TW201422826A - 電氣、電子機器用途之Ａｇ－Ｐｄ－Ｃｕ－Ｃｏ合金 - Google Patents
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Abstract
當探針檢查對象係Sn合金焊錫凸塊等的情況，若探針材質相對於Sn合金焊錫耐侵蝕性偏低，且濕潤性佳，則經數萬次重複動作試驗時，探針上容易附著Sn合金焊錫，結果會導致電阻值改變，造成無法施行正確的試驗。本發明的電氣、電子機器用途之Ag-Pd-Cu-Co合金，係由Ag：20~50質量%、Pd：20~50質量%、Cu：10~40質量%、Co：0.5~30質量%構成，對Sn合金焊錫的濕潤性低、且具有耐Sn合金焊錫侵蝕性。
Description
本發明係關於電氣、電子機器用途的金屬材料。
電氣、電子機器用途所使用的金屬材料係訴求低接觸電阻、與耐氧化性優異等諸項特性，因而廣泛使用高價位Pt合金、Au合金、Pd合金、Ag合金等貴金屬合金。然而，依照使用用途(半導體積體電路等的檢查用探針等)，除低接觸電阻、耐氧化性之外，尚亦要求硬度(耐磨耗性)等。此處，最好使用在經施行塑性加工狀態下呈高硬度的Pt合金、Ir合金等、以及會析出硬化的Au合金、Pd合金等(例如專利文獻1、專利文獻2)。
[專利文獻1]日本專利第4176133號公報
[專利文獻2]日本專利第4216823號公報
[專利文獻3]國際公開第2007/034921號
特別係關於半導體積體電路等的檢查用探針(以下稱「探針」)，依照檢查對象有採用懸臂、眼鏡蛇、彈簧等各種形式(形狀)，所需求的特性亦是依照各探針形式而各自不同。
當探針檢查對象係Sn合金焊錫凸塊等的情況，若探針材質對Sn合金焊錫中所含的Sn耐侵蝕性偏低，且濕潤性佳，則經數萬次重複動作試驗時，探針上容易附著Sn合金焊錫，結果會導致電阻值變化，造成無法施行正確的試驗。
所以，針對Sn合金焊錫附著於探針的對策，在經某一定次數的試驗後便洗淨探針前端。然而，若能使探針上不易附著Sn合金焊錫，便可削減洗淨次數，亦可施行更正確的試驗，亦可提升檢查良率。
針對此種需求，便針對施行鍍Ag、鍍Pd等進行研究開發。然而，因為施行數萬次的重複動作試驗與洗淨，因而會有電鍍磨損等顧慮。又，近年隨檢查對象的微小化，探針自體亦朝微小化演進，判斷亦會有較難施行電鍍的情況(例如專利文獻3)。
本發明所提供的電氣、電子機器用途之Ag-Pd-Cu-Co合金，係藉由在由Ag：20~50質量%、Pd：20~50質量%、及Cu：10~40質量%構成的Ag-Pd-Cu合金中，添加特定元素的Co：0.5~30質量%，而降低以Sn合金焊錫中所含Sn為主要對象的濕潤性、且具有耐侵蝕性。另外，本發明所謂「Sn合金焊錫」係指諸如：Sn-Cu系、Sn-Ag系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Zn-Bi系、Sn-Ag-In系、Sn-Zn-Al系等所代表的無鉛焊錫。
本發明中，將Co添加量設為0.5~30質量%的理由，係為能降低對Sn合金焊錫的濕潤性、且提升耐侵蝕性之緣故，若未滿0.5質量%，便無法出現對Sn合金焊錫的耐侵蝕性與降低濕潤性之效果，
若超過30質量%便會導致加工性明顯降低，甚至無法獲得既定硬度的緣故。
再者，在本發明Ag-Pd-Cu合金中經添加Co的合金中，
更進一步添加依照用途改善特性之添加元素的Au：0.1~10質量%、及/或從Ni、Pt、Re、Rh、Ru、Si、Sn、Zn、B、In、Nb、Ta所構成群組中選擇至少1種以上添加元素0.1~3.0質量%。Au添加0.1~10質量%的理由係為提升耐氧化性及硬度，若未滿0.1質量%則此項效果不彰，若超過10質量%則加工性變差的緣故。添加從Ni、Pt、Re、Rh、Ru、Si、Sn、Zn、B、In、Nb、Ta所構成群組中選擇至少1種以上添加元素0.1~3.0質量%的理由，係為提升硬度。Ni亦具有提升Ag-Pd-Cu合金析出後之彎折特性添加元素的作用。Re、Rh及Ru亦具有使結晶粒微細化之添加元素的作用。
藉由本發明可提供：低接觸電阻、耐氧化性優異、硬度較硬、加工性優異、對Sn合金焊錫的濕潤性較低、且具有耐Sn合金焊錫侵蝕性的電氣、電子機器用途之金屬材料。
下述針對本發明實施例進行說明。利用真空熔解製作在各Ag-Pd-Cu合金中，添加Co、或依用途改善特性之添加元素的合金鑄錠(厚10mm×寬10mm×長100mm)。
經去除抽拉等熔解缺陷部後，重複施行軋延加工與熔體化處理(800℃×1hr、H2與N2混合環境中)直到成為板厚0.3mm為止，
並依最終截面減少率成為約75%的方式施行軋延加工，而形成試驗片(厚0.3mm×寬20mm×長20mm)，析出硬化的條件係在H2與N2混合環境中，依300~500℃×1hr實施。又，試驗片的硬度測定係利用維氏硬度試驗機依HV0.2測定表面硬度而實施。
對Sn合金焊錫的濕潤性大小及耐Sn合金焊錫侵蝕性的調查，係在試驗片上設置厚0.8mm×寬1.0mm×長10mm的Sn合金焊錫，於275℃下進行1min加熱保持後，經熔融Sn合金焊錫冷卻後，藉由觀察試驗片的外觀，而評價對Sn合金焊錫的濕潤性大小。濕潤性大小的評價基準係將熔融Sn合金焊錫寬度未滿3.0mm者評為「A」，將3.0mm~4.9mm者評為「B」，將5.0mm以上者評為「C」。又，利用試驗片及Sn合金焊錫的截面組織觀察，評價耐Sn合金焊錫侵蝕性。耐Sn合金焊錫侵蝕性的評價基準係將對試驗片的Sn侵蝕深度未滿30μm者評為「A」，將30~59μm者評為「B」，將60μm以上者評為「C」。
本實施例的熔解方法係使用真空熔解，但亦可使用真空熔解以外的各種金屬熔解方法，例如：連續鑄造法、氣體熔解等各種金屬熔解法。又，即便日後可能會確立的新穎熔解方法推測亦能熔解。
本實施例為製造當作試驗片用的板材，而施行屬於塑性加工方法之1種的軋延加工，但配合所要求的形狀，可施行軋延加工以外的各種塑性加工方法。例如若所要求的形狀係線狀，便使用拉線加工(拉伸加工)、或擠鍛加工等塑性加工，頗適於利用為探針製造時所使用的探針用金屬材料等。又，即便日後可能會確立的新穎塑性加工方法推測亦能施行加工。
本實施例所使用的Sn合金焊錫係千住金屬工業股份有限公司製的ECOSOLDER(註冊商標)(Sn-Ag-Cu系)，但相關其他無鉛焊
錫(Sn合金焊錫)，亦可確認到濕潤性低、及提升耐Sn合金焊錫侵蝕性。
表1、表2所示係實施例組成一覽、濕潤性大小、耐Sn合金焊錫侵蝕性、加工後及析出硬化後的硬度。
從表2的結果，就在Ag-Pd-Cu中沒有添加Co的比較例1及比較例2，濕潤性大小及耐Sn合金焊錫侵蝕性均獲得評價「B」，而在比較例1及比較例2中更添加Co計10質量%的實施例1及實施例2，可確認到濕潤性大小及耐Sn合金焊錫侵蝕性提升，獲得評價「A」。
同樣的，相關比較例3~6，不管濕潤性大小及耐Sn合金焊錫侵蝕性任一者均不是獲得評價A。實施例3~32之在Ag-Pd-Cu合金中有添加Co，且更進一步添加從Au、Ni、Pt、Re、Rh、Ru、Si、Sn、Zn、B、In、Nb、Ta所構成群組中選擇至少1種的合金，濕潤性大小及耐Sn合金焊錫侵蝕性中之至少其中一者獲得評價「A」，且未發現有評價「C」，可確認到對Sn合金焊錫的濕潤性低、且耐Sn合金焊錫侵蝕性獲提升。
Claims (5)
- 一種電氣、電子機器用途之金屬材料，係由含有Ag：20~50質量%、Pd：20~50質量%、Cu：10~40質量%、及Co：0.5~30質量%的合金構成，對Sn合金焊錫的濕潤性低、且具有耐Sn合金焊錫侵蝕性。
- 如申請專利範圍第1項之金屬材料，其中，更進一步含有Au：0.1~10質量%。
- 如申請專利範圍第1或2項之金屬材料，其中，更進一步含有從Ni、Pt、Re、Rh、Ru、Si、Sn、Zn、B、In、Nb、Ta所構成群組中選擇至少1種以上的添加元素計0.1~3.0質量%。
- 如申請專利範圍第1或2項之金屬材料，其中，塑性加工後施行析出硬化時的硬度係設為200~450HV。
- 如申請專利範圍第3項之金屬材料，其中，塑性加工後施行析出硬化時的硬度係設為200~450HV。
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