JP2013504509A - カーボンナノチューブカラムと、カーボンナノチューブカラムをプローブとして作成及び使用する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】それぞれがカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブカラムは、導電性コンタクトプローブとして利用できる。カラムを成長させることができ、カラムを成長させるためのプロセスのパラメータは、カラムの成長長さに沿ってカラムの機械的特徴を変更するために、カラムの成長の間に変更できる。次に、カラムの内側及び/又は外側に金属を堆積させることができ、これによってカラムの導電性を高くすることができる。金属化されたカラムは、配線基板の端子に結合できる。コンタクトチップは、カラムの端部に形成できるか、又はこれに取り付けることができる。カーボンナノチューブカラムがコンタクトプローブとして機能できる電気装置を形成するために、配線基板を他の電子コンポーネントと組み合わせることができる。
【選択図】 図3
Description
H2/アルゴン比:0対0.5
キャリアガス324の組成:
H2/アルゴン比:0対0.5
空気:0〜20標準立方センチメートル/分(sccm)
成長溶液326の濃度:
キシレン中のフェロセンの濃度:0.0004〜0.05グラム/ミリリットル
チャンバ302の温度Tf:700〜850℃
蒸発器318の温度Te:105〜250℃
成長溶液326のポンプ量ζ:2〜18ミリリットル/時(ml/h)
キャリアガス324の流量Q1:50〜500sccm
キャリアガス310の流量Q2:0〜200sccm
カーボンナノチューブの成長時間「t」:1〜180分
温度制御デバイス306の端部304から注入管316の端部314までの長さ「L」:8〜26センチメートル
[0064] 上記パラメータ及び他のパラメータはすべて、成長材料226の表面222から成長するカーボンナノチューブカラム214の機械的特徴に影響を与えることができる。このような機械的特徴の例は、一般に繰り返し可能な弾性範囲(以下「弾性範囲」と呼ぶ)、及びカラム214の剛性(例えば、フックの法則に従った、F*dであり、dは力Fに応答して移動する距離であり、*は乗算である、バネ定数「k」)を含むことができる。上記パラメータは、カラム214の端部220から端部218までの長さに沿って実質的に均一の機械的特徴を有するカラム214を得るために、カーボンナノチューブカラム214が成長する間、実質的に一定に維持することができる。あるいは、これらのパラメータのうちの1つ又は複数は、カラム214が成長する間、カラム214の端部220から端部218までの長さに沿ってカラムの上記機械的特徴(及び/又は他の機械的特徴)のうちの1つ又は複数を変更するために変更することができる。
「直接」とは、パラメータの値の増加が機械的特徴の値の増加を引き起こし、パラメータの値の減少が機械的特徴の値の減少を引き起こす一方で、他のすべてのパラメータは変化しないことを意味し、
「間接的」とは、パラメータの値の増加が機械的特徴の値の減少を引き起こし、パラメータの値の減少が機械的特徴の値の増加を引き起こす一方で、他のすべてのパラメータは変化しないことを意味する。
[0066] 図4Aは、カラム214の剛性に影響を与える上記で識別されたパラメータのうちの1つ又は複数が変化する間に、図3のシステム300で成長するカーボンナノチューブカラム214の例を示す。図4Aに示すように、カラム214は剛性領域402a、402b、及び402cと、軟質領域404a及び404bとを含む。3つの剛性領域402a、402b、及び402cと、2つの軟質領域404a及び404bとが示されているが、代替的に、カラム214の長さに沿って、より多くの又はより少ない剛性領域及び/又はより多くの又はより少ない軟質領域も形成できる。本明細書で使用する場合、軟質領域404a及び404bは、剛性領域402a、402b、及び402cの剛性よりも低い剛性を有する領域である。同様に、剛性領域402a、402b、及び402cは、軟質領域404a及び404bよりも高い剛性を有する領域である。
Claims (36)
- カーボンナノチューブカラム成長させるプロセスであって、
成長ガスを生成するために、カーボンソース及び触媒を含む成長溶液をキャリアガスに導入するステップと、
複数のバンドル型カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブカラムが前記カーボンソースを使用して成長面上で成長するように、前記成長ガスを、前記成長面を有する基板を含むチャンバ内に導入するステップと、
前記カーボンナノチューブカラムが前記成長面上で成長する間に、前記チャンバ内に前記成長溶液を導入するステップ又は前記成長ガスを導入するステップのうちの少なくとも1つのパラメータを変更することに対応する前記カーボンナノチューブカラムの変化する機械的特徴を生成するために、前記少なくとも1つのパラメータを変更するステップと
を含むプロセス。 - 前記機械的特徴が前記カーボンナノチューブカラムの剛性である、請求項1に記載のプロセス。
- 前記少なくとも1つのパラメータを変更するステップが、前記カーボンナノチューブカラムの長さに沿った、剛性領域を生成する第1の値と軟質領域を生成する第2の値との間で、前記少なくとも1つのパラメータを変更するステップを含み、前記軟質領域が前記剛性領域の剛性値よりも低い剛性値を有する、請求項1に記載のプロセス。
- 前記少なくとも1つのパラメータを変更するステップが、前記カーボンナノチューブカラムの前記長さに沿った前記剛性領域の間で、複数の前記剛性領域及び複数の前記軟質領域を生成するために十分な回数だけ、前記第1の値と前記第2の値との間で、前記少なくとも1つのパラメータを変更するステップを含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記少なくとも1つのパラメータを変更するステップが、前記カーボンナノチューブカラムの前記長さに沿った所定の位置で、前記剛性領域のそれぞれと前記軟質領域のそれぞれを生成するために、前記第1の値と前記第2の値との間で、前記少なくとも1つのパラメータを変更するタイミングを含む、請求項4に記載のプロセス。
- 前記少なくとも1つのパラメータを変更するステップが、それぞれが前記機械的特徴の異なる値を有する、前記カーボンナノチューブカラムの長さに沿った少なくとも3つの異なる領域を生成するために、少なくとも3つの異なる値の間で前記少なくとも1つのパラメータを変更するステップを含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記少なくとも1つのパラメータを変更するステップが、前記カーボンナノチューブカラムの長さの少なくとも一部に沿った前記機械的特徴の勾配を生成するために、前記少なくとも1つのパラメータを連続的に変更するステップを含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記少なくとも1つのパラメータが、
前記キャリアガスの流量、又は
前記成長溶液中の前記触媒の濃度
のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載のプロセス。 - カーボンナノチューブカラムを配線基板の端子に結合するプロセスであって、
導電性ナノ粒子を含むナノペーストを前記端子上に堆積させるステップと、
カーボンナノチューブカラムの第1の端部を前記ナノペースト内に配置するステップと、
前記ナノペーストを焼結させるステップであって、前記焼結させるステップが、前記ナノ粒子の一部がまとまって前記端子及び前記カーボンナノチューブカラムの第1の端部と融合すること、及びこれによって前記カーボンナノチューブカラムを前記端子に物理的及び電気的に結合させることであるステップと
を含むプロセス。 - 前記焼結させるステップが、前記ナノ粒子の材料の融点よりも低い温度まで前記ナノペーストを加熱するステップを含む、請求項9に記載のプロセス。
- 前記焼結させるステップが、前記ナノ粒子の材料の融点の半分より低い温度まで前記ナノペーストを加熱するステップを含む、請求項10に記載のプロセス。
- 前記堆積させるステップが、前記ナノペーストを、プリントヘッドを通して前記端子上にプリントするステップを含む、請求項11に記載のプロセス。
- 前記ナノ粒子の前記材料が、銅、銀、又は金を含む、請求項12に記載のプロセス。
- 前記堆積させるステップが、前記ナノペーストを、プリントヘッドを通して前記端子上にプリントするステップを含む、請求項9に記載のプロセス。
- 前記カーボンナノチューブカラムが、前記第1の端部と反対の第2の端部を有し、
前記カーボンナノチューブカラムの前記第1の端部を前記ナノペースト内に配置する間に、前記カーボンナノチューブカラムの前記第2の端部が、前記カーボンナノチューブがその上に成長した成長材料に結合され、
前記焼結後、前記カーボンナノチューブの前記第2の端部が、前記成長材料から切り離される、請求項9に記載のプロセス。 - プローブカードアセンブリを作成するプロセスであって、
テストされる電子デバイスの端子に対応するパターンで成長基板上に複数のカーボンナノチューブカラムを得るステップであって、各カーボンナノチューブカラムが、そのうちの少なくとも一部が絡み合わされた複数のバンドル型カーボンナノチューブを含むステップと、
前記カーボンナノチューブカラムのそれぞれのうちの少なくとも一部の前記カーボンナノチューブ上に導電性金属を堆積させるステップと、
前記カーボンナノチューブカラムを前記成長基板からプローブ基板の端子へと移送するステップと、
前記プローブ基板を、前記電子デバイスのテストを制御するためのテスターへの電気インターフェイスを含む配線基板に機械的及び電気的に結合するステップであって、前記カーボンナノチューブカラムが、前記プローブ基板及び前記配線基板を通して前記電気インターフェイスに電気的に接続されるステップと
を含むプロセス。 - 前記カーボンナノチューブカラムを移送するステップが、
前記カーボンナノチューブカラムのそれぞれの第1の端部を前記プローブ基板の前記端子上の前記ナノペースト内に配置するステップと、
前記ナノペーストを焼結させるステップであって、前記焼結させるステップが、前記ナノペースト内の導電性ナノ粒子がまとまって前記端子及び前記カーボンナノチューブカラムの前記第1の端部と融合すること、及びこれによって前記カーボンナノチューブカラムを前記端子に物理的及び電気的に結合させることであるステップと、
前記カーボンナノチューブカラムのそれぞれの前記第1の端部と反対の第2の端部を前記成長基板から切り離すステップと
を含む、請求項16に記載のプロセス。 - 前記複数のカーボンナノチューブカラムを得るステップが、前記カーボンナノチューブカラムの長さに沿って前記カーボンナノチューブカラムのそれぞれの機械的特徴を変更するために、前記カーボンナノチューブカラムの成長に影響を与える少なくとも1つのパラメータを変更しながら、前記成長基板上に前記カーボンナノチューブカラムを成長させるステップを含む、請求項17に記載のプロセス。
- 前記機械的特徴が、前記カーボンナノチューブカラムの剛性であり、
前記少なくとも1つのパラメータを変更させるステップが、各カーボンナノチューブの前記長さに沿って、複数の交互の剛性領域及び軟質領域を生成するために前記パラメータを変更するステップを含み、各軟質領域が、前記剛性領域のそれぞれの剛性値よりも低い剛性値を有する、請求項18に記載のプロセス。 - 前記金属がその上に堆積されるそれぞれの前記カーボンナノチューブカラムのうちの前記少なくとも一部の前記カーボンナノチューブが、前記カーボンナノチューブカラムの外側に配置される、請求項17に記載のプロセス。
- 前記カーボンナノチューブカラムを移送するステップが、
前記カーボンナノチューブカラムのそれぞれの第1の端部上に、はんだに対して濡れ性の濡れ性材料を堆積させるステップと、
前記プローブ基板の前記端子上に配置されたはんだ内に前記濡れ性材料を配置するステップと、
前記はんだをリフローするステップと、
前記カーボンナノチューブカラムのそれぞれの前記第1の端部と反対の第2の端部を前記成長基板から切り離すステップと
を含む、請求項17に記載のプロセス。 - 前記濡れ性材料を堆積させるステップが、前記濡れ性材料は前記カラムのうちの前記1つのカラムの第2の端部を含む前記カラムのうちの1つのカラムの端部分上に堆積するが、隣接するカラムは前記端部分以外の前記カラムのうちの前記1つのカラムの部分への前記濡れ性材料の堆積をマスクするような、前記カーボンナノチューブカラムに対する角度から前記濡れ性材料をスパッタリングするステップを含む、請求項21に記載のプロセス。
- 前記カーボンナノチューブカラムを移送するステップが、前記カーボンナノチューブカラムの第1の端部を前記プローブ基板の前記端子に結合するステップを含み、前記プロセスが、前記第1の端部と反対の前記カーボンナノチューブの第2の端部にコンタクトチップを形成するステップをさらに含む、請求項17に記載のプロセス。
- 前記コンタクトチップを形成するステップが、
前記カーボンナノチューブカラムの前記第2の端部に鋭利な構造を形成するステップと、
前記カーボンナノチューブカラムの前記第2の端部上に導電性金属を堆積させるステップと
を含む、請求項23に記載のプロセス。 - 前記カーボンナノチューブカラムの前記第2の端部に前記金属を堆積させるステップが、前記金属は前記カラムのうちの前記1つのカラムの第2の端部を含む前記カラムのうちの1つのカラムの端部分上に堆積するが、隣接するカラムは前記端部分以外の前記カラムのうちの前記1つのカラムの部分への前記金属の堆積をマスクするような、前記カーボンナノチューブカラムに対する角度から前記金属をスパッタリングするステップを含む、請求項24に記載のプロセス。
- 前記コンタクトチップを形成するステップが、コンタクトチップ構造を基板から前記カーボンナノチューブカラムの前記第2の端部へと移送するステップを含む、請求項23に記載のプロセス。
- 前記コンタクトチップを形成するステップが、
導電性金属の粒子を含むナノペーストを前記カーボンナノチューブカラムの前記第2の端部上に堆積させるステップと、
前記ナノペーストを硬化させるステップであって、前記導電性金属が前記コンタクトチップを含むステップと
を含む、請求項23に記載のプロセス。 - 前記ナノペーストを堆積させるステップが、前記カーボンナノチューブの前記第2の端部上にプリントヘッドを通して前記ナノペーストをプリントするステップを含む、請求項27に記載のプロセス。
- 前記金属がその上に堆積されるそれぞれの前記カーボンナノチューブカラムのうちの前記少なくとも一部の前記カーボンナノチューブが、前記カーボンナノチューブカラムの内側に配置される、請求項16に記載のプロセス。
- プローブカードアセンブリであって、
テストされる電子デバイスのテストを制御するためのテスターへの電気インターフェイスを備える配線基板と、
テストされる前記電子デバイスの端子に対応するパターンで配置された複数のプローブを備えるプローブ基板であって、それぞれの前記プローブが、前記プローブ基板の端子に焼結されたカーボンナノチューブのバンドルを含むカーボンナノチューブカラムを備えるプローブ基板と、
を備え、
前記プローブ基板が前記配線基板に機械的に結合され、前記プローブが、前記プローブ基板及び前記配線基板を通して前記電気インターフェイスに電気的に接続されるプローブカードアセンブリ。 - それぞれの前記カーボンナノチューブカラムが、前記カーボンナノチューブの前記長さに沿った複数の交互の剛性領域及び軟質領域を有し、各軟質領域が、前記剛性領域のそれぞれの剛性値よりも低い剛性値を有する、請求項30に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記カーボンナノチューブカラムのそれぞれの外側に配置された前記カーボンナノチューブの少なくとも一部上に堆積された導電性金属をさらに含み、前記金属が前記カーボンナノチューブカラムの導電性を高くする、請求項30に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記カーボンナノチューブカラムのそれぞれの内側に配置された前記カーボンナノチューブの少なくとも一部上に堆積された導電性金属をさらに含み、前記金属が前記カーボンナノチューブカラムの導電性を高くする、請求項30に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記カーボンナノチューブカラムの第1の端部が、前記プローブ基板の前記端子に焼結され、
前記第1の端部と反対の前記カーボンナノチューブカラムの第2の端部が、コンタクトチップを備える、請求項30に記載のプローブカードアセンブリ。 - 各コンタクトチップが、
前記カーボンナノチューブカラムの前記第2の端部の鋭利な構造と、
前記カーボンナノチューブカラムの前記第2の端部上に堆積された導電性金属と、
を有する、請求項34に記載のプローブカードアセンブリ。 - 各コンタクトチップが、前記カーボンナノチューブカラムの前記第2の端部に金属を接合することによって結合されたコンタクトチップ構造を有する、請求項34に記載のプローブカードアセンブリ。
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