IT201900014214A1

IT201900014214A1 - Metodo di fabbricazione di sonde di contatto per teste di misura di dispositivi elettronici e relativa sonda di contatto

Info

Publication number: IT201900014214A1
Application number: IT102019000014214A
Authority: IT
Original assignee: Technoprobe Spa
Priority date: 2019-08-07
Filing date: 2019-08-07
Publication date: 2021-02-07
Also published as: US20220155344A1; CN114222923A; KR20220043183A; WO2021023744A1; JP2022543644A; TW202120939A; EP4010715A1

Description

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione fa riferimento, nel suo aspetto più generale, ad un metodo di fabbricazione di sonde di contatto per una testa di misura di dispositivi elettronici, nonché alla relativa sonda di contatto, 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 (probe head) è essenzialmente un dispositivo atto a mettere in collegamento elettrico una pluralità di piazzole di contatto di una micro struttura, 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 e 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 comprende normalmente un elevato numero di elementi di contatto o sonde di contatto (contact probe) formate da leghe speciali con buone proprietà elettriche e meccaniche e dotate di almeno una porzione di contatto per una corrispondente pluralità di piazzole (pad) di contatto di un dispositivo da testare.

Una testa di misura del tipo comunemente denominata a sonde verticali e indicata con il termine anglosassone "vertical probe head" comprende essenzialmente una pluralità di sonde di contatto 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 contatto. La coppia di guide comprende in particolare una guida superiore e una guida inferiore, entrambe provviste di rispettivi fori guida entro cui scorrono assialmente le sonde di contatto, normalmente formate da leghe speciali con buone proprietà elettriche e meccaniche.

Il buon collegamento fra le sonde di contatto e le piazzole di contatto del dispositivo in test è assicurato dalla pressione della testa di misura sul dispositivo stesso, le sonde di contatto, 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 al'interno di tali fori guida.

Inoltre, la flessione delle sonde di contatto nella zona d’aria può essere aiutata tramite una opportuna configurazione delle sonde stesse o delle loro guide, come illustrato schematicamente in figura 1, dove per semplicità di illustrazione è stata rappresentata una sola sonda di contatto della pluralità di sonde normalmente comprese in una testa di misura, la testa di misura illustrata essendo del tipo cosiddetto a piastre shiftate.

In particolare, in figura 1 è schematicamente illustrata una testa di misura 9 comprendente almeno una piastra o guida superiore (upper die) 2 e una piastra o guida inferiore (lower die) 3, aventi rispettivi fori guida superiore 2A e inferiore 3A entro i quali scorre almeno una sonda di contatto 1 avente un corpo di sonda 1C esteso essenzialmente in una direzione di sviluppo longitudinale secondo l’asse HH indicato in figura. Una pluralità di sonde di contatto 1 trova usualmente posto all’intemo della testa di misura 9 con tale direzione di sviluppo longitudinale disposta ortogonalmente al dispositivo da testare e alle guide, ossia sostanzialmente verticalmente lungo l’asse z utilizzando il riferimento locale della figura.

La sonda di contatto 1 presenta almeno un’estremità o punta di contatto 1A. Con i termini estremità o punta si indica qui e nel seguito una porzione d’estremità, non necessariamente appuntita. In particolare la punta di contatto 1 A va in battuta su una piazzo la di contatto 4A di un dispositivo da testare 4, effettuando il contatto meccanico ed elettrico fra detto dispositivo ed una apparecchiatura di test (non rappresentata) di cui la testa di misura 9 forma un elemento terminale.

In alcuni casi, le sonde di contatto sono vincolate in maniera fissa alla testa di misura in corrispondenza della guida superiore: si parla, in tal caso, di teste di misura a sonde bloccate.

In alternativa, si utilizzano teste di misura con sonde non vincolate in maniera fissa, ma tenute interfacciate ad una board mediante una scheda intermedia: si parla di teste di misura a sonde non bloccate. La scheda intermedia è una scheda di trasformazione spaziale, chiamata usualmente "space transformer" che, oltre al contatto con le sonde, consente anche di ridistribuire spazialmente le piazzole di contatto su di essa realizzate, rispetto alle piazzole di contatto presenti sul dispositivo da testare, in particolare con un allentamento dei vincoli di distanza tra i centri delle piazzole stesse, vale a dire con una trasformazione dello spazio in termini di distanze tra i centri di piazzole adiacenti.

In questo caso, come illustrato in Figura 1, la sonda di contatto 1 presenta un'ulteriore punta di contatto 1B, nella pratica indicata come testa di contatto, verso una pluralità di piazzole di contatto 5A di un tale space transformer 5. Il buon contatto elettrico tra sonde e space transformer 5 viene assicurato in maniera analoga al contatto con il dispositivo da testare 4 mediante la pressione delle teste di contatto 1B delle sonde di contatto 1 sulle piazzole di contatto 5A dello space transformer 5.

Come già spiegato, la guida superiore 2 e la guida inferiore 3 sono opportunamente distanziate da una zona d'aria 6 che consente la deformazione delle sonde di contatto 1 durante il funzionamento della testa di misura 9 e assicura il contatto di punta e testa di contatto, 1A e 1B, delle sonde di contatto 1 con le piazzole di contatto, 4A e 5A, del dispositivo da testare 4 e dello space transformer 5, rispettivamente. Ovviamente, i fori guida superiori 2A e inferiori 3A devono essere dimensionati in modo da permettere uno scorrimento della sonda di contatto 1 al loro interno durante le operazioni di testing effettuate mediante la testa di misura 9.

E’ opportuno notare che il dimensionamento di tali fori guida superiori 2A e inferiore 3A dipende anche dalle tolleranze dimensionali delle sonde di contatto 1 che devono essere in essi alloggiate, tolleranze che si traducono in dimensioni aumentate e quindi maggiore ingombro di tali fori guida superiore 2A e inferiore 3A, un numero inferiore degli stessi potendo trovare posto sulle rispettive guide, come schematicamente illustrato in Figura 2, con riferimento alla guida superiore 2 e al suo particolare mostrato ingrandito in Figura 2A, dove sono indicati rispettivi giochi Gx e Gy previsti in corrispondente della due direzioni di sviluppo di tali fori guida 2A, in particolare secondo gli assi x e y indicati in figura. Analoghi giochi sono previsti per i fori guida inferiori 3A della guida inferiore 3.

Più in particolare, tali giochi vengono stabiliti in modo da garantire il corretto inserimento, trattenimento e scorrimento delle sonde di contatto 1 nei fori guida superiori 2A e inferiori 3A nelle guide superiore 2 e inferiore 3, rispettivamente.

Le tolleranze dimensionali delle sonde di contatto influenzano anche altri fattori, come il dimensionamento ad esempio delle teste di contatto 1B in modo tale da garantire che le stessa si assestino in battuta sulla guida superiore 2 e consentano il corretto trattenimento delle sonde di contatto 1 all’interno della testa di misura 9 durante il suo normale funzionamento, anche in assenza del wafer di dispositivi da testare 4 su cui la testa di misura 9 deve andare in battuta.

E’ altresì ben noto che le tolleranze dimensionali di una sonda di contatto 1 dipendono essenzialmente dal metodo di fabbricazione della stessa.

Sono attualmente utilizzati nel settore fondamentalmente due metodi di fabbricazione di sonde di contatto per una testa di misura di dispositivi elettronici.

Il primo metodo è basato sulla tecnica fotolitografica per realizzare sonde a partire da substrati opportunamente conformati grazie airutilizzo di fasi successive di mascheratura e rimozione di materiale, in grado di realizzare sonde di contatto con precisione dimensionale limitata.

Il metodo di fabbricazione mediante tecnica fotolitografica consente facilmente di fabbricare sonde comprendenti diversi strati di materiali, ma pone seri limiti alle dimensioni complessive delle sonde di contatto e alla possibilità di realizzare strutture particolarmente complesse, sia in termini di forme geometriche sia in termini di combinazioni di materiali utilizzabili.

Il secondo metodo noto e largamente utilizzato nel settore è basato sulla tecnica a taglio laser; in particolare, si utilizza un raggio laser in grado di “ritagliare” le sonde di contatto a partire da un laminato di opportuno materiale, eventualmente anche multistrato.

Grazie al metodo laser è possibile realizzare strutture con forme più complesse rispetto alla tecnica fotolitografica. E’ solitamente necessario affiancare a tale tecnica laser anche ulteriori tecniche di deposizione, ad esempio per ottenere film di copertura delle intere sonde di contatto o di parti di esse.

Nessuno dei metodi noti consente comunque di ottenere precisioni dimensionali ottimali nè la perfetta riproducibilità delle stesse su un medesimo lotto di sonde fabbricate, cosa che comporta il dover tenere in considerazione una tolleranza massima statisticamente calcolata per ogni lotto.

Inoltre, nessuno dei metodi noti consente di realizzare sonde che comprendono alternanze di materiali in forme più o meno complesse.

Il problema tecnico della presente invenzione è quello di escogitare un metodo di fabbricazione di sonde di contatto per teste di misura di dispositivi integrati in grado di realizzare sonde avente forme geometriche di qualsivoglia complessità utilizzando combinazioni qualsivoglia di materiale pur garantendo che le sonde ottenute abbiamo una levata precisione, superando in tal modo le limitazioni e gli inconvenienti che tuttora affliggono i metodi realizzati secondo l'arte nota.

Sommario dell' invenzione

L'idea di soluzione che sta alla base della presente invenzione è quella di realizzare le sonde di contatto mediante stampa 3D di opportuni materiali di stampa, in particolare almeno un materiale conduttore o semiconduttore, utilizzando ugelli di erogazione del materiale di stampa con dimensioni submicrometriche.

Sulla base di tale idea di soluzione il problema tecnico è risolto da un metodo di fabbricazione di almeno una sonda di contatto per una testa di misura di una apparecchiatura di test di dispositivi elettronici, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di stampa 3D submicrometrica della sonda di contatto con almeno un materiale di stampa scelto tra un materiale conduttore o un materiale semiconduttore .

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

Secondo un aspetto dell’invenzione, la fase di stampa 3D può comprendere una fase di erogazione del materiale di stampa con dimensioni submicrometriche ed una fase di deposizione del materiale di stampa secondo una forma geometrica prestabilita.

Più in particolare, la fase di erogazione del materiale di stampa può comprendere una fase di formatura di un filo di tale materiale di stampa con diametro dell’ordine di 0, 1-0,9 μm, preferibilmente dell’ordine di 0,2-0, 4 pm.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, il metodo di fabbricazione può comprendere una fase preliminare di riscaldamento del materiale di stampa.

In particolare, la fase preliminare di riscaldamento può comprendere un riscaldamento del materiale di stampa fino ad un suo punto di rammollimento, preferibilmente fino ad un suo punto di fusione.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, la fase di stampa 3D può essere effettuata mediante una pluralità di materiali di stampa diversi tra loro.

In tal caso, la fase di stampa 3D può comprendere una pluralità di fasi di erogazione e deposizione della pluralità di diversi materiali di stampa.

Inoltre le fasi di erogazione e deposizione possono essere effettuate contemporaneamente o in successione tra loro.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, la fase di stampa 3D può utilizzare un materiale conduttore quale un metallo scelto tra rame, argento, oro o loro leghe, quali leghe di rame-niobio o rame-argento oppure nickel o una sua lega, quali le leghe nickel-manganese, nickelcobalto o nickel-fosforo oppure tungsteno o una sua lega, quale nickeltungsteno, o un multistrato contenente tungsteno, oppure palladio o una sua lega, quale nickel-palladio, palladio-cobalto o palladio-tungsteno, oppure platino o rodio o una sua lega rodio, preferibilmente tungsteno.

Secondo un altro aspetto deirinvenzione, la fase di stampa 3D può utilizzare un materiale semiconduttore quale silicio o carburo di silicio, eventualmente drogato.

Secondo un altro aspetto ancora dellinvenzione, la fase di stampa 3D può utilizzare un materiale isolante, quale parylene®, preferibilmente nella forma di uno strato di rivestimento della sonda di contatto.

Ulteriormente, secondo un altro aspetto dell'invenzione, la pluralità di materiali di stampa diversi può comprendere uno o più materiali conduttori quali metalli scelti tra rame, argento, oro o loro leghe, quali leghe di rame-niobio o rame-argento oppure nickel o una sua lega, quali le leghe nickel-manganese, nickel-cobalto o nickel-fosforo oppure tungsteno o una sua lega, quale nickel-tungsteno, o un multistrato contenente tungsteno, oppure palladio o una sua lega, quale nickelpalladio, palladio-cobalto o palladio-tungsteno, oppure platino o rodio o una sua lega rodio, preferibilmente tungsteno oppure uno o più materiali semiconduttori quali silicio o carburo di silicio, eventualmente drogato oppure uno o più materiali isolanti, quali parylene®, in qualsivoglia combinazione tra loro.

L’invenzione fa altresì riferimento ad una sonda di contatto per una testa di misura di una apparecchiatura di test di dispositivi elettronici, caratterizzata dal fatto di essere realizzata mediante una fase di stampa 3D submicrometrica con almeno un materiale di stampa scelto tra un materiale conduttore o un materiale semiconduttore.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, la sonda di contatto può comprendere una pluralità di materiali diversi includenti uno o più materiali conduttori quali metalli scelti tra rame, argento, oro o loro leghe, quali leghe di rame-niobio o rame-argento oppure nickel o una sua lega, quali le leghe nickel-manganese, nickel-cobalto o nickel-fosforo oppure tungsteno o una sua lega, quale nickel-tungsteno, o un multistrato contenente tungsteno, oppure palladio o una sua lega, quale nickelpalladio, palladio-cobalto o palladio-tungsteno, oppure platino o rodio o una sua lega rodio, preferibilmente tungsteno oppure uno o più materiali semiconduttori quali silicio o carburo di silicio, eventualmente drogato oppure uno o più materiali isolanti, quali parylene®, in qualsivoglia combinazione tra loro.

In particolare, tali materiali possono essere combinati in forma compenetrata o intrecciata, eventualmente uniti a porzioni vuote o zone d’aria.

Infine, secondo un altro aspetto dell’invenzione, la sonda di contatto può avere dimensioni definite con precisione submicrometrica.

Le caratteristiche ed i vantaggi del metodo di fabbricazione e della sonda di contatto 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 vista frontale di una testa di misura realizzata secondo la tecnica nota;

le Figure 2 e 2A mostrano rispettivamente una vista in pianta di una guida compresa nella testa di misura di Figura 1 ed un suo particolare ingrandito;

la Figura 3 mostra schematicamente una vista frontale di una apparecchiatura di stampa 3D in grado di implementare il metodo di fabbricazione secondo la presente invenzione; e

le Figure 4A-4E, 5A-5D, 6A-6D e 7A-7B mostrano schematicamente varianti di realizzazione di una sonda di contatto realizzata secondo la presente invenzione.

Descrizione dettagliata

Con riferimento a tali figure, ed in particolare alla Figura 3, si descrive un metodo di fabbricazione di una sonda di contatto per una testa di misura implementato mediante una apparecchiatura di stampa 3D, tale apparecchiatura di stampa 3D essendo complessivamente indicata con 20 e la corrispondente sonda di contatto così ottenuta con 10.

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

Inoltre, le fasi di processo nel seguito descritte di seguito non formano un flusso completo di processo per la fabbricazione delle sonde di contatto. La presente invenzione può essere messa in pratica insieme alle tecniche di stampa 3D già note, e sono incluse solo quelle fasi del processo comunemente usate che sono necessarie per la comprensione della presente invenzione.

Infine, si sottolinea che gli accorgimenti illustrati in relazione a sonde di tipo verticale o buckling beam possono essere traslati anche ad altri tipi di sonde, quali le sonde cantilever, le microsonde e così via così come gli accorgimenti illustrati in relazione a sonde cantilever o microsonde possono essere applicati anche a sonde di tipo verticale.

La presente invenzione fa in particolare riferimento ad un metodo di fabbricazione di almeno una sonda di contatto per una testa di misura di una apparecchiatura di test di dispositivi elettronici comprendente una fase di stampa 3D submicrometrica di tale sonda di contatto 10 con almeno un materiale conduttoro o semiconduttore adatto alla realizzazione della stessa.

Tale materiale conduttore può essere un metallo quale rame, argento, oro o loro leghe, quali leghe di rame-niobio o rame-argento oppure nickel o una sua lega, quali le leghe nickel-manganese, nickelcobalto o nickel- fosforo oppure tungsteno o una sua lega, quale nickeltungsteno, o un multistrato contenente tungsteno, oppure palladio o una sua lega, quale nickel-palladio, palladio-cobalto o palladio-tungsteno, oppure platino o rodio o una sua lega rodio, preferibilmente tungsteno. In alternativa, può essere utilizzato un materiale semiconduttore quale silicio o carburo di silicio, che può essere inoltre opportunamente drogato per aumentare le sue proprietà conduttive.

Opportunamente, la fase di stampa 3D comprende una fase di erogazione di tale materiale di stampa con dimensioni submicrometriche e una fase di deposizione del materiale di stampa secondo una forma geometrica prestabilita.

Più in particolare, la fase di erogazione del materiale di stampa comprende una fase di formatura di un filo di tale materiale di stampa con diametro dell’ordine di 0, 1-0,9 μm, preferibilmente dell’ordine di 0,2-0,4 pm. Tali dimensioni corrispondono ai limiti dell’attuale tecnologia di stampa 3D, in particolare per materiali metallici, e possono ovviamente cambiare con l’evolvere di tale tecnologia.

Ulteriormente, la fase di stampa 3D può comprendere una fase preliminare di riscaldamento del materiale di stampa, in particolare fino ad un punto di rammollimento dello stesso, preferibilmente fino ad un suo punto di fusione.

In una forma preferita di realizzazione, la fase di stampa 3D viene effettuata mediante una pluralità di materiali di stampa diversi tra loro.

In tal caso, tale fase di stampa 3D comprende una pluralità di fasi di erogazione e deposizione dei diversi materiali di stampa.

In particolare, tali materiali di stampa possono essere materiali conduttori o semiconduttori, scelti tra quelli elencati in precedenza, ma possono essere altresì materiali isolanti, in particolare nella forma di strati di rivestimento della sonda di contatto 10, ad esempio parylene®. Materiali isolanti possono essere utilizzati anche per realizzare porzioni della sonda di contatto 10 che non devono trasportare corrente, come sarà meglio chiarito nel seguito.

Opportunamente, tali fasi di erogazione e deposizione possono essere effettuate contemporaneamente o in successione tra loro.

Come illustrato schematicamente nella Figura 3, la sonda di contatto 10 viene stampata mediante l’apparecchiatura di stampa 3D 20, in particolare comprendente almeno una testa di stampa 3D 1 1 in grado erogare un materiale di stampa con dimensioni submicrometriche. Come visto in relazione alla tecnica nota, la sonda di contatto 10 comprende almeno una prima porzione di estremità, indicata come punta di contatto 10A, una seconda porzione di estremità, indicata come testa di contatto 10B ed un corpo 10C astiforme che si estende tra esse.

La testa di stampa 3D 11 comprende quindi un ugello di stampa I la con una apertura di emissione di materiale di stampa avente un diametro di dimensioni submicrometriche, in particolare dell’ordine di 0,1 -0,9 μm, preferibilmente dell’ordine di 0,2-0, 4 μm, ovvero corrispondenti a quelle del filo di materiale di stampa.

L’ugello di stampa 11a è collegato ad un serbatoio 11b di almeno un materiale conduttore o semiconduttore adatto alla realizzazione della sonda di contatto 10, a sua volta collegato ad un alimentatore 12 di tale materiale, mediante opportuni mezzi di collegamento e trasporto 12a di tale materiale, nella forma ad esempio di un tubicino. In particolare, la testa di stampa 3D 1 1 può erogare il materiale di stampa per stampare la sonda nella forma di un filo avente un diametro di dimensioni submicrometriche.

L’apparecchiatura di stampa 3D 20 può altresì comprendere almeno un riscaldatore di tale materiale di stampa, eventualmente associato al serbatoio 12.

Tale materiale conduttore può essere un metallo quale rame, argento, oro o loro leghe, quali leghe di rame-niobio o rame-argento oppure nickel o una sua lega, quali le leghe nickel-manganese, nickelcobalto o nickel-fosforo oppure tungsteno o una sua lega, quale nickeltungsteno, o un multistrato contenente tungsteno, oppure palladio o una sua lega, quale nickel-palladio, palladio-cobalto o palladio-tungsteno, oppure platino o rodio o una sua lega rodio, preferibilmente tungsteno. In alternativa, può essere utilizzato un materiale semiconduttore quale silicio o carburo di silicio, che può essere inoltre opportunamente drogato per aumentare le sue proprietà conduttore.

Come sarà chiarito meglio nel seguito, la sonda di contatto 10 potrà essere realizzata anche mediante una combinazione di materiali e comprendere anche materiali isolanti, in particolare nella forma di strati di rivestimento, ad esempio parylene®, in combinazione tra loro e con materiali conduttori o semiconduttori.

L’apparecchiatura di stampa 3D 20 comprende inoltre almeno una piattaforma mobile 13, dotata di rispettivi piedini di appoggio 13a e movimentata grazie ad elementi motori 13b, in particolare lungo assi 14 ortogonali alla piattaforma mobile 13 stessa, che è nella forma di un supporto piastriforme ed è posizionata su una base fissa 15 della apparecchiatura di stampa 3D 20, a sua volta dotata di piedi di appoggio 15a. Anche la base fissa 15 è nella forma di una piastra e si sviluppa secondo un piano n.

L’apparecchiatura di stampa 3D 20 comprende altresì primi montanti di sostegno 16 posizionati ortogonalmente alla base fissa 15 e ad essa associati mediante primi elementi di fissaggio 16a. Ulteriori secondi montanti di sostegno 17 sono previsti, ortogonali ai primi montanti di sostegno 16 e ad essi connessi mediante secondi elementi di fissaggio 17a.

Più in particolare, i secondi montanti di sostegno 17 recano a bordo la testa di stampa 3D 11 e ne consentono il movimento nel piano π della base fissa 15 dell’apparecchiatura di stampa 3D 20.

Utilizzando il sistema di riferimento locale della figura, la testa di stampa 3D 1 1 risulta quindi mobile secondo gli assi x e y, mentre la piattaforma mobile 13 si muove secondo l’asse z. E’ ovviamente possibile considerare configurazioni in cui anche la piattaforma mobile 13 è in grado di muoversi secondo gli assi x e y e la testa di stampa 3D 11 secondo l’asse z o qualunque altra combinazione di movimenti.

In ogni caso, la combinazione dei movimenti della testa di stampa 3D 11 e della piattaforma mobile 13 consente di muovere l’ugello di stampa 11a secondo le tre direzioni x, y e z, così da poter realizzare la sonda di contatto 10 secondo la forma geometrica prestabilita.

E’ immediatamente evidente come l’apparecchiatura di stampa 3D 20 consente di stampare una sonda di contatto 10 avente anche forme geometricamente complesse, in particolare forme non ottenibili con la precisione desiderata mediante le tradizionali tecniche fotolitografica e laser.

In particolare, qualsiasi sonda di contatto 10 ottenuta mediante il metodo di fabbricazione dell’invenzione comprendente la stampa 3D submicrometrica, grazie all’apparecchiatura di stampa 3D 20 sopra descritta, avrà dimensioni con precisioni dimensionali inferiori al micron, indipendentemente dalla complessità della sua forma geometrica definitiva.

E’ così possibile ottenere una sonda di contatto 10 avente opportuni incavi in grado di ridurne localmente le dimensioni, come schematicamente illustrato in Figura 4A, nel caso di una sonda di contatto di tipo cantilever dotata di un primo incavo 18a realizzato in corrispondenza di una porzione di estremità, come la punta di contatto 10A ed un secondo incavo 18b realizzato in corrispondenza del corpo 10C.

Analogamente, mediante stampa 3D è possibile realizzare un sonda di contatto con una forma geometrica complessivamente molto complicata come quella illustrata in Figura 4B. Più in particolare, la sonda di contatto 10 comprende una struttura a pantografo 19a realizzata in corrispondenza della punta di contatto 10A, una struttura ammortizzante 19b realizzata in corrispondenza della testa di contatto 10B ed un corpo avente forma allargata 19c dotato di una porzione di sommità 19d a forma di T e rispettivi piedini di aggancio 19d.

Grazie alla stampa 3D è altresì possibile realizzare forme complesse con porzioni di pieno e vuoto, anche solo una porzione della sonda di contatto 10, ad esempio il corpo 10C come illustrato in Figura 4C, dove il corpo 10C è realizzato nella forma di una serpentina.

Analogamente, come illustrato nella Figura 4D, è possibile realizzare il corpo 10C come una pluralità di lamelle 22a, 22b separate da una opportuna zona di separazione 21, che può essere aria o altro materiale.

Infine, come illustrato schematicamente in Figura 4E, è possibile stampare anche sonde di dimensioni ridotte, come le microsonde, aventi porzioni di contatto 23a e di sostegno 23b di forma qualsivoglia e di altezza H inferiore a 200 μm,

Vantaggiosamente, la stampa 3D del metodo di fabbricazione secondo la presente invenzione può anche provvedere alla stampa di diversi materiali di stampa per diverse porzioni della sonda di contatto 10. E’ in tal caso possibile prevedere il collegamento della testa di stampa 3D 11 della apparecchiatura di stampa 3D 20 ad una pluralità di alimentatori 12 dei diversi materiali di stampa, in maniera fissa o intercambiabile, così da realizzare le fasi di erogazione e deposizione dei diversi materiali di stampa in contemporanea o in successione tra loro.

E’ in tal modo possibile ottenere una sonda di contatto 10 di tipo multistrato, come schematicamente illustrato in Figura 5A, avente un core 24a astiforme e diversi strati di rivestimento, che ricoprono il core 24a in modo totale come lo strato 24b o solo parzialmente come lo strato 24c.

E’ analogamente possibile realizzare una sonda di contatto 10 dotata di una pluralità di lamelle 22a, 22b e 22b e di zone di separazione 2 la, 21b, almeno una o anche tutte le lamelle e/o le zone di separazione essendo realizzate di materiali diversi, come schematicamente illustrato in Figura 5B.

Ulteriormente, come illustrato nelle Figure 5C e 5D, è possibile realizzare anche solo una porzione della sonda di contatto 10, quale la punta di contatto 10A, come almeno una coppia di zone 23a e 23b fatte di almeno due diversi materiali, tali zone 23a e 23b potendo avere forme geometriche complesse ed in particolare corrispondenti e coniugate in corrispondenza di loro porzioni di interfaccia, per garantire una migliore stabilità strutturale della punta di contatto 10A così ottenuta.

Vantaggiosamente secondo l’invenzione, il metodo di stampa 3D può realizzare forme complesse anche solo in una porzione superficiale della sonda di contatto 10.

E’ in tal modo possibile ottenere una sonda di contatto 10 avente una porzione superficiale corrugata 26, in maniera lieve come schematicamente illustrata in Figura 6A o in maniera più netta, nella forma di un vero e proprio manicotto superficiale, come schematicamente illustrato in Figura 6B.

Opportunamente, tale porzione superficiale corrugata 26 può essere altresì realizzata mediante porzioni separate intrecciate, eventualmente realizzate mediante materiali diversi, come schematicamente illustrato nelle Figure 6C e 6D.

In una forma ancora più complessa, la stampa 3D del metodo secondo la presente invenzione consente altresì di fabbricare la sonda di contatto 10 in forma interamente intrecciata, in particolare mediante tre fili 27a, 27b e 27c, eventualmente realizzati in materiali di stampa diversi tra loro e/o con diversi diametri, come schematicamente illustrato in Figura 7A.

Ulteriormente, la sonda di contatto 10 può essere realizzata in modo da comprendere distinte porzioni 28a, 28b realizzate da diversi materiali, come schematicamente illustrato in Figura 7B. In tal caso, la sonda di contatto 10 comprende una prima porzione 28a realizzata in un primo materiale e comprendente la punta di contatto 10A ed una seconda porzione 28b realizzata in un secondo materiale e comprendente la testa di contatto 10B. Tali primo e secondo materiale possono ad esempio essere entrambi materiali conduttori, aventi diverse proprietà; in particolare, il primo materiale realizzante la prima porzione 28a può essere scelto in modo da avere valori di durezza maggiori rispetto a quelli del secondo materiale realizzante la seconda porzione 28b, così da conferire una maggiore durezza alla punta di contatto 10A della sonda di contatto 10. In alternativa, è possibile realizzare la prima porzione 28a in un materiale conduttore e la seconda porzione 28b in un materiale isolante, tale seconda porzione diventando di fatto una porzione solamente ammortizzante per una sonda avente dimensioni ridotte a quelle della prima porzione 18a.

Si sottolinea quindi che il metodo di fabbricazione della presente invenzione consente di stampare 3D una sonda di contatto 10 che può comprendere combinazione di diversi materiali, conduttori, semiconduttori o anche isolata, in forma compenetrata o intrecciata, eventualmente uniti a porzioni vuote o zone d’aria.

In conclusione, il metodo di fabbricazione secondo la presente invenzione, grazie alla stampa 3D, consente di ottenere in modo sicuro e riproducibile sonde realizzate mediante combinazioni qualsivoglia di materiali ed avente precisioni dimensionali submicrometriche.

Vantaggiosamente, tale metodo consente di ottenere sonde con forme particolarmente complesse e combinazioni di materiali difficilmente ottenibili mediante le tradizionali tecniche fotolitografiche e laser.

Più in particolare, la sonda di contatto ottenuta mediante stampa 3D può comprendere alternanze di materiali anche in forma compenetrata o intrecciata, unite a vuoti, anche per dimensioni complessive particolarmente ridotte, le dimensioni della forma geometrica definitiva di tali sonde essendo comunque precise fino a livello inferiore al micron.

Ovviamente al metodo di fabbricazione ed alla sonda di contatto sopra descritti 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.

In particolare, è ovviamente possibile considerare forme geometriche diverse da quelle illustrate in forma esemplificativa nelle figure.

E’ altresì possibile realizzare sonde di diversa tipologia, come le sonde verticali o buckling beam, in particole di tipo bloccato o non bloccato, a corpo libero, predeformate, cantilever, microsonde, punte di contatto per teste con membrana o anche pogo pin.

Inoltre è possibile considerare altri materiali conduttori, semiconduttori o isolanti tra quelli noti al tecnico del ramo per la realizzazione di sonde di contatto, così come combinazione multistrato degli stessi, sia in maniera sovrapposta planarmente sia in maniera concentrica o coassiale.

Infine, è possibile dotare la sonda di contatto della presente invenzione di ulteriori accorgimenti, quali particolari conformazioni per la porzione di testa, come rientri o porzioni allargate, la porzione di punta, come decentramenti o porzioni allungate, nonché per il corpo, come stopper aggettanti dallo stesso.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo di fabbricazione di almeno una sonda di contatto (10) per una testa di misura di una apparecchiatura di test di dispositivi elettronici, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di stampa 3D submicrometrica di detta sonda di contatto (10) con almeno un materiale di stampa scelto tra un materiale conduttore o un materiale semiconduttore .
2. Metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta fase di stampa 3D comprende una fase di erogazione di detto materiale di stampa con dimensioni submicrometriche ed una fase di deposizione di detto materiale di stampa secondo una forma geometrica prestabilita.
3. Metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta fase di erogazione di detto materiale di stampa comprende una fase di formatura di un filo di detto materiale di stampa con diametro dell’ordine di 0, 1-0,9 μm, preferibilmente dell’ordine di 0,2-0, 4 pm.
4. Metodo di fabbricazione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase preliminare di riscaldamento di detto materiale di stampa.
5. Metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta fase preliminare di riscaldamento comprende un riscaldamento di detto materiale di stampa fino ad un suo punto di rammollimento, preferibilmente fino ad un suo punto di fusione.
6. Metodo di fabbricazione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase di stampa 3D viene effettuata mediante una pluralità di materiali di stampa diversi tra loro.
7. Metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta fase di stampa 3D comprende una pluralità di fasi di erogazione e deposizione di detta pluralità di diversi materiali di stampa.
8. Metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che dette fasi di erogazione e deposizione sono effettuate contemporaneamente o in successione tra loro.
9. Metodo di fabbricazione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase di stampa 3D utilizza un materiale conduttore quale un metallo scelto tra rame, argento, oro o loro leghe, quali leghe di rame-niobio o rame-argento oppure nickel o una sua lega, quali le leghe nickel-manganese, nickelcobalto o nickel-fosforo oppure tungsteno o una sua lega, quale nickeltungsteno, o un multistrato contenente tungsteno, oppure palladio o una sua lega, quale nickel-palladio, palladio-cobalto o palladio-tungsteno, oppure platino o rodio o una sua lega rodio, preferibilmente tungsteno.
10. Metodo di fabbricazione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase di stampa 3D utilizza un materiale semiconduttore quale silicio o carburo di silicio, eventualmente drogato.
11. Metodo di fabbricazione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase di stampa 3D utilizza un materiale isolante, quale parylene®, preferibilmente nella forma di uno strato di rivestimento di detta sonda di contatto (10).
12. Metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta pluralità di materiali di stampa diversi comprende uno o più materiali conduttori quali metalli scelti tra rame, argento, oro o loro leghe, quali leghe di rame-niobio o rame-argento oppure nickel o una sua lega, quali le leghe nickel- manganese, nickelcobalto o nickel-fosforo oppure tungsteno o una sua lega, quale nickeltungsteno, o un multistrato contenente tungsteno, oppure palladio o una sua lega, quale nickel-palladio, palladio-cobalto o palladio-tungsteno, oppure platino o rodio o una sua lega rodio, preferibilmente tungsteno oppure uno o più materiali semiconduttori quali silicio o carburo di silicio, eventualmente drogato oppure uno o più materiali isolanti, quali parylene®, in qualsivoglia combinazione tra loro.
13. Sonda di contatto (10) per una testa di misura di una apparecchiatura di test di dispositivi elettronici, caratterizzata dal fatto di essere realizzata mediante una fase di stampa 3D submicrometrica con almeno un materiale di stampa scelto tra un materiale conduttore o un materiale semiconduttore.
14. Sonda di contatto (10) secondo la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralità di materiali diversi includenti uno o più materiali conduttori quali metalli scelti tra rame, argento, oro o loro leghe, quali leghe di rame-niobio o rame-argento oppure nickel o una sua lega, quali le leghe nickel-manganese, nickelcobalto o nickel-fosforo oppure tungsteno o una sua lega, quale nickeltungsteno, o un multistrato contenente tungsteno, oppure palladio o una sua lega, quale nickel-palladio, palladio-cobalto o palladio-tungsteno, oppure platino o rodio o una sua lega rodio, preferibilmente tungsteno oppure uno o più materiali semiconduttori quali silicio o carburo di silicio, eventualmente drogato oppure uno o più materiali isolanti, quali parylene®, in qualsivoglia combinazione tra loro.
15. Sonda di contatto (10) secondo la rivendicazione 14, caratterizzata dal fatto che detti materiali sono combinati in forma compenetrata o intrecciata, eventualmente uniti a porzioni vuote o zone d’aria.
16. Sonda di contatto (10) secondo una o più delle rivendicazioni da 13 a 16, caratterizzata dal fatto di avere dimensioni definite con precisione submicrometrica.