防止することができる。拡散保護層16はパラジウムが内側クラッド部13の銅へと拡散することを防ぐが、この拡散保護層16は、内側クラッド部13と外側クラッド部14との間に設けられることが可能である。これにより、クラッドワイヤ11の耐用年数が延び、クラッドワイヤ11の導電率は経時的により一定のまま留まる。拡散保護層16も、複数の異なる拡散障壁からなってもよい。
ワイヤコア12は44μm〜47μmの直径を有する。内側クラッド部13は2.5μm〜10μmの層厚さを有する。外側クラッド部14は1.4μm〜2μmの層厚さを有する。接着促進層15は420nm〜470nmの層厚さを有する。内側クラッド部13としてのこの比較的厚い銅層は、クラッドワイヤ11の導電率の大きい上昇をもたらす。
図6は、そのようなクラッドワイヤ11の力−伸びのグラフを示す。クラッドワイヤ11は約1700N/mmの力に耐える。クラッドワイヤ11は55μmの直径を有していた。30N/mmの付勢力を使用した。中間領域(フロー領域)における速度は0.00025s−1である。
弾性率m、0.2%オフセット耐力Rp0.2及び引張強さRは、Zwick Z250引張試験機によって測定される。引張試験は、55μmのワイヤ直径を有するクラッドワイヤに対して実施されたものであり、それに関する。弾性率m及び耐力Rp0.2に関する試験速度は1mm/分であり、他方、引張強さRについての試験速度は10mm/分であった。
導電率は、Burster Resistomat 2316を用いて、規定の長さについて試験片にわたる電圧降下の4極測定によって測定された。この測定は、0.06m〜0.07mのワイヤ長さ、52μmの直径を有するクラッドワイヤ及び10mAの測定電流を使用して実施される。
本発明に係るクラッドワイヤ11についての以下の機械的特性が実験から得られる:m215.0kN/mm、ReL2240MPa、Rp0.22171.8N/mm、R2368.3N/mm、F5.6N、A 100mm 0.53%。当該クラッドワイヤについては、商Rp0.2/mについて2171.8MPa/215GPaとなり、これは0.0101の比に対応する。比較として、純ロジウムについての商Rp0.2/mは2300MPa/370GPaであり、これはわずか0.0062の比に対応する。
商Rp0.2/mが大きいほど、弾性領域における弾力性はより良好である。
さらなる実験により、クラッドワイヤ11の弾力性(商Rp0.2/mによって数量化できる)は劇的に向上することができる(ロジウムのワイヤと比べて68%向上)ということが示された。さらには、導電率(EC)は、ロジウムから作製されるワイヤと比較して79%上昇することができた。
Figure 2021124499
導電率(EC)は、規定の長さのロジウムワイヤ又はクラッドワイヤの試験体にわたる電圧降下を測定するための4極測定によって測定される。測定のためにBURSTER(登録商標)Resistomat 2316を使用した。測定は室温(22℃)で実施される。
図2〜図5及び図7〜図9に係るクラッドワイヤの70mmの長さ、52μmの直径及び0.0021mmの断面積に対して1.00ohmの抵抗値が得られた。これより、0.030ohm mm/mの比電気抵抗Rspec及び32.90m/(ohm mm)の導電率又は56.7% IACSが得られる。図2〜図5及び図7〜図9に係るクラッドワイヤの50mmの長さ、52μmの直径及び0.0021mmの断面積に対して0.70ohmsの抵抗値が得られた。これより、0.030ohm mm/mの比電気抵抗Rspec及び33.73m/(ohm mm)の導電率又は58.2% IACSが得られる。100% IACSは58m/(ohm mm)に対応する。
図1に示されるクラッドワイヤ1の代替として、帯板状ワイヤコア22も、図11に示されるようなクラッドワイヤ21を製造するために使用することができる。
図10は、本発明に係る帯板状クラッドワイヤ21を製造するための中間製品20の模式的斜視断面図を示す。図10及び図11は、図10に示される中間製品20を経由する帯板状クラッドワイヤ21の製造を示す。図11は、本発明に係るクラッドワイヤ21の模式的斜視断面図を示す。クラッドワイヤ21は、ロジウム又はロジウム系合金から作製されるワイヤコア22と、銅若しくは銀若しくはアルミニウム、又は銅系合金若しくは銀系合金若しくはアルミニウム系合金から作製される内側クラッド部23と、金属又は金属合金から作製される外側クラッド部24と、金又は金系合金から作製される接着促進層25とからなる。任意に、金属拡散保護層26が、内側クラッド部23と外側クラッド部24との間に設けられてもよい。
帯板状ワイヤコア22は、図10に示されるように、最初は矩形断面を有する。この帯板状ワイヤコア22は、接着促進層25及び内側クラッド部23で被覆される。その後、こうして被覆されたワイヤコア22、すなわち中間製品20、は、帯板状ワイヤコア22の長手方向(図10中の画面の中への)に垂直に、多くの断片へと切断される。断面のうちの1つが図10で点線によって断面28として示されている。被覆されたワイヤコア22の切断された断片は、2つの反対の側で接着促進層25及び内側クラッド部23で被覆される。これらの断片は、次いで、拡散保護層26で、次いで外側クラッド部24でガルバニックに被覆されるか、又は外側クラッド部24のみで被覆される。結果として、クラッドワイヤ21が図11に示されるように得られる。
ワイヤコア22はクラッドワイヤ21の最内部に延在する。内側クラッド部23は、2つの反対の側でワイヤコア22を被覆する。外側クラッド部24は、内側クラッド部23及びワイヤコア22を包み囲み、内側クラッド部23の材料よりも大きい硬度を有する金属又は金属合金、例えば、ロジウム、ロジウム系合金、銅−スズ−亜鉛合金、パラジウム−ニッケル合金又は金系合金等からなり、この金系合金は、好ましくは金−コバルト合金、金−鉄合金又は金−ニッケル合金である。接着促進層25は、ワイヤコア22と内側クラッド部23との間に配置される。拡散保護層26は、外側クラッド部24と内側クラッド部23との間、また外側クラッド部24とワイヤコア22との間にも配置されてよく、内側クラッド部23の導電率を損ねないように外側クラッド部24から内側クラッド部23への原子及びイオンの移行を防止又は妨害してもよい。
ワイヤコア22は約100μmの幅及び約30μmの厚さを有してよく、内側クラッド部23は約10μmの層厚さを有してよく、外側クラッド部24は約2μmの層厚さを有してよい。接着促進層25及び拡散保護層26は1μmよりも薄くてよい。
クラッドワイヤ21を製造するために、帯板状ワイヤコア22は、融液から、凝固させ、次いでその後ワイヤコア22を帯板として延伸することにより最初に得ることができる。ワイヤコア22は、ワイヤコア22の機械的特性を向上させるために、加工硬化されることが好ましい。次いで、ワイヤコア22の表面は、以降の被覆プロセスの前にきれいにされてもよい。しかしながら、ワイヤコア22は、別の方法によって製造され、さらなる加工に提供されてもよい。
続いて、接着促進層25を帯板状ワイヤコア22にガルバニックに加えることができる。その後、中間製品20を得るために、内側クラッド部23を接着促進層25で被覆されたワイヤコア22にガルバニックに加えることができる。中間製品20を切断した後、切断した断片は、拡散保護層26でガルバニックに被覆されることができる。最後に、外側クラッド部24を拡散保護層26にガルバニックに、又は直接内側クラッド部23又はワイヤコア22に加えることができる。
このようにして製造された帯板状クラッドワイヤ21は、任意に熱処理で後処理されてもよい。試験針アレイを形成するために、クラッドワイヤ21から、クラッドワイヤ21の複数の帯板状ワイヤ断片は、アレイとして互いに離間した様式で配置されることも可能である。
本発明に係る方法の順序が、図10、図11及び図1と共に図12によって以下に示される。
第1の作業工程100では、ワイヤコア2、22を融液から延伸によって製造することができる。RhZr0.2合金が、このワイヤコアのための材料として使用することができる。製造されるクラッドワイヤの機械的特性、特に弾力性を向上させるために、ワイヤコア2、22を加工硬化することが可能である。ワイヤコア2、22の表面は、さらなる加工の前にきれいにすることができる。
第2の作業工程101では、ワイヤコア2、22は、接着促進層5、25としての薄い金層でガルバニックに被覆することができる。
第3の作業工程102では、銅層又は銀層又はアルミニウム層を、接着促進層5、25で被覆されたワイヤコア2、22に、内側クラッド部3、23としてガルバニックに加えることができる。
任意の第4の作業工程103では、中間製品20、すなわち被覆された帯板状ワイヤコア22、を、図10で点線によって断面28として示されているように、帯板状ワイヤコアの長手方向軸に垂直に複数の断片へと切断することができる。
任意の第5の作業工程104では、ニッケルの拡散保護層6、26を、内側クラッド部3、23に、及び任意にワイヤコア22の開いた表面にも加えることができる。
第6の作業工程105では、外側クラッド部4、24としてのロジウム、ロジウム系合金、金系合金、金−コバルト合金、金−鉄合金、金−ニッケル合金、銅−スズ−亜鉛合金又はパラジウム−ニッケル合金の層を、内側クラッド部3、23に、及び任意にワイヤコア22の開いた表面にも、又は拡散保護層6、26にもガルバニックに加えることができる。
続いて、このようにして製造したクラッドワイヤ1、21の熱処理を、第7の作業工程106において任意に実施することができる。
上記の説明並びに請求項、図面及び例示的な実施形態に開示される本発明の特徴は、本発明をその種々の実施形態で実現するために、個々にも、及び任意の組み合わせででも本質的なものでありうる。
1、11、21 クラッドワイヤ
2、12、22 ワイヤコア
3、13、23 内側クラッド部
4、14、24 外側クラッド部
5、15、25 接着促進層
6、16、26 拡散保護層
20 中間製品
28 断面
100 第1作業工程
101 第2作業工程
102 第3作業工程
103 第4作業工程
104 第5作業工程
105 第6作業工程
106 第7作業工程

Claims (17)

  1. 試験針又は摺動接点を製造するためのクラッドワイヤ(1、11、21)であって、
    ロジウム又はロジウム系合金から作製されるワイヤコア(2、12、22)と、
    銅若しくは銀若しくはアルミニウム、又は銅系合金若しくは銀系合金若しくはアルミニウム系合金から作製される内側クラッド部(3、13、23)であって、前記内側クラッド部(3、13、23)は、前記ワイヤコア(2、12、22)を少なくとも2つの反対の側で覆うか又は前記ワイヤコア(2、12、22)を完全に包み囲む内側クラッド部(3、13、23)と、
    前記ワイヤコア(2、12、22)と前記内側クラッド部(3、13、23)との間に配置される金又は金系合金から作製される接着促進層(5、15、25)と、
    前記内側クラッド部(3、13、23)の材料よりも大きい硬度を有する金属又は金属合金から作製される外側クラッド部(4、14、24)であって、前記外側クラッド部(4、14、24)は前記内側クラッド部(3、13、23)を包み囲む外側クラッド部(4、14、24)と
    を有するクラッドワイヤ(1、11、21)。
  2. 前記ワイヤコア(2、12、22)の体積が、前記内側クラッド部(3、13、23)の体積と少なくとも同程度に大きく、好ましくは前記ワイヤコア(2、12、22)の体積が、前記内側クラッド部(3、13、23)の体積のちょうど20倍であるか若しくは前記内側クラッド部(3、13、23)の体積の20倍以下であること、並びに/又は
    前記ワイヤコア(2、12、22)及び前記内側クラッド部(3、13、23)が、前記接着促進層(5、1525)の少なくとも2倍の厚さ若しくは層厚さ、特に前記接着促進層(5、15、25)の少なくとも3倍の厚さ若しく層厚さを有すること
    を特徴とする請求項1に記載のクラッドワイヤ(1、11、21)。
  3. 拡散保護層(6、16、26)が、前記内側クラッド部(3、13、23)と前記外側クラッド部(4、14、24)との間に拡散障壁として配置され、前記拡散保護層(6、16、26)が、好ましくはニッケル若しくは金又はニッケル系合金若しくは金系合金からなる
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のクラッドワイヤ(1、11、21)。
  4. 前記内側クラッド部(3、13、23)が前記拡散保護層(6、16、26)の少なくとも2倍の層厚さを有し、好ましくは前記内側クラッド部(3、13、23)が前記拡散保護層(6、16、26)の少なくとも3倍の層厚さを有することを特徴とする請求項3に記載のクラッドワイヤ(1、11、21)。
  5. 前記外側クラッド部(4、14、24)が、ロジウム、ロジウム系合金、銅−スズ−亜鉛合金、パラジウム−ニッケル合金又は金系合金からなり、前記金系合金が、好ましくは金−コバルト合金、金−鉄合金又は金−ニッケル合金であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のクラッドワイヤ(1、11、21)。
  6. 室温の前記クラッドワイヤ(1、11、21)が、少なくとも150GPa、好ましくは少なくとも200GPa、特に好ましくは215GPaの弾性率mを有すること、及び/又は
    室温の前記クラッドワイヤ(1、11、21)が、少なくとも1800MPa、好ましくは少なくとも2000MPa、特に好ましくは2150MPaの0.2%オフセット耐力Rp0.2(弾性限界)を有すること、及び/又は
    室温の前記クラッドワイヤ(1、11、21)が、少なくとも40% IACS、好ましくは少なくとも50% IACS、特に好ましくは57% IACSの導電率を有すること
    を特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のクラッドワイヤ(1、11、21)。
  7. 前記クラッドワイヤ(1、11、21)が、200μm以下の直径又は厚さ、好ましくは10μm〜100μmの直径又は厚さを有し、非常に特に好ましくは20μm〜70μmの直径又は厚さを有することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のクラッドワイヤ(1、11、21)。
  8. 前記ワイヤコア(2、12、22)が、9μm〜100μm、好ましくは20μm〜70μmの直径又は厚さを有し、非常に特に好ましくは30μm〜60μmの直径又は厚さを有すること、及び/又は
    前記内側クラッド部(3、13、23)が、1μm〜20μm、好ましくは5μm〜15μmの層厚さを有すること、及び/又は
    前記外側クラッド部(4、14、24)が、0.5μm〜5μm、好ましくは1μm〜3μmの層厚さを有すること、及び/又は
    前記接着促進層(5、15、25)が、100nm〜1000nm、好ましくは300nm〜600nmの層厚さを有すること
    を特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のクラッドワイヤ(1、11、21)。
  9. 前記接着促進層(5、15、25)、前記内側クラッド部(3、13、23)、前記外側クラッド部(4、14、24)並びに任意に前記拡散保護層がガルバニックコーティングであることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のクラッドワイヤ(1、11、21)。
  10. 前記ワイヤコア(2、12、22)が加工硬化されていること、及び/又は
    前記ワイヤコア(22)が帯板、特に被覆された帯板であること
    を特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のクラッドワイヤ(1、11、21)。
  11. クラッドワイヤ(1、11、21)、特に請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のクラッドワイヤ(1、11、21)の製造方法であって、以下の順番の
    A)ロジウム又はロジウム系合金から作製されるワイヤコア(2、12、22)を準備する工程と、
    B)前記ワイヤコア(2、12、22)を、金又は金系合金から作製される接着促進層(5、15、25)で被覆する工程と、
    C)前記接着促進層(5、15、25)で被覆された前記ワイヤコア(2、12、22)を、銅若しくは銀若しくはアルミニウム又は銅系合金若しくは銀系合金若しくはアルミニウム系合金の内側クラッド部(3、13、23)で被覆する工程と、
    D)前記接着促進層(5、15、25)及び前記内側クラッド部(3、13、23)で被覆された前記ワイヤコア(2、12、22)を、前記内側クラッド部(3、13、23)の材料よりも大きい硬度を有する金属又は金属合金から作製される外側クラッド部(4、14、24)で被覆する工程と
    を特徴とする方法。
  12. 前記ワイヤコア(22)が帯板状の形状を有し、工程C1):
    C1)被覆された前記帯板状ワイヤコア(22)を、前記帯板状ワイヤコア(22)の長手方向軸に対して垂直に複数の被覆されたワイヤコア(22)へと切断する工程であって、前記ワイヤコア(22)が、2つの反対の側で前記接着促進層(25)及び前記内側クラッド部(23)によって被覆されている工程
    が工程C)と工程D)との間に行われ、
    工程D)において、前記被覆されたワイヤコア(22)の各々が前記外側クラッド部(24)によって被覆される
    ことを特徴とする請求項11に記載の方法。
  13. 工程C2):
    C2)前記接着促進層(5、15、25)及び前記内側クラッド部(3、13、23)で被覆された前記ワイヤコア(2、12、22)を、拡散保護層で、好ましくはニッケル若しくは金又はニッケル系合金若しくは金系合金から作製される拡散保護層で被覆する工程
    が工程C)と工程D)との間に実施され、工程D)において、前記接着促進層(5、15、25)、前記内側クラッド部(3、13、23)及び前記拡散保護層で被覆された前記ワイヤコア(2、12、22)が前記外側クラッド部(4、14、24)によって被覆される
    ことを特徴とする請求項11又は請求項12に記載の方法。
  14. 工程B)、工程C)及び工程D)並びに任意に工程C2)に係る被覆が、ガルバニックな方法を使用して施され、かつ/又は物理的方法を使用して、特に物理気相成長(PVD)を使用して施されることを特徴とする請求項11から請求項13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 少なくとも1つの請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のクラッドワイヤ(1、11、21)を含むか、又は請求項11から請求項14のいずれか1項に記載の方法によって製造されたものであるクラッドワイヤ(1、11、21)を含む試験針であって、好ましくは、前記試験針は、前記クラッドワイヤ(1、11)の円筒軸に垂直に又は前記クラッドワイヤ(1、11、21)の長手方向軸に垂直に曲がっている試験針。
  16. 互いに離間した複数の請求項15に記載の試験針を有する試験針アレイ。
  17. 複数の請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のクラッドワイヤ(1、11、21)を含むか、又は請求項11から請求項14のいずれか1項に記載の方法によって製造されたものであるクラッドワイヤ(1、11、21)を含む摺動接点であって、好ましくは、前記クラッドワイヤ(1、11、21)はワイヤ束を形成する摺動接点。
JP2020218799A 2020-02-04 2020-12-28 クラッドワイヤ及びクラッドワイヤの製造方法 Pending JP2021124499A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20155340.1 2020-02-04
EP20155340.1A EP3862759B1 (de) 2020-02-04 2020-02-04 Manteldraht und verfahren zur herstellung von manteldrähten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021124499A true JP2021124499A (ja) 2021-08-30

Family

ID=69468409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020218799A Pending JP2021124499A (ja) 2020-02-04 2020-12-28 クラッドワイヤ及びクラッドワイヤの製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210241935A1 (ja)
EP (1) EP3862759B1 (ja)
JP (1) JP2021124499A (ja)
KR (2) KR20210100018A (ja)
CN (1) CN113223754B (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4325227A1 (de) 2022-08-16 2024-02-21 Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG Bandförmiger verbundwerkstoff für prüfnadeln

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1021772A (ja) * 1996-07-04 1998-01-23 Furukawa Electric Co Ltd:The 封入接点材料
JPH11273818A (ja) * 1998-03-26 1999-10-08 Matsushita Seisakusho:Kk 半導体素子検査用ソケットのコンタクト
JP2012163460A (ja) * 2011-02-08 2012-08-30 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk プローブピン
JP2016535847A (ja) * 2013-11-07 2016-11-17 ヘレーウス ドイチュラント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフトHeraeus Deutschland GmbH&Co.KG プローブニードル及びプローブニードルの製造方法
JP2018501490A (ja) * 2014-12-30 2018-01-18 テクノプローベ エス.ピー.エー. テストヘッド用コンタクトプローブ
WO2018093109A2 (en) * 2016-11-21 2018-05-24 Leeno Industrial Inc. Probe for testing device
US20190101569A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Intel Corporation Probes for wafer sorting

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU6635296A (en) * 1995-05-26 1996-12-18 Formfactor, Inc. Contact carriers (tiles) for populating larger substrates wi th spring contacts
US9476911B2 (en) 2004-05-21 2016-10-25 Microprobe, Inc. Probes with high current carrying capability and laser machining methods
JP4216823B2 (ja) 2005-03-04 2009-01-28 田中貴金属工業株式会社 プローブピン及び該ブロ−ブビンを備えたブロ−ブカ−ド
JP2008281413A (ja) * 2007-05-10 2008-11-20 Micronics Japan Co Ltd プローブのためのクリーニング装置
JP2008311162A (ja) * 2007-06-18 2008-12-25 Panasonic Corp スイッチ
WO2009040986A1 (ja) 2007-09-27 2009-04-02 Kabushiki Kaisha Toshiba プローブ針素材とそれを用いたプローブ針およびプローブカード、ならびに検査方法
EP2060921A1 (en) 2007-11-16 2009-05-20 Technoprobe S.p.A Contact probe for testing head having vertical probes and related testing head for testing microstructure electric performance
JP4213761B1 (ja) 2008-02-27 2009-01-21 田中貴金属工業株式会社 硬度、加工性、並びに、防汚特性に優れたイリジウム合金
IT1395336B1 (it) * 2009-01-20 2012-09-14 Rise Technology S R L Dispositivo di contatto elastico per componenti elettronici a colonne collassanti
JP2013088389A (ja) 2011-10-21 2013-05-13 Tokyo Electron Ltd プローブカード用接触端子及びプローブカード
DE102012008907A1 (de) 2012-05-08 2013-11-14 Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg Rhodiumlegierung zur Herstellung eines Drahts für Prüfnadeln
US9354273B2 (en) * 2012-12-21 2016-05-31 Intel Corporation Composite wire probe test assembly
US20140266278A1 (en) 2013-03-18 2014-09-18 Cheng Yun Technology Co., Ltd. Probe needle
WO2016009293A1 (en) 2014-07-14 2016-01-21 Technoprobe S.P.A. Contact probe for a testing head and corresponding manufacturing method
KR102015798B1 (ko) * 2016-11-21 2019-08-29 리노공업주식회사 검사장치용 프로브

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1021772A (ja) * 1996-07-04 1998-01-23 Furukawa Electric Co Ltd:The 封入接点材料
JPH11273818A (ja) * 1998-03-26 1999-10-08 Matsushita Seisakusho:Kk 半導体素子検査用ソケットのコンタクト
JP2012163460A (ja) * 2011-02-08 2012-08-30 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk プローブピン
JP2016535847A (ja) * 2013-11-07 2016-11-17 ヘレーウス ドイチュラント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフトHeraeus Deutschland GmbH&Co.KG プローブニードル及びプローブニードルの製造方法
JP2018501490A (ja) * 2014-12-30 2018-01-18 テクノプローベ エス.ピー.エー. テストヘッド用コンタクトプローブ
WO2018093109A2 (en) * 2016-11-21 2018-05-24 Leeno Industrial Inc. Probe for testing device
US20190101569A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Intel Corporation Probes for wafer sorting

Also Published As

Publication number Publication date
CN113223754B (zh) 2023-06-16
EP3862759A1 (de) 2021-08-11
US20210241935A1 (en) 2021-08-05
KR20210100018A (ko) 2021-08-13
EP3862759B1 (de) 2022-05-11
KR20230049078A (ko) 2023-04-12
TW202133197A (zh) 2021-09-01
CN113223754A (zh) 2021-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8183877B2 (en) Material for probe pins
KR101536554B1 (ko) 본딩용 와이어
KR102565561B1 (ko) 팔라듐-구리-은-루테늄 합금
KR20180057520A (ko) 검사장치용 프로브
KR20190013784A (ko) 표면 처리재 및 그 제조 방법 및 표면 처리재를 이용하여 형성한 부품
KR102482396B1 (ko) 리드 프레임재 및 이의 제조 방법 및 반도체 패키지
JP6869920B2 (ja) ボールボンディング用貴金属被覆銀ワイヤおよびその製造方法、ならびにボールボンディング用貴金属被覆銀ワイヤを使用した半導体装置およびその製造方法
JP2021124499A (ja) クラッドワイヤ及びクラッドワイヤの製造方法
WO2011129256A1 (ja) ボンディングワイヤ
US10509057B2 (en) Probe assembly and probe structure thereof
TWI838601B (zh) 包芯線及其製備方法
KR101503462B1 (ko) 반도체 장치용 본딩 와이어 및 그의 제조 방법
JP2019207905A (ja) リードフレーム材およびその製造方法ならびに半導体パッケージ
JP6751249B1 (ja) 筒状部材、コンタクトプローブ及び半導体検査用ソケット
US20240061016A1 (en) Strip-shaped composite material for probe needles
KR20180039016A (ko) 은 합금 와이어
TW202409304A (zh) 用於探針之帶形複合材料
JP7479354B2 (ja) 基板とカーボンナノチューブ線材の接続構造体
JP6827150B1 (ja) リードフレーム材およびその製造方法ならびにリードフレームおよび電気電子部品
JP5293728B2 (ja) ボンディングワイヤ
JP2654872B2 (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210317

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220308

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220512

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220527

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220913

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221117

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20221117

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20221128

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20221129

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20221209

C211 Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211

Effective date: 20221213