JP2022151628A - プローブ - Google Patents
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Abstract
【課題】プローブに含まれる成分のはんだへの拡散を抑制する。【解決手段】プローブ100は、15質量%以上60質量%以下のPdと、3質量%以上79.9質量%以下のCuと、0.1質量%以上75質量%以下のNi及びPtの少なくとも一方と、を含んでいる。【選択図】図1
Description
本発明は、プローブに関する。
集積回路等の検査対象物を検査するため、ソケットに設けられたプローブを介して、検査対象物を検査基板に電気的に接続させることがある。プローブは、Pd、Cu及びAgの合金を含んでいることがある。
特許文献1には、Pd、Cu及びAgの合金の一例について記載されている。特許文献1に記載の合金は、16%以上50%以下のCuと、約35%~約59%のPdと、4%以上のAgと、を含んでいる。
Pd、Cu及びAgの合金は、プローブを構成する材料に利用されることがある。しかしながら、Pd、Cu及びAgの合金を含むプローブの先端を検査対象物のはんだに繰り返し接触させて電気的に接続させた場合、ジュール熱等の要因によって、はんだに含まれるSn等の成分と、プローブに含まれる成分と、が相互に拡散する傾向があった。プローブに含まれる成分が拡散すると、プローブの先端が消耗し得る。プローブの先端が消耗した場合、プローブとはんだとの接触抵抗の変動が生じ得る。したがって、Pd、Cu及びAgの合金を含むプローブが用いられる場合、プローブの先端の洗浄や交換の回数が比較的多くなり、検査効率が低下し得る。
本発明の目的の一例は、プローブに含まれる成分のはんだへの拡散を抑制することにある。本発明の他の目的は、本明細書の記載から明らかになるであろう。
本発明の一態様は、
15質量%以上60質量%以下のPdと、
3質量%以上79.9質量%以下のCuと、
0.1質量%以上75質量%以下のNi及びPtの少なくとも一方と、
を含むプローブである。
15質量%以上60質量%以下のPdと、
3質量%以上79.9質量%以下のCuと、
0.1質量%以上75質量%以下のNi及びPtの少なくとも一方と、
を含むプローブである。
本発明の上記態様によれば、プローブに含まれる成分のはんだへの拡散を抑制することができる。
以下、本発明の実施形態及び変形例について、図面を用いて説明する。すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
本明細書において、「第1」、「第2」、「第3」等の序数詞は、特に断りのない限り、同様の名称が付された構成を単に区別するために付されたものであり、構成の特定の特徴(例えば、順番又は重要度)を意味するものではない。
図1は、実施形態に係るソケット10の断面図である。
図1において、「+Z」によって示される矢印は、鉛直方向の上方向を示しており、「-Z」によって示される矢印は、鉛直方向の下方向を示している。以下、必要に応じて、鉛直方向に直交する方向を水平方向という。
ソケット10は、プローブ100及び絶縁支持体200を備えている。プローブ100は、絶縁支持体200に形成された貫通孔に設けられている。プローブ100は、第1プランジャ110、第2プランジャ120、チューブ130及びスプリング140を有している。図1では、プローブ100を用いて、検査対象物20が検査基板30によって検査されている状態が示されている。具体的には、図1に示す状態では、プローブ100を介して、検査対象物20のはんだボール22と、検査基板30のパッド32と、が電気的に接続されている。
チューブ130は、鉛直方向に延伸している。スプリング140は、チューブ130の内部に位置している。プローブ100は、チューブ130を有していなくてもよい。スプリング140は、チューブ130の中心を鉛直方向に通過する仮想軸の周りにスパイラル状に巻かれている。
第1プランジャ110は、スプリング140の上端側に位置している。第1プランジャ110は、スプリング140によって、上方に向けて、すなわち、第2プランジャ120から離れる方向に向けて付勢されている。検査対象物20が検査基板30によって検査されている状態において、第1プランジャ110は、プローブ100の上方に位置する検査対象物20に接続されている。この状態において、第1プランジャ110の先端、すなわち上端は、検査対象物20のはんだボール22に接触している。図1に示す例において、第1プランジャ110の先端は、第1プランジャ110の中心を鉛直方向に通過する仮想軸の周りに等間隔で並ぶ複数の尖りを有している。第1プランジャ110の先端の形状は図1に示す例に限定されない。
第2プランジャ120は、スプリング140の下端側に位置している。第2プランジャ120は、スプリング140によって、下方に向けて、すなわち、第1プランジャ110から離れる方向に向けて付勢されている。検査対象物20が検査基板30によって検査されている状態において、第2プランジャ120は、プローブ100の下方に位置する検査基板30に接続されている。この状態において、第2プランジャ120の先端、すなわち下端は、検査基板30のパッド32に接触している。第2プランジャ120の先端は、半球形上となっている。第2プランジャ120の先端の形状は図1に示す例に限定されない。
第1プランジャ110は、材料(A)を含んでいる。材料(A)は、15質量%以上60質量%以下のPdと、3質量%以上79.9質量%以下のCuと、0.1質量%以上75質量%以下のNi及びPtの少なくとも一方と、を含んでいる。例えば、第1プランジャ110のうちの少なくとも表面が材料(A)からなっている。この例では、例えば、第1プランジャ110の全体が材料(A)から形成されていてもよい。或いは、材料(A)は、めっき等の処理によって第1プランジャ110の表面を覆っていてもよい。材料(A)が第1プランジャ110の表面を覆う場合、第1プランジャ110のうち材料(A)によって覆われている部分は、材料(A)と異なる材料から形成されていてもよい。また、例えば、第1プランジャ110のうち、少なくとも、はんだボール22と接触する部分が材料(A)からなっていてもよい。この例では、例えば、材料(A)は、めっき等の処理によって、第1プランジャ110のうちはんだボール22と接触する部分の表面のみを覆っていてもよい。
材料(A)に含まれるPdの質量比の下限は、例えば、材料(A)の耐食性の観点から決定されている。材料(A)に含まれるPdの質量比が高くなるほど、材料(A)の耐食性が高くなる傾向がある。材料(A)の耐食性の観点より、材料(A)に含まれるPdの質量比の下限は、上述した値にすることができる。材料(A)に含まれるPdの質量比の下限は、例えば、17質量%、20質量%、25質量%又は30質量%としてもよい。
材料(A)に含まれるPdの質量比の上限は、例えば、材料(A)に含まれる成分とはんだボール22等のはんだに含まれる成分との拡散の抑制の観点から決定されている。材料(A)に含まれるPdの質量比が一定比より高い場合、材料(A)に含まれる成分とはんだに含まれる成分との拡散を十分に抑制することが難しくなる場合がある。これらの観点より、材料(A)に含まれるPdの質量比の上限は、上述した値にすることができる。材料(A)に含まれるPdの質量比の上限は、例えば、55質量%、50質量%、48質量%又は45質量%としてもよい。
材料(A)に含まれるPdの質量比は、例えば、17質量%以上55質量%以下とすることができる。或いは、材料(A)に含まれるPdの質量比は、例えば、20質量%以上50質量%以下とすることができる。
材料(A)に含まれるCuの質量比の下限は、例えば、材料(A)の硬さの観点から決定されている。Pd及びCuの合金によって材料(A)の硬さを向上させることができる場合がある。一方、材料(A)に含まれるCuの質量比が一定比より低い場合、材料(A)の十分な硬さを確保することが難しくなる場合がある。材料(A)の硬さの観点より、材料(A)に含まれるCuの質量比の下限は、上述した値にすることができる。材料(A)に含まれるCuの質量比の下限は、例えば、5質量%、22質量%又は30質量%としてもよい。
材料(A)に含まれるCuの質量比の上限は、例えば、材料(A)の耐食性の観点から決定されている。材料(A)に含まれるCuの質量比が一定比より高い場合、材料(A)の十分な耐食性を確保することが難しくなる場合がある。材料(A)の耐食性の観点より、材料(A)に含まれるCuの質量比の上限は、上述した値にすることができる。材料(A)に含まれるCuの質量比の上限は、例えば、74質量%又は65質量%としてもよい。
材料(A)に含まれるCuの質量比は、例えば、5質量%以上74質量%以下であることが好ましい。
材料(A)に含まれるNi及びPtの少なくとも一方の質量比の下限は、例えば、材料(A)に含まれる成分のはんだボール22等のはんだへの拡散の抑制の観点から決定されている。材料(A)に含まれるNi及びPtの少なくとも一方の質量比が高くなるほど、材料(A)に含まれる成分のはんだへの拡散が抑制される傾向がある。材料(A)に含まれる成分のはんだへの拡散の抑制の観点から、材料(A)に含まれるNi及びPtの少なくとも一方の質量比の下限は、上述した値にすることができる。材料(A)に含まれるNi及びPtの少なくとも一方の質量比の下限は、例えば、0.3質量%、0.5質量%又は1質量%としてもよい。なお、特に断りがない限り、材料(A)がNi及びPtの双方を含む場合における材料(A)に含まれるNi及びPtの少なくとも一方の質量比とは、材料(A)に含まれるNiの質量比と、材料(A)に含まれるPtの質量比と、の合計を意味する。
材料(A)に含まれるNi及びPtの少なくとも一方の質量比の上限は、例えば、材料(A)の比抵抗の観点から決定されている。Niを含む材料(A)の比抵抗は、材料(A)に含まれるNiの質量比又はNi及びPtの総質量比が高くなるほど、高くなる傾向がある。特に、Niを含む材料(A)の比抵抗は、材料(A)に含まれるNiの質量比又はNi及びPtの総質量比が75質量%を越えると、高くなる。材料(A)の比抵抗の観点より、材料(A)に含まれるNi及びPtの少なくとも一方の質量比の上限は、上述した値にすることができる。材料(A)に含まれるNi及びPtの少なくとも一方の質量比の上限は、例えば、70質量%、65質量%、30質量%又は25質量%としてもよい。
材料(A)に含まれるNi及びPtの少なくとも一方の質量比は、例えば、0.3質量%以上70質量%以下とすることができる。或いは、材料(A)に含まれるNi及びPtの少なくとも一方の質量比は、例えば、0.5質量%以上65質量%以下とすることができる。
本実施形態において、はんだボール22は、Sn-Bi系はんだから形成されている。Sn-Bi系はんだの硬さは比較的低い。したがって、材料(A)の硬さは、例えば、200HV程度で十分である。はんだボール22は、Sn-Bi系はんだと異なるはんだから形成されていてもよい。
本実施形態においては、第1プランジャ110が、Ni及びPtのいずれも含まないでPd、Cu及びAgからなる合金を含む場合や、Ni及びPtのいずれも含まないでPd及びCuからなる合金を含む場合と比較して、第1プランジャ110の先端とはんだボール22の表面との間の界面において、第1プランジャ110に含まれる成分のはんだボール22への拡散を抑制することができる。また、本実施形態においては、第1プランジャ110が、Ni及びPtのいずれも含まないでPd、Cu及びAgからなる合金を含む場合や、Ni及びPtのいずれも含まないでPd及びCuからなる合金を含む場合と比較して、第1プランジャ110に含まれる成分のはんだボール22への拡散が抑制されることで、第1プランジャ110の先端の消耗を抑制することができる。
以下、必要に応じて、Ni及びPtのいずれも含まないでPd、Cu及びAgからなる合金をPdCuAg合金という。また、必要に応じて、Ni及びPtのいずれも含まないでPd及びCuからなる合金をPdCu合金という。なお、PdCuAg合金は、半導体検査用プローブ用途として広く一般的に使用されている。
材料(A)が用いられる場合、PdCuAg合金又はPdCu合金が用いられる場合と比較して、材料(A)に含まれる成分のはんだへの拡散が抑制される理由は、次のとおりであると推定される。すなわち、材料(A)とはんだとが接触する際に材料(A)とはんだとの間の界面において、材料(A)に含まれるNi及びPtの少なくとも一方に起因して、Sn-NiやSn-Pt等の金属化合物を含む緻密な薄膜が形成される。この金属化合物が材料(A)とはんだとの間の界面に存在する場合、この金属化合物が材料(A)とはんだとの間の界面に存在しない場合と比較して、材料(A)及びはんだに含まれる成分の拡散がこの金属化合物によって抑制される。これに対して、PdCuAg合金又はPdCu合金が用いられる場合、上記金属化合物は形成され難い。したがって、本実施形態においては、第1プランジャ110がPdCuAg合金又はPdCu合金を含む場合と比較して、第1プランジャ110の先端とはんだボール22との間において、第1プランジャ110に含まれる成分のはんだボール22への拡散を抑制することができる。
図2は、第1の変形例に係るソケット10Aの断面図である。本変形例に係るソケット10Aは、以下の点を除いて、実施形態に係るプローブ100と同様である。
第1プランジャ110Aの下端には、第1プランジャ110Aの下方に向けて延伸する延伸部112Aが設けられている。第1プランジャ110A及び延伸部112Aは、一体となっている。したがって、第1プランジャ110A及び延伸部112Aの双方が材料(A)を含んでいる。延伸部112Aの下端には、先端ヘッド114Aが設けられている。先端ヘッド114Aは、材料(A)を含んでいてもよいし、又は含んでいなくてもよい。
第2プランジャ120Aの上端には、基端部122Aが設けられている。基端部122Aの上面には、基端部122Aの上方に向けて開口した穴124Aが形成されている。基端部122Aのうち穴124Aを画定する内壁の一部分には、係止部126Aが設けられている。穴124Aのうち係止部126Aにおける水平方向の直径は、穴124Aのうち係止部126Aより下方に位置する部分における水平方向の直径より狭くなっている。先端ヘッド114Aは、穴124Aのうち係止部126Aよりも下方に入り込んでいる。また、先端ヘッド114Aは、穴124Aのうち係止部126Aよりも下方において鉛直方向に可動になっている。先端ヘッド114Aの水平方向の直径は、穴124Aのうち係止部126Aにおける水平方向の直径より大きくなっている。したがって、先端ヘッド114Aが穴124Aの上方に向けて抜けることが係止部126Aによって防止されている。
本変形例に係るプローブ100Aは、実施形態に係るプローブ100のチューブ130に対応するチューブを有していない。スプリング140Aは、第1プランジャ110Aの下端と、基端部122Aの上端と、の間に位置している。また、スプリング140Aは、延伸部112Aの周りにスパイラル状に巻かれている。第1プランジャ110A、延伸部112A及び先端ヘッド114Aは、スプリング140Aによって上方に向けて付勢されている。第2プランジャ120A及び基端部122Aは、スプリング140Aによって下方に向けて付勢されている。
図3は、第2の変形例に係るプローブ100Bの断面図である。本変形例に係るプローブ100Bは、以下の点を除いて、実施形態に係るプローブ100と同様である。
図3に示す例では、第1プランジャ110B及びチューブ130Bが一体となっている。したがって、第1プランジャ110B及びチューブ130Bの双方が材料(A)を含んでいる。また、第1プランジャ110B及びチューブ130Bは、スプリング140Bによって、上方に向けて、すなわち、第2プランジャ120Bから離れる方向に向けて付勢されている。第2プランジャ120Bは、スプリング140Bによって、下方に向けて、すなわち、第1プランジャ110Bから離れる方向に向けて付勢されている。
以上、図面を参照して本発明の実施形態及び変形例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
本発明の一態様を実施例及び比較例に基づいて説明する。本発明は、以下の各実施例に限定されるものではない。
実施例1~20及び比較例1~3の各々の試験材料は以下のようにして作製した。
実施例1について、表1に示すように、48質量%のPdと、22質量%のCuと、30質量%のNiと、を配合して、配合物を得た。実施例2~20及び比較例1~3の各々についても、Pd、Cu、Ni、Pt、Ag及びInを表1に示す実施例2~20及び比較例1~3の組成となるように配合して、配合物を得た。表1における数値「0」は、「0」に対応する金属が配合されていないことを意味している。
次いで、実施例1~20及び比較例1~3の各々について、上記配合物をアルゴン雰囲気中においてアーク溶解にて溶解し、合金インゴットを作製した。
次いで、実施例1~20及び比較例1~3の各々について、上記合金インゴットの圧延及び熱処理を繰り返すことで、圧延率75%の板材と、圧延率90%の板材と、の2種類の板材を作製した。圧延率RRは、合金インゴットの圧延前の厚さをt1とし、合金インゴットの圧延後の厚さをt2として、以下の式(1)に従って決定されている。
RR=(t1-t2)/t1 (1)
RR=(t1-t2)/t1 (1)
実施例1~20及び比較例1~3の各々について、試験材料の比抵抗は、試験材料の電気抵抗Rを室温で測定し、以下の式(2)に従って比抵抗ρを算出することで測定した。
ρ=RS/l (2)
ただし、lは、試験材料のうち電流が流れる方向の長さであり、Sは、試験材料のうち電流が流れる方向に垂直な断面積である。比抵抗の測定においては、圧延率90%の板材を試験材料として用いた。
ρ=RS/l (2)
ただし、lは、試験材料のうち電流が流れる方向の長さであり、Sは、試験材料のうち電流が流れる方向に垂直な断面積である。比抵抗の測定においては、圧延率90%の板材を試験材料として用いた。
実施例1~20及び比較例1~3の各々について、試験材料の硬さは、マイクロビッカース硬さ試験機で、試験材料の厚さ方向に平行な方向から見て試験材料の表面の中心に200gfの荷重を10秒間加えることで測定した。硬さの測定においては、圧延率75%の板材を試験材料として用いた。
実施例1~20及び比較例1~3の各々について、試験材料とはんだとの間の拡散層の厚さは、次のようにして測定した。まず、Sn-Bi系はんだを試験材料上に載せた。次いで、Sn-Bi系はんだを試験材料に載せた状態で試験材料及びSi-Bi系はんだをN2雰囲気中250℃で1時間熱処理して、試験材料上ではんだを溶融させた。次いで、試験材料を樹脂に埋め込んで、試験材料とはんだとの双方を含む断面を露出させた。次いで、EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)を用いて、試験材料とはんだとの間の界面を、試験材料のうちはんだが載せられた表面に垂直な方向に線分析を行った。拡散層は、はんだから拡散するSnと、試験片から拡散するPdと、の双方が存在する層とした。EPMAの測定結果から、拡散層の厚さを測定した。拡散層の厚さの測定においては、圧延率75%の板材を試験材料として用いた。
表2に示すように、実施例1~20において、比抵抗は20μΩ・cm~70μΩ・cmの範囲にあった。これに対して、比較例1~3では、比抵抗は20μΩ・cm~40μΩ・cmであった。実施例1~20と、比較例1~3と、の比較より、試験材料がNi及びPtの少なくとも一方を含む場合の比抵抗は、試験材料がPdCuAg合金又はPdCu合金である場合の比抵抗よりも著しく高くなることはないといえる。
図4は、試験材料に含まれるPdの質量比が45質量%である実施例2~4について、試験材料に含まれるNiの質量比と、試験材料の比抵抗と、の関係を示すグラフである。
図4において、グラフの横軸は、試験材料に含まれるNiの質量比(単位:質量%)を示している。グラフの縦軸は、試験材料の比抵抗(単位:μΩ・cm)を示している。
図4における丸プロットは、実施例2~4のプロットを示している。図4における実線曲線は、実施例2~4のプロットの傾向から推定される曲線である。
図4に示すように、試験材料に含まれるNiの質量比が高くなるほど、試験材料の比抵抗が高くなる傾向がある。試験材料の比抵抗を100μΩ・cm以下に抑える観点からすると、試験材料に含まれるNiの質量比は35質量%以下にする必要があるといえる。
表2に示すように、実施例1~20において、硬さは210HV~390HVの範囲にあった。これに対して、比較例1~3では、硬さは270HV~350HVの範囲にあった。実施例1~20と、比較例1~3と、の比較より、試験材料がNi及びPtの少なくとも一方を含む場合の硬さは、試験材料がPdCuAg合金又はPdCu合金である場合の硬さとほぼ同等にすることができるといえる。
図5は、試験材料に含まれるNiの質量比が10質量%である実施例3、6及び10と、試験材料に含まれるNiの質量比が1質量%である実施例7及び11と、について、試験材料に含まれるPdの質量比と、試験材料の硬さと、の関係を示すグラフである。
図5において、グラフの横軸は、試験材料に含まれるPdの質量比(単位:質量%)を示している。グラフの縦軸は、試験材料の硬さ(単位:HV)を示している。
図5における黒丸プロットは、実施例3、6及び10のプロットを示している。図5における白丸プロットは、実施例7及び11のプロットを示している。図5における「10質量% Ni」が付された直線は、実施例3、6及び10のプロットの傾向から推定される直線である。図5における「1質量% Ni」が付された直線は、実施例7及び11のプロットの傾向から推定される直線である。
図5に示すように、試験材料に含まれるNiの質量比が一定である場合、試験材料に含まれるPdの質量比が高くなるほど、試験材料の硬さが高くなる傾向がある。また、試験材料に含まれるPdの質量比が一定である場合、試験材料に含まれるNiの質量比が高くなるほど、試験材料の硬さが高くなる傾向がある。試験材料に含まれるNiの質量比が1質量%である場合に試験材料の硬さを200HV以上に維持する観点からすると、試験材料に含まれるPdの質量比は20質量%以上にする必要があるといえる。
表2に示すように、実施例1~20のいずれにおいても、拡散層の厚さは、200μm以下となった。特に、試験材料がPtでなくNiを含む実施例1~11において、拡散層の厚さは、70μm以下となった。これに対して、比較例1~3では、拡散層の厚さが200μmより厚くなった。実施例1~20と、比較例1~3と、の比較より、試験材料がNi及びPtの少なくとも一方を含む場合、試験材料がPdCuAg合金又はPdCu合金である場合と比較して、試験材料に含まれる成分のはんだへの拡散を抑制することができるといえる。
図6は、試験材料に含まれるPdの質量比が45質量%である実施例2~4と、試験材料に含まれるPdの質量比が35質量%である実施例5~8と、試験材料に含まれるPdの質量比が25質量%である実施例10~11と、について、試験材料に含まれるNiの質量比と、試験材料とはんだとの間の拡散層の厚さと、の関係を示すグラフである。図7は、図6に示したグラフの一部分を拡大したグラフである。
図6及び図7において、グラフの横軸は、試験材料に含まれるNiの質量比(単位:質量%)を示している。グラフの縦軸は、試験材料とはんだとの間の拡散層の厚さ(単位:μm)を示している。
図6及び図7における丸プロットは、試験材料に含まれるPdの質量比が45質量%である実施例2~4のプロットを示している。図6及び図7における四角プロットは、試験材料に含まれるPdの質量比が35質量%である実施例5~8のプロットを示している。図6及び図7における三角プロットは、試験材料に含まれるPdの質量比が25質量%である実施例10~11のプロットを示している。
試験材料に含まれるPdの質量比が45質量%である丸プロットに付された曲線と、試験材料に含まれるPdの質量比が35質量%である四角プロットに付された曲線と、試験材料に含まれるPdの質量比が25質量%である三角プロットに付された曲線と、は、試験材料に含まれるPdの質量比が35質量%であるプロットの傾向から推定される曲線である。
図6及び図7に示すように、試験材料に含まれるPdの質量比が一定である場合、試験材料に含まれるNiの質量比が低くなるほど、拡散層の厚さが厚くなる傾向がある。また、試験材料に含まれるNiの質量比が一定である場合、試験材料に含まれるPdの質量比が高くなるほど、拡散層の厚さが厚くなる傾向がある。試験材料に含まれるPdの質量比が25質量%である場合に拡散層の厚さを200μm以下に抑える観点からすると、試験材料に含まれるNiの質量比は0.1質量%以上にする必要があるといえる。試験材料に含まれるPdの質量比が35質量%である場合に拡散層の厚さを200μm以下に抑える観点からすると、試験材料に含まれるNiの質量比は0.5質量%以上にする必要があるといえる。試験材料に含まれるPdの質量比が45質量%である場合に拡散層の厚さを200μm以下に抑える観点からすると、試験材料に含まれるNiの質量比は3質量%以上にする必要があるといえる。
図8は、試験材料がPtを含まずに10質量%のNiを含む実施例3、6及び10並びに比較例3について、試験材料に含まれるPdの質量比と、試験材料とはんだとの間の拡散層の厚さと、の関係を示すグラフである。
図8において、グラフの横軸は、試験材料に含まれるPdの質量比(単位:質量%)を示している。グラフの縦軸は、試験材料とはんだとの間の拡散層の厚さ(単位:μm)を示している。
図8における丸プロットは、試験材料がPtを含まずに10質量%のNiを含む実施例3、6及び10並びに比較例3のプロットを示している。当該丸プロットに付された曲線は、当該プロットの傾向から推定される曲線である。
図8に示すように、試験材料がPtを含まずに一定の質量比のNiを含む場合、試験材料に含まれるPdの質量比が高くなるほど、拡散層の厚さが厚くなる傾向がある。試験材料がPtを含まずに10質量%のNiを含む場合に拡散層の厚さを200μm以下に抑える観点からすると、試験材料に含まれるPdの質量比は60質量%以下にする必要があるといえる。
図9は、試験材料に含まれるPdの質量比と、Cuの質量比と、Ni及びPtの少なくとも一方の質量比と、の関係を示す三角グラフである。
三角グラフの右下側頂点から中央上側頂点にかけての辺は、試験材料に含まれるPdの質量比(単位:質量%)を示している。三角グラフの中央上側頂点から左下側頂点にかけての辺は、試験材料に含まれるCuの質量比(単位:質量%)を示している。三角グラフの左下側頂点から右下側頂点にかけての辺は、試験材料に含まれるNi及びPtの少なくとも一方の質量比(単位:質量%)を示している。
図9の三角グラフにおいてハッチングが付された領域は、Pdの質量比が15質量%以上60質量%以下、Cuの質量比が3質量%以上79.9質量%以下、Ni及びPtの少なくとも一方の質量比が0.1質量%以上75質量%以下の範囲を示している。実施例1~20のプロットは、当該ハッチングが付された領域内に位置している。実施例1~20のプロットの傾向より、当該ハッチングが付された領域内のいずれにおいても、試験材料がPdCuAg合金又はPdCu合金である場合と比較して、試験材料に含まれる成分のはんだへの拡散を抑制することができるといえる。
プランジャとはんだとを時間的に連続して通電した場合のプランジャの先端の消耗の評価のため、実施例2の試験材料を含む第1試験ピンと、実施例12の試験材料を含む第2試験ピンと、比較例1の試験材料を含む第3試験ピンと、を作製した。
図10は、第1試験ピン、第2試験ピン及び第3試験ピンの側面図である。図10を用いて、第1試験ピン、第2試験ピン及び第3試験ピンの形状を説明する。
各試験ピンは、柱部902及び接触部904を有している。柱部902は円柱形状とした。接触部904は柱部902の一端に設けられている。接触部904は、先端が半径0.05mmの半球状にほぼ尖った円錐形状とした。
第1試験ピン、第2試験ピン及び第3試験ピンの連続通電試験として、120℃の温度下において各試験ピンの接触部の先端をバー形状のSn-40Biはんだに72時間連続して接触させて1Aの電流を流した。連続通電試験後の各試験ピンの先端を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。
図11は、連続通電試験後の第1試験ピンの接触部の先端のSEM画像を示す図である。図12は、連続通電試験後の第2試験ピンの接触部の先端のSEM画像を示す図である。図13は、連続通電試験後の第3試験ピンの接触部の先端のSEM画像を示す図である。
図11に示すように、第1試験ピンでは、第2試験ピン及び第3試験ピンと比較して、接触部の先端の消耗がほとんど生じなかった。
図12に示すように、第2試験ピンでは、第3試験ピンと比較すると、接触部の先端の消耗が抑制されていた。
図13に示すように、第3試験ピンでは、第1試験ピン及び第2試験ピンと比較して、接触部の先端の消耗が多かった。
上述した結果より、プランジャがNi及びPtの少なくとも一方を含む場合、プランジャがPdCuAg合金を含む場合と比較して、プランジャとはんだとを時間的に連続して通電した場合のプランジャの先端の消耗を抑制することができるといえる。
プランジャとはんだとを繰り返し通電した場合のプランジャの先端の摩耗の評価のため、実施例2の試験材料を含む第4試験ピンと、実施例12の試験材料を含む第5試験ピンと、比較例1の試験材料を含む第6試験ピンと、を作製した。
第4試験ピン、第5試験ピン及び第6試験ピンの形状は、接触部の形状を除いて、第1試験ピン、第2試験ピン及び第3試験ピンの形状と同一とした。第4試験ピン、第5試験ピン及び第6試験ピンの接触部の先端は、試験ピンの中心軸の周りに等間隔に並ぶ4つの尖りを有している。
第4試験ピン、第5試験ピン及び第6試験ピンの通電耐久試験として、フライングプローブテスタを用いて125℃の温度下において試験ピン接触部の先端をバー形状のSn-40Biはんだに接触させて2Aの電流を20ms流すことを10,000回繰り返した。10,000回の各回において試験ピンの接触抵抗を測定した。
図14は、通電耐久試験後の第4試験ピンの接触部の先端のSEM画像を示す図である。図15は、通電耐久試験後の第5試験ピンの接触部の先端のSEM画像を示す図である。図16は、通電耐久試験後の第6試験ピンの接触部の先端のSEM画像を示す図である。
図14に示すように、第4試験ピンでは、第5試験ピン及び第6試験ピンと比較して、接触部の先端の摩耗がほとんど生じなかった。
通電耐久試験後の第4試験ピンの接触部の先端の長さ寸法は、通電耐久試験前の第4試験ピンの長さ寸法より2.5μm減少していた。通電耐久試験の10,000回の第4試験ピンの接触抵抗の平均は36.6mΩであった。
図15に示すように、第5試験ピンでは、第6試験ピンと比較すると、接触部の先端の摩耗が抑制されていた。
通電耐久試験後の第5試験ピンの接触部の先端の長さの寸法は、通電耐久試験前の第5試験ピンの長さの寸法より12.4μm減少していた。通電耐久試験の10,000回の第5試験ピンの接触抵抗の平均は38.4mΩであった。
図16に示すように、第6試験ピンでは、第4試験ピン及び第5試験ピンと比較して、接触部の先端の摩耗が多かった。
通電耐久試験後の第6試験ピンの接触部の先端の長さの寸法は、通電耐久試験前の第6試験ピンの長さの寸法より17.4μm減少していた。通電耐久試験の10,000回の第6試験ピンの接触抵抗の平均は34.6mΩであった。
上述した結果より、プランジャがNi及びPtの少なくとも一方を含む場合、プランジャがPdCuAg合金を含む場合と比較して、プランジャとはんだとを繰り返し通電した場合のプランジャの先端の摩耗を抑制することができるといえる。また、プランジャとはんだとを繰り返し通電した場合において、プランジャがNi及びPtの少なくとも一方を含むときの接触抵抗は、プランジャがPdCuAg合金を含むときの接触抵抗とほぼ同等にすることができるといえる。
本明細書によれば、以下の態様が提供される。
(態様1)
態様1は、
15質量%以上60質量%以下のPdと、
3質量%以上79.9質量%以下のCuと、
0.1質量%以上75質量%以下のNi及びPtの少なくとも一方と、
を含むプローブである。
態様1によれば、プローブが、Ni及びPtのいずれも含まないでPd、Cu及びAgからなる合金を含む場合や、Ni及びPtのいずれも含まないでPd及びCuからなる合金を含む場合と比較して、プローブとはんだとの間の界面において、プローブに含まれる成分のはんだへの拡散を抑制することができる。
(態様1)
態様1は、
15質量%以上60質量%以下のPdと、
3質量%以上79.9質量%以下のCuと、
0.1質量%以上75質量%以下のNi及びPtの少なくとも一方と、
を含むプローブである。
態様1によれば、プローブが、Ni及びPtのいずれも含まないでPd、Cu及びAgからなる合金を含む場合や、Ni及びPtのいずれも含まないでPd及びCuからなる合金を含む場合と比較して、プローブとはんだとの間の界面において、プローブに含まれる成分のはんだへの拡散を抑制することができる。
10 ソケット
10A ソケット
20 検査対象物
22 ボール
30 検査基板
32 パッド
100 プローブ
100A プローブ
100B プローブ
110 第1プランジャ
110A 第1プランジャ
110B 第1プランジャ
112A 延伸部
114A 先端ヘッド
120 第2プランジャ
120A 第2プランジャ
120B 第2プランジャ
122A 基端部
124A 穴
126A 係止部
130 チューブ
130B チューブ
140 スプリング
140A スプリング
140B スプリング
200 絶縁支持体
902 柱部
904 接触部
10A ソケット
20 検査対象物
22 ボール
30 検査基板
32 パッド
100 プローブ
100A プローブ
100B プローブ
110 第1プランジャ
110A 第1プランジャ
110B 第1プランジャ
112A 延伸部
114A 先端ヘッド
120 第2プランジャ
120A 第2プランジャ
120B 第2プランジャ
122A 基端部
124A 穴
126A 係止部
130 チューブ
130B チューブ
140 スプリング
140A スプリング
140B スプリング
200 絶縁支持体
902 柱部
904 接触部
Claims (1)
- 15質量%以上60質量%以下のPdと、
3質量%以上79.9質量%以下のCuと、
0.1質量%以上75質量%以下のNi及びPtの少なくとも一方と、
を含むプローブ。
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---|---|---|---|
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Cited By (2)
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WO2024053549A1 (ja) * | 2022-09-07 | 2024-03-14 | 株式会社ヨコオ | プローブ |
WO2024053552A1 (ja) * | 2022-09-07 | 2024-03-14 | 石福金属興業株式会社 | プローブピン用合金材料 |
-
2022
- 2022-02-10 JP JP2022019334A patent/JP2022151628A/ja active Pending
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WO2024053549A1 (ja) * | 2022-09-07 | 2024-03-14 | 株式会社ヨコオ | プローブ |
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