WO2016159315A1 - 合金材料、コンタクトプローブおよび接続端子 - Google Patents

合金材料、コンタクトプローブおよび接続端子 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to, for example, an alloy material, which is made of the alloy material, and includes a contact probe or an electrical contact used for a conduction state inspection or an operation characteristic inspection of an inspection target such as a semiconductor integrated circuit or a liquid crystal display device.
  • the present invention relates to a connection terminal to be connected.
  • the contact probe is used by repeatedly contacting an inspection object such as a semiconductor integrated circuit or a liquid crystal display device. If the contact probe is oxidized by repeated use, the test result is affected. For this reason, the material used for the contact probe is required to have high conductivity, corrosion resistance, and good oxidation resistance. In addition, it is important to have a characteristic of high hardness that is difficult to wear in order to suppress wear of the contact probe itself even if contact is made with an inspection object by repeated inspection.
  • the present inventors have previously reported an alloy mainly composed of silver (Ag), palladium (Pd), and copper (Cu) in order to solve these problems (see Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of the above, and provides an alloy material that is excellent in conductivity, has high hardness, and is excellent in rollability and machinability, and a contact probe and a connection terminal made of this alloy material. For the purpose.
  • the alloy material according to the present invention has an Ag content of 20 to 30 wt% in a composition region of a ternary alloy of silver (Ag), palladium (Pd), and copper (Cu). %, Pd is 35 to 55 wt%, and Cu is 20 to 40 wt%.
  • tin (Sn) is added in the range of 0.5 to 2.5 wt%, and cobalt (Co) ,
  • Cr chromium
  • Zn zinc
  • Ru ruthenium
  • the alloy material according to the present invention is characterized by further adding 0.003 to 0.03 wt% of phosphorus (P).
  • the alloy material according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the Vickers hardness that is aged by heating is 480 to 560.
  • the contact probe according to the present invention is a conductive contact probe that comes into contact with the contact object at both ends in the longitudinal direction, and at least a part of the contact probe is formed using the alloy material according to the above invention.
  • the contact probe according to the present invention is the above-described invention, wherein the first conductive plunger that contacts one contact object at one end, the second conductive plunger that contacts the other contact object at one end, A coil spring provided between the first and second plungers to connect the first and second plungers in a telescopic manner, and includes at least one of the first plunger, the second plunger, and the coil spring.
  • One is made of the alloy material.
  • connection terminal according to the present invention is a conductive connection terminal that comes into contact with the contact object at both ends in the longitudinal direction, and at least a part of the connection terminal is formed using the alloy material according to the present invention.
  • the composition in the composition region of the ternary alloy of Ag, Pd, and Cu, is such that Ag is 20 to 30 wt%, Pd is 35 to 55 wt%, and Cu is 20 to 40 wt%.
  • Sn is added in the range of 0.5 to 2.5 wt%
  • one or a combination of Co, Cr and Zn is added in the range of 0.1 to 1.0 wt%
  • Ir and Ru are added.
  • One or a combination of these is added in an amount of 0.01 to 0.1 wt%, so that it is excellent in electrical conductivity, and is an alloy material that is excellent in rolling properties and cutting workability for contact probes and connection terminals. There is an effect that can be obtained.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a socket according to one usage mode of an alloy material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a main part of the socket according to one usage mode of the alloy material according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a main part of the socket at the time of inspection of the socket according to one usage mode of the alloy material according to the embodiment of the present invention.
  • the alloy material according to the embodiment of the present invention includes a ternary alloy of silver (Ag) -palladium (Pd) -copper (Cu).
  • the ternary alloy of Ag—Pd—Cu according to the present embodiment is 20 wt% Ag-40 wt% Pd-40 wt% Cu, 30 wt% Ag-35 wt% Pd-35 wt% Cu, 20 wt% Ag-55 wt% Pd-25 wt. It is an alloy formed in the region of% Cu, 30 wt% Ag-50 wt% Pd-20 wt% Cu.
  • the Ag—Pd—Cu ternary alloy according to the present embodiment is an alloy in which Ag is 20 to 30 wt%, Pd is 35 to 55 wt%, and Cu is 20 to 40 wt%.
  • the alloy composition has such a weight ratio, spinodal decomposition that causes two phases of ⁇ 2 (Ag) of silver rich phase and ⁇ of PdCu to appear is caused by aging treatment, and other appearance phases are mixed as much as possible. It is also preferable not to let it. For these reasons, it is necessary to limit the composition range of the ternary alloy of Ag—Pd—Cu in order to satisfy the improvement in hardness due to the appearance phase of two phases.
  • the Ag—Pd—Cu alloy forms a face-centered cubic (FCC) phase by melting Ag, Pd, and Cu in a high temperature region.
  • Ag and Pd have the property of melting at high temperature and low temperature.
  • Pd and Cu are melted at a high temperature range and participate in curing by forming a ⁇ phase which is a compound phase at a low temperature range.
  • the Vickers hardness is about 250 at most.
  • Ag and Cu have the property of separating into a copper-rich phase ⁇ 1 (Cu) and ⁇ 2 (Ag). In a specific composition range of the ternary alloy, sufficient hardness is often not obtained because various phases appear.
  • tin (Sn) is added to the alloy material according to the present embodiment in the range of 0.5 to 2.5 wt% based on the composition within the composition range of the above-described ternary alloy of Ag—Pd—Cu, Further, any one of cobalt (Co), chromium (Cr) and zinc (Zn) or a combination thereof is added in the range of 0.1 to 1.0 wt%. Thereby, the Vickers hardness after the aging treatment can be increased to 480 to 560.
  • the Vickers hardness is 480.
  • An alloy material having a good rolling workability can be obtained.
  • the composition in the composition region of the ternary alloy of Ag, Pd, and Cu, the composition is such that Ag occupies 20 to 30 wt%, Pd 35 to 55 wt%, and Cu 20 to 40 wt%.
  • Sn is added in a range of 0.5 to 2.5 wt%, and one or a combination of Co, Cr and Zn or a combination thereof is added in a range of 0.1 to 1.0 wt%, Ir
  • 0.01 to 0.1 wt% of any one or a combination of Ru is added, so that the conductivity is excellent, and the contact probe has high hardness and high rolling properties and machinability. An excellent alloy material can be obtained.
  • a ternary alloy of Ag—Pd—Cu based on Ag, Pd, and Cu Vickers hardness or conductivity as a contact probe for a semiconductor inspection apparatus is used for this ternary alloy. It was possible to find an additive metal for ensuring the above.
  • the aging treatment material has a Vickers hardness of 480 to 560, improving wear resistance as an alloy material, and semiconductor inspection It is suitable for the material of the machine.
  • the alloy material according to the present embodiment achieves a composition balance having conductivity and oxidation resistance while ensuring high hardness characteristics.
  • the proportions relating to the alloy material of the present embodiment are 20 wt% Ag-40 wt% Pd-40 wt% Cu, 30 wt% Ag-35 wt% Pd-35 wt% Cu, 20 wt% Ag-55 wt%, assuming that high hardness is satisfied.
  • Sn addition is less than 0.5 wt%, the improvement in hardness is small.
  • Sn addition exceeds 2.5 wt%, rolling workability deteriorates. Therefore, Sn is preferably added in the range of 0.5 to 2.5 wt%.
  • any one of Co, Cr and Zn, or a combination thereof can be added in the range of 0.1 to 1.0 wt%.
  • These additive metals are useful for machinability.
  • the addition amount of any one of Co, Cr and Zn or a combination thereof is less than 0.1 wt%, the improvement in cutting workability is small.
  • it exceeds 1.0 wt% rolling workability deteriorates. Therefore, an appropriate amount is in the range of 0.1 to 1.0 wt%.
  • 0.01 to 0.1 wt% of one or a combination of Ir and Ru can be further added.
  • These additive metals are useful for workability, and fine cracks on the alloy surface are reduced during rolling as compared with those not added, and workability is improved.
  • the effect of changing the amount of any one of Ir and Ru, or a combination thereof, is not less than 0.1 wt%, and therefore the appropriate amount is 0.01 to 0.1 wt%. This is because Ir and Ru have the effect of refining crystal grains, and if the crystal grains are small, it is difficult for grain boundary cracks to occur during rolling.
  • the alloy material according to this embodiment can further contain 0.003 to 0.03 wt% of P.
  • P addition is useful for improving the hardness.
  • the addition amount of P is less than 0.003 wt%, the improvement in hardness is small.
  • embrittlement occurs during solution treatment, and workability deteriorates. Therefore, an appropriate amount is in the range of 0.003 to 0.03 wt%.
  • Vickers hardness shows age hardening by solution treatment of the cast and heating.
  • the alloy material according to the present embodiment can be made at a lower material cost than an alloy mainly composed of platinum (Pt) or gold (Au).
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a socket (contact probe) according to one usage mode of an alloy material according to an embodiment of the present invention.
  • a socket 1 shown in FIG. 1 is a device that is used when an electrical characteristic test is performed on a semiconductor integrated circuit 100 that is an object to be tested, and a circuit board that outputs a test signal to the semiconductor integrated circuit 100 and the semiconductor integrated circuit 100.
  • 200 is an apparatus for electrically connecting to 200.
  • the socket 1 is in contact with one electrode (contact object) of the semiconductor integrated circuit 100 which is a contacted body on one end side in the longitudinal direction, and the electrode (contact object) on the circuit board 200 on the other end side.
  • a plurality of contact probes 2 (hereinafter simply referred to as “probes 2”) that contact each other, a probe holder 3 that accommodates and holds the plurality of probes 2 according to a predetermined pattern, and a probe holder 3 that is provided around the probe holder 3 for inspection.
  • a holder member 4 that suppresses the displacement of the semiconductor integrated circuit 100 that contacts the plurality of probes 2 at the time.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the main part of the socket (contact probe) according to one usage mode of the alloy material of the present embodiment, and shows the detailed configuration of the probe 2 accommodated in the probe holder 3.
  • the probe 2 shown in FIG. 2 contacts the first plunger 21 that contacts the connection electrode of the semiconductor integrated circuit 100 and the electrode 201 of the circuit board 200 that includes the inspection circuit.
  • a coil spring 23 provided between the first plunger 21 and the second plunger 22 to connect the first plunger 21 and the second plunger 22 so as to be extendable and contractible.
  • the first plunger 21 and the second plunger 22 and the coil spring 23 constituting the probe 2 have the same axis.
  • the coil spring 23 expands and contracts in the axial direction, so that the impact on the connection electrode of the semiconductor integrated circuit 100 is reduced, and the semiconductor integrated circuit 100 and the circuit board 200 are reduced. Apply load.
  • the coil spring 23 has a contraction amount of the rough winding portion 23b when a predetermined load is applied, for example, in a state where the probe 2 is accommodated in the probe holder 3 when the initial load is applied (see FIG. 1).
  • the diameter of the wire or the diameter of the wire is designed so that the spring characteristic becomes larger than the shortest distance between the proximal end portion of the second plunger 22 and the tightly wound portion 23a.
  • the base end portion 22d is brought into sliding contact with the tightly wound portion 23a, and the proximal end portion 22d and the tightly wound portion 23a are in contact with each other. Can be electrically connected.
  • the probe holder 3 is formed using an insulating material such as resin, machinable ceramics, or silicon, and a first member 31 located on the upper surface side and a second member 32 located on the lower surface side in FIG. 2 are laminated. Become.
  • the first member 31 and the second member 32 are formed with the same number of holder holes 33 and 34 for receiving the plurality of probes 2, and the holder holes 33 and 34 for receiving the probes 2 have the same axis. It is formed as follows. The formation positions of the holder holes 33 and 34 are determined according to the wiring pattern of the semiconductor integrated circuit 100.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the main part of the socket at the time of inspection of the semiconductor integrated circuit of the socket (contact probe) according to one use mode of the alloy material of the present embodiment. It is a figure which shows the state at the time of the test
  • FIG. 3 When the coil spring 23 is compressed during the inspection of the semiconductor integrated circuit 100, as shown in FIG. 3, the base end portion 22d of the second plunger 22 is in sliding contact with the inner peripheral side of the tightly wound portion 23a. At this time, the inspection signal supplied from the circuit board 200 to the semiconductor integrated circuit 100 reaches the connection electrode 101 of the semiconductor integrated circuit 100 via the second plunger 22, the tightly wound portion 23 a, and the first plunger 21.
  • the coil spring has been described as having a coarsely wound portion and a tightly wound portion. However, a coil spring consisting of only a coarsely wound portion may be used.
  • the tip of the first plunger 21 is tapered, even if an oxide film is formed on the surface of the connection electrode 101, the oxide film is broken through and the tip of the first plunger 21 is connected. Direct contact with the electrode 101 is possible.
  • the structure of the probe 2 demonstrated here is only an example to the last, and it is possible to apply the alloy material mentioned above to various kinds of probes known conventionally.
  • the probe is not limited to a plunger and a coil spring as described above, a probe having a pipe member, a pogo pin, a wire probe that obtains a load by bending a wire into a bow shape, and electrical contacts are connected to each other.
  • a connection terminal may be used.
  • connection terminal connects the electrical contacts to each other.
  • the conductive two terminals that are in contact with the electrical contacts and the terminals can be slid.
  • a holding elastic member or holding member).
  • at least the terminal is made of the alloy material described above.
  • Hardness test pieces were prepared by solution treatment and aging treatment. Then, the Vickers hardness (aging material hardness) of the produced test piece was measured.
  • the test piece for electrical conductivity was prepared by solution treatment and aging treatment. Then, the resistance value of the produced test piece was measured and electric conductivity was calculated
  • the evaluation standard for cutting workability was processed into a pin shape, and “ ⁇ ” if it was within the machining dimension tolerance, and “X” if it was outside the tolerance.
  • Table 1 shows the weight ratio (composition) of the alloy materials according to Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 7 and the measurement results.
  • the weight ratio was such that Ag was 20 to 30 wt% (20.00 to 29.50 wt%), Pd was 35 to 55 wt% (35.00 to 53.50 wt%), and Cu was 20 to Based on an Ag—Pd—Cu ternary alloy composed of 40 wt% (20.35 to 38.49 wt%), Sn is added in a range of 0.5 to 2.5 wt%, and Co, Cr and Zn are further added. Any one or a combination thereof is added in the range of 0.1 to 1.0 wt%, and any one of Ir and Ru or a combination thereof is added in an amount of 0.01 to 0.1 wt%.
  • Examples 14 to 15 are compositions in which 0.003 to 0.03 wt% of P is further added to the above alloy composition.
  • Comparative Example 1 is an Ag—Pd—Cu ternary alloy having a weight ratio of 20 to 30 wt% Ag, 35 to 55 wt% Pd, and 20 to 40 wt% Cu.
  • Comparative Example 2 has a composition deviating from the present embodiment in which Co, Cr and Zn are not added.
  • Comparative Examples 3 to 6 are compositions in which Sn, Co, Cr, and Zn deviate from the composition range according to the present embodiment.
  • Comparative Example 7 is a composition in which P deviates from the composition range according to the present embodiment.
  • Examples 1 to 13 are based on an Ag—Pd—Cu ternary alloy consisting of Ag—Pd—Cu consisting of 20 to 30 wt% Ag, 35 to 55 wt% Pd, and 20 to 40 wt% Cu. 0.5 to 2.5 wt% is added, and one or more of Co, Cr and Zn or a combination thereof is added in the range of 0.1 to 1.0 wt%, and any one of Ir and Ru Alternatively, a composition in which 0.01 to 0.1 wt% of these combinations are added.
  • Example 1 the Vickers hardness after the aging treatment was in the range of 480 to 560, and the rolling and cutting workability were also good. According to this result, the addition of Sn, Co, Cr, Zn, Ir, and Ru is involved in improving the Vickers hardness as compared with Comparative Example 1 in which Sn, Co, Cr, Zn, Ir, and Ru are not added. It was confirmed.
  • Example 14 is a composition obtained by adding 0.003 wt% of P to Example 7
  • Example 15 is a composition obtained by adding 0.03 wt% of P to Example 10.
  • the addition of P was involved in improving Vickers hardness.
  • the content of Pd is reduced with the addition of P.
  • the Cu content was decreased with the addition of P.
  • Comparative Example 2 is a composition in which 2.5 wt% Sn and 0.05 wt% Ir are added to the Ag—Pd—Cu ternary alloy in the composition range according to the present embodiment. While improvement was obtained, the machinability deteriorated as compared with Examples 1 to 15 to which Co, Cr and Zn were added. It was confirmed that the addition of Co, Cr, and Zn is involved in improving the machinability.
  • Comparative Examples 3 to 6 are compositions added in excess of Sn, Co, Cr, and Zn from the composition range according to the present embodiment, and while improvement in hardness was obtained, Examples 1 to 15 Compared with the rolling processability.
  • Comparative Example 7 was a composition added in excess of P from the composition range according to the present embodiment, and the workability deteriorated as compared with Examples 1 to 15.
  • the alloy material according to the present invention, the contact probe and the connection terminal made of the alloy material are useful for contact probes in terms of conductivity, hardness and workability.

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Abstract

　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２０～３０ｗｔ％、Ｐｄが３５～５５ｗｔ％、Ｃｕが２０～４０ｗｔ％を占める組成とし、該組成を基本として、スズ（Ｓｎ）を０．５～２．５ｗｔ％の範囲で添加し、さらにコバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）および亜鉛（Ｚｎ）のいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．１～１．０ｗｔ％の範囲で添加するとともに、イリジウム（Ｉｒ）およびルテニウム（Ｒｕ）のいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１～０．１ｗｔ％添加した。

Description

合金材料、コンタクトプローブおよび接続端子
　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表示装置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。
　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させて使用する。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。また、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、磨耗しにくい高硬度の特性を有することが重要となる。
　本発明者らは以前に、これらの問題を解決するため銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）を主成分とする合金について報告している（特許文献１参照）。
国際公開第２０１４／０２１４６５号
　しかしながら、半導体集積回路や液晶表示装置などの高密度化にともない、検査で用いるコンタクトプローブも微細な加工が要求される傾向にある。そのため、特許文献１で報告された合金では切削加工性に劣り、要望の形状が得られない場合があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、導電性に優れるとともに、高硬度でかつ圧延性および切削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２０～３０ｗｔ％、Ｐｄが３５～５５ｗｔ％、Ｃｕが２０～４０ｗｔ％を占める組成とし、該組成を基本として、スズ（Ｓｎ）を０．５～２．５ｗｔ％の範囲で添加し、さらにコバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）および亜鉛（Ｚｎ）のいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．１～１．０ｗｔ％の範囲で添加するとともに、イリジウム（Ｉｒ）およびルテニウム（Ｒｕ）のいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１～０．１ｗｔ％添加してなることを特徴とする。
　また、本発明にかかる合金材料は、リン（Ｐ）を０．００３～０．０３ｗｔ％さらに添加してな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、加熱により時効処理させたビッカース硬さが、４８０～５６０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２０～３０ｗｔ％、Ｐｄが３５～５５ｗｔ％、Ｃｕが２０～４０ｗｔ％を占める組成とし、該組成を基本として、Ｓｎを０．５～２．５ｗｔ％の範囲で添加し、さらにＣｏ、ＣｒおよびＺｎの１つ若しくはこれらの組み合わせを０．１～１．０ｗｔ％の範囲で添加、さらにＩｒおよびＲｕの１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１～０．１ｗｔ％添加されるようにしたので、導電性に優れるとともに、コンタクトプローブや接続端子用として高硬度でかつ圧延性および切削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。
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の概略構成を示す斜視図である。 図２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の要部の構成を示す部分断面図である。 図３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、銀（Ａｇ）－パラジウム（Ｐｄ）－銅（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、２０ｗｔ％Ａｇ－４０ｗｔ％Ｐｄ－４０ｗｔ％Ｃｕ、３０ｗｔ％Ａｇ－３５ｗｔ％Ｐｄ－３５ｗｔ％Ｃｕ、２０ｗｔ％Ａｇ－５５ｗｔ％Ｐｄ－２５ｗｔ％Ｃｕ、３０ｗｔ％Ａｇ－５０ｗｔ％Ｐｄ－２０ｗｔ％Ｃｕの領域内において形成される合金である。換言すれば、本実施の形態にかかるＡｇ－Ｐｄ－Ｃｕの３元合金は、Ａｇが２０～３０ｗｔ％、Ｐｄが３５～５５ｗｔ％、Ｃｕが２０～４０ｗｔ％となる合金である。このような重量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、低温域で化合物相である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２５０程度である。ＡｇとＣｕとは、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、２５ｗｔ％Ａｇ－３０ｗｔ％Ｐｄ－４５ｗｔ％Ｃｕの組成では、時効処理すると、２相のα１（Ｃｕ）、α２（Ａｇ）が出現する。また、２５ｗｔ％Ａｇ－６０ｗｔ％Ｐｄ－１５ｗｔ％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。これらの出現相は、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の重量比割合が低く、Ｃｕの重量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、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、２２ｗｔ％Ａｇ－４３ｗｔ％Ｐｄ－３５ｗｔ％Ｃｕ、２８ｗｔ％Ａｇ－４０ｗｔ％Ｐｄ－３５ｗｔ％Ｃｕ、２２ｗｔ％Ａｇ－５０ｗｔ％Ｐｄ－２８ｗｔ％Ｃｕ、２８ｗｔ％Ａｇ－４７ｗｔ％Ｐｄ－２５ｗｔ％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組成を基本としてスズ（Ｓｎ）を０．５～２．５ｗｔ％の範囲で添加し、さらにコバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）および亜鉛（Ｚｎ）のいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．１～１．０ｗｔ％の範囲で添加する。これにより、時効処理後のビッカース硬さを４８０～５６０に上昇させることができる。
　また、上述した組成の合金材料に対して、イリジウム（Ｉｒ）およびルテニウム（Ｒｕ）のいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１～０．１ｗｔ％さらに添加することによって、ビッカース硬さが４８０～５６０であって、圧延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２０～３０ｗｔ％、Ｐｄが３５～５５ｗｔ％、Ｃｕが２０～４０ｗｔ％を占める組成とし、該組成を基本として、Ｓｎを０．５～２．５ｗｔ％の範囲で添加し、さらにＣｏ、ＣｒおよびＺｎのいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．１～１．０ｗｔ％の範囲で添加、ＩｒおよびＲｕのいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１～０．１ｗｔ％添加するようにしたので、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圧延性および切削加工性に優れた合金材料を得ることができる。
　また、上述した組成の合金材料に対して、Ｐを０．００３～０．０３ｗｔ％さらに添加することによって、硬度の向上が期待できる。
　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Ａｇが２０～３０ｗｔ％、Ｐｄが３５～５５ｗｔ％、Ｃｕが２０～４０ｗｔ％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、最大のビッカース硬さでも２５０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、重量比割合が、Ａｇが２０～３０ｗｔ％、Ｐｄが３５～５５ｗｔ％、Ｃｕが２０～４０ｗｔ％からなるＡｇ－Ｐｄ－Ｃｕの３元合金を基本として、Ｓｎを０．５～２．５ｗｔ％の範囲で添加し、さらにＣｏ、ＣｒおよびＺｎのいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．１～１．０ｗｔ％の範囲で添加、ＩｒおよびＲｕのいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１～０．１ｗｔ％添加することにより、時効処理した時効材のビッカース硬さが４８０～５６０となるため、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、２０ｗｔ％Ａｇ－４０ｗｔ％Ｐｄ－４０ｗｔ％Ｃｕ、３０ｗｔ％Ａｇ－３５ｗｔ％Ｐｄ－３５ｗｔ％Ｃｕ、２０ｗｔ％Ａｇ－５５ｗｔ％Ｐｄ－２５ｗｔ％Ｃｕ、３０ｗｔ％Ａｇ－５０ｗｔ％Ｐｄ－２０ｗｔ％Ｃｕの領域内のＡｇ－Ｐｄ－Ｃｕの３元合金を基本として、Ｓｎを０．５～２．５ｗｔ％の範囲で添加し、さらにＣｏ、ＣｒおよびＺｎのいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．１～１．０ｗｔ％の範囲で添加、ＩｒおよびＲｕのいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１～０．１ｗｔ％添加することにより、時効処理したビッカース硬さが４８０～５６０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、Ｓｎ添加が０．５ｗｔ％未満の場合には、硬さの向上が小さい。一方で、Ｓｎ添加が２．５ｗｔ％を超える場合には、圧延加工性が劣化する。したがって、Ｓｎは０．５～２．５ｗｔ％の範囲で添加されることが好適である。
　本実施の形態にかかる合金材料はさらにＣｏ、ＣｒおよびＺｎのいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．１～１．０ｗｔ％の範囲で添加できる。これらの添加金属は、切削加工性に有用である。Ｃｏ、ＣｒおよびＺｎのいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせの添加量は、０．１ｗｔ％未満の場合には、切削加工性の向上が小さい。一方で、１．０ｗｔ％を超える場合には、圧延加工性が劣化する。したがって、０．１～１．０ｗｔ％の範囲が適量である。
　本実施の形態にかかる合金材料は、さらにＩｒ、Ｒｕのいずれか１つまたはそれらの組み合わせを０．０１～０．１ｗｔ％添加できる。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のいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせの添加量は、０．１ｗｔ％以上でも効果は変わらないため、０．０１～０．１ｗｔ％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。
　本実施の形態にかかる合金材料は、さらにＰを０．００３～０．０３ｗｔ％添加できる。Ｐ添加は、硬度の向上に有用である。Ｐの添加量は、０．００３ｗｔ％未満の場合には、硬度の向上が小さい。一方で、０．０３ｗｔ％を超える場合には、溶体化処理時に脆化を起こし加工性が劣化する。したがって、０．００３～０．０３ｗｔ％の範囲が適量である。
　ビッカース硬さは、鋳造したものを溶体化処理し、加熱することで時効硬化を発揮する。
　また、本実施の形態にかかる合金材料は、白金（Ｐｔ）や金（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２０１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、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に、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）における第２プランジャ２２の基端部と密着巻き部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。
　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の内周側と摺接する。このとき回路基板２００から半導体集積回路１００に供給される検査用信号は、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。なお、本実施例ではコイルばねが粗巻き部と密着巻き部を有するものとして説明したが、単に粗巻き部のみからなるコイルばねを用いても構わない。
　また、第１プランジャ２１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、第１プランジャ２１の先端を接続用電極１０１と直接接触させることができる。
　なお、ここで説明したプローブ２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、パイプ部材を備えるプローブ、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測定内容について説明する。
　硬度試験片は、溶体化処理および時効処理を行い作製した。その後、作製した試験片のビッカース硬さ（時効材硬度）を測定した。
　電気伝導度用の試験片は、溶体化処理および時効処理を行い作製した。その後、作製した試験片の抵抗値を測定し、電気伝導度を求めた。
　圧延加工性の評価基準は、破断せずに加工できたものを○、破断して加工ができないものを×とした。
　切削加工性の評価基準は、ピン形状に加工し、加工寸法公差内であれば○、公差外であれば×とした。
　次に、本実施例にかかる合金材料の各金属の重量比割合について説明する。表１は、実施例１～１５および比較例１～７にかかる合金材料の重量比割合（組成）と測定結果とを示すものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１～１３は、重量比割合が、Ａｇが２０～３０ｗｔ％（２０．００～２９．５０ｗｔ％）、Ｐｄが３５～５５ｗｔ％（３５．００～５３．５０ｗｔ％）、Ｃｕが２０～４０ｗｔ％（２０．３５～３８．４９ｗｔ％）からなるＡｇ－Ｐｄ－Ｃｕの３元合金を基本として、Ｓｎを０．５～２．５ｗｔ％の範囲で添加し、さらにＣｏ、ＣｒおよびＺｎのいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．１～１．０ｗｔ％の範囲で添加し、Ｉｒ、Ｒｕのいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１～０．１ｗｔ％添加した組成である。実施例１４～１５は、上述した合金組成に、さらにＰを０．００３～０．０３ｗｔ％添加した組成である。
　比較例１は、重量比割合が、Ａｇが２０～３０ｗｔ％、Ｐｄが３５～５５ｗｔ％、Ｃｕが２０～４０ｗｔ％からなるＡｇ－Ｐｄ－Ｃｕの３元合金である。比較例２はＣｏ、ＣｒおよびＺｎが未添加の本実施の形態から外れた組成である。比較例３～６はＳｎ、Ｃｏ、ＣｒおよびＺｎが本実施の形態にかかる組成域から外れた組成である。比較例７はＰが本実施の形態にかかる組成域から外れた組成である。
　以下、実施例１～１５および比較例１～７の測定結果について説明する。実施例１～１３は、重量比割合が、Ａｇが２０～３０ｗｔ％、Ｐｄが３５～５５ｗｔ％、Ｃｕが２０～４０ｗｔ％からなるＡｇ－Ｐｄ－Ｃｕの３元合金を基本として、Ｓｎを０．５～２．５ｗｔ％の範囲で添加し、さらにＣｏ、ＣｒおよびＺｎのいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．１～１．０ｗｔ％の範囲で添加、Ｉｒ、Ｒｕのいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１～０．１ｗｔ％添加した組成である。実施例１～１３は、時効処理後のビッカース硬さが４８０～５６０の範囲内にあり、圧延・切削加工性も良好であった。この結果により、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、ＺｎやＩｒ、Ｒｕを添加しない比較例１と比べて、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎ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。
　また、実施例１４は実施例７に、さらにＰを０．００３ｗｔ％添加した組成、実施例１５は実施例１０に、さらにＰを０．０３ｗｔ％添加した組成である。実施例７，１０と比較すると、Ｐ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。なお、実施例１４では、Ｐの添加に伴い、Ｐｄの含有量を減少させたものとしている。実施例１５では、Ｐの添加に伴い、Ｃｕの含有量を減少させたものとしている。
　これに対し、比較例２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２．５ｗｔ％、Ｉｒを０．０５ｗｔ％添加した組成であり、硬さの向上は得られた一方で、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎを添加した実施例１～１５に比べ切削加工性が劣化した。Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎの添加が、切削加工性の向上に関与していることが確認された。
　比較例３～６は、本実施の形態にかかる組成域よりＳｎ、Ｃｏ、ＣｒおよびＺｎを超過して添加した組成であり、硬さの向上は得られた一方で、実施例１～１５に比べ圧延加工性が劣化した。
　比較例７は、本実施の形態にかかる組成域よりＰを超過して添加した組成であり、実施例１～１５に比べ加工性が劣化した。
　また、電気伝導度測定では、上述した実施例１～１５において導電性が良好であることが確認された。
　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　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
　２１　第１プランジャ
　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
　１００　半導体集積回路
　１０１　接続用電極
　２００　回路基板
　２０１　電極

Claims (6)

  1. 　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２０～３０ｗｔ％、Ｐｄが３５～５５ｗｔ％、Ｃｕが２０～４０ｗｔ％を占める組成とし、該組成を基本として、スズ（Ｓｎ）を０．５～２．５ｗｔ％の範囲で添加し、さらにコバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）および亜鉛（Ｚｎ）のいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．１～１．０ｗｔ％の範囲で添加するとともに、イリジウム（Ｉｒ）およびルテニウム（Ｒｕ）のいずれか１つ若しくはこれらの組み合わせを０．０１～０．１ｗｔ％添加してなることを特徴とする合金材料。
  2. 　リン（Ｐ）を０．００３～０．０３ｗｔ％さらに添加してなることを特徴とする請求項１に記載の合金材料。
  3. 　加熱により時効処理させたビッカース硬さが、４８０～５６０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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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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