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プローブピン材料

プローブピン材料

プローブピン材料製品イメージ

半導体製造の検査工程で用いられる貴金属系プローブピン材料。

半導体製造の前工程及び後工程で実施される検査用のプローブピンとして幅広い貴金属材料を取り揃えています。

プローブピン材料の用途

半導体集積回路は、その製造工程における前工程と後工程のそれぞれで、通電試験が行われます。
前工程で行われる通電試験はウエハーテストと呼ばれ、プローブカードが使用されます。プローブカードには探針としてカンチレバータイプやバーチカルタイプなどのプローブピンが使われます。
後工程で行われる通電試験はファイナルテストと呼ばれ、テストソケットが使用されます。テストソケットには探針としてポゴピンタイプのプローブピンが使用されます。
プローブピン材料には、その用途に応じて硬さや曲げ性等の機械的性質、電気抵抗率等の電気的性質など求められる性能が異なるため、様々な材料がラインナップされています。

[プローブピン材料の用途説明図](前工程)ウエハーテスト-カンチレバータイプ/バーチカルタイプ、(後工程)ファイナルテスト-ポゴピンタイプ

プローブピンの種類と特徴

■カンチレバータイプ

  • 特徴：配線用基板のテスト用の片持ち梁の原理で働く端子構造を持つプローブカードに使われます。プローブピンの先端部は針状するテーパー加工と曲げ加工をして使用します。
  • 材料の要求特性：材料の硬さ、直線性、電気抵抗率、屈曲性等
  • 線径：Φ50～300µm

■バーチカルタイプ

  • 特徴：配線用基板のテスト用の座屈応力の原理で働く端子構造を持つプローブカードに使われます。プローブピンの先端部は基板に応じてニードルや半球形状等に加工して使用します。
  • 材料の要求特性：材料の硬さ、直線性、電気抵抗率、屈曲性等
  • 線径：Φ20～70µm

■ポゴピンタイプ

  • 特徴：スプリングプローブ･コンタクトプローブとも呼ばれます。IC、電子部品やプリント基板の電気的通電検査に使われます。先端部を検査対象に対応した形状に加工して使用します。
  • 材料の要求特性：材料の硬さ、直線性、接触抵抗等
  • 線径：Φ500µm～1,000µm

主要なプローブピン用材料一覧

SP-1 SP-2 SP-3 TK-1 TK-H TK-FS TK-SK 板材 参考値 Rh Ir
TK-101 TK-FS
組成
(mass%)		 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 – – – – – – – –
その他 Cu, Zn Cu, Ni Cu Cu等 Cu等 Cu等 Cu等 Cu Cu等 Rh Ir
対応線径
(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		 板厚
0.20～0.03		 板厚 0.1※ 0.03-
0.30		 0.03-
0.30
電気抵抗率
(µΩ·cm, @R.T.)		 25.0 13.3 28.3 10.4 10.6 6.8 16.1 2.5 6 4.8 5.6
導電率
(%IACS)		 6.9 13.0 6.1 16.6 16.3 25.4 10.7 60-70 24.6 35.9 30.8
抵抗温度係数
(ppm)		 299 420 542 814 1091 1346 – – – 4500 3900
ビッカース硬さ
(HV)		 300-350 300-360 -320 460-490 500-520 400-520 600-640 250-300 400-420 400-550 500-750
引張強さ
(MPa)		 1210-
1450		 1210-
1350		 1140-
1395		 1550-
1750		 1470-
1550		 1250-
1720		 – 900-
1000		 1200 1400-
1800		 1700-
3600
伸び
(%)		 1-2 1-2 1-2 2-3 1-2 8-13 – – 1-2 1-2 1-2
ヤング率
(GPa)		 112 106 119 110 112 150 – 105 110 380 530
0.2%耐力
(MPa)		 1160-
1400		 1100-
1250		 – 1410-
1630		 1360-
1490		 1180-
1640		 – – 1150 ～1700 ～3400
弾性限
(MPa)		 1110-
1170		 1050-
1100		 900-
1000		 1100-
1280		 900-
1100		 1000-
1500		 – – – ～1350 ～2900
弾性限伸び
(%)		 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
90°折り曲げ回数*1
(回)		 3-6 3-6 8.5 0-2 0-1 8-10 – – – – –
備考 ASTM B540
相当		 – – – – 当社保有特許
対象製品		 特許出願中 – ※ その他の板厚についてはお問い合わせください。 当社保有特許
対象製品		 当社保有特許
対象製品

*1：線径0.10mmにおける破断までの繰り返し折り曲げ回数(当社基準)

上記は一例であり、掲載のない組成にも対応いたしますのでご相談ください。

※上記は、線材でご提供する場合の特性値です。線材とシート(板材)では特性値が異なります。
※TK-FS、SP-1、TK101については、シート(板材)でのご提供も可能です。詳しくは当ページ下部の「シート(板材)のご提供」をご確認ください

開発材料：TK-FS

低い電気抵抗率、高い曲げ性、幅広い硬さレンジの全てを同時に実現。

高硬度、低電気抵抗率、高屈曲性という3つの機能を同時に達成する材料は、当社の既存製品にはありませんでしたが、本製品ではこの課題を解決することに成功し、同一材料で、様々なタイプのプローブピンへの適用が可能となりました。ウエハーテスト用(前工程)プローブカードのカンチレバータイプや、バーチカルタイプなど、幅広いタイプのプローブピンに対応できる材料です。

■特長

  • ビッカース硬さが500以上、7.0µΩ･cm以下の電気抵抗率を持ち、10回以上の繰り返し折り曲げ耐性(当社基準)といった3つの機能を同時に達成
  • 独自の加工技術により、幅広いビッカース硬さ(400～520)に調整が可能
  • 田中貴金属工業の既存のプローブピン材料よりも、高い伸び率(8%～13%)を有する

■TK-FSの性能(主要なプローブピン用材料との比較)

  • 主要なプローブピン用材料特性比較(硬さ/導電率)

    [プローブピン用材料特性比較(硬さ/導電率)比較グラフ]TK-FS他

  • 主要なプローブピン用材料特性比較(伸び率)

    [プローブピン用材料特性比較(伸び率)比較グラフ]TK-FS他

  • 主要なプローブピン用材料特性比較( 90°折り曲げ)

    [プローブピン用材料特性比較(90°折り曲げ)比較グラフ]TK-FS他

  • TK-FSの特徴(高い折り曲げ耐性)

    TK-FSの特長-高い折り曲げ耐性1

  • 繰り返し90°折り曲げ試験の模式図

  • TK-FSの特長-高い折り曲げ耐性2

開発材料：TK-SK

TK-SK 製品画像

パラジウム合金材料として、硬度640HVを達成。

半導体検査装置において、プローブピンの摩耗による変形を軽減し、検査装置の長寿命化と低コスト化に寄与。

■用途

プローブピン用パラジウム合金材料として、最大硬度640HVを有するため、主に、後工程で行われる通電試験のファイナルテストに用いられるテストソケット向けとしての用途を想定しています。

■特長

テストソケットには、探針としてポゴピンタイプのプローブピンが使用されます。検査時にプローブピンの先端(プランジャー)は、基板との接触時に摩擦が発生するため、摩耗により変形します。また、プランジャーには、はんだ材料が付着する場合があり、クリーニングのためにはんだ材料を削り落とす必要があり、その際にもプランジャーは摩耗により変形してしまいます。

検査時の変形により、検査装置のプローブピンは定期的にメンテナンスの必要がありますが、高硬度のプローブピンを採用することで、半導体検査装置におけるプローブピンの摩耗による変形を軽減し、検査装置の長寿命化と低コスト化への寄与が期待できます。

■製品性質参考値

物理的性質 参考値
対応線径 (mm) 0.50-0.8
融点 (℃) 997℃
密度 (g/cm3) 10.52
ビッカース硬さ 640
電気抵抗率 (µΩ·cm) 16.1
導電率 (%IACS) 10.7

■自社製プロープピン用材料と非貴金属高硬度材料の硬さ比較

自社製プロープピン用材料と非貴金属高硬度材料の硬さ比較

自社製品の中で最も硬く、非貴金属高硬度材料と同等の硬さを有する

シート(板材)のご提供

TK-FS、SP-1、TK101については、お客様のご要望に合わせ、シート(板材)でのご提供も可能です。

■特性

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

※TK-FS sheetに関しては開発品のため特性値は参考値となります。

■提供可能なシートサイズ

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

反りやうねりに関してはサンプル支給時は不問、ご要望に応じてご相談とさせていただきます。

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