Почему вольфрамовая проволока — непревзойденный выбор для вейферных и нейронных зондов

Преимущества вольфрамовых зондов для тестовых применений

Зондирование — широкая отрасль с многими типами применений, но два из них оказались идеальными для вольфрамной проволоки:

• Вейферные зонды для тестирования полупроводниковых вейферов
• Нейронные зонды для тестирования активности в мозге

Какие свойства вольфрамной проволоки делают ее отличным материалом для этих очень разных зондирующих применений? Для цели заготовок зондов прямота — ключевое свойство — и здесь механические свойства вольфрама дают ему замечательную жесткость даже при малых диаметрах.

Это лаконично резюмирует преимущества вольфрамной проволоки для вейферных и нейронных тестовых зондов — применений, которые кажутся почти контр-интуитивными для вольфрама, потому что он не высокопроводящий материал. Тем не менее, для этих применений вольфрамовые зонды просто работают.

Консольные вейферные зонды для тестирования интегральных схем

В процессе фabricации полупроводниковых устройств нет лучшего времени для тестирования интегральной схемы, чем когда она на монокристаллическом кремниевом вейфере. Это до того, как отдельные схемы нарезаются, кубируются и упаковываются — и до того, как несутся затраты, связанные со всеми этими действиями.

Производство полупроводников разделено на два отдельных этапа: передний конец, где вольфрам играет различные роли, и задний конец.

Передний конец — это где буль отрезается на вейферы и те вейферы проходят через осаждение, фотолитографию, ионную имплантацию и другие процессы. Это дает массив интегральных схем, напечатанных на поверхности вейфера.

В этот момент вольфрам уже облегчил вытягивание слитка и использовался для ионной имплантации вейфера. Теперь вольфрам будет использоваться для определения, какие из чипов дефектны, в конце переднего конца фabricации вейфера.

Тестирование каждого чипа, известное как вейферный зондовый тест, эволюционировало в три отдельных метода. Первый, и всё ещё преобладающий, известен как консольное зондирование.

Здесь сложная конструкция проводов излучает от и над позиционированием четырех сторон чипа (отсюда название «консольный» для необходимой геометрии) — представляя крошечные контактные площадки на конце каждого провода для выполнения сигнального теста, известного как тачдаун.

Преимущества вольфрамной проволоки для вейферных зондов

Несколько соображений неизбежно привели производителей к использованию вольфрамной проволоки как иглы зонда по выбору:

• Жесткость, необходимая для позиционной точности
• Нет обратной пружинистости, так что изгиб проволоки остается точно над чипом
• Способность проволоки сохранять свои свойства при всё меньших диаметрах по мере роста плотности чипов

Кроме того, поскольку проволока должна прочищать оксидный слой при каждом тачдауне, производители зондовых карт пришли к пониманию, что им нужно включить шаг очистки зонда в их автоматизированные системы. Жесткость и способность пробить оксидный слой для получения сигнала делают вольфрам идеальным для этого применения.

Улучшенное тестирование с рений-вольфрамом

Именно здесь, в курьезе промышленной истории, рений-вольфрамовая проволока решила возникающую проблему в выходе консольных зондовых тестов. Эта проволока была впервые разработана в 1920-х, когда она показала более высокую вязкость и оказалась полезной для своей устойчивости к механическому удару в нитях ламп для освещения в суровых условиях.

Действуя как игла зонда, вольфрам — с его удлиненной зернистой структурой — пробивает оксидный слой для включения сигнального теста интегральной схемы. Однако вольфрамовый зонд становится «загруженным» этим самым оксидом, и последовательность очистки для определенных зондирующих применений становится относительно менее эффективной.

Было обнаружено, что рений-содержание будет находиться между зернами вольфрама без потери долговечности. Поэтому использование рений-вольфрамовой проволоки предлагает преимущества, включая:

• Меньше убежищ для оксида, чтобы застрять
• Меньше перекрестных сигналов
• Более эффективные и менее частые шаги очистки

Устойчивость вольфрама для тестирования вейферов

Со временем вольфрам уступил некоторое доминирование другим материалам. Поскольку проводимость первостепенна при поиске минутного электрического сигнала, напыление и легирующие решения, включающие более мягкие металлы, такие как медь, золото и палладий, использовались, когда позиционная точность была возможна для определенных геометрий.

Методы, известные как кобра-зондирование и микровыпрямляющее зондирование, были разработаны, которые могли лучше справляться с экспоненциальным ростом плотности чипов и результирующими плотными шагами. Эти конкурирующие системы вейферных зондов дороже, но они могут выполнить необходимый финальный передний этап на многих самых сложных чипах, требующих самых плотных шагов.

Однако консольное вейферное зондирование продолжает быть долговечной и широко используемой технологией для интегральных схем, питающих ряд умных устройств с шагами, выигрывающими от уникальных свойств вольфрамной проволоки.

Преимущества вольфрамной проволоки для нейронных тестовых зондов

Мы говорим в другом месте о некоторых свойствах, делающих вольфрамную проволоку ценной в медицинских приборных применениях, где используется электрический ток и критична точность.

Например, высокая плотность вольфрамной проволоки делает ее высоко рентгенопрозрачной, позволяя ей превосходить в применениях вроде флюороскопии. Кроме того, высокая прочность на разрыв вольфрамной проволоки делает ее рентабельной альтернативой специальным металлам для управляемых проводников в минимально инвазивных медицинских процедурах.

По мере роста способности проникать глубже в человеческое тело, так же выросла способность проникать глубже в человеческий мозг — и именно здесь находится другое важное применение для вольфрамной проволоки: зонды для тестирования нейронной активности.

Для цели зондирования для нахождения причинных областей медицинских состояний, способность целевать очень конкретную область мозга критична. Часть успеха вольфрамной проволоки в нейронных зондах обусловлена способностью попадать в точные точки внутри мозговой ткани без побочного ущерба.

Неврологическое зондирование — вариативная область исследований и клинического применения, охватывающая глубокую стимуляцию мозга (DBS), управление болью и множество других применений. Но все они полагаются на позиционную точность, и вольфрамная проволока играет свою роль, помогая ученым и врачам достигать результатов лечения и экспериментальных прорывов.

Это очень сильно функция того факта, что вольфрамовые зондовые проволоки могут быть сделаны очень тонкими, сохраняя свою прямоту и форму — характеристики, жизненно важные для направленной точности.

Нейронные зонды для стимуляционных применений

То же верно для использования лечения DBS для состояний вроде болезни Паркинсона и периферической стимуляции нервов (PNS) для облегчения хронической и острой боли. Несмотря на невысокую проводимость, вольфрамовая проволока ценна для целей стимуляции мозга и нервов в дополнение к нейронному зондированию.

Для этих и подобных применений вольфрамовая проволока имеет характеристики, жизненно важные для направленной точности — гораздо более, чем любой другой металл. Там, где диаметр проволоки должен быть невероятно малым и узким, вольфрамовая проволока также сохраняет свою прямоту и форму даже при крошечных диаметрах и больших длинах.

Что дальше для вольфрамной проволоки?

Со всеми своими интересными свойствами, неудивительно, что вольфрамовая проволока используется в растущем спектре применений в электронике и медицине, а также в общей промышленности.

Опытные поставщики вольфрамной проволоки — такие как Metal Cutting Corporation, которая в бизнесе специальных вольфрамовых продуктов с 1967 года и является эксклюзивным североамериканским дистрибьютором Nippon Tungsten Co., Ltd. — могут помочь вам решить, подходит ли вольфрамовая проволока для вашего применения.

Чтобы узнать больше о вольфрамной проволоке и её жизнеспособности в зондах и других продуктах, скачайте наше бесплатное руководство по свойствам и применениям вольфрамной проволоки.