Выбор идеального материала для прецизионных металлических зондов в электронике и медицинских исследованиях

Использование металлического зонда в электронике и медицинских исследованиях

Существует множество разных материалов для выбора при проектировании металлического зонда. Если вы следите за нашим блогом, вы знаете, что мы уже говорили об использовании вольфрамной проволоки для зондов — от медицинских применений до тестирования интегральных схем. Во всех этих и других прецизионных применениях требуется, чтобы металлический зонд имел очень малый диаметр — еще меньше, чем вы можете подумать — но при этом был достаточно прочным, чтобы сохранять форму, прямоту и направление. Кроме того, применение вроде тестирования электроники или медицинских исследований требует от металлического зонда удовлетворения другим специфическим и фундаментальным нуждам:

• Быть удаленным и проходить определенное расстояние
• Создавать контакт для передачи сигнала — обычно электрического — через проволоку зонда

Для этих применений металлический зонд часто делают из благородного металла — обычно палладий-базированного сплава — бериллия-меди, или различных никелевых сплавов, а также вольфрама или рений-вольфрама. Эти материалы часто делаются в проприетарных смесях для удовлетворения нужд конкретного применения металлического зонда.

Металлический зонд в мире электроники

Тестирование вейферов — критический этап фabricации полупроводниковых устройств для электроники. Используется для тестирования чипов интегральных схем в сетке, оно обеспечивает тестирование отдельных интегральных схем на функциональные дефекты и устранение неисправных схем до дальнейшей дорогой обработки. Контакт с интегральной схемой на вейфере осуществляется с металлическим зондом — чаще всего набором зондов, объединенных на зондовой карте.

В мире тестирования полупроводников высокая производительность требуется для поддержания контроля качества и крупносерийного производства. Поэтому материал и форма металлического зонда выбираются на основе техники и характеристик, наиболее подходящих для конкретного применения. Конструкция металлического зонда должна сочетать проводимость и жесткость для формирования надежного электрического пути с отличным распределением силы и комплаенсом.

Типы металлических зондов, обычно используемых в тестировании полупроводников: сгибающуюся балку (кобра), консольный (кантилевер) и пого-пин сокетные зонды. Каждый зонд должен соответствовать спецификациям по расстоянию и шагу, требуя определенной длины и диаметра. Например, палладий-базированный сплав, спроектированный специально для высокой проводимости и высокой твердости, может использоваться для применений с плотным шагом, где уровень тока остается высоким, но диаметр зонда мал.

Существуют также различные конфигурации металлических зондов, такие как лезвие профиля, обычно используемые в машинах сборки зондовых карт. Лезвие зонды могут монтироваться с разными стилями игл и геометриями в зависимости от применения.

По мере того как электронные устройства и схемы становятся все меньше, какой бы тип металлического зонда ни использовался для тестирования полупроводников, он должен обеспечивать все более малый шаг и, следовательно, меньший диаметр. Кроме того, поскольку зондирование полупроводников автоматизировано, допуск длины также важен — помогая обеспечить, что каждый металлический зонд контактирует на сетке интегральной схемы, которая тестируется. Поэтому при производстве металлического зонда для использования в тестировании электроники, повторяемость длины отсека критична.

Металлический зонд в мире исследований

Исследовательские техники с использованием металлического зонда продвинули наше понимание мозга и того, как функционируют сети нейронов. Вольфрамовый металлический зонд может быть имплантирован в разные области мозга для записи и/или стимуляции активности в конкретных участках. Зондирование также может использоваться для диагностики расстройств, включая припадки эпилепсии, мигрень, болезнь Альцгеймера и деменцию. (Источник: NCBI)

Будь то для исследования или доставки стимуляции в человеческий мозг, нервы или другие ткани, металлический зонд, используемый в медицинских исследованиях, требует очень тонкой проволоки, идеально спроектированной для своего применения. Например, мы упоминали, что высокая повторяемость точной длины важна для зонда, используемого в тестировании полупроводников. Однако при производстве зонда для глубокой стимуляции мозга (DBS) обязательно, чтобы кончик зонда абсолютно не имел заусенцев или шероховатостей. И самым важным критерием является жесткость, чтобы гарантировать, что цель достигнута точно там, где хирург или исследователь намеревается доставить кончик зонда.

Кроме того, для медицинских исследований металлический зонд должен передавать валидный сигнал — и делать это без разрушения самого зонда, чтобы предотвратить повреждение хрупких тканей. И, конечно, поверхностная химия и биосовместимость материалов, используемых для зондовой проволоки и заготовки, должны учитываться при проектировании металлического зонда. Например, тонкая платиновая проволока, известная своими стабильными электрическими и экологическими свойствами, широко используется как металлический зонд в сенсорах, медицинских устройствах, электродах и пин-зондах. Золоченный вольфрам, сплавы никеля, нержавеющая сталь и бериллий-медь также используются.

Проектируйте и фabricируйте с учетом допусков

Мы лишь притронулись к поверхности всего, что есть знать о металлическом зонде. Что мы можем сказать просто: многие разные металлы могут быть использованы для фabricации металлического зонда для применений, включая тестирование полупроводников и медицинские исследования. Помимо выбора материалов, тщательная инженерия зонда — с жесткими допусками, где уместно, по таким характеристикам, как диаметр, длина, прочность и прямота — поможет гарантировать, что зонд фabricирован правильно и даст лучшие результаты.

Хотите узнать больше о том, какой метод фabricации может быть правильным для вашего применения — и ваших допусков? Получите бесплатную копию нашего руководства по сравнению методов прецизионной резки.