ITMI20110895A1 - Scheda di interfacciamento di una testa di misura per un'apparecchiatura di test di dispositivi elettronici e relativa testa di misura - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione fa riferimento ad una scheda di interfacciamento di una testa di misura per un’apparecchiatura di test di dispositivi elettronici.

L'invenzione riguarda in particolare, ma non esclusivamente, una scheda di interfacciamento di una testa di misura per un’apparecchiatura di test di dispositivi elettronici integrati su wafer e la descrizione che segue è fatta con riferimento a questo campo di applicazione con il solo scopo di semplificarne l'esposizione.

Arte nota

Come è ben noto, una testa di misura è essenzialmente un dispositivo atto a mettere in collegamento elettrico una pluralità di piazzole di contatto di una microstruttura, in particolare un dispositivo elettronico integrato su wafer, con corrispondenti canali di una apparecchiatura di test che ne esegue la verifica di funzionalità, in particolare elettrica, o genericamente il test.

Il test effettuato su dispositivi integrati serve in particolare a rilevare ed isolare dispositivi difettosi già in fase di produzione. Normalmente, le teste di misura vengono quindi utilizzate per il test elettrico dei dispositivi integrati su wafer prima del taglio e del montaggio degli stessi all’interno di un package di contenimento di chip.

Una testa di misura {testing or probe head) comprende essenzialmente una pluralità di elementi di contatto mobili o sonde di contattatura (contact probe) dotate di almeno una porzione o punta di contatto per una corrispondente pluralità di piazzole (pad) di contatto di un dispositivo da testare. Con i termini estremità o punta si indica qui e nel seguito una porzione d’estremità, non necessariamente appuntita.

E’ quindi noto che l’efficacia e l’affidabilità di un test di misura dipende, tra gli altri fattori, anche dalla realizzazione di un buon collegamento elettrico tra dispositivo e apparecchiatura di test, quindi, da un ottimale contatto elettrico sonda/ piazzola.

Tra le tipologie di teste di misura utilizzate nel settore della tecnica qui considerato per il test dei circuiti integrati, largamente utilizzate sono le cosiddette teste di misura con sonde a sbalzo, chiamate anche teste di misura cantilever, che hanno appunto sonde sporgenti a mo’ di canna da pesca al di sopra di un dispositivo da testare.

In particolare, una testa di misura cantilever di tipo noto supporta normalmente una pluralità di sonde, flessibili, generalmente filiformi, di prefissate proprietà elettriche e meccaniche. Le sonde, aggettanti a sbalzo dalla testa di misura cantilever, hanno una conformazione sostanzialmente ad uncino, per la presenza di un tratto terminale ripiegato sostanzialmente a gomito avente angolo interno generalmente ottuso.

Il buon collegamento fra le sonde di una testa di misura cantilever e le piazzole di contatto di un dispositivo da testare è assicurato dalla pressione della testa di misura sul dispositivo stesso, le sonde subendo in tale occasione una flessione in verticale (rispetto al piano definito dal dispositivo da testare) in senso opposto al movimento del dispositivo verso la testa di misura.

La forma ad uncino delle sonde è tale per cui, durante il contatto con le piazzole di contatto del dispositivo da testare e l’escursione delle sonde verso l'alto oltre un punto di contatto prestabilito, comunemente detta "overtravel", le punte di contatto delle sonde scivolano sulle piazzole di contatto per una lunghezza comunemente detta "scrub”.

Questa tecnica, per quanto vantaggiosa quando adottata per l’applicazione a circuiti integrati del tipo convenzionalmente utilizzato fino a poco tempo fa, risulta inadatta al testing di circuiti integrati di recente progettazione, presentando problemi legati ad una intrinseca limitazioni nella densità delle sonde e di parallelismo delle stesse.

Per superare tali inconvenienti, è noto utilizzare teste di misura denominate a sonde verticali ed indicate con il termine anglosassone "vertical probe head". Una testa di misura a sonde verticali comprende essenzialmente una pluralità di sonde di contattatura trattenute da almeno una coppia di piastre o guide sostanzialmente piastriformi e parallele tra loro. Tali guide sono dotate di appositi fori e poste ad una certa distanza fra loro in modo da lasciare una zona libera o zona d'aria per il movimento e l’eventuale deformazione delle sonde di contattatura. La coppia di guide comprende in particolare una guida superiore (upper die) ed una guida inferiore (lower die), entrambe provviste di fori guida entro cui scorrono assialmente le sonde di contattatura, normalmente formate da fili di leghe speciali con buone proprietà elettriche e meccaniche.

Il buon collegamento fra le sonde di misura e le piazzole di contatto del dispositivo in test è anche in tal caso assicurato dalla pressione della testa di misura sul dispositivo stesso, le sonde di contattatura, mobili entro i fori guida realizzati nelle guide superiore ed inferiore, subendo in occasione di tale contatto premente una flessione, all' interno della zona d'aria tra le due guide, ed uno scorrimento airinterno di tali fori guida.

Inoltre la flessione delle sonde di contattatura nella zona d’aria può essere aiutata tramite una opportuna configurazione delle sonde stesse o delle loro guide, in particolare utilizzando sonde di contattatura predeformate o opportunamente shiftando le piastre che le comprendono.

In figura 1 è schematicamente illustrata una testa 1 di misura comprendente almeno una piastra o guida superiore 2 ed una piastra o guida inferiore 3, aventi rispettivi fori guida superiore 2A ed inferiore 3A entro i quali scorre almeno una sonda 4 di contattatura.

La sonda 4 di contattatura presenta almeno un’estremità o punta 4A di contatto. In particolare la punta 4A di contatto va in battuta su una piazzola 5A di contatto di un dispositivo 5 da testare, effettuando il contatto meccanico ed elettrico fra detto dispositivo ed una apparecchiatura di test {non rappresentata) di cui tale testa di misura forma un elemento terminale.

In generale, si utilizzano teste di misura con sonde non vincolate in maniera fissa, ma tenute interfacciate ad una scheda, a sua volte connessa all’apparecchiatura di test: si parla di teste di misura a sonde non bloccate

In questo caso, come illustrato in figura 1, la sonda 4 di contattatura presenta un'ulteriore punta 4B di contatto, nella pratica indicata come testa di contatto, verso una pluralità di piazzole 6A di contatto della scheda 6. Il buon contatto elettrico tra sonde e scheda viene assicurato in maniera analoga al contatto con il dispositivo da testare mediante la pressione delle sonde sulle piazzole di contatto della scheda.

Ulteriormente, la scheda 6 è mantenuta in posizione mediante un irrigiditore (stiffener). L'insieme della testa di misura, della scheda e deH’irrigiditore forma una porzione terminale dell’apparecchiatura di test, indicata complessivamente con 10 in Figura 2.

Nella tecnologia a sonde verticali, risulta quindi importante garantire anche il buon collegamento delle sonde di contattatura con l’apparecchiatura di test, in particolare in corrispondenza delle loro teste di contatto e quindi della scheda.

Un altro parametro critico nella realizzazione di una testa di misura è la distanza (il cosiddetto pitch) tra i centri delle piazzole di contatto sul dispositivo da testare. Il pitch dei dispositivi elettronici integrati, con il progresso delle relative tecnologie di fabbricazione, è diventato sempre più piccolo, costringendo ad un elevato impaccamento delle sonde 4 di contattatura nella testa 1 di misura, con i relativi problemi di posizionamento per evitarne il reciproco contatto. Tali vincoli di distanza sono lievemente meno stringenti invece per le piazzole di contatto sulla scheda 6, tali piazzole potendo essere distanziate maggiormente e disposte in maniera più libera, in particolare più ordinata, rispetto a quelle del dispositivo da testare.

Sono note diverse tecnologie per realizzare la scheda 6 associata alla testa 1 di misura nella porzione terminale 10 deirapparecchiatura di test.

In particolare, una prima soluzione utilizza le tecniche dei circuiti stampati per realizzare la scheda 6, che viene comunemente indicata anche come PCB. Tale tecnologia consente di realizzare schede con aree attive anche di grandi dimensioni, ma con grosse limitazioni rispetto ad un valore minimo raggiungibile per il pitch in condizioni di alta densità delle piazzole di contatto sul dispositivo da testare.

Altresì nota è la tecnologia su base ceramica o MLC acronimo dalTinglese “Multilayer Ceramic”. Una tale tecnologia consente di ottenere pitch molto piccoli e densità più elevate rispetto alla tecnologia PCB, ma introduce limitazioni sul numero massimo di segnali che posso essere utilizzati per il testing e sulla dimensione massima dell’area attiva che può trovare posto sulla scheda.

Infine, è possibile utilizzare una tecnologia cosiddetta ibrida in cui la testa di misura è interfacciata ad una piastra intermedia, comunemente indicata come interposer, a sua volta connesso ad un supporto meccanico, comunemente indicato come plug e connesso mediante ponti di saldatura alla scheda. Tale tecnologia offre una grande flessibilità in termini di superficie, pitch e densità di segnali, ma risulta limitata nel numero massimo di segnali trattabili, presentando altresì peggiori prestazioni elettromagnetiche. Svantaggio non ultimo della tecnologia ibrida è la sua difficile automatizzazione.

Il problema tecnico che sta alla base della presente invenzione è quello di escogitare una scheda per una testa di misura dotata di una pluralità di sonde di contattatura per il collegamento con una apparecchiatura di test di dispositivi elettronici, in particolare integrati su wafer, avente caratteristiche strutturali e funzionali tali da consentire di superare le limitazioni e gli inconvenienti che tuttora affliggono le schede realizzate con le tecnologie note, in particolare permettendo di gestire il testing di dispositivi con elevata densità di piazzole di contatto.

Sommario dell’ invenzione

L'idea di soluzione che sta alla base della presente invenzione è quella di associare alla scheda di una testa di misura per la connessione con l’apparecchiatura di test una scheda di interfacciamento che è realizzata utilizzando le tecniche fotolitografiche comunemente usate per realizzare i dispositivi integrati da testare.

Sulla base di tale idea di soluzione il problema tecnico è risolto da una scheda di interfacciamento di una testa di misura per un’apparecchiatura di test di dispositivi elettronici, una tale testa di misura comprendendo una pluralità di sonde di contattatura, ogni sonda di contattatura presentando almeno una punta di contatto atta ad andare in battuta su piazzole di contatto di un dispositivo da testare, nonché un elemento di contatto per il collegamento con una scheda dell’apparecchiatura di test, caratterizzata dal fatto di comprendere un substrato ed almeno un die di reindirizzamento alloggiato su una prima faccia del substrato e una pluralità di pin di collegamento aggettanti da una seconda faccia del substrato opposta alla prima faccia, il die di re indirizzamento comprendendo almeno un substrato semiconduttore su cui è realizzata almeno una prima pluralità di piazzole di contatto atte ad andare in contatto con un elemento di contatto di una sonda di contattatura della testa di misura, i pin di contatto essendo atti ad andare in contatto con la scheda.

Più in particolare, l’invenzione comprende le seguenti caratteristiche supplementari e facoltative, prese singolarmente o all 'occorrenza in combinazione.

Secondo un aspetto dell’invenzione, le piazzole di contatto della prima pluralità possono distribuite in una prima porzione centrale del die di reindirizzamento con una distribuzione spaziale sostanzialmente corrispondente ad una distribuzione spaziale di una pluralità di piazzole di contatto del dispositivo da testare.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, la scheda può comprendere ulteriormente una seconda pluralità di piazzole di contatto distribuite in una seconda porzione periferica del die di reindirizzamento e connesse alle piazzole di contatto della prima pluralità mediante una pluralità di piste di interconnessione metallica realizzate nel substrato del die di reindirizzamento, la seconda porzione periferica circondando la prima porzione centrale.

In particolare, secondo un aspetto dell’invenzione, la prima porzione centrale può avere forma sostanzialmente rettangolare e la seconda porzione periferica può avere forma sostanzialmente ad anello rettangolare intorno alla prima porzione centrale.

Secondo un aspetto dell’invenzione, la scheda può comprendere ulteriormente una pluralità di piazzole metalliche realizzate su una porzione periferica del substrato della scheda di interfacciamento lasciata libera dal die di reindirizzamento e connesse ai pin di collegamento.

Secondo tale aspetto dell’invenzione, la scheda può altresì comprendere una pluralità di fili di bonding atti a connettere le piazzole metalliche con le piazzole di contatto della seconda pluralità.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, il die di reindirizzamento può comprendere un package di tipo PGA privo di coperchio.

Inoltre, secondo un altro aspetto dell’invenzione, il die di re indirizzamento può comprendere connessioni di wire bonding di collegamento diretto fra la seconda pluralità di piazzole di contatto e piazzole di contatto predisposte nella scheda dell’ apparecchiatura di test.

Ulteriormente, secondo un altro aspetto ancora dell’invenzione, il die di reindirizzamento può comprende connessioni di tipo TSV tra le sue due facce in corrispondenza delle piazzole di contatto della seconda pluralità.

Secondo un aspetto dell’invenzione, il die di reindirizzamento può altresì comprendere componentistica elettrica aggiuntiva realizzata nel suo substrato.

Inoltre, secondo un aspetto dell’invenzione, il die di reindirizzamento può comprendere una porzione logica di testing che regola il collegamento tra le sue piazzole e le sonde di contattatura.

Secondo un altro aspetto deirinvenzione, il die di reindirizzamento può avere dimensioni sostanzialmente uguali ad un wafer comprendente una pluralità di dispositivi da testare,

il problema tecnico è altresì risolto da una testa di misura per un’apparecchiatura di test di dispositivi elettronici del tipo comprendente una pluralità di sonde di contattatura, ogni sonda di contattatura presentando almeno una punta di contatto atta ad andare in battuta su piazzole di contatto di un dispositivo da testare, nonché un elemento di contatto per il collegamento con una scheda dell’apparecchiatura di test, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno una scheda di interfacciamento come sopra descritta.

Infine, il problema tecnico è risolto da un metodo per realizzare una scheda di interfacciamento di una testa di misura per un’apparecchiatura di test di dispositivi elettronici, la testa di misura comprendendo una pluralità di sonde di contattatura, ogni sonda di contattatura presentando almeno una punta di contatto atta ad andare in battuta su piazzole di contatto di un dispositivo da testare, nonché un elemento di contatto per il collegamento con una scheda dell’apparecchiatura di test, il metodo comprendendo le fasi di:

mettere a disposizione un substrato per la scheda di interfacciamento realizzato con le tecniche dei circuiti stampati;

integrare un die di reindirizzamento su un substrato semiconduttore utilizzando le tecniche di integrazione dei circuiti integrati;

alloggiare il die di reindirizzamento su una prima faccia del substrato della scheda di interfacciamento; e

mettere in collegamento elettrico una pluralità di piazzole di contatto del die di reindirizzamento con una pluralità di pin di collegamento aggettanti da una seconda faccia del substrato opposta alla prima faccia su cui il die di reindirizzamento è alloggiato,

i pin di collegamento essendo atti ad andare in contatto con corrispondenti piazzole di contatto di una scheda per realizzare il desiderato collegamento con l’apparecchiatura di test.

Secondo un aspetto dell’invenzione, la fase di integrazione del die di reindirizzamento sul substrato semiconduttore può comprendere le fasi di:

realizzare una prima pluralità di piazzole di contatto distribuite in una prima porzione centrale del die di reindirizzamento;

realizzare una seconda pluralità di piazzole di contatto distribuite in una seconda porzione periferica del die di reindirizzamento, la seconda porzione periferica avendo una forma ad anello intorno alla prima porzione centrale; e

- realizzare una pluralità di piste di interconnessione metallica, atte a connettere le piazzole di contatto della prima porzione centrale con le piazzole di contatto della seconda porzione periferica di del die di re indirizzamento.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, la fase di realizzare la prima pluralità di piazzole di contatto distribuite nella prima porzione centrale del die di reindirizzamento può comprendere una fase di posizionare le piazzole di contatto in maniera spazialmente corrispondente ad una pluralità di piazzole di contatto realizzate su un dispositivo da testare.

Inoltre, secondo un altro aspetto deirinvenzione, la fase di integrare il die di reindirizzamento sul substrato semiconduttore può comprendere le fasi di mascheratura di back end utilizzate nelle tecniche di integrazione dei circuiti integrati per realizzare le contattature e le connessioni.

Secondo un aspetto dell’invenzione, le fasi di mascheratura di back end utilizzano le maschere delle metallizzazioni, dei contatti e vias e della passivazione.

Secondo un aspetto deirinvenzione, il metodo può comprendere ulteriormente le fasi di:

- realizzare una pluralità di piazzole metalliche sul substrato della scheda di interfacciamento, in collegamento elettrico con i pin di collegamento; e

collegare le piazzole metalliche alle piazzole di contatto della seconda porzione periferica del die di reindirizzamento mediante fili di bonding.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, il metodo può comprendere ulteriormente una fase di collegare le piazzole di contatto della seconda porzione periferica del die di re indirizzamento alle piazzole di contatto della scheda dell’apparecchiatura di test.

Secondo un aspetto dell’invenzione, il metodo può comprendere ulteriormente una fase di posizionare del die di reindirizzamento in maniera centrata rispetto al substrato della scheda di interfacciamento prima di effettuare la fase di alloggiare il die di reindirizzamento su una prima faccia del substrato.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, la fase di alloggiare il die di reindirizzamento su una prima faccia del substrato della scheda di interfacciamento può comprendere una fase tra le seguenti:

incollaggio del die di reindirizzamento sulla prima faccia del substrato; e

- saldatura del die di reindirizzamento sulla prima faccia del substrato.

Inoltre, secondo un aspetto dell’invenzione, la fase di alloggiare il die di reindirizzamento su una prima faccia del substrato può comprendere preventivamente una fase di associare il die di reindirizzamento ad uno zoccolo intermedio.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, il metodo può comprendere una fase di realizzare connessioni di tipo TSV nel die di reindirizzamento in modo da mettere in contatto le sue due facce, tali connessioni di tipo TSV essendo realizzate in corrispondenza didelle piazzole di contatto della seconda porzione periferica del die di reindirizzamento .

Secondo un altro aspetto ancora dell’invenzione, la fase di integrare il die di reindirizzamento sul substrato semiconduttore può comprendere una fase di incapsulamento del etto die di reindirizzamento in un package di tipo PGA, opportunamente privo di coperchio.

Infine, secondo un aspetto dell’invenzione, il metodo può comprendere ulteriormente una fase di integrazione di componentistica elettrica aggiuntiva e/o di una porzione di logica di testing nel substrato semiconduttore del die di reindirizzamento.

Le caratteristiche ed i vantaggi della scheda di interfacciamento, della testa di misura e del metodo secondo l'invenzione risulteranno dalla descrizione, fatta qui di seguito, di un suo esempio di realizzazione dato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati.

Breve descrizione dei disegni

In tali disegni:

la Figura 1 mostra schematicamente una sonda di contattatura per una testa di misura a sonde verticali realizzata secondo la tecnica nota;

la Figura 2 mostra schematicamente una porzione terminale di una apparecchiatura di test comprendente una testa di misura a sonde verticali realizzata secondo la tecnica nota;

la Figura 3 mostra schematicamente una porzione terminale di una apparecchiatura di test comprendente una scheda di interfacciamento secondo una forma di realizzazione dell’invenzione;

la Figura 4 mostra schematicamente un die di reindirizzamento di una scheda di interfacciamento secondo una forma di realizzazione dell’invenzione; e

- la Figura 5 mostra schematicamente una scheda di interfacciamento secondo una forma di realizzazione dell’invenzione. Descrizione dettagliata

Con riferimento a tali figure, ed in particolare alla Figura 3, con 30 è complessivamente indicata una porzione terminale di una apparecchiatura di test comprendente una testa di misura dotata una pluralità di sonde di contattatura per il test di dispositivi elettronici, in particolare integrati su wafer. Nel seguito per semplicità indicheremo questa porzione terminale dell’apparecchiatura di test (non rappresentata) come blocco 30 di test.

E' opportuno notare che le figure rappresentano viste schematiche del sistema secondo l’invenzione e non sono disegnate in scala, ma sono invece disegnate in modo da enfatizzare le caratteristiche importanti dell’invenzione.

Inoltre, i diversi aspetti dell’invenzione rappresentati a titolo esemplificativo nelle figure sono ovviamente combinabili tra loro ed intercambiabili da una forma di realizzazione ad un’altra.

Il blocco 30 di test comprende essenzialmente una testa 31 di misura in cui sono alloggiate una pluralità di sonde 34 di contattatura, nonché una scheda 36, associata ad un irrigiditore (stiffener) 38 ed atta a collegarsi con una apparecchiatura di test (non mostrata). In particolare, la testa 31 di misura comprende almeno una piastra o guida superiore 32 ed una piastra o guida inferiore 33, aventi rispettivi fori entro i quali scorrono le sonde 34 di contattatura.

Come già spiegato in relazione alla tecnica nota, ogni sonda 34 di contattatura presenta almeno un’estremità o punta di contatto atta ad andare in battuta su piazzole di contatto di un dispositivo 35 da testare, nonché un’ulteriore estremità o testa di contatto per il collegamento con l’apparecchiatura di test (non rappresentata) mediante la scheda 36, come sarà spiegato nel seguito.

In alternativa, le sonde 34 di contattatura possono essere associate in maniera amovibile ad un supporto, ad esempio ceramico, dotato di corrispondenti elementi di contatto con la scheda 36, ad esempio bump aggettanti dal supporto. In particolare, le sonde 34 di contattatura possono essere saldate al supporto, realizzando in tal modo una testa 31 di misura a sonde vincolate.

Parleremo in tal caso comunque di elemento di contatto della corrispondente sonda 34 di contattatura per il collegamento con la scheda 36.

Secondo un aspetto dell’invenzione, la testa 31 di misura comprende inoltre una scheda 50 di interfacciamento interposta tra la guida superiore 32 e la scheda 36. Più in particolare, la scheda 50 di interfacciamento comprende un die 40 di reindirizzamento su cui vanno in battuta gli elementi di contatto delle sonde 34 di contattatura della testa 31 di misura e dotato di una pluralità di pin 53 di contatto per la scheda 36.

Il die 40 di reindirizzamento è mostrato in maggior dettaglio in Figura 4. Esso comprende un substrato 41 di forma sostanzialmente rettangolare ed una pluralità di piazzole (pad) di contatto distribuite sul substrato 4 1.

Più in particolare, le piazzole di contatto del die 40 di reindirizzamento comprendono una prima pluralità di piazzole 42A di contatto distribuite in una prima porzione 42 centrale di forma sostanzialmente rettangolare del die 40 di reindirizzamento ed una seconda pluralità di piazzole 43A di contatto distribuite in una seconda porzione 43 periferica del die 40 di reindirizzamento, la seconda porzione 43 periferica avendo una forma ad anello rettangolare intorno alla prima porzione 42 centrale. Ovviamente sono possibili distribuzioni diverse della seconda pluralità di piazzole 43A di contatto rispetto a quanto illustrato in Figura 4 a solo titolo esemplificativo. E’ possibile ad esempio distribuire tale seconda pluralità di piazzole 43A di contatto in maniera generalmente “staggered”.

Secondo un aspetto dell’invenzione, il substrato 41 è un substrato semiconduttore e le piazzole di contatto della prima e della seconda pluralità, 42A e 43A, sono realizzate in esso utilizzando la tecnologia litografica dei circuiti integrati a semiconduttore.

La presente invenzione nasce infatti dalla considerazione che il problema fondamentale connesso alla realizzazione di un blocco 30 di test comprendente una scheda, sia essa in tecnologia PCB o in ceramica, è legato ai vincoli dimensionali del dispositivo da testare, realizzato con tecnologie di tipo fotolitografico, confrontati con quelli delle tecnologie utilizzate per realizzare la scheda per l’apparecchiatura di test. In particolare, le maggiori difficoltà sono legate al passare da connessioni aventi piazzole di contatto con un certo pitch, inteso come la distanza tra i centri delle piazzole stesse, a connessioni con un piazzole realizzate in altra tecnologia e che devono presentare un pitch accettabile per evitare i problemi di contatto tra le sonde e garantire il corretto contatto tra il dispositivo da testare e l’apparecchiatura di test.

E’ altresì noto che l’avanzare delle tecnologie litografiche che permettono di realizzare i circuiti integrati rendono sempre più difficile la trasformazione spaziale tra le distanze tra le piazzole di contatto dei dispositivi da testare e quelle tra le piazzole di contatto della scheda dell’apparecchiatura di test. Nelle soluzioni note, questa trasformazione viene ottenuta a prezzo dell’introduzione di diversi elementi, con caratteristiche differenti che costituiscono una ‘decodifica’ spaziale in grado di mettere in comunicazione le connessioni del dispositivo da testare, in particolare le sue piazzole (pad) di contatto, con i connettori che raggiungono l’apparecchiatura di test, in particolare le sonde di contattatura.

La presente invenzione nasce quindi dal riconoscimento del fatto che il punto più critico, in questa catena di decodifica spaziale, è la parte che riceve la contattatura degli elementi di contatto delle sonde comprese nella testa di misura e che contattano dalla parte delle loro punte le piazzole di contatto del dispositivo da testare, mentre con i loro elementi di contatto contattano la scheda verso il lato dell’apparecchiatura di test.

Secondo un aspetto dell’invenzione, le piazzole 42A di contatto della prima porzione 42 centrale sono distribuite in maniera corrispondente alle piazzole di contatto del dispositivo 35 da testare, mentre le piazzole 43A di contatto della seconda porzione 43 periferica sono distribuite lungo i bordi del die 40 di reindirizzamento.

Opportunamente, le piazzole 43A di contatto della seconda porzione 43 periferica posso essere realizzate con pitch e dimensioni adatte ad accoppiarsi facilmente con la scheda 36, risultando, come sarà chiaro dal resto della descrizione, svincolate dalla distribuzione delle piazzole di contatto del dispositivo da testare.

Il die 40 di reindirizzamento comprende inoltre una pluralità di piste 44 di interconnessione metallica, atte a connettere le piazzole 42A di contatto della prima porzione 42 centrale con le piazzole 43A di contatto della seconda porzione 43 periferica.

In particolare, le piazzole 42A di contatto della prima porzione 42 centrale sono contattate dagli elementi di contatto delle sonde 34 di contattatura mentre le piazzole 43A di contatto della seconda porzione 43 periferica sono atte a collegarsi con la scheda 36 e quindi con l’apparecchiatura di test.

Più in dettaglio, come mostrato in Figura 5, il die 40 di reindirizzamento è compreso in una scheda 50 di interfacciamento, a sua volta in contatto con la scheda 36. La scheda 50 di interfacciamento comprende un substrato 51, in particolare realizzato con tecnologia PCB e comprendente una pluralità di piazzole metalliche 52 collegate mediante fili 54 di bonding alle piazzole 43A di contatto della seconda porzione 43 periferica del die 40 di reindirizzamento. La pluralità di piazzole metalliche 52 della scheda 50 di interfacciamento è quindi collegata ad una pluralità di pin 53 di collegamento, aggettanti da una faccia del substrato 51 opposta a quella su cui è alloggiato il die 40 di reindirizzamento ed atti ad andare in contatto con corrispondenti piazzole di contatto della scheda 36 per realizzare il desiderato collegamento con l’apparecchiatura di test.

In particolare, la scheda 50 di interfacciamento viene realizzata associando in maniera amovibile il die 40 di reindirizzamento su una faccia del substrato 51, opportunamente in posizione centrale, il substrato 51 avendo dimensioni maggiori del die 40 di reindirizzamento in modo tale che il die 40 di reindirizzamento, una volta posizionato, lascia libera una corona periferica del substrato 51 su cui è possibile realizzare le piazzole 52 ed effettuare il bonding con le piazzole 43A di contatto della seconda porzione 43 periferica del die 40 di reindirizzamento .

In una prima forma di realizzazione dell’invenzione, il die 40 di reindirizzamento è realizzato nella forma di un package di tipo PGA (Pin Grid Array) ed è associato al substrato 51 della scheda 50 di interfacciamento, ad esempio per incollaggio o per saldatura, eventualmente utilizzando uno zoccolo intermedio (non mostrato) tra il die 40 di reindirizzamento ed il substrato 51.

In tal caso, a differenza dei package di tipo PGA noti, il package di contenimento del die 40 di reindirizzamento non viene sigillato con un coperchio in modo permettere agli elementi di contatto delle sonde 34 di contattatura della testa 31 di misura di contattare le piazzole 42A di contatto della prima porzione 42 centrale del die 40 di reindirizzamento.

E’ opportuno notare che per realizzare il die 40 di reindirizzamento non è necessario utilizzare un flusso completo di un processo di integrazione di un dispositivo integrato. E’ infatti sufficiente mettere a disposizione il substrato 41 ed utilizzare le maschere finali, cosiddette di back end, che nei processi di integrazione dei dispositivi integrati sono utilizzare per realizzare le contattature e le connessioni. E’ quindi possibile realizzare il die 40 di re indirizzamento senza mettere in campo le più recenti tecnologie di integrazione, riducendo i costi di realizzazione di tale die 40 di reindirizzamento. Più in particolare, per realizzare il die 40 di reindirizzamento vengono utilizzate solo le maschere che servono per il back end, vale a dire le maschere delle metallizzazioni, dei contatti e vias e infine della passivazione per poter aprire le zone in cui andranno ad appoggiarsi le sonde 34 di contattatura.

In una seconda forma di realizzazione, il die 40 di reindirizzamento viene attaccato direttamente alla scheda 50 di interfacciamento, realizzando le connessioni di wire bonding direttamente fra la seconda pluralità di piazzole di contatto 43A del die 40 di reindirizzamento e le piazzole di contatto predisposte nel la scheda 36 e risparmiando una qualsivoglia connessione intermedia, in particolare i fili di bonding.

In una terza forma di realizzazione, sul die 40 di reindirizzamento vendono realizzate connessioni di tipo TSV (Through Silicon Vias), in modo da mettere in contatto le due facce del die 40 di reindirizzamento stesso. In particolare, è possibile realizzare tali connessioni TSV mediante fori passanti opportunamente metallizzati e posizionati in corrispondenza. E’ così possibile eliminare i wire bonding e connettere direttamente, ad esempio attraverso un processo di bumping, le piazzole 43A di contatto della seconda porzione 43 periferica del die 40 di reindirizzamento, connesse mediante le piste 44 di interconnessione metallica alle piazzole 42A di contatto della prima porzione 42 centrale su cui poggiano gli elementi di contatto delle sonde 34 di contattatura della testa 3 1 di misura, con la parte retrostante del die 40 di re indirizzamento e direttamente con la scheda 36.

E’ opportuno notare che secondo questa forma di realizzazione è possibile ottenere una migliore connessione dal punto di vista elettrico perché si riducono i percorsi delle piste 44 di interconnessione metallica e si eliminano i fili 54 di bonding, con una semplificazione dell’intero blocco 30 di test. In questo caso, il die 40 di reindirizzamento viene montato direttamente sulla scheda 36.

Secondo una variante di realizzazione, sul die 40 di re indirizzamento viene realizzata componentistica elettrica aggiuntiva, comprendente componenti attivi o passivi, in particolare induttori, condensatori e resistenze, ottenuti utilizzando i convenzionali strati messi a disposizione dalla tecnica litografica con cui il die 40 di reindirizzamento viene realizzato.

Secondo una ulteriore variante di realizzazione, sul die 40 di reindirizzamento viene integrata anche una porzione di logica di testing che permette di connettere, in modo semplificato, le sonde 34 di contattatura al dispositivo 35 da testare con l’apparecchiatura di test.

Secondo un’altra variante ancora, il die 40 di reindirizzamento viene realizzato con dimensioni analoghe ad una fetta (wafer) di silicio che comprende un pluralità dispositivi da testare. E’ in tal modo possibile effettuare il testing in parallelo di tutti i dispositivi integrati su un intero wafer con un solo contatto (touch down) di test del blocco 30 di test comprendente un tale die 40 di reindirizzamento, che riproduce Timmagine” di tutti i dispositivi integrati sul wafer.

L’invenzione fa altresì riferimento ad una testa 31 di misura del tipo comprendente una pluralità di sonde 34 di contattatura, nonché una scheda 50 di interfacciamento interposta tra la guida superiore 32 ed una scheda 36 di una apparecchiatura di test.

In particolare, ogni sonda 34 di contattatura è dotata di una punta di contatto atta ad andare in battuta su piazzole di contatto di un dispositivo 35 da testare e di una testa di contatto atta ad effettuare il collegamento con una scheda 36 deH’apparecchiatura di test. In tal caso, la testa 31 di misura comprende almeno una piastra o guida superiore 32 ed una piastra o guida inferiore 33, aventi rispettivi fori entro i quali scorrono le sonde 34 di contattatura.

In alternativa, ogni sonda 34 di contattatura viene vincolata in maniera amovibile ad un supporto, ad esempio ceramico, e comprende una punta di contatto atta ad andare in battuta su piazzole di contatto di un dispositivo 35 da testare ed un elemento di contatto realizzato su un tale supporto ceramico atto ad effettuare il collegamento con una scheda 36 dell’apparecchiatura di test. In particolare, le sonde 34 di contattatura possono essere saldate al supporto ceramico, a sua volta dotato di bump di contatto per la scheda 36.

Secondo un aspetto dell’invenzione, la scheda 50 di interfacciamento comprende un die 40 di reindirizzamento su cui vanno in battuta gli elementi di contatto delle sonde 34 di contattatura e dotato di una pluralità di pin 53 di contatto per la scheda 36, come sopra descritto.

La presente invenzione si riferisce anche ad un metodo per realizzare la scheda 50 di interfacciamento della testa 31 di misura comprendente il die 40 di reindirizzamento.

Il metodo comprende essenzialmente le fasi di:

mettere a disposizione un substrato 51 per la scheda 50 di interfacciamento realizzato con le tecniche dei circuiti stampati;

integrare un die 40 di reindirizzamento su un substrato semiconduttore 41 utilizzando le tecniche di integrazione dei circuiti integrati;

alloggiare il die 40 di reindirizzamento su una prima faccia del substrato 5 1 ; e

mettere in collegamento elettrico una pluralità di piazzole di contatto del die 40 di reindirizzamento con una pluralità di pin 53 di collegamento aggettanti da una seconda faccia del substrato 51 opposta alla prima faccia su cui il die 40 di reindirizzamento è alloggiato.

Come già spiegato, i pin 53 di collegamento sono atti ad andare in contatto con corrispondenti piazzole di contatto di una scheda 36 per realizzare il desiderato collegamento con l’apparecchiatura di test.

Più in particolare, la fase di integrazione del die 40 di reindirizzamento sul substrato semiconduttore 4 1 comprende le fasi di: realizzare una prima pluralità di piazzole 42A di contatto distribuite in una prima porzione 42 centrale del die 40 di reindirizzamento;

realizzare una seconda pluralità di piazzole 43A di contatto distribuite in una seconda porzione 43 periferica del die 40 di reindirizzamento, la seconda porzione 43 periferica avendo una forma ad anello intorno alla prima porzione 42 centrale; e

realizzare una pluralità di piste 44 di interconnessione metallica, atte a connettere le piazzole 42A di contatto della prima porzione 42 centrale con le piazzole 43A di contatto della seconda porzione 43 periferica del die 40 di reindirizzamento.

In particolare, la fase di realizzare la prima pluralità di piazzole 42A di contatto distribuite nella prima porzione 42 centrale del die 40 di reindirizzamento comprende una fase di posizionare tali piazzole 42A di contatto in maniera spazialmente corrispondente ad una pluralità di piazzole di contatto realizzate sul dispositivo 35 da testare.

Secondo un aspetto deirinvenzione, la fase di integrare il die 40 di reindirizzamento sul substrato semiconduttore 41 comprende le fasi di mascheratura di back end utilizzate nelle tecniche di integrazione dei circuiti integrati per realizzare le contattature.

Più in particolare, le fasi di mascheratura di back end utilizzano le maschere delle metallizzazioni, dei contatti e vias e della passivazione.

Ulteriormente, il metodo comprende le fasi di:

realizzare una pluralità di piazzole metalliche 52 sul substrato 51 della scheda 50 di interfacciamento, in collegamento elettrico con i pin 53 di collegamento; e

collegare le piazzole metalliche 52 alle piazzole 43A di contatto della seconda porzione 43 periferica del die 40 di reindirizzamento mediante fili 54 di bonding.

In alternativa, il metodo comprende una fase di collegare le piazzole 43A di contatto della seconda porzione 43 periferica del die 40 di reindirizzamento alle piazzole di contatto della scheda 36 dell’apparecchiatura di test, in particolare mediante fili di bonding.

II metodo comprende altresì una fase di posizionare il die 40 di reindirizzamento in maniera centrata rispetto al substrato 51 della scheda 50 di interfacciamento prima di effettuare l’alloggiamento dello stesso sulla prima faccia del substrato 51 stesso.

Inoltre, la fase di alloggiare il die 40 di re indirizzamento sulla prima faccia del substrato 51 della scheda 50 di interfacciamento comprende una fase tra le seguenti:

incollaggio del die 40 di re indirizzamento sulla prima faccia del substrato 5 1 ; e

saldatura del die 40 di reindirizzamento sulla prima faccia del substrato 51.

Tale fase di alloggiare il die 40 di reindirizzamento sulla prima faccia del substrato 51 può inoltre comprendere preventivamente una fase di associare il die 40 di re indirizzamento ad uno zoccolo intermedio.

In alternativa, il metodo comprende una fase di realizzare connessioni di tipo TSV nel die 40 di reindirizzamento in modo da mettere in contatto le sue due facce, tali connessioni di tipo TSV essendo realizzate in corrispondenza delle piazzole 43A di contatto della seconda porzione 43 periferica del die 40 di reindirizzamento.

Ulteriormente, la fase di integrare il die 40 di re indirizzamento sul substrato semiconduttore 4 1 può comprendere una fase di incapsulamento del die 40 di re indirizzamento stesso in un package di tipo PGA, opportunamente privo di coperchio.

Infine, il metodo può comprendere anche una fase di integrazione di componentistica elettrica aggiuntiva e/o di una porzione di logica di testing nel substrato semiconduttore 41 del die 40 di reindirizzamento.

E’ immediato verificare come la soluzione proposta permetta di superare i limiti delle tecnologie note.

In particolare, realizzando il die 40 di reindirizzamento con la tecnologia dei circuiti integrati è possibile realizzare la prima pluralità di piazzole 42A di contatto della prima porzione 42 centrale con pitch conforme a quello delle piazzole del dispositivo 35 da testare. Inoltre, è possibile "allentare” i vincoli di distanza tra le piazzole della seconda pluralità di piazzole 43A di contatto distribuite nella seconda porzione 43 periferica lungo i bordi del die 40 di reindirizzamento, risolvendo i problemi legati aH’impaccamento delle sonde e realizzando il desiderato collegamento con la scheda 36 grazie ai pin 53 di collegamento, la cui distribuzione spaziale è indipendente dalla distribuzione spaziale delle piazzole del dispositivo 35 da testare.

Ovviamente alla scheda di interfacciamento ed alla testa di misura sopra descritte un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti, tutte comprese nell'ambito di protezione dell'invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Scheda di interfacciamento (50) di una testa di misura (31) per un’apparecchiatura di test di dispositivi elettronici, detta testa di misura (31) comprendendo una pluralità di sonde di contattatura (34), ogni sonda di contattatura (34) presentando almeno una punta di contatto atta ad andare in battuta su piazzo le di contatto di un dispositivo da testare (35), nonché un elemento di contatto per il collegamento con una scheda (36) di detta apparecchiatura di test, caratterizzata dal fatto di comprendere un substrato (51) ed almeno un die di reindirizzamento (40) alloggiato su una prima faccia di detto substrato (51) e una pluralità di pin di collegamento (53) aggettanti da una seconda faccia di detto substrato (51) opposta a detta prima faccia, detto die di reindirizzamento (40) comprendendo almeno un substrato semiconduttore (41) su cui è realizzata almeno una prima pluralità di piazzole di contatto (42A) atte ad andare in contatto con un elemento di contatto di una sonda di contattatura (34) di detta testa di misura (31), detti pin di contatto (53) essendo atti ad andare in contatto con detta scheda (36).
2. 2. Scheda di interfacciamento (50) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che dette piazzole di contatto (42A) di detta prima pluralità sono distribuite in una prima porzione centrale (42) di detto die di reindirizzamento (40) con una distribuzione spaziale sostanzialmente corrispondente ad una distribuzione spaziale di una pluralità di piazzole di contatto di detto dispositivo da testare (35).
3. 3. Scheda di interfacciamento (50) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto di comprendere ulteriormente una seconda pluralità di piazzole di contatto (43A) distribuite in una seconda porzione periferica (43) di detto die di reindirizzamento (40) e connesse a dette piazzole di contatto (42A) di detta prima pluralità mediante una pluralità di piste di interconnessione metallica (44) realizzate in detto substrato (41) di detto die di reindirizzamento (40), detta seconda porzione periferica (43) circondando detta prima porzione centrale (42).
4. 4. Scheda di interfacciamento (50) secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto di comprendere ulteriormente una pluralità di piazzole metalliche (52) realizzate su una porzione periferica di detto substrato (51) di detta scheda di interfacciamento (50) lasciata libera da detto die di reindirizzamento (40) e connesse a detti pin di collegamento (53).
5. 5. Scheda di interfacciamento (50) secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralità di fili di bonding (54) atti a connettere dette piazzole metalliche (52) con dette piazzole di contatto (43A) di detta seconda pluralità.
6. 6. Scheda di interfacciamento (50) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto die di reindirizzamento (40) comprende un package di tipo PGA privo di coperchio.
7. 7. Scheda di interfacciamento (50) secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto die di reindirizzamento (40) comprende connessioni di wire bonding di collegamento diretto fra detta seconda pluralità di piazzole di contatto (43A) e piazzole di contatto predisposte in detta scheda (36) di detta apparecchiatura di test.
8. 8. Scheda di interfacciamento {50) secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto die di reindirizzamento (40) comprende connessioni di tipo TSV tra le sue due facce in corrispondenza di dette piazzole di contatto (43A) di detta seconda pluralità,
9. 9. Testa di misura per un’apparecchiatura di test di dispositivi elettronici del tipo comprendente una pluralità di sonde di contattatura (34), ogni sonda di contattatura (34) presentando almeno una punta di contatto atta ad andare in battuta su piazzole di contatto di un dispositivo da testare (35), nonché un elemento di contatto per il collegamento con una scheda (36) di detta apparecchiatura di test, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno una scheda di interfacciamento (50) secondo una qualsiasi delle rivendicazione precedenti.
10. 10. Metodo per realizzare una scheda di interfacciamento (50) di una testa di misura (31) per un’apparecchiatura di test di dispositivi elettronici, detta testa di misura (31) comprendendo una pluralità di sonde di contattatura (34), ogni sonda di contattatura (34) presentando almeno una punta di contatto atta ad andare in battuta su piazzole di contatto di un dispositivo da testare (35), nonché un elemento di contatto per il collegamento con una scheda (36) di detta apparecchiatura di test, il metodo comprendendo le fasi di: mettere a disposizione un substrato (51) per detta scheda di interfacciamento (50) realizzato con le tecniche dei circuiti stampati; integrare un die di re indirizzamento (40) su un substrato semiconduttore (41) utilizzando le tecniche di integrazione dei circuiti integrati; alloggiare detto die di re indirizzamento (40) su una prima faccia di detto substrato (51) di detta scheda di interfacciamento (50); e - mettere in collegamento elettrico una pluralità di piazzole di contatto di detto die di reindirizzamento (40) con una pluralità di pin di collegamento (53) aggettanti da una seconda faccia di detto substrato (51) opposta a detta prima faccia su cui detto die di reindirizzamento (40) è alloggiato, detti pin di collegamento (53) essendo atti ad andare in contatto con corrispondenti piazzole di contatto di una scheda (36) per realizzare il desiderato collegamento con detta apparecchiatura di test.
11. 11. Metodo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detta fase di integrazione di detto die di reindirizzamento (40) su detto substrato semiconduttore (41) comprende le fasi di: realizzare una prima pluralità di piazzole di contatto (42) distribuite in una prima porzione centrale (42) di detto die di reindirizzamento (40); realizzare una seconda pluralità di piazzole di contatto (43A) distribuite in una seconda porzione periferica (43) di detto die di reindirizzamento (40), detta seconda porzione periferica (43) avendo una forma ad anello intorno a detta prima porzione centrale (42); e realizzare una pluralità di piste di interconnessione metallica (44), atte a connettere dette piazzole di contatto (42A) di detta prima porzione centrale (42) con dette piazzole di contatto (43A) di detta seconda porzione periferica (43) di detto die di reindirizzamento (40).
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detta fase di integrare detto die di reindirizzamento (40) su detto substrato semiconduttore (41) comprende le fasi di maschera tura di back end utilizzate nelle tecniche di integrazione dei circuiti integrati per realizzare le contattature e le connessioni.
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto di comprendere ulteriormente le fasi di: realizzare una pluralità di piazzole metalliche (52) su detto substrato (51) di detta scheda di interfacciamento (50), in collegamento elettrico con detti pin di collegamento (53); e collegare dette piazzole metalliche (52) a dette piazzole di contatto (43A) di detta seconda porzione periferica (43) di detto die di reindirizzamento (40) mediante fili di bonding (54).