プローブにタングステン線を利用することの詳細

アプリケーションをテストするためのタングステン プローブの利点

プロービングは、多くの種類の用途を持つ幅広い産業ですが、タングステン ワイヤに最適であることが証明されている 2 つの用途は次のとおりです。

• ウェーハ プロ​​ーブ 半導体ウェーハのテストに使用
• ニューラル プローブ 脳内の活動をテストするため

タングステン ワイヤのどのような特性が、これらの非常に異なるプロービング アプリケーションに最適な材料となるのでしょうか?プローブ ブランクの目的では、真直度が重要な特性です。ここでは、タングステンの機械的特性により、直径が小さい場合でも驚くべき剛性が得られます。

これは、ウェーハ プロ​​ーブとニューラル テスト プローブの両方に対するタングステン ワイヤの利点をうまくまとめたものです。タングステンは導電性の高い材料ではないため、直感に反するように思われるアプリケーションです。それでも、これらのアプリケーションでは、タングステン プローブが機能します。

集積回路テスト用カンチレバー ウェーハ プロ​​ーブ

半導体デバイスの製造プロセスにおいて、集積回路をテストするのに最適な時期は、単結晶シリコン ウェーハ上にあるときです。これは、個々の回路がスライス、ダイシング、およびパッケージ化される前、およびこれらすべての活動に関連するコストが発生する前です。

半導体製造は、タングステンがさまざまな役割を果たすフロントエンドとバックエンドの 2 つの段階に分かれています。

フロント エンドでは、ブールがウェーハに切断され、それらのウェーハが堆積、フォトリソグラフィ、イオン注入、およびその他のプロセスを経ます。これにより、ウェーハの表面に印刷された一連の集積回路が生成されます。

この時点で、タングステンはすでにインゴットの引き上げを容易にし、ウェーハのイオン注入に使用されています。現在、ウェーハ製造の前工程の最後に、どのチップに欠陥があるかを判断するためにタングステンが使用されます。

ウェーハ プロ​​ーブ テストとして知られるすべてのチップのテストは、 3つの異なる方法に進化しました。最初の、そして今でも普及している方法は、カンチレバー プローブ テストとして知られています。

ここでは、ワイヤの複雑な構造が、チップの 4 つの側面の配置から放射状に伸びており (したがって、必要なジオメトリの「カンチレバー」という名前が付けられています)、信号を実行するために各ワイヤの端に小さな接触パッチが存在します。タッチダウンとして知られるテスト。

ウェーハ プロ​​ーブ用タングステン ワイヤの利点

いくつかの考慮事項により、製造業者は容赦なく、選択したプローブ「針」としてタングステン ワイヤを使用することになりました。

• 位置精度に必要な剛性
• スプリングバックがないため、ワイヤの曲がりが正確にチップの上にとどまります
• チップの密度が高くなっても、ワイヤーがより小さな直径でその特性を維持できる能力

さらに、ワイヤはタッチダウンのたびに酸化物層をこすり落とす必要があるため、プローブ カード メーカーは、自動システムにプローブ クリーニング ステップを含める必要があることに気付きました。信号を得るために酸化物層を貫通する靭性と能力により、タングステンはこの用途に理想的です。

レニウム タングステンによるテストの改善

ここで、産業史の奇妙さの中で、レニウム タングステン ワイヤが、カンチレバー プローブのテスト歩留まりにおける新たな問題を解決しました。このワイヤーは 1920 年代に最初に開発されました。このワイヤーは、より高い延性を示し、過酷な環境での照明のニーズに対応するランプ フィラメントの機械的衝撃耐性に役立つことが証明されました。

プローブ針として機能するタングステンは、細長い粒子構造を持ち、酸化物層を貫通して集積回路の信号テストを可能にします。ただし、タングステン プローブはまったく同じ酸化物で「負荷」され、特定のプロービング アプリケーションのクリーニング シーケンスは比較的効率が低下します。

レニウム含有量は、耐久性を損なうことなくタングステン粒子の間に存在することが発見されました。したがって、レニウム タングステン ワイヤを使用すると、次のような利点があります。

• 酸化物が閉じ込められる場所が少ない
• クロスシグナリングが少ない
• より効果的で頻度の低い清掃手順

ウェーハ テストにおけるタングステンの回復力

時間が経つにつれて、タングステンはその優位性の一部を他の材料に譲りました。微細な電気信号を求める場合は導電性が最も重要であるため、特定の形状で位置精度が可能な場合は、銅、金、パラジウムなどのより柔らかい金属を含むめっきおよび合金化ソリューションが使用されてきました。

コブラ プロービングとマイクロ スプリング プロービングとして知られる方法が開発され、チップ密度の指数関数的な増加とそれに伴うタイトなピッチをより適切に処理できるようになりました。これらの競合するウェーハ プロ​​ーブ システムはより高価ですが、最も高密度のピッチを必要とする最も複雑なチップの多くで必要な最終フロント エンド ステージを達成できます。

しかし、カンチレバー ウエハー プロービングは、タングステン ワイヤの独自の特性を利用したピッチで、さまざまなスマート デバイスに電力を供給する集積回路向けの永続的で広く使用されている技術であり続けています。

ニューラル テスト プローブ用タングステン ワイヤの利点

電流が利用され、精度が重要な医療機器用途でタングステン ワイヤを価値のあるものにするいくつかの特性については、別の場所で説明しています。

たとえば、高密度のタングステン ワイヤは放射線不透過性が高く、蛍光透視法などの用途に優れています。さらに、タングステン ワイヤの高い引張強度により、低侵襲医療処置における操作可能なガイド ワイヤ用の特殊金属に代わる費用対効果の高い代替品になります。

人間の体の奥深くまで到達する能力が高まるにつれて、人間の脳の奥深くまで到達する能力も高まりました。タングステン ワイヤのもう 1 つの重要な用途が発見された場所でもあります。それは、神経活動をテストするためのプローブです。

病状の原因となる領域を突き止めるためには、脳の非常に特定の領域を標的とする能力が重要です。ニューラル プローブでのタングステン ワイヤの成功の一部は、付随的な損傷を引き起こすことなく、脳組織内の正確なスポットに到達できることによるものです。

神経学的プロービングは、脳深部刺激 (DBS)、疼痛管理、およびその他の無数のアプリケーションにまたがる、研究および臨床応用のさまざまな分野です。しかし、それらはすべて位置精度に依存しており、タングステン ワイヤは、科学者や医師が治療結果や実験的ブレークスルーを達成するのを支援する役割を果たしています。

これは、タングステン ワイヤ プローブが、方向精度に不可欠な特性である真直度と形状を維持しながら非常に薄くできるという事実の機能です。

刺激アプリケーション用の神経プローブ

同じことが、パーキンソン病や末梢神経刺激 (PNS) などの症状に DBS 治療を使用して、慢性および急性の両方の痛みを緩和する場合にも当てはまります。導電性の高い材料ではありませんが、タングステン ワイヤは、神経探査に加えて、脳や神経刺激療法の目的で価値があります。

これらおよび同様のアプリケーションでは、タングステン ワイヤは、他のどの金属よりもはるかに優れた方向精度に不可欠な特性を備えています。ワイヤの直径が非常に小さくて細くなければならない場合、タングステン ワイヤは、直径が小さく、長さが長い場合でも、真直度と形状を維持します。

タングステン ワイヤーの次は?

興味深い特性をすべて備えたタングステン ワイヤが、一般産業だけでなく、エレクトロニクスと医療の両方で、ますます幅広い用途で使用されているのも不思議ではありません。

1967 年以来特殊タングステン製品事業に携わっており、日本タングステン株式会社の北米独占販売代理店であるメタル カッティング コーポレーションなど、タングステン ワイヤーの経験豊富なプロバイダーが、タングステン ワイヤーがお客様に適しているかどうかを判断するのに役立ちます。

タングステン ワイヤと、プローブやその他の製品におけるタングステン ワイヤの可能性について詳しく知るには、タングステン ワイヤの特性と用途に関する無料ガイドをダウンロードしてください。