Sondenstift-Materialien
Sondenstift-Materialien aus Edelmetallen, die in der Inspektionsphase der Halbleiterproduktion verwendet werden.
Eine breite Palette an Edelmetallen sind verfügbar für Sondenstifte, die für die Inspektion in der Anfangs- bzw. Endphase der Halbleiterproduktion durchgeführt wird.
Anwendung von Sondenstift-Materialien
Prüfungen zur Stromleitung werden für integrierte Halbleiterschaltkreise in der Anfangs- und Endphase der Halbleiterproduktion durchgeführt.
Die Prüfung, die in der Anfangsphase durchgeführt wird, wird Wafertest genannt. Hierbei werden Sondenkarten verwendet. Für die Taster der Sondenkarten werden beispielsweise Cantilever oder vertikale Sondenstifte eingesetzt.
Die Stromleitungsprüfung der Endphase wird auch Finaltest genannt, und eine Testbuchse wird verwendet. Für diese Buchsen wird ein Sondenstift des Federkontakt-Typs verwendet.
Es sind verschiedene Materialien für die Sondenstifte verfügbar, da die Leistungsanforderungen in Bezug auf deren mechanische Eigenschaften (z.B. Härte oder Flexibilität) und elektrische Eigenschaften (z.B. elektrischer Widerstand) von der jeweiligen Anwendung abhängen.
![[Erläuterungsdiagramm der Anwendung von Sondenstift-Materialien] (Anfamgsphase) Wafertest- Cntilever Vertikal, (Endphase) Finaltest- Federkontakt-Typ](https://prod-cms-cache-bucket.s3-ap-northeast-1.amazonaws.com/wp-content/uploads/sites/images/ex/de/products/images/probe-pins/img_block01_01.jpg)
Arten und Merkmale von Sondenstiften
■Cantilever-Sondenstifte
- Hauptmerkmale:
Diese Sondenstifte werden für Sondenkarten zum Prüfen von Leiterplatten mit einer Anschlussstruktur verwendet, die nach dem Cantilever-Prinzip funktioniert. Die Spitze des Sondenstifts ist nadelförmig zugespitzt und gebogen. - Erforderliche Materialeigenschaften:
Materialhärte, Linearität, elektrische Widerstandsfähigkeit, Flexibilität, usw. - Drahtdurchmesser: Φ50～300µm
■Vertikale Sondenstifte
- Hauptmerkmale:
Diese Sondenstifte werden für Sondenkarten zum Prüfen von Leiterplatten mit einer Anschlussstruktur verwendet, die nach dem Prinzip der Knickspannung funktioniert. Die Spitze des Sondenstifts ist, je nach Leiterplatte, nadelförmig oder halbkugelförmig ausgeführt. - Erforderliche Materialeigenschaften:
Materialhärte, Linearität, elektrische Widerstandsfähigkeit, Flexibilität, usw. - Drahtdurchmesser: Φ20～70µm
■Federkontaktstifte
- Hauptmerkmale:
Diese Stifte werden auch Federstifte oder Federkontakte genannt. Sie werden für Stromleitungsprüfungen im Bereich der integrierten Schaltkreise, elektronischen Komponenten und Leiterplatten verwendet. Die Spitze des Stifts ist so ausgeführt, dass sie dem zu prüfenden Gegenstand entspricht. - Erforderliche Materialeigenschaften:
Materialhärte, Linearität, Kontaktresistenz, usw. - Drahtdurchmesser: Φ500µm～1,000µm
Liste von gängigen Sondenstift-Materialien
| SP-1 | SP-2 | SP-3 | TK-1 | TK-H | TK-FS | TK-SK | Blechmaterial (Referenzwerte) |
Rh | Ir | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TK-101 | TK-FS | |||||||||||
| Zusammensetzung (Masse%) |
Pd | 35 | – | 43 | 40 | 45 | 55.8 | 48.9 | – | 55.8 | – | – |
| Ag | 30 | 10 | 40 | 29.5 | 19.5 | 6.9 | 19.25 | 10 | 6.9 | – | – | |
| Au | 10 | 70 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | |
| Pt | 10 | 5 | 0.5 | – | – | – | – | – | – | – | – | |
| Andere | Cu, Zn | Cu, Ni | Cu | Cu, andere |
Cu, andere |
Cu, andere |
Cu, andere |
Cu | Cu, andere |
Rh | Ir | |
| Verwendbarer Kabeldurchmesser (mm) |
0.08- 1.00 |
0.08- 1.00 |
0.08- 1.00 |
0.05- 1.00 |
0.50- 1.00 |
0.04- 1.00 |
0.50- 0.8 |
0,20 … 0,03 |
0.1※ |
0.03- 0.30 |
0.03- 0.30 |
|
| Elektrischer Widerstand |
25.0 | 13.3 | 28.3 | 10.4 | 10.6 | 6.8 | 16.1 | 2.5 | 6 | 4.8 | 5.6 | |
| Konduktivität (%IACS) |
6.9 | 13.0 | 6.1 | 16.6 | 16.3 | 25.4 | 10.7 | 60-70 | 24.6 | 35.9 | 30.8 | |
| Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands (ppm) |
299 | 420 | 542 | 814 | 1091 | 1346 | – | – | – | 4500 | 3900 | |
| Vickershärte (HV) |
300-350 | 300-360 | -320 | 460-490 | 500-520 | 400-520 | 600-640 | 250-300 | 400-420 | 400-550 | 500-750 | |
| Zugfestigkeit (MPa) |
1210- 1450 |
1210- 1350 |
1140- 1395 |
1550- 1750 |
1470- 1550 |
1250- 1720 |
– | 900- 1000 |
1200 | 1400- 1800 |
1700- 3600 |
|
| Bruchdehnung (%) |
1-2 | 1-2 | 1-2 | 2-3 | 1-2 | 8-13 | – | – | 1-2 | 1-2 | 1-2 | |
| Youngscher Modul (GPa) |
112 | 106 | 119 | 110 | 112 | 150 | – | 105 | 110 | 380 | 530 | |
| 0,2% Dehngrenze (MPa) |
1160- 1400 |
1100- 1250 |
– | 1410- 1630 |
1360- 1490 |
1180- 1640 |
– | – | 1150 | ～1700 | ～3400 | |
| Elastizitätsgrenze (MPa) |
1110- 1170 |
1050- 1100 |
900- 1000 |
1100- 1280 |
900- 1100 |
1000- 1500 |
– | – | – | ～1350 | ～2900 | |
| Dehnung an Elastizitätsgrenze (%) |
0.9- 1.3 |
0.8- 1.0 |
0.7- 0.9 |
1.5- 1.7 |
0.7- 0.9 |
0.8- 1.1 |
– | – | – | 0.3- 0.6 |
0.4- 0.6 |
|
| Anzahl an 90°-Biegungen*1 (Mal) | 3-6 | 3-6 | 8.5 | 0-2 | 0-1 | 8-10 | – | – | – | – | – | |
| Bemerkungen | Äquivalent zu ASTM B540 |
– | – | – | – | *2 | Patent angemeldet | – | *3 | *2 | *2 | |
*1:Wiederholte Anzahl an Biegungen bis Bruch bei einem Kabeldurchmesser von 0,10mm (Firmenrichtlinie)
*2:Das Unternehmen ist Patentinhaber dieses Produktes
*3:Fragen Sie uns nach anderen Blechdicken.
Obiges handelt sich um ein Beispiel. Wir nehmen gerne Anfragen bzgl. alternativen Zusammensetzungen entgegen.
*Die oben angegebenen Werte sind Kennwerte der gelieferten Drahtmateriale. Es gibt unterschiedliche Eigenschaftswerte für Drahtmateriale und Blechmateriale.
*Für TK-FS, SP-1 und TK101 ist auch Blechmaterial erhältlich. Einzelheiten finden Sie unter „Für die Lieferung von Blechmaterial“ am Ende dieser Seite.
Entwickeltes Material: TK-FS
Niedrige elektrische Widerstandsfähigkeit, hohe Flexibilität und ein breiter Härtebereich werden gleichzeitig erzielt.
Ein Material, dass gleichzeitig die drei Funktionalitäten der hohen Materialhärte, niedrigen elektrischen Widerstandsfähigkeit und hohen Flexibilität erzielt, gab es bisher noch nicht in unserer Produktpalette. Dieses Erstreben konnte jedoch mit diesem Produkt erfüllt werden. Dasselbe Material kann deshalb für eine Vielfalt an Sondenstiften angewendet werden. Es ist beispielsweise geeignet für Cantilever-Sondenkarten für den Wafertest (Anfangsphase) oder vertikale Sondenstifte.
Merkmale
- Folgende drei Funktionalitäten sind gleichzeitig gegeben: Eine Vickershärte, die mehr als 500 beträgt, eine elektrische Widerstandsfähigkeit unter 7,0µΩ･cm und eine Flexibilität, die mehr als 10 Biegungen standhalten kann (Firmenrichtlinie).
- Dank unserer einzigartigen Verarbeitungstechnik ist eine Anpassung an einen breiten Vickers-Härtebereich (400 bis 520) möglich.
- Das Material einen höheren Bruchdehnungswert (8%～13%) als bisherige Sondenstift-Materialien der TANAKA PRECIOUS METAL TECHNOLOGIES
Leistungsmerkmale von TK-FS (im Vergleich zu gängigen Sondenstift-Materialien)
-
Leistungsvergleich mit gängigen Sondenstift-Materialien (Härte/Konduktivität)
![[Vergleichsdiagramm von Leistung mit gängigen Sondenstift-Materialien (Härte/Konduktivität)] TK-FS et al.](https://prod-cms-cache-bucket.s3-ap-northeast-1.amazonaws.com/wp-content/uploads/sites/images/ex/de/products/images/probe-pins/img_block04_01.jpg)
-
Leistungsvergleich mit gängigen Sondenstift-Materialien (Bruchdehnung)
![[Vergleichsdiagramm von Leistung mit gängigen Sondenstift-Materialien (Bruchdehnung)] TK-FS et al.](https://prod-cms-cache-bucket.s3-ap-northeast-1.amazonaws.com/wp-content/uploads/sites/images/ex/de/products/images/probe-pins/img_block04_02.jpg)
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Leistungsvergleich mit gängigen Sondenstift-Materialien (90°-Biegung)
![[Vergleichsdiagramm von Leistung mit gängigen Sondenstift-Materialien (90°-Bogen)] TK-FS et al.](https://prod-cms-cache-bucket.s3-ap-northeast-1.amazonaws.com/wp-content/uploads/sites/images/ex/de/products/images/probe-pins/img_block04_03.jpg)
-
Merkmale von TK-FS (Hohe Biegefestigkeit)
-
Schema zur wiederholten 90°-Biegeprüfung.
-
Entwickeltes Material: TK-SK
Palladium-Legierung mit Härte von 640 HV
reduziert verschleißbedingte Verformungen der Kontaktstifte
um Testsysteme langlebiger und kostengünstiger zu machen
■Verwendungen
Mit einer maximalen Härte von 640 HV eignet sich der neue Werkstoff TK-SK als Palladiumlegierung für Kontaktstifte vor allem zum Einsatz in Testsockeln bei der abschließenden elektrischen Prüfung von Halbleiterbauteilen im Back-End-Bereich.
■Leistungsmerkmale
Bei der Qualitätsprüfung werden in Testsockeln Federkontaktstifte (sogenannte Pogo-Pins) als Kontaktierungselemente verwendet. Hierzu muss der Tastkopf an der Spitze des Kolbens die Leiterplatte berühren, was mit der Zeit zu einer verschleißbedingten Verformung führt. Auch kann bei der Prüfung Lotmaterial am Kolben haften bleiben, welches dann im Zuge der Reinigung wieder abgeschliffen werden muss. Dies beschleunigt den Verschleiß und die Verformung des Kontaktstiftes.
Die Abnutzung der Kontaktstifte bei der Bauteilprüfung erfordert eine regelmäßige Wartung der Testsysteme. Durch den Einsatz besonders harter Materialien lässt sich die Abnutzung und Verformung der Testpins reduzieren, was eine längere Lebensdauer und kostengünstigere Prüfsysteme ermöglicht.
■Produktmerkmale (Referenzwerte)
| Physikalische Eigenschaft | Kennwerte |
|---|---|
| 0.50-0.8 | |
| Schmelzpunkt (℃) | 997℃ |
| Dichte (g/cm3) | 10.52 |
| Vickershärte | 640 |
| 16.1 | |
| Leitfähigkeit (%IACS) | 10.7 |
■Kontaktstift-Materialien von TANAKA und unedle
Hartmetalle im Härtevergleich
Mit einer Härte, die unedlen Hartmetallen entspricht, ist
TK-SK der härteste Werkstoff von TANAKA
Für die Lieferung von Blechmaterial
Für TK-FS, SP-1 und TK101 ist auf Kundenwunsch auch Blechmaterial erhältlich.
■Eigenschaften
| TK-FS (Pd-Ag-Cu) | SP-1 (Pd-Ag-Au-Pt-Cu) | TK-101 (Cu-Ag) | ||
|---|---|---|---|---|
| Density (g/cm3) | 10.49 | 11.90 | 9.07 | |
| Melting Point (℃) | 1,100 | 1,098 | 780 (Solidus) | |
| Electrical Resistivity at R.T. (µΩ･cm) |
As-Rolled | – | 25.2 | 2.5 |
| As-Aged | 6※ | – | – | |
| Hardness Vickers/Surface (HV) |
As-Rolled | – | 300 | 330 |
| As-Aged | 400-420※ | – | – | |
| Tensile Strength/RD (MPa) | 1,200※ | 1,100 | 1,000 | |
| Young’s Modulus/RD (GPa) | 110※ | 110 | 105 | |
| 0.2% proof stress/RD (MPa) | 1,150※ | – | 900 | |
*Bei dem TK-FS-Blech handelt es sich um eine Entwicklung, bei der die Werte für die Eigenschaften nur als Referenz dienen.
■Lieferbare Blechgröße
| TK-FS (Pd-Ag-Cu) | SP-1 (Pd-Ag-Au-Pt-Cu) | TK-101 (Cu-Ag) | |
|---|---|---|---|
| Thickness (mm) | 0.10 | 0.05 | 0.20～0.03 |
| Width (mm) | 55 | 62 | 100 |
| Length (mm) | 50～330 | 50～300 | 50～330 |
Bei der Anlieferung der Proben werden keine Fragen zu Verwerfungen oder Windungen gestellt, die auf Wunsch des Kunden besprochen werden können.