(57)【要約】【課題】比抵抗が低く、硬さ、加工性を兼ね備えたトータルバランスの優れた以下の電気・電子機器用Ｃｕ合金を提供することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するため、本発明の電気・電子機器用Ｃｕ合金は、Ａｇを３質量％以上３０質量％以下と、Ｉｎを５質量％以上１０質量％未満とを含み、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする。本発明によれば、加工性が良好で、且つ、塑性加工により、プローブピンとして用いるのに十分な硬さを実現することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｇを３質量％以上３０質量％以下と、Ｉｎを５質量％以上１０質量％未満とを含み、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする電気・電子機器用Ｃｕ合金。
【請求項２】
さらに、Ｓｎ、Ｚｎの群から選ばれる１種以上を合計０．１質量％以上５質量％以下で含む請求項１に記載の電気・電子機器用Ｃｕ合金。
【請求項３】
断面減少率が７５％以上９５％以下に塑性加工された請求項１又は請求項２に記載の電気・電子機器用Ｃｕ合金。
【請求項４】
塑性加工後の硬さが２００ＨＶ以上３１０ＨＶ以下である請求項３に記載の電気・電子機器用Ｃｕ合金。
【請求項５】
比抵抗が２．０μΩ・ｃｍ以上９．０μΩ・ｃｍ以下である請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電気・電子機器用Ｃｕ合金。
【請求項６】
板状又は線条である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電気・電子機器用Ｃｕ合金。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電気・電子機器用Ｃｕ合金を用いたことを特徴とするプローブピン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路等の検査用プローブピンに代表される電気・電子機器に用いられるＣｕ合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体集積回路等の電気機器の電気的特性の検査を行う際に、複数のプローブピンが配列されたプローブカードが用いられている。通常、プローブカードに装着されたプローブピンの先端部を電気機器の検査対象箇所に接触させて、電気的特性の検査を行う。当該プローブピンは、数千回、数万回、繰り返し接触して用いられるため、十分な硬さ（耐摩耗性）を備えていることが要求される。また、検査対象に金めっきが施された電極や、銅配線等である場合、プローブピンが所望の範囲よりも硬いと、検査対象を傷つけてしまう。そのため、当該プローブピンは、摩耗を抑制しつつ、検査対象を傷つけ難く、低い接触抵抗を備えていることも要求される。これら以外にも、プローブピンは、耐食性や加工性に優れている等の特性も要求される。
【０００３】
一般に、プローブピンの材料として、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金が広く用いられている。例えば、特許文献１には、はんだ転写が有効に防止され、安定した電気的特性が長期にわたって得られるプローブピンおよびこのプローブピンを具備するプローブピン装置を提供することを目的として、Ｐｄを主成分とし、Ｐｄ以外の添加元素を少なくとも１種類以上含むＰｄ合金からなるプローブピンであって、Ｐｄ以外の添加元素がＡｕ、Ａｇ、Ｐｔの少なくとも１種以上から選ばれたものであるＰｄ合金系プローブピンが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、長期間安定して使用可能なプローブピンを提供することを目的として、５０．２〜８５ｍａｓｓ％のＡｇ基合金で、Ｉｎまたは／およびＳｎが０．２〜３．０ｍａｓｓ％、８〜３５ｍａｓｓ％のＰｄ、６〜４０ｍａｓｓ％のＣｕが、不可避不純物とあわせて合計で１００ｍａｓｓ％からなる合金からなり、圧延率または断面減少率が、４０％以上の圧延または／および伸線加工後、２５０〜５００℃で時効処理を行うことによりビッカース硬さが２００〜４００で、時効処理前後の硬さの差がビッカース硬さで１０以上であり、且つ比抵抗が１５μΩ・ｃｍ以下の材料からなるプローブピンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−９３３５５号公報
【特許文献２】特開２０１４−１１４４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の半導体集積回路等の電気機器の小型化や高性能化に伴い、検査対象となる半導体集積回路の検査対象箇所の狭ピッチ化や多ピン化がすすんでおり、当該検査対象箇所と接触するプローブピン自体も、微細化することが要求されている。Ｐｄの成分は、合金の硬さを上昇させる作用を有する点で優れているため、細線化したプローブピンの硬さの向上を図ることを目的として、プローブピンの材料に含まれるＰｄの合金の含有量を上昇させることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、Ｐｄは比抵抗を上昇させる傾向がある。プローブピンの比抵抗が大きくなると、低い電圧電流で用いたとしてもジュール熱による発熱が大きくなる。そうすると、プローブピンを用いた検査が、高温悪条件下で行われることになり、検査の信頼性が低下する問題がある。また、熱による影響によってプローブピン自体の疲労進行度が高くなり、ピンの短命化を招来する。一方で、合金のＰｄ含有量を低くすると、プローブピンとして要求される硬さを得ることができず、耐久性が低下する問題がある。
【０００８】
そのため、市場からは、比抵抗が低く、硬さ、加工性を兼ね備えたトータルバランスの優れたプローブピンの材料の開発が要望されてきた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明者等は、鋭意研究の結果、以下の電気・電子機器用Ｃｕ合金を提供するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金は、Ａｇを３質量％以上３０質量％以下と、Ｉｎを５質量％以上１０質量％未満とを含み、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金は、さらに、Ｓｎ、Ｚｎの群から選ばれる１種以上を合計０．１質量％以上５質量％以下で含むことがより好ましい。
【００１２】
本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金は、断面減少率が７５％以上９５％以下に塑性加工されたものであることがより好ましい。
【００１３】
本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金は、塑性加工後の硬さが２００ＨＶ以上３１０ＨＶ以下であることがより好ましい。
【００１４】
本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金は、比抵抗が２．０μΩ・ｃｍ以上９．０μΩ・ｃｍ以下であることがより好ましい。
【００１５】
本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金は、板状又は線条であることがより好ましい。
【００１６】
本発明に係るプローブピンは、上述した電気・電子機器用Ｃｕ合金を用いてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電気・電子機器用Ｃｕ合金によれば、加工性が良好で、且つ、塑性加工により、プローブピンとして用いるのに十分な硬さを実現することができる。また、本発明の電気・電子機器用Ｃｕ合金は、比抵抗を低く抑えることができるため、プローブピンとして用いた際に、検査対象への熱負荷を軽減することができる。よって、電気・電子機器用Ｃｕ合金を用いたプローブピンは、検査の信頼性を向上させることができると共に、当該プローブピン自体の長寿命化を図ることができるというトータルバランスに優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金におけるＩｎの組成比率に対する硬さを示す図である。
【図２】Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金のＡｇの組成比率に対する硬さ及び比抵抗を示す図である。
【図３】Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金の断面減少率に対する硬さを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に関する発明を実施するための最良の形態に関して述べる。本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金は、Ａｇを３質量％以上３０質量％以下と、Ｉｎを５質量％以上１０質量％未満で含み、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする。具体的に、本発明は、Ｃｕ合金におけるＡｇと、Ｉｎの各合金成分量を制御することにより、硬さが高く、比抵抗が低く、耐食性、加工性に優れた半導体集積回路等の電気機器の検査用プローブピンに適した電気・電子機器用Ｃｕ合金である。このＣｕ合金は、Ａｇと、Ｉｎの添加量を調整することによって、比抵抗が低く、塑性加工後の硬さがプローブピンとして用いる際に十分な硬さで、かつ、耐食性及び加工性に優れたＣｕ合金を得られるものである。
【００２０】
本発明におけるＣｕ合金は、さらに、Ｓｎ、Ｚｎの群から選ばれる１種以上を合計０．１質量％以上５質量％以下で含むことがより好ましい。ＡｇとＩｎを含むＣｕ合金におけるＳｎおよび／又はＺｎの合金成分量を制御することで、より比抵抗の上昇を抑制しつつ、塑性加工後の硬さがより高いＣｕ合金が得られる。 以下、本発明に係るＣｕ合金において、Ｃｕに対する合金添加元素の添加量について、元素毎に分けて述べる。
【００２１】
合金元素としてのＡｇは、耐酸性を向上させ、比抵抗を下げる効果がある。本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金の合金元素としてのＡｇの含有量は、３質量％以上３０質量％以下である。この合金元素としてのＡｇの含有量が３質量％未満の場合には、耐酸性能が低下していく。一方、合金元素としてのＡｇの含有量が３０質量％を上回る場合には、添加元素の量を調整したとしても、得られるＣｕ合金の最終断面減少率が７５％となるように加工した後のビッカース硬さが１９５ＨＶを下回るようになる。そのため、プローブピン用途として硬さが不足し、耐摩耗性が低下する問題がある。また、この合金元素としてのＡｇの含有量が３０質量％以下とすることで、Ｃｕ合金の断面減少率を９５％に加工した場合であっても、比抵抗を９．０μΩ・ｃｍ以下におさえることが可能となる。
【００２２】
合金元素としてのＩｎとＳｎとＺｎは、Ｃｕの母相中に固溶して、塑性加工後の硬さを向上させ、合金の耐摩耗性を向上させる効果がある。この合金元素としてのＩｎの含有量は、５質量％以上１０質量％未満とする。この合金元素としてのＩｎの含有量が５質量％未満の場合には、添加元素の量を調整したとしても、得られるＣｕ合金の最終断面減少率が７５％となるように加工した後のビッカース硬さが１９５ＨＶ以上を得られにくくなる。一方、合金元素としてのＩｎ含有量が１０質量％以上の場合には、加工性が低下し、所望する加工を行う過程で割れが発生してしまうおそれがある。
【００２３】
この合金元素としてのＳｎおよびＺｎの含有量は、合計で０．１質量％以上５質量％以下とすることが好ましい。この合金元素としてのＳｎおよびＺｎの含有量が合計で０．１質量％未満の場合には、これら添加元素による硬さを向上させる効果が得られないからである。一方、合金元素としてのＳｎおよびＺｎの含有量が合計で５質量％を上回る場合には、これら添加元素による硬さの向上の効果が大きく変わらないにもかかわらず、加工性の低下し、比抵抗を上昇させてしまうからである。
【００２４】
以上に述べた組成の本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金は、原料となる各金属を真空溶解してインゴットを作製し、断面減少率が７５％以上９５％以下となるように板状又は線条に塑性加工した後において、ビッカース硬さ（ＨＶ０．２）が２００ＨＶ以上３１０ＨＶ以下を備えることが好ましい。また、同時に、本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金は、原料となる各元素を真空溶解してインゴットを作製し、断面減少率が７５％以上９５％以下となるように板状又は線条に塑性加工した後において、室温で電気抵抗を測定し、その断面積及び長さに基づいて算出した比抵抗が２．０μΩ・ｃｍ以上９．０μΩ・ｃｍ以下であることが好ましい。これらの特性から、本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金は、比抵抗が低く、所定の硬さ及び加工性が良好であることが要求される半導体集積回路等の電気機器の検査に用いるプローブピンの材料として好適であるといえる。
【００２５】
上述した本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金の製造方法は、Ａｇを３質量％以上３０質量％以下と、Ｉｎを５質量％以上１０質量％未満で含み残部がＣｕと不可避不純物とからなる銅合金組成を調整し、溶解法によりインゴットを作製する。このとき、上述の電気・電子機器用Ｃｕ合金において述べたように、当該合金組成は、上述した元素に加えてＳｎ、Ｚｎの群から選ばれる１種以上を合計０．１質量％以上５質量％以下で含んでいてもよい。
【００２６】
上述した電気・電子機器用Ｃｕ合金の製造方法において、溶解法は、特に限定されるものではなく、真空溶解法や、連続鋳造法、ガス溶解法等のいずれの溶解方法を採用することができる。
【００２７】
そして、上述した電気・電子機器用Ｃｕ合金の製造方法は、溶解してインゴットを作製した後、断面減少率が７５％以上９５％以下となるように塑性加工を施すことが好ましい。塑性加工の方法としては、特に限定されるものではなく、圧延加工、線引き加工、鍛造加工等のいずれの塑性加工方法を採用することができる。これにより、本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金は、用途に応じた強度に調整して用いることができる。この際、得られる電気・電子機器用Ｃｕ合金の形状は、板状又は線条であることがより好ましい。さらに、本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金は、塑性加工後のビッカース硬さ（ＨＶ０．２）の値で２００ＨＶ以上３１０ＨＶ以下に調整して用いる。この硬さ調整は、減面率によって左右され、加工硬化の程度によって変化する。また、本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金は、比抵抗を２．０μΩ・ｃｍ以上９．０μΩ・ｃｍ以下とする。以下、実施例及び比較例を示しつつ、本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金を説明する。
【実施例】
【００２８】
各実施例及び比較例では、表１に示した組成の各金属を真空溶解し、銅鋳型を使用してφ２０ｍｍのインゴットを作製した。その後、湯引け等の溶解欠陥部を除去したのち、φ２０ｍｍの線条試料をφ１０ｍｍまでスェージング加工を施し、溝圧延加工等を含む塑性加工と焼鈍処理（６００℃×１時間  Ｎ２雰囲気）とを繰り返して最終的な断面減少率を７５％〜９４％とし、各実施例及び比較例のＣｕ合金線材を得た。表１に本発明の各実施例及び各比較例の組成を示す。
【００２９】
得られた実施例及び比較例のＣｕ合金について、硬さ測定を行った。硬さ測定は、各試料の表面を研磨して平滑にした後、ビッカース硬さ試験機を用いてＨＶ０．２にて測定した。測定結果を表１に示す。表１には、各実施例及び比較例についてビッカース硬さを５箇所測定した結果の平均値を示す。また、各実施例及び比較例について、真空溶解後のインゴットに対しては導電率計（フィッシャー・インストルメンツ社製のＳＩＧＭＡＳＣＯＰＥ  ＳＭＰ３５０）を用いて渦電流法により比抵抗を測定し、塑性加工後のＣｕ合金線材に対しては抵抗計（日置電機社製  ＲＭ３５４４）を用いて４端子法により比抵抗を測定した。表１には、各実施例及び比較例について比抵抗を３箇所測定した結果の平均値を示す。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１には、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎの三元素からなるＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金と、当該Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金にＳｎ又はＺｎを添加したＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金及びＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｚｎ系合金と、当該Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金にＳｕ及びＺｎを添加したＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金の実施例及び比較例を分けて示す。ここでは、実施例１−１〜実施例１−５がＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金の実施例であり、比較例１−１及び比較例１−２がＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金の比較例である。実施例２−１〜実施例２−７がＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金の実施例であり、比較例２−１〜比較例２−４がＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金の比較例である。実施例３−１及び実施例３−２がＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｚｎ系合金の実施例であり、比較例３がＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｚｎ系合金の比較例である。実施例４−１〜実施例４−９がＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金の実施例であり、比較例４がＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金の比較例である。表１の結果を用いて本願発明に係るＣｕ合金の添加元素による影響、具体的には、添加元素の有無や当該添加元素の組成比率による影響について述べる。
【００３２】
（１）Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金でＩｎの組成比率が硬さに及ぼす影響について
Ｃｕ合金におけるＡｇの組成比率を固定してＩｎの組成比率を変化させてＩｎの組成比率が硬さに及ぼす影響について検討する。実施例１−１（５Ａｇ−９０Ｃｕ−５Ｉｎ）、実施例１−２（５Ａｇ−８８Ｃｕ−７Ｉｎ）は、いずれもＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金におけるＡｇの組成比率を５質量％に固定して、当該合金中におけるＩｎの組成比率を５質量％、７質量％に変化させたものである。比較例１−１（１０Ａｇ−８９Ｃｕ−１Ｉｎ）、実施例１−４（１０Ａｇ−８５Ｃｕ−５Ｉｎ）、実施例１−３（１０Ａｇ−８３Ｃｕ−７Ｉｎ）は、いずれもＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金におけるＡｇの組成比率を１０質量％に固定して、当該合金中におけるＩｎの組成比率を１質量％、５質量％、７質量％に変化させたものである。比較例１−２（３０Ａｇ−６９Ｃｕ−１Ｉｎ）、実施例１−５（３０Ａｇ−６５Ｃｕ−５Ｉｎ）は、いずれもＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金におけるＡｇの組成比率を３０質量％に固定して、当該合金中におけるＩｎの組成比率を１質量％、５質量％に変化させたものである。各合金のＩｎの組成比率に対する硬さを図１に示す。
【００３３】
図１から分かるように、合金中のＡｇの組成比率が５質量％、１０質量％、３０質量％のいずれの場合であっても、合金中におけるＩｎの組成比率が高くなるほど、ビッカース硬さが高くなっていることが明確に分かる。
【００３４】
（２）Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金へのＳｎの添加が硬さに及ぼす影響について
Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金におけるＡｇとＩｎの組成比率を固定してＳｎの有無が硬さに及ぼす影響について検討する。実施例２−７（５Ａｇ−８６Ｃｕ−７Ｉｎ−２Ｓｎ）は、実施例１−２のＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金に２質量％でＳｎを添加したものである。実施例２−４（１０Ａｇ−８３Ｃｕ−５Ｉｎ−２Ｓｎ）は、実施例１−４のＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金に２質量％でＳｎを添加したものである。実施例２−６（３０Ａｇ−６３Ｃｕ−５Ｉｎ−２Ｓｎ）は、実施例１−５のＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金に２質量％でＳｎを添加したものである。それぞれＳｎを含む合金と含まない合金とを対比して表２に示す。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
表２から分かるように、合金中のＡｇの組成比率が５質量％、１０質量％、３０質量％のいずれの場合であっても、Ｓｎを添加することにより、ビッカース硬さが高くなっていることが明確に分かる。
【００３７】
（３）Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金へのＺｎの添加が硬さに及ぼす影響について
Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金におけるＡｇとＩｎの組成比率を固定してＺｎの有無が硬さに及ぼす影響について検討する。実施例３−１（５Ａｇ−８９Ｃｕ−５Ｉｎ−１Ｚｎ）は、実施例１−１のＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金に１質量％でＺｎを添加したものである。実施例３−２（１０Ａｇ−８４Ｃｕ−５Ｉｎ−１Ｚｎ）は、実施例１−４のＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金に１質量％でＺｎを添加したものである。それぞれＺｎを含む合金と含まない合金とを対比して表３に示す。
【００３８】
【表３】
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【００３９】
表３から分かるように、合金中のＡｇの組成比率が５質量％、１０質量％のいずれの場合であっても、Ｚｎを添加することにより、ビッカース硬さが高くなっていることが明確に分かる。
【００４０】
（４）Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金及びＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｚｎ系合金におけるＩｎの組成比率が硬さに及ぼす影響について
次に、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金及びＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｚｎ系合金におけるＡｇとＳｎ、又はＡｇとＺｎの組成比率を固定してＩｎの組成比率が硬さに及ぼす影響について検討する。実施例２−４（１０Ａｇ−８３Ｃｕ−５Ｉｎ−２Ｓｎ）は、当該Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金におけるＩｎの組成比率が５質量％であるのに対して、比較例２−４（１０Ａｇ−７８Ｃｕ−１０Ｉｎ−２Ｓｎ）は、１０質量％である。また、実施例３−２（１０Ａｇ−８４Ｃｕ−５Ｉｎ−１Ｚｎ）は、当該Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｚｎ系合金におけるＩｎの組成比率が５質量％であるのに対して、比較例３（１０Ａｇ−７８Ｃｕ−１０Ｉｎ−１Ｚｎ）は、１０質量％である。異なるＩｎの組成比率が異なる各合金を対比して表４に示す。
【００４１】
【表４】
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【００４２】
表４から分かるように、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金は、Ｉｎの組成比率が５質量％から１０質量％に増加すると、ビッカース硬さを向上させることができるが、塑性加工中に割れが発生してしまった。比較例２−４では、断面減少率を５５％とした段階で、割れが発生してしまった。そのため、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金においてＩｎを１０質量％以上添加すると、加工性が著しく低下し、所望の塑性加工を施すことができないことが明確となった。
【００４３】
また、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｚｎ系合金は、Ｉｎの組成比率が５質量％から１０質量％に増加すると、塑性加工の早い段階で割れが発生してしまった。比較例３では、断面減少率を２５％とした段階で、割れが発生してしまった。そのため、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｚｎ系合金においてＩｎを１０質量％以上添加すると、加工性が著しく低下し、所望の塑性加工を施すことができないことが明確となった。
【００４４】
（５）Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金におけるＡｇの組成比率が硬さ及び比抵抗に及ぼす影響について
Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金におけるＩｎとＳｎの組成比率を固定してＡｇの組成比率を変化させてＡｇの組成比率が硬さ及び比抵抗に及ぼす影響について検討する。実施例２−１〜実施例２−６及び比較例２−１〜比較例２−３では、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金におけるＩｎの組成比率を５質量％、Ｓｎの組成比率を２質量％に固定し、Ａｇの組成比率を２．５質量％〜５０質量％まで変化させた。各合金のＡｇの組成比率に対する硬さ及び比抵抗を図２に示す。図２では、硬さを黒丸にて示し、比抵抗を黒四角にて示す。
【００４５】
図２から分かるように、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ系合金中のＡｇの組成比率が５質量％のときをピークとして、Ａｇの組成比率が高くなるほど、ビッカース硬さが低下し、比抵抗が高くなる傾向があることが分かる。特に、当該合金中におけるＡｇの組成比率が３０質量％を上回るとビッカース硬さが２３０ＨＶを下回り、比抵抗が７μΩｃｍ以上となることが分かる。比抵抗は断面減少率が高くなるほど、上昇する傾向があるため、断面減少率が７５％のときに７μΩｃｍを超えていると、さらに加工硬化を加えて断面減少率が９０％とすることで、本発明において目的とする比抵抗を上回ってしまう可能性が高くなる。そのため、本発明では、断面減少率が７５％のときに比抵抗が７．５μΩｃｍ以下となるように当該合金中におけるＡｇの組成比率を調整することが好ましい。
【００４６】
（６）Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金におけるＡｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎの各組成比率が硬さに及ぼす影響について
上述した（２）及び（３）では、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金にＳｎ又はＺｎの添加が硬さに及ぼす影響について検討した。（２）及び（３）において述べたように、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金にＳｎ及びＺｎのいずれの元素を添加しても硬さが向上することが分かった。そこで、ここでは、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金にＳｎ及びＺｎの両者の元素を添加した場合について検討する。実施例４−２〜実施例４−５及び比較例４では、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金におけるＡｇの組成比率を５質量％に固定し、Ｉｎの組成比率を５質量％又は７質量％とし、Ｓｎの組成比率を０．５質量％〜２．０質量％、Ｚｎの組成比率を０．５質量％〜５質量％まで変化させた。表５に各合金の組成とビッカース硬さ及び比抵抗をまとめて示す。
【００４７】
【表５】
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【００４８】
表５から分かるように、いずれのＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金もビッカース硬さが２３０ＨＶを上回っており、特に、実施例４−４は、ビッカース硬さが２７０ＨＶに到達しており、良好であることが分かった。しかし、ＳｎとＺｎの合計組成比率が１質量％では、比抵抗は５．３８μΩｃｍ、２質量％では、６．４９μΩｃｍ〜６．８１μΩｃｍ、３質量％では、６．９９μΩｃｍ、７質量％では、７．６６μΩｃｍであった。このことから、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金におけるＳｎとＺｎの合計組成比率が５質量％を超えると、本発明において目的とする比抵抗を上回ってしまう可能性が高くなる。そのため、本発明では、断面減少率が７５％のときの比抵抗が７．５μΩｃｍ以下となるように当該合金中におけるＳｎとＺｎの合計組成比率を調整することが好ましい。
【００４９】
（７）Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金の加工硬化確認について
（６）において特にビッカース硬さ及び比抵抗が良好であった表１中における実施例４−４（５Ａｇ−８６Ｃｕ−７Ｉｎ−１．５Ｓｎ−０．５Ｚｎ）についてさらに、単頭伸線機を用いた伸線加工と、焼鈍処理（６００℃×１時間  Ｎ２雰囲気）とを繰り返し、断面減少率を７５％としたものを実施例４−６、断面減少率を９４％としたものを実施例４−８とした。表１中における実施例４−７は、当該実施例４−４とは合金中におけるＩｎとＳｎの組成比率が異なるＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金（５Ａｇ−８５．５Ｃｕ−８Ｉｎ−１Ｓｎ−０．５Ｚｎ）であって断面減少率を７５％とした。実施例４−９は、実施例４−７と同様の組成比率のＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金であって断面減少率を９４％とした。各合金の断面減少率に対する硬さを図３に示す。
【００５０】
いずれのＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金も断面減少率を９４％まで塑性加工することができ、加工性の高さを確認することができる。また、図３から分かるように、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金の断面減少率を上昇させていくと、いずれの組成であっても、ビッカース硬さを向上させることができ、断面減少率が９４％のとき、ビッカース硬さを３００ＨＶを上回る硬さにまで実現することができたことが分かる。このビッカース硬さ３００ＨＶを上回る実施例４−８と実施例４−９は、さらに、塑性加工後の比抵抗、引張強度、ヤング率について物性測定を行った。表６に実施例４−８及び実施例４−９の塑性加工後の比抵抗、引張強度、ヤング率を示す。
【００５１】
【表６】
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【００５２】
表６から分かるように、実施例４−８及び実施例４−９のＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金は、ビッカース硬さが３００ＨＶ以上であるにもかかわらず、比抵抗が９．０μΩｃｍ以下である。よって、当該Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金を、例えば、プローブピンに用いた場合、当該プローブピン自体がジュール熱によって大きく発熱することを抑制することができるため、プローブピンを用いた検査が高温悪条件下で行われる不都合を抑制することができる。よって、検査の信頼性を向上させることができる。また、実施例４−８及び実施例４−９のＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金は、引張強度が９５０ＭＰａ以上であるため、プローブピンとして用いた場合、耐摩耗性に優れている。また、ヤング率が８５ＧＰａ以上であるため、プローブピンに要求されるばね性を確保することができ、検査対象への当接力の不足や、繰り返し使用による変形を抑制することができる。よって、ヤング率の観点からも、実施例４−８及び実施例４−９のＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金を用いたプローブピンは、検査の信頼性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係る電気・電子機器用Ｃｕ合金は、比抵抗が低く、硬さ、加工性を兼ね備えたトータルバランスに優れているため、半導体集積回路等の検査用プローブピンとして用いる場合に特に有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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