Ein genauerer Blick auf die Verwendung von Wolframdraht für Sonden

Die Vorteile von Wolframsonden für Testanwendungen

Die Sondierung ist eine breite Industrie mit vielen Arten von Anwendungen, aber zwei haben sich als ideal für Wolframdraht erwiesen:

• Wafer-Sonden zum Testen von Halbleiterwafern verwendet
• Neuronale Sonden zum Testen der Aktivität im Gehirn

Welche Eigenschaften von Wolframdraht machen ihn zu einem großartigen Material für diese sehr unterschiedlichen Messanwendungen? Für Sondenrohlinge ist die Geradheit eine Schlüsseleigenschaft – und hier verleihen die mechanischen Eigenschaften von Wolfram ihm eine bemerkenswerte Steifigkeit, selbst bei kleinen Durchmessern.

Das fasst die Vorteile von Wolframdraht sowohl für Wafersonden als auch für Sonden für neuronale Tests zusammen – Anwendungen, die für Wolfram fast kontraintuitiv erscheinen, da es kein hochleitfähiges Material ist. Doch für diese Anwendungen funktionieren Wolframsonden einfach.

Cantilever-Wafersonden für das Testen integrierter Schaltungen

Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen gibt es keinen besseren Zeitpunkt, um eine integrierte Schaltung zu testen, als wenn sie sich auf dem monokristallinen Siliziumwafer befindet. Dies geschieht, bevor die einzelnen Schaltkreise geschnitten, gewürfelt und verpackt werden – und bevor die mit all diesen Aktivitäten verbundenen Kosten anfallen.

Die Halbleiterherstellung ist in zwei verschiedene Phasen unterteilt:das Frontend, in dem Wolfram verschiedene Rollen spielt, und das Backend.

Am vorderen Ende wird die Boule in Wafer geschnitten und diese Wafer durchlaufen Abscheidung, Photolithographie, Ionenimplantation und andere Prozesse. Dies ergibt ein Array von integrierten Schaltungen, die auf die Oberfläche des Wafers gedruckt werden.

An diesem Punkt hat Wolfram bereits das Ziehen des Barrens erleichtert und wurde für die Ionenplantation des Wafers verwendet. Jetzt wird Wolfram verwendet, um zu bestimmen, welcher der Chips am Ende des vorderen Endes der Waferherstellung defekt ist.

Das Testen jedes Chips, das als Wafer Probe Test bekannt ist hat sich zu drei unterschiedlichen Methoden entwickelt. Der erste und immer noch weit verbreitete Test ist als Cantilever-Sondentest bekannt.

Hier strahlt eine komplexe Konstruktion von Drähten aus und über die Positionierung der vier Seiten eines Chips (daher der Name „Cantilever“ für die erforderliche Geometrie) – mit winzigen Kontaktflecken am Ende jedes Drahts, um ein Signal zu übertragen Test bekannt als Touchdown.

Vorteile von Wolframdraht für Wafer-Sonden

Mehrere Überlegungen veranlassten die Hersteller unaufhaltsam dazu, Wolframdraht als Sondennadel der Wahl zu verwenden:

• Die für die Positionsgenauigkeit erforderliche Steifheit
• Keine Rückfederung, damit die Biegung im Draht genau über dem Chip bleibt
• Die Fähigkeit des Drahtes, seine Eigenschaften bei immer kleineren Durchmessern beizubehalten, wenn die Chipdichte zunimmt

Da der Draht außerdem bei jedem Aufsetzen durch eine Oxidschicht scheuern muss, erkannten die Hersteller von Prüfkarten, dass sie einen Schritt zur Sondenreinigung in ihre automatisierten Systeme einbauen mussten. Zähigkeit und die Fähigkeit, die Oxidschicht zu durchdringen, um ein Signal zu erhalten, machen Wolfram ideal für diese Anwendung.

Verbesserte Tests mit Rhenium-Wolfram

Hier löste Rhenium-Wolfram-Draht in einer Eigenart der Industriegeschichte ein aufkommendes Problem bei den Testergebnissen von Cantilever-Sonden. Dieser Draht wurde erstmals in den 1920er Jahren entwickelt, als er eine höhere Duktilität aufwies und sich aufgrund seiner mechanischen Stoßfestigkeit in Lampenfilamenten für Beleuchtungszwecke in rauen Umgebungen als nützlich erwies.

Als Sondennadel durchdringt Wolfram mit seiner länglichen Kornstruktur die Oxidschicht, um einen Signaltest der integrierten Schaltung zu ermöglichen. Die Wolframsonde wird jedoch mit demselben Oxid „beladen“, und die Reinigungssequenz für bestimmte Sondenanwendungen wird relativ weniger effizient.

Es wurde festgestellt, dass der Rheniumgehalt zwischen den Wolframkörnern liegen würde, ohne dass es zu einem Verlust an Haltbarkeit kommt. Daher bietet die Verwendung von Rhenium-Wolfram-Draht folgende Vorteile:

• Weniger Zufluchtsort für das Oxid, das eingeschlossen wird
• Weniger Cross-Signaling
• Effektivere und weniger häufige Reinigungsschritte

Die Widerstandsfähigkeit von Wolfram für Wafertests

Im Laufe der Zeit gab Wolfram einen Teil seiner Dominanz an andere Materialien ab. Da die Leitfähigkeit bei der Suche nach einem winzigen elektrischen Signal von größter Bedeutung ist, wurden Plattierungs- und Legierungslösungen mit weicheren Metallen wie Kupfer, Gold und Palladium verwendet, wenn für bestimmte Geometrien eine Positionsgenauigkeit möglich war.

Es wurden Methoden entwickelt, die als Cobra-Probing und Micro-Spring-Probing bekannt sind, die das exponentielle Wachstum der Chipdichten und die daraus resultierenden engen Teilungen besser bewältigen können. Diese konkurrierenden Wafersondensysteme sind teurer, aber sie können die notwendige letzte Front-End-Stufe auf vielen der komplexesten Chips erreichen, die die dichtesten Raster erfordern.

Das Cantilever-Wafer-Probing ist jedoch weiterhin eine dauerhafte und weit verbreitete Technologie für integrierte Schaltkreise, die eine Reihe von intelligenten Geräten mit Rastern versorgen, die von den einzigartigen Eigenschaften von Wolframdraht profitieren.

Vorteile von Wolframdraht für neurale Testsonden

Wir sprechen an anderer Stelle über einige der Eigenschaften, die Wolframdraht für medizinische Geräteanwendungen wertvoll machen, bei denen elektrischer Strom verwendet wird und Präzision entscheidend ist.

Zum Beispiel macht die hohe Dichte von Wolframdraht ihn sehr strahlenundurchlässig, wodurch er sich in Anwendungen wie der Fluoroskopie auszeichnet. Darüber hinaus macht die hohe Zugfestigkeit von Wolframdraht ihn zu einer kostengünstigen Alternative zu Spezialmetallen für steuerbare Führungsdrähte bei minimalinvasiven medizinischen Verfahren.

Da die Fähigkeit, tiefer in den menschlichen Körper einzudringen, zugenommen hat, hat auch die Fähigkeit, tiefer in das menschliche Gehirn einzudringen, zugenommen – und hier findet sich eine weitere wichtige Anwendung für Wolframdraht:Sonden zum Testen der neuralen Aktivität.

Um ursächliche Bereiche für Erkrankungen zu finden, ist die Fähigkeit, auf einen ganz bestimmten Bereich des Gehirns abzuzielen, von entscheidender Bedeutung. Ein Teil des Erfolgs von Wolframdraht in neuralen Sonden beruht auf der Fähigkeit, zu genauen Stellen innerhalb des Gehirngewebes vorzudringen, ohne Kollateralschäden zu verursachen.

Die neurologische Sondierung ist ein vielfältiges Gebiet der Forschung und klinischen Anwendung, das die Tiefenhirnstimulation (THS), die Schmerzbehandlung und eine Vielzahl anderer Anwendungen umfasst. Aber sie alle sind auf Positionsgenauigkeit angewiesen, und Wolframdraht spielt seine Rolle dabei, Wissenschaftler und Ärzte beim Erreichen von Behandlungsergebnissen und experimentellen Durchbrüchen zu unterstützen.

Dies ist sehr stark darauf zurückzuführen, dass Wolframdrahtsonden sehr dünn hergestellt werden können, während sie ihre Geradheit und Form beibehalten – Eigenschaften, die für die Richtungsgenauigkeit von entscheidender Bedeutung sind.

Neuralsonden für Stimulationsanwendungen

Das Gleiche gilt für die Anwendung der DBS-Behandlung bei Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit und der peripheren Nervenstimulation (PNS) zur Linderung sowohl chronischer als auch akuter Schmerzen. Obwohl Wolframdraht kein hochleitfähiges Material ist, ist er für Hirn- und Nervenstimulationstherapien zusätzlich zu neuralen Sondierungen wertvoll.

Für diese und ähnliche Anwendungen hat Wolframdraht Eigenschaften, die für die Richtungsgenauigkeit entscheidend sind – weit mehr als jedes andere Metall. Wo der Durchmesser des Drahtes unglaublich klein und schmal sein muss, behält Wolframdraht auch bei kleinen Durchmessern und großen Längen seine Geradheit und Form bei.

Was kommt als nächstes für Wolframdraht?

Bei all seinen interessanten Eigenschaften ist es kein Wunder, dass Wolframdraht in einer wachsenden Zahl von Anwendungen sowohl in der Elektronik und Medizin als auch in der allgemeinen Industrie eingesetzt wird.

Erfahrene Anbieter von Wolframdraht – wie die Metal Cutting Corporation, die seit 1967 im Geschäft mit Wolframspezialprodukten tätig ist und der exklusive nordamerikanische Distributor für Nippon Tungsten Co., Ltd. ist – können Ihnen bei der Entscheidung helfen, ob Wolframdraht für Sie geeignet ist Anwendung.

Um mehr über Wolframdraht und seine Brauchbarkeit in Sonden und anderen Produkten zu erfahren, laden Sie unseren kostenlosen Leitfaden zu den Eigenschaften und Anwendungen von Wolframdraht herunter.