Una mirada más cercana a la utilización de alambre de tungsteno para sondas

Los beneficios de las sondas de tungsteno para las aplicaciones de prueba

El sondeo es una industria amplia con muchos tipos de aplicaciones, pero dos que han demostrado ser ideales para el alambre de tungsteno son:

• Sonda de obleas utilizado para pruebas de obleas de semiconductores
• Sondas neurales para probar la actividad en el cerebro

¿Qué propiedades del alambre de tungsteno lo convierten en un excelente material para estas aplicaciones de sondeo tan diferentes? Para los espacios en blanco de la sonda, la rectitud es una propiedad clave, y aquí, las propiedades mecánicas del tungsteno le otorgan una rigidez notable, incluso en diámetros pequeños.

Eso resume perfectamente los beneficios del alambre de tungsteno tanto para las sondas de obleas como para las sondas de prueba neuronal, aplicaciones que parecen casi contrarias a la intuición para el tungsteno porque no es un material altamente conductor. Sin embargo, para estas aplicaciones, las sondas de tungsteno simplemente funcionan.

Sondas Cantilever Wafer para pruebas de circuitos integrados

En el proceso de fabricación de dispositivos semiconductores, no hay mejor momento para probar un circuito integrado que cuando se encuentra en la oblea de silicio monocristalino. Esto es antes de que los circuitos individuales sean rebanados, troceados y empaquetados, y antes de que se incurra en los costos asociados con todas esas actividades.

La fabricación de semiconductores se divide en dos etapas distintas:la parte delantera, donde el tungsteno desempeña varias funciones, y la parte trasera.

El extremo frontal es donde el boule se corta en obleas y esas obleas pasan por deposición, fotolitografía, implantación de iones y otros procesos. Esto produce una serie de circuitos integrados impresos en la superficie de la oblea.

En este punto, el tungsteno ya ha facilitado la extracción del lingote y se ha utilizado para la plantación de iones de la oblea. Ahora se usará tungsteno para determinar cuál de los chips es defectuoso, al final de la parte delantera de la fabricación de obleas.

La prueba de cada chip, que se conoce como prueba de sonda de obleas se ha convertido en tres métodos distintos. La primera, y aún prevaleciente, se conoce como prueba de sonda en voladizo.

Aquí, una construcción compleja de cables irradia desde y por encima del posicionamiento de los cuatro lados de un chip (de ahí el nombre de "voladizo" para la geometría necesaria), presentando pequeños parches de contacto al final de cada cable para realizar una señal. prueba conocida como touchdown.

Ventajas del alambre de tungsteno para sondas de obleas

Varias consideraciones llevaron a los fabricantes inexorablemente a usar alambre de tungsteno como la "aguja" de la sonda de elección:

• La rigidez necesaria para la precisión posicional
• Sin recuperación elástica, por lo que la curvatura del alambre permanece precisamente por encima del chip
• La capacidad del alambre para mantener sus propiedades en diámetros cada vez más pequeños a medida que aumenta la densidad de las virutas

Además, dado que el cable debe limpiarse a través de una capa de óxido con cada contacto, los fabricantes de tarjetas de sonda se dieron cuenta de que necesitaban incluir un paso de limpieza de sonda en sus sistemas automatizados. La dureza y la capacidad de penetrar la capa de óxido para obtener una señal hacen que el tungsteno sea ideal para esta aplicación.

Pruebas mejoradas con renio tungsteno

Fue aquí donde, en una peculiaridad de la historia industrial, el alambre de tungsteno renio resolvió un problema emergente en los rendimientos de prueba de sonda voladiza. Este cable se desarrolló por primera vez en la década de 1920, cuando mostró una mayor ductilidad y resultó útil por su resistencia mecánica a los golpes en los filamentos de las lámparas para las necesidades de iluminación en entornos hostiles.

Actuando como una aguja de sonda, el tungsteno, con su estructura de grano alargado, perfora la capa de óxido para permitir la prueba de señal del circuito integrado. Sin embargo, la sonda de tungsteno se "carga" con ese mismo óxido y la secuencia de limpieza para ciertas aplicaciones de sondeo se vuelve relativamente menos eficiente.

Se descubrió que el contenido de renio residiría entre los granos de tungsteno sin pérdida de durabilidad. Por lo tanto, el uso de alambre de tungsteno de renio ofrece beneficios que incluyen:

• Menos refugio para que el óxido quede atrapado
• Menos señalización cruzada
• Pasos de limpieza más efectivos y menos frecuentes

La resistencia del tungsteno para pruebas de obleas

Con el tiempo, el tungsteno cedió parte de su dominio a otros materiales. Dado que la conductividad es primordial cuando se busca una señal eléctrica diminuta, se han utilizado soluciones de recubrimiento y aleación que involucran metales más blandos como el cobre, el oro y el paladio cuando la precisión posicional era posible para ciertas geometrías.

Se desarrollaron métodos conocidos como sondeo de cobra y sondeo de micromuelles que podían manejar mejor el crecimiento exponencial en las densidades de astillas y los pasos estrechos resultantes. Estos sistemas de sonda de obleas de la competencia son más costosos, pero pueden lograr la etapa frontal final necesaria en muchos de los chips más complejos que requieren los pasos más densos.

Sin embargo, el sondeo de obleas en voladizo sigue siendo una tecnología duradera y ampliamente utilizada para los circuitos integrados que alimentan una variedad de dispositivos inteligentes con pasos que se benefician de las propiedades únicas del alambre de tungsteno.

Beneficios del cable de tungsteno para sondas de prueba neural

Hablamos en otro lugar sobre algunas de las propiedades que hacen que el alambre de tungsteno sea valioso en aplicaciones de dispositivos médicos donde se utiliza corriente eléctrica y la precisión es crítica.

Por ejemplo, la alta densidad del alambre de tungsteno lo hace altamente radiopaco, lo que le permite sobresalir en aplicaciones como la fluoroscopia. Además, la alta resistencia a la tracción del alambre de tungsteno lo convierte en una alternativa rentable a los metales especiales para alambres guía orientables en procedimientos médicos mínimamente invasivos.

A medida que ha aumentado la capacidad de profundizar en el cuerpo humano, también lo ha hecho la capacidad de profundizar en el cerebro humano, y es aquí donde se encuentra otra aplicación importante para el alambre de tungsteno:las sondas para probar la actividad neuronal.

Con el propósito de sondear para encontrar áreas causales de condiciones médicas, la capacidad de apuntar a un área muy específica del cerebro es crucial. Parte del éxito del alambre de tungsteno en las sondas neurales se debe a la capacidad de ir a puntos exactos dentro del tejido cerebral sin causar daños colaterales.

El sondeo neurológico es un campo variado de investigación y aplicación clínica, que abarca la estimulación cerebral profunda (DBS), el manejo del dolor y una miríada de otras aplicaciones. Pero todos dependen de la precisión posicional, y el alambre de tungsteno desempeña su papel para ayudar a los científicos y médicos a lograr resultados de tratamiento y avances experimentales.

Esto es en gran medida una función del hecho de que las sondas de alambre de tungsteno se pueden hacer muy delgadas manteniendo su rectitud y forma, características que son vitales para la precisión direccional.

Sondas neuronales para aplicaciones de estimulación

Lo mismo ocurre con el uso del tratamiento DBS para afecciones como la enfermedad de Parkinson y la estimulación de los nervios periféricos (PNS) para el alivio del dolor crónico y agudo. A pesar de no ser un material altamente conductor, el alambre de tungsteno es valioso para las terapias de estimulación nerviosa y cerebral además del sondeo neural.

Para estas y otras aplicaciones similares, el alambre de tungsteno tiene características que son vitales para la precisión direccional, mucho más que cualquier otro metal. Donde el diámetro del alambre debe ser increíblemente pequeño y angosto, el alambre de tungsteno también mantiene su rectitud y forma incluso en diámetros pequeños y longitudes largas.

¿Qué sigue para el alambre de tungsteno?

Con todas sus propiedades interesantes, no es de extrañar que el alambre de tungsteno se utilice en una gama cada vez mayor de aplicaciones tanto en electrónica como en medicina, así como en la industria en general.

Los proveedores experimentados de alambre de tungsteno, como Metal Cutting Corporation, que ha estado en el negocio de productos especiales de tungsteno desde 1967 y es el distribuidor exclusivo en Norteamérica de Nippon Tungsten Co., Ltd., pueden ayudarlo a decidir si el alambre de tungsteno es adecuado para su aplicación.

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