鈀-銅-銀合金制造技術

本發明專利技術涉及一種鈀

【技術實現步驟摘要】
鈀
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銅
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銀合金
[0001]本專利技術涉及鈀
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銅
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銀合金(PdCuAg合金)和由這種鈀
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銅
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銀合金制成的成型體，具體地是由這種鈀
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銅
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銀合金制成的線材、帶材或探針，涉及這種鈀
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銅
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銀合金用于測試電氣接觸件或用于電接觸或用于制造滑動接觸件的用途，以及涉及用于制造鈀
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銅
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銀合金的方法。
[0002]在芯片制造期間，在加工后，晶圓直接與探針接觸，以便測試集成電路(IC)在未鋸切狀態下的功能。在構造各個芯片之后，探針陣列測試半導體晶圓的功能。探針固定在與晶圓的設計相匹配的探針卡中。在測試過程中，晶圓被壓到探針上，并且在鋁焊盤的情況下通過鈍化層，在探針與IC的焊盤之間產生接觸。然后測試了各種參數，諸如接觸、高電流密度下的電氣特征以及溫度變化期間的電氣特性。
[0003]因此，探針用于制造電力電子器件、接觸芯片和其他電路以測試電氣接觸件的質量(參見例如US 2014/0266278 A1和US 2010/0194415 A1)。
[0004]良好的探針的關鍵參數是高電導率(因為必須傳輸高電流)和高硬度(為了保持較短的維護間隔)。目前，具有高電導率和熱導率而且還具有高硬度和拉伸強度的金屬或合金因此用于所謂的探針。純銅的電導率(100％ IACS＝58.1*106S/m)用作參考。然而，銅(Cu)和銀(Ag)不能用于這些目的，因為它們的延展性明顯過強，并且探針會在使用期間變形。
[0005]然而，除了探針之外，其他應用，具體地諸如用于滑動接觸件的線材，也受益于具有高電導率和熱導率以及同時具有良好機械性質諸如高硬度和拉伸強度的材料。在滑動接觸件的情況下，重要的是，在一方面，表面導致較低的過渡電阻，在另一方面，材料不會太快地磨損(即，磨蝕或侵蝕)。
[0006]除了高電導率之外，諸如電力電子器件中的探針或滑動線材的應用也需要高機械強度和硬度。在這方面，耐溫性或耐熱性也至關重要。
[0007]探針的典型材料是沉淀硬化的鈀
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銀合金，其可包含10％的金和10％的鉑，并且例如以產品名稱7、Hera 6321和Hera 648出售。這些合金具有400HV
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500HV的高硬度。然而，在9％
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12％ IACS下，電導率相當低。在探針的情況下，高電導率是關鍵因素。對于鋁焊盤的測試，廣泛使用由鎢、碳化鎢、鈀
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銅
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銀合金和鎢錸材料制成的探針。后者特別硬，其中鋁焊盤比金焊盤更堅固，并且可以比金焊盤更好地經受使用硬針的測試。這些探針也不具有非常高的電導率。與鈀
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銀合金或鈀
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銅
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銀合金相比，具有更高導電率的合金諸如CuAg7的硬度更低(大約320HV0.05)并且耐熱性更低。
[0008]對于在金焊盤上的使用，鈀合金(Pd合金)是已知的，諸如來自Deringer Ney公司的H3C或來自Advanced Probing公司的原則上，從US 1 913 423 A和GB 354 216A中已知有合適的鈀
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銅
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銀合金。鈀
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銅
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銀合金可以形成具有超晶格的結構，從而提高合金的電導率和機械穩定性。然后，晶格中的原子不再隨機分布，而是按周期結構(超晶格)有序排列。因此，硬度超過350HV1(根據DIN EN ISO 6507
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1:2018至
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4:2018的維氏硬度測試，其中測試力為9.81N(1千克力))，電導率超過19.5％ IACS，并且斷裂強度最高可達1500MPa。
[0009]US 2014/377 129A1和US 5 833 774 A以及申請號為EP 20 19 3903的未預先公
布的歐洲專利申請公開了用于電氣應用的硬化Ag
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Pd
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Cu合金。這種鈀
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銅
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銀合金具有約9％
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12％ IACS的電導率和400HV1
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500 HV1的硬度。更高的電導率將是期望的。US 10 385 424 B2公開了一種另外地包含至多5重量％的錸的鈀
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銅
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銀合金。該鈀
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銅
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銀合金以產品名稱25出售。通過這種方式，電導率可以顯著增加并且達到大于19.5％ IACS的值。錸具有3180℃的極高熔點，因此必須非常努力地與其他金屬合金化。表面處的氧化物可限制探針和滑動接觸件的功能。此外，合金的電導率和/或硬度的進一步增加對于用作探針的材料而言也總是期望的。
[0010]在《物理化學參考數據雜志》(Journal of Phys.Chem.Ref.Data)，第6卷，第3期，1977年，第647
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650頁中總結了有關三元相圖Cu
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Ag
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Pd的發現。據稱，在三元系統Cu
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Ag
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Pd中沒有發現三元相。然而，提到了二元相Cu
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Pd，其被稱為β'相并且具有體心立方B2晶體結構。相圖顯示，β'相在標準壓力下于400℃時是熱力學穩定的，銀含量高達4重量％，其中在更高的銀含量下，PdCuAg合金與銀
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鈀沉淀物形成非均勻相混合物。假設最大硬度的組成為25重量％的Cu、25重量％的Ag和50重量％的Pd，或者組成為30重量％的Cu、30重量％的Ag和40重量％的Pd。
[0011]因此本專利技術的目的是克服現有技術的缺點。具體地，將提供合金和成型體、線材、帶材或探針，其具有高電導率同時具有高硬度，而且同時制造簡單，并且具有最高可能的表面抗氧化性。如有可能，成型體的制造應該比同類合金更加具有成本效益。該合金和這些產品應該可用作用于測試電氣接觸件的探針。
[0012]因此，本專利技術的目的是找到一種合金，諸如已知的鈀
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銅
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銀合金，其將已知的鈀
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銅
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銀合金的機械性質(硬度、屈服強度、彈性性質)與更高的電導率相結合。這種鈀
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銅
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銀合金具有關鍵的技術優勢，特別是在用作用于探針的材料時。
[0013]本專利技術的另一個目的是提供一種成型體，具體地為線材、條帶或探針，其滿足上述性質。此外，另一個目的是開發一種用于滑動接觸件的線材，該滑動接觸件具有由這種合金制成的多根線材。
[0014]本專利技術的目的通過由以下項組成的鈀
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銅
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銀合金實現
[0015](a)40重量％至58重量％的鈀，本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種鈀
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銅
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銀合金，所述鈀
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銅
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銀合金由以下項組成(a)40重量％至58重量％的鈀，(b)25重量％至42重量％的銅，(c)6重量％至20重量％的銀，(d)任選地至多6重量％的選自釕、銠和錸的至少一種元素，以及(e)至多1重量％的雜質，其中所述鈀
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銅
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銀合金包含具有B2晶體結構的結晶相，并且其中所述鈀
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銅
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銀合金具有0％體積至10％體積的銀、鈀和二元銀
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鈀化合物的沉淀物。2.根據權利要求1所述的鈀
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銅
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銀合金，其特征在于，所述鈀
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銅
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銀合金包含(a)41重量％至56重量％的鈀，(b)26重量％至42重量％的銅，以及(c)7重量％至19重量％的銀，優選地(a)41重量％至56重量％的鈀，(b)26重量％至42重量％的銅，以及(c)8重量％至18重量％的銀，更優選地(a)41重量％至56重量％的鈀，(b)26重量％至42重量％的銅，以及(c)9重量％至18重量％的銀，甚至更優選地(a)41重量％至56重量％的鈀，(b)26重量％至42重量％的銅，以及(c)10重量％至18重量％的銀。3.根據前述權利要求中的一項所述的鈀
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銅
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銀合金，其特征在于所述鈀
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銅
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銀合金中鈀與銅的重量比為至少1.05并且至多1.6，并且鈀與銀的重量比為至少3并且至多6。4.根據前述權利要求中的一項所述的鈀
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銅
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銀合金，其特征在于所述鈀
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銅
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銀合金包含至少0.1重量％的選自由釕、銠和錸組成的組的至少一種元素。5.根據前述權利要求中的一項所述的鈀
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銅
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銀合金，其特征在于所述鈀
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銅
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銀合金包含釕、銠、錸或者選自釕、銠和錸中的兩種元素的混合物或者釕、銠和錸的混合物的沉淀物，其中優選地至少90體積％的所述沉淀物排列在所述鈀
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銅
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銀合金的晶界處，特別優選地至少99體積％的所述沉淀物排列在所述鈀
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銅
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銀合金的晶界處。6.根據前述權利要求中的一項所述的鈀
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銅
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銀合金，其特征在于所述鈀
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銅
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銀合金包含至多6重量％的選自由釕和銠組成的組的至少一種元素，優選地包含從0.1重量％至6重量％的選自由釕和銠組成的組的至少一種元素，特別優選地包含從1重量％至6重量％的選自由釕和銠組成的組的至少一種元素。7.根據前述權利要求中的一項所述的鈀
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銅
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銀合金，其特征在于具有所述B2晶體結構的所述結晶相具有至少6重量％的銀含量。
8.根據前述權利要求中的一項所述的鈀
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銅
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銀合金，其特征在于具有所述B2晶體結構的所述結晶相通過在溫度處理之后，特別是在回火之后或在退火之后對所述鈀
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銅
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銀合金進行淬火而獲得，并且/或者通過多次熱處理和多次軋制使所述鈀
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銅
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銀合金成型和硬化，其中所述熱處理優選地在700℃和950℃之間的溫度下進行并且在所述熱處理之后進行淬火，其中在所述熱處理期間不發生所述鈀
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銅
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銀合金的熔化，并且/或者所述鈀
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銅
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銀合金通過熔化冶金制造并且隨后通過軋制和回火硬化，其中所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：J，
申請(專利權)人：賀利氏德國有限兩合公司，
類型：發明
國別省市：