Tillverkningsprocesserna för probspetsformer varierar beroende på det specifika applikationsområdet och precisionskraven. Dessa processer omfattar i första hand tekniker som kemisk etsning, fräsning med fokuserad jonstråle (FIB), 3D-utskrift, mekanisk bearbetning och elektrokemisk etsning; varje metod är skräddarsydd efter specifika material och prestandakriterier.
I. Nanoskala sonder: Hög-precisionsformningsprocesser
I avsökningssondmikroskopi (SPM), atomkraftsmikroskopi (AFM) eller avsökningstunnelmikroskopi (STM), måste sondens spets uppnå en krökningsradie i nanoskala (vanligtvis mindre än eller lika med 50 nm). Följaktligen är de involverade tillverkningsprocesserna extremt exakta:
Kemisk etsning: Denna metod innebär anisotropisk etsning av kisel- eller volframtrådar med användning av specifika kemiska lösningar (t.ex. natriumhydroxid) för att bilda en konisk struktur. Det är en låg-teknik som är lämplig för massproduktion och används i stor utsträckning vid tillverkning av AFM-sonder.
Fräsning med fokuserad jonstråle (FIB): Denna teknik använder en hög-jonstråle för att "fräsa" eller skulptera material i atomär skala, och därigenom uppnå precision i nanoskala vid spetsformning. Den är särskilt väl-lämpad för att skapa-extra- ultraskarpa sonder.
Elektrokemisk etsning: I denna process nedsänks en metalltråd (som volfram eller platina-iridium) i en elektrolytlösning. Under applicering av spänning spricker tråden exakt vid vätskemeniskens gränssnitt för att bilda en skarp spets. Denna process kräver integrering av en cutoff-krets för att exakt kontrollera tidpunkten för frakturen, och därigenom förhindra över-etsning som kan resultera i en trubbig spets.
Jämförande fördelar: Kemisk etsning är lämplig för vanliga rutintillämpningar, medan FIB är reserverad för ultra-hög-avbildningstillämpningar, om än till en högre kostnad.
II. Industriella och vätskemätsonder: anpassning och additiv tillverkning
För fler-hålssonder (t.ex. fem-hålssonder) som används vid mätningar av luftflödeshastighet och tryck, har spetsen ofta en konisk, halvsfärisk eller facetterad geometri. Tillverkningen av dessa sonder lägger stor vikt vid geometrisk anpassning och hållbarhet:
3D-utskriftsteknik: Det här tillvägagångssättet använder 3D-utskrift av metall med precision på mikron-nivå (t.ex. Selective Laser Melting eller SLM) för att direkt tillverka komplexa interna vätskekanaler och externa stympad-koniska strukturer, vilket möjliggör helt anpassade konstruktioner.
CNC-precisionsbearbetning: Denna teknik involverar mikro-fräsning och borrning av material-som rostfritt stål eller hög-superlegeringar-för att säkerställa den exakta inriktningen av de flera sondhålen. Den är särskilt lämplig för applikationer i miljöer med hög-temperatur och högt-tryck.
Spinnformning: För spetssektionen av temperatursonder uppnås en gradvis avsmalnande profil genom den dubbel-sidiga spinnformningen av sömlösa stålrör, vilket eliminerar närvaron av svetsfogar som kan äventyra tätningsintegritet och strukturell styrka.
Processtrender: 3D-utskrift ersätter gradvis traditionella bearbetningsmetoder, vilket möjliggör förverkligandet av mer komplexa aerodynamiska geometrier och lättviktsdesigner.
III. Elektroniska testsonder: miniatyrisering och utmattningsstyrka
I samband med kretskortstestning och LSI-chipinspektion krävs att testsonder har en dubbel kapacitet: extremt kompakta dimensioner i kombination med en hög cyklisk livslängd.
LIGA Process: Den här tekniken använder röntgenlitografi i kombination med elektroformning för att tillverka miniatyrsonder med högt bildförhållande. Dessa sonder är typiskt sammansatta av Ni-Mn-legeringar och uppvisar exceptionell hårdhet och elasticitet, som kan motstå över 100 000 kompressionsutmattningscykler.
Laserskärning och mikro-stämpling: Dessa processer används för massproduktion av miniatyrfjäderbelastade sonder- (Pogo Pins). Med ytterdiametrar så små som 0,3 mm, innehåller dessa sonder invändiga spiralfjädrar-tillverkade av tråd med en diameter på bara 75 μm-för att säkerställa långvarig-kontakttillförlitlighet.
Ytbeläggningsbehandling: Sondspetsarna är pläterade med guld eller en platina-iridiumlegering för att förbättra elektrisk ledningsförmåga, slitstyrka och kontamineringsbeständighet, vilket förlänger den totala livslängden.
Kvalitetskontroll: Före leverans genomgår varje enskild sond rigorös känslighetskalibrering och brusreduceringsoptimering för att säkerställa högsta noggrannhet vid signalinsamling.
