电接触用合金材料及其探针 【技术领域】
本发明涉及一种合金材料，特别是有关于一种用于半导体元件测试的合金材料及其合金材料制成的探针。
背景技术
用于测试半导体元件的测试探针(probe)，在测试过程中，由于探针必须与半导体元件直接接触以进行相关测试，为了避免探针在测试过程中发生探针断裂或者测试信号衰减或失真，进而控制半导体元件的测试合格率，会于探针制作过程中进行多种硬度与电性测试，因此公知的测试探针会使用电接触用合金材料(an alloy material for electricalcontact)，以顺利进行半导体元件的电性测试。
公知的电接触用合金材料，如美国国家标准中的金电气接触合金规范(ASTM B541-01)所提及，常用于电线、条、杆中的电接触用合金材料，包含有70.5％～72.5％的金(Au)、8.0％～9.0％的铂(Pt)、4.0％～5.0％的银(Ag)、13.5％～14.5％的铜(Cu)、以及0.7％～1.3％的锌(Zn)，并经过固熔(solution)、冷加工(Rolling)及时效硬化(Age hardness)处理之后，其维氏硬度范围则在285Hv至365Hv之间。
但是这种合金材料，使用于现今半导体元件测试时，往往因为机械强度不足，在多次使用后产生溃缩或损坏；而且在进行高频测试时，也因为电阻系数过大，使测试结果讯号严重衰减，造成测试误差或甚至是测试失败。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种具有较佳的机械强度的电接触用合金材料，使其在用于半导体元件测试时有较长的使用寿命。
本发明的另一目的在于提供一种具有较佳的电阻系数的电接触用合金材料，适用于较高频测试需求。
本发明的另一目的在于提供一种具有较佳的机械强度的探针，使其在用于半导体元件测试时有较长的使用寿命。
本发明的另一目的在于提供一种具有较佳的电阻系数的探针，适用于较高频测试需求。
为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
提供一种电接触用合金材料。此种电接触用合金材料主要用于半导体元件的测试，主要包含有金、银、铜与铂等元素。此种电接触用合金材料的特征在于，在形成过程中，至少经过固熔、冷加工与时效风化等工艺。其中金的重量成份比例不小于73％，银则约占4％。此种电接触用合金材料的表面硬度介于355Hv维氏硬度与378Hv维氏硬度之间，较佳的电阻系数则介于15.5欧姆/公分与20.2欧姆/公分之间。
本发明又提供一种由电接触用合金材料所制作的探针。此种探针主要用于半导体元件的测试，其中的电接触用合金材料主要包含有金、银、铜与铂等元素。此种探针的特征在于，其中的电接触用合金材料在形成过程中，是至少经过固熔、冷加工与时效风化等工艺。其中金的重量成份比例不小于73％，银则约占4％。此种电接触用合金材料的表面硬度介于355Hv维氏硬度与378Hv维氏硬度之间，较佳的电阻系数则介于15.5欧姆/公分与20.2欧姆/公分之间。
本发明的优点是：
本发明的电接触用合金材料，具有较佳的机械强度，使其在用于半导体元件测试时有较长的使用寿命，且具有较佳的电阻系数，适用于较高频测试需求。
用本发明的电接触用合金材料制作的探针，具有较佳的机械强度，使其在用于半导体元件测试时有较长的使用寿命，也因具有较佳的电阻系数，而适用于较高频测试需求。
【附图说明】
图1，为本发明第一较佳实施例电接触用合金材料的维氏硬度与工艺时间关系图；
图2，为本发明第一较佳实施例电接触用合金材料的电阻系数与工艺时间关系图。
【具体实施方式】
由于本发明是揭露一种电接触用合金材料(analloymaterial forelectrical contact)，其中所利用的冶金原理及测试技术，已为相关技术领域具有通常知识者所能明了，故以下文中的说明，不再作完整描述。同时，以下文中所对照的图式，是表达与本发明特征有关的示意，并未亦不需要依据实际情形完整绘制，在先叙明。
本发明的第一较佳实施例为一种用于制作半导体元件测试探针的电接触用合金材料。此种电接触用合金材料包含有四个主要元素：金、银、铜与铂，而特征则是在于其形成过程中，电接触用合金材料至少经过固熔、冷加工与时效风化等工艺，且在此电接触用合金材料中，其中两个主要元素金与银的重量百分比分别是：金不小于73％，而银则是约占4％；又其表面硬度会随着时效风化的处理时间长短而有所不同，范围是介于355Hv维氏硬度与378Hv维氏硬度之间，且其电阻系数亦会随着时效风化处理地时间长短而有变动，其中较佳电阻系数则是介于15.5欧姆/公分与20.2欧姆/公分之间。
本实施例所提供的电接触用合金材料包含有的元素组成及各元素的重量成份比例举例如表一所示。
表一电接触用合金材料组成元素比例
请参考图1，为本发明第一较佳实施例电接触用合金材料的维氏硬度与工艺时间关系图。如表一中所述的电接触用合金材料A，是为本实施例的一种较佳实施状态，除了包含有73％的金与约4％的银之外，铜与铂的重量百分比分别为：铜是15％，而铂是8％。如图1所示，电接触用合金材料A先经由固熔、再由冷加工处理，最后经过一至八小时的时效风化，其表面硬度除在工艺各步骤有所变动之外，也会随着时效风化的处理时间长短而有所不同，其较佳表面硬度是介于355Hv维氏硬度与356Hv维氏硬度之间。
请继续参考图2，为本发明第一较佳实施例的电接触用合金材料的电阻系数与工艺时间关系图。电接触用合金材料A经由上述工艺处理(固熔、冷加工处理，及一至八小时的时效风化)后，其电阻系数除在工艺各步骤有所变动之外，也会随着时效风化的处理时间长短而有所不同，较佳的电阻系数则是会介于15.5欧姆/公分与15.6欧姆/公分之间。
在另一种较佳的实施状态中，本实施例所提供的电接触用合金材料，如表一所述的电接触用合金材料B，其包含的主要元素除了上述的金、银、铜、铂之外，尚另外包括有元素锌(Zn)。而电接触用合金材料B其主要元素的重量百分比则各为：金73％、银4％、铜14％、铂8％及锌1％。请参考图1，电接触用合金材料B先经由固熔、再由冷加工处理，最后经过一至八小时的时效风化，其表面硬度除在工艺各步骤有所变动之外，也会随着时效风化的处理时间长短而有所不同，其较佳表面硬度是介于360Hv维氏硬度与361Hv维氏硬度之间。再请参考图2，电接触用合金材料B经由上述工艺处理(固熔、冷加工处理，及一至八小时的时效风化)后，其电阻系数除在工艺各步骤有所变动之外，也会随着时效风化的处理时间长短而有所不同，较佳电阻系数则是介于17.0欧姆/公分与17.1欧姆/公分之间。
另，如表一所述的电接触用合金材料C，是为本实施例所提供的再一种电接触用合金材料，其主要元素组成除了金、银、铜、铂之外，还包含有元素镍(Ni)。电接触用合金材料C主要元素的重量百分比则各为：金73％、银4％、铜14％、铂8％及镍1％。请参考图1，电接触用合金材料C先经由固熔、再由冷加工处理，最后经过一至八小时的时效风化，其表面硬度除在工艺各步骤有所变动之外，也会随着时效风化的处理时间长短而有所不同，其较佳表面硬度则是介于377Hv维氏硬度与378Hv维氏硬度之间。再请参考图2，电接触用合金材料C经由上述工艺处理(固熔、冷加工处理，及一至八小时的时效风化)后，其电阻系数除在工艺各步骤有所变动之外，也会随着时效风化的处理时间长短而有所不同，而较佳电阻系数则是介于20.1欧姆/公分与20.2欧姆/公分之间。
本发明的第二较佳实施例是为一种由本发明的电接触用合金材料制作而成的半导体元件测试用的探针(probe)。本实施例仅就特征之处加以描述，其余与上述实施例相同之处，本实施例中不再重复赘述，在先叙明。
用于制作本实施例所提供的探针的电接触用合金材料，其主要元素包含有金、银、铜与铂。本实施例所提供的探针，其特征在于：用于制作探针的电接触用合金材料，其形成过程中是至少经过固熔、冷加工与时效风化等工艺。而在探针所包含的电接触用合金材料中，主要元素金与银的重量成份比例则各为：金不小于73％，银则约占4％。且其表面硬度介于355Hv维氏硬度与378Hv维氏硬度之间，而较佳电阻系数则介于15.5欧姆/公分与20.2欧姆/公分之间。
在较佳的实施状态中，本实施例所提供的探针，其中的电接触用合金材料的主要组成元素的重量成分比例，如同第一较佳实施例中所提到的电接触用合金材料A，除了包含不小于73％的金与约4％的银之外，铜是占有15％，而铂则占有8％。又请参照图1及图2，如同第一较佳实施例中所述，含有此种成份比例(金73％、银4％、铜15％、铂8％)元素的电接触用合金材料A，其较佳表面硬度介于355Hv维氏硬度与356Hv维氏硬度之间，较佳电阻系数是介于15.5欧姆/公分与15.6欧姆/公分之间。
在另一种较佳的实施状态中，本实施例所提供的探针，其中的电接触用合金材料可采用如表一中所述的电接触用合金材料B，其所包含的主要元素除了上述的金、银、铜、铂之外，尚另外包括有元素锌(Zn)。而这种含有锌的电接触用合金材料B，各主要元素的重量百分比则为：金73％、银4％、铜14％、铂8％及锌1％。又请参照图1及图2，如同第一较佳实施例中所述，电接触用合金材料B其较佳表面硬度则是介于360Hv维氏硬度与361Hv维氏硬度之间，而较佳电阻系数则是介于17.0欧姆/公分与17.1欧姆/公分之间。
此外，除上述组成比例外，在另一种较佳的实施状态中，本实施例所提供的探针，其中的电接触用合金材料可采用如表一中所述的电接触用合金材料C，其所包含的主要元素除了金、银、铜、铂之外，还包含有元素镍(Ni)。各主要元素的重量百分比则为：金73％、银4％、铜14％、铂8％及镍1％。又请参照图1及图2，如同第一较佳实施例中所述，电接触用合金材料C的较佳表面硬度则是介于377Hv维氏硬度与378Hv维氏硬度之间，而较佳电阻系数则是介于20.1欧姆/公分与20.2欧姆/公分之间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的权利范围；同时以上的描述，对于熟知本技术领域的专门人士应可明了及实施，因此其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在本发明权利要求的保护范围中。