Een nadere blik op het gebruik van wolfraamdraad voor sondes

De voordelen van Tungsten Probes voor het testen van toepassingen

Probing is een brede industrie met veel soorten toepassingen, maar twee die hebben bewezen ideaal te zijn voor wolfraamdraad zijn:

• Wafeltjesondes gebruikt voor het testen van halfgeleiderwafels
• Neurale sondes voor het testen van activiteit in de hersenen

Welke eigenschappen van wolfraamdraad maken het een geweldig materiaal voor deze zeer verschillende meettoepassingen? Voor onafgewerkte sondes is rechtheid een belangrijke eigenschap - en hier geven de mechanische eigenschappen van wolfraam het een opmerkelijke stijfheid, zelfs bij kleine diameters.

Dat is een mooie samenvatting van de voordelen van wolfraamdraad voor zowel wafersondes als neurale testsondes - toepassingen die bijna contra-intuïtief lijken voor wolfraam omdat het geen sterk geleidend materiaal is. Maar voor deze toepassingen werken wolfraamsondes gewoon.

Cantilever Wafer-sondes voor het testen van geïntegreerde schakelingen

Tijdens het fabricageproces van halfgeleiderapparaten is er geen beter moment om een ​​geïntegreerde schakeling te testen dan wanneer deze zich op de monokristallijne siliciumwafel bevindt. Dit is voordat de afzonderlijke circuits worden gesneden, in blokjes gesneden en verpakt - en voordat de kosten van al deze activiteiten worden gemaakt.

De productie van halfgeleiders is verdeeld in twee verschillende fasen:de voorkant, waar wolfraam verschillende rollen speelt, en de achterkant.

De voorkant is waar de boule in wafels wordt gesneden en die wafels ondergaan depositie, fotolithografie, ionenimplantatie en andere processen. Dit levert een reeks geïntegreerde schakelingen op die op het oppervlak van de wafer zijn afgedrukt.

Op dit punt heeft wolfraam het trekken van de staaf al vergemakkelijkt en is het gebruikt voor ionenaanplanting van de wafel. Nu zal wolfraam worden gebruikt om te bepalen welke van de chips defect is, aan het einde van de voorkant van de waferfabricage.

Het testen van elke chip, die bekend staat als de wafer probe test, heeft zich ontwikkeld tot drie verschillende methoden. De eerste, en nog steeds veel voorkomende, staat bekend als cantilever probe-testen.

Hier straalt een complexe constructie van draden uit van en boven de positionering van de vier zijden van een chip (vandaar de naam "cantilever" voor de noodzakelijke geometrie) - met kleine contactvlakken aan het einde van elke draad om een ​​signaal uit te voeren test bekend als een touchdown.

Voordelen van wolfraamdraad voor wafersondes

Verschillende overwegingen brachten fabrikanten onverbiddelijk in de richting van het gebruik van wolfraamdraad als de favoriete "naald" van de sonde:

• De stijfheid die nodig is voor positionele nauwkeurigheid
• Geen terugvering, zodat de bocht in de draad precies boven de chip blijft
• Het vermogen van de draad om zijn eigenschappen te behouden bij steeds kleinere diameters naarmate de spanen in dichtheid toenamen

Bovendien, aangezien de draad bij elke aanraking door een oxidelaag moet worden geschuurd, realiseerden fabrikanten van sondekaarten zich dat ze een sondereinigingsstap in hun geautomatiseerde systemen moesten opnemen. De taaiheid en het vermogen om door de oxidelaag heen te dringen om een ​​signaal te krijgen, maken wolfraam ideaal voor deze toepassing.

Verbeterde tests met Rhenium Tungsten

Het was hier dat, in een gril van de industriële geschiedenis, rheniumwolfraamdraad een opkomend probleem oploste in de opbrengst van cantileversondes. Deze draad werd voor het eerst ontwikkeld in de jaren 1920, toen hij een hogere ductiliteit vertoonde en nuttig bleek vanwege zijn mechanische schokbestendigheid in lampfilamenten voor verlichtingsbehoeften in ruwe omgevingen.

Wolfraam - met zijn langwerpige korrelstructuur - werkt als een sonde-naald en doorboort de oxidelaag om signaaltest van de geïntegreerde schakeling mogelijk te maken. De wolfraamsonde wordt echter "geladen" met datzelfde oxide en de reinigingsvolgorde voor bepaalde sondeertoepassingen wordt relatief minder efficiënt.

Er werd ontdekt dat het rheniumgehalte tussen de wolfraamkorrels zou blijven zonder enig verlies van duurzaamheid. Daarom biedt het gebruik van rheniumwolfraamdraad voordelen, waaronder:

• Minder toevluchtsoord voor het oxide om vast te komen te zitten
• Minder cross-signalering
• Effectievere en minder frequente reinigingsstappen

De veerkracht van wolfraam voor het testen van wafers

In de loop van de tijd heeft wolfraam een ​​deel van zijn dominantie afgestaan ​​aan andere materialen. Omdat geleidbaarheid van het grootste belang is bij het zoeken naar een miniem elektrisch signaal, zijn galvaniseer- en legeringsoplossingen met zachtere metalen zoals koper, goud en palladium gebruikt wanneer positionele nauwkeurigheid mogelijk was voor bepaalde geometrieën.

Er werden methoden ontwikkeld die bekend staan ​​als cobra-sondering en micro-veertaster die de exponentiële groei in spaandichtheden en de resulterende krappe steek beter aankonden. Deze concurrerende wafersondesystemen zijn duurder, maar ze kunnen de noodzakelijke laatste front-endfase bereiken op veel van de meest complexe chips die de dichtste pitches vereisen.

Het sonderen van cantileverwafels blijft echter een duurzame en veelgebruikte technologie voor de geïntegreerde schakelingen die een reeks slimme apparaten van stroom voorzien met pitches die profiteren van de unieke eigenschappen van wolfraamdraad.

Voordelen van wolfraamdraad voor neurale testsondes

We hebben het elders over enkele eigenschappen die wolfraamdraad waardevol maken in toepassingen van medische apparatuur waar elektrische stroom wordt gebruikt en precisie van cruciaal belang is.

De hoge dichtheid van wolfraamdraad maakt het bijvoorbeeld zeer radiopaak, waardoor het uitblinkt in toepassingen zoals fluoroscopie. Bovendien maakt de hoge treksterkte van wolfraamdraad het een kosteneffectief alternatief voor speciale metalen voor stuurbare voerdraden bij minimaal invasieve medische procedures.

Naarmate het vermogen om dieper in het menselijk lichaam te gaan, is toegenomen, is ook het vermogen om dieper in het menselijk brein te gaan toegenomen - en hier wordt een andere belangrijke toepassing voor wolfraamdraad gevonden:sondes voor het testen van neurale activiteit.

Om oorzakelijke gebieden voor medische aandoeningen te vinden, is het vermogen om een ​​zeer specifiek gebied van de hersenen te targeten van cruciaal belang. Een deel van het succes van wolfraamdraad in neurale sondes is te danken aan het vermogen om naar exacte plekken in het hersenweefsel te gaan zonder bijkomende schade te veroorzaken.

Neurologisch sonderen is een gevarieerd onderzoeksgebied en klinische toepassing, dat diepe hersenstimulatie (DBS), pijnbeheersing en talloze andere toepassingen omvat. Maar ze vertrouwen allemaal op positionele nauwkeurigheid, en wolfraamdraad speelt zijn rol om wetenschappers en artsen te helpen bij het bereiken van behandelresultaten en experimentele doorbraken.

Dit is grotendeels een functie van het feit dat wolfraamdraadsondes erg dun kunnen worden gemaakt met behoud van hun rechtheid en vorm - kenmerken die essentieel zijn voor de richtingsnauwkeurigheid.

Neural-probes voor stimulatietoepassingen

Hetzelfde geldt voor het gebruik van DBS-behandeling voor aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson en perifere zenuwstimulatie (PNS) voor verlichting van zowel chronische als acute pijn. Ondanks dat het geen sterk geleidend materiaal is, is wolfraamdraad waardevol voor hersen- en zenuwstimulatietherapieën naast neuraal sonderen.

Voor deze en soortgelijke toepassingen heeft wolfraamdraad eigenschappen die essentieel zijn voor de richtingsnauwkeurigheid - veel meer dan enig ander metaal. Waar de diameter van de draad ongelooflijk klein en smal moet zijn, behoudt wolfraamdraad ook zijn rechtheid en vorm, zelfs bij kleine diameters en lange lengtes.

Wat biedt de toekomst voor wolfraamdraad?

Met al zijn interessante eigenschappen is het geen wonder dat wolfraamdraad wordt gebruikt in een groeiend aantal toepassingen in zowel de elektronica en de geneeskunde als in de algemene industrie.

Ervaren leveranciers van wolfraamdraad — zoals Metal Cutting Corporation, dat sinds 1967 actief is in de sector van speciale wolfraamproducten en de exclusieve Noord-Amerikaanse distributeur is voor Nippon Tungsten Co., Ltd. — kunnen u helpen beslissen of wolfraamdraad geschikt is voor uw applicatie.

Voor meer informatie over wolfraamdraad en de levensvatbaarheid ervan in sondes en andere producten, downloadt u onze gratis gids voor eigenschappen en toepassingen van wolfraamdraad.