JP2007046995A - 微細金属構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 高温下、長期間の応力付加に対しても形状の安定性が高く、バネ弾性を維持する微細金属構造体を提供する。
【解決手段】 本発明の微細金属構造体は、リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを備える方法により製造される構造体であって、金属材料は、Ｎｉを５０質量％以上含み、Ｒｈ，Ｐｔ，Ｒｕ，ＲｅとＷとからなる群より選ばれる少なくとも１種をＮｉに対する固溶限以下の割合で含むＮｉ基合金であり、ある局面によれば、電鋳後、固溶化熱処理をすることを特徴とする。また、別の局面によれば、金属材料は、電鋳後の加熱処理により、Ｘ線回折法で単相のＮｉ固溶体に由来する回折ピークを呈することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System)などを構成する微細金属構造体に関し、特に、バネ弾性に優れ、長期間の応力付加に対し形状の変化が少ないコンタクトプローブおよびこのコンタクトプローブを備えるプローブカードまたは検査装置に関する。

ＩＣおよびＬＳＩなどの半導体装置または液晶表示装置などに形成される回路の良否を検査するウェハテストは、一般に、コンタクトプローブを備える検査装置を用いて行なわれる。このコンタクトプローブには、たとえば、図２および図３に示すようなものがある（特許文献１参照）。コンタクトプローブは、図２に示すように、被測定面２０に接触させるための先端部２１と、検査装置にコンタクトプローブを取り付ける際にコンタクトプローブを支持し、電気的接続をするための支持部２３と、先端部２１を支持部２３に接続し、バネ弾性を有するバネ部２２とを備える。

図３に示すコンタクトプローブも、同様に、被測定面３０に接触させるための先端部３１と、バネ部３２と、コンタクトプローブを支持するための支持部３３とを備えるが、バネ部３２の形状が、図２に示すコンタクトプローブのバネ部２２と異なる。バネ部の形状は、図２および図３に示すような１回湾曲しただけのものに限らず、Ｓ字形または波形のものもある。このようなコンタクトプローブを基板上に多数本セットしたものがプローブカードであり、半導体装置などの回路に合わせて作製されたプローブカードが検査装置に取付けられる。

検査においては、コンタクトプローブを被測定面に押し当て、バネ部の弾性を利用して、被測定面上に形成された自然酸化膜やレジスト残留物などの絶縁膜を破り、その下に隠れた電極材料と電気的接触を確保する必要がある。また、検査は、加速試験により短時間で不良品を取除くため、半導体装置または液晶表示装置などの通常の動作温度より高温である１５０℃〜２００℃の雰囲気下で行なわれる。この検査は、バーンインテストと呼ばれ、検査に使用するコンタクトプローブには、高温下でもバネ特性を高く維持し、長時間の応力付加によっても変形しない特性が要求される。

バーンインテストなどの検査に使用されるコンタクトプローブには、従来より種々の態様が知られており、たとえば、Ｎｉ−Ｗ合金からなり、Ｗの比率を５重量％〜３０重量％とするコンタクトプローブがある（特許文献２参照）。このコンタクトプローブは、合金をナノ構造とすることにより耐磨耗性を高めることができ、図６に示すように、胴部６１の断面を正方形または長方形としたものは、バネ強度が高いとある。また、同文献には、このようなコンタクトプローブとして、テーパー部６２を介して、楔形状の先端部６３を有する例が紹介されている。
特開２００３−２５４９９５号公報 特開２００１−１１６７６５号公報

従来、高弾性のＮｉ系微細構造体は、Ｎｉのメッキ浴に光沢剤を配合して電鋳により製造されている。光沢剤としては、２−ブチン−１，４−ジオールなどの炭素−炭素不飽和結合を有する有機系光沢剤のほか、サッカリンなどのＳを含有する有機系光沢剤を添加し、ＣやＳを共析されることで内部歪を増大させ、電流密度を３Ａ／ｄｍ²程度以上に設定することにより、結晶粒径を数１０ナノメートルオーダーに小さくし、転移点などの欠陥を導入して、高強度および高弾性を得ている。この微細構造体は、材料の初期強度は大きいが、転移密度と内部歪が大きいため、高温雰囲気下での長期間の応力付加により経時的な変形を生じやすい。このような弾性限界内での応力付加による経時的な変形を抑制するため、内部歪を除去する目的で焼鈍処理を施すことができるが、Ｎｉ系高弾性微細構造体は、ＣまたはＳなどの過飽和な状態を利用して弾性率を向上させているので、焼鈍によりＣまたはＳが結晶粒界に吐き出されると、弾性率が低下する。また、ＣまたはＳが粒界に偏析し、さらに酸化すると、脆化を引き起こす。

本発明の課題は、高温下、長期間の応力付加に対しても形状の安定性が高く、バネ弾性を維持する微細金属構造体を提供することにある。また、このような微細金属構造体を備えるプローブカードおよび検査装置を提供することにある。

本発明の微細金属構造体は、リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを備える方法により製造される構造体であって、金属材料は、Ｎｉを５０質量％以上含み、Ｒｈ，Ｐｔ，Ｒｕ，ＲｅとＷとからなる群より選ばれる少なくとも１種をＮｉに対する固溶限以下の割合で含むＮｉ基合金であり、ある局面によれば、電鋳後、固溶化熱処理をすることを特徴とする。また、別の局面によれば、金属材料は、電鋳後の加熱処理により、Ｘ線回折法で単相のＮｉ固溶体に由来する回折ピークを呈することを特徴とする。

この微細金属構造体は、被測定面に接触する先端部と、支持および電気的接続を行なう支持部と、先端部を支持部に接続するバネ部を備えるコンタクトプローブである態様が好ましく、本発明のプローブカードまたは検査装置は、かかるコンタクトプローブを備えることを特徴とする。

本発明の微細金属構造体は、バネ弾性に優れ、長期間の応力付加に対して高温下でも寸法変化が小さい。

本発明の微細金属構造体は、リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成し、導電性基板上で樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成した後、樹脂型と導電性基板を除去する方法により製造され、金属材料がＮｉを５０質量％以上含み、Ｒｈ，Ｐｔ，Ｒｕ，ＲｅとＷとからなる群より選ばれる少なくとも１種をＮｉに対する固溶限以下の割合で含むＮｉ基合金であり、電鋳後、固溶化熱処理をすることを特徴とする。強度および硬度を向上させるために、何らかの第２層を析出させる方法があるが、析出強化型の合金系では、析出粒子が加熱により成長または移動し、分散状態および析出粒子の大きさの均一性により特性が変化し、安定な品質が得られない。したがって、長期間にわたり弾性限界内の応力を付加することにより形状が変形し、破壊する現象（以下、この現象を「クリープ」ともいう。）を抑制し、高い弾性率を維持するためには、析出強化型の合金系では不適当であり、固溶強化型の合金が好ましい。

電鋳が可能な金属としては、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｎおよび貴金属があるが、高強度であり、電鋳時の陰極効率が高い点でＮｉが好ましい。しかし、純Ｎｉの電鋳物では、ＣまたはＳを過飽和に取り込んだ構造体以外では硬度が不充分であるため、合金化による強化が必要である。母材であるＮｉに配合する金属は、固溶強化能を高く維持するためには、配合する金属の原子半径がＮｉの原子半径と大きく異なる金属とする必要がある。本発明のＮｉ基合金は、Ｎｉの原子半径と大きく異なり、固溶限が大きい観点から、Ｒｈ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｗからなる群より選ばれる合金元素を少なくとも１種を、Ｎｉに対する固溶限以下の割合で含有する。Ｒｈ，Ｐｔ，Ｒｕ，ＲｅとＷについて、Ｎｉの原子半径を１としたときの原子半径の比率を表１に示す。また、６００℃でのＮｉに対する固溶限を表１に示す。特に、Ｗは、Ｎｉに対する固溶限が広く、固溶強化能が高い点で好ましい。

Ｎｉ基合金がＮｉＷであるときは、合金化による十分な強化能を得る点で、Ｗの含有量は１質量％以上が好ましく、４質量％以上がより好ましい。一方、高温で長期間にわたり使用する場合でも金属間化合物の析出がなく、機械特性を維持する固溶強化が可能である点で、Ｗの含有量は、１６．８質量％以下が好ましく、１２質量％以下がより好ましい。

電鋳で形成した金属構造体は、熱力学的に準安定相を形成するため、たとえば、ＮｉＷ合金では、Ｎｉ原子とＷ原子がランダムに島状に分散した構造を持ち、Ｘ線回折法で観測すると、アモルファスとしてピークが検出されないか、またはＮｉのピークとＷのピークとが別々に検出される。一方、固溶体になると、Ｎｉ固溶体に基づく単相の回折ピークが検出される。本発明では、電鋳後、固溶化熱処理をすることを特徴とし、電鋳後の加熱処理により、金属構造体は、Ｘ線回折法で観測すると、単相のＮｉ固溶体に由来する回折ピークを呈する。

図１に固溶化熱処理前後のＮｉＷ合金のＸ線回折データを示す。図１（ａ）は、固溶化熱処理前のＸ線回折データであり、ピーク１１，１２はＷに由来し、他のピークはＮｉに由来する。図１（ｂ）は、固溶化熱処理後のＸ線回折データであり、図１（ｂ）に示すように、固溶化熱処理によりピーク１１，１２が消失し、単相のＮｉ固溶体に由来する回折ピークを呈する。加熱処理条件は、ＮｉＷ合金を含め、固溶金属種によらず、Ｎｉ基合金を十分に固溶化させるため、３００℃以上が好ましく、３７０℃以上がより好ましい。同様の観点から、処理時間は、０．５時間以上が好ましく、１時間以上がより好ましい。固溶化熱処理は、電鋳後であれば、樹脂型または導電性基板を除去する前でも有効であるが、樹脂型および導電性基板を除去した後に固溶化熱処理をする方が加熱効率が高く、均一な構造体を得やすい。

ＮｉＷの電鋳においては、Ｎｉ源として硫酸ニッケル、塩化ニッケルまたはスルファミン酸ニッケルなどが使用でき、Ｗ源としてはタングステンナトリウムまたは酸化タングステンなどが使用できる。これらを含む水溶液にピット防止剤として少量の界面活性剤とクエン酸などのカルボン酸系錯化剤およびｐＨ調整剤としてアンモニアなどを加えて電鋳を行なう。また、通常、Ｎｉメッキなどに使用される光沢剤を除くメッキ浴により電鋳が可能である。光沢剤とは、アルカンスルホン酸、スルホ安息香酸イミドなどのＳを含む有機化合物、またはブチンジオールに代表される炭素−炭素不飽和結合を有する有機化合物である。これらの化合物は、電鋳中に分解され、ＣまたはＳとなって、合金中に取り込まれる。電鋳により生成したＮｉには、ＣまたはＳが過飽和状態で含まれ、加熱または応力付加によって粒界に吐き出され、弾性率の低下を引き起こす原因となる。したがって、加熱および応力付加による弾性率の変動を抑制する点で、粒界に吐き出される可能性があるＮｉと固溶元素以外の不純物の合計含有率は、Ｃ，Ｓを含めて、１０００ｐｐｍ以下が好ましく、２００ｐｐｍ以下がより好ましい。不純物の中でも、特にＣとＳについては、それぞれ５００ｐｐｍ以下が好ましく、１００ｐｐｍ以下がより好ましい。ピット防止に使用される界面活性剤からも極微量のＣまたはカルボニル基が合金中に混入するが、Ｎｉと合金元素であるＲｈ，Ｐｔ，Ｒｕ，ＲｅとＷ以外の不純物が１００ｐｐｍ以下であるときは、弾性率の低下またはクリープ特性は特に問題とならないことが多い。

微細金属構造体は、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｒｈ，ＰｄとＣｏとからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むコート層を有すると、導電性を高めることができる点で好ましい。Ａｕ，ＡｇもしくはＣｕまたはＡｕ合金，Ａｇ合金もしくはＣｕ合金は、導電性が高く、熱伝導性も高いため、抵抗発熱を抑えるとともに、発生した熱を逃がしやすく、許容電流値の向上に寄与する。Ｒｈは、Ｐｔ族の中で最も比抵抗率が低く、高硬度で耐磨耗性が良好である点で好ましい。Ｒｕは、導電性および硬度などにおいてＲｈと同等の特性を有し、加えてコストが安い点で有用である。Ｒｈ合金およびＰｄ−Ｃｏ合金も同様に、高い導電性と耐磨耗性の双方を有する。Ｒｈ合金としては、硬度および耐熱性の向上の観点から、Ｐｔ、Ｉｒなどとの合金が好適である。合金の組成比は、Ｒｈの１０質量％以下の割合で配合する態様が好ましい。一方、Ｐｄ−Ｃｏ合金の組成比は、導電性を高める観点から、Ｐｄに対して５質量％〜２５質量％の割合でＣｏを配合する態様が好ましい。コート層の厚さは、十分な導電性を確保する点で０．０５μｍ〜１μｍが好ましい。

本発明の微細金属構造体は、高温下においても優れたクリープ耐性を奏し、弾性率を維持するため、コンタクトプローブとして有用であり、このコンタクトプローブを備えるプローブカードおよび検査装置は、バーンインテストにおいても耐久性に優れ、信頼性が高い。

実施の形態１
本実施の形態においては、リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを備える方法により製造し、金属材料は、Ｎｉを５０質量％以上含み、Ｒｈ，Ｐｔ，Ｒｕ，ＲｅとＷとからなる群より選ばれる少なくとも１種をＮｉに対する固溶限以下の割合で含むＮｉ基合金であり、電鋳後、固溶化熱処理をすることにより微細金属構造体を製造する。この微細金属構造体は、特に、バネ弾性と耐クリープ性に優れる。

耐クリープ性を高めるためには、材料中の内部歪および転位密度を減少させる方法があるが、この方法によりバネ弾性が低下する。本実施の形態では、母材であるＮｉと原子半径が大きく異なるＲｈ，Ｐｔ，Ｒｕ，ＲｅまたはＷなどを固溶限以下の割合で含むＮｉ基合金を固溶化熱処理することにより、高い弾性率を維持し、クリープを抑制する微細金属構造体を製造するできる。また、Ｎｉ母材と固溶元素以外の不純物を１００ｐｐｍ以下とすることにより耐クリープ性を高めることができる。

図４（ａ）に示すように、まず、導電性基板４１上に樹脂層４２を形成する。導電性基板として、たとえば、Ｃｕ、Ｎｉ、ステンレス鋼などからなる金属製基板を使用することができる。また、Ｔｉ、Ｃｒなどの金属材料をスパッタリングしたＳｉ基板などを用いることもできる。樹脂層には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのポリメタクリル酸エステルを主成分とする樹脂材料、または紫外線（ＵＶ）もしくはＸ線に感受性を有する化学増幅型樹脂材料などを用いる。樹脂層の厚さは、形成しようとするコンタクトプローブの厚さに合せて任意に設定することができ、たとえば、４０μｍ〜５００μｍとすることができる。

つぎに、樹脂材料４２上にマスク４３を配置し、マスク４３を介してＵＶまたはＸ線４４などを照射する。本発明の製造方法においては、高いアスペクト比を有するコンタクトプローブが得られる点で、ＵＶ（波長２００ｎｍ）より短波長であるＸ線（波長０．４ｎｍ）を使用するのが好ましい。また、Ｘ線の中でも指向性の高いシンクロトロン放射のＸ線（以下、「ＳＲ」という。）を使用する態様がより好ましい。ＳＲを用いるＬＩＧＡ法は、ディープなリソグラフィが可能であり、厚さ数１００μｍのコンタクトプローブをミクロンオーダの高精度で大量に製造することができる。

マスク４３は、コンタクトプローブのパターンに応じて形成した、ＵＶまたはＸ線４４などの吸収層４３ａと、透光性基材４３ｂとからなる。透光性基材４３ｂには、ＳｉＮ、Ｓｉ、ダイヤモンド、Ｔｉなどを用いる。また、吸収層４３ａには、Ａｕ、Ｗ、Ｔａなどの重金属またはその化合物などを用いる。Ｘ線４４の照射により、樹脂層４２のうち、樹脂層４２ａは露光され変質するが、樹脂層４２ｂは吸収層４３ａにより露光されない。このため、ポジ型樹脂の場合、現像により、変質（分子鎖が切断）した部分のみが除去され、図４（ｂ）に示すような樹脂型４２ｂが得られる。

つぎに、電鋳を行ない、図４（ｃ）に示すように、樹脂型４２ｂに金属材料層４５ａを堆積する。電鋳とは、金属イオン溶液を用いて導電性基板上に金属材料からなる層を形成することをいう。導電性基板４１をめっき電極として電鋳を行なうことにより、樹脂型４２ｂに金属材料層４５ａを堆積することができる。使用するメッキ浴には、通常のＮｉメッキと異なり、サッカリンおよび２−ブチン−１，４−ジオールなどを配合していないため、得られる金属材料には、Ｎｉと合金元素以外の不純物の合計量を１０００ｐｐｍ以下とすることができる。また、不純物の中でも、特にＣとＳについては、各々５００ｐｐｍ以下とすることができる。樹脂型４２ｂの空孔部が埋まる程度に金属材料層４５ａを堆積する場合、堆積した金属材料層から、最終的に本発明の微細金属構造体であるコンタクトプローブを得ることができる。また、樹脂型４２ｂの高さを超え、樹脂型４２ｂ上にも金属材料を堆積すると、樹脂型４２ｂおよび基板４１を除去することにより、空孔部を有する微細構造体が得られ、得られた構造体を金型として、後述する金型を利用する製造方法に使用することができる。

電鋳後、固溶化熱処理をし、必要に応じて、研磨または研削により所定の厚さに揃えると、図４（ｄ）に示すような微細金属構造体４５が得られる。その後、図４（ｅ）に示すように、ウェットエッチングまたはプラズマエッチングにより樹脂型を除去する。つづいて、酸もしくはアルカリによりウェットエッチングし、または機械加工により導電性基板４１を除去すると、図４（ｆ）に示すような微細金属構造体４５を得ることができる。得られた微細金属構造体には、必要に応じて、厚さ０．０５μｍ〜１μｍの金などからなるコート層を施すことができる。

実施の形態２
本実施の形態においては、金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを備える方法により製造され、金属材料は、Ｎｉを５０質量％以上含み、Ｒｈ，Ｐｔ，Ｒｕ，ＲｅとＷとからなる群より選ばれる少なくとも１種をＮｉに対する固溶限以下の割合で含むＮｉ基合金であり、金属材料は、電鋳後の加熱処理により、Ｘ線回折法で単相のＮｉ固溶体に由来する回折ピークを呈する微細金属構造体を製造する。

電鋳により形成する金属構造体は、熱力学的に準安定相を形成するため、たとえば、ＮｉＷ合金の場合、電鋳直後にＸ線回折法で計測される構造はアモルファスまたはＮｉとＷが別々の相を構成したものである。しかし、電鋳後に加熱処理をすることにより、Ｘ線回折法で単相の回折ピークが検出されるようになり、実施の形態１と同様に、高い弾性率を維持し、クリープを抑制する微細金属構造体を製造するできる。

図５（ａ）に示すとおり、凸部を有する金型５２を用いて、エンボス成形、反応性成形または射出成型などのモールドにより、図５（ｂ）に示すような凹状の樹脂型５３を形成する。樹脂としては、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオキシメチレンなどのポリアセタール樹脂などの熱可塑性樹脂を用いる。金型５２は、本発明の微細金属構造体であるため、リソグラフィ法と電鋳を組み合せた上述の方法により製造することが好ましい。

つぎに、樹脂型５３の上下を反転した後、図５（ｃ）に示すように、導電性基板５１に貼り付ける。続いて、図５（ｄ）に示すように、樹脂型５３を研磨し、樹脂型５３ａを形成する。その後は前述と同様に、電鋳により樹脂型５３ａに金属材料層５５ａを堆積し（図５（ｅ））、電鋳後、固溶化熱処理をし、必要に応じて研磨または研削により厚さを調整した後（図５（ｆ））、樹脂型を除去し（図５（ｇ））、導電性基板５１を除去すると、図５（ｈ）に示すような本発明の微細金属構造体５５が得られる。

実施例１〜３
まず、図４（ａ）に示すように、導電性基板４１上に樹脂層４２を形成した。導電性基板としては、ＴｉをスパッタリングしたＳｉ基板を用いた。樹脂層を形成する材料は、メタクリル酸メチルとメタクリル酸との共重合体を用い、樹脂層の厚さは５５０μｍとした。つぎに、樹脂層４２上にマスク４３を配置し、マスク４３を介してＸ線４４を照射した。Ｘ線としては、ＳＲを照射した。マスク４３は、透光性基材４３ｂがＳｉＮからなり、吸収層４３ａがＷＮからなるものを用いた。

Ｘ線４４の照射後、メチルイソブチルケトンにより現像し、Ｘ線４４により変質した部分を除去すると、図４（ｂ）に示すような樹脂型４２ｂが得られた。つぎに、電鋳を行ない、樹脂型４２ｂの空孔部に金属材料層４５ａを堆積した（図４（ｃ））。使用したメッキ浴組成などのメッキ条件を表２に示す。電流密度は、１００Ａ／ｄｍ²（実施例１）、８０Ａ／ｄｍ²（実施例２）および５０Ａ／ｄｍ²（実施例３）とした。実施例１の金属材料についてのＸ線回折データを図１（ａ）に示す。図１（ａ）に示すように、この金属材料は、Ｎｉに由来する回折ピークのほかに、Ｗに由来する回折ピーク１１，１２を示した。

電鋳後、３５０℃で１時間かけて固溶化熱処理をした。つぎに、研磨して表面の凹凸を除去し、厚さを５００μｍに整え（図４（ｄ））、酸素プラズマにより樹脂型を除去した後（図４（ｅ））、ＫＯＨ水溶液によりウェットエッチングし、導電性基板４１を除去して、図４（ｆ）に示すような、微細金属構造体４５を得た。得られた微細金属構造体を図７に示す。図７（ａ）は平面図であり、ＶＩＩＢ−ＶＩＩＢで切断した断面図を図７（ｂ）に示す。この微細金属構造体は、図７に示すように、Ｔ₁＝４ｍｍ、Ｔ₂＝１.２ｍｍ、Ｙ₁＝１６ｍｍ、Ｙ₂＝５ｍｍ、Ｙ₃＝４ｍｍ、Ｈ＝０.５ｍｍであった。

得られた微細金属構造体のＸ線回折データを図１（ｂ）に示す。図１（ｂ）に示すように、電鋳後の加熱処理により、Ｗに由来するピーク１１，１２が消失し、その結果、単相のＮｉ固溶体に由来する回折ピークを呈した。材料組成、弾性率、クリープ量および硬度を表３に示す。弾性率については、製造後の初期値を測定してから、１００℃の恒温槽に入れ、１万時間後と、２万時間経過後の弾性率を室温で測定した。弾性率は、引張試験器による応力歪特性を測定することによりヤング率を測定した。クリープ量は、１００℃の雰囲気下、６００ＭＰａの歪応力を付加し、１万時間経過後と２万時間経過後の変形量（％）を測定した。硬度は、固溶化熱処理前のビッカース硬度を測定した後、３５０℃で１時間かけて固溶化熱処理をした後のビッカース硬度を測定した。

比較例１
表４に示すメッキ条件で電鋳を行なった。表４に示すように、このメッキ浴には光沢剤としてサッカリンソーダおよび２−ブチン−１，４−ジオールを配合し、メッキ電流を４．５Ａ／ｄｍ²に設定して電鋳を行なった。その結果、平均粒径７０ｎｍの微細金属構造体が得られた。弾性率とクリープ量は、固溶化熱処理を施していない検体について測定した。これらの点以外は実施例１と同様にして微細金属構造体を製造し、特性を評価した。製造した微細金属構造体の材料組成、弾性率、クリープ量および硬度を表３に示す。

表３に示すように、実施例１〜３では、１００℃の高温状態で２万時間経過しても弾性率の低下は少ないが、比較例では、１００℃で２万時間経過すると、弾性率が約６０％にまで低下した。同様に、クリープ量も、実施例１〜３では、２万時間経過しても０.２％以内であり、比較例に比べて大幅に耐クリープ性が向上した。また、実施例１〜３では、３５０℃の固溶化熱処理により硬度が２倍以上高まるのに対して、比較例では１／３程度にまで低下した。

実施例４〜７
本実施例では、表２に示すメッキ条件の代わりに、表５〜表８に示すメッキ条件で電鋳を行なった。
実施例４；表５
実施例５；表６
実施例６；表７
実施例７；表８

これらの点以外は実施例１と同様にして微細金属構造体を製造した。製造した微細金属構造体の材料組成、弾性率、クリープ量および硬度を表９に示す。実施例１〜３のＷの代わりに、実施例４〜７では、Ｐｔ，Ｒｈ，ＲｕまたはＲｅを用いたが、Ｗの場合と同様の傾向が認められ、１００℃で１万時間経過後においても、弾性率の低下が小さく、クリープ量も小さく抑えることができた。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の微細金属構造体は、バネ弾性に優れ、長期間の応力付加に対して高温下でも寸法変化がほとんどないため、バーンインテストに使用するコンタクトプローブ、またはパワーＭＥＭＳであるマイクロガスタービンのタービンブレードなどとして有用である。

本発明の固溶化熱処理前後のＮｉＷ合金のＸ線回折データである。 従来のコンタクトプローブの斜視図である。 従来のコンタクトプローブの斜視図である。 本発明のコンタクトプローブの製造方法を示す工程図である。 本発明のコンタクトプローブの製造方法を示す工程図である。 従来のコンタクトプローブの斜視図である。 本発明の微細金属構造体の構造を示す図である。

符号の説明

２０，３０ 被測定面、２１，３１ 先端部、２２，３２ バネ部、２３，３３ 支持部、４１，５１ 導電性基板、４２ｂ，５３ａ 樹脂型、４３ マスク、４４ Ｘ線、４５ａ，５５ａ 金属材料層、５２ 金型。

Claims (8)

1. リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成する工程と、
   導電性基板上で、前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、
   樹脂型を除去する工程と、
   導電性基板を除去する工程と
   を備える方法により製造される構造体であって、
   前記金属材料は、Ｎｉを５０質量％以上含み、Ｒｈ，Ｐｔ，Ｒｕ，ＲｅとＷとからなる群より選ばれる少なくとも１種をＮｉに対する固溶限以下の割合で含むＮｉ基合金であり、前記電鋳後、固溶化熱処理をすることを特徴とする微細金属構造体。
2. リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成する工程と、
   導電性基板上で、前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、
   樹脂型を除去する工程と、
   導電性基板を除去する工程と
   を備える方法により製造される構造体であって、
   前記金属材料は、Ｎｉを５０質量％以上含み、Ｒｈ，Ｐｔ，Ｒｕ，ＲｅとＷとからなる群より選ばれる少なくとも１種をＮｉに対する固溶限以下の割合で含むＮｉ基合金であり、前記金属材料は、電鋳後の加熱処理により、Ｘ線回折法で単相のＮｉ固溶体に由来する回折ピークを呈することを特徴とする微細金属構造体。
3. 前記金属材料は、Ｗを１質量％以上、１６．８質量％以下の割合で含むＮｉ基合金であり、電鋳後、３００℃以上で固溶化熱処理をすることを特徴とする請求項１または２に記載の微細金属構造体。
4. 前記電鋳は、ＮｉＳＯ₄とＮａ₂ＷＯ₄を含むメッキ浴により実施することを特徴とする請求項３に記載の微細金属構造体。
5. 前記電鋳は、炭素−炭素不飽和結合を有する有機系光沢剤およびＳを含有する有機系光沢剤を除くメッキ浴を使用することを特徴とする請求項４に記載の微細金属構造体。
6. 前記金属材料は、Ｎｉ，Ｒｈ，Ｐｔ，Ｒｕ，ＲｅとＷ以外の不純物の合計量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の微細金属構造体。
7. Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｒｈ，ＰｄとＣｏとからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むコート層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の微細金属構造体。
8. 前記微細金属構造体は、被測定面に接触する先端部と、支持および電気的接続を行なう支持部と、前記先端部を前記支持部に接続するバネ部を備えるコンタクトプローブである請求項１または２に記載の微細金属構造体。

Images