本发明属于合金材料,具体涉及一种晶圆测试探针用高强度高电导率cu-ag合金超薄带材及其制备方法。
背景技术:
1、半导体测试探针主要运用在半导体的设计验证、晶圆测试、成品测试等环节,是贯穿整个半导体生产流程的核心零部件和耗材。根据待测晶圆功率不同探针需具备不同的载流能力,载流能力与探针材料电导率密切相关,其中测试中等功率的探针的电导率需达65%以上,且抗拉强度达1000mpa以上。为满足探针卡最小间距,探针尺寸为微米级。目前,常用的探针材料包括钨合金、铍铜、cu-ag合金等。钨具有高强度、高导电性和耐高温等优点,但同时也存在脆性大、易断裂、容易划伤晶圆表面等问题不利于使用。铍铜具有高强度和耐腐蚀性,但铍铜电导率低,同时在制备过程中,会产生有毒的氧化铍,对人体造成危害。而cu-ag合金保持高强度的同时还具有较高导电性能,可以满足中等功率晶圆检测用探针所需性能要求。
2、目前,关于高强高导cu-ag合金的研究主要集中在丝材的制备,现有技术制备的cu-ag合金带材并不能满足晶圆检测用探针所需性能。本发明旨在提供一种不添加额外强化元素,采用中频感应熔炼,以固溶-轧制-时效以及大变形量冷轧和中间热处理相配合,实现晶圆测试探针用高强高导cu-ag合金超薄带材的高效、批量化制备方法。
技术实现思路
1、本发明的第一目的是提供一种高强度高电导率cu-ag合金超薄带材,本发明的第二目的是提供所述cu-ag合金超薄带材的制备方法。
2、本发明的第一目的是这样实现的,一种高强度高电导率cu-ag合金超薄带材,其ag含量为6~20wt%、其余为cu和不可避免的杂质,杂质含量小于0.01wt%;
3、所述cu-ag合金超薄带材主要由cu基固溶体和ag基固溶体组成,富ag相呈纤维组织分布于cu基固溶体中;
4、所述cu-ag合金超薄带材平均晶粒尺寸为470-600nm、织构主要为{211}<111>铜织构;
5、所述cu-ag合金超薄带材厚度为30-60μm;
6、所述cu-ag合金超薄带材的抗拉强度为1132-1180mpa,屈服强度为1052-1101mpa,电导率为69-70.4%iacs,硬度为274-303hv0.2。
7、本发明的第二目的是这样实现的,所述高强度高电导率cu-ag合金超薄带材的制备方法,包括熔铸、均匀化处理、粗轧、时效处理、中间轧制、中间退火、精轧、带张力校平退火工序;
8、其中,时效处理工序中,时效温度为400~500℃,时间为5~15h;
9、中间轧制工序采用多道次轧制,单道次变形量不高于10%,总变形量为90~95%;
10、中间退火工序中,退火温度为250~350℃,保温时间为0.5h~2h。
11、本发明cu-ag合金超薄带材的制备方法采用固溶-轧制-时效处理,一方面诱导ag相从cu基体中析出提高合金强度,大变形量轧制使ag析出相形成ag纤维组织产生强化效果,结合cu基体加工硬化,实现cu-ag合金超薄带材高强度,另一方面固溶后进行一定变形量轧制可增加形变储能,提高cu-ag合金的再结晶驱动力,经过时效处理后使cu-ag合金更易发生再结晶,达到细化和均匀化效果,从而提高cu-ag合金材料的可塑性,有利于后续大变形量轧制。此外,在制备过程中增加合适的中间退火工艺,可调控cu-ag合金的位错密度和溶质原子含量,降低在合金中散射作用实现高电导率。
12、本发明的有益效果为:本发明cu-ag合金超薄带材制备方法无需添加其他强化元素,制备工艺流程简单,可批量化生产高强高导cu-ag超薄带材。本发明提供的cu-ag超薄带材的抗拉强度为1132-1180mpa,屈服强度为1052-1101mpa,电导率约为70%iacs,硬度为274-303hv0.2,可作为中等功率的晶圆检测探针用材料。
1.一种高强度高电导率cu-ag合金超薄带材,其特征在于,所述cu-ag合金超薄带材ag含量为6~20wt%、其余为cu和不可避免的杂质,杂质含量小于0.01wt%;
2.权利要求1所述高强度高电导率cu-ag合金超薄带材的制备方法,其特征在于,包括熔铸、均匀化处理、粗轧、时效处理、中间轧制、中间退火、精轧、带张力校平退火工序;
3.根据权利要求2所述高强度高电导率cu-ag合金超薄带材的制备方法,其特征在于,所述均匀化处理工序中,均匀化处理温度为750-800℃,保温4~6h。
4.根据权利要求2所述高强度高电导率cu-ag合金超薄带材的制备方法,其特征在于,所述粗轧工序中,粗轧总变形量为40~60%。
5.根据权利要求2所述高强度高电导率cu-ag合金超薄带材的制备方法,其特征在于,所述精轧工序中,单道次变形量控制不高于5%,总变形量控制99.8~99.95%。
6.根据权利要求2所述高强度高电导率cu-ag合金超薄带材的制备方法,其特征在于,所述带张力校平退火工序中,退火温度为200~300℃,保温时长为0.5h~1h,真空度不低于5×10-3pa,张力不低于400mpa。
7.权利要求1所述高强度高电导率cu-ag合金超薄带材在制备晶圆测试探针中的应用。