Sondenstift-Materialien

Sondenstift-Materialien

Sondenstift-Materialien Produktbild

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

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 TK-1Pro TK-FS TK-SK TK-101 Rh Ir
Zusammensetzung
(mass%)
Pd 35 40 55.8 48.9
Ag 30 10 29.5 6.9 19.25 10
Au 10 70
Pt 10 5
Andere Cu, Zn Cu, Ni Cu, andere Cu, andere Cu, andere Cu Rh Ir
Verwendbarer Kabeldurchmesser
(mm)
0.08-1.00 0.08-1.00 0.10-1.00 0.03-1.00 0.50-0.80 1.00*4 0.03-0.30 0.03-0.30
Elektrischer Widerstand
(µΩ·cm, @R.T.)
25.0 13.3 11.0 6.1-6.9 16.1 2.2 4.8 5.6
Konduktivität (%IACS) 6.9 13.0 15.7 25.0-28.3 10.7 80 35.9 30.8
Temperaturkoeffizient des
elektrischen Widerstands
(ppm)
299 420 1346 4500 3900
Vickershärte (HV) 300-350 300-360 500-540 400-520 600-640 250-300 400-550 500-750
Zugfestigkeit (MPa) 1210-1450 1210-1350 1800-2000 1250-1720 930 1400-1800 1700-
Bruchdehnung (%) 1-2 1-2 2-3 10-25 0-1 1-2 1-2 1-2
Youngscher Modul (GPa) 112 106 110 150 119 105 380 530
0,2% Dehngrenze (MPa) 1160-1400 1100-1250 1180-1640 800-900 -1700 -3400
Elastizitätsgrenze (MPa) 1110-1170 1050-1100 1000-1500 600-700 -1350 -2900
Dehnung an Elastizitätsgrenze (%) 0.9-1.3 0.8-1.0 0.8-1.1 0-1.0 0.2-0.8 0.3-0.6 0.4-0.6
Anzahl an 90°-Biegungen*1 3-6 3-6 0-2 10-14
Bemerkungen *2 *3 *3 *3 *3

*1:Wiederholte Anzahl an Biegungen bis Bruch bei einem Kabeldurchmesser von 0,10mm (Firmenrichtlinie)
*2:Äquivalent zu ASTM B540
*3:Das Unternehmen ist Patentinhaber dieses Produktes
*4:TK-101 ist nur mit einem Φ1,00 mm erhältlich.

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 TK-101 ist auch Blechmaterial erhältlich. Einzelheiten finden Sie unter „Für die Lieferung von Blechmaterial“ am Ende dieser Seite.

Standardmaterialien: TK-1Pro

Standardmaterialien für Federkontakte-Typen bereitgestellt von TANAKA

Verwendungen

Dieses Material wird hauptsächlich für Federkontaktstifte-Plungerkomponenten verwendet.
Die Bearbeitbarkeit wurde verbessert, während die stabile Kontaktwiderstandsstabilität des herkömmlichen TK-1 beibehalten wurde.

Eigenschaften

  • Verbesserte mechanische Eigenschaften des herkömmlichen TK-1
  • Härte um ca. 10 % gegenüber dem herkömmlichen TK-1 erhöht
  • Darüber hinaus trägt eine verbesserte Zähigkeit zu einer verbesserten Bearbeitbarkeit beim Schneiden bei.

Vergleich der Dreipunkt-Biegeeigenschaften zwischen TK-1Pro und TK-1

Vergleichsdiagramm der Dreipunktbiegeeigenschaften zwischen TK-1Pro und TK-1

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 (10%~25%) als bisherige Sondenstift-Materialien der TANAKA PRECIOUS METAL TECHNOLOGIES

Leistungsmerkmale von TK-FS (im Vergleich zu gängigen Sondenstift-Materialien)

  • Härte/Konduktivität

    [Vergleichsdiagramm von Leistung mit gängigen Sondenstift-Materialien (Härte/Konduktivität)] TK-FS et al.

  • Bruchdehnung

    [Vergleichsdiagramm von Leistung mit gängigen Sondenstift-Materialien (Bruchdehnung)] TK-FS et al.

  • Merkmale von TK-FS (Hohe Biegefestigkeit)

    Merkmale von TK-FS (Hohe Biegefestigkeit) 1

  • Merkmale von TK-FS (Hohe Biegefestigkeit) 2

  • Schema zur wiederholten 90°-Biegeprüfung.

Entwickeltes Material: TK-SK

TK-SK Produktbild

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 Plunger die Leiterplatte berühren, was mit der Zeit zu einer verschleißbedingten Verformung führt. Auch kann bei der Prüfung Lotmaterial am Plunger 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
Drahtdurchmesserspanne (mm) 0.50-0.80
Schmelzpunkt (℃) 997℃
Dichte (g/cm3) 10.52
Vickershärte 640
Spezifischer Widerstand (µΩ·cm) 16.1
Leitfähigkeit (%IACS) 10.7

Kontaktstift-Materialien von TANAKA und unedle
Hartmetalle im Härtevergleich

Härtevergleich unserer Materialien für Sondenstifte mit hochharten unedlen Metallmaterialien

Mit einer Härte, die unedlen Hartmetallen entspricht, ist
TK-SK der härteste Werkstoff von TANAKA

Blechmaterial für vertikalen Sondenstift

Blechmaterial für vertikalen Sondenstift Produktbild

Wir bieten verschiedene Edelmetallbleche (Blechmaterialien) an.
Minimale Dicke von 30 µm realisiert. Ideal für moderne Fine-Pitch-Anforderungen.

Für TK-FS, SP-1 und TK-101 ist auf Kundenwunsch auch Blechmaterial erhältlich.

Eigenschaften

TK-FS
(Pd-Ag-Cu)
SP-1
(Pd-Ag-Au-Pt-Cu)
TK-101
(Cu-Ag)
Dichte (g/cm3) 10.49 11.90 9.07
Schmelzpunkt (℃) 1,100 1,098 780 (Solidus)
Elektrischer
Widerstand
at R.T. (µΩ・cm)
As-Rolled 25.2 2.5
As-Aged 6*
Vickershärte
(HV)
As-Rolled 300 330
As-Aged 400-420*
Zugfestigkeit (MPa) 1,200* 1,100 1,000
Youngscher Modul (GPa) 110* 110 105
0,2% Dehngrenze (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)
Dicke (mm) 0.10 0.05 0.20~0.03
Breite (mm) 55 62 100
Länge (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.

Vergleich der Eigenschaften von Kupferlegierungsblechmaterialien für Sondenstifte (Leitfähigkeit/U.T.S.@20℃)

Vergleichstabelle der Eigenschaften von Kupferlegierungsblechmaterialien für Sondenstifte