JPWO2014021465A1 - 合金材料、コンタクトプローブおよび接続端子 - Google Patents
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Abstract
導電性に優れているとともに、コンタクトプローブ用として高硬度でかつ加工性に優れた合金材料、この合金材料からなるコンタクトプローブおよび接続端子を提供すること。銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）の３元合金の組成領域において、Ａｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％を占める組成とし、該組成を基本として、マンガン（Ｍｎ）、スズ（Ｓｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、チタン（Ｔｉ）、およびマグネシウム（Ｍｇ）の少なくとも１つを４．５ａｔ％以下の範囲で添加し、かつＭｎが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％、Ｓｎが１ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｂが０．５ａｔ％〜３ａｔ％、Ｔｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｍｇが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％の範囲内でそれぞれ添加される。
Description
本発明は、例えば、合金材料に関するものであって、この合金材料からなり、半導体集積回路や液晶パネルなどの検査対象の導通状態検査または動作特性検査に用いられるコンタクトプローブや、電気接点同士を接続する接続端子に関するものである。
従来、半導体集積回路や液晶パネルなどの検査対象の導通状態検査や動作特性検査を行う際には、検査対象と検査用信号を出力する回路基板を有する信号処理装置との間の電気的な接続を図る導電性のコンタクトプローブが用いられる。正確な導通状態検査や動作特性検査を行うため、コンタクトプローブを介した検査用信号の入出力を確実に行うことが求められている。ここで、コンタクトプローブは、半導体集積回路や液晶表示装置などの検査対象物に繰り返し接触して電気検査や測定が行われる。このとき、例えば繰り返しの使用によってコンタクトプローブが酸化すると、検査結果に影響を及ぼす。
このため、コンタクトプローブに用いられる材料には、高い導電性や耐食性、良好な耐酸化性が要求される。この要求に対し、耐酸化性を向上させるため、例えば、ＳＫ材（工具鋼）にＡｕメッキを施した材料を使用することが挙げられるが、メッキ膜が剥がれて工具鋼地肌が露出し、検査対象物に接触させた際の電気抵抗値が増加する。また、工具鋼地肌が露出することで、検査対象物に異物として付着し、導通不良を起こす場合がある。この導通不良を解消するには、用いる材料において、繰り返しの検査によって検査対象物との接触を行ってもコンタクトプローブ自体の磨耗を抑制させるために、電気抵抗値が低く、かつ磨耗しにくい高硬度の特性を有することが最も重要となる。
高硬度の特性を有する材料のうち、金属材料として銅（Ｃｕ）−ベリリウム（Ｂｅ）合金やタングステンワイヤーが挙げられるが、コンタクトプローブとして用いるには耐酸化性に劣る。貴金属以外の金属を多く含有したＣｕ−Ｂｅ合金やタングステンワイヤーなどは、高硬度ではあるが、酸化しやすい性質があり、酸化が起こると導電性が劣り安定した検査測定はできない。そのため、耐酸化性や導電性にも優れ、長期間の使用が可能であり、且つ高い導電性を有した金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、Ｃｕのいずれかを主成分とする合金が使用されている（例えば、特許文献１〜５を参照）。
しかしながら、Ｐｔを主成分とする合金は、極細線や薄板の加工性に劣る場合がある。また、Ａｕを主成分とする合金は、加工性には優れているものの、時効硬化によるビッカース硬さの向上が得られにくいため、コンタクトプローブに用いるのには適していない。また、Ｐｄを主成分とする合金は、ＰｔまたはＡｕを主成分とする合金と比べて、加工性が安定しているものの、組成割合や添加金属の種類では、時効硬化により要望の硬度が得られない場合がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、導電性に優れているとともに、高硬度でかつ加工性に優れた合金材料、この合金材料からなるコンタクトプローブおよび接続端子を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる合金材料は、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）の３元合金の組成領域において、Ａｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％を占める組成とし、該組成を基本として、マンガン（Ｍｎ）、スズ（Ｓｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、チタン（Ｔｉ）およびマグネシウム（Ｍｇ）の少なくとも１つを４．５ａｔ％以下の範囲で添加し、かつＭｎが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％、Ｓｎが１ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｂが０．５ａｔ％〜３ａｔ％、Ｔｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｍｇが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％の範囲内でそれぞれ添加されることを特徴とする。
また、本発明にかかる合金材料は、上記の発明において、イリジウム（Ｉｒ）およびルテニウム（Ｒｕ）の１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％さらに添加したことを特徴とする。
また、本発明にかかる合金材料は、上記の発明において、３００℃〜４５０℃で加熱して時効処理させたビッカース硬さが、ＨＶ４８０〜５６０であることを特徴とする。
また、本発明にかかるコンタクトプローブは、長手方向の両端で接触対象とそれぞれ接触する導電性のコンタクトプローブであって、少なくとも一部が、上記の発明にかかる合金材料を用いて形成されたことを特徴とする。
また、本発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、一端で一方の接触対象と接触する導電性の第１プランジャと、一端で他方の接触対象と接触する導電性の第２プランジャと、前記第１および第２プランジャの間に設けられて該第１および第２プランジャを伸縮自在に連結するコイルばねと、を有し、前記第１プランジャ、前記第２プランジャおよび前記コイルばねのうち、少なくとも一つが前記合金材料からなることを特徴とする。
また、本発明にかかる接続端子は、長手方向の両端で接触対象とそれぞれ接触する導電性の接続端子であって、少なくとも一部が、上記の発明にかかる合金材料を用いて形成されたことを特徴とする。
本発明によれば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕの３元合金の組成領域において、Ａｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％を占める組成とし、該組成を基本として、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｂ、ＴｉおよびＭｇの少なくとも１つを４．５ａｔ％以下の範囲で添加し、かつＭｎが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％、Ｓｎが１ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｂが０．５ａｔ％〜３ａｔ％、Ｔｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｍｇが０．５〜３．５ａｔ％の範囲内でそれぞれ添加されるようにしたので、導電性に優れているとともに、コンタクトプローブや接続端子用として高硬度でかつ加工性に優れた合金材料を得ることができるという効果を奏する。
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。
本発明の実施の形態にかかる合金材料について説明する。本実施の形態にかかる合金材料は、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を含む。本実施の形態にかかるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金は、１７ａｔ％Ａｇ−３０ａｔ％Ｐｄ−５３ａｔ％Ｃｕ、２５ａｔ％Ａｇ−３０ａｔ％Ｐｄ−４５ａｔ％Ｃｕ、１７ａｔ％Ａｇ−４５ａｔ％Ｐｄ−３８ａｔ％Ｃｕ、２５ａｔ％Ａｇ−４５ａｔ％Ｐｄ−３０ａｔ％Ｃｕの領域内において形成される合金である。このような原子比割合の合金組成であると、銀リッチ相のα２（Ａｇ）、ＰｄＣｕのβの２相を出現させるスピノーダル分解を４００℃付近の時効処理で起こすことになり、他の出現相を出来るだけ混在させないためにも好ましい。これらの理由からも、２相の出現相により硬さの向上を満足するためにＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金の組成域を限定する必要がある。
Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金は、高温域においてＡｇ、Ｐｄ、Ｃｕがお互いに溶け合うことによって、面心立方格子（ＦＣＣ：Ｆａｃｅ‐Ｃｅｎｔｅｒｅｄ Ｃｕｂｉｃ）の相を形成する。ここで、ＡｇとＰｄとは、高温域も低温域もお互いに溶け合う性質がある。また、ＰｄとＣｕとは、高温域では溶け合って４００℃付近で化合物相であるβ相を形成することで硬化に関与するが、この場合、ビッカース硬さは、せいぜいＨＶ２５０程度である。ＡｇとＣｕとは、高温域では溶け合うが、低温域においては、銅リッチ相α１（Ｃｕ）とα２（Ａｇ）とに分離する性質がある。この３元合金の特定な組成域では、様々な相が出現することから十分な硬さが得られないことが多い。
例えば、２０ａｔ％Ａｇ−２５ａｔ％Ｐｄ−５５ａｔ％Ｃｕの組成では、４００℃付近で時効処理すると、２相のα１（Ｃｕ）、α２（Ａｇ）が出現する。また、２２ａｔ％Ａｇ−５５ａｔ％Ｐｄ−２３ａｔ％Ｃｕの組成では、α２（Ａｇ）、パラジウムリッチ相のα２（Ｐｄ）、βの３相が出現する。これら出現相は、ビッカース硬さに影響を及ぼし、特にα１（Ｃｕ）やα２（Ｐｄ）の出現量が多くなると、時効処理後におけるビッカース硬さの向上が得られにくい。
ここで、Ｐｄの原子比割合が低く、Ｃｕの原子比割合が多い一部の組成領域では、α１（Ｃｕ）の出現はあるがわずかな出現量となるため硬さに大きく影響しない。さらに最大限のビッカース硬さの向上を得るためには、上述した本実施の形態にかかる合金材料のＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金の組成領域内において、１８ａｔ％Ａｇ−３５ａｔ％Ｐｄ−４７ａｔ％Ｃｕ、２２ａｔ％Ａｇ−３５ａｔ％Ｐｄ−４３ａｔ％Ｃｕ、１８ａｔ％Ａｇ−４０ａｔ％Ｐｄ−４２ａｔ％Ｃｕ、２２ａｔ％Ａｇ−４０ａｔ％Ｐｄ−３８ａｔ％Ｃｕの領域内であることが好ましい。
さらに本実施の形態にかかる合金材料には、上述したＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金の組成域内の該組成を基本としてＭｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｂ、ＴｉおよびＭｇの少なくとも１つが４．５ａｔ％以下の範囲で添加される。また、各元素は、Ｍｎが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％、Ｓｎが１ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｂが０．５ａｔ％〜３ａｔ％、Ｔｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｍｇが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％の範囲内でそれぞれ添加される。これにより、時効処理後のビッカース硬さがＨＶ４８０〜５６０に上昇させることができる。
これに対して、上述した組成域のＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本としてＭｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｍｇの少なくともいずれか１つを添加しないとビッカース硬さの向上は得られない。
また、上述した組成の合金材料に対して、ＩｒおよびＲｕの１つ若しくはこれらの組み合わせで０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％さらに添加することによって、ＨＶ４８０〜５６０のビッカース硬さであって、加工性が良好な合金材料を得ることができる。
上述した実施の形態によれば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕの３元合金の組成領域において、Ａｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％を占める組成とし、該組成を基本として、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｂ、ＴｉおよびＭｇの少なくとも１つを４．５ａｔ％以下の範囲で添加し、かつＭｎが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％、Ｓｎが１ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｂが０．５ａｔ％〜３ａｔ％、Ｔｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｍｇが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％の範囲内でそれぞれ添加されるようにしたので、導電性に優れているとともに、コンタクトプローブ用として高硬度でかつ加工性に優れた合金材料を得ることができる。
また、本実施の形態によれば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕを基本としたＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金において、この３元合金に対して半導体検査装置用のコンタクトプローブとしてビッカース硬さや導電性を確保するための添加金属を見出すことができた。
Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金は、組成領域において相変態の違いにより時効硬化に差が見られるが、本実施の形態にかかる合金材料によれば、組成領域においてＡｇ１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄ３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕ３０ａｔ％〜５３ａｔ％の領域内を占める組成で最大の硬化作用を有する組成バランスを図っている。
ここで、ＰｄとＣｕは化合物相を生成して硬化するが、最大の硬さでもＨＶ２５０程度が限界である。これに対し、Ａｇを適量に含有すると時効硬化によりα2（Ａｇ）とβ相を最大限に微細分離させることが可能となる。この結果として、ビッカース硬さを増大させることができる。
また、本実施の形態によれば、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｂ、ＴｉおよびＭｇの少なくとも１つを４．５ａｔ％以下の範囲で添加し、かつＭｎが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％、Ｓｎが１ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｂが０．５ａｔ％〜３ａｔ％、Ｔｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｍｇが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％の範囲内でそれぞれ添加されることにより、３００℃〜４５０℃で加熱して時効処理した時効材のビッカース硬さがＨＶ４８０〜５６０であるため、合金材料として耐摩耗性が向上し、半導体検査用装置の材料に好適となる。
また、本実施の形態によれば、ＡｇやＣｕは比抵抗を減少させる傾向があり、Ｐｄは比抵抗や耐酸化性を増大させる傾向がある。すなわち、本実施の形態にかかる合金材料は、高硬度の特性を確保しつつ導電性や耐酸化性を有する組成バランスを図っている。
本実施の形態の合金材料に関わる割合は、高硬度を満足するものとして１７ａｔ％Ａｇ−３０ａｔ％Ｐｄ−５３ａｔ％Ｃｕ、２５ａｔ％Ａｇ−３０ａｔ％Ｐｄ−４５ａｔ％Ｃｕ、１７ａｔ％Ａｇ−４５ａｔ％Ｐｄ−３８ａｔ％Ｃｕ、２５ａｔ％Ａｇ−４５ａｔ％Ｐｄ−３０ａｔ％Ｃｕの領域内のＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｂ、ＴｉおよびＭｇの少なくとも１つを４．５ａｔ％以下の範囲で添加し、かつＭｎが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％、Ｓｎが１ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｂが０．５ａｔ％〜３ａｔ％、Ｔｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｍｇが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％の範囲内でそれぞれ添加されることにより、３００℃〜４５０℃で加熱し時効処理したビッカース硬さがＨＶ４８０〜５６０に達する。このＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ３元合金の領域外の組成に添加を行っても、硬さの向上は得られにくい。
また、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金に対する添加については、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｍｇの組合せ添加でも硬さは向上するが、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｂ、ＴｉまたはＭｇの単独添加の方が組合せ添加より効果があり好ましい。
また、Ｍｎが０．５ａｔ％、Ｓｎが１ａｔ％、Ｓｉが０．５ａｔ％、Ｓｂが０．５ａｔ％、Ｔｉが０．５ａｔ％またはＭｇが０．５ａｔ％未満の場合には、硬さの向上が小さくい。一方で、Ｍｎが３．５ａｔ％、Ｓｎが２ａｔ％、Ｓｉが２ａｔ％、Ｓｂが３ａｔ％、Ｔｉが２ａｔ％またはＭｇが３．５ａｔ％を超える場合には、加工性が著しく劣化する。したがって、Ｍｎが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％、Ｓｎが１ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｂが０．５ａｔ％〜３ａｔ％、Ｔｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｍｇが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％の範囲で添加されることが好適である。
なお、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｍｇの組み合わせが４．５ａｔ％を超えると加工性が劣化して好ましくない。ビッカース硬さは、鋳造したものを８５０℃で溶体化処理し、３００℃〜４５０℃で加熱することで時効硬化を発揮する。３００℃未満による時効硬化では硬さの向上は得られにくく、４５０℃を超える温度による時効硬化では硬さが低くなる傾向になりやすいため、上記の温度範囲が適正である。
本実施の形態にかかる合金材料は、更にＩｒ、Ｒｕのいずれか１つまたはそれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％添加することができる。これらの添加金属は、加工性に有用であり、添加しないものと比べて圧延加工時に合金表面の細かな割れが減少して加工性が改善される。Ｉｒ、Ｒｕの１つ若しくはこれらの組み合わせの添加量は、０．０５ａｔ％以上でも効果は変わらないため、０．０５ａｔ％が適量である。Ｉｒ、Ｒｕは、結晶粒を微細化させる作用があり、結晶粒が小さいと圧延加工時に粒界割れを起こしにくいからである。
また、本実施の形態にかかる合金材料は、Ｐｔ，Ａｕを主成分とする合金と比して、低い材料コストとすることができる。
次に、本実施の形態にかかる合金材料をコンタクトプローブとして使用する場合について説明する。図１は、本発明の実施の形態の合金材料の一使用態様にかかるソケット（コンタクトプローブ）の概略構成を示す斜視図である。図１に示すソケット１は、検査対象物である半導体集積回路１００の電気特性検査を行う際に使用する装置であって、半導体集積回路１００と半導体集積回路１００へ検査用信号を出力する回路基板２００との間を電気的に接続する装置である。
ソケット１は、長手方向の一方の端部側で被接触体である半導体集積回路１００の一つの電極（接触対象）と接触し、他方の端部側で回路基板２００の電極（接触対象）とそれぞれ接触する複数のコンタクトプローブ２（以下、単に「プローブ２」という）と、複数のプローブ２を所定のパターンにしたがって収容して保持するプローブホルダ３と、プローブホルダ３の周囲に設けられ、検査の際に複数のプローブ２と接触する半導体集積回路１００の位置ずれが生じるのを抑制するホルダ部材４と、を有する。
図２は、本実施の形態の合金材料の一使用態様にかかるソケット（コンタクトプローブ）の要部の構成を示す部分断面図であって、プローブホルダ３に収容されるプローブ２の詳細な構成を示す図である。図２に示すプローブ２は、半導体集積回路１００の検査を行なうときに、その半導体集積回路１００の接続用電極に接触する第１プランジャ２１と、検査回路を備えた回路基板２００の電極に接触する第２プランジャ２２と、第１プランジャ２１と第２プランジャ２２との間に設けられて２つの第１プランジャ２１および第２プランジャ２２を伸縮自在に連結するコイルばね２３とを備える。プローブ２を構成する第１プランジャ２１および第２プランジャ２２、ならびにコイルばね２３は同一の軸線を有している。プローブ２は、半導体集積回路１００をコンタクトさせた際に、コイルばね２３が軸線方向に伸縮することによって半導体集積回路１００の接続用電極への衝撃を和らげるとともに、半導体集積回路１００および回路基板２００に荷重を加える。
第１プランジャ２１は、先細な先端形状をなす爪部２１ｂを複数有する先端部２１ａと、先端部２１ａの基端側から延び、先端部２１ａの径と比して大きい径を有するフランジ部２１ｃと、フランジ部２１ｃの先端部２１ａに連なる側と異なる端部から延び、フランジ部２１ｃの径と比して小さい径を有するボス部２１ｄと、ボス部２１ｄのフランジ部２１ｃに連なる側と異なる端部から延び、ボス部２１ｄの径と略同一の径を有する基端部２１ｅとを同軸上に有する。また、基端部２１ｅは、先端がＲ面取りされた形状をなす。
第２プランジャ２２は、先細な先端形状を有する先端部２２ａと、先端部２２ａの基端側から延び、先端部２２ａの径と比して大きい径を有するフランジ部２２ｂと、フランジ部２２ｂの先端部２２ａに連なる側と異なる端部から延び、ボス部２１ｄの径と略同一の径を有するボス部２２ｃと、ボス部２２ｃのフランジ部２２ｂに連なる側と異なる端部から延び、ボス部２１ｄ，２２ｃの径と略同一の径を有する基端部２２ｄとを同軸上に有する。この第２プランジャ２２は、コイルばね２３の伸縮作用によって軸線方向に移動が可能であり、コイルばね２３の弾性力によって回路基板２００方向に付勢され、回路基板２００の電極と接触する。
コイルばね２３は、第１プランジャ２１側がボス部２１ｄの径と略同一の内径で巻回された密着巻き部２３ａである一方、第２プランジャ２２側が基端部２２ｄの径以上の内径で所定ピッチに巻回された粗巻き部２３ｂである。密着巻き部２３ａの端部は、例えばボス部２１ｄと略等しい内径の場合、ボス部２１ｄに圧入されて、フランジ部２１ｃに当接している。一方、粗巻き部２３ｂの端部は、ボス部２２ｃに圧入され、フランジ部２２ｂに当接している。なお、コイルばね２３は、密着巻き部２３ａおよび粗巻き部２３ｂの内径が、同一の内径で巻回されていることが好ましい。このとき、第１プランジャ２１および第２プランジャ２２とコイルばね２３とは、半田付けによって接合されていてもよい。
第１プランジャ２１、第２プランジャ２２およびコイルばね２３の少なくとも一つは上述した合金材料を用いて形成され、全ての部材がこの合金材料を用いて形成されることが好ましい。また、コイルばね２３は、所定荷重が加わったときの粗巻き部２３ｂの縮み量が、初期荷重が加わったとき、例えば、プローブ２がプローブホルダ３に収容された状態（図１参照）における基端部２２ｄと密着巻き部２３ａとの最短距離より大きくなるようなばね特性となるように線材の径や、巻回されてなる径が設計される。このばね特性を有するコイルばね２３を用いることによって、プローブ２に所定荷重を加えた場合に基端部２２ｄを密着巻き部２３ａ内に摺接させ、基端部２２ｄと密着巻き部２３ａとの間の電気的導通が可能となる。
プローブホルダ３は、樹脂、マシナブルセラミックス、シリコンなどの絶縁性材料を用いて形成され、図２の上面側に位置する第１部材３１と下面側に位置する第２部材３２とが積層されてなる。第１部材３１および第２部材３２には、複数のプローブ２を収容するためのホルダ孔３３および３４が同数ずつ形成され、プローブ２を収容するホルダ孔３３および３４は、互いの軸線が一致するように形成されている。ホルダ孔３３および３４の形成位置は、半導体集積回路１００の配線パターンに応じて定められる。
ホルダ孔３３および３４は、ともに貫通方向に沿って径が異なる段付き孔形状をなしている。すなわち、ホルダ孔３３は、プローブホルダ３の上端面に開口を有する小径部３３ａと、この小径部３３ａよりも径が大きい大径部３３ｂとからなる。小径部３３ａは、先端部２１ａの径と比して若干大きい径である。また、大径部３３ｂは、フランジ部２１ｃの径および／またはコイルばね２３の径と比して若干大きい径である。
他方、ホルダ孔３４は、プローブホルダ３の下端面に開口を有する小径部３４ａと、この小径部３４ａよりも径が大きい大径部３４ｂとからなる。小径部３４ａは、先端部２２ａと比して若干大きい径である。また、大径部３４ｂは、フランジ部２２ｂの径および／またはコイルばね２３の径と比して若干大きい径である。これらのホルダ孔３３および３４の形状は、収容するプローブ２の構成に応じて定められる。
第１プランジャ２１のフランジ部２１ｃは、ホルダ孔３３の小径部３３ａと大径部３３ｂとの境界壁面に当接することにより、プローブ２のプローブホルダ３からの抜止機能を有する。また、第２プランジャ２２のフランジ部２２ｂは、ホルダ孔３４の小径部３４ａと大径部３４ｂとの境界壁面に当接することにより、プローブ２のプローブホルダ３からの抜止機能を有する。なお、ホルダ孔３３，３４の各境界壁面は、フランジ部２１ｃ，２２ｂ、コイルばね２３の径にそれぞれ対応した段付き形状でもよい。
図３は、本実施の形態の合金材料の一使用態様にかかるソケット（コンタクトプローブ）の、半導体集積回路の検査時におけるソケットの要部の構成を示す部分断面図であって、プローブホルダ３を用いた半導体集積回路１００の検査時の状態を示す図である。半導体集積回路１００の検査時には、半導体集積回路１００からの接触荷重により、コイルばね２３は長手方向に沿って圧縮された状態となる。コイルばね２３が圧縮されると、図３に示すように、第２プランジャ２２の基端部２２ｄは、密着巻き部２３ａ内に進入し、密着巻き部２３ａの内周側と摺接する。この際には、第２プランジャ２２の軸線が大きくぶれることはないため、基端部２２ｄと密着巻き部２３ａの内周との摺接が安定するとともに、密着巻き部２３ａがわずかに蛇行するため、基端部２２ｄとコイルばね２３との接触抵抗が安定し、確実な導通が得られる。
検査時に回路基板２００から半導体集積回路１００に供給される検査用信号は、回路基板２００の電極２０１からそれぞれプローブ２を経由して半導体集積回路１００の接続用電極１０１へ到達する。具体的には、プローブ２において、第２プランジャ２２、密着巻き部２３ａ、第１プランジャ２１を経由して半導体集積回路１００の接続用電極１０１へ到達する。このように、プローブ２では、第１プランジャ２１と第２プランジャ２２が密着巻き部２３ａを介して導通するため、電気信号の導通経路を最小にすることができる。したがって、検査時に粗巻き部２３ｂに信号が流れるのを防止し、インダクタンスの低減および安定化を図ることができる。
また、爪部２１ｂの先端が先細に形成されているため、接続用電極１０１の表面に酸化皮膜が形成されている場合であっても酸化皮膜を突き破り、爪部２１ｂの先端を接続用電極１０１と直接接触させることができる。
図４は、本発明の実施の形態の合金材料の他の使用態様にかかるプローブカード５の構成を示す部分断面図である。プローブカード５は、ダイシングする前の半導体ウェハの状態で導電性を有するプローブをコンタクトさせることによって電気特性検査を行い、不良品を検出（ウェハレベルテスト）するものである。
プローブカード５は、薄い円盤状をなし、検査装置（図示せず）との電気的な接続を図る基板５１と、基板５１の一方の面に装着され、基板５１を補強する補強部材５２と、基板５１からの配線を中継するインターポーザ５３と、インターポーザ５３によって中継された配線の間隔を変換するスペーストランスフォーマ５４と、基板５１よりも径が小さい円盤状をなしてスペーストランスフォーマ５４に積層され、検査対象の配線パターンに対応して複数のプローブ２ａを収容保持するプローブヘッド５５と、を備える。また、プローブカード５は、基板５１に固着され、インターポーザ５３およびスペーストランスフォーマ５４を積層した状態で一括して保持する保持部材５６と、保持部材５６に固着されてプローブヘッド５５の端部を固定するリーフスプリング５７と、を備える。
また、基板５１に形成される配線５８の一端は、検査装置との接続を行うために基板５１の表面であって補強部材５２が装着された側の表面に配設された複数のオスコネクタ５９に接続される一方、その配線５８の他端は、スペーストランスフォーマ５４の下端部に形成される電極パッド５４１（図５参照）を介してプローブヘッド５５で収容保持するプローブ２ａに接続されている。なお、図４では、記載を簡略にするために、一部の配線５８のみを示している。
各オスコネクタ５９は、基板５１の中心に対して放射状に配設され、検査装置のコネクタ座６で対向する位置に設けられるメスコネクタ６０の各々と対をなし、互いの端子が接触することによってプローブ２ａと検査装置との電気的な接続を確立する。
図５は、プローブカード５の要部の構成を示す部分断面図である。図５に示すプローブ２ａは、ウェハチャック７０に載置された半導体ウェハ１００ａ（図４参照）の接続用電極１０１ａの配置パターンに対応して一方の先端が突出するように配設されており、各プローブ２ａの先端（底面側）が半導体ウェハ１００ａの複数の接続用電極１０１ａの表面に対して垂直な方向から接触する。
プローブ２ａは、先端がスペーストランスフォーマ５４の電極パッド５４１（接触対象）に接触する第１プランジャ２４と、検査対象である半導体ウェハ１００ａの接続用電極１０１ａ（接触対象）に接触する第２プランジャ２２と、プランジャ２４、２２の間に設けられ、第１プランジャ２４、第２プランジャ２２を伸縮自在に連結するコイルばね２３とを備える。互いに連結される第１プランジャ２４、第２プランジャ２２およびコイルばね２３は同一の軸線を有している。なお、第２プランジャ２２およびコイルばね２３は、上述した構成を有する。また、図１等で説明した構成と同一の構成要素には、同一の符号が付してある。
第１プランジャ２４は、先細な先端形状をなす先端部２１ｆと、先端部２１ｆの基端側から延び、先端部２１ｆの径と比して大きい径を有するフランジ部２１ｃと、上述したボス部２１ｄおよび基端部２１ｅとを同軸上に有する。
プローブヘッド５５は、例えばセラミックス等の絶縁性材料を用いて形成される。プローブヘッド５５には、半導体ウェハ１００ａの接続用電極１０１ａの配列に応じてプローブ２ａを個別に収容するホルダ孔５５１がプローブヘッド５５の厚さ方向（図５の上下方向）に貫通して設けられている。ホルダ孔５５１は、半導体ウェハ１００ａ側の端面から、少なくとも先端部２２ａの長手方向の長さよりも小さい長さにわたって形成された小径部５５１ａと、この小径部５５１ａと同じ中心軸を有し、小径部５５１ａの径よりも大きい径を有する大径部５５１ｂとを備える。小径孔５５１ａの内径は、先端部２２ａの外径よりも若干大きくフランジ部２２ｂの外径よりも若干小さい。このため、ホルダ孔５５１は第２プランジャ２２を抜け止めしている。
プローブヘッド５５に収容されるプローブ２ａの数や配置パターンは、半導体ウェハ１００ａに形成される半導体チップの数や接続用電極１０１ａの配置パターンに応じて定まる。例えば、直径８インチ（約２００ｍｍ）の半導体ウェハ１００ａを検査対象とする場合には、数十〜数千個のプローブ２ａが必要となる。また、直径１２インチ（約３００ｍｍ）の半導体ウェハ１００ａを検査対象とする場合には、数百個〜数万個のプローブ２ａが必要となる。
半導体ウェハ１００ａの検査時には、図３にも示したように、半導体ウェハ１００ａからの接触荷重により、コイルばね２３は長手方向に沿って圧縮された状態となる。コイルばね２３が圧縮されると、第２プランジャ２２の基端部２２ｄは、密着巻き部２３ａ内に進入し、密着巻き部２３ａの内周側と摺接する。この際には、第２プランジャ２２の軸線が大きくぶれることはないため、基端部２２ｄと密着巻き部２３ａの内周との摺接が安定するとともに、密着巻き部２３ａがわずかに蛇行するため、基端部２２ｄとコイルばね２３との接触抵抗が安定し、確実な導通が得られる。
なお、ここで説明したプローブ２，２ａの構成はあくまでも一例に過ぎず、従来知られているさまざまな種類のプローブに上述した合金材料を適用することが可能である。例えば、上述したようなプランジャとコイルばねとで構成されるものに限らず、ポゴピン、またはワイヤを弓状に撓ませて荷重を得るワイヤープローブや、電気接点同士を接続する接続端子（コネクタ）でもよい。
ここで、接続端子は、電気接点同士を接続するものであって、例えば、上述したプローブ２，２ａのように、各電気接点とそれぞれ接触する導電性の２つの端子と、各端子を摺動可能に保持する弾性部材（または保持部材）と、を備えるものである。このような接続端子では、少なくとも端子が上述した合金材料からなる。
以下、この発明の合金材料の実施例および比較例について詳細に説明する。まず、本実施例にかかる合金材料の製造および測定内容について説明する。
実施例および比較例にかかる各合金材料は、所定の組成で配合して、高周波溶解して丸棒（φ５ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）のインゴットとして作製した。硬さ試験に用いる硬さ試験片は、以下のようにして作製した。上述したインゴットを切断して、φ５ｍｍ、長さ５０ｍｍの切断インゴットを２つ得た後、８５０℃で１時間加熱し水冷して溶体化処理を行った。その後切断した一方の切断インゴットをφ５ｍｍ、長さ１０ｍｍに切断して硬さ試験片を作製した。ビッカース硬さ試験機を用いて、溶体化処理後の硬さ試験片（溶体化材）のビッカース硬さを測定した。また、溶体化処理した他方の切断インゴットを４００℃で１時間加熱（時効処理）した後、φ５ｍｍ、長さ１０ｍｍに切断して硬さ試験片（時効材）とし、時効処理後のビッカース硬さを測定した。
電気伝導度用の試験片は、以下のようにして作製した。先に作製したインゴットをφ５ｍｍ、長さ２００ｍｍに切断して８５０℃で１時間加熱し水冷して溶体化処理を行った。その後、溶体化処理した溶体化材をφ２．０ｍｍまで伸線機にて圧延加工して８４％の加工率を加えた。その後、圧延加工した溶体化材を４００℃で１時間加熱（時効処理）して、φ２ｍｍ、長さ３００ｍｍに切断して電気伝導度用の試験片として作製した。電気抵抗測定機を用いて、この電気伝導度用の試験片の抵抗値を測定し、電気伝導度を求めた。
加工性は、電気伝導度用の試験片において８４％の加工率を加えた（圧延加工）時の加工性の可否および表面の割れを光学顕微鏡で観察した。加工性の評価は、破断せずに加工できて割れは無いものを○とし、破断せずに加工できたが割れは有るものを△とし、破断して加工ができないものを×とした。
次に、本実施例にかかる合金材料の各金属の原子比割合について説明する。表１は、実施例１〜３２にかかる合金材料の原子比割合（組成）と測定結果とを示すものである。表２は、比較例１〜１７にかかる合金材料の原子比割合と測定結果とを示すものである。実施例１〜１３は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｍｎを３．５ａｔ％添加した組成、または原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｍｎを０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％添加し、さらにＩｒ、Ｒｕの１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％添加した組成である。なお、実施例２では、Ｍｎ、Ｉｒ、Ｒｕの添加により、ＡｇおよびＰｄの最終原子比割合が１７ａｔ％を下回っている。また、実施例１１では、ＭｎおよびＩｒの添加により、Ｃｕの最終原子比割合が３０ａｔ％を下回っている。
実施例１４〜１６は、原子比割合がＡｇ１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄ３０〜４５ａｔ％、Ｃｕ３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｓｎを１ａｔ％〜２ａｔ％添加し、さらにＩｒ、Ｒｕの１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％添加した組成である。なお、実施例１４では、ＳｎおよびＲｕの添加により、Ａｇの最終原子比割合が１７ａｔ％を下回っている。
実施例１７，１８は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｓｉを０．５ａｔ％〜２ａｔ％添加し、さらにＩｒ、Ｒｕの１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％添加した組成である。
実施例１９，２０は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｓｂを０．５ａｔ％〜３ａｔ％添加し、さらにＩｒ、Ｒｕの１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％添加した組成である。
実施例２１，２２は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｔｉを０．５ａｔ％〜２ａｔ％添加し、さらにＩｒ、Ｒｕの１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％添加した組成である。
実施例２３，２４は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｍｇを０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％添加し、さらにＩｒ、Ｒｕの１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％添加した組成である。
実施例２５〜３２は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｍｎを０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％、Ｓｎを１ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｉを０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｂを０．５ａｔ％〜３ａｔ％、Ｔｉを０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｍｇを０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％の組み合わせを４．５ａｔ％を超えない範囲で添加し、さらにＩｒ、Ｒｕの１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％添加した組成である。
比較例１〜５は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金である。比較例６は、上述した組成域から外れた組成である。
比較例７，８は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％の範囲から外れたＡｇ量が低い組成である。また、比較例７は、このＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｍｎを３．５ａｔ％添加した組成であり、比較例８は、Ｓｎを２ａｔ％添加した組成である。
比較例９は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％（最終原子比割合２０．００ａｔ％）、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％（３６．００ａｔ％）、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％（４０．００ａｔ％）からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金にＭｎを４ａｔ％（＞３．５ａｔ％）添加した組成である。
比較例１０は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％（１７．５０ａｔ％）、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％（３８．８０ａｔ％）、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％（４０．６６ａｔ％）からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金にＳｎを３ａｔ％（＞２ａｔ％）、Ｉｒを０．０４ａｔ％添加した組成である。
比較例１１は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％（２１．３０ａｔ％）、Ｐｄが３０〜４５ａｔ％（３６．３０ａｔ％）、Ｃｕが３０〜５３ａｔ％（３９．３５ａｔ％）からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金にＳｉを３ａｔ％（＞２ａｔ％）、Ｉｒを０．０５ａｔ％添加した組成である。
比較例１２は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％（１７．２０ａｔ％）、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％（３３．４０ａｔ％）、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％（４５．３７ａｔ％）からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金にＳｂを４ａｔ％（＞３ａｔ％）、Ｒｕを０．０３ａｔ％添加した組成である。
比較例１３は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％（２１．４０ａｔ％）、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％（３３．８０ａｔ％）、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％（４１．７５ａｔ％）からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金にＴｉを３ａｔ％（＞２ａｔ％）、Ｒｕを０．０５ａｔ％添加した組成である。
比較例１４は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％（２１．２０ａｔ％）、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％（３８．４０ａｔ％）、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％（３６．３５ａｔ％）からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金にＭｇを４ａｔ％（＞３．５ａｔ％）添加し、Ｉｒを０．０３ａｔ％とＲｕを０．０２ａｔ％の組合せを添加した組成である。
比較例１５は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％（２０．００ａｔ％）、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％（３５．５０ａｔ％）、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％（４０．００ａｔ％）からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金にＭｎを３．５ａｔ％とＳｎを２ａｔ％の組合せを添加した組成である。
比較例１６は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％（２４．３５ａｔ％）、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％（３３．０５ａｔ％）、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％（４１．５５ａｔ％）からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ３元合金にインジウム（Ｉｎ）を１ａｔ％、Ｉｒを０．０５ａｔ％添加した組成である。
比較例１７は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％（２０．００ａｔ％）、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％（３５．５０ａｔ％）、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％（３９．９５ａｔ％）からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金にＭｎを３．５ａｔ％とＩｎを１ａｔ％の組合せを添加し、Ｉｒを０．０５ａｔ％添加した組成である。
以下、実施例１〜３２および比較例１〜１７の測定結果について説明する。実施例１は、時効処理後のビッカース硬さが、ＨＶ４８０以上（ＨＶ５４３）であることが確認された。また、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金に対してＭｎを添加しない組成である比較例１〜６と比べて時効処理後のビッカース硬さが硬く、Ｍｎ添加によりビッカース硬さが向上したことが確認された。また、比較例６は、Ａｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％の範囲からそれぞれ外れた組成であり、比較例１〜５に比べて特に硬さが低いことが確認された。ただし、比較例１〜６については１時間では充分な硬化が進んでいなかったため４００℃で２時間加熱して切断し、時効処理後の硬さを測定した。
また、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金に対してＭｎを３．５ａｔ％添加した組成である比較例７と比べると、３元合金はＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％の範囲内であることにより、時効処理後のビッカース硬さが向上したことが確認された。さらに比較例９においては、上記のＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ３元合金の組成域にも関わらず、Ｍｎを４．０ａｔ％添加したことで逆に時効硬化しにくく、ビッカース硬さの向上は認められず、また加工性も劣化することが確認された。
実施例２〜１３は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｍｎを０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％添加し、Ｉｒ、Ｒｕの１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％添加した組成である。実施例２〜１３は、時効処理後のビッカース硬さがＨＶ４８７〜５５４であり、加工性も良好であった。この結果により、ＭｎやＩｒ、Ｒｕを添加しない比較例１〜５と比べて、ＭｎやＩｒ、Ｒｕの添加が、ビッカース硬さの向上に関与していることが確認された。
図６は、本発明の実施例８にかかる合金材料を示す図であって、加工率８４％のφ２．０ｍｍ合金表面の画像である。図６に示すように、合金材料の表面には、細かな割れもなく良好であった。
実施例１４〜１６は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｓｎを１ａｔ％〜２ａｔ％添加し、Ｉｒ、Ｒｕの１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％添加した組成である。実施例１４〜１６は、時効処理後のビッカース硬さがＨＶ５０６〜５５３であり、加工性も良好であった。この結果により、Ｓｎを添加しない比較例１〜５と比べて、Ｓｎの添加が、ビッカース硬さの向上に関与していることが確認された。
これに対し、比較例８は、Ｓｎが添加されているものの、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金において上述したＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％の組成域から外れた組成であり、この組成において、ビッカース硬さの向上は認められないことが確認された。
また、比較例１０は、本実施の形態にかかる組成域内のＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金にＳｎを３ａｔ％（＞２ａｔ％）添加でした組成であり、硬さの向上は得られた一方で、加工性が劣化したことが確認された。
実施例１７，１８は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｓｉを０．５ａｔ％〜２ａｔ％添加し、Ｉｒ、Ｒｕの１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％添加した組成である。実施例１７，１８は、時効処理後のビッカース硬さがＨＶ５２３，ＨＶ４９４であり、加工性も良好であった。この結果により、比較例１〜５と比べて、Ｓｉの添加が、ビッカース硬さの向上に関与していることが確認された。
これに対し、比較例１１は、本実施の形態にかかる組成域内のＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金にＳｉを３ａｔ％（＞２ａｔ％）添加した組成であり、硬さの向上は得られた一方で、加工性が劣化したことが確認された。
実施例１９，２０は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｓｂを０．５ａｔ％〜３ａｔ％添加し、Ｉｒ、Ｒｕの１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％添加した組成である。実施例１９，２０は、時効処理後のビッカース硬さがＨＶ５１２，ＨＶ５２４であり、加工性も良好であった。この結果により、比較例１〜５と比べて、Ｓｂの添加が、ビッカース硬さの向上に関与していることが確認された。
これに対し、比較例１２では、上述したＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金の組成域にも関わらず、Ｓｂを４ａｔ％（＞３ａｔ％）添加すると、逆に時効硬化しにくく、加工性が劣化することが確認された。
実施例２１，２２は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｔｉを０．５ａｔ％〜２ａｔ％添加し、Ｉｒ、Ｒｕの１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％添加した組成である。実施例２１，２２は、時効処理後のビッカース硬さがＨＶ５１５，ＨＶ５２６であり、加工性も良好であった。この結果により、比較例１〜５と比べて、Ｔｉの添加が、ビッカース硬さの向上に関与していることが確認された。
これに対し、比較例１３では、上述したＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金の組成域にも関わらず、Ｔｉを３ａｔ％（＞２ａｔ％）添加すると、逆に時効硬化しにくく、加工性が劣化することが確認された。
実施例２３，２４は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｍｇを０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％添加し、Ｉｒ、Ｒｕの１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％添加した組成である。実施例２３，２４は、時効処理後のビッカース硬さがＨＶ５１１，５２３であり、加工性も良好であった。この結果により、比較例１〜５と比べて、Ｍｇの添加が、ビッカース硬さの向上に関与していることが確認された。
これに対し、比較例１４では、上述したＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金の組成域にも関わらず、Ｍｇを４ａｔ％（＞３．５ａｔ％）添加すると、逆に時効硬化しにくく、加工性が劣化することが確認された。
実施例２５〜３２は、原子比割合においてＡｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｂ、ＴｉおよびＭｇの少なくとも１つを４．５ａｔ％以下の範囲で添加し、かつＭｎが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％、Ｓｎが１〜２ａｔ％、Ｓｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｂが０．５ａｔ％〜３ａｔ％、Ｔｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｍｇが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％の範囲内でそれぞれ添加されるとともに、Ｉｒ、Ｒｕの１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％添加した組成である。実施例２５〜３２は、時効処理後のビッカース硬さがＨＶ５２３〜５３０であり、加工性も良好であった。この結果により、比較例１〜５と比べて、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｂ、ＴｉおよびＭｇの組み合わせ添加がビッカース硬さの向上に関与していることが確認された。
これに対し、比較例１５は、本実施の形態にかかる組成域内のＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｍｎを３．５ａｔ％、Ｓｎを２ａｔ％の組合せで添加した組成である。比較例１５は、実施例２５〜３２と比べて、ビッカース硬さは変わらないが、加工性は劣化した。この結果により、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｂ、ＴｉおよびＭｇの組み合わせで４．５ａｔ％以上となる場合には加工性が劣化し、合金材料として好ましくないことが確認された。
また、比較例１６は、本実施の形態にかかる組成域内のＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｉｎを１ａｔ％とＩｒを０．０５ａｔ添加した組成である。比較例１６は、ビッカース硬さがＨＶ４７０であり、比較例１〜５に比べると硬さの向上は得られたが、類似組成であるＭｎを１ａｔ％添加した組成である実施例１０や、Ｓｎを１ａｔ％添加した組成である実施例１６に比べると、ビッカース硬さの向上が小さい。また、比較例１６は、類似組成であるＳｉ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｍｇのいずれかを組合せて０．５ａｔ％添加した組成である実施例１７，１９，２１，２３と比べると、ビッカース硬さの向上が小さい。
また、比較例１７は、本実施の形態にかかる組成域内のＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｍｎを３．５ａｔ％とＩｎを１ａｔ％の組合せを添加し、Ｉｒを０．０５ａｔ％添加した組成である。比較例１７は、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｍｇの単独添加や組合せ添加に比べて大きな硬さの変化はなく加工性がやや劣化する。これにより、Ａｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％からなるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金に対する添加金属の違いによるビッカース硬さは、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｍｇの方がＩｎより効果があることが確認された。
図７は、本発明の比較例１７にかかる合金材料を示す図であって、加工率８４％のφ２．０ｍｍ合金表面の画像である。図７に示すように、合金材料の表面には、細かな割れが見られた。
また、上述した実施例１〜３２および比較例１〜１７では、時効処理の温度を４００℃として処理されたものとして説明したが、実施例７の組成において、時効処理の温度を３００℃（実施例７−１）、３５０℃（実施例７−２）、４５０℃（実施例７−３）として処理した硬さ、電気伝導度、加工性を表１に示す。また、実施例７−１〜実施例７−３と添加金属が同じ合金材料（本実施の形態にかかる組成域内のＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を基本として、Ｍｎを３．５ａｔ％とＩｒを０．０５ａｔ％の組合せを添加）において、時効処理の温度を２７５℃（比較例１８−１）、４７５℃（比較例１８−２）として処理した硬さ、電気伝導度、加工性を表２に示す。
実施例７−１，７−２，７−３は、時効処理後のビッカース硬さがＨＶ４８１〜５４１であり、加工性も良好であった。この結果により、時効処理の温度が３００℃、３５０℃、４５０℃であっても、良好なビッカース硬さの合金材料が得られることが確認された。一方で、比較例１８−１，１８−２は、時効処理後のビッカース硬さがＨＶ３８０，４０１であった。この結果により、時効処理の温度が３００℃より低温、または４５０℃より高温であると、良好なビッカース硬さの合金材料が得られない。
また、電気伝導度測定では、上述した実施例１〜３２、実施例７−１，７−２，７−３において導電性が良好であることが確認された。
なお、実施例１や実施例３〜１０、実施例１５〜１７、実施例１９〜３２は、上述した組成領域内の１８ａｔ％Ａｇ−３５ａｔ％Ｐｄ−４７ａｔ％Ｃｕ、２２ａｔ％Ａｇ−３５ａｔ％Ｐｄ−４３ａｔ％Ｃｕ、１８ａｔ％Ａｇ−４０ａｔ％Ｐｄ−４２ａｔ％Ｃｕ、２２ａｔ％Ａｇ−４０ａｔ％Ｐｄ−３８ａｔ％Ｃｕの各組成を基本として、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｂ、ＴｉおよびＭｇの少なくとも１つを４．５ａｔ％以下の範囲で添加し、かつＭｎが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％、Ｓｎが１ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｂが０．５ａｔ％〜３ａｔ％、Ｔｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｍｇが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％の範囲内でそれぞれ添加される組成である。実施例１や実施例３〜１０、実施例１５〜１７、実施例１９〜３２は、実施例２や実施例１１〜１４、実施例１８に比べて、ビッカース硬さの向上が大きいため、最大限の硬さを得るには、この組成域内のＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕの３元合金を用いることがより好ましい。
以上のように、本発明にかかる合金材料、この合金材料からなるコンタクトプローブおよび接続端子は、導電性、硬度および加工性の面で、コンタクトプローブ用として有用である。
１ ソケット
２，２ａ コンタクトプローブ（プローブ）
３ プローブホルダ
４ ホルダ部材
５ プローブカード
６ コネクタ座
２１，２４ 第１プランジャ
２１ａ，２１ｆ，２２ａ 先端部
２１ｂ 爪部
２１ｃ，２２ｂ フランジ部
２１ｄ，２２ｃ ボス部
２１ｅ，２２ｄ 基端部
２２ 第２プランジャ
２３ コイルばね
２３ａ 密着巻き部
２３ｂ 粗巻き部
３１ 第１部材
３２ 第２部材
３３，３４ ホルダ孔
３３ａ，３４ａ 小径部
３３ｂ，３４ｂ 大径部
５１ 基板
５２ 補強部材
５３ インターポーザ
５４ スペーストランスフォーマ
５５ プローブヘッド
５６ 保持部材
５７ リーフスプリング
５８ 配線
５９ オスコネクタ
６０ メスコネクタ
７０ ウェハチャック
１００ 半導体集積回路
１００ａ 半導体ウェハ
１０１，１０１ａ 接続用電極
２００ 回路基板
２０１ 電極
５４１ 電極パッド
２，２ａ コンタクトプローブ（プローブ）
３ プローブホルダ
４ ホルダ部材
５ プローブカード
６ コネクタ座
２１，２４ 第１プランジャ
２１ａ，２１ｆ，２２ａ 先端部
２１ｂ 爪部
２１ｃ，２２ｂ フランジ部
２１ｄ，２２ｃ ボス部
２１ｅ，２２ｄ 基端部
２２ 第２プランジャ
２３ コイルばね
２３ａ 密着巻き部
２３ｂ 粗巻き部
３１ 第１部材
３２ 第２部材
３３，３４ ホルダ孔
３３ａ，３４ａ 小径部
３３ｂ，３４ｂ 大径部
５１ 基板
５２ 補強部材
５３ インターポーザ
５４ スペーストランスフォーマ
５５ プローブヘッド
５６ 保持部材
５７ リーフスプリング
５８ 配線
５９ オスコネクタ
６０ メスコネクタ
７０ ウェハチャック
１００ 半導体集積回路
１００ａ 半導体ウェハ
１０１，１０１ａ 接続用電極
２００ 回路基板
２０１ 電極
５４１ 電極パッド
Claims (6)
- 銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）の３元合金の組成領域において、Ａｇが１７ａｔ％〜２５ａｔ％、Ｐｄが３０ａｔ％〜４５ａｔ％、Ｃｕが３０ａｔ％〜５３ａｔ％を占める組成とし、該組成を基本として、マンガン（Ｍｎ）、スズ（Ｓｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、チタン（Ｔｉ）およびマグネシウム（Ｍｇ）の少なくとも１つを４．５ａｔ％以下の範囲で添加し、かつＭｎが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％、Ｓｎが１ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｓｂが０．５ａｔ％〜３ａｔ％、Ｔｉが０．５ａｔ％〜２ａｔ％、Ｍｇが０．５ａｔ％〜３．５ａｔ％の範囲内でそれぞれ添加されることを特徴とする合金材料。
- イリジウム（Ｉｒ）およびルテニウム（Ｒｕ）の１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１ａｔ％〜０．０５ａｔ％さらに添加したことを特徴とする請求項１に記載の合金材料。
- ３００℃〜４５０℃で加熱して時効処理させたビッカース硬さが、ＨＶ４８０〜５６０であることを特徴とする請求項１または２に記載の合金材料。
- 長手方向の両端で接触対象とそれぞれ接触する導電性のコンタクトプローブであって、
少なくとも一部が、請求項１〜３のいずれか一つに記載の合金材料を用いて形成されたことを特徴とするコンタクトプローブ。 - 一端で一方の接触対象と接触する導電性の第１プランジャと、
一端で他方の接触対象と接触する導電性の第２プランジャと、
前記第１および第２プランジャの間に設けられて該第１および第２プランジャを伸縮自在に連結するコイルばねと、
を有し、
前記第１プランジャ、前記第２プランジャおよび前記コイルばねのうち、少なくとも一つが前記合金材料からなることを特徴とする請求項４に記載のコンタクトプローブ。 - 長手方向の両端で接触対象とそれぞれ接触する導電性の接続端子であって、
少なくとも一部が、請求項１〜３のいずれか一つに記載の合金材料を用いて形成されたことを特徴とする接続端子。
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