DE19617488C2 - Kontaktelement für lösbare elektrische Verbindungen - Google Patents
Kontaktelement für lösbare elektrische VerbindungenInfo
- Publication number
- DE19617488C2 DE19617488C2 DE1996117488 DE19617488A DE19617488C2 DE 19617488 C2 DE19617488 C2 DE 19617488C2 DE 1996117488 DE1996117488 DE 1996117488 DE 19617488 A DE19617488 A DE 19617488A DE 19617488 C2 DE19617488 C2 DE 19617488C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- contact
- contact element
- nickel
- base
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 87
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 44
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 29
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 22
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 16
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 15
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 14
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 13
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000923 precious metal alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/02—Contact members
- H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
- G01R1/02—General constructional details
- G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
- G01R1/067—Measuring probes
- G01R1/06711—Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
- G01R1/06755—Material aspects
- G01R1/06761—Material aspects related to layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/02—Contact members
- H01R13/22—Contacts for co-operating by abutting
- H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/40—Securing contact members in or to a base or case; Insulating of contact members
- H01R13/405—Securing in non-demountable manner, e.g. moulding, riveting
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Leads Or Probes (AREA)
- Contacts (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement für lös
bare elektrische Verbindungen, insbesondere zur
Prüfung von Bauteilen der Mikroelektronik.
Lösbare elektrische Verbindungen sind bekannt.
Diese werden unter anderem bei der Prüfung von Bau
teilen der Mikroelektronik benötigt. So werden bei
spielsweise mittels federnder Kontaktnadeln Leiter
bahnen von Leiterplatten oder Pads auf Wafern kon
taktiert und geprüft. Aufgrund der Lösbarkeit der
elektrischen Verbindungen stellt die Zuverlässig
keit des Prüfvorgangs häufig ein Problem dar. Eine
vergleichsweise geringe Zuverlässigkeit der elek
trischen Prüfung kann nämlich dazu führen, daß ein
wandfreie elektrische oder elektronische Bauteile
als defekt eingestuft und verworfen werden. Lösbare
elektrische Verbindungen müssen daher neben einer
guten elektrischen Leitfähigkeit und einem über die
Lebensdauer des Kontaktelementes gleichmäßigen Kon
taktwiderstand auch ausgezeichnete elastische Ei
genschaften aufweisen, um eine zuverlässige Kontak
tierung zu ermöglichen.
Kontaktelemente werden daher sehr häufig aus Wolf
ram oder einer Wolfram-enthaltenden Legierung her
gestellt. So beschreibt die DE 90 16 992 U1 einen
Federkontaktstift, der ein kolbenartiges Kontaktelement
aufweist. Der Schaft des Kontaktelements
besteht aus einem Material mit einem hohen Elasti
zitätsmodul, zum Beispiel aus Stahl, Wolfram oder
Molybdän, wobei Wolfram oder Wolfram-enthaltende
Legierungswerkstoffe bevorzugt sind.
Trotz seines hohen Elastizitätsmoduls weist Wolfram
einige unerwünschte Eigenschaften auf. So überzieht
sich Wolfram aufgrund seiner hohen Affinität zu
Sauerstoff an Luft rasch mit einer unerwünschten
isolierenden Oxidschicht. Zudem werden Kontaktele
mente aus reinem Wolfram beispielsweise beim Testen
von Wafern mit einer Fremdschicht überzogen, die
den Kontaktwiderstand erheblich erhöht.
Um die Oxidation von Wolfram zu verhindern und da
mit den Kontaktwiderstand niedrig zu halten, be
steht die Möglichkeit, das Wolfram-haltige Kontakt
element zumindest teilweise mit einem metallhalti
gen Überzug zu versehen.
Das US-Patent Nr. 5,266,895 beschreibt ein Kontakt
element, das aus Wolfram, aber auch aus Kupfer-Be
ryllium bestehen kann. Das Kontaktelement ist mit
einer Kontaktierspitze versehen, die die elektri
sche Verbindung herstellt. Die Kontaktierspitze be
steht aus einer aufgetragenen Schicht, die 74-76 Gew.-%
Au, 24-26 Gew.-% Cu und geringfügige Ver
unreinigungen aus Ag, Ni, Fe, C, O etc. umfasst. Da
Au-Schichten für ihre geringe Abriebfestigkeit be
kannt sind und der Kontaktwiderstand nach kurzer
Zeit wieder stark zunimmt, sollen die Verunreini
gungen in dieser Schicht die Abriebfestigkeit erhö
hen und für einen niedrigen stabilen Kontaktwider
stand sorgen.
Die DE 37 15 171 A1 beschreibt einen Federkontakt
stift für Prüfvorrichtungen zum Prüfen von elektri
schen Prüflingen. Der Federkontaktstift weist einen
Zylinder auf, in dem der Kolben eines federbela
steten Kontaktelements gleitbar gelagert ist. Der
Zylinder besteht aus beschichtetem oder unbe
schichtetem Stahl, Bronze, Messing oder Kupfer-Be
ryllium, wobei im Falle der Beschichtung der Lauf
bahn des Zylinders die Beschichtung aus galvanisch
oder chemisch aufgebrachtem Nickel oder Hartnickel
oder aus Edelmetall oder einer Edelmetallegierung
oder aus einer Schicht aus Nickel oder Hartnickel
und einer auf sie aufgebrachten Schicht aus Edelme
tall, wie Silber, Gold oder Palladium, oder einer
Edelmetallegierung bestehen kann. Die Druckschrift
betrifft also die Ausgestaltung eines Kolbens oder
Zylinders bezüglich der inneren Gleitfläche, nicht
jedoch die des Kontaktelements selbst bezüglich der
den Prüfling kontaktierenden Kontaktfläche. Die An
forderungen, die an die Beschichtung eines Kontakt
elements, insbesondere im Hinblick auf Elastizität,
die elektrische Leitfähigkeit etc., gestellt wer
den, sind jedoch andere als die Anforderungen, die
an die Beschichtung eines Zylinders gestellt wer
den. Die für einen Kolben beziehungsweise einen Zy
linder geltenden Erkenntnisse lassen sich daher
nicht ohne weiteres auf das Kontaktelement übertra
gen.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende
technische Problem liegt also darin, Kontaktelemente
bereitzustellen, die die hervorragenden ela
stischen Eigenschaften von Wolfram beziehungsweise
verbesserte elastische Eigenschaften aufweisen und
gleichzeitig einen geringen und während der Ge
brauchsdauer des Kontaktelementes konstanten Kon
taktwiderstand sowie hohe elektrische Leitfähigkeit
aufweisen und somit die im Stand der Technik be
kannten Nachteile überwinden.
Die Erfindung sieht demgemäß insbesondere vor, ein
Kontaktelement, insbesondere zur Herstellung einer
lösbaren elektrischen Verbindung, bereitzustellen,
das einen Grundkörper aus Wolfram oder einer Wolf
ram-Legierung umfasst, wobei der Grundkörper des
Kontaktelementes zumindest teilweise mit einer
nickelhaltigen Grundschicht und einer diese über
deckenden kupfer-, silber- oder goldhaltigen Kon
taktschicht versehen ist, wobei das Kontaktelement
dadurch gekennzeichnet ist, daß die Grundschicht
aus einer auf dem Grundkörper galvanisch aufge
brachten nickelhaltigen Basisschicht und einer
diese überdeckenden, chemisch aufgebrachten nickel
haltigen Deckschicht aufgebaut ist. Erfindungsgemäß
ist also vorgesehen, den Grundkörper aus Wolfram
oder einer Wolfram-Legierung herzustellen. Wolfram
weist ein besonders hohes Elastizitätsmodul und
eine hohe Elastizitätsgrenze auf, so daß sich ein
hohes Energiespeichervermögen und damit ein ausge
zeichnetes Federungsvermögen ergibt. Die Federkraft
und die Bruchsicherheit eines derartiges Kontakt
elementes sind somit in vorteilhafterweise hoch.
Zudem erhöht sich aufgrund der Anisotropie der ela
stischen Eigenschaften des kubisch-raumzentrierten
Gitters des Wolframkristalls bei der Verarbeitung
zu Draht die Steifigkeit des Grundkörpers, da die
Kristallite im federnden Bauteil entsprechend aus
gerichtet werden.
Die Erfindung sieht in einer weiteren Ausführungs
form auch vor, den Grundkörper aus einer Wolfram-
Legierung herzustellen, wobei vorzugsweise minde
stens 50 Gewichtsprozent Wolfram in der Legierung
vorhanden ist. Bei der Auswahl der Legierungsbestandteile
und deren Mengenverhältnissen ist unter
anderem ausschlaggebend, daß die vorteilhaften fe
dernden Eigenschaften des Wolframs auch in Form
seiner Legierung möglichst erhalten bleiben.
Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, den
Grundkörper zumindest teilweise mit einer Grund
schicht zu überdecken, die aus Nickel besteht oder
dieses enthält. Erfindungsgemäß sind Kontaktele
mente vorgesehen, deren nickelhaltige Grundschicht
eine unmittelbar auf dem Grundkörper aufgetragene
galvanisch aufgebrachte Nickelschicht (Basis
schicht) sowie eine diese überdeckende weitere
Schicht aus chemisch aufgebrachtem Nickel (Deck
schicht) umfaßt. In vorteilhafter Weise weist die
chemisch aufgebrachte Nickeldeckschicht eine Dicke
von 1 µm bis 2 µm auf. Die Nickeldeckschicht zeich
net sich durch eine hohe Härte von über 550 HV
(Vickershärte) aus und ist besonders abriebfest.
Das chemisch erfolgende Auftragen dieser Schicht
hat den Vorteil, daß auch im Fall von sehr kleinen
Spitzenradien der Kontaktelemente eine gleichmäßige
Dicke erreicht werden kann.
Im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung wird un
ter galvanischem Aufbringen ein Aufbringen einer
metallischen Schicht auf elektrochemischen Weg ver
standen. Unter chemischen Aufbringen wird ein Auf
bringen einer metallischen Schicht auf rein chemi
schen beziehungsweise physikalischen Weg, bei
spielsweise durch Behandlung mit Metallsalzlösungen
und Reduktionsmitteln, Vakuummetallisieren, Plat
tieren, Aufdiffundieren, Aufspritzen oder Überzie
hen mit schmelzflüssigen Metallen verstanden.
Beispielsweise kann die Nickelschicht zusätzlich
Bor oder Phosphor enthalten. Vorzugsweise enthält
die Grundschicht mindestens 50 Gewichtsprozent
Nickel, besonders bevorzugt mindestens 90 Gewichts
prozent Nickel. Die Grundschicht bedeckt die Ober
fläche des Grundkörpers, insbesondere in dem Be
reich, in dem eine Kontaktierung mit dem Prüfling
erfolgt. Selbstverständlich kann jedoch auch der
gesamte Grundkörper mit der nickelhaltigen Grund
schicht überzogen sein. Die Erfindung sieht ferner
vor, daß die nickelhaltige Grundschicht mit einer
Kontaktschicht überzogen ist, die Kupfer, Gold oder
Silber enthält oder aus diesen besteht. Neben den
genannten Elementen kann die Kontaktschicht auch
Nickel, Phosphor, Bor, Wasserstoff oder ähnliche
enthalten, wobei vorzugsweise mindestens 50 Ge
wichtsprozent Kupfer, Gold oder Silber, besonders
bevorzugt mindestens 90 Gewichtsprozent Kupfer,
Silber oder Gold in der Kontaktschicht enthalten
sind. Die erfindungsgemäßen Kontaktelemente weisen
einen niedrigen Kontaktwiderstand auf, der auch bei
längerem Gebrauch konstant bleibt. Die erfindungs
gemäßen Kontaktelemente weisen zudem aufgrund des
wolframhaltigen Grundkörpers dessen hervorragende
elastische Eigenschaften auf, sind jedoch in über
raschender und vorteilhafter
Weise gegenüber Verschmutzungen und/oder Oxidation
unanfällig. Wolfram selbst überzieht sich aufgrund
seiner hohen Affinität zu Sauerstoff an Luft rasch
mit einer unerwünscht isolierenden Oxidschicht. Zu
dem werden Kontaktelemente aus reinem Wolfram bei
spielsweise beim Testen von Wafern, insbesondere
beim Kontaktieren von Aluminium-Pads, schnell mit
einer festhaftenden Fremdschicht überzogen, die
teilweise aus Aluminiumoxid besteht und den Kon
taktwiderstand erheblich erhöht. Außerdem kann
Wolfram Poren enthalten, die ebenfalls zur Aufnahme
von Fremdmaterial führen, so daß sich auch hier ein
unerwünscht erhöhter Kontaktwiderstand ergeben
kann. All diese Nachteile werden durch den Überzug
eines Grundkörpers aus Wolfram mit einer nickelhal
tigen Grundschicht und einer diese überdeckenden
Kontaktschicht überwunden. Die Nickelschicht wirkt
dabei als Diffusionssperre, beispielsweise für die
Gold- oder Silberatome.
In vorteilhafter Weise bleiben die guten Kontaktei
genschaften der erfindungsgemäßen Kontaktelemente
auch erhalten, wenn nach einer längeren Gebrauchs
dauer die unmittelbar nach dem Aufbringen der Kon
taktschicht entstandene Gold-, Silber- oder Kupfer
färbung nicht mehr sichtbar ist. Die Diffusion der
Gold-, Silber- oder Kupferatome in das Gitter der
Nickelschicht beeinträchtigt die Wirksamkeit der
Gold-, Silber- oder Kupferatome kaum.
Die Erfindung betrifft auch einen Federkontaktstift
für Prüfvorrichtungen zum Prüfen von elektrischen,
insbesondere elektronischen Prüflingen, wie Leiter
platten oder dergleichen, wobei der Federkontakt
stift ein Zylinderglied aufweist, in dessen Zylin
der der Kolben eines federbelasteten Kontaktbolzens
gleitbar gelagert ist, und wobei der Kontaktbolzen
ein erfindungsgemäßes Kontaktelement ist oder die
ses enthält. Die erfindungsgemäßen Federkontakt
stifte weisen aufgrund der verwendeten Kontaktele
mente ausgezeichnete elastische Eigenschaften, hohe
Steifigkeit, geringe Kontaktwiderstände und gute
elektrische Leitfähigkeit auf. Die Erfindung be
trifft auch Prüfkarten zur Prüfung von Chips auf
Wafern, die Halterungen mit daran befestigten er
findungsgemäßen Kontaktelementen aufweisen. Ferner
betrifft die Erfindung Nadelträger, die beispiels
weise mittels Lötverbindungen befestigte erfin
dungsgemäße Kontaktelemente aufweisen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Her
stellung der erfindungsgemäßen Kontaktelemente, wo
bei zunächst eine gegebenenfalls auf dem Grundkör
per aus Wolfram oder einer Wolframlegierung beste
hende Oxidschicht entfernt wird, eine Nickelgrund
schicht und anschließend eine gold-, silber- oder
kupferhaltige Kontaktschicht aufgebracht wird. In
besonders vorteilhafter Weise wird auf den Grund
körper zunächst eine Nickelschicht galvanisch abge
schieden und anschließend eine weitere Schicht aus
Nickel chemisch aufgebracht. Auf die so aufge
brachte Nickeldeckschicht wird die Kontaktschicht
aus Gold, Silber, Kupfer oder deren Legierungen
chemisch oder galvanisch aufgebracht. In besonders
vorteilhafter Weise sieht die Erfindung vor, das
Kontaktelement nach dem Aufbringen der Nickeldeck
schicht einer Wärmebehandlung zu unterziehen, wobei
diese vorzugsweise im Hochvakuum durchgeführt wird.
In besonders bevorzugter Weise findet die Wärmebe
handlung bei einer Temperatur von 400° bis 600°
Celsius über eine Zeit von 30 Minuten bis 120 Minu
ten statt.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausfüh
rungsbeispiele und Figuren näher beschrieben. Es
zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kontaktnadel,
Fig. 2A einen stark vergrößerten Ausschnitt des
Kontaktelements nach Fig. 1 und Fig. 5,
Fig. 2B einen stark vergrößerten Ausschnitt einer
anderen Ausführungsform des Kontaktele
mentes nach Fig. 1 und Fig. 5,
Fig. 3 einen Ausschnitt einer Anordnung von Kon
taktnadeln auf einer Prüfkarte zur Wafer
prüfung,
Fig. 4 eine Kontaktnadel nach Fig. 1, aufgelö
tet auf einen Nadelträger,
Fig. 5 einen Federkontaktstift mit erfindungsge
mäßen Kontaktelement.
Die Fig. 1 stellt ein erfindungsgemäßes als Kon
taktnadel 1 ausgeführtes Kontaktelement 20 dar, wie
sie beispielsweise auf einer Prüfkarte zur Prüfung
von Chips auf Wafern verwendet wird. Der Kreis
zeigt den Ausschnitt der Fig. 2A und 2B an. Wie
in Fig. 3 gezeigt ist, wird in diesem Fall eine
Anzahl von erfindungsgemäßen Nadeln 1 in Kunstharz
2 eingebettet derart, daß die Nadelspitzen 3 die
Pads auf dem zu prüfenden Chip treffen. Der Kunst
harzkörper, meist als Ring oder Oval ausgebildet,
wird von einer Prüfkarte 4 getragen, die einzelne
den Nadeln entsprechende Leiterbahnen 5 aufweist.
Auf diesen werden die rückwärtigen Enden 6 der Na
deln elektrisch leitend befestigt.
An Stelle eines Kunststoffrings 2, wie in Fig. 3
dargestellt, können die Nadeln auch nach Fig. 4
auf speziellen Haltern aus Metall befestigt werden,
die ihrerseits wieder auf einer Prüfkarte aufge
bracht werden. Die Fig. 4 zeigt einen Nadelträger
7, auf welchem die Nadel 1 mittels einer Lötverbin
dung 9 elektrisch leitend befestigt ist.
Ferner kann ein erfindungsgemäßes Kontaktelement 20
auch als Kontaktkolben 10 in Federkontaktstiften 8
Verwendung finden, wie in Fig. 5 dargestellt ist:
Der erfindungsgemäße Kontaktkolben 10 wird von ei
nem Mantelrohr 11 (Zylinderglied) axial beweglich
geführt. Eine Druckfeder 12, die sich auf das Man
telrohr 11 und auf ein auf dem Kolben 10 zum Bei
spiel durch Preßsitz festsitzendes Begrenzungsstück
13 abstützt, liefert die zur Ankontaktierung not
wendige Kontaktkraft. Die Bewegung des Kolbens 10
wird durch ein das rückwärtige Ende des Zylinders
bildendes, dort festsitzendes Rohrstück 14 be
grenzt, welches auch zur Befestigung eines An
schlußdrahtes dient. In dem zuletzt beschriebenen
Fall kommt der Steifigkeit des Kontaktelements 20
große Bedeutung zu, da insbesondere bei der Ankon
taktierung von Lötstellen auf bestückten Leiter
platten unter Umständen beträchtliche Querkräfte
auftreten können.
Die Fig. 2A stellt in vergrößerter, schematischer
Darstellungsweise den Aufbau des Kontaktelementes
20 dar. Das Kontaktelement 20 weist einen vorzugs
weise einstückigen Grundkörper 24 aus Wolfram oder
einer Wolfram-Legierung auf. Dem erfindungsgemäßen
Kontaktelement 20 wird dadurch ein hohes Energie
speichervermögen und Federungsvermögen verliehen.
Der Grundkörper 24 ist mit einer nickelhaltigen
Grundschicht 26 versehen. Diese Schicht weist vor
zugsweise eine Dicke von 1 µm bis 5 µm, besonders
bevorzugt 1,5 µm bis 3 µm auf. Die Grundschicht 26
ist von einer Kontaktschicht 28 aus Gold, Silber,
Kupfer oder einer Legierung dieser Metalle, bei
spielsweise mit Nickel, überzogen. Die Kontakt
schicht 28 weist vorteilhafterweise eine Dicke von
< 1 µm, vorzugsweise von 0,1 µm bis 0,3 µm auf.
Die Fig. 2B verdeutlicht eine Variante des in den
Fig. 1 und 5 dargestellten Kontaktelementes 20,
das einen anderen Aufbau als in Fig. 2A aufweist.
Der Wolfram-Grundkörper 24 ist mit einer nickelhal
tigen Grundschicht 26 überzogen, die aus einer nic
kelhaltigen Basisschicht 32 und einer nic
kelhaltigen Deckschicht 30 besteht. Die Basis
schicht 32 überzieht unmittelbar den Grundkörper 24
und ist galvanisch abgeschieden. Auf der Basis
schicht 32 befindet sich die Deckschicht 30, die
aus chemisch aufgebrachtem Nickel besteht und bei
spielsweise eine Dicke von 1 µm bis 2 µm aufweist.
Die Deckschicht 30 zeichnet sich durch eine hohe
Härte von über 550 HV aus und ist besonders abrieb
fest. Da sie nicht galvanisch, sondern chemisch
aufgebracht ist, weist sie den Vorteil auf, daß
auch sehr kleine Spitzenradien von Kontaktelementen
mit Schichten gleichmäßiger Dicke versehen werden
können. Über der Deckschicht 30 befindet sich die
Kontaktschicht 28.
Die Erfindung sieht vor, daß das gesamte Kontakte
lement 20 den in den Fig. 2A oder B beschriebe
nen schichtweisen Aufbau aufweist. Selbstverständ
lich kann jedoch auch vorgesehen sein, daß nur der
Bereich der Oberfläche des Kontaktelementes 20 die
erfindungsgemäßen Grund-, Kontakt-, Deck- oder Ba
sisschichten aufweist, der mit der zu kontaktieren
den Prüfstelle in Kontakt kommt.
Das in dem erfindungsgemäßen Federkontaktstift 2 zu
verwendende Kontaktelement 20 wird hergestellt, in
dem ein Grundkörper aus Wolfram oder einer Wolfram-
Legierung zunächst einem Verfahren zur Desoxidation
unterzogen wird, um eine eventuell auf dem Wolfram
vorhandene Oxidschicht zu entfernen. Verfahren zur
Desoxidation sind bekannt und werden beispielsweise
in der DE 41 18 624 beschrieben. Ohne erneuten Kon
takt mit atmosphärischem Sauerstoff erfolgt dann
das Beschichten mit Nickel mittels eines üblichen
galvanischen Prozesses in einem sauren Bad. Die
Kontaktschicht 28 wird anschließend entweder che
misch oder galvanisch auf die nickelhaltige Grund
schicht 26 aufgebracht. In vorteilhafter Weise wird
das Aufbringen in Form einer chemischen Abscheidung
vorgenommen, da dadurch eine gleichmäßige Dicke der
Kontaktschicht 28 erzielt wird, so daß auch an
Stellen starker Krümmung eine Schicht derselben
Dicke wie an Stellen weniger starker Krümmung auf
gebracht wird.
Soll eine Ausführungsform gemäß der Fig. 2B herge
stellt werden, wird zunächst eine nickelhaltige Ba
sisschicht 32 galvanisch abgeschieden, auf die an
schließend eine nickelhaltige Deckschicht 30 chemisch
aufgebracht wird. Nach dem Aufbringen der
nickelhaltigen Deckschicht 30 wird das Kontaktele
ment 20 einer Wärmebehandlung unter Hochvakuum aus
gesetzt, die bei einer Temperatur von 400°C bis
600°C über eine Zeit von 30 Minuten bis 120 Minuten
durchgeführt wird.
Claims (12)
1. Kontaktelement, insbesondere zur Herstellung
einer lösbaren elektrischen Verbindung, umfassend
einen Grundkörper aus Wolfram oder einer Wolfram-
Legierung, wobei der Grundkörper (24) zumindest
teilweise mit einer nickelhaltigen Grundschicht
(26) und einer diese überdeckenden gold-, silber-
oder kupferhaltigen Kontaktschicht (28) versehen
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht
(26) aus einer auf dem Grundkörper (24) galvanisch
aufgebrachten nickelhaltigen Basisschicht (32) und
einer diese überdeckenden, chemisch aufgebrachten
nickelhaltigen Deckschicht (30) aufgebaut ist.
2. Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Kontaktelement (20) vollstän
dig mit einer Grundschicht (26) und einer darüber
befindlichen Kontaktschicht (28) versehen ist.
3. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschicht
(28) weniger als 50 Gewichtsprozent Nickel enthält.
4. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschicht
(28) dünner als eine der darunterliegenden Grund-,
Basis- oder Deckschichten (26, 32, 30) ist.
5. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der
Grund-, Basis- oder Deckschicht (26, 32, 30) 1 µm bis
5 µm, vorzugsweise 1,5 µm bis 3 µm, beträgt.
6. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Kon
taktschicht (28) kleiner als 1 µm, vorzugsweise
0,1 µm bis 0,3 µm, ist.
7. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement
(20) als Nadel oder Kolben ausgeführt ist.
8. Federkontaktstift für Prüfvorrichtungen zum
Prüfen von elektrischen, insbesondere elektroni
schen, Prüflingen, wie Leiterplatten oder derglei
chen, wobei der Federkontaktstift ein Zylinderglied
aufweist, in dessen Zylinder der Kolben eines fe
derbelasteten Kontaktelementes geleitbar gelagert
ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement
(20) ein Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1
bis 7 ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktelemen
tes, insbesondere eines Kontaktelementes nach einem
der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine gegebenenfalls
auf dem Grundkörper aus Wolfram oder einer Wolfram-
Legierung befindliche Oxidschicht entfernt, eine
nickelhaltige Grundschicht aufgebracht und diese
mit einer Kontaktschicht überzogen wird, die Gold,
Silber oder Kupfer enthält oder aus diesen besteht
und wobei zur Herstellung der Grundschicht zunächst
Nickel galvanisch aufgebracht wird und auf die so
aufgebrachte nickelhaltige Basisschicht chemisch
eine nickelhaltige Deckschicht aufgebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kontaktschicht chemisch aufge
bracht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen der
Deckschicht eine Wärmebehandlung im Hochvakuum er
folgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Wär
mebehandlung 400°C bis 600°C beträgt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996117488 DE19617488C2 (de) | 1996-05-02 | 1996-05-02 | Kontaktelement für lösbare elektrische Verbindungen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996117488 DE19617488C2 (de) | 1996-05-02 | 1996-05-02 | Kontaktelement für lösbare elektrische Verbindungen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19617488A1 DE19617488A1 (de) | 1997-11-13 |
| DE19617488C2 true DE19617488C2 (de) | 2002-03-07 |
Family
ID=7793026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1996117488 Expired - Fee Related DE19617488C2 (de) | 1996-05-02 | 1996-05-02 | Kontaktelement für lösbare elektrische Verbindungen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19617488C2 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012109057B3 (de) * | 2012-09-26 | 2013-11-07 | Harting Kgaa | Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktelements und elektrisches Kontaktelement |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19827045A1 (de) * | 1998-06-18 | 2000-01-05 | Dbb Fuel Cell Engines Gmbh | Vorrichtung zur Spannungsmessung |
| TW398676U (en) * | 1998-11-20 | 2000-07-11 | Promos Technologies Inc | Probe adjusting tool |
| JP2002131334A (ja) * | 2000-10-24 | 2002-05-09 | Nec Yamaguchi Ltd | プローブ針、プローブカード、及びプローブカードの作製方法 |
| US6667629B2 (en) * | 2001-09-24 | 2003-12-23 | Rika Electronics International, Inc. | Electrical test probes and methods of making the same |
| GB0218138D0 (en) * | 2002-08-05 | 2002-09-11 | Strix Ltd | Electrical terminals |
| DE102004026514A1 (de) * | 2004-05-19 | 2005-12-15 | Volkswagen Ag | Kontaktiereinrichtung für Brennstoffzellensysteme |
| CN102353819B (zh) * | 2011-06-30 | 2014-04-09 | 南通华达微电子集团有限公司 | 大电流测试爪 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2360485B1 (de) * | 1973-12-05 | 1975-06-12 | Siemens Ag, 1000 Berlin U. 8000 Muenchen | Schwachstromkontakt |
| DE3604717A1 (de) * | 1986-02-14 | 1987-08-27 | Nixdorf Computer Ag | Kontaktstiftanordnung |
| DE3715171A1 (de) * | 1986-05-12 | 1987-11-19 | Feinmetall Gmbh | Federkontaktstift |
| DE9016992U1 (de) * | 1990-12-17 | 1991-03-07 | Feinmetall Gmbh, 7033 Herrenberg | Federkontaktstift |
| DE9100432U1 (de) * | 1991-01-15 | 1991-04-04 | Siemens AG, 8000 München | Tastnadel für einen elektrischen Prüfadapter |
| DE4005836A1 (de) * | 1990-02-23 | 1991-08-29 | Stolberger Metallwerke Gmbh | Elektrisches steckverbinderpaar |
| DE4013627A1 (de) * | 1990-04-27 | 1991-10-31 | Siemens Ag | Kontaktelement fuer elektrische schaltkontakte |
| US5266895A (en) * | 1990-11-30 | 1993-11-30 | Tokyo Electron Yamanashi Limited | Probe with contact portion including Au and Cu alloy |
| DE4243570C1 (de) * | 1992-12-22 | 1994-01-27 | Heraeus Gmbh W C | Elektrischer Kontaktkörper |
| AT401204B (de) * | 1984-09-27 | 1996-07-25 | Feinmetall Gmbh | Federkontaktstift |
-
1996
- 1996-05-02 DE DE1996117488 patent/DE19617488C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2360485B1 (de) * | 1973-12-05 | 1975-06-12 | Siemens Ag, 1000 Berlin U. 8000 Muenchen | Schwachstromkontakt |
| AT401204B (de) * | 1984-09-27 | 1996-07-25 | Feinmetall Gmbh | Federkontaktstift |
| DE3604717A1 (de) * | 1986-02-14 | 1987-08-27 | Nixdorf Computer Ag | Kontaktstiftanordnung |
| DE3715171A1 (de) * | 1986-05-12 | 1987-11-19 | Feinmetall Gmbh | Federkontaktstift |
| DE4005836A1 (de) * | 1990-02-23 | 1991-08-29 | Stolberger Metallwerke Gmbh | Elektrisches steckverbinderpaar |
| DE4013627A1 (de) * | 1990-04-27 | 1991-10-31 | Siemens Ag | Kontaktelement fuer elektrische schaltkontakte |
| US5266895A (en) * | 1990-11-30 | 1993-11-30 | Tokyo Electron Yamanashi Limited | Probe with contact portion including Au and Cu alloy |
| DE9016992U1 (de) * | 1990-12-17 | 1991-03-07 | Feinmetall Gmbh, 7033 Herrenberg | Federkontaktstift |
| DE9100432U1 (de) * | 1991-01-15 | 1991-04-04 | Siemens AG, 8000 München | Tastnadel für einen elektrischen Prüfadapter |
| DE4243570C1 (de) * | 1992-12-22 | 1994-01-27 | Heraeus Gmbh W C | Elektrischer Kontaktkörper |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Feinmetall GmbH in Herrenberg: Von der Uhrenfeder zum Wafertest. In: Elektronik Produktion & Prüftechnik, Feb. 1988, S.11-14 * |
| KULLEN,Johannes: Waferprüfung - Ein mikrotechnisches Problem. In: Jahrbuch der Deutschen Gesellschaft für Chronometrie, Nr.36, 1985, S.85-92,92a,92b * |
| ROTHE,Rainer M.: Material- und Veredelungsproblematik. In: productronic 11, 1986, S.64,65 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012109057B3 (de) * | 2012-09-26 | 2013-11-07 | Harting Kgaa | Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktelements und elektrisches Kontaktelement |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19617488A1 (de) | 1997-11-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE10297010B4 (de) | Elektrisch leitende Kontakteinheit | |
| DE69414929T2 (de) | Leiterrahmen für eine integrierte Schaltungsanordnung | |
| DE10297011T5 (de) | Elektrisch leitende Kontakteinheit | |
| DE102010012609A1 (de) | Sn-plattiertes Kupfer oder Sn-plattierte Kupferlegierung mit hervorragender Wärmebeständigkeit und Herstellungsverfahren dafür | |
| DE112019007509T5 (de) | Kupferbeschichteter Stahldraht, Feder, Litze, isolierter elektrischer Draht und Kabel | |
| DE112014004500T5 (de) | Elektrisches Kontaktmaterial für einen Verbinder und Verfahren zur Herstellung desselben | |
| DE19617488C2 (de) | Kontaktelement für lösbare elektrische Verbindungen | |
| DE112007000680T5 (de) | Edelmetallplattierung von Titankomponenten | |
| EP3960890A1 (de) | Palladium-kupfer-silber-ruthenium-legierung | |
| DE112016002685B4 (de) | Anschlussstück und Verbinder | |
| DE3312713A1 (de) | Silberbeschichtete elektrische materialien und verfahren zu ihrer herstellung | |
| EP1421651B1 (de) | Elektrischer kontakt | |
| EP2035798B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines temperaturmessfühlers | |
| DE3533227C2 (de) | ||
| DE102011088211A1 (de) | Kontaktelement und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| EP1047523A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines bleifreien substrates | |
| EP4325227B1 (de) | Bandförmiger verbundwerkstoff für prüfnadeln | |
| DE2630695A1 (de) | Halbleitervorrichtung | |
| CH676885A5 (en) | Contact element for test adaptor | |
| DE4013627A1 (de) | Kontaktelement fuer elektrische schaltkontakte | |
| DE69030458T2 (de) | Gerät mit elektrischen Kontakten | |
| DE4317950A1 (de) | Beschichtetes Metallband als Halbzeug für elektrische Kontaktstücke und Verfahren zum Aufbringen derartiger Kontaktstücke auf einen Träger | |
| AT401204B (de) | Federkontaktstift | |
| DE3434627A1 (de) | Elektrischer gleitkontakt, insbesondere fuer kommutierungssysteme | |
| DE102020006059A1 (de) | Elektrisch leitendes Material mit Beschichtung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |