텅스텐 와이어: 웨이퍼 및 뉴럴 프로브에 탁월한 선택인 이유

테스트 애플리케이션을 위한 텅스텐 프로브의 이점

프로빙은 다양한 유형의 애플리케이션이 있는 광범위한 산업이지만, 텅스텐 와이어에 이상적인 것으로 입증된 두 가지는:

• 웨이퍼 프로브 — 반도체 웨이퍼 테스트용
• 뉴럴 프로브 — 뇌 활동 테스트용

프로브 블랭크 목적으로 직진도는 핵심 특성입니다 — 여기서 텅스텐의 기계적 특성이 작은 직경에서도 놀라운 강성을 제공합니다.

이것이 텅스텐 와이어가 웨이퍼 프로브와 뉴럴 테스트 프로브 — 텅스텐이 고전도성 재료가 아니기 때문에 거의 직관에 반하는 것처럼 보이는 애플리케이션 — 에서 단순히 작동하는 이유를 잘 요약합니다.

집적 회로 테스트용 캔틸레버 웨이퍼 프로브

반도체 장치 제작 공정에서 집적 회로를 테스트할 가장 좋은 시기는 단결정 실리콘 웨이퍼 위에 있을 때입니다. 개별 회로가 슬라이스, 다이스, 패키징되기 전 — 그리고 그 모든 활동과 관련된 비용이 발생하기 전입니다.

반도체 제조는 텅스텐이 다양한 역할을 하는 프론트엔드와 백엔드, 두 개의 뚜렷한 단계로 나뉩니다.

프론트엔드는 불릿(boule)이 웨이퍼로 절단되고 그 웨이퍼가 증착, 포토리소그래피, 이온 주입 및 기타 공정을 거치는 곳입니다. 이로써 웨이퍼 표면에 집적 회로 어레이가 인쇄됩니다.

이 시점에서 텅스텐은 이미 불릿 인발을 도왔고 웨이퍼 이온 주입에 사용되었습니다. 이제 텅스텐은 웨이퍼 제작 프론트엔드 완료 시 어느 칩이 불량인지 결정하는 데 사용됩니다.

모든 칩 테스트는 웨이퍼 프로브 테스트로 알려져 있으며 세 가지 뚜렷한 방법으로 진화했습니다. 첫 번째이자 여전히 널리 쓰이는 방법은 캔틸레버 프로브 테스트로 알려져 있습니다.

여기서는 칩의 네 면 위치를 기준으로 위와 바깥으로 방사되는 복잡한 와이어 구조 — 각 와이어 끝에 미세한 접촉 패치를 제시하여 '터치다운'으로 알려진 신호 테스트 수행 — 가 필요합니다(따라서 필요한 기하학 때문에 '캔틸레버'라는 이름).

웨이퍼 프로브용 텅스텐 와이어의 장점

여러 고려 사항이 제조사들을 텅스텐 와이어를 프로브 '니들'로 선택하게 만들었습니다:

• 위치 정확도에 필요한 강성
• 스프링백 없음 — 와이어의 굽힘이 칩 위에 정확히 유지됨
• 칩 밀도가 증가함에 따라 점점 더 작은 직경에서도 특성 유지 능력

또한 와이어가 매 터치다운마다 산화막을 스크러빙해야 하므로, 프로브 카드 제조사들은 자동화 시스템에 프로브 세척 단계를 포함해야 한다는 것을 깨달았습니다. 강인함과 산화막을 관통하여 신호를 얻는 능력은 텅스텐을 이 애플리케이션에 이상적으로 만듭니다.

레늄 텅스텐으로 개선된 테스트

여기서 산업 역사의 기묘함으로 레늄 텅스텐 와이어가 캔틸레버 프로브 테스트 수율의 새로운 문제를 해결했습니다. 이 와이어는 1920년대에 처음 개발되었으며, 더 높은 연성을 보이고 열악한 환경의 조명 니즈를 위한 램프 필라멘트에서 기계적 충격 저항에 유용함이 입증되었습니다.

프로브 니들 역할을 하는 텅스텐 — 긴 입자 구조로 — 산화막을 관통하여 집적 회로의 신호 테스트를 가능하게 합니다. 그러나 텅스텐 프로브는 바로 그 산화물로 '로드'되며, 특정 프로빙 애플리케이션의 세척 시퀀스는 상대적으로 덜 효율적이게 됩니다.

레늄 함량이 내구성 손실 없이 텅스텐 입자 사이에 상주한다는 것이 발견되었습니다. 따라서 레늄 텅스텐 와이어 사용은 다음을 포함한 이점을 제공합니다:

• 산소가 갇힐 은신처 감소
• 크로스 시그널링 감소
• 더 효과적이고 덜 빈번한 세척 단계

웨이퍼 테스트를 위한 텅스텐의 회복력

시간이 지나면서 텅스텐은 다른 재료들에 일부 주도권을 내주었습니다. 미세 전기 신호를 구할 때 전도도가 최우선이므로, 위치 정확도가 특정 형상에서 가능할 때 구리, 금, 팔라듐 같은 부드러운 금속을 이용한 도금 및 합금 솔루션이 사용되었습니다.

코브라 프로빙과 마이크로 스프링 프로빙으로 알려진 방법들이 개발되어 칩 밀도의 기하급수적 증가와 그에 따른 타이트한 피치를 더 잘 처리할 수 있게 되었습니다. 이 경쟁 웨이퍼 프로브 시스템은 더 비싸지만, 가장 복잡한 칩 중 다수에서 필요한 가장 조밀한 피치의 필수 프론트엔드 최종 단계를 수행할 수 있습니다.

그러나 캔틸레버 웨이퍼 프로빙은 텅스텐 와이어의 독특한 특성이 이득이 되는 피치를 가진 다양한 스마트 기기를 구동하는 집적 회로에 대해 지속적이고 널리 사용되는 기술로 남아 있습니다.

뉴럴 테스트 프로브용 텅스텐 와이어의 이점

우리는 전기 전류가 사용되고 정밀도가 중요한 의료 기기 애플리케이션에서 텅스텐 와이어가 가치 있게 만드는 일부 특성에 대해 다른 곳에서 이야기합니다.

예를 들어 텅스텐 와이어의 높은 밀도는 높은 방사선 불투과성(radiopacity)을 만들어 형광투시 같은 애플리케이션에서 탁월합니다. 또한 텅스텐 와이어의 높은 인장 강도는 최소 침습 의료 시술용 조향 가능 가이드 와이어에서 특수 금속의 비용 효율적 대안이 됩니다.

인체 깊숙이 들어가는 능력이 증가함에 따라 인간 뇌 깊숙이 들어가는 능력도 증가했습니다 — 그리고 여기서 텅스텐 와이어의 또 다른 중요한 애플리케이션인 뉴럴 활동 테스트용 프로브가 발견됩니다.

의학적 원인 부위를 프로빙하여 찾기 위해 뇌의 매우 특정 영역을 타겟팅하는 능력이 중요합니다. 텅스텐 와이어가 뉴럴 프로브에서 성공하는 부분은 주변 조직에 부수적 손상을 주지 않고 뇌 조직 내 정확한 지점으로 갈 수 있는 능력 때문입니다.

신경학적 프로빙은 딥 브레인 스티뮬레이션(DBS), 통증 관리, 기타 수많은 애플리케이션을 아우르는 다양한 연구 및 임상 분야입니다. 하지만 모두 위치 정확도에 의존하며, 텅스텐 와이어는 과학자와 의사들이 치료 결과와 실험적 돌파구를 달성하는 데 역할을 합니다.

이는 텅스텐 와이어 프로브가 매우 얇게 만들어지면서 직진도와 형태를 유지할 수 있다는 사실과 매우 관련이 깊습니다 — 방향 정확도에 필수적인 특성들입니다.

자극 애플리케이션용 뉴럴 프로브

파킨슨병 같은 상태에 DBS 치료를 사용하거나, 말초 신경 자극(PNS)을 사용하여 만성 및 급성 통증 완화에 사용하는 것도 마찬가지입니다. 고전도성 재료가 아님에도 텅스텐 와이어는 뇌 및 신경 자극 요법뿐만 아니라 뉴럴 프로빙 목적에 가치가 있습니다.

이와 유사한 애플리케이션에서 텅스텐 와이어는 방향 정확도에 필수적인 특성을 가지며 — 다른 어떤 금속보다 훨씬 더. 와이어 직경이 믿을 수 없을 만큼 작고 좁아야 할 때 텅스텐 와이어는 미세 직경과 긴 길이에서도 직진도와 형태를 유지합니다.

텅스텐 와이어의 다음은?

이 모든 흥미로운 특성으로 텅스텐 와이어가 전자, 의학, 일반 산업에서 성장하는 다양한 애플리케이션에 사용되는 것은 당연합니다.

1967년부터 특수 텅스텐 제품 사업을 해온 Metal Cutting Corporation 같은 경험 있는 텅스텐 와이어 공급업체 — 일본 텅스텐 주식회사의 북미 독점 유통업체 — 는 텅스텐 와이어가 귀하의 애플리케이션에 적합한지 결정하는 데 도움을 드릴 수 있습니다.

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