(57)【要約】【課題】プローブピン用途に好適な貴金属合金であって、微細化に対応可能な加工性が良好であり、硬度、防汚特性に優れたものを提供する。【解決手段】本発明は、添加元素として、Ｆｅ：３０〜１５０ｐｐｍ、Ｉｒ：８０〜３５０ｐｐｍ、Ｐｔ：１００〜３００ｐｐｍ、を含み、残部がＲｈからなるプローブピン用の線材に適したロジウム合金である、この材料からなるプローブピンは、ロジウムの持つ加工性を維持しつつ、低い接触圧でも接触抵抗が安定しており、強度面、防汚特性にも優れ、長期間安定的に使用可能なプローブピンである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
添加元素として、Ｆｅ：３０〜１５０ｐｐｍ、Ｉｒ：８０〜３５０ｐｐｍ、Ｐｔ：１００〜３００ｐｐｍ、を含み、残部がＲｈからなるプローブピン用の線材に適したロジウム合金。
【請求項２】
請求項１記載のロジウム合金からなるプローブピン。
【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電気特性を検査するためのプローブピンを構成する線材に適したロジウム合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路等の電気特性の検査は、その多数の電極パッドにプローブピンを接触させることによって行われている。プローブピンの構成材料には、何百万回と繰返し行われる検査に対する耐磨耗性を確保するための硬度、酸化皮膜発生による検査対象物の汚染を抑制するための耐酸化性、更に、信号遅延を改善するための低比抵抗、などといった各種特性が要求される。
【０００３】
プローブピン用の材料としては、ベリリウム銅、リン青銅等の銅合金やタングステン、パラジウム合金等が古くから知られているが、これら従来の材料は、その要求特性に対し全てを具備するものではない。例えば、銅合金やタングステンは、機械的性質においては十分であっても、比較的酸化し易い材料であり、パラジウム合金は、耐酸化特性は良好でも硬度等においてやや劣る面がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０３８９２２号公報
【特許文献２】特開平０５−１５４７１９号公報
【特許文献３】特開２００４−０９３３５５号公報
【０００５】
そこで、プローブピンの新たな構成材料としてイリジウム等の貴金属を主体とした材料が注目されている。例えば、イリジウムは、耐酸化特性、電気的特性に優れた金属であり、硬度においても十分なものであることから、繰返し接触を受けるプローブピンの材料として好適である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
イリジウム等の貴金属をプローブピン用途に適用する場合、問題となるのがその加工性である。近年の半導体集積回路等においては、高密度化により電極パッド間がより狭ピッチ化する傾向にあることから、プローブピンの線径を微細にすることが要請される。この点、貴金属、特に、イリジウムは、硬度が高く細線化が困難であり、加工途中に断線することが多く、かかる要請に応え難い。
【０００７】
本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、プローブピン用途に好適な貴金属合金であって、微細化に対応可能な加工性が良好であり、加工性を確保すると共に、硬度、防汚特性に優れたものを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決すべく、本発明者等は鋭意研究を行い、イリジウムと比較して加工性に優れる貴金属であるロジウム（Ｒｈ）の適用に想到した。一方、ロジウムは、硬度において劣る面があり、純金属の状態でプローブピン用途で使用するのは好ましくない。そこで、本発明者等は、ロジウムを主体とし複数の添加元素を微量添加し、ロジウムの加工性を保持しつつ硬度等が改善された合金を見出し本発明に想到した。
【０００９】
即ち、本発明は、添加元素として、Ｆｅ：３０〜１５０ｐｐｍ、Ｉｒ：８０〜３５０ｐｐｍ、Ｐｔ：１００〜３００ｐｐｍ、を含み、残部がＲｈからなるプローブピン用の線材に適したロジウム合金である。
【００１０】
上記の通り、本願発明は、ロジウムに、鉄（Ｆｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）の３種の添加元素を添加するものである。これらの添加元素を添加する意義としては、Ｆｅは加工性向上のため、Ｉｒは機械的強度向上のため、Ｐｔは耐酸化性向上のためである。これらの添加元素は３種を同時に添加することを要し、一つでも欠くことはできない。
【００１１】
各添加元素の濃度は、上記の範囲内とする。Ｒｈの加工性を保持しつつ、硬度、防汚特性等を発揮させるためである。より好ましい添加元素濃度は、Ｆｅ：５０〜１００ｐｐｍ、Ｉｒ：１５０〜３５０ｐｐｍ、Ｐｔ：１５０〜３００ｐｐｍである。
【００１２】
本発明に係るロジウム合金は、各添加元素を添加した所定組成のロジウム合金からなるインゴットを製造し、これを線材加工することによりプローブピン用線材とすることができる。合金の鋳造においては、ロジウム、イリジウム等の高融点材料に対するものであることからアーク溶解、高周波溶解等の高エネルギー密度の鋳造法が適用される。各添加元素濃度は、鋳造の際に調整されるが、このときの原料の形態としては粉末状、小塊状のものが使用できる。合金鋳造後のインゴットを棒材にするため加工としては、熱間鍛造及び熱間圧延が適用され、これらを繰り返し行っても良い。その後、棒材を粗線材から細線材へ加工する。粗線材への加工は、適宜に棒材を焼鈍した後、熱間加工（スウェージング加工、ドローベンチ加工）する。また、細線加工は、熱間伸線加工、特に、通電加熱伸線加工が適用できる。通電加熱伸線加工は、被加工線材をダイス、加圧ローラーに通過させる伸線加工であるが、被加工線材を外部から通電し、その際の抵抗熱を加工性確保のための熱源とするものである。通電加熱伸線は、印加する電流を調整することで高温かつ均一な加熱が可能であり、高温強度の高いロジウム合金も比較的容易に加工することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明した本発明に係るロジウム合金は、プローブピン用途として有望視されているイリジウムよりも加工性に優れている。そして、その硬度、防汚特性等も遜色ないものとなっている。
【００１４】
そして、本発明に係るロジウム合金からなるプローブピンは、耐久性及び防汚特性に優れ、半導体集積回路等の電気特性の検査において長期間使用することができる。尚、このプローブピンは、本発明に係るロジウム合金のみからなる、所謂、ムク材で構成されることが好ましい。めっきやクラッドで表面のみをロジウム合金としても使用可能ではあるが、その場合、使用中においてプローブピン先端部の強度低下や母材からの剥離現象が生じるおそれがあり、ムク材においてはそのおそれがないからである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】防汚特性評価のための模擬試験装置の構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。本実施形態では、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｐｔの添加量を適宜に変更したＲｈ合金を製造し、これを線材として加工の可否を検討した。
【００１７】
純ロジウム粉末と、各添加元素の金属粉末とを、所定組成となるように秤量混合し、これをアーク溶解して棒状のイリジウム合金インゴットを製造した。棒状インゴットを、１０００〜１２００℃で熱間鍛造し、１２ｍｍ角の棒材とした。そして、溝付き圧延ロールによる熱間圧延を行い（温度９００〜１１００℃）、５ｍｍ角の線材とした。更に、熱間スウエージング加工、ドローベンチ加工を複数パス行い、線径１．３３ｍｍの粗線材とした。
【００１８】
粗線材について、通電加熱伸線装置を用いて細線への伸線加工を行った。この通電加熱伸線装置においては、粗線材を送りロールから送りつつダイスに通過させて伸線される。このときの通電加熱は、送りロール及びダイスを電極として通電し、これにより粗線材が通電加熱される。本実施形態での、加工条件は、電流９〜１１ｍＡ、送り速度２〜６ｍ／ｍｉｎとした。また、送りローラーの直後でカーボン粉末を線材に塗布している。最後に、冷間伸線を行い、最終的に線径６０μｍの線材とした。
【００１９】
本実施形態では、上記の線材加工工程における加工性の評価、製造した線材についての硬度測定、防汚特性の評価を行った。加工性の評価は、上記加工工程に基づき１ロット（全長３００ｍ）の線材の製造中に断線が発生した回数を記録した。また、硬度測定は、線材の表面硬度をビッカース硬度計にて測定した。更に、防汚特性の評価は、図１で示す模擬試験装置にて行った。この試験は、製造したプローブピンを装置にセットし、下記条件にて繰返し接触しつつ電気抵抗を測定するものである。試験では、接触回数の増加に伴い電気抵抗が上昇するが、５Ωを超えた時点を汚染によるクリーニングが必要となる時点として、それまでの接触回数を測定した。接触抵抗が５Ωを超えるまでの接触回数の測定結果を表１に示す。
試験条件
・接触相手：アルミ製パッド
・接触圧力：８g／１ピン
・印加電流：１００ｍｍＡ／１ピン
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１は、各特性評価の結果を示すものである。上記したように、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｐｔの各添加元素は、加工性、機械的強度、耐酸化性（防汚特性）の各特性改善のため添加されるものである。この点、Ｉｒの添加による合金の硬度上昇効果が確認できる。また、加工性、防汚特性も良好である。但し、添加元素の不足、過剰添加は、何れか或いは全ての特性を低下させるものであり、適切な組成調整を要することがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上説明したように、本発明に係るプローブピン用の線材は、加工性が確保されており、イリジウムでは達成困難な細線化及び高強度化を可能とするものである。本発明によれば、狭ピッチ化されるプロープピンの製造を可能とし、また、繰返し摩擦を受ける使用環境においても安定した特性を維持することができる。
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年6月7日(2012.6.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ：３０〜１５０ｐｐｍ、Ｉｒ：８０〜３５０ｐｐｍ、Ｐｔ：１００〜３００ｐｐｍの３種の添加元素を全て含み、残部Ｒｈであるロジウム合金からなるプローブピン。