(57)【要約】【課題】少なくとも角を有するような電気的接点部材の使用時に問題となるような、炭素皮膜の剥離を極力低減し、長期間に亘って安定な電気的接触を保つことのできる電気的接点部材を提供する。【解決手段】角を有する先端部で被検体に繰返し接触する電気的接点部材であって、前記先端部の基材表面が、Ａｕ、Ａｕ合金、ＰｄまたはＰｄ合金から構成され、基材表面に中間層が形成され、該中間層の表面に、金属および／またはその炭化物を含有した炭素皮膜が形成されており、且つ前記中間層は、ＮｉまたはＮｉ合金からなる内側層と、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｗ、Ｗ合金の少なくとも１種を含む外側層を有する積層構造である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
角を有する先端部で被検体に繰返し接触する電気的接点部材であって、前記先端部の基材表面が、Ａｕ、Ａｕ合金、ＰｄまたはＰｄ合金から構成され、前記基材表面に中間層が形成され、該中間層の表面に、金属および／またはその炭化物を含有した炭素皮膜が形成されており、且つ前記中間層は、ＮｉまたはＮｉ合金からなる内側層と、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｗ、Ｗ合金の少なくとも１種を含む外側層を有する積層構造であることを特徴とする電気的接点部材。
【請求項２】
前記炭素皮膜中に含まれる金属は、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、ＴｉおよびＣｒよりなる群から選択される１種以上である請求項１に記載の電気的接点部材。
【請求項３】
前記炭素皮膜中の金属および／またはその炭化物の含有量は１０〜３０原子％である請求項１または２に記載の電気的接点部材。
【請求項４】
前記炭素皮膜の厚さは１０ｎｍ〜１０μｍである請求項１〜３のいずれかに記載の電気的接点部材。
【請求項５】
検査される被検体は、ＳｎまたはＳｎ合金からなるものである請求項１〜４のいずれかに記載の電気的接点部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の電気特性を検査するために用いられ、角を有する先端部で電極に繰返し接触する電気的接点部材に関するものであり、特に検査の繰り返しによって導電性が劣化しないような耐久性に優れた電気的接点部材に関するものである。尚、本発明の電気的接点部材としては、ピン状（針状）に形成されたコンタクトプローブ（コンタクトプローブピン）が代表的なものとして挙げられるが、例えば、板ばね形態のものやその他の形態のものも含まれるものであり、要するに角を有する先端部で電極に繰返し接触する電気的接点部材は全て含まれるものである。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）、大規模集積回路（ＬＳＩ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の電子部品（即ち、半導体素子を用いた電子部品）は、半導体素子の電極に電気的接点部材を接触させてその電気特性が検査される。このような検査装置（半導体検査装置）で用いられる電気的接点部材は、導電性が良好なこと（接触抵抗値が低いこと）は勿論のこと、被検体としての電極との繰り返し接触によっても摩耗や損傷を生じない程度に優れた耐久性を備えていることが要求される。
【０００３】
上記のような電気的接点部材（接触端子）は、代表的なものとしてコンタクトプローブピンが挙げられるが、このような電気的接点部材の接触抵抗値は、一般的には１００ｍΩ以下に設定されている。しかしながら、被検体との繰り返し検査を行なうことによって、数１００ｍΩから数Ωにまでに悪化することがある。
【０００４】
その対策として、従来から、接触端子の定期的なクリーニングや交換が行われているが、これらは検査工程の信頼性と稼働率を著しく低下させることがあるので、別の対策が検討されている。特にハンダ材料やＳｎメッキ電極などでは、表面が酸化しやすく、且つ軟らかいために削り取られて接触端子側に付着しやすい特性があり、安定な接触を取ることが難しい。
【０００５】
電気的接点部材（以下、「コンタクトプローブピン」で代表することがある）の接触抵抗値を安定化させる方法として、コンタクトプローブピンの先端部近傍（電極と接触する先端部とその近傍）に、炭素皮膜をコーティングする技術が提案されている（例えば、特許文献１〜４）。これらの技術では、ダイヤモンドライクカーボン（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ：ＤＬＣ）に代表される炭素皮膜に対して、タングステン（Ｗ）等の合金元素を混入させて、炭素皮膜の持つ被検体（電極）に対する低付着性と、混入させた金属（若しくはその炭化物）の働きによる高い導電性を併せ持つ様な表面皮膜とすることが、重要な要件となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２２６８７４号公報
【特許文献２】特開２００２−３１８２４７号公報
【特許文献３】特開２００３−２３１２０３号公報
【特許文献４】特開２００７−２４６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、炭素皮膜を形成したコンタクトプローブピンでは、基材と炭素皮膜との密着性が低いという問題がある。炭素皮膜は通常の金属からなる基材に対して反応性が低いために、良好な密着力を得ることが難しい。また炭素皮膜は一般に金属基材に比較して熱膨張係数が小さいことも密着性低下の原因であると考えられている。即ち、膜を形成する際に温度を上昇させると、その熱膨張差から基材の収縮に追従せず、膜には圧縮応力が残留して、このためにも膜は剥離しやすい状態となる。
【０００８】
炭素皮膜と基材との密着性を改善するために、上記特許文献の中にも各種解決手段が例示されている。例えば、上記特許文献１では炭素皮膜の内部応力を低減する方法が示されており、特許文献２では母材金属との間に段階的な傾斜組成層を設けることが提案されている。また特許文献３では金属やその窒化物（例えばＣｒＮ）等の中間層を設けることによって、特許文献４では、実施例にＣｒ膜／ＣｒとグラファイトとＷを含有する傾斜組成の中間層を形成することによって、炭素皮膜と基材との密着性を改善することが例示されている。
【０００９】
一方、コンタクトプローブピンでは、その基材表面や電極との接点部分に、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｕ合金またはＰｄ合金等の貴金属が形成されているのが一般的である。また内部にバネを内蔵したコンタクトプローブピン（これを「スプリングプローブピン」と呼ぶ）では、バネと接触する内部にもＡｕ等の金属が形成されることが一般的である。ＤＬＣ膜に代表される炭素皮膜を接点に形成するためには、こうした金属（以下、これらを含めて「ＡｕやＰｄ」で代表することがある）に対して炭素皮膜を密着性良く形成する必要があるが、ＡｕやＰｄも反応性が低く、このような素材からなる下地層に対して特に勘案した密着向上技術については、これまで提案されていないのが実情である。例えば、上記スプリングプローブピンへＤＬＣ膜を形成する場合には、膜を安定的に密着させるために、先端部のみのＡｕをエッチングで除去するなど付加的な処理が必要な場合が生じている。
【００１０】
また上記特許文献２には、実施例の中で、「ベリリウム銅合金にＡｕメッキを施した基材を平板状に加工し、表面にクロム（Ｃｒ）やその炭化物または窒化物からなる中間層と、炭素皮膜を形成したＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）パッケージのためのソケット用コンタクト」が例示されている。このような平板状の接触端子（コンタクト用端子）の場合は、膜に対して垂直に押し当てる方向の圧縮力が主に作用するため、使用する上では皮膜に強い密着力を必要としない。
【００１１】
しかしながら、この様な平板状の接触端子であっても、その先端部には角（例えば、鋭利な隅部等）を含むことがあり、その部分では炭素皮膜に剪断する方向での応力も作用する。このような場合には、何万回という連続的な使用（接触）において炭素皮膜が剥離してしまい、長期間に亘って安定な電気的接触を保つことができないという問題が発生することがある。特に、コンタクトプローブピンでは、その鋭利な先端部（この部分が上記「角」に相当する）だけで接触することになるので、上記のような問題は顕著なものとなる。
【００１２】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、少なくとも角を有するような電気的接点部材の使用時に問題となるような、炭素皮膜の剥離を極力低減し、長期間に亘って安定な電気的接触を保つことのできる電気的接点部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決し得た本発明の電気的接点部材とは、角を有する先端部で被検体に繰返し接触する電気的接点部材であって、前記先端部の基材表面が、Ａｕ、Ａｕ合金、ＰｄまたはＰｄ合金から構成され、前記基材表面に中間層が形成され、該中間層の表面に、金属および／またはその炭化物を含有した炭素皮膜が形成されており、且つ前記中間層は、ＮｉまたはＮｉ合金からなる内側層と、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｗ、Ｗ合金の少なくとも１種を含む外側層を有する積層構造である点に要旨を有する。
【００１４】
本発明の電気的接点部材において、炭素皮膜中に含有される金属としては、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、ＴｉおよびＣｒよりなる群から選択される１種以上が挙げられる。
【００１５】
炭素皮膜中の金属および／またはその炭化物の含有量は、１０〜３０原子％であることが好ましい。また炭素皮膜の厚さは、１０ｎｍ〜１０μｍであることが好ましい。
【００１６】
本発明の電気的接点部材による効果は、検査される被検体がＳｎまたはＳｎ合金からなるものであるときに有効に発揮されるものとなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電気的接点部材では、Ａｕ、Ａｕ合金、ＰｄまたはＰｄ合金から構成される基材表面に、所定の積層構造を有する中間層を介して、金属および／またはその炭化物を含有した炭素皮膜を形成することによって、炭素皮膜を密着性良く基材表面に形成することができ、長期間に亘って安定な電気的接触を保つことのできる電気的接点部材が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のコンタクトプローブピンの先端部の形状を模式的に示した説明図である。
【図２】スクラッチ試験結果を示す棒グラフである。
【図３】本発明のコンタクトプローブピンを用いたときの１０万回接触後の先端部の状態を示す図面代用走査型顕微鏡写真である。
【図４】本発明のコンタクトプローブピンを用いたときの電気抵抗値の変化を示すグラフである。
【図５】比較例のコンタクトプローブピンを用いたときの１０万回接触後の先端部の状態を示す図面代用走査型顕微鏡写真である。
【図６】比較例のコンタクトプローブピンを用いたときの電気抵抗値の変化を示すグラフである。
【図７】本発明の他のコンタクトプローブピンを用いたときの電気抵抗値の変化を示すグラフである。
【図８】実施例４において各コンタクトプローブピン４−１、４−２を用いたときの電気抵抗値の変化を示すグラフである。
【図９】実施例４においてコンタクトプローブピン４−０を用いたときの電気抵抗値の変化を示すグラフである。
【図１０】実施例４においてコンタクトプローブピン４−１を用いたときの１０万回接触後の先端部の状態を示す図面代用走査型顕微鏡写真である。
【図１１】実施例４においてコンタクトプローブピン４−２を用いたときの１０万回接触後の先端部の状態を示す図面代用走査型顕微鏡写真である。
【図１２】実施例４においてコンタクトプローブピン４−０を用いたときの１０万回接触後の先端部の状態を示す図面代用走査型顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明者らは、基材表面がＡｕ、Ａｕ合金、ＰｄまたはＰｄ合金から構成される電気的接点部材に、導電性を付与するための金属やその炭化物を含有した炭素皮膜を密着性良く形成する手段について様々な角度から検討した。
【００２０】
その結果、ＮｉまたはＮｉ合金からなる層（内側層）と、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｗ、Ｗ合金の少なくとも１種を含む層（外側層）を有する積層構造のものを、基材表面と炭素皮膜の間に中間層として介在させれば、炭素皮膜の密着性が良好なものとなり、ＡｕやＰｄが形成された基材から炭素皮膜の剥離を抑制でき、ひいては電極構成材料（ＳｎやＳｎ合金）の付着やそれによる抵抗変動を抑え、安定したコンタクト抵抗を実現することができることを見出し、本発明を完成した。
【００２１】
炭素皮膜は前述のように反応性が低い上に、硬く、内部応力も大きいために、金属上に安定に付着させるためには、ＣｒやＷを含む層を介在させ、更に必要によってその傾斜組成層を設けることが有効であることは知られている。本発明の電気的接点部材では、上記のようなＣｒやＷを含む層の下地層として、更にＮｉまたはＮｉ合金からなる層を介在させることで、ＡｕやＰｄから構成される基材表面上に炭素皮膜を安定的に密着させることができることが判明したのである。
【００２２】
ＮｉまたはＮｉ合金からなる層（以下、単に「Ｎｉ層」と呼ぶことがある）が、ＡｕやＰｄから構成される基材表面に対して密着性が良好となる理由は、ＮｉがＡｕやＰｄに対して固溶限が広く（全域で固溶）、界面に脆い金属間化合物を形成することがないためであると考えられる。即ち、Ｎｉ層と、ＡｕやＰｄの下地層の界面は、相互に固溶した合金の状態になっているものと予想される。
【００２３】
一般に、プリント配線基板等のＡｕメッキの下地としてＮｉが用いられることがあるが、上下が逆の膜構造（ＡｕやＰｄが下地層の場合）において、Ｎｉ層が密着層として有効であることはこれまで詳細な検討はされていない。またＮｉは、ＣｒやＷとも合金化しやすい金属であり、Ｎｉ／Ｃｒ間やＮｉ／Ｗ間の密着性についても、特に優れた組み合わせである。
【００２４】
上述したような金属学的観点からだけでなく、材料の機械的な組み合わせの点においても、本発明の組み合わせ（積層構造）は特に優れたものとなっている。即ち、炭素皮膜のように高硬度な材料表面に力学的応力が加わったときには、できるだけ膜の界面に応力が集中しないように設計することが重要となる。そのためには、各層の間のヤング率に極端な違いが存在しないようにすることも重要となる。薄膜の弾性率（ヤング率）は、成膜方法によっても大きく変化するために一概には言えないが、各素材（膜を構成する各素材）において、下記の様な範囲となる。
Ａｕ：８０〜１２０ＧＰａ
Ｐｄ：１１０〜１５０ＧＰａ
Ｎｉ：２００〜２５０ＧＰａ
Ｃｒ：〜２８０ＧＰａ
Ｗ  ：〜４００ＧＰａ
炭素皮膜：２００〜３００ＧＰａ
【００２５】
硬質な炭素皮膜と、ＣｒやＷに対して、ＡｕやＰｄ等は柔軟な材料であり、Ｎｉはこの中間的な材料となり、上記した両者の界面に発生する応力を緩和する働きが期待できる。このようにＮｉ層（内側層）と、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｗ、Ｗ合金の少なくとも１種を含む層（外側層）を有する積層構造の層を炭素皮膜の密着層として用いることは、ＡｕやＰｄから構成される基材表面に対して、特に有効で独特な組み合わせである。
【００２６】
例えば、Ａｕ上にＣｒ／Ｃ系の積層膜をコーティングする場合、部分的に膜剥離が生じてＡｕが露出したときに、Ａｕと合金化しやすいＳｎが付着し易くなり、一旦付着した場合には、その部分を基点として雪だるま式にＳｎが付着していくことになる。これに対して、Ｎｉ層を一層介在させると、ＮｉとＳｎが相互に固溶限が低くそのため反応性が低く、結果として上層のようなＣｒ／Ｃ系の膜に部分的に欠陥が生じてＮｉ層が露出したときにおいても、Ｓｎとの反応性がＡｕに比べてより低いために、Ｓｎの付着が抑制され、コンタクト抵抗変動が低く抑えられることになる。
【００２７】
上記のような作用を発揮するＮｉ層は、基本的にはＮｉからなるものであるが、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｐ等の合金元素を５０原子％以下(好ましくは３０〜１０原子％)
含むようなＮｉ合金であってもよく、こうしたＮｉ合金（Ｎｉ基合金）であっても、Ｎｉからなる層と同様の効果を発揮する。また、上記Ｎｉ層の成分組成として、不可避的に混入してくる微量成分まで規定するものではなく、本発明の特性が阻害されない限り、それら不可避的不純物の微量混入は許容することができる。
【００２８】
Ｎｉ層は、例えばスパッタリング法等によって形成できる。このＮｉ層の厚さについては特に限定するものではないが、密着層としての機能を発揮させるためには５ｎｍ程度以上とすることが好ましい。但し、あまり厚くなると、結晶成長による表面の凹凸の増加等、本発明の用途では好ましくない影響も発現する可能性があり、５μｍ以下とするのが良い。Ｎｉ層の厚さは、より好ましくは１０ｎｍ以上、更に好ましくは３０ｎｍ以上であり、また、より好ましくは３μｍ以下、更に好ましくは２μｍ以下である。
【００２９】
Ｎｉ層は、Ａｕ、Ａｕ合金、ＰｄまたはＰｄ合金から構成される基材表面に密着性良く形成されるが、Ｎｉ層が形成される基材表面には、プラズマクリーニング等の前処理を施しても良い。これによって、Ｎｉ層と基材表面の密着性が更に良好なものとなる。
【００３０】
本発明の電気的接点部材で用いる基材としては、例えばベリリウム銅（Ｂｅ−Ｃｕ）、炭素工具鋼のいずれかからなるものが適用できるが、これらに限定されるものではない。或は基材そのものが、Ａｕ、Ａｕ合金、ＰｄまたはＰｄ合金であってもよい。基材そのものが、Ａｕ、Ａｕ合金、ＰｄまたはＰｄ合金以外のものである場合には、Ａｕ、Ａｕ合金、ＰｄまたはＰｄ合金からなる層（以下、「下地層」と呼ぶ）が形成されることになる。要するに、基材表面がＡｕ、Ａｕ合金、ＰｄまたはＰｄ合金で構成されるようにすれば良い。
【００３１】
上記のような下地層を形成する場合（基材そのものが、Ａｕ、Ａｕ合金、ＰｄまたはＰｄ合金以外のものである場合）は、下地層がＡｕ、Ａｕ合金、ＰｄまたはＰｄ合金からなり、これらはメッキ等によって形成されるが、炭素皮膜を形成する以外の場所で電気接点として耐久性を含めて機能しつつ、（Ｎｉの場合と同様に）不要に表面の凹凸を増加させない範囲という理由によって、その厚さは好ましくは０．０１〜５μｍ、より好ましくは０．５〜３μｍ、更に好ましくは１〜２μｍ程度が良い。
【００３２】
上記下地層は、Ａｕ、Ａｕ合金、ＰｄまたはＰｄ合金からなるものであるが、これらは不純物や許容成分を多少含んでいても良いが、不純物や許容成分を含まないＡｕ、Ａｕ合金、ＰｄまたはＰｄ合金からなることが好ましい。ここで、下地層として用いるＡｕ合金としては、Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ等との合金であって、それらの含有量が０．１〜５０原子％のものが好ましく、Ａｕの含有量が３０原子％以上、より好ましくは５０原子％以上、更に好ましくは７０原子％以上である。また下地層として用いるＰｄ合金としては、Ｃｏ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等との合金であって、それらの含有量が０．１〜５０原子％のものが好ましく、Ｐｄの含有量が３０原子％以上、より好ましくは７０原子％以上である。下地層の成分組成として、不可避的に混入してくる微量成分まで規定するものではなく、本発明の特性が阻害されない限り、それら不可避的不純物の微量混入は許容することができる。
【００３３】
一方、中間層における外側層（炭素皮膜側層）は、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｗ、Ｗ合金の少なくとも１種を含む層（以下、「Ｃｒ，Ｗ含有層」と呼ぶことがある）で構成されるが、この層は様々な形態を含むものである。例えば、（ａ）上記Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｗ、Ｗ合金のいずれかの１層から構成される場合、（ｂ）種類の異なる２層以上を積層して構成される場合、（ｃ）種類の異なる２層以上を多数組積層して更に多層に積層する場合等があり、そのいずれも採用できる。
【００３４】
上記Ｃｒ，Ｗ含有層の成分組成として、不可避的に混入してくる微量成分まで規定するものではなく、本発明の特性が阻害されない限り、それらの不可避不純物の微量混入は許容することができる。
【００３５】
このＣｒ，Ｗ含有層の厚さ（多層の場合は、合計厚さ）は、５ｎｍ〜２μｍ程度が好ましく、より好ましくは１０ｎｍ〜３００ｎｍ程度である。スパッタリング等の方法で形成したＣｒ，Ｗ含有層は、柱状に成長しやすい性質があり、厚い膜では表面の凹凸が顕著となり、電気的接点部材としての用途において好ましくないため、Ｎｉ層に比べて好ましい厚さの上限が狭められる。
【００３６】
最表面に形成される炭素皮膜の厚さについては、１０ｎｍ〜１０μｍ程度が好ましく、より好ましくは１００ｎｍ〜２μｍ程度である。耐久性の点からは厚いことが好ましいが、厚過ぎると、表面の凹凸が増すだけでなく、内部応力のために膜の剥離が発生したり、電気接点部材としての特性（接触抵抗）への障害となる。
【００３７】
炭素皮膜には、金属やその炭化物が含有されるが、その含有量は、炭素皮膜の電気抵抗率を決定するものとなる。また、接触端子の形状や実効的な接触面積、検査時に要求される接触抵抗値や必要なテスト回数により、含有量には最適な値が存在する。こうした観点から、炭素皮膜中の金属やその炭化物の含有量は、１０〜３０原子％程度が好ましく、より好ましくは１５〜２５原子％程度である。
【００３８】
尚、炭素皮膜中に含有させる金属は、容易に炭化物を形成する金属である場合には、炭素皮膜中に均一に分散し、非晶質で均一な状態に保つことになる。こうした観点から、炭素皮膜中に含有させる金属としては、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒ等が挙げられ、これらの金属の１種以上を用いることができる。このうち、炭化物の安定性や安価に入手できることを考慮すれば、Ｗが最も好ましい。
【００３９】
本発明の電気的接点部材では、Ａｕ、Ａｕ合金、ＰｄまたはＰｄ合金から構成される基材表面に、所定の積層構造を有する中間層を介して、金属および／またはその炭化物を含有した炭素皮膜を形成することを基本構造とするものであるが、必要に応じて上記中間層と炭素皮膜の間に、基材側（即ち中間層側）から炭素皮膜層側になるにつれて炭素含有量が傾斜的に増加する（それに応じて炭素膜中の金属および／またはその炭化物の含有量が減少する）傾斜組成層を更に形成することも有用である。こうした構成を採用することによって、最表面の炭素皮膜と上記中間層との密着性を更に高くすることができる。
【００４０】
本発明の電気的接点部材は、その代表的な形態としてコンタクトプローブピンが挙げられるが、このようなコンタクトプローブピンに限らず、例えば、板ばね形態のものやその他の形態のものも含まれるものである。即ち、これらの形態のものでも、角に相当する箇所が存在する場合があり（例えば、板ばねの隅部、半球状の突起等）、上記のような剪断力が発生する場合があるからである。また、上記のようなコンタクトプローブピンにおいても、接触部分（被検体と接触する部分）の形状は様々なものが知られており、例えば２分割、３分割、４分割されたもの（或は、分割されていないもの）等があるが、本発明の電気的接点部材はそのいずれをも含むものである。
【００４１】
本発明の電気的接点部材によって検査される被検体（電極）は、通常ハンダが用いられるが、これは基本的にＳｎを含むものであり、このＳｎは特にコンタクトプローブピンの表面に付着しやすいものである。従って、被検体がＳｎまたはＳｎ合金からなる場合、本発明の電気的接点部材を適用すると、特にその効果が有効に発揮される。
【００４２】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００４３】
［実施例１］
コンタクトプローブピンには図１に示すように、先端部が４分割されたスプリング内蔵プローブを用いた。このコンタクトプローブピンは、その表面がＡｕメッキされたものであり、基材１はＢｅ−Ｃｕ製である。尚、図１は、その先端部を側面から投影した状態を模式的に示したものであり、その形状は２つの突起として示されている。また図１において、２は下地層、３はＮｉまたはＮｉ合金からなる内側層、４はＣｒ、Ｃｒ合金、Ｗ、Ｗ合金の少なくとも１種を含む外側層、５は金属および／またはその炭化物を含有した炭素皮膜を夫々示している。
【００４４】
マグネトロンスパッタリング装置に、炭素(グラファイト)ターゲット、Ｃｒターゲット、およびＮｉターゲットの夫々を配置し、それらに対抗する位置に、コンタクトプローブピンを配置した。
【００４５】
スパッタリングチャンバーを、６．７×１０-4 Ｐａ以下まで真空排気した後、Ａｒガスを導入して圧力を０．１３Ｐａに調整した。基材に高周波電圧を印加することで、Ａｒイオンエッチングを施した後、基材との密着層としてＮｉを厚さ５０ｎｍ、Ｃｒを厚さ５０ｎｍ積層して形成し、その上に更にＣｒとカーボン（炭素）を交互に成膜しつつ、徐々に炭素皮膜の比率を増加させる傾斜組成層（前記図１では図示せず）を成膜し（厚さ：１００ｎｍ）、最後に、最表面の炭素皮膜の成膜時には、投入電力密度５．６６Ｗ／ｃｍ2でＷチップを載せたグラファイトターゲットをＤＣマグネトロン放電させ、基材には−１００Ｖのバイアス電圧を印加し、約４００ｎｍ（０．４μｍ）の厚さにコーティングを実施した。このとき、Ｎｉ層を形成しないこと以外は上記と同様にして、成膜したコンタクトプローブピンについても製作した（比較例）。
【００４６】
上記各コンタクトプローブピンと同時に、同様の基材に成膜したプレートを用い、密着力を評価するスクラッチ試験を実施した。スクラッチ評価は、市販のスクラッチテスターを用い、テーブル速度１０ｍｍ／分、負荷速度：４０Ｎ／分と１００Ｎ／分の２条件にて剥離荷重（Ａｕ下地層が露出した時点での荷重）を測定することによって、密着性を評価した。その結果を、図２に示す（実施例のものを「ＤＬＣ／傾斜組成／Ｃｒ／Ｎｉ」、比較例のものを「ＤＬＣ／傾斜組成／Ｃｒ」と夫々表示）。この結果から明らかなように、Ｎｉ層を挿入したものでは顕著に密着性が向上していることが分かる。
【００４７】
上記で形成した各炭素皮膜付コンタクトプローブピンを用いて、鉛フリーハンダ（Ｓｎ＋３原子％Ｃｕ＋０．５原子％Ａｇ）からなる電極に対して、１０万回の接触を行ない、先端部の膜剥離の様子を観察した。また、膜剥離による電気抵抗値の安定性の有無を確認するために、接触毎に１００ｍＡの通電を実施し、電気抵抗値の変化（抵抗値変動）を求めた。但し、抵抗の測定は１００回に１回とした。
【００４８】
本発明のコンタクトプローブピンを用いたときの１０万回の接触後の先端部の状態を図３（先端部の状態を示す図面代用走査型顕微鏡写真）に示す。また、このときの電気抵抗値の変化（コンタクト回数と抵抗値変動の関係）を図４に示す。
【００４９】
比較例（Ｎｉ層を形成していないもの）のコンタクトプローブピンを用いたときの１０万回接触後の先端部の状態を図５（先端部の状態を示す図面代用走査型顕微鏡写真）に示す。また、このときの電気抵抗値の変化（コンタクト回数と抵抗値変動の関係）を図６に示す。
【００５０】
Ｎｉ層を形成せずにＣｒ層のみを中間層としたものでは、表面の炭素皮膜が剥離し、Ａｕ合金の表面が露出していることが確認できた（図５）。その影響で抵抗値変動も大きくなっていることが分かる（図６）。抵抗値変動の許容値は試験対象の種類等で異なるが、仮に５００ｍΩの変化が許容されるとすれば、比較例では１万回程度が限界であるが、本発明のものでは１０万回以上の接触が可能であることが分かる。
【００５１】
［実施例２］
コンタクトプローブピンとして、Ｂｅ−Ｃｕ製の基材１の表面に、Ｐｄ（下地層）がメッキされた（実施例１と同様に先端部が４分割された形状のもの）ものを用いる以外は、実施例１と同様にしてＮｉ層、Ｃｒ層、傾斜組成層および炭素皮膜を順次形成し、炭素皮膜付コンタクトプローブピンとした。
【００５２】
上記で形成した炭素皮膜付コンタクトプローブピンを用いて、鉛フリーハンダ（Ｓｎ＋３原子％Ｃｕ＋０．５原子％Ａｇ）からなる電極に対して、１０万回の接触を行ない、先端部の膜剥離の状態を観察すると共に、膜剥離による電気抵抗値の安定性の有無を確認するために、接触毎に１００ｍＡの通電を実施し、電気抵抗値の変化（抵抗値変動）を求めた（但し、抵抗の測定は１００回に１回）。このコンタクトプローブピンを用いたときの電気抵抗値の変化（コンタクト回数と抵抗値変動の関係）を図７に示す。その結果、膜剥離による抵抗値上昇は見られず、安定しており、６万回程度までプローブのクリーニングなど付加的な処理を行なうことなく安定的な測定が可能であることが分かる。
【００５３】
［実施例３］
コンタクトプローブピンとして、基材１がＰｄ合金である市販のコンタクトプローブ（実施例１と同様に先端部が４分割された形状のもの）を用いる以外は、実施例１と同様にしてＮｉ層、Ｃｒ層、傾斜組成層および炭素皮膜を順次形成し、炭素皮膜付きコンタクトプローブピンとした。
【００５４】
上記で形成した炭素皮膜付コンタクトプローブピンを用いて、鉛フリーハンダ（Ｓｎ＋３原子％Ｃｕ＋０．５原子％Ａｇ）からなる電極に対して、１０万回の接触を行ない、先端部の膜剥離の状態を観察した。その結果、膜剥離は観察されず、実施例２と同様に、安定な膜の密着性が確保できていることを確認できた。
【００５５】
［実施例４］
コンタクトプローブピンとして、Ｂｅ−Ｃｕ製基材１の表面に、Ａｕ（下地層）がメッキされ、その先端形状が１頂点のみの、コンタクトプローブを用い、実施例１と同様にしてＮｉ層、Ｃｒ層、傾斜組成層および炭素皮膜を順次形成し、炭素皮膜付コンタクトプローブピン（４−１）とした。このとき、上記Ｎｉ層の厚さを５０ｎｍから２μｍに変更した炭素皮膜付コンタクトプローブピン（４−２：Ｎｉ層の厚さ以外は４−１と全く同じ）を形成した。
【００５６】
上記で形成した炭素皮膜付コンタクトプローブピン４−１、４−２を用い、ＩＣ電極の一種であるＰｄ−ＰＰＦ（Ｐａｌｌａｄｉｕｎ  Ｐｒｅ  Ｐｌａｔｅ  Ｌｅａｄ  Ｆｒａｍｅ：Ｃｕ合金基材上にＮｉメッキを０．６μｍ程度、Ｐｄメッキ、最表面にＡｕ極薄層、合わせて２０ｎｍ程度）と同様の積層構造の平板を準備し、これに対して、１３０℃の条件で、プローブピン設計のストロークで１００ｋ回の（１０万回）の連続接触を行なった。そして、実施例１と同様にして先端部の膜剥離の状態を観察すると共に、膜剥離による電気抵抗値の安定性の有無を確認した（電流等の条件は、実施例１と同じ）。このとき、Ｂｅ−Ｃｕ製基材１の表面に、Ｎｉがメッキされ、その表面にＡｕ層を形成したコンタクトプローブピン４−０（炭素皮膜なし）についても準備し（参考例）、先端部の膜剥離状態の観察、および膜剥離による電気抵抗値の安定性の有無を確認した。
【００５７】
コンタクトプローブピン４−１、４−２を用いたときの電気抵抗値の変化（コンタクト回数と抵抗値変動の関係）を図８に示す（図８において、ラインＡはコンタクトプローブピン４−１、ラインＢはコンタクトプローブピン４−２）。また、コンタクトプローブピン４−０を用いたときの電気抵抗値の変化（コンタクト回数と抵抗値変動の関係）を図９に示す。
【００５８】
コンタクトプローブピン４−１を用いたときの１０万回接触後の先端部の状態を図１０（先端部の状態を示す図面代用走査型顕微鏡写真）に、コンタクトプローブピン４−２を用いたときの１０万回接触後の先端部の状態を図１１（先端部の状態を示す図面代用走査型顕微鏡写真）に、コンタクトプローブピン４−０を用いたときの１０万回接触後の先端部の状態を図１２（先端部の状態を示す図面代用走査型顕微鏡写真）に夫々示す［図１０〜１２において（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図］。
【００５９】
これらの結果から、次のように考察できる。即ち、ＳｎやＳｎ合金等に比較して硬質なＰｄ−ＰＰＦにコンタクトした場合には、本来優れた耐久性を示すコンタクトプローブピン４−１を用いたときでも、接触による大きな応力により、炭素皮膜に剥離などは発生していないものの、プローブピン先端部の変形が見られる。これに対し、Ｎｉ層の厚さを厚くしたコンタクトプローブピン４−２では、変形も全く見られない。Ｎｉ層の厚膜化によって、炭素皮膜に発生する応力を緩和して破損や変形を防ぎ、更に高い耐久性が発揮されることによるものである。
【００６０】
本発明の要件を満たさないコンタクトプローブピン４−０においては、接触による大きな応力により、接触表面が大きく削られ、基材が露出している。この参考例に比較して、コンタクトプローブピン４−１でもプローブの変形は顕著に小さくなり、摩耗や消耗もないことからプローブの耐久性が大きく向上していることが分かる。コンタクトプローブピン４−２では、更にその効果が大きいことは明らかである。
【符号の説明】
【００６１】
１  基材
２  下地層
３  ＮｉまたはＮｉ合金からなる内側層
４  Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｗ、Ｗ合金の少なくとも１種を含む外側層
５  金属および／またはその炭化物を含有した炭素皮膜
【図１】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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