2022-151628 プローブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022151628

(43)【公開日】2022-10-07

(54)【発明の名称】プローブ

(51)【国際特許分類】

   G01R 1/06 20060101AFI20220929BHJP

   G01R 1/067 20060101ALI20220929BHJP

   G01R 31/26 20200101ALI20220929BHJP

   H01R 13/03 20060101ALI20220929BHJP

   C22C 5/04 20060101ALI20220929BHJP

   C22C 9/00 20060101ALI20220929BHJP

   C22C 9/06 20060101ALI20220929BHJP

   C22C 19/03 20060101ALI20220929BHJP

   C22C 30/02 20060101ALI20220929BHJP

【ＦＩ】

G01R1/06 Z

G01R1/067 C

G01R31/26 J

H01R13/03 A

C22C5/04

C22C9/00

C22C9/06

C22C19/03 M

C22C30/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022019334

(22)【出願日】2022-02-10

(31)【優先権主張番号】P 2021053184

(32)【優先日】2021-03-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000006758

【氏名又は名称】株式会社ヨコオ

(74)【代理人】

【識別番号】100110928

【弁理士】

【氏名又は名称】速水 進治

(74)【代理人】

【識別番号】100127236

【弁理士】

【氏名又は名称】天城 聡

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 賢一

【テーマコード（参考）】

2G003

2G011

【Ｆターム（参考）】

2G003AA07

2G003AG03

2G003AG12

2G003AH05

2G011AA04

2G011AA09

2G011AB01

2G011AB03

2G011AB04

2G011AB05

2G011AB07

2G011AC14

2G011AC21

2G011AE22

2G011AF03

2G011AF07

(57)【要約】

【課題】プローブに含まれる成分のはんだへの拡散を抑制する。
【解決手段】プローブ１００は、１５質量％以上６０質量％以下のＰｄと、３質量％以上７９．９質量％以下のＣｕと、０．１質量％以上７５質量％以下のＮｉ及びＰｔの少なくとも一方と、を含んでいる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１５質量％以上６０質量％以下のＰｄと、
３質量％以上７９．９質量％以下のＣｕと、
０．１質量％以上７５質量％以下のＮｉ及びＰｔの少なくとも一方と、
を含むプローブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プローブに関する。

【背景技術】

【0002】

集積回路等の検査対象物を検査するため、ソケットに設けられたプローブを介して、検査対象物を検査基板に電気的に接続させることがある。プローブは、Ｐｄ、Ｃｕ及びＡｇの合金を含んでいることがある。

【0003】

特許文献１には、Ｐｄ、Ｃｕ及びＡｇの合金の一例について記載されている。特許文献１に記載の合金は、１６％以上５０％以下のＣｕと、約３５％～約５９％のＰｄと、４％以上のＡｇと、を含んでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第１９３５８９７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

Ｐｄ、Ｃｕ及びＡｇの合金は、プローブを構成する材料に利用されることがある。しかしながら、Ｐｄ、Ｃｕ及びＡｇの合金を含むプローブの先端を検査対象物のはんだに繰り返し接触させて電気的に接続させた場合、ジュール熱等の要因によって、はんだに含まれるＳｎ等の成分と、プローブに含まれる成分と、が相互に拡散する傾向があった。プローブに含まれる成分が拡散すると、プローブの先端が消耗し得る。プローブの先端が消耗した場合、プローブとはんだとの接触抵抗の変動が生じ得る。したがって、Ｐｄ、Ｃｕ及びＡｇの合金を含むプローブが用いられる場合、プローブの先端の洗浄や交換の回数が比較的多くなり、検査効率が低下し得る。

【0006】

本発明の目的の一例は、プローブに含まれる成分のはんだへの拡散を抑制することにある。本発明の他の目的は、本明細書の記載から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、
１５質量％以上６０質量％以下のＰｄと、
３質量％以上７９．９質量％以下のＣｕと、
０．１質量％以上７５質量％以下のＮｉ及びＰｔの少なくとも一方と、
を含むプローブである。

【発明の効果】

【0008】

本発明の上記態様によれば、プローブに含まれる成分のはんだへの拡散を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係るソケットの断面図である。

【図2】第１の変形例に係るソケットの断面図である。

【図3】第２の変形例に係るプローブの断面図である。

【図4】試験材料に含まれるＰｄの質量比が４５質量％である実施例２～４について、試験材料に含まれるＮｉの質量比と、試験材料の比抵抗と、の関係を示すグラフである。

【図5】試験材料に含まれるＮｉの質量比が１０質量％である実施例３、６及び１０と、試験材料に含まれるＮｉの質量比が１質量％である実施例７及び１１と、について、試験材料に含まれるＰｄの質量比と、試験材料の硬さと、の関係を示すグラフである。

【図6】試験材料に含まれるＰｄの質量比が４５質量％である実施例２～４と、試験材料に含まれるＰｄの質量比が３５質量％である実施例５～８と、試験材料に含まれるＰｄの質量比が２５質量％である実施例１０～１１と、について、試験材料に含まれるＮｉの質量比と、試験材料とはんだとの間の拡散層の厚さと、の関係を示すグラフである。

【図7】図６に示したグラフの一部分を拡大したグラフである。

【図8】試験材料がＰｔを含まずに１０質量％のＮｉを含む実施例３、６及び１０並びに比較例３について、試験材料に含まれるＰｄの質量比と、試験材料とはんだとの間の拡散層の厚さと、の関係を示すグラフである。

【図9】試験材料に含まれるＰｄの質量比と、Ｃｕの質量比と、Ｎｉ及びＰｔの少なくとも一方の質量比と、の関係を示す三角グラフである。

【図10】第１試験ピン、第２試験ピン及び第３試験ピンの側面図である。

【図11】連続通電試験後の第１試験ピンの接触部の先端のＳＥＭ画像を示す図である。

【図12】連続通電試験後の第２試験ピンの接触部の先端のＳＥＭ画像を示す図である。

【図13】連続通電試験後の第３試験ピンの接触部の先端のＳＥＭ画像を示す図である。

【図14】通電耐久試験後の第４試験ピンの接触部の先端のＳＥＭ画像を示す図である。

【図15】通電耐久試験後の第５試験ピンの接触部の先端のＳＥＭ画像を示す図である。

【図16】通電耐久試験後の第６試験ピンの接触部の先端のＳＥＭ画像を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態及び変形例について、図面を用いて説明する。すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

【0011】

本明細書において、「第１」、「第２」、「第３」等の序数詞は、特に断りのない限り、同様の名称が付された構成を単に区別するために付されたものであり、構成の特定の特徴（例えば、順番又は重要度）を意味するものではない。

【0012】

図１は、実施形態に係るソケット１０の断面図である。

【0013】

図１において、「＋Ｚ」によって示される矢印は、鉛直方向の上方向を示しており、「－Ｚ」によって示される矢印は、鉛直方向の下方向を示している。以下、必要に応じて、鉛直方向に直交する方向を水平方向という。

【0014】

ソケット１０は、プローブ１００及び絶縁支持体２００を備えている。プローブ１００は、絶縁支持体２００に形成された貫通孔に設けられている。プローブ１００は、第１プランジャ１１０、第２プランジャ１２０、チューブ１３０及びスプリング１４０を有している。図１では、プローブ１００を用いて、検査対象物２０が検査基板３０によって検査されている状態が示されている。具体的には、図１に示す状態では、プローブ１００を介して、検査対象物２０のはんだボール２２と、検査基板３０のパッド３２と、が電気的に接続されている。

【0015】

チューブ１３０は、鉛直方向に延伸している。スプリング１４０は、チューブ１３０の内部に位置している。プローブ１００は、チューブ１３０を有していなくてもよい。スプリング１４０は、チューブ１３０の中心を鉛直方向に通過する仮想軸の周りにスパイラル状に巻かれている。

【0016】

第１プランジャ１１０は、スプリング１４０の上端側に位置している。第１プランジャ１１０は、スプリング１４０によって、上方に向けて、すなわち、第２プランジャ１２０から離れる方向に向けて付勢されている。検査対象物２０が検査基板３０によって検査されている状態において、第１プランジャ１１０は、プローブ１００の上方に位置する検査対象物２０に接続されている。この状態において、第１プランジャ１１０の先端、すなわち上端は、検査対象物２０のはんだボール２２に接触している。図１に示す例において、第１プランジャ１１０の先端は、第１プランジャ１１０の中心を鉛直方向に通過する仮想軸の周りに等間隔で並ぶ複数の尖りを有している。第１プランジャ１１０の先端の形状は図１に示す例に限定されない。

【0017】

第２プランジャ１２０は、スプリング１４０の下端側に位置している。第２プランジャ１２０は、スプリング１４０によって、下方に向けて、すなわち、第１プランジャ１１０から離れる方向に向けて付勢されている。検査対象物２０が検査基板３０によって検査されている状態において、第２プランジャ１２０は、プローブ１００の下方に位置する検査基板３０に接続されている。この状態において、第２プランジャ１２０の先端、すなわち下端は、検査基板３０のパッド３２に接触している。第２プランジャ１２０の先端は、半球形上となっている。第２プランジャ１２０の先端の形状は図１に示す例に限定されない。

【0018】

第１プランジャ１１０は、材料（Ａ）を含んでいる。材料（Ａ）は、１５質量％以上６０質量％以下のＰｄと、３質量％以上７９．９質量％以下のＣｕと、０．１質量％以上７５質量％以下のＮｉ及びＰｔの少なくとも一方と、を含んでいる。例えば、第１プランジャ１１０のうちの少なくとも表面が材料（Ａ）からなっている。この例では、例えば、第１プランジャ１１０の全体が材料（Ａ）から形成されていてもよい。或いは、材料（Ａ）は、めっき等の処理によって第１プランジャ１１０の表面を覆っていてもよい。材料（Ａ）が第１プランジャ１１０の表面を覆う場合、第１プランジャ１１０のうち材料（Ａ）によって覆われている部分は、材料（Ａ）と異なる材料から形成されていてもよい。また、例えば、第１プランジャ１１０のうち、少なくとも、はんだボール２２と接触する部分が材料（Ａ）からなっていてもよい。この例では、例えば、材料（Ａ）は、めっき等の処理によって、第１プランジャ１１０のうちはんだボール２２と接触する部分の表面のみを覆っていてもよい。

【0019】

材料（Ａ）に含まれるＰｄの質量比の下限は、例えば、材料（Ａ）の耐食性の観点から決定されている。材料（Ａ）に含まれるＰｄの質量比が高くなるほど、材料（Ａ）の耐食性が高くなる傾向がある。材料（Ａ）の耐食性の観点より、材料（Ａ）に含まれるＰｄの質量比の下限は、上述した値にすることができる。材料（Ａ）に含まれるＰｄの質量比の下限は、例えば、１７質量％、２０質量％、２５質量％又は３０質量％としてもよい。

【0020】

材料（Ａ）に含まれるＰｄの質量比の上限は、例えば、材料（Ａ）に含まれる成分とはんだボール２２等のはんだに含まれる成分との拡散の抑制の観点から決定されている。材料（Ａ）に含まれるＰｄの質量比が一定比より高い場合、材料（Ａ）に含まれる成分とはんだに含まれる成分との拡散を十分に抑制することが難しくなる場合がある。これらの観点より、材料（Ａ）に含まれるＰｄの質量比の上限は、上述した値にすることができる。材料（Ａ）に含まれるＰｄの質量比の上限は、例えば、５５質量％、５０質量％、４８質量％又は４５質量％としてもよい。

【0021】

材料（Ａ）に含まれるＰｄの質量比は、例えば、１７質量％以上５５質量％以下とすることができる。或いは、材料（Ａ）に含まれるＰｄの質量比は、例えば、２０質量％以上５０質量％以下とすることができる。

【0022】

材料（Ａ）に含まれるＣｕの質量比の下限は、例えば、材料（Ａ）の硬さの観点から決定されている。Ｐｄ及びＣｕの合金によって材料（Ａ）の硬さを向上させることができる場合がある。一方、材料（Ａ）に含まれるＣｕの質量比が一定比より低い場合、材料（Ａ）の十分な硬さを確保することが難しくなる場合がある。材料（Ａ）の硬さの観点より、材料（Ａ）に含まれるＣｕの質量比の下限は、上述した値にすることができる。材料（Ａ）に含まれるＣｕの質量比の下限は、例えば、５質量％、２２質量％又は３０質量％としてもよい。

【0023】

材料（Ａ）に含まれるＣｕの質量比の上限は、例えば、材料（Ａ）の耐食性の観点から決定されている。材料（Ａ）に含まれるＣｕの質量比が一定比より高い場合、材料（Ａ）の十分な耐食性を確保することが難しくなる場合がある。材料（Ａ）の耐食性の観点より、材料（Ａ）に含まれるＣｕの質量比の上限は、上述した値にすることができる。材料（Ａ）に含まれるＣｕの質量比の上限は、例えば、７４質量％又は６５質量％としてもよい。

【0024】

材料（Ａ）に含まれるＣｕの質量比は、例えば、５質量％以上７４質量％以下であることが好ましい。

【0025】

材料（Ａ）に含まれるＮｉ及びＰｔの少なくとも一方の質量比の下限は、例えば、材料（Ａ）に含まれる成分のはんだボール２２等のはんだへの拡散の抑制の観点から決定されている。材料（Ａ）に含まれるＮｉ及びＰｔの少なくとも一方の質量比が高くなるほど、材料（Ａ）に含まれる成分のはんだへの拡散が抑制される傾向がある。材料（Ａ）に含まれる成分のはんだへの拡散の抑制の観点から、材料（Ａ）に含まれるＮｉ及びＰｔの少なくとも一方の質量比の下限は、上述した値にすることができる。材料（Ａ）に含まれるＮｉ及びＰｔの少なくとも一方の質量比の下限は、例えば、０．３質量％、０．５質量％又は１質量％としてもよい。なお、特に断りがない限り、材料（Ａ）がＮｉ及びＰｔの双方を含む場合における材料（Ａ）に含まれるＮｉ及びＰｔの少なくとも一方の質量比とは、材料（Ａ）に含まれるＮｉの質量比と、材料（Ａ）に含まれるＰｔの質量比と、の合計を意味する。

【0026】

材料（Ａ）に含まれるＮｉ及びＰｔの少なくとも一方の質量比の上限は、例えば、材料（Ａ）の比抵抗の観点から決定されている。Ｎｉを含む材料（Ａ）の比抵抗は、材料（Ａ）に含まれるＮｉの質量比又はＮｉ及びＰｔの総質量比が高くなるほど、高くなる傾向がある。特に、Ｎｉを含む材料（Ａ）の比抵抗は、材料（Ａ）に含まれるＮｉの質量比又はＮｉ及びＰｔの総質量比が７５質量％を越えると、高くなる。材料（Ａ）の比抵抗の観点より、材料（Ａ）に含まれるＮｉ及びＰｔの少なくとも一方の質量比の上限は、上述した値にすることができる。材料（Ａ）に含まれるＮｉ及びＰｔの少なくとも一方の質量比の上限は、例えば、７０質量％、６５質量％、３０質量％又は２５質量％としてもよい。

【0027】

材料（Ａ）に含まれるＮｉ及びＰｔの少なくとも一方の質量比は、例えば、０．３質量％以上７０質量％以下とすることができる。或いは、材料（Ａ）に含まれるＮｉ及びＰｔの少なくとも一方の質量比は、例えば、０．５質量％以上６５質量％以下とすることができる。

【0028】

本実施形態において、はんだボール２２は、Ｓｎ－Ｂｉ系はんだから形成されている。Ｓｎ－Ｂｉ系はんだの硬さは比較的低い。したがって、材料（Ａ）の硬さは、例えば、２００ＨＶ程度で十分である。はんだボール２２は、Ｓｎ－Ｂｉ系はんだと異なるはんだから形成されていてもよい。

【0029】

本実施形態においては、第１プランジャ１１０が、Ｎｉ及びＰｔのいずれも含まないでＰｄ、Ｃｕ及びＡｇからなる合金を含む場合や、Ｎｉ及びＰｔのいずれも含まないでＰｄ及びＣｕからなる合金を含む場合と比較して、第１プランジャ１１０の先端とはんだボール２２の表面との間の界面において、第１プランジャ１１０に含まれる成分のはんだボール２２への拡散を抑制することができる。また、本実施形態においては、第１プランジャ１１０が、Ｎｉ及びＰｔのいずれも含まないでＰｄ、Ｃｕ及びＡｇからなる合金を含む場合や、Ｎｉ及びＰｔのいずれも含まないでＰｄ及びＣｕからなる合金を含む場合と比較して、第１プランジャ１１０に含まれる成分のはんだボール２２への拡散が抑制されることで、第１プランジャ１１０の先端の消耗を抑制することができる。

【0030】

以下、必要に応じて、Ｎｉ及びＰｔのいずれも含まないでＰｄ、Ｃｕ及びＡｇからなる合金をＰｄＣｕＡｇ合金という。また、必要に応じて、Ｎｉ及びＰｔのいずれも含まないでＰｄ及びＣｕからなる合金をＰｄＣｕ合金という。なお、ＰｄＣｕＡｇ合金は、半導体検査用プローブ用途として広く一般的に使用されている。

【0031】

材料（Ａ）が用いられる場合、ＰｄＣｕＡｇ合金又はＰｄＣｕ合金が用いられる場合と比較して、材料（Ａ）に含まれる成分のはんだへの拡散が抑制される理由は、次のとおりであると推定される。すなわち、材料（Ａ）とはんだとが接触する際に材料（Ａ）とはんだとの間の界面において、材料（Ａ）に含まれるＮｉ及びＰｔの少なくとも一方に起因して、Ｓｎ－ＮｉやＳｎ－Ｐｔ等の金属化合物を含む緻密な薄膜が形成される。この金属化合物が材料（Ａ）とはんだとの間の界面に存在する場合、この金属化合物が材料（Ａ）とはんだとの間の界面に存在しない場合と比較して、材料（Ａ）及びはんだに含まれる成分の拡散がこの金属化合物によって抑制される。これに対して、ＰｄＣｕＡｇ合金又はＰｄＣｕ合金が用いられる場合、上記金属化合物は形成され難い。したがって、本実施形態においては、第１プランジャ１１０がＰｄＣｕＡｇ合金又はＰｄＣｕ合金を含む場合と比較して、第１プランジャ１１０の先端とはんだボール２２との間において、第１プランジャ１１０に含まれる成分のはんだボール２２への拡散を抑制することができる。

【0032】

図２は、第１の変形例に係るソケット１０Ａの断面図である。本変形例に係るソケット１０Ａは、以下の点を除いて、実施形態に係るプローブ１００と同様である。

【0033】

第１プランジャ１１０Ａの下端には、第１プランジャ１１０Ａの下方に向けて延伸する延伸部１１２Ａが設けられている。第１プランジャ１１０Ａ及び延伸部１１２Ａは、一体となっている。したがって、第１プランジャ１１０Ａ及び延伸部１１２Ａの双方が材料（Ａ）を含んでいる。延伸部１１２Ａの下端には、先端ヘッド１１４Ａが設けられている。先端ヘッド１１４Ａは、材料（Ａ）を含んでいてもよいし、又は含んでいなくてもよい。

【0034】

第２プランジャ１２０Ａの上端には、基端部１２２Ａが設けられている。基端部１２２Ａの上面には、基端部１２２Ａの上方に向けて開口した穴１２４Ａが形成されている。基端部１２２Ａのうち穴１２４Ａを画定する内壁の一部分には、係止部１２６Ａが設けられている。穴１２４Ａのうち係止部１２６Ａにおける水平方向の直径は、穴１２４Ａのうち係止部１２６Ａより下方に位置する部分における水平方向の直径より狭くなっている。先端ヘッド１１４Ａは、穴１２４Ａのうち係止部１２６Ａよりも下方に入り込んでいる。また、先端ヘッド１１４Ａは、穴１２４Ａのうち係止部１２６Ａよりも下方において鉛直方向に可動になっている。先端ヘッド１１４Ａの水平方向の直径は、穴１２４Ａのうち係止部１２６Ａにおける水平方向の直径より大きくなっている。したがって、先端ヘッド１１４Ａが穴１２４Ａの上方に向けて抜けることが係止部１２６Ａによって防止されている。

【0035】

本変形例に係るプローブ１００Ａは、実施形態に係るプローブ１００のチューブ１３０に対応するチューブを有していない。スプリング１４０Ａは、第１プランジャ１１０Ａの下端と、基端部１２２Ａの上端と、の間に位置している。また、スプリング１４０Ａは、延伸部１１２Ａの周りにスパイラル状に巻かれている。第１プランジャ１１０Ａ、延伸部１１２Ａ及び先端ヘッド１１４Ａは、スプリング１４０Ａによって上方に向けて付勢されている。第２プランジャ１２０Ａ及び基端部１２２Ａは、スプリング１４０Ａによって下方に向けて付勢されている。

【0036】

図３は、第２の変形例に係るプローブ１００Ｂの断面図である。本変形例に係るプローブ１００Ｂは、以下の点を除いて、実施形態に係るプローブ１００と同様である。

【0037】

図３に示す例では、第１プランジャ１１０Ｂ及びチューブ１３０Ｂが一体となっている。したがって、第１プランジャ１１０Ｂ及びチューブ１３０Ｂの双方が材料（Ａ）を含んでいる。また、第１プランジャ１１０Ｂ及びチューブ１３０Ｂは、スプリング１４０Ｂによって、上方に向けて、すなわち、第２プランジャ１２０Ｂから離れる方向に向けて付勢されている。第２プランジャ１２０Ｂは、スプリング１４０Ｂによって、下方に向けて、すなわち、第１プランジャ１１０Ｂから離れる方向に向けて付勢されている。

【0038】

以上、図面を参照して本発明の実施形態及び変形例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

【実施例0039】

本発明の一態様を実施例及び比較例に基づいて説明する。本発明は、以下の各実施例に限定されるものではない。

【0040】

表１は、実施例１～２０及び比較例１～３の各々の試験材料に含まれるＰｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｇ及びＩｎの組成（単位：質量％）を示す表である。

【表1】

【0041】

実施例１～２０及び比較例１～３の各々の試験材料は以下のようにして作製した。

【0042】

実施例１について、表１に示すように、４８質量％のＰｄと、２２質量％のＣｕと、３０質量％のＮｉと、を配合して、配合物を得た。実施例２～２０及び比較例１～３の各々についても、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｇ及びＩｎを表１に示す実施例２～２０及び比較例１～３の組成となるように配合して、配合物を得た。表１における数値「０」は、「０」に対応する金属が配合されていないことを意味している。

【0043】

次いで、実施例１～２０及び比較例１～３の各々について、上記配合物をアルゴン雰囲気中においてアーク溶解にて溶解し、合金インゴットを作製した。

【0044】

次いで、実施例１～２０及び比較例１～３の各々について、上記合金インゴットの圧延及び熱処理を繰り返すことで、圧延率７５％の板材と、圧延率９０％の板材と、の２種類の板材を作製した。圧延率ＲＲは、合金インゴットの圧延前の厚さをｔ１とし、合金インゴットの圧延後の厚さをｔ２として、以下の式（１）に従って決定されている。
ＲＲ＝（ｔ１－ｔ２）／ｔ１ （１）

【0045】

表２は、実施例１～２０及び比較例１～３の各々について、試験材料の比抵抗と、試験材料の硬さと、試験材料とはんだとの間の拡散層の厚さと、の測定結果を示す表である。

【表2】

【0046】

実施例１～２０及び比較例１～３の各々について、試験材料の比抵抗は、試験材料の電気抵抗Ｒを室温で測定し、以下の式（２）に従って比抵抗ρを算出することで測定した。
ρ＝ＲＳ／ｌ （２）
ただし、ｌは、試験材料のうち電流が流れる方向の長さであり、Ｓは、試験材料のうち電流が流れる方向に垂直な断面積である。比抵抗の測定においては、圧延率９０％の板材を試験材料として用いた。

【0047】

実施例１～２０及び比較例１～３の各々について、試験材料の硬さは、マイクロビッカース硬さ試験機で、試験材料の厚さ方向に平行な方向から見て試験材料の表面の中心に２００ｇｆの荷重を１０秒間加えることで測定した。硬さの測定においては、圧延率７５％の板材を試験材料として用いた。

【0048】

実施例１～２０及び比較例１～３の各々について、試験材料とはんだとの間の拡散層の厚さは、次のようにして測定した。まず、Ｓｎ－Ｂｉ系はんだを試験材料上に載せた。次いで、Ｓｎ－Ｂｉ系はんだを試験材料に載せた状態で試験材料及びＳｉ－Ｂｉ系はんだをＮ_２雰囲気中２５０℃で１時間熱処理して、試験材料上ではんだを溶融させた。次いで、試験材料を樹脂に埋め込んで、試験材料とはんだとの双方を含む断面を露出させた。次いで、ＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用いて、試験材料とはんだとの間の界面を、試験材料のうちはんだが載せられた表面に垂直な方向に線分析を行った。拡散層は、はんだから拡散するＳｎと、試験片から拡散するＰｄと、の双方が存在する層とした。ＥＰＭＡの測定結果から、拡散層の厚さを測定した。拡散層の厚さの測定においては、圧延率７５％の板材を試験材料として用いた。

【0049】

表２に示すように、実施例１～２０において、比抵抗は２０μΩ・ｃｍ～７０μΩ・ｃｍの範囲にあった。これに対して、比較例１～３では、比抵抗は２０μΩ・ｃｍ～４０μΩ・ｃｍであった。実施例１～２０と、比較例１～３と、の比較より、試験材料がＮｉ及びＰｔの少なくとも一方を含む場合の比抵抗は、試験材料がＰｄＣｕＡｇ合金又はＰｄＣｕ合金である場合の比抵抗よりも著しく高くなることはないといえる。

【0050】

図４は、試験材料に含まれるＰｄの質量比が４５質量％である実施例２～４について、試験材料に含まれるＮｉの質量比と、試験材料の比抵抗と、の関係を示すグラフである。

【0051】

図４において、グラフの横軸は、試験材料に含まれるＮｉの質量比（単位：質量％）を示している。グラフの縦軸は、試験材料の比抵抗（単位：μΩ・ｃｍ）を示している。

【0052】

図４における丸プロットは、実施例２～４のプロットを示している。図４における実線曲線は、実施例２～４のプロットの傾向から推定される曲線である。

【0053】

図４に示すように、試験材料に含まれるＮｉの質量比が高くなるほど、試験材料の比抵抗が高くなる傾向がある。試験材料の比抵抗を１００μΩ・ｃｍ以下に抑える観点からすると、試験材料に含まれるＮｉの質量比は３５質量％以下にする必要があるといえる。

【0054】

表２に示すように、実施例１～２０において、硬さは２１０ＨＶ～３９０ＨＶの範囲にあった。これに対して、比較例１～３では、硬さは２７０ＨＶ～３５０ＨＶの範囲にあった。実施例１～２０と、比較例１～３と、の比較より、試験材料がＮｉ及びＰｔの少なくとも一方を含む場合の硬さは、試験材料がＰｄＣｕＡｇ合金又はＰｄＣｕ合金である場合の硬さとほぼ同等にすることができるといえる。

【0055】

図５は、試験材料に含まれるＮｉの質量比が１０質量％である実施例３、６及び１０と、試験材料に含まれるＮｉの質量比が１質量％である実施例７及び１１と、について、試験材料に含まれるＰｄの質量比と、試験材料の硬さと、の関係を示すグラフである。

【0056】

図５において、グラフの横軸は、試験材料に含まれるＰｄの質量比（単位：質量％）を示している。グラフの縦軸は、試験材料の硬さ（単位：ＨＶ）を示している。

【0057】

図５における黒丸プロットは、実施例３、６及び１０のプロットを示している。図５における白丸プロットは、実施例７及び１１のプロットを示している。図５における「１０質量％ Ｎｉ」が付された直線は、実施例３、６及び１０のプロットの傾向から推定される直線である。図５における「１質量％ Ｎｉ」が付された直線は、実施例７及び１１のプロットの傾向から推定される直線である。

【0058】

図５に示すように、試験材料に含まれるＮｉの質量比が一定である場合、試験材料に含まれるＰｄの質量比が高くなるほど、試験材料の硬さが高くなる傾向がある。また、試験材料に含まれるＰｄの質量比が一定である場合、試験材料に含まれるＮｉの質量比が高くなるほど、試験材料の硬さが高くなる傾向がある。試験材料に含まれるＮｉの質量比が１質量％である場合に試験材料の硬さを２００ＨＶ以上に維持する観点からすると、試験材料に含まれるＰｄの質量比は２０質量％以上にする必要があるといえる。

【0059】

表２に示すように、実施例１～２０のいずれにおいても、拡散層の厚さは、２００μｍ以下となった。特に、試験材料がＰｔでなくＮｉを含む実施例１～１１において、拡散層の厚さは、７０μｍ以下となった。これに対して、比較例１～３では、拡散層の厚さが２００μｍより厚くなった。実施例１～２０と、比較例１～３と、の比較より、試験材料がＮｉ及びＰｔの少なくとも一方を含む場合、試験材料がＰｄＣｕＡｇ合金又はＰｄＣｕ合金である場合と比較して、試験材料に含まれる成分のはんだへの拡散を抑制することができるといえる。

【0060】

図６は、試験材料に含まれるＰｄの質量比が４５質量％である実施例２～４と、試験材料に含まれるＰｄの質量比が３５質量％である実施例５～８と、試験材料に含まれるＰｄの質量比が２５質量％である実施例１０～１１と、について、試験材料に含まれるＮｉの質量比と、試験材料とはんだとの間の拡散層の厚さと、の関係を示すグラフである。図７は、図６に示したグラフの一部分を拡大したグラフである。

【0061】

図６及び図７において、グラフの横軸は、試験材料に含まれるＮｉの質量比（単位：質量％）を示している。グラフの縦軸は、試験材料とはんだとの間の拡散層の厚さ（単位：μｍ）を示している。

【0062】

図６及び図７における丸プロットは、試験材料に含まれるＰｄの質量比が４５質量％である実施例２～４のプロットを示している。図６及び図７における四角プロットは、試験材料に含まれるＰｄの質量比が３５質量％である実施例５～８のプロットを示している。図６及び図７における三角プロットは、試験材料に含まれるＰｄの質量比が２５質量％である実施例１０～１１のプロットを示している。

【0063】

試験材料に含まれるＰｄの質量比が４５質量％である丸プロットに付された曲線と、試験材料に含まれるＰｄの質量比が３５質量％である四角プロットに付された曲線と、試験材料に含まれるＰｄの質量比が２５質量％である三角プロットに付された曲線と、は、試験材料に含まれるＰｄの質量比が３５質量％であるプロットの傾向から推定される曲線である。

【0064】

図６及び図７に示すように、試験材料に含まれるＰｄの質量比が一定である場合、試験材料に含まれるＮｉの質量比が低くなるほど、拡散層の厚さが厚くなる傾向がある。また、試験材料に含まれるＮｉの質量比が一定である場合、試験材料に含まれるＰｄの質量比が高くなるほど、拡散層の厚さが厚くなる傾向がある。試験材料に含まれるＰｄの質量比が２５質量％である場合に拡散層の厚さを２００μｍ以下に抑える観点からすると、試験材料に含まれるＮｉの質量比は０．１質量％以上にする必要があるといえる。試験材料に含まれるＰｄの質量比が３５質量％である場合に拡散層の厚さを２００μｍ以下に抑える観点からすると、試験材料に含まれるＮｉの質量比は０．５質量％以上にする必要があるといえる。試験材料に含まれるＰｄの質量比が４５質量％である場合に拡散層の厚さを２００μｍ以下に抑える観点からすると、試験材料に含まれるＮｉの質量比は３質量％以上にする必要があるといえる。

【0065】

図８は、試験材料がＰｔを含まずに１０質量％のＮｉを含む実施例３、６及び１０並びに比較例３について、試験材料に含まれるＰｄの質量比と、試験材料とはんだとの間の拡散層の厚さと、の関係を示すグラフである。

【0066】

図８において、グラフの横軸は、試験材料に含まれるＰｄの質量比（単位：質量％）を示している。グラフの縦軸は、試験材料とはんだとの間の拡散層の厚さ（単位：μｍ）を示している。

【0067】

図８における丸プロットは、試験材料がＰｔを含まずに１０質量％のＮｉを含む実施例３、６及び１０並びに比較例３のプロットを示している。当該丸プロットに付された曲線は、当該プロットの傾向から推定される曲線である。

【0068】

図８に示すように、試験材料がＰｔを含まずに一定の質量比のＮｉを含む場合、試験材料に含まれるＰｄの質量比が高くなるほど、拡散層の厚さが厚くなる傾向がある。試験材料がＰｔを含まずに１０質量％のＮｉを含む場合に拡散層の厚さを２００μｍ以下に抑える観点からすると、試験材料に含まれるＰｄの質量比は６０質量％以下にする必要があるといえる。

【0069】

図９は、試験材料に含まれるＰｄの質量比と、Ｃｕの質量比と、Ｎｉ及びＰｔの少なくとも一方の質量比と、の関係を示す三角グラフである。

【0070】

三角グラフの右下側頂点から中央上側頂点にかけての辺は、試験材料に含まれるＰｄの質量比（単位：質量％）を示している。三角グラフの中央上側頂点から左下側頂点にかけての辺は、試験材料に含まれるＣｕの質量比（単位：質量％）を示している。三角グラフの左下側頂点から右下側頂点にかけての辺は、試験材料に含まれるＮｉ及びＰｔの少なくとも一方の質量比（単位：質量％）を示している。

【0071】

図９の三角グラフにおいてハッチングが付された領域は、Ｐｄの質量比が１５質量％以上６０質量％以下、Ｃｕの質量比が３質量％以上７９．９質量％以下、Ｎｉ及びＰｔの少なくとも一方の質量比が０．１質量％以上７５質量％以下の範囲を示している。実施例１～２０のプロットは、当該ハッチングが付された領域内に位置している。実施例１～２０のプロットの傾向より、当該ハッチングが付された領域内のいずれにおいても、試験材料がＰｄＣｕＡｇ合金又はＰｄＣｕ合金である場合と比較して、試験材料に含まれる成分のはんだへの拡散を抑制することができるといえる。

【0072】

プランジャとはんだとを時間的に連続して通電した場合のプランジャの先端の消耗の評価のため、実施例２の試験材料を含む第１試験ピンと、実施例１２の試験材料を含む第２試験ピンと、比較例１の試験材料を含む第３試験ピンと、を作製した。

【0073】

図１０は、第１試験ピン、第２試験ピン及び第３試験ピンの側面図である。図１０を用いて、第１試験ピン、第２試験ピン及び第３試験ピンの形状を説明する。

【0074】

各試験ピンは、柱部９０２及び接触部９０４を有している。柱部９０２は円柱形状とした。接触部９０４は柱部９０２の一端に設けられている。接触部９０４は、先端が半径０．０５ｍｍの半球状にほぼ尖った円錐形状とした。

【0075】

第１試験ピン、第２試験ピン及び第３試験ピンの連続通電試験として、１２０℃の温度下において各試験ピンの接触部の先端をバー形状のＳｎ－４０Ｂｉはんだに７２時間連続して接触させて１Ａの電流を流した。連続通電試験後の各試験ピンの先端を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。

【0076】

図１１は、連続通電試験後の第１試験ピンの接触部の先端のＳＥＭ画像を示す図である。図１２は、連続通電試験後の第２試験ピンの接触部の先端のＳＥＭ画像を示す図である。図１３は、連続通電試験後の第３試験ピンの接触部の先端のＳＥＭ画像を示す図である。

【0077】

図１１に示すように、第１試験ピンでは、第２試験ピン及び第３試験ピンと比較して、接触部の先端の消耗がほとんど生じなかった。

【0078】

図１２に示すように、第２試験ピンでは、第３試験ピンと比較すると、接触部の先端の消耗が抑制されていた。

【0079】

図１３に示すように、第３試験ピンでは、第１試験ピン及び第２試験ピンと比較して、接触部の先端の消耗が多かった。

【0080】

上述した結果より、プランジャがＮｉ及びＰｔの少なくとも一方を含む場合、プランジャがＰｄＣｕＡｇ合金を含む場合と比較して、プランジャとはんだとを時間的に連続して通電した場合のプランジャの先端の消耗を抑制することができるといえる。

【0081】

プランジャとはんだとを繰り返し通電した場合のプランジャの先端の摩耗の評価のため、実施例２の試験材料を含む第４試験ピンと、実施例１２の試験材料を含む第５試験ピンと、比較例１の試験材料を含む第６試験ピンと、を作製した。

【0082】

第４試験ピン、第５試験ピン及び第６試験ピンの形状は、接触部の形状を除いて、第１試験ピン、第２試験ピン及び第３試験ピンの形状と同一とした。第４試験ピン、第５試験ピン及び第６試験ピンの接触部の先端は、試験ピンの中心軸の周りに等間隔に並ぶ４つの尖りを有している。

【0083】

第４試験ピン、第５試験ピン及び第６試験ピンの通電耐久試験として、フライングプローブテスタを用いて１２５℃の温度下において試験ピン接触部の先端をバー形状のＳｎ－４０Ｂｉはんだに接触させて２Ａの電流を２０ｍｓ流すことを１０，０００回繰り返した。１０，０００回の各回において試験ピンの接触抵抗を測定した。

【0084】

図１４は、通電耐久試験後の第４試験ピンの接触部の先端のＳＥＭ画像を示す図である。図１５は、通電耐久試験後の第５試験ピンの接触部の先端のＳＥＭ画像を示す図である。図１６は、通電耐久試験後の第６試験ピンの接触部の先端のＳＥＭ画像を示す図である。

【0085】

図１４に示すように、第４試験ピンでは、第５試験ピン及び第６試験ピンと比較して、接触部の先端の摩耗がほとんど生じなかった。

【0086】

通電耐久試験後の第４試験ピンの接触部の先端の長さ寸法は、通電耐久試験前の第４試験ピンの長さ寸法より２．５μｍ減少していた。通電耐久試験の１０，０００回の第４試験ピンの接触抵抗の平均は３６．６ｍΩであった。

【0087】

図１５に示すように、第５試験ピンでは、第６試験ピンと比較すると、接触部の先端の摩耗が抑制されていた。

【0088】

通電耐久試験後の第５試験ピンの接触部の先端の長さの寸法は、通電耐久試験前の第５試験ピンの長さの寸法より１２．４μｍ減少していた。通電耐久試験の１０，０００回の第５試験ピンの接触抵抗の平均は３８．４ｍΩであった。

【0089】

図１６に示すように、第６試験ピンでは、第４試験ピン及び第５試験ピンと比較して、接触部の先端の摩耗が多かった。

【0090】

通電耐久試験後の第６試験ピンの接触部の先端の長さの寸法は、通電耐久試験前の第６試験ピンの長さの寸法より１７．４μｍ減少していた。通電耐久試験の１０，０００回の第６試験ピンの接触抵抗の平均は３４．６ｍΩであった。

【0091】

上述した結果より、プランジャがＮｉ及びＰｔの少なくとも一方を含む場合、プランジャがＰｄＣｕＡｇ合金を含む場合と比較して、プランジャとはんだとを繰り返し通電した場合のプランジャの先端の摩耗を抑制することができるといえる。また、プランジャとはんだとを繰り返し通電した場合において、プランジャがＮｉ及びＰｔの少なくとも一方を含むときの接触抵抗は、プランジャがＰｄＣｕＡｇ合金を含むときの接触抵抗とほぼ同等にすることができるといえる。

【0092】

本明細書によれば、以下の態様が提供される。
（態様１）
態様１は、
１５質量％以上６０質量％以下のＰｄと、
３質量％以上７９．９質量％以下のＣｕと、
０．１質量％以上７５質量％以下のＮｉ及びＰｔの少なくとも一方と、
を含むプローブである。
態様１によれば、プローブが、Ｎｉ及びＰｔのいずれも含まないでＰｄ、Ｃｕ及びＡｇからなる合金を含む場合や、Ｎｉ及びＰｔのいずれも含まないでＰｄ及びＣｕからなる合金を含む場合と比較して、プローブとはんだとの間の界面において、プローブに含まれる成分のはんだへの拡散を抑制することができる。

【符号の説明】

【0093】

１０ ソケット
１０Ａ ソケット
２０ 検査対象物
２２ ボール
３０ 検査基板
３２ パッド
１００ プローブ
１００Ａ プローブ
１００Ｂ プローブ
１１０ 第１プランジャ
１１０Ａ 第１プランジャ
１１０Ｂ 第１プランジャ
１１２Ａ 延伸部
１１４Ａ 先端ヘッド
１２０ 第２プランジャ
１２０Ａ 第２プランジャ
１２０Ｂ 第２プランジャ
１２２Ａ 基端部
１２４Ａ 穴
１２６Ａ 係止部
１３０ チューブ
１３０Ｂ チューブ
１４０ スプリング
１４０Ａ スプリング
１４０Ｂ スプリング
２００ 絶縁支持体
９０２ 柱部
９０４ 接触部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】