專利名稱：電接點(diǎn)構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明涉及用于檢查半導(dǎo)體元件的電特性，在具有角的前端部反復(fù)接觸電極的電 接點(diǎn)構(gòu)件，特別是涉及不會(huì)因反復(fù)檢查而使導(dǎo)電性劣化這樣的耐久性優(yōu)異的電接點(diǎn)構(gòu)件。 還有，作為本發(fā)明的電接點(diǎn)構(gòu)件，代表性地列舉形成為針狀(pin)的接觸式探頭(接觸式探 針Contact Probe Pins)，但例如也包括板簧形態(tài)和其他形態(tài)的探頭，總之，只要是在具有 角的前端部反復(fù)接觸電極的電接點(diǎn)構(gòu)件便全部包含在內(nèi)。
背景技術(shù)：
集成電路(IC)、大規(guī)模集成電路(LSI)、發(fā)光二極管(LED)等電子部件(即使用了 半導(dǎo)體元件的電子部件)，會(huì)使電接點(diǎn)構(gòu)件接觸半導(dǎo)體元件的電極而檢查其電特性。這樣 的檢查裝置(半導(dǎo)體檢查裝置)所使用的電接點(diǎn)構(gòu)件，當(dāng)然要求導(dǎo)電性良好(接觸電阻值 低)，而且還要求具有優(yōu)異的耐久性，即使與作為被測(cè)體的電極反復(fù)接觸也不會(huì)發(fā)生磨耗和 損傷。上述這樣的電接點(diǎn)構(gòu)件(接觸端子)作為代表列舉的是接觸式探針，但這樣的電 接點(diǎn)構(gòu)件的接觸電阻值一般設(shè)定在ΙΟΟπιΩ以下。然而，由于對(duì)被測(cè)體進(jìn)行反復(fù)檢查，將使 之從IOOm Ω惡化至數(shù)Ω。作為其對(duì)策，歷來是進(jìn)行接觸端子的定期的清理和更換，但這會(huì)使檢查工序的可 靠性和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率顯著降低，因此研究其他對(duì)策。特別是焊料材料和鍍Sn電極等其表面容 易氧化，并且柔軟，因此具有被刮削下來而附著在接觸端子側(cè)的特性，從而難以取得穩(wěn)定的 接觸。作為使電接點(diǎn)構(gòu)件(以下由“接觸式探針”代表)的接觸電阻值穩(wěn)定化的方法，提 出有在接觸式探針的前端部鄰域(與電極接觸的前端部及其鄰域)涂覆碳皮膜的技術(shù)(例 如，日本特開平10-226874號(hào)公報(bào)，日本特開2002-318247號(hào)公報(bào)，日本特開2003-231203 號(hào)公報(bào)，日本特開2007-24613號(hào)公報(bào))。在這些技術(shù)中，重要的要件是形成同時(shí)具有低附著 性和高導(dǎo)電性這樣的表面皮膜，即針對(duì)類金剛石(Diamond Like Carbon =DLC)所代表的碳 皮膜，使之混入鎢(W)等合金元素，維持低碳皮膜對(duì)于被測(cè)體(電極)的低附著性，以及在 所混入的金屬(或其碳化物)的作用下帶來的高導(dǎo)電性。但是，在形成有碳皮膜的接觸式探針中，存在基材和碳皮膜的粘附性低的問題。碳 皮膜對(duì)于由通常的金屬構(gòu)成的基材反應(yīng)性低，因此難以獲得良好的粘附力。另外碳皮膜與 金屬基材相比，一般熱膨脹系數(shù)小，這也被認(rèn)為是粘附性降低的原因。即，若在形成膜時(shí)使 溫度上升，則由于該熱膨脹差而無法跟隨基材的收縮，膜上殘留壓縮應(yīng)力，因此膜也就處于 容易剝離的狀態(tài)。為了改善碳皮膜和基材的粘附性，在上述專利文獻(xiàn)之中也例示有各種解決手段。 例如，在日本特開平10-226874號(hào)公報(bào)中公開有一種降低碳皮膜的內(nèi)部應(yīng)力的方法，在日 本特開2002-318247號(hào)公報(bào)中提出，在其與母材金屬之間設(shè)置步進(jìn)的梯度組成層。另外在 日本特開2003-231203號(hào)公報(bào)中例示，通過設(shè)置金屬和其氮化物(例如CrN)層等的中間層來改善碳皮膜和基材的粘附性，日本特開2007-24613號(hào)公報(bào)在實(shí)施例中例示，通過形成含 有Cr膜/Cr和石墨和鎢的梯度組成的中間層來改善碳皮膜和基材的粘附性。另一方面，在接觸式探針中，一般在其基材表面和與電極的接點(diǎn)部分，形成有Au、 PcUAu合金或Pd合金等的貴金屬。另外在內(nèi)部?jī)?nèi)置有彈簧的接觸式探針(將其稱為“伸縮 探針”)中，在與彈簧接觸的內(nèi)部一般還形成有Au等的金屬。為了在接點(diǎn)形成DLC膜所代 表的碳皮膜，需要對(duì)于這樣的金屬(以下包括這些以“Au或Pd”代表)粘附性良好地形成 碳皮膜，但是Au和Pd反應(yīng)性也低，關(guān)于對(duì)由這樣的原材構(gòu)成的襯底層特別考慮了提高粘附 的技術(shù)，實(shí)際情況是至今為止尚未提出。例如，對(duì)上述伸縮探針形成DLC膜時(shí)，為了 使膜穩(wěn) 定地粘附，而產(chǎn)生了通過刻蝕只除去前端部的Au等需要進(jìn)行附加處理的情況。另外在日本特開2002-318247號(hào)公報(bào)中，其實(shí)施例之中例示，“將對(duì)于鈹銅合金實(shí) 施了鍍Au的基材加工成平板狀，在表面形成由鉻(Cr)和其碳化物或氮化物構(gòu)成的中間層 以及碳皮膜的用于BGA( = Ball Grid Array球柵陣列)封裝的插座用觸點(diǎn)”。在這樣的平 板狀的接觸端子(觸點(diǎn)用端子)的情況下，因?yàn)橄鄬?duì)于膜垂直按壓方向的壓縮力主要發(fā)生 作用，所以在使用上不需要與膜有很強(qiáng)的粘附力。但是，即使是這樣的平板狀的接觸端子，在其前端部包含角(例如銳利的轉(zhuǎn)角部 等)，在這部分，對(duì)碳皮膜剪切的方向上的應(yīng)力也發(fā)揮作用。在這種情況下，在幾萬次這樣連 續(xù)的使用(接觸)中會(huì)發(fā)生碳皮膜剝離，不能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的電接觸這樣的問題。特別是 在接觸式探針中，因只有其銳利的前端部(這部分相當(dāng)于上述“角”)與被測(cè)體接觸，所以上 述這一問題顯著。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明著眼于上述這種情況而做，其目的在于，提供一種電接點(diǎn)構(gòu)件，可極力降低 至少具有角的這種電接點(diǎn)構(gòu)件在使用時(shí)構(gòu)成問題的這種碳皮膜的剝離，能夠長(zhǎng)期保持穩(wěn)定 的電接觸。本發(fā)明包括以下的形態(tài)。(1)是一種電接點(diǎn)構(gòu)件，是在具有角的前端部與被測(cè)體反復(fù)接觸的電接點(diǎn)構(gòu)件，其 特征在于，包括基材；形成在所述前端部的基材表面上，含有Au、Au合金、Pd或Pd合金的 襯底層；形成在該襯底層表面上的中間層；形成在該中間層的表面上，含有金屬和該金屬 的碳化物中的至少一個(gè)的碳皮膜，并且，所述中間層為層疊構(gòu)造，其具有含有Ni或Ni合金的內(nèi)側(cè)層；和含有Cr、Cr 合金、W、W合金中的至少一種的外側(cè)層。(2)根據(jù)(1)所述的電接點(diǎn)構(gòu)件，所述碳皮膜中所含的金屬是從W、Ta、Mo、Nb、Ti 和Cr構(gòu)成的群中選出的至少一種以上的金屬。(3)根據(jù)⑴或⑵所述的電接點(diǎn)構(gòu)件，所述碳皮膜中的金屬和/或其碳化物的含 量為10 30原子％。(4)根據(jù)(1) (3)中任一項(xiàng)所述的電接點(diǎn)構(gòu)件，所述碳皮膜的厚度為IOnm 10 μ m。(5)根據(jù)(1) (4)中任一項(xiàng)所述的電接點(diǎn)構(gòu)件，被檢測(cè)的被測(cè)體含有Sn或Sn合
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在本發(fā)明的電接點(diǎn)構(gòu)件中，通過在由Au、Au合金、Pd或Pd合金構(gòu)成的襯底層表面， 經(jīng)由具有既定的層疊構(gòu)造的中間層，形成含有金屬和/或其碳化物的碳皮膜，從而能夠?qū)?碳皮膜粘附性良好地形成于基材表面，能夠?qū)崿F(xiàn)可長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的電接觸的電接點(diǎn)構(gòu)件。


圖1是模式化地表示本發(fā)明的接觸式探針的前端部的形狀的說明圖。圖2是表示實(shí)施例1的劃痕試驗(yàn)結(jié)果的柱形圖。圖3(a)和圖3(b)是顯示使用實(shí)施例1的接觸式探針時(shí)，在10萬次接觸后的前端 部的狀態(tài)的替代附圖用的掃描型顯微鏡照片，圖3(b)是圖3(a)的重要部分放大圖。圖4是表示使用實(shí)施例1的接觸式探針時(shí)的電阻值的變化的曲線圖。圖5 (a)和圖5 (b)是顯示使用比較例的接觸式探針時(shí)，在10萬次接觸后的前端部 的狀態(tài)的替代附圖用的掃描型顯微鏡照片，圖5(b)是圖5(a)的重要部分放大圖。圖6是表示使用比較例的接觸式探針時(shí)的電阻值的變化的曲線圖。圖7是表示使用實(shí)施例2的接觸式探針時(shí)的電阻值的變化的曲線圖。圖8是表示使用實(shí)施例4的接觸式探針4-1時(shí)的電阻值的變化的曲線圖。圖9是表示使用實(shí)施例4的接觸式探針4-2時(shí)的電阻值的變化的曲線圖。圖10是表示使用參考例的接觸式探針4-0時(shí)的電阻值的變化的曲線圖。圖11 (a) (d)是表示使用實(shí)施例4的接觸式探針4_1時(shí)的接觸試驗(yàn)后的探針表 面的狀態(tài)的替代附圖的掃描型顯微鏡照片，圖11(a)和圖11(b)是從上面看的SEM觀察結(jié) 果，圖11(b)是圖11(a)的重要部分的放大圖，圖11(c)和圖11(d)是從側(cè)面看的SEM觀察 結(jié)果，圖11(d)是圖11(c)的重要部分的放大圖。圖12 (a) (d)是表示使用實(shí)施例4的接觸式探針4_2時(shí)的接觸試驗(yàn)后的探針表 面的狀態(tài)的替代附圖的掃描型顯微鏡照片，圖12(a)和圖12(b)是從上面看的SEM觀察結(jié) 果，圖12(b)是圖12(a)的重要部分的放大圖，圖12(c)和圖12(d)是從側(cè)面看的SEM觀察 結(jié)果，圖12(d)是圖12(c)的重要部分的放大圖。圖13 (a) (d)是表示使用參考例的接觸式探針4_0時(shí)的接觸試驗(yàn)后的探針表面 的狀態(tài)的替代附圖的掃描型顯微鏡照片，圖13(a)和圖13(b)是從上面看的SEM觀察結(jié)果， 圖13(b)是圖13(a)的重要部分的放大圖，圖13(c)和圖13(d)是從側(cè)面看的SEM觀察結(jié) 果，圖13(d)是圖13(c)的重要部分的放大圖。符號(hào)說明1 基材2襯底層3由Ni或Ni合金構(gòu)成的內(nèi)側(cè)層4含有Cr、Cr合金、W、W合金的至少一種的內(nèi)側(cè)層。5含有金屬和/或其碳化物的碳皮膜
具體實(shí)施例方式本發(fā)明者們，對(duì)于在形成有含有Au、Au合金、Pd或Pd合金的襯底層的電接點(diǎn)構(gòu)件 上，粘附性良好地形成含有用于賦予導(dǎo)電性的金屬和其碳化物的碳皮膜的方法，從各種角度進(jìn)行了研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果使中間層介于襯底層與碳皮膜之間，而作為中間層是含有M或Ni合金的層(內(nèi)側(cè)層)，和含有Cr、Cr合金、W、W合金的至少一種的層(外側(cè)層)的層疊 構(gòu)造，則碳皮膜的粘附性良好，能夠抑制碳皮膜從形成有Au或Pd的基材上剝離，進(jìn)而抑制 電極構(gòu)成材料(Sn或Sn合金)的附著和由此造成的電阻變動(dòng)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的接觸電 阻，完成了本發(fā)明。碳皮膜如前述除了反應(yīng)性低以外，還很硬，內(nèi)部應(yīng)力也大，因此為了使之金屬穩(wěn)定 地附著在金屬上，有效的是使含有Cr或W的層介于其間，并根據(jù)需要再設(shè)置其梯度組成層。 在本發(fā)明的電接點(diǎn)構(gòu)件中，判明作為上述這樣的含有Cr或W的層的襯底層，再經(jīng)由含有M 或M合金的層，使能夠穩(wěn)定地使碳皮膜粘附在含有Au或Pd的襯底層上。含有Ni或Ni合金的層(以下僅稱為“Ni”層)對(duì)于含有Au或Pd的襯底層粘附 性良好的理由被認(rèn)為是由于，Ni對(duì)于Au或Pd固溶度極限寬(在全域固溶)，不會(huì)在界面形 成脆的金屬間化合物。即，可以預(yù)測(cè)Ni層與Au或Pd的襯底層的界面處于相互固溶的合金 的狀態(tài)。一般作為印刷電路板等的鍍Au的襯底使用Ni，但是在上下顛倒的膜構(gòu)造(Au或 Pd為襯底層時(shí))中，Ni層作為粘附層有效，這一點(diǎn)至今為止都沒有被詳細(xì)地研究過。另外 Ni是容易與Cr和W也發(fā)生合金化的金屬，Ni/Cr間或Ni/W間就粘附性來說，也是特別優(yōu)異 的組合。不僅從上述這樣的金屬學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，即使是在材料的機(jī)械的組合這一點(diǎn)上，本 發(fā)明的組合(層疊構(gòu)造)也特別優(yōu)異。即，在對(duì)碳皮膜這樣高硬度的材料表面施加力學(xué)的 應(yīng)力時(shí)，盡可能使應(yīng)力不要集中到膜的界面，如此設(shè)計(jì)很重要。為此，使各層之間的楊氏模 量不要存在極端的差異也很重要。薄膜的彈性模量(楊氏模量)會(huì)根據(jù)成膜方法而發(fā)生很 大變化，因此不能一概而論，但在各原材(構(gòu)成膜的各原材)中，為下述這樣的范圍。Au 80 120GPaPd :110 150GPaNi 200 250GPaCr 280GPaW 400GPa碳皮膜200 300GPa相對(duì)于硬質(zhì)的碳皮膜和Cr或、W來說，Au和Pd等是柔軟的材料，而Ni則是介于其 中間的材料，能夠期待緩和在上述的兩者的界面發(fā)生的應(yīng)力的作用。如此將具有M層和含 有Cr、Cr合金、W、W合金的至少一種的層(外側(cè)層)的層疊構(gòu)造的層作為碳皮膜的粘附層 使用，這對(duì)于含有Au或Pd的襯底層來說，是特別有效的獨(dú)特的組合。例如，在Au上涂覆Cr/C系的層疊膜時(shí)，部分性地發(fā)生膜剝離而露出Au時(shí)，容易與 Au合金化的Sn容易附著，如果一旦附著，則Sn將以這部分為基點(diǎn)發(fā)生滾雪球式的附著。相 對(duì)于此，若進(jìn)一步經(jīng)由M層，則M與Sn彼此固溶度極限低，因此反應(yīng)性低，結(jié)果是，即使在 上述這樣的Cr/C系的膜上部分性地發(fā)生缺陷而露出Ni層時(shí)，其與Sn的反應(yīng)性也比Au要 低，因此Sn的附著得到抑制，接觸電阻變動(dòng)被抑制得很低。發(fā)揮上述這樣作用的Ni層，基本上由Ni構(gòu)成，但也可以是在50原子％以下(優(yōu)選為10 30原子％ )含有Cr、Fe、Co、V、Ti、P等的合金元素這樣的Ni合金，這樣的Ni合 金(Ni基合金)也發(fā)揮著與Ni構(gòu)成的層同樣的效果。另外，作為上 述Ni層的成分組成，并沒有規(guī)定不可避免地混入的微量成分，只要 不阻礙本發(fā)明的特性，就能夠允許這些不可避免的雜質(zhì)的微量混入。上述這樣的Ni層，例如能夠由濺射法等形成。關(guān)于該Ni層的厚度沒有特別限定， 但為了發(fā)揮作為粘附層的功能而優(yōu)選5nm以上。但是若過厚，則有可能發(fā)現(xiàn)因結(jié)晶生長(zhǎng)而 造成表面的凹凸增加等本發(fā)明的用途中不為優(yōu)選的影響，優(yōu)選為5 μ m以下。M層的厚度更 優(yōu)選為IOnm以上，進(jìn)一步優(yōu)選為30nm以上，另外更優(yōu)選為3 μ m以下，進(jìn)一步優(yōu)選為2 μ m 以下。上述這樣的Ni層，粘附性良好地形成于含有Au、Au合金、Pd或Pd合金的襯底層 的表面，但在形成有Ni層的襯底層的表面，也可以實(shí)施等離子體清洗等的前處理。由此，Ni 層與襯底層的粘附性更良好。還有，上述襯底層如上述含有Au、Au合金、Pd或Pd合金，其 通過鍍敷等形成，但出于如下這樣的理由即，既要在形成碳皮膜以外的地方作為電接點(diǎn)包 括耐久性在內(nèi)而發(fā)揮功能，(與Ni的情況相同)又處于不要使表面的凹凸增加的范圍，其厚 度優(yōu)選為0. ΟΙμ 5μ 左右，更優(yōu)選為0. 5μπι 3μ 左右，進(jìn)一步優(yōu)選為1 μ m 2 μ m 左右。另外，探針的基材可以是Au合金或Pd合金。還有，上述襯底層優(yōu)選實(shí)質(zhì)由Au、Au合金、Pd或Pd合金構(gòu)成，更優(yōu)選由Au、Au合 金、Pd或Pd合金構(gòu)成。在此，作為Au合金是和Co、Ni、Ag、Pd、Pt、Cu等的合金，Au的濃度 通常為30原子％以上，更優(yōu)選為50原子％以上，進(jìn)一步優(yōu)選為70原子％以上。另外，在Au 合金中，Co、Ni、Ag、Pd、Pt、Cu等的合金元素的濃度優(yōu)選為0. 1 50原子％。另外，作為Pd 合金是和Co、Au、Ag、Cu等的合金，Pd的濃度通常為30原子％以上，更優(yōu)選為70原子％以 上。另外，在Pd合金中，Co、Au、Ag、Cu等的合金元素的濃度優(yōu)選為0. 1 50原子％。另外，作為上述襯底層的成分組成，并沒有規(guī)定不可避免地混入的微量成分，只要 不阻礙本發(fā)明的特性，就能夠允許這些不可避免的雜質(zhì)的微量混入。另一方面，中間層的外側(cè)層(碳皮膜側(cè)層)由含有Cr、Cr合金、W、W合金的至少 一種的層(以下稱為“Cr、W含有層”)構(gòu)成，但該層也包括各種形態(tài)。例如有如下情況等 (a)由上述Cr、Cr合金、W、W合金的任意一種的一層構(gòu)成；(b)層疊種類不同的兩層以上而 構(gòu)成；(c)多組層疊種類不同的兩層以上而進(jìn)行更多層地層疊，這些形態(tài)都可以采用。另外，作為上述Cr、W含有層的成分組成，并沒有規(guī)定不可避免地混入的微量成 分，只要不阻礙本發(fā)明的特性，就能夠允許這些不可避免的雜質(zhì)的微量混入。該Cr、W含有層的厚度(多層時(shí)為合計(jì)厚度)優(yōu)選為5nm 2μπι左右，更優(yōu)選為 IOnm 300nm左右。由濺射等方法形成的Cr、W含有層具有容易柱狀生長(zhǎng)的性質(zhì)，為厚膜 時(shí)表面的凹凸顯著，在作為電接點(diǎn)構(gòu)件的用途中不為優(yōu)選，因此與M層相比優(yōu)選厚度的上 限狹窄。關(guān)于形成于最表面的碳皮膜的厚度，優(yōu)選為IOnm ΙΟμπι左右，更優(yōu)選為 IOOnm 2 μ m左右。從耐久性這一點(diǎn)出發(fā)雖然優(yōu)選厚的，但是若是過厚，則不僅表面的凹凸 增加，而且因?yàn)閮?nèi)部應(yīng)力而發(fā)生膜的剝離，會(huì)對(duì)作為電接點(diǎn)構(gòu)件的特性(接觸電阻)構(gòu)成障礙。在碳皮膜中含有金屬或其碳化物，而其含量決定碳皮膜的電阻率。另外，根據(jù)接觸端子的形狀、有效的接觸面積、檢查時(shí)要求的接觸電阻值和需要的測(cè)試次數(shù)，含量存在最佳 值。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，碳皮膜中的金屬或其碳化物的含量?jī)?yōu)選為10 30原子％左右，更優(yōu) 選為15 25原子％左右。還有，碳皮膜中含有的金屬是容易形成碳化物的金屬時(shí)，會(huì)均一地分散在碳皮膜 中，以非晶質(zhì)保持均一的狀態(tài)。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，作為碳皮膜中含有的金屬，可列舉W、Ta、 Mo、Nb、Ti、Cr等，能夠這些金屬的一種以上。其中，如果考慮碳化物的穩(wěn)定性和廉價(jià)地獲 取，則W最為優(yōu)選。在本發(fā)明的電接點(diǎn)構(gòu)件中，其基本構(gòu)造為，在含有Au、Au合金、Pd或Pd合金的襯底 層表面，經(jīng)由具有既定的層疊構(gòu)造的中間層，形成含有金屬和/或其碳化物的碳皮膜，但根 據(jù)需要在上述中間層和碳皮膜之間，還形成梯度組成層也有用，即從基材側(cè)(即中間層側(cè)) 向碳皮膜層側(cè)，碳含量隨之梯度性地增加的層(與之相應(yīng)，碳膜中的金屬和/或其碳化物的 含量減少)。通過采用這一結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步提高最表面的碳皮膜和上述中間層的粘附性。本發(fā)明的電接點(diǎn)構(gòu)件，作為其代表的形態(tài)列舉的是接觸式探針，但并不限于這樣 的接觸式探針，例如也包括板簧形態(tài)和其他形態(tài)。即，在這些形態(tài)中，也有相當(dāng)于角的地方 存在的情況(例如板簧的拐角部、半球狀的突起等)，也有發(fā)生上述這樣的剪切力的情況。 另外，在上述這樣的接觸式探針中，接觸部分(與被測(cè)體接觸的部分)的形態(tài)也已知有各種 各樣，例如有分成兩部分、分成三部分、分成四部分的(或不進(jìn)行分割的)等，但本發(fā)明的電 接點(diǎn)構(gòu)件任何一種都包括。由本發(fā)明的電接點(diǎn)構(gòu)件檢查的的被測(cè)體(電極)通常使用焊料，但其基本上都含 有Sn，該Sn特別容易附著在接觸式探針的表面。因此，被測(cè)體含有Sn或Sn合金時(shí)，若應(yīng)用 本發(fā)明的電接點(diǎn)構(gòu)件，則會(huì)特別有效地發(fā)揮其效果。作用本發(fā)明的電接觸構(gòu)件使用的基材，例如能夠適用由鈹銅(Be-Cu)、鈀(Pd)或 其合金、碳工具鋼的任意一種構(gòu)成的材料，但并不限定于這些。以下，列舉實(shí)施例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明當(dāng)然不受下述實(shí)施例限制，在能 夠符合前后述的宗旨的范圍內(nèi)當(dāng)然也可以適當(dāng)加以變更實(shí)施，這些均包含在本發(fā)明的技術(shù) 范圍內(nèi)。(實(shí)施例)
[實(shí)施例1]接觸式探針如圖1所示，使用了前端部被分成四部分的彈簧內(nèi)置探針。該接觸式 探針其表面由Au鍍敷，基材1為Be-Cu制。還有，圖1模式化地表示從側(cè)面投影其前端部 的狀態(tài)，其形狀顯示為兩個(gè)突起。另外在圖1中，2表示襯底層，3表示由M或M合金構(gòu)成 的內(nèi)側(cè)層，4表示含有Cr、Cr合金、W、W合金的至少一種的外側(cè)層，5表示含有金屬和/或其 碳化物的碳皮膜。在磁控管濺射裝置中，分別配置碳(石墨)靶、Cr靶和Ni靶，在與之對(duì)向的位置 配置有接觸式探針。對(duì)濺射室進(jìn)行真空排氣達(dá)到6.7X10_4pa以下后，導(dǎo)入Ar氣體將壓力調(diào)節(jié)至 0. 13Pa。對(duì)基材外加高頻電壓，實(shí)施Ar離子刻蝕后，層疊厚50nm的Ni和厚50nm的Cr而 形成為與基材的粘附層，再在其上交互地將Cr和碳(carbon)成膜，同時(shí)緩緩地使碳皮膜的 比率增加形成梯度組成層(所述圖1中未圖示)(厚度100nm)，最后，在最表面的碳皮膜的成膜時(shí)，以5. 66ff/cm2的投入功率密度使載有W芯片的石墨靶發(fā)生DC磁控管放電，對(duì)基材外 加-IOOV的偏壓，實(shí)施涂敷達(dá)到大約400nm (0.4 μ m)的厚度。這時(shí)，除了不形成Ni層以外， 其他均與上述同樣，也制作成膜的接觸式探針(比較例)。使用上述各接觸式探針同時(shí)，也使用在同樣的基材上進(jìn)行了成膜的板，實(shí)施評(píng)價(jià) 粘附力的劃痕試驗(yàn)。劃痕評(píng)價(jià)為，使用市場(chǎng)銷售的劃痕儀，以工作臺(tái)速度IOmm/分，負(fù)荷速 度40N/分和100N/分這兩個(gè)條件，測(cè)量剝離載荷(Au襯底層露出的時(shí)刻的載荷)，由此評(píng) 價(jià)粘附性。其結(jié)果顯示在圖2中(實(shí)施例表示為“DLC/梯度組成/Cr/Ni，比較例表示為 "DLC/梯度組成/Cr”)。由該結(jié)果可知，插入Ni層時(shí)粘附性顯著提高。使用上述形成的各帶碳皮膜接觸式探針，對(duì)于由 無鉛焊料611+3原子％01+0.5原 子％々0構(gòu)成的電極，進(jìn)行10萬次的接觸，觀察前端部的膜剝離的狀況。另外，為了確認(rèn)膜 剝離是否會(huì)影響電阻值的穩(wěn)定性，每次接觸都實(shí)施IOOmA的通電，求得電阻值的變化(電阻 值變動(dòng))。但是，電阻的測(cè)定100次作為一次。在使用本發(fā)明的接觸式探針時(shí)的10萬次的接觸后的前端部的狀態(tài)顯示在圖3(a) 和圖3(b)(表示前端部的狀態(tài)的替代附圖用的掃描型顯微鏡照片)中。在此，圖3(b)是圖 3(a)中用實(shí)線圍住部分的放大圖。另外，這時(shí)的電阻值的變化(接觸次數(shù)與電阻值變動(dòng)的 關(guān)系)顯示在圖4中。使用比較例(沒有形成Ni層的)的接觸式探針時(shí)，在10萬次的接觸后的前端部 的狀態(tài)顯示在圖5(a)和圖5(b)(表示前端部的狀態(tài)的替代附圖用的掃描型顯微鏡照片) 中。在此，圖5(b)是圖5(a)中用實(shí)線圍住部分的放大圖。另外，這時(shí)的電阻值的變化(接 觸次數(shù)與電阻值變動(dòng)的關(guān)系)顯示在圖6中。未形成Ni層而只以Cr層作為中間層的，可確認(rèn)到表面的碳皮膜剝離，Au合金的 表面露出(圖5(b)的虛線圍住的部分)。可知在其影響下電阻值變動(dòng)也大(圖6)。雖然 電阻值變動(dòng)的允許值因試驗(yàn)對(duì)象的種類等而不同，但假如允許500πιΩ的變化，則可知比較 例一萬次左右為臨界，而本發(fā)明則可以進(jìn)行10萬次以上的接觸。[實(shí)施例2]作為接觸式探針，使用的是在Be-Cu制的基材1的表面，鍍敷有Pd (襯底層)的探 針(與實(shí)施例1同樣，前端部被分成四部分的形狀)，除此以外，均與實(shí)施例1同樣，依次形 成m層、Cr層、梯度組成層和碳皮膜，成為帶碳皮膜接觸式探針。使用上述形成的帶碳皮膜接觸式探針，對(duì)于由無鉛焊料(Sn+3原子％ Cu+0. 5原 子％ Ag)構(gòu)成的電極，進(jìn)行10萬次的接觸，觀察前端部的膜剝離的狀況，并且，為了確認(rèn)膜 剝離是否會(huì)影響電阻值的穩(wěn)定性，每次接觸都實(shí)施IOOmA的通電，求得電阻值的變化(電阻 值變動(dòng))(其中，電阻的測(cè)定100次作為一次)。使用該接觸式探針時(shí)的電阻值變化(接觸 次數(shù)與電阻值變動(dòng)的關(guān)系)顯示在圖7中。其結(jié)果可知，未見因膜剝離造成的電阻值上升， 電阻值穩(wěn)定，無需進(jìn)行探針的清理等附加處理可進(jìn)行穩(wěn)定的測(cè)量達(dá)6萬次左右。[實(shí)施例3]作為接觸式探針，使用與基材1為Pd合金的市場(chǎng)銷售的接觸式探針(與實(shí)施例1 同樣，前端部被分成四部分的形狀)，除此以外，與實(shí)施例1同樣，依次形成Ni層、Cr層、梯 度組成層和碳皮膜，成為帶碳皮膜接觸式探針。使用上述形成的帶碳皮膜接觸式探針，對(duì)于由無鉛焊料(Sn+3原子％ Cu+0. 5原子％ 構(gòu)成的電極，進(jìn)行10萬次的接觸，觀察前端部的膜剝離的狀況。其結(jié)果是，未觀察 到膜剝離，與實(shí)施例2同樣，確認(rèn)到能夠確保穩(wěn)定的膜的密接性。[實(shí)施例4]作為接觸式探針，使用基材1為Be-Cu，在其表面順序鍍敷由Ni和Au (更詳細(xì)地 說，在基材Be-Cu之上順序形成有M鍍層、Au鍍層)，并且，使用前端形狀僅有一個(gè)頂點(diǎn)，市 場(chǎng)銷售的接觸式探針，除此以外，與實(shí)施例1同樣，依次形成Ni層、Cr層、梯度組成層和碳 皮膜，成為帶碳皮膜接觸式探針(4-1)。另外，此時(shí)形成將上述Ni層從50nm變更為2μπι的 接觸式探針(4-2:除Ni層以外與4-1完全相同)。使用接觸式探針4-1和4-2，準(zhǔn)備與作為IC電極一種的d_PPF(Palladium Pre Plated Lead Frame :Cu合金基材上鍍NiO. 6 μ m左右、鍍Pd，在最表面Au極薄層，合計(jì)20nm 左右)同樣層疊構(gòu)造的平板，對(duì)其在130°C的條件下以接觸式探針設(shè)計(jì)的形成進(jìn)行10萬次 的連續(xù)接觸(電流等條件與實(shí)施例1相同)。在圖8 (接觸式探針4-1)和圖9 (接觸式探針 4-2)中顯示此時(shí)的電阻值變化。另外，在圖11(a) (d)(接觸式探針4-1)和圖12(a) (d)(接觸式探針4-2)中顯示試驗(yàn)后的接觸式探針表面的SEM觀察結(jié)果。在此，圖11(a) 和圖11(b)是從上面看的SEM觀察結(jié)果，圖11(b)是圖11(a)中用實(shí)線圍住部分的放大圖。 圖11(c)和圖11(d)是從側(cè)面看的SEM觀察結(jié)果，圖11(d)是圖11(c)中用實(shí)線圍住部分 的放大圖。同樣，圖12(a)和圖12(b)是從上面看的SEM觀察結(jié)果，圖12(b)是圖12(a)中 用實(shí)線圍住部分的放大圖。圖12(c)和圖12(d)是從側(cè)面看的SEM觀察結(jié)果，圖12(d)是 圖12(c)中用實(shí)線圍住部分的放大圖。在與Sn和Sn合金等進(jìn)行比較與硬質(zhì)的Pd-PPF接觸時(shí)，即使是歷來顯示優(yōu)異的耐 久性的4-1的DLC鍍敷接觸式探針，由于接觸產(chǎn)生的大的應(yīng)力，雖然DLC膜未發(fā)生剝離等， 但是探針前端部發(fā)現(xiàn)變形。而Ni厚的4-2接觸式探針，完全未發(fā)現(xiàn)變形。由于Ni層的厚 膜化，緩和了碳皮膜產(chǎn)生的應(yīng)力，防止破損和變形，發(fā)揮更高的耐久性。[參考例]使用如實(shí)施例4中使用的市場(chǎng)銷售的接觸式探針，即接觸式探針4-1、4_2那樣，未 形成Ni層、Cr層、梯度組成層和碳皮膜的接觸式探針(接觸式探針4-0)，與實(shí)施例4同樣， 進(jìn)行10萬次連續(xù)接觸。圖10中表示此事的電阻值的變化。另外，圖13(a) (d)中表示試 驗(yàn)后的接觸式探針表面的SEM觀察結(jié)果。在此，圖13(a)和圖13(b)是從上面看的SEM觀察 結(jié)果，圖13(b)是圖13(a)中用實(shí)線圍住部分的放大圖。另外，圖13(b)中記載的Cu表示 來自基材(Be-Cu)的Cu。圖13(c)和圖13(d)是從側(cè)面看到的SEM觀察結(jié)果，圖13(d)是 圖13(c)中用實(shí)線圍住部分的放大圖。如圖13(a) (d)所示，不滿足本發(fā)明條件的接觸 式探針4-0，由于接觸產(chǎn)生的大的應(yīng)力，接觸表面被大幅削去，基材露出。與該參考例比較， 即使是接觸式探針4-1，探針的變形也顯著變小，也沒有磨損和消耗，因此，探針的耐久性大 幅提高。接觸式探針4-2顯現(xiàn)更高的效果。
權(quán)利要求
1.一種電接點(diǎn)構(gòu)件，是在具有角的前端部與被測(cè)體反復(fù)接觸的電接點(diǎn)構(gòu)件，其特征在 于，包括基材；形成在所述前端部的基材表面上，含有Au、Au合金、Pd或Pd合金的襯底層； 形成在該襯底層表面上的中間層；形成在該中間層的表面上，含有金屬和該金屬的碳化物 中的至少一個(gè)的碳皮膜，并且，所述中間層為層疊構(gòu)造，其具有含有Ni或Ni合金的內(nèi)側(cè)層；和含有Cr、Cr合 金、W、W合金中的至少一種的外側(cè)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電接點(diǎn)構(gòu)件，其中，所述碳皮膜中所含的金屬是從W、Ta、Mo、 Nb、Ti和Cr構(gòu)成的群中選出的至少一種以上的金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電接點(diǎn)構(gòu)件，其中，所述碳皮膜中的金屬和/或其碳化物的含 量為10 30原子％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電接點(diǎn)構(gòu)件，其中，所述碳皮膜的厚度為IOnm 10μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電接點(diǎn)構(gòu)件，其中，被檢測(cè)的被測(cè)體含有Sn或Sn合金。
全文摘要
提供一種電接點(diǎn)構(gòu)件，可極力降低至少具有角的這種電接點(diǎn)構(gòu)件在使用時(shí)構(gòu)成問題的這種碳皮膜的剝離，能夠長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的電接觸。一種電接點(diǎn)構(gòu)件，是在具有角的前端部與被測(cè)體反復(fù)接觸的電接點(diǎn)構(gòu)件，其特征在于，包括基材；形成在所述前端部的基材表面上，含有Au、Au合金、Pd或Pd合金的襯底層；形成在該襯底層表面上的中間層；形成在該中間層的表面上，含有金屬和該金屬的碳化物中的至少一個(gè)的碳皮膜，并且，所述中間層為層疊構(gòu)造，其具有含有Ni或Ni合金的內(nèi)側(cè)層；和含有Cr、Cr合金、W、W合金中的至少一種的外側(cè)層。
文檔編號(hào)G01R31/26GK102033144SQ20101029849
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者宮本隆志, 山口證, 平野貴之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所, 株式會(huì)社鋼臂功科研