TWI486461B - 適用於接觸電阻、防污特性良好的探測針用途的銀合金 - Google Patents

Description

適用於接觸電阻、防污特性良好的探測針用途的銀合 金

本發明係關於適合構成用於檢查半導體積體電路等電氣特性之探測針的線材之銀合金。

在進行形成在晶圓上之半導體積體電路或是液晶顯示裝置等之電氣特性的檢查時，係使用複數的探測針配列而成之探針卡。在此檢查中，通常係藉由使探測針接觸形成於晶圓上之檢查對象物之半導體積體電路或液晶顯示裝置等之複數的電極接觸墊來進行。

做為以往所使用之探測針用的材料，有鎢(W)、以及其合金(鎢－錸合金等)、鈹銅(Be－Cu)、磷青銅(Cu－Sn－P)、鈀合金(Pd－Ag合金)等。

【專利文獻1】日本專利特開平10－038922號公報

【專利文獻2】日本專利特開平05－154719號公報

【專利文獻3】日本專利特開2004－093355號公報

由於探測針係對於檢查對象物接觸數百萬次之構件，因此該構成材料希望由於反覆檢查而造成的磨耗少而被要求為高硬度。又，探測針由於係使用於電氣特性的檢查，因此應用比電阻低、導電性良好之導電材料為佳。上述之各種材料，係主眼於這些硬度、比電阻的觀點而被開發之材料。

然而，除了上述之以往的要求，由於對應檢查效率的改善與近年來半導體積體電路等之高密度化的要求，新的電氣特性改善的必要性也變高。

例如，做為檢查效率的改善，近年來進行著使實裝於探針卡之探測針的數量增加之多探針化。在此，在檢查時，變的需要使探測針與檢查對象物之接觸電阻安定，因此，有必要將探測針壓入檢查對象物至一定程度。為得到此安定之接觸電阻之押入量(行程)，由於材質而有所不同，押入量大者則接觸壓變高。然後，接觸壓高之探測針，會由於多探針化而造成對於檢查對象物之負擔變大。因此，做為可對應多探針化之探測針用材料，要求行程小且低接觸壓也可得到安定的接觸電阻。

又，伴隨著半導體積體電路之高密度化，探測針有窄間距化的傾向，為對應此，其線徑的微細化也被要求。為因應此要求，在強度面上也有必要改善，但此情況之強度改善，並非只使硬度提升就好。探測針係對於檢查對象物以高速反覆接觸，由於其係在摩擦熱導致高溫的狀態下連續受到應力負荷，因此有所謂潛變變形的懸念。由於此潛變變形是不可逆的，一但變形了的探測針就需要交換。因此，在高溫下不容易產生變形也是被要求的特性。

更且，在探測針中，有由於反覆使用而附著從接觸對象來的異物的汙染問題。從以往，對於探測針，其本身的氧化皮膜形成的問題就已被指摘，但此異物附著的問題相較於此，為更大的問題，由於污染而造成接觸電阻失去安定性，而使的探測針的交換勢在必行。因此，對於此污染之耐性(防污特性)也是很重要的特性。

以往之探測針用材料，很難說已具備上述所要求之新特性。本發明，係以上述的情況為背景而做成，而提供：在低接觸壓、高溫強度改善、防污特性有所改善之材料。

為解決上述課題，本發明者們進行精心銳意的研究，發現以銀(Ag)為主體，添加既定範圍之銅的合金為具備上述諸特性之探測針用合金材料。

亦即，本發明係一種由銀-銅合金形成之適用於探測針用之銀合金，其特徵在於：為銅：30~50重量%，其餘部分為銀之合金。

由於銀為低比電阻且為良好的導電體，因此做為探測針用途為適合的材料，但相反的強度面有不足之處。本發明係藉由對於銀添加既定範圍之做為合金元素的銅，而補足其強度不足而謀求平衡。

如上述，銅具有合金強度上升的作用，但選擇銅是因為其除了有強度上升的作用以外，且對於合金的導電性所造成的影響少。然後，在探測針用途中，做為合金組合，為添加30~50重量%之銅者。限定此範圍之理由是在未滿30重量%，會變的強度不足，若超過50重量%則會變的容易氧化之故。

又，與本發明有關之合金，更可含有2~10重量%之鎳。更添加鎳，係為了使在強度面的改善效果更明確。使此鎳的添加量為2~10重量%，係由於若未滿2重量%，則添加所得到的改善效果很少，若超過10重量%則加工性會產生問題之故。

又，以與本發明有關之材料做為探測針之情況，以針全體由合金材料形成之所謂的一體性材料來構成者為佳。然後，此探測針具有充分的硬度、導電性，耐酸化性也優良。

如以上所說明的，適用於與本發明有關之探測針用途之銀合金，係接觸電阻的安定性、強度面、且防污特性優良者。藉由本發明，可得到可長期間安定使用之探測針。

以下，共同說明適合於本發明之實施例與比較例。在本實施形態中，製造各種組合之合金，測定其硬度、比電阻等基本特性後，評價接觸壓、防污特性、高溫強度。

試料係將成為原料的金屬以真空溶解後製作晶錠(尺寸：ψ40mm×6mm)將此壓延成斷面減少率成為80%前後。壓延後的厚度為1.2mm前後。然後，將壓延材切斷，製成長10mm×寬1.0mm之試驗片，將此埋入樹脂，研磨後做成硬度側定用的試料。又，從壓延材另外切出長60mm×寬1.0mm之試驗片，將此做為比電阻測定用的試料。

硬度測定係藉由維式硬度計來進行。測定條件為，荷重100gf、壓入時間為10秒鐘。又，比電阻之測定係藉由電阻計來測定電阻，從試料之斷面積與長度來算出比電阻。這些的測定結果示於表1。

接著，從在上述工程所製造之合金晶錠做成線(線徑0.2mm)，切斷‧加工來製造探測針。然後，對於其評價防污特性及潛變特性。

防污特性之評價，係將探測針設置於如第1圖般之模擬試驗裝置，一邊反覆使探測針與鋁接觸墊接觸而測定電阻值(施加電流為平均每1探測針為100mA)。隨著接觸次數的增加電阻值上升，將電阻值超過5Ω的時間點設定為其污染狀態為必需要清潔的程度，測定到5Ω為止之接觸次數。

又，行程的評價，係如第2圖所示之工程來進行。此試驗，係將探測針從接觸到加熱至100℃之載台之狀態，使載台上升(0.1mm)，將此狀態保持100小時後，將載台回復到初期位置，測定負荷解除後之探測針先端與載台之間的距離(間隙)。若有發生潛變變形之情況，則負荷解除後探測針也是變形的狀態，此距離會變大。在此，做為潛變特性之評價基準，對於探測針先端與載台之距離，以40μm以下為合格(○)，其以上為不合格(×)。又，對於在合格品中又特別優良者(20μm以下)為「◎」。又，這些的防污特性、潛變特性之評價結果示於表2。

從表2，可知在各實施例中之探測針，到被認為有汙染為止之接觸次數為超過30萬次，極難以被污染。又，可知也不易產生潛變變形，從強度面來說也佳。以往品之鎢及其合金，容易受到汙染的影響，在1萬次程度的接觸次數電阻值上升，關於潛變特性也並非特別優良。又，做為比較例來製造之銅及鎳的濃度在規定值外之探測針，雖然相較於以往品顯示了良好的特性，但較各實施例差，缺乏防污特性、潛變特性之平衡。

在本實施形態，更對於實施例1、2、5、6及以往例1、2之合金所形成之探測針進行了接觸壓的評價。在此試驗，係使用如第1圖所示之模擬試驗裝置，一邊使探測針先端之對於接觸墊的押入量(行程)變化，一邊測定電阻值，測定電阻值安定為止之行程。此測定結果示於第3圖。

從第3圖，可確認到與各實施例有關之探測針，得到安定之接觸電阻為止之行程很少。亦即，可確認到與各實施例有關之探測針，為即使接觸壓低也可得到安定之接觸電阻之物。

【產業上之可利用性】

與本發明有關之銀合金，係適用於探測針用途之材料，防污特性、潛變特性優良，在低接觸壓顯示安定之電氣特性。這些特性有所改善之藉由本發明的探測針，也能具有彈性地因應對於檢查效率的改善要求以及對應半導體積體電路之高密度化的要求等。

第1圖係為了評價防污特性、行程的模擬試驗裝置之概略圖。

第2圖係說明潛變特性評價工程的圖。

第3圖係顯示實施例1、2、5、6及以往例之1、2之合金所形成之探測針的行程與接觸電阻值之關係的圖。

Claims (2)

1. 一種探測針，由銀合金構成，該銀合金是由銅：30~50重量%、其餘部分為銀之銀-銅合金形成。
2. 如申請專利範圍第1項之探測針，其中，該銀合金更含有2~10重量%之鎳。