JP4823211B2 - 硬い材料によりコーティングされた接触表面を有する試験素子分析システム - Google Patents
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Description
a) 表面の顕微鏡的試験
試験素子分析システムの電気的接触接続における接触エリアとしての本発明の硬い材料の表面の有利な効果を証明するために、上記のようなプラグイン接続の接触エリアを窒化クロムによりコーティングした。PVD法を使用してプラグイン接続の接触エリアに厚さ480 nmの窒化クロム層を適用した。この方法でコーティングされたプラグイン接続に、毎回新しい試験素子を480回差し込んだ。これらの試験素子は、接触エリアとしてプラスチック箔上に適用された50 nmの厚さを有する金の層を有していた。480回挿入した後、プラグイン接続の接触エリアならびに個々の試験素子の接触エリアの損傷の像を顕微鏡的に評価した。比較として、電解研磨されたパラジウムにより作られた接触エリアを有する、硬い材料をコーティングされていない従来のプラグイン接続に、他の条件は同一にして480個の試験素子を挿入して同様に顕微鏡的に評価した。
試験素子とプラグイン接続の接触素子の間の電気的境界抵抗を測定すると、特に多数回の挿入の後に、硬い材料によりコーティングされた接触素子により、上記の硬い材料の表面を持たない従来の接触素子と比較して、より妨害を受けにくいかなり高い再現性のある電気的接触接続が可能になることが観察された。この目的で、毎回電極の材料として厚さ50 nmの金の層を有する上記のタイプの480個の新しい試験素子を、接触エリアを480 nmの窒化クロムによりコーティングされたプラグイン接続、または電解研磨されたパラジウムにより作られた、硬い材料によりコーティングされていない接触エリアを有するプラグイン接続(対照)のいずれかに挿入し、それぞれの場合に試験素子の8個の電極領域とプラグイン接続の間の境界抵抗を測定した。その結果、硬い材料によりコーティングされた接触エリアおよび硬い材料によりコーティングされていない対照の接触エリアについてそれぞれ3840個の境界抵抗の値が得られた。
その接触エリアが同様にPVD法により適用された120 nmの窒化チタンアルミニウムからなる、本発明の硬い材料の表面を有する接触素子を有するプラグイン接続を用いて同様の実験を実施した。
この場合にも、本発明の窒化チタンアルミニウムによるプラグイン接続の接触エリアの硬い材料のコーティングが試験素子の接触エリアの損傷の像をかなり改善することが明らかになった。それぞれの試験素子の接触エリアの顕微鏡による観察により、試験素子の接触エリアは変形するが、硬い材料によりコーティングされていない対照と比較してはるかに少ない程度であったことが示された。特に、比較的大きい材料の浸食または層の厚さの変化は観察されず、接触エリアおよび導電経路の金の層は連続的な層として残っていた。損傷の顕微鏡による像は、窒化クロムをコーティングした接触エリアの場合と同様に、材料が特定の部位で強くまたは完全に浸食されることなく、比較的一定で浅い深度を有する平らな溝の形で、金の層のより均一な変形を示した。
境界抵抗の測定において、実施例1b)の測定と同様に、窒化チタンアルミニウムによりコーティングされたプラグイン接続の接触エリアは、このような硬い材料の表面を持たない従来のプラグイン接続と比べてかなり妨害を受けにくい、はるかに再現性のあるプラグイン接続と試験素子の間の電気的接触接続を可能にすることが明らかになった。この実施形態の特に有利な点は、実施例1の窒化クロムによりコーティングされた接触エリアと比較して非常に高い接触信頼性(50オームを超える値はなかった)に加えて、測定された境界抵抗の値がかなり低いことである。
長期間にわたる、多くの測定サイクルに対する試験素子分析システムの再現性のある使用のために、境界抵抗が可能な限り一定で、最初は高く次いで減少する抵抗値または最初は低く次いで増加する抵抗値を特徴とする極端なランニングインまたは摩耗反応を示さないことも重要である。
2 評価装置
3 試験素子
4 電極
5 試験素子ホルダー
6 バネ素子
7 測定ゾーン
8 サンプルの液滴
9 サンプル適用ゾーン
10 輸送ゾーン
11 試験素子の接触エリア
12 接触素子の接触エリア
13 導電経路
14 接触素子
15 測定および評価電子機器
16 プリント基板
17 特定のIC
18 基板材料
19 中間層
20 硬い材料の層
21 試薬層
Claims (5)
- - 少なくとも1個の測定ゾーンおよび電気伝導性の接触エリアを有する試験素子、分析試験のために測定ゾーンに運び入れられる試験されるサンプル、および
- サンプルを含む試験素子を位置決めするための試験素子ホルダーおよび測定ゾーンにおける分析物に特徴的な変化を測定するための測定装置を有する評価装置、試験素子の接触エリアと試験素子ホルダーの接触エリアの間の電気的接触を可能にする接触エリアを有する接触素子を含む上記試験素子ホルダー
を含み、試験素子ホルダーの接触素子の接触エリアが電気伝導性の硬い材料の表面を有し、硬い材料の表面に向かい合う接触エリアが、硬い材料の表面の材料よりも低い硬度を有する材料からなることを特徴とする、サンプルの分析試験のための試験素子分析システム。 - 硬い材料の表面が金属窒化物からなることを特徴とする、請求項1に記載の試験素子分析システム。
- 金属窒化物が、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化クロムまたは窒化ジルコニウムであることを特徴とする、請求項2に記載の試験素子分析システム。
- 硬い材料の表面が、基板材料を電気伝導性の硬い材料によりコーティングすることにより製造されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の試験素子分析システム。
- 硬い材料のコーティングの層の厚さが2μm未満であることを特徴とする、請求項4に記載の試験素子分析システム。
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