(57)【要約】【課題】回路が形成された支持基板に取り付けて用いられ、被測定電子回路の端子部に接触させてその電気的特性を測定するためのプローブにおいて、引張り強さや疲労強度等の機械的特性をより向上させることを目的とする。【解決手段】パラジウムとニッケルを含有する電鋳合金により構成し、電鋳合金におけるパラジウムとニッケルとの比率を４５：５５〜９５：５とする。これにより、弾性強度と引張り強さを大きくすると共に、繰返し荷重に対する疲労強度を大きくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板に取付け可能に構成され、パラジウムとニッケルを含有する電鋳合金により構成され、該電鋳合金におけるパラジウムとニッケルとの比率が４５：５５〜９５：５とされたプローブ。
【請求項２】
前記電鋳合金におけるパラジウムの割合が４５〜７５％、ニッケルの割合が２５〜５５％である請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
前記電鋳合金におけるパラジウムの割合が８５〜９５％、ニッケルの割合が５〜１５％である請求項１に記載のプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブに係り、特に回路が形成された支持基板に取り付けて用いられ、被測定電子回路の端子部に接触させてその電気的特性を測定するためのプローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハ上に形成された半導体集積回路の電気的特性を測定する際に用いられるプローブカードにおいて、先端部分が湾曲した金属針であって、基板のウエハ側の面に下向きに取り付けられると共に、該基板の配線パターンと電気接続される鍔付きプローブが開示されている（特許文献１参照）。また鍔付きプローブは、ニッケル等の合金を材料とし、めっきを利用して製造することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３９２０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来例のようなプローブでは、例えば１２０℃で１００万回使用する間に塑性変形が生じることがあり、引張り強さや疲労強度といった機械的特性に改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮して、パラジウムとニッケルを含有する合金を用いて電鋳により製作されるプローブにおいて、パラジウムとニッケルの比率を適正化して、弾性強度と引張り強さ等の機械的特性をより向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、支持基板に取付け可能に構成され、パラジウムとニッケルを含有する電鋳合金により構成され、該電鋳合金におけるパラジウムとニッケルとの比率が４５：５５〜９５：５とされている。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のプローブにおいて、前記電鋳合金におけるパラジウムの割合が４５〜７５％、ニッケルの割合が２５〜５５％である。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１に記載のプローブにおいて、前記電鋳合金におけるパラジウムの割合が８５〜９５％、ニッケルの割合が５〜１５％である。
【０００９】
請求項１に記載のプローブでは、電鋳合金におけるパラジウムとニッケルとの比率が４５：５５〜９５：５とされているので、弾性強度と引張り強さが大きく、また繰返し荷重に対する疲労強度が大きい。従って、支持基板に取り付けて用いられるプローブについて、弾性強度と引張り強さ等の機械的特性をより向上させることができる。
【００１０】
請求項２に記載のプローブでは、電鋳合金におけるパラジウムの割合が４５〜７５％、ニッケルの割合が２５〜５５％であるので、弾性強度と引張り強さを大きくすると共に、繰返し荷重に対する疲労強度を大きくすることができる。
【００１１】
請求項３に記載のプローブでは、電鋳合金におけるパラジウムの割合が８５〜９５％、ニッケルの割合が５〜１５％であるので、低コストで弾性強度、引張り強さ及び繰返し荷重に対する疲労強度を大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載のプローブによれば、パラジウムとニッケルを含有する合金を用いて電鋳により製作されるプローブにおいて、パラジウムとニッケルの比率を適正化して、弾性強度と引張り強さ等の機械的特性をより向上させることができる、という優れた効果が得られる。
【００１３】
請求項２に記載のプローブによれば、従来よりも弾性強度、引張り強さ及び繰返し荷重に対する疲労強度を大きくすることができる、という優れた効果が得られる。
【００１４】
請求項３に記載のプローブによれば、従来よりも低コストで弾性強度、引張り強さ及び繰返し荷重に対する疲労強度を大きくすることができる、という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）支持基板に取り付けられたプローブが、被測定電子回路の端子部から離間している状態を示す断面図である。（Ｂ）プローブが被測定電子回路の端子部に接触している状態を示す断面図である。
【図２】各種材料の応力−ひずみ線図である。
【図３】パラジウム−ニッケル合金における質量比と、引張り強さとの関係を示す線図である。
【図４】電鋳によって作製された各種材料の試験片の疲労試験結果を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。図１（Ａ）において、本実施の形態に係るプローブ１０は、支持基板１２に取付け可能に構成され、パラジウムとニッケルを含有する電鋳合金により構成され、電鋳合金におけるパラジウムとニッケルとの比率が４５：５５〜９５：５とされている。
【００１７】
支持基板１２には、プローブ１０と電気的に導通する回路１６が設けられている。また支持基板１２には、該回路１６と電気的に導通し該支持基板１２の厚さ方向に貫通するとビアホール１４が設けられている。プローブ１０は、このビアホール１４に差し込まれるように構成されている。
【００１８】
具体的には、プローブ１０は、ビアホール１４に差し込まれる差込み部１０Ａを有し、該差込み部１０Ａの差込み長さは、ストッパ部１０Ｂにより規制されるようになっている。差込み部１０Ａの外径は、ビアホール１４の内径によりもわずかに大きく設定され、該差込み部１０Ａをビアホール１４に差し込んだ際に、該差込み部１０Ａとビアホール１４との間により多くの摩擦力が生じるように設定されている。これにより、プローブ１０がビアホール１４に安定的に保持されるようになっている。
【００１９】
また図１（Ａ）において、差込み部１０Ａを上側とすると、プローブ１０には、例えばストッパ部１０Ｂから下側に延びる第１直線部１０Ｃが形成され、該第１直線部１０Ｃの下端に続いて、下側に凸となる第１湾曲部１０Ｄが形成され、該第１湾曲部１０Ｄに続いて今度は上側に凸となる第２湾曲部１０Ｅとが形成され、該第２湾曲部１０Ｅに続いて再び下側に延びる第２直線部１０Ｆが形成されている。第１湾曲部１０Ｄ及び第２湾曲部１０Ｅは、連続的に形成されることで、例えばＳ字形となっている。従って、図１（Ｂ）に示されるように、プローブ１０の先端１０Ｇが被測定電子回路２０の端子部１８に接触した際に、この第１湾曲部１０Ｄ及び第２湾曲部１０Ｅが弾性変形することで、プローブ１０の先端１０Ｇを被測定電子回路２０の端子部１８に弾性的に押圧することができる。
【００２０】
被測定電子回路２０は、例えばプリント基板であるが、これに限らず、例えば集積回路、発光ダイオード、液晶ディスプレイ又はフレキシブル基板の電気的特性も、プローブ１０を用いて測定することが可能である。
【００２１】
ところで、従来パラジウムとニッケルの合金電鋳浴を安定して供給することは、めっき液で存在するが、このめっき液は、めっき皮膜と比較して製品の厚さを確保することが必要な電鋳浴には不適当であった。原因として、上市場に投入されている液は、不純物が多い上に電着応力も高く、それらが機械的強度に影響していると思われる。また他の混合比のめっき液は一般に提供されていなかった。
【００２２】
本実施形態においては、パラジウムとニッケルの合金めっき浴を作成するにあたり、化合物を自ら合成することで、高純度の合金からなるプローブ１０の電鋳を安定して行うことができるようにしている。更にプローブ１０を製作する際に、紫外線又はＸ線を用いたリソグラフィ工程と電鋳工程とを組み合わせることで、該プローブ１０の差込み部１０Ａ、第１直線部１０Ｃ、第１湾曲部１０Ｄ、第２湾曲部１０Ｅ及び第２直線部１０Ｆの太さを、例えば５μｍとすることができ、第２直線部１０Ｆの先端１０Ｇの直径を、例えば５μｍと鋭利にすることができる。このようにスリムで細く小型のプローブ１０においては、ステンレス圧延材、ニッケル、パラジウムを含まないニッケル合金では弾性（ばね性）が弱くなり、製作不可能であった。本実施形態に係るプローブ１０は、高純度の合金の電鋳材、即ち無垢の素材により製造されるので、ばね性を確保しつつ、被測定電子回路２０における狭ピッチの端子部１８に対応することができる。
【００２３】
一例として、プローブ１０を構成する電鋳合金におけるパラジウムの割合は４５〜７５％であり、ニッケルの割合は２５〜５５％である。パラジウムの割合を４５％とした場合、ニッケルの割合は５５％であり、パラジウムの割合を７５％とした場合、ニッケルの割合は２５％である。電鋳合金におけるパラジウムの割合を４５〜７５％、ニッケルの割合を２５〜５５％とする場合、高価なパラジウムの割合が少なくなるので、材料コストを低減できる。
【００２４】
また他の例として、プローブ１０を構成する電鋳合金におけるパラジウムの割合は８５〜９５％であり、ニッケルの割合は５〜１５％である。パラジウムの割合を８５％とした場合、ニッケルの割合は１５％であり、パラジウムの割合を９５％とした場合、ニッケルの割合は５％である。この場合、パラジウムの割合が多くなるためコストは高くなるが、歩留まりの向上につながる。また電気抵抗を下げられるメリットもある。パラジウムの割合が８７〜１００％であると、水素吸蔵の効果により引張り強さが小さくなるため好ましくない。なお、ここでの「％」は、質量％である。
【００２５】
パラジウムとニッケルの割合をこのように規定したのは、図２から図４に示されるように、プローブ１０の機械的特性が非常に優れたものとなるからである。図２は、各種材料の引張り試験の結果を示す応力−ひずみ線図である。この図によれば、ニッケル、ニッケル−コバルト合金に対して、パラジウム−ニッケルの電鋳合金は、より高い引張り強さを有し、かつ弾性域が広いことがわかる。本実施形態に係るパラジウム−ニッケルの電鋳合金同士の機械的特性を比較すると、その割合を８０：２０とするよりも、６０：４０又は９０：１０とした方が、より良好な結果となっている。しかしパラジウムの比率が４５〜９５％であれば、全領域においてほぼ使用に耐え得る。
【００２６】
次に、図３は、パラジウム−ニッケル合金における質量比と、引張り強さとの関係を示す線図である。この図によれば、パラジウムとニッケルとの割合が９０：１０付近では、８０：２０付近よりも引張り強さが高いことがわかる。６０：４０付近の引張り強さは、８０：２０付近よりも小さくなっているが、パラジウムの割合が４５％以上であれば実用的な引張り強さが確保される。
【００２７】
図４は、電鋳によって作製された各種材料の試験片の引張り試験及び疲労試験結果を示す線図である。この試験は、片振り引張り荷重、応力比（σmin／σmax）＝０．１の条件下で行った。ここで、ＮＰはニッケル−パラジウム合金であり、パラジウムの質量比は、４５〜９５％である。またＮＣはニッケル−コバルト合金である。ＮＫは純ニッケル（添加剤有り）であり、ＮＭは純ニッケル（添加剤無し）である。
【００２８】
純ニッケル試験片では、ＮＭ２，ＮＭ１，ＮＫ２，ＮＫ１の順に高い疲労強度を示し、ＮＫ１の繰返しサイクル数１．０×１０７における疲労強度σｆ＝０．７ＧＰａであり、引張り強度の５８％であった。またニッケル−コバルト合金の疲労強度は、引張り強さの２６％（ＮＣ２），３６％（ＮＣ１）であった。これに対し、ニッケル−パラジウム合金では、繰返しサイクル数１．０×１０７における疲労強度σｆ＝１．８ＧＰａであった。これは引張り強さσＢ＝２．２ＧＰａの８４％である。
【００２９】
このように、パラジウム−ニッケル電鋳合金において、パラジウムとニッケルの比率を適正化することで、高強度のパラジウム−ニッケル電鋳合金を得ることができる。
【００３０】
なお、特に高周波用途の場合、上記したプローブ１０に対して金めっきを施すことで、該プローブ１０の先端１０Ｇの耐摩耗性をより高め、その鋭利な形状を維持すると共に、被測定電子回路２０の端子部１８に対する接触抵抗をより低減することができる。またこれによって、測定の信頼性を長期にわたって確保することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０    プローブ
１２    支持基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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