【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在电子/半导体器件领域的测试中使用的pd合金探针材料，具体为一种晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料及其制备工艺。
技术介绍
1、由于半导体产品的生产流程十分繁杂，任何工序的错误都可能导致大量产品不合格，并对终端应用产品的性能造成重大影响，因此测试对于半导体产品的生产而言至关重要，贯穿半导体产品设计、制造、封装及应用的全过程。例如：晶圆测试，就是用探针对生产加工完成后的晶圆产品上的芯片或半导体组件的功能进行测试，以验证其是否符合产品规格和要求。
2、因此，探针是半导体测试中所需的重要耗材，通过与测试机、分选机、探针台配合使用，用于设计验证、晶圆测试、成品测试，筛选出产品设计缺陷和制造问题，在确保产品良率、控制成本、规划芯片设计和制程改进等方面具有重要作用。
3、探针直接与芯片上的焊垫或凸块直接接触，引出芯片信号，再配合周边测试仪器与软件控制达到自动化测量目的，应具备的材料特性包括：1. 可承受反复检测的高硬度；2. 能维持与电极座稳定接触的高弹韧性（避免断针）；3. 具抗氧化性、低电阻及高导电特性（探针检测需通电而容易发热氧化）；4. 能避免探针反复检测而沾黏电极（抗高温软化而沾黏锡）。
4、随着技术的进步，由于需要更快的处理速度，因此在半导体制造领域，器件尺寸越来越小，而随着组件尺寸的减小，各组件上可用于被测试探针接触的空间也相应变小。同时，出于降低成本的需要，对探针寿命也提出更高的要求，这就需要探针材料具有更高硬度和强韧度，以防止在测试过程中钝化或断针。此外，探针检测时
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料及其制备工艺，这种探针材料具有更高硬度、强韧度（具有更高的室温屈服强度等）、优异耐磨性能、优异耐弯折断裂性能与抗沾黏特性（使用材料在 250℃时的屈服强度来表征）。采用的技术方案如下：
2、一种晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料，其特征在于其化学成分及其质量百分比为：ag 20.00-35.00wt.%，cu 15.00-30.00wt.%，cr 0.01-2.00wt.%，in0.01-1.00 wt.%，余量为pd。
3、优选方案中，上述晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料的整体氢（h）含量低于1ppm，整体氧（o）含量低于1ppm。控制整体氢含量低于1ppm，其目的是避免氢脆效应。
4、上述晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料为钯（pd）基合金材料，pd合金系为pd-ag-cu，并添加微量元素cr、in，各元素含量经过优化，使探针材料达到强韧度、耐磨耗性、低电阻、耐弯折、抗沾黏等要求。
5、pd为基底，金属pd是贵金属且具有氧化性。ag具有高导电性，添加进入pd基底可形成完全固溶的pd-ag 合金，进而提高材料的韧性。此外，cu在pd基底中具有固溶强化作用，cu和pd可以形成有序相（cupd与cu3pd），分布在基底而达到强化作用。cu的添加也能让pd-ag合金中形成层状结构，有利提升韧性。
6、cr能和cu无限固溶，且能和pd形成cr2pd3和crpd相，具有硬化作用，cr具有固溶强化和析出强化与抗氧化特性，添加后所形成pd-ag-cu-cr四元合金基底含有层状与点状分布组织，使得pd合金材料具有高强韧性与硬度，也有利于改善合金的沾锡现象。再者，微量in在pd-ag-cu-cr四元合金基底中因为可以让pd晶格扭曲，并形成ag2in、agin2、cu11in9，从而提高材料的可弯折特性。
7、本专利技术还提供上述晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料的一种制备工艺，其特征在于包括如下步骤：
8、（1）按重量计，配备下述原料：ag 20.00-35.00 wt.%，cu 15.00-30.00 wt.%，cr0.01-2.00 wt.%，in 0.01-1.00 wt.%，余量为pd；
9、然后将各种原料经真空熔炼、铸造，获得合金棒材；
10、（2）将铸造后获得的合金棒材在真空条件下进行固溶处理，固溶处理温度在850-1000℃之间；
11、（3）将合金棒材经锻造、挤压或者拉拔至直径为3-4mm，获得合金线材；
12、（4）将合金线材做中间热处理，中间热处理温度在700-950℃之间；
13、（5）继续将合金线材拉拔至直径≤0.5mm，得到晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料。
14、优选方案中，上述步骤（1）中各种原料经由以下顺序进行真空熔炼：
15、（1-1）分别熔炼pd-cu母合金、pd-cr母合金和ag-in母合金，三种母合金的各成分比例均按照最终合金的成分进行计算而来；
16、使用pd和cu纯金属料，熔炼pd-cu母合金后形成有序相cupd和cu3pd；
17、使用pd和cr纯金属料，熔炼pd-cr母合金后形成cr2pd3和crpd相；
18、使用ag和in纯金属料，熔炼ag-in母合金后形成ag2in和agin2相；
19、（1-2）然后，将pd-cu母合金、pd-cr母合金和ag纯金属料混合熔炼，形成pd-ag-cu-cr四元合金；
20、（1-3）最后，根据最终合金的成分计算添加ag-in 母合金进入pd-ag-cu-cr四元合金中，最终形成含有cupd、cu3pd、cr2pd3、crpd、ag2in、agin2、cu11in9之pd-ag-cu-cr-in五元合金系统。
21、步骤（1）中，各原料添加形态为：pd 为99.9 wt.%及以上纯度的钯片，cu 为99.9wt.%及以上纯度的铜片，ag 为99.9 wt.%及以上纯度的银颗粒，cr为99.9 wt.%及以上纯度的铬块，in 为99.9 wt.%及以上纯度的铟片。配方中pd的总量，即为步骤（1-2）添加的pd-cu母合金、pd-cr母合金所含的pd的总和。配方中cu的用量，即为步骤（1-2）添加的pd-cu母合金所含cu的量。配方中cr的用量，即为步骤（1-2）添加的pd-cr母合金所含cr的量。配方中in的用量，即为步骤（1-3）添加的ag-in 母合金所含in的量。配方中ag的总量减去步骤（1-3）添加的ag-in 母合金所含银的量，即为步骤（1-2）添加的银颗粒的加入量。
22、优选步骤（1）中，获得的合金棒材的整体氢含量低于1ppm，整体氧含量低于1ppm。
23、步骤（2）中，固溶处理的主要作用是将铸造形成的偏析组织均匀化，并形成较为均一的固溶态组织。
24、优选步骤（2）中，固溶处理在真空或者惰性气体保护下进行，完成固溶处理后快速冷却到室温（冷却方式可采用油冷）。
25、优选方案中，步骤（2）中，固溶处理时间本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料，其特征在于其化学成分及其质量百分比为：Ag 20.00-35.00wt.%，Cu 15.00-30.00wt.%，Cr 0.01-2.00wt.%，In 0.01-1.00 wt.%，余量为Pd。
2.根据权利要求1所述的晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料，其特征是：所述晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料的整体氢含量低于1ppm，整体氧含量低于1ppm。
3.权利要求1所述的晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料的制备工艺，其特征在于所述步骤（1）中各种原料经由以下顺序进行真空熔炼：
5.根据权利要求3或4所述的晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料的制备工艺，其特征是：步骤（1）中，获得的合金棒材的整体氢含量低于1ppm，整体氧含量低于1ppm。
6.根据权利要求3或4所述的晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料的制备工艺，其特征是：步骤
7.根据权利要求3或4所述的晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料，其特征是：步骤（2）中，固溶处理时间为1.5-2.5小时。
8.根据权利要求3或4所述的晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料的制备工艺，其特征是：步骤（4）中，中间热处理时间为0.5-1.5小时；完成中间热处理后冷却到室温。
9.根据权利要求3或4所述的晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料的制备工艺，其特征在于晶圆测试用高强度高耐磨探针材料的制备工艺还包括步骤（6），对步骤（5）得到的晶圆测试用高强度高耐磨探针材料进行时效处理，时效处理温度在300-450℃之间。
10.根据权利要求9所述的晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料的制备工艺，其特征是：步骤（6）中，时效处理时间为0.5-1.5小时；完成时效处理后冷却到室温。
...【技术特征摘要】
1.一种晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料，其特征在于其化学成分及其质量百分比为：ag 20.00-35.00wt.%，cu 15.00-30.00wt.%，cr 0.01-2.00wt.%，in 0.01-1.00 wt.%，余量为pd。
2.根据权利要求1所述的晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料，其特征是：所述晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料的整体氢含量低于1ppm，整体氧含量低于1ppm。
3.权利要求1所述的晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料的制备工艺，其特征在于所述步骤（1）中各种原料经由以下顺序进行真空熔炼：
5.根据权利要求3或4所述的晶圆测试用高强韧度耐磨耗性抗沾黏的探针材料的制备工艺，其特征是：步骤（1）中，获得的合金棒材的整体氢含量低于1ppm，整体氧含量低于1ppm。
6.根据权利要求3或4...
【专利技术属性】
技术研发人员：周博轩，周振基，于锋波，郭骅德，洪飞义，刘恒三，王俊智，
申请(专利权)人：汕头市骏码凯撒有限公司，
类型：发明
国别省市：
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