Elección del Material Ideal para Sondas Metálicas de Precisión en Electrónica e Investigación Médica

Uso de una Sonda Metálica en Electrónica e Investigación Médica

Hay muchos materiales diferentes para elegir cuando está diseñando una sonda metálica. Si sigue nuestro blog, sabe que hemos hablado antes sobre el uso de alambre de tungsteno para sondas, en todo, desde aplicaciones de dispositivos médicos hasta pruebas de circuitos integrados. En general, estas y otras aplicaciones de precisión requieren que una sonda metálica tenga un diámetro muy pequeño — incluso menor de lo que podría pensar posible — pero lo suficientemente fuerte para mantener su forma, rectitud y dirección. Además, un uso como pruebas de electrónica o investigación médica requiere que una sonda metálica cumpla otras necesidades específicas y fundamentales:

• Ser remota y recorrer una distancia particular
• Hacer un contacto para transportar una señal — usualmente eléctrica — a través del alambre de la sonda metálica

Para estas aplicaciones, una sonda metálica a menudo se hace de un metal precioso — típicamente, una aleación basada en paladio — cobre-berilio, o varias aleaciones basadas en níquel, así como tungsteno o tungsteno-renio. Estos materiales a menudo se hacen en mezclas propietarias para satisfacer las necesidades de una aplicación de sonda metálica específica.

La Sonda Metálica en el Mundo de la Electrónica

La prueba de obleas (wafer testing) es un paso crítico en la fabricación de dispositivos semiconductores para electrónica. Utilizada para probar chips de circuitos integrados en una cuadrícula, asegura que los circuitos integrados individuales se prueben para defectos funcionales y que cualquier circuito que falle pueda eliminarse antes de procesamiento adicional costoso. El contacto con el circuito integrado en la oblea se logra con una sonda metálica — más a menudo, un conjunto de sondas dispuestas juntas en una tarjeta de sonda.

En el mundo de las pruebas de semiconductores, se requiere alto rendimiento para mantener control de calidad y producción de alto volumen. Por tanto, el material y forma de la sonda metálica se eligen basándose en la técnica y características que mejor se adaptan a la aplicación particular. El diseño de la sonda metálica debe combinar conductividad y rigidez para formar un camino eléctrico fiable con excelente distribución de fuerza y complianza.

Los tipos de sonda metálica típicamente usados en pruebas de semiconductores incluyen haz de pandeo (cobra), voladizo (cantilever), y sondas de pasador y zócalo tipo pogo. Cada sonda metálica debe cumplir especificaciones de distancia y paso, requiriendo una longitud y diámetro particulares. Por ejemplo, una aleación basada en paladio diseñada específicamente para alta conductividad y alta dureza puede usarse para aplicaciones de paso ajustado donde el nivel de corriente permanece alto pero el diámetro de la sonda es pequeño.

También hay una variedad de configuraciones de sonda metálica, como perfiles de hoja metálica comúnmente usados en máquinas de ensamblaje de tarjetas de sonda. Las sondas de hoja metálica pueden montarse con diferentes estilos y geometrías de aguja basadas en la aplicación.

A medida que los dispositivos electrónicos y circuitos se vuelven más y más pequeños, cualquiera que sea el tipo de sonda metálica usado para pruebas de semiconductores debe entregar un paso cada vez menor y, por tanto, menor diámetro. Además, debido a que la sondaje de semiconductores es automatizado, la tolerancia de longitud también es importante — ayudando a asegurar que cada sonda metálica haga contacto en la cuadrícula de circuito integrado que se está probando. Por tanto, al fabricar una sonda metálica para uso en pruebas de electrónica, la repetibilidad en el corte de longitud es crucial.

La Sonda Metálica en el Mundo de la Investigación

Las técnicas de investigación utilizando una sonda metálica han avanzado nuestra comprensión del cerebro y cómo funcionan las redes de neuronas. Una sonda metálica de tungsteno puede implantarse en diferentes áreas del cerebro para registrar y/o estimular actividad en sitios específicos. El sondeo también puede usarse para el diagnóstico de trastornos incluyendo convulsiones epilepsia, migraña, enfermedad de Alzheimer y demencia. (Fuente: NCBI)

Ya sea usada para explorar o para entregar estimulación al cerebro humano, nervios u otros tejidos, una sonda metálica usada en investigación médica requiere un alambre muy delgado que esté perfectamente diseñado para su aplicación. Por ejemplo, mencionamos que la alta repetibilidad de una longitud precisa es importante para una sonda metálica que se usará en pruebas de semiconductores. Sin embargo, al fabricar una sonda metálica para usarse en estimulación cerebral profunda (DBS), es obligatorio que la punta de la sonda absolutamente no tenga rebabas ni rugosidad. Y el criterio más importante es la rigidez, para asegurar que se alcance el objetivo exactamente donde el cirujano o investigador pretende entregar la punta de la sonda metálica.

Adicionalmente para investigación médica, la sonda metálica debe entregar una señal válida — y debe hacerlo sin fractura de la sonda metálica en sí, para prevenir daño a tejido frágil. Y por supuesto, la química de superficie y biocompatibilidad de los materiales usados para el alambre y el blank de la sonda deben considerarse al diseñar una sonda metálica. Por ejemplo, el alambre de platino fino, conocido por sus propiedades eléctricas y ambientales estables, se usa ampliamente como sonda metálica en sensores, dispositivos médicos, electrodos y sondas de pasador. Alambre de tungsteno chapado en oro, aleaciones de níquel, acero inoxidable y cobre-berilio también se usan.

Diseñe y Fabrique con Tolerancias en Mente

Apenas hemos sondeado la superficie de todo lo que hay que saber sobre la sonda metálica. Lo que podemos decir, simplemente, es que muchos metales diferentes pueden utilizarse para fabricar una sonda metálica para uso en aplicaciones incluyendo pruebas de semiconductores e investigación médica. Más allá de la elección de materiales, una ingeniería cuidadosa de la sonda — con tolerancias ajustadas, según corresponda, en características como diámetro, longitud, resistencia y rectitud — ayudará a asegurar que una sonda se fabrique correctamente y entregue los mejores resultados.

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