TW202244282A - 探測針用合金材料 - Google Patents
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Abstract
[課題]提供一種探測針用合金材料，其可抑制在探針檢測時檢測對象之電路連接部的銲錫與探針材料的成分之擴散。
[解決手段]一種探測針用合金材料，其特徵為包含15～60質量%的Pd、3～79.9質量%的Cu、0.1～75質量%的Ni及/或Pt。
Description
本發明係關於用於檢測半導體晶圓上的積體電路或液晶顯示裝置等之電氣特性的探測針用合金材料(以下簡稱為「探針材料」)。
在半導體晶圓上所形成的積體電路或液晶顯示裝置等的電氣特性之檢測中，係使用組裝有多個探針之插座或探針卡。此檢測係藉由使組裝於插座或探針卡中的探測針與積體電路或液晶顯示裝置等的電極或端子、導電部接觸來進行。
此種探測針需要低接觸電阻與能夠承受反覆接觸的硬度。就探針材料而言，係使用鈹銅合金或鎢、鎢合金、鉑合金、鈀合金等。
專利文獻1揭示一種由16%以上50%以下的銅、約35%至約59%的鈀、及4%以上的銀所構成之鈀合金(以下稱為AgPdCu 合金)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]美國專利第1935897號說明書
[發明欲解決之課題]
在以往，塑性加工性優異且會析出硬化的AgPdCu 合金，因源自其硬度的形狀穩定性與低電阻率特性而被使用作為探針材料。但是，在使用於有關使用了銲料(例如Sn-Bi系銲料)的電路連接部之情形，存在以下課題。即，由於檢測時探測針與銲料反覆接觸、通電，所以因其焦耳熱等，而Sn等的銲料成分與探針材料的成分會相互擴散，有探測針尖端的耗損變快之傾向。在此種情形，由於接觸電阻會突發性或經時性地變動，而發生檢測不良，因此就需要清潔或更換接觸的尖端部，而有使檢測步驟的工作效率降低的問題。
於是，強烈要求開發具有抑制銲料成分之擴散的耐銲料性之探針材料。
本發明之目的為提供一種探針材料，其可抑制在探針檢測時檢測對象之電路連接部的銲錫與探針材料的成分之擴散。
[用以解決課題之手段]
發現一種特徵為包含15～60質量%的Pd、3～79.9質量%的Cu、0.1～75質量%的Ni及/或Pt之探針材料，而完成本發明。
[發明之效果]
如依據本發明，則能提供一種探針材料，其抑制了在檢測時檢測對象之電路連接部的銲錫與探針材料的成分之擴散。
[用以實施發明的形態]
本發明係一種探針材料，其特徵為包含15～60質量%的Pd、3～79.9質量%的Cu、0.1～75質量%的Ni及/或Pt(在含有Ni及Pt之情形係合計為0.1～75質量%)。
Pd係耐蝕性優異，但小於15質量%時其耐蝕性會不充分。另一方面，Pd若超過60質量%，則會因無法充分抑制銲料與探針材料的成分之擴散而不適合。
作為其它態樣，Pd含量可為17～55質量%。又，作為其它態樣，Pd的含量可為20～50質量%。
Cu係電阻率低，而且藉由與Pd作為合金，而有提升硬度的效果。另一方面，若大量添加則耐蝕性就會降低。因此，小於3質量%時則得不到充分的硬度，而若大於79.9質量%則耐蝕性就會降低。
作為其它態樣，Cu含量可為5～74質量%。
Ni及/或Pt係藉由添加至合金中，而有提升合金的耐銲料性之效果。如根據實驗，則小於0.1質量%時會變得無法充分抑制銲料與探針材料的成分之擴散，而若大於75質量%則會因電阻率增加而不適合。
作為其它態樣，Ni及/或Pt的含量可為0.3～70質量%(在含有Ni及Pt之情形係合計為0.3～70質量%)。又，作為其它態樣，Ni及/或Pt的含量可為0.5～65質量%(在含有Ni及Pt之情形係合計為0.5～65質量%)。
本發明之合金中，重要的是抑制因銲料與探針材料的成分之擴散而探測針尖端耗損的現象，硬度並不需要到現有的AgPdCu合金之程度。即，由於探測針所接觸的銲料(例如Sn-Bi系銲料)硬度比較低，因此作為探針材料所需要的硬度若為200HV以上即可。
於本發明之合金中，銲料與探針材料的成分之擴散會被抑制，推測係因以下原因。即，認為是由於添加至探針材料中的Ni及/或Pt在銲料與探測針接觸的界面形成Sn-Ni及/或Sn-Pt等之薄且緻密的金屬間化合物層，而此金屬間化合物層發揮妨礙銲料與探針材料的成分之擴散的效果，抑制探測針尖端被輕易地耗損。
[實施例]
針對本發明之實施例進行說明。將實施例及比較例之合金的組成及各自的特性示於表1。
首先，將Pd、Cu、Ni、Pt調配成如表1之組成後，在氬氣體環境中以電弧熔煉法使其熔化，製作成各合金錠。
將上述合金錠反覆軋延、熱處理，製作軋延率[=((軋延前的厚度－軋延後的厚度)/軋延前的厚度)×100]為75%之板材，作為用於評量硬度及耐銲料性之試驗片。又，電阻率係將軋延率[=((軋延前的厚度－軋延後的厚度)/軋延前的厚度)×100]加工至90%之板材作為試驗片。
關於所製作的各合金之試驗片，進行以下評量，將其結果示於表2。
硬度係將試驗片的截面中心以微小維克氏硬度試驗機(Micro-Vickers hardness tester)，以負重200gf、保持時間10秒之條件進行測定。
耐銲料性係將Sn-Bi系銲料放在所製作之試驗片上，在N
2氣體環境中，以250℃、1小時之條件熱處理，在試驗片上使銲料熔化。熱處理後，將試驗片嵌入樹脂中而露出截面，以EPMA將銲料與試驗片的界面在垂直方向進行線分析。將藉由來自銲料的Sn、來自合金的Pd的相互擴散而Sn及Pd共存之層作為擴散層，測定其厚度。
所測定之擴散層的厚度越薄，則判斷為耐銲料性越高，將擴散層的厚度小於100μm之合金評價為◎、100～200μm之合金評價為○、200μm～500μm之合金評價為△、大於500μm之合金評價為×。將評價結果示於表2。但是，擴散層的厚度為800μm以上之情形，因在所試驗之銲料的幾乎整體形成擴散層，故一律記載為800μm。
電阻率係於室溫測定各試料的電阻，依據式1算出。
式1：電阻率=(電阻×截面積)/測定長度
[表1]
表1
| 組成(質量%) | ||||||
| No. | Pd | Cu | Ni | Pt | Ag | In |
| 實施例1 | 48 | 22 | 30 | 0 | 0 | 0 |
| 實施例2 | 45 | 30 | 25 | 0 | 0 | 0 |
| 實施例3 | 45 | 45 | 10 | 0 | 0 | 0 |
| 實施例4 | 45 | 50 | 5 | 0 | 0 | 0 |
| 實施例5 | 35 | 45 | 20 | 0 | 0 | 0 |
| 實施例6 | 35 | 55 | 10 | 0 | 0 | 0 |
| 實施例7 | 35 | 64 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 實施例8 | 35 | 64.5 | 0.5 | 0 | 0 | 0 |
| 實施例9 | 30 | 40 | 30 | 0 | 0 | 0 |
| 實施例10 | 25 | 65 | 10 | 0 | 0 | 0 |
| 實施例11 | 25 | 74 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 實施例12 | 45 | 30 | 0 | 25 | 0 | 0 |
| 實施例13 | 45 | 5 | 0 | 50 | 0 | 0 |
| 實施例14 | 45 | 40 | 10 | 5 | 0 | 0 |
| 實施例15 | 45 | 20 | 30 | 5 | 0 | 0 |
| 實施例16 | 45 | 5 | 25 | 25 | 0 | 0 |
| 實施例17 | 25 | 73 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 實施例18 | 25 | 60 | 10 | 5 | 0 | 0 |
| 實施例19 | 20 | 10 | 10 | 60 | 0 | 0 |
| 實施例20 | 25 | 25 | 5 | 45 | 0 | 0 |
| 比較例1 | 45 | 30 | 0 | 0 | 24.5 | 0.5 |
| 比較例2 | 45 | 55 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 比較例3 | 75 | 15 | 10 | 0 | 0 | 0 |
[表2]
表2
| No. | 電阻率 μΩ・cm | 硬度 HV | 擴散層之厚度 μm | 擴散層厚度評量 |
| 實施例1 | 50 | 340 | 10 | ◎ |
| 實施例2 | 60 | 300 | 10 | ◎ |
| 實施例3 | 30 | 290 | 20 | ◎ |
| 實施例4 | 20 | 280 | 20 | ◎ |
| 實施例5 | 50 | 280 | 20 | ◎ |
| 實施例6 | 20 | 270 | 20 | ◎ |
| 實施例7 | 20 | 250 | 20 | ◎ |
| 實施例8 | 20 | 240 | 70 | ◎ |
| 實施例9 | 60 | 300 | 10 | ◎ |
| 實施例10 | 20 | 240 | 20 | ◎ |
| 實施例11 | 20 | 210 | 20 | ◎ |
| 實施例12 | 70 | 280 | 190 | ○ |
| 實施例13 | 50 | 250 | 80 | ◎ |
| 實施例14 | 50 | 280 | 20 | ◎ |
| 實施例15 | 50 | 340 | 10 | ◎ |
| 實施例16 | 40 | 380 | 10 | ◎ |
| 實施例17 | 20 | 210 | 60 | ◎ |
| 實施例18 | 30 | 250 | 20 | ◎ |
| 實施例19 | 60 | 390 | 10 | ◎ |
| 實施例20 | 70 | 330 | 10 | ◎ |
| 比較例1 | 20 | 350 | 600 | × |
| 比較例2 | 20 | 270 | 800 | × |
| 比較例3 | 40 | 290 | 800 | × |
由以上結果可知，藉由本發明所製作的合金係具有高耐銲料性，且兼具探針材料所被要求的硬度及電阻率。因此，能夠藉由本發明而提供適合作為具有耐銲料性之探針材料的材料。
無
無。
無。
Claims (1)
- 一種探測針用合金材料，其特徵為包含15～60質量%的Pd、3～79.9質量%的Cu、0.1～75質量%的Ni及/或Pt。
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