Un examen plus approfondi de l'utilisation du fil de tungstène pour les sondes

Les avantages des sondes en tungstène pour les applications de test

Le palpage est une vaste industrie avec de nombreux types d'applications, mais deux qui se sont révélées idéales pour le fil de tungstène sont :

• Sondes de plaquette utilisé pour les tests de tranches de semi-conducteurs
• Sondes neurales pour tester l'activité dans le cerveau

Quelles propriétés du fil de tungstène en font un excellent matériau pour ces applications de sondage très différentes ? Pour les besoins des ébauches de sonde, la rectitude est une propriété clé - et ici, les propriétés mécaniques du tungstène lui confèrent une rigidité remarquable, même à de petits diamètres.

Cela résume parfaitement les avantages du fil de tungstène pour les sondes de plaquettes et les sondes de test neuronal - des applications qui semblent presque contre-intuitives pour le tungstène car ce n'est pas un matériau hautement conducteur. Pourtant, pour ces applications, les sondes au tungstène fonctionnent tout simplement.

Sondes de plaquettes en porte-à-faux pour les tests de circuits intégrés

Dans le processus de fabrication de dispositifs semi-conducteurs, il n'y a pas de meilleur moment pour tester un circuit intégré que lorsqu'il se trouve sur la tranche de silicium monocristallin. C'est avant que les circuits individuels ne soient découpés en tranches, en dés et emballés, et avant que les coûts associés à toutes ces activités ne soient encourus.

La fabrication des semi-conducteurs est divisée en deux étapes distinctes :l'extrémité avant, où le tungstène joue divers rôles, et l'extrémité arrière.

L'extrémité avant est l'endroit où la boule est découpée en tranches et ces tranches passent par le dépôt, la photolithographie, l'implantation ionique et d'autres processus. Cela donne un réseau de circuits intégrés imprimés sur la surface de la plaquette.

A ce stade, le tungstène a déjà facilité le tirage du lingot et a été utilisé pour la plantation ionique de la plaquette. Maintenant, le tungstène sera utilisé pour déterminer laquelle des puces est défectueuse, à la fin de la fabrication de la plaquette.

Le test de chaque puce, connu sous le nom de test de sonde de plaquette, a évolué en trois méthodes distinctes. Le premier, et toujours répandu, est connu sous le nom de test de sonde en porte-à-faux.

Ici, une construction complexe de fils rayonne depuis et au-dessus du positionnement des quatre côtés d'une puce (d'où le nom de "porte-à-faux" pour la géométrie nécessaire) - présentant de minuscules plaques de contact à l'extrémité de chaque fil pour effectuer un signal test connu sous le nom de touchdown.

Avantages du fil de tungstène pour les sondes Wafer

Plusieurs considérations ont inexorablement poussé les fabricants à utiliser le fil de tungstène comme "aiguille" de sonde de choix :

• La rigidité nécessaire à la précision du positionnement
• Aucun retour élastique, de sorte que la courbure du fil reste précisément au-dessus de la puce
• La capacité du fil à conserver ses propriétés à des diamètres de plus en plus petits à mesure que la densité des copeaux augmente

De plus, étant donné que le fil doit traverser une couche d'oxyde à chaque contact, les fabricants de cartes à sonde ont réalisé qu'ils devaient inclure une étape de nettoyage de la sonde dans leurs systèmes automatisés. La ténacité et la capacité de pénétrer la couche d'oxyde pour obtenir un signal rendent le tungstène idéal pour cette application.

Tests améliorés avec Rhenium Tungsten

C'est ici que, dans une bizarrerie de l'histoire industrielle, le fil de rhénium et de tungstène a résolu un problème émergent dans les rendements des tests de sonde en porte-à-faux. Ce fil a été développé pour la première fois dans les années 1920, lorsqu'il a montré une ductilité plus élevée et s'est avéré utile pour sa résistance aux chocs mécaniques dans les filaments de lampe pour les besoins d'éclairage dans des environnements difficiles.

Agissant comme une aiguille de sonde, le tungstène - avec sa structure de grain allongée - perce la couche d'oxyde pour permettre le test du signal du circuit intégré. Cependant, la sonde en tungstène devient "chargée" avec ce même oxyde, et la séquence de nettoyage pour certaines applications de sonde devient relativement moins efficace.

Il a été découvert que la teneur en rhénium résiderait entre les grains de tungstène sans aucune perte de durabilité. Par conséquent, l'utilisation de fil de tungstène rhénium offre des avantages tels que :

• Moins de refuge pour que l'oxyde soit piégé
• Moins de signalisation croisée
• Étapes de nettoyage plus efficaces et moins fréquentes

La résilience du tungstène pour les tests de plaquettes

Au fil du temps, le tungstène a cédé une partie de sa domination à d'autres matériaux. Étant donné que la conductivité est primordiale lors de la recherche d'un signal électrique infime, des solutions de placage et d'alliage impliquant des métaux plus tendres tels que le cuivre, l'or et le palladium ont été utilisées lorsque la précision de positionnement était possible pour certaines géométries.

Des méthodes connues sous le nom de sondage cobra et de sondage micro-ressort ont été développées pour mieux gérer la croissance exponentielle des densités de copeaux et les pas serrés qui en résultent. Ces systèmes de sonde de plaquette concurrents sont plus chers, mais ils peuvent accomplir l'étape frontale finale nécessaire sur la plupart des puces les plus complexes nécessitant les pas les plus denses.

Cependant, le sondage de plaquettes en porte-à-faux reste une technologie durable et largement utilisée pour les circuits intégrés qui alimentent une gamme d'appareils intelligents avec des pas qui bénéficient des propriétés uniques du fil de tungstène.

Avantages du fil de tungstène pour les sondes de test neuronales

Nous parlons ailleurs de certaines des propriétés qui rendent le fil de tungstène précieux dans les applications de dispositifs médicaux où le courant électrique est utilisé et où la précision est essentielle.

Par exemple, la haute densité du fil de tungstène le rend hautement radio-opaque, ce qui lui permet d'exceller dans des applications telles que la fluoroscopie. De plus, la haute résistance à la traction du fil de tungstène en fait une alternative rentable aux métaux spéciaux pour les fils de guidage orientables dans les procédures médicales peu invasives.

À mesure que la capacité d'aller plus loin dans le corps humain a augmenté, la capacité d'aller plus loin dans le cerveau humain a également augmenté - et c'est ici que se trouve une autre application importante du fil de tungstène :les sondes pour tester l'activité neuronale.

Afin de sonder pour trouver les zones causales des conditions médicales, la capacité de cibler une zone très spécifique du cerveau est cruciale. Une partie du succès du fil de tungstène dans les sondes neurales est due à sa capacité à atteindre des points précis dans le tissu cérébral sans causer de dommages collatéraux.

Le sondage neurologique est un domaine varié de recherche et d'application clinique, couvrant la stimulation cérébrale profonde (DBS), la gestion de la douleur et une myriade d'autres applications. Mais ils reposent tous sur la précision de la position, et le fil de tungstène joue son rôle pour aider les scientifiques et les médecins à obtenir des résultats thérapeutiques et des percées expérimentales.

Cela dépend en grande partie du fait que les sondes à fil de tungstène peuvent être rendues très fines tout en conservant leur rectitude et leur forme, des caractéristiques essentielles pour la précision directionnelle.

Sondes neuronales pour les applications de stimulation

Il en va de même pour l'utilisation du traitement DBS pour des affections telles que la maladie de Parkinson et la stimulation nerveuse périphérique (SNP) pour le soulagement de la douleur chronique et aiguë. Bien qu'il ne s'agisse pas d'un matériau hautement conducteur, le fil de tungstène est précieux pour les thérapies de stimulation cérébrale et nerveuse en plus du sondage neuronal.

Pour ces applications et des applications similaires, le fil de tungstène possède des caractéristiques qui sont vitales pour la précision directionnelle - bien plus que tout autre métal. Là où le diamètre du fil doit être incroyablement petit et étroit, le fil de tungstène conserve également sa rectitude et sa forme même à des diamètres minuscules et de grandes longueurs.

Quelle est la prochaine étape pour le fil de tungstène ?

Avec toutes ses propriétés intéressantes, il n'est pas étonnant que le fil de tungstène soit utilisé dans une gamme croissante d'applications en électronique et en médecine, ainsi que dans l'industrie en général.

Des fournisseurs expérimentés de fil de tungstène - tels que Metal Cutting Corporation, qui est dans le secteur des produits de tungstène spécialisés depuis 1967 et est le distributeur nord-américain exclusif de Nippon Tungsten Co., Ltd. - peuvent vous aider à décider si le fil de tungstène convient à votre application.

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