ITMI20120996A1

ITMI20120996A1 - Scheda di misura per un'apparecchiatura di test di dispositivi elettronici

Info

Publication number: ITMI20120996A1
Application number: IT000996A
Authority: IT
Inventors: Riccardo Liberini; Riccardo Vettori
Original assignee: Technoprobe Spa
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2013-12-09
Also published as: US20150048856A1; SG11201405703RA; EP2859361A1; TW201350866A; US9880202B2; KR20150016931A; WO2013182317A8; EP2859361B1; WO2013182317A1; TWI636258B; KR102050987B1

Description

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

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

L’invenzione riguarda in particolare, ma non esclusivamente, una scheda di misura per applicazioni ad alta temperatura 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 scheda di misura, nota anche come probe card, 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 schede di misura vengono quindi utilizzate per il test elettrico dei dispositivi integrati su wafer prima del taglio o singolazione e del montaggio degli stessi all'interno di un package di contenimento di chip.

Una scheda di misura comprende una testa di misura a sua volta includente 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”.

Altresì note nel settore sono le 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 all'interno 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 shìftando le piastre che le comprendono.

In figura 1A 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 2 A 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 1A, 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] 8. L’insieme della testa di misura, della scheda e dell’irrigiditore forma una scheda di misura, indicata complessivamente con 10 in Figura 1B.

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 10 di misura dell’apparecchiatura di test.

In particolare, una prima soluzione utilizza le tecniche dei circuiti stampati per realizzare la scheda 10, 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 dallinglese “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 test e sulla dimensione massima delTarea 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 posizionamento reciproco degli elementi che compongono la testa di misura risulta altresì un parametro di estrema importanza. In particolare, diverse metodologie di test richiedono alla testa di misura di poter sopportare elevate temperature. In tal caso tuttavia le dilatazioni termiche di tali elementi che compongono la scheda di misura ne possono inficiare il corretto comportamento. Infatti, gli elementi che compongono le schede di misura di tipo noto sono usualmente vincolati tramite viti. Durante un testing in temperatura, quindi, a causa dei diversi coefficienti di dilatazione termica dei materiali che realizzano tali elementi e del vincolo realizzato dalle viti, gli elementi stessi tendono ad inarcarsi, provocando malfunzionamenti della scheda di misura nel suo complesso, addirittura il suo mancato contatto con le piazzole di contatto del dispositivo da testare.

Il problema tecnico che sta alla base della presente invenzione è quello di escogitare una scheda di misura atta a sostenere 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 di misura realizzate con le tecnologie note, in particolare permettendo di gestire il test ad elevata temperatura.

Sommario dell'invenzione

L'idea di soluzione che sta alla base della presente invenzione è quella di associare in maniera flottante la testa di misura con un irrigiditore, in modo da compensare le variazioni dimensionali legate alle dilatazioni termiche che gli elementi che compongono la scheda di misura subiscono durante la fase di test ed eliminare la possibilità di deformazione, in particolare imbarcamento, degli elementi della scheda di misura accoppiati meccanicamente ma realizzati con materiali aventi diversi coefficienti di dilatazione termica, in particolare una piastra di supporto ed una piastra di interfaccia della scheda stessa.

Sulla base di tale idea di soluzione il problema tecnico è risolto da una scheda di misura per un’apparecchiatura di test di dispositivi elettronici e comprendente almeno una testa di misura che alloggia 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 una piastra di supporto della testa di misura associata ad un irrigiditore tramite una piastra di interfaccia caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralità di elementi di collegamento con gioco tra la piastra di supporto e la piastra di interfaccia alloggiati flottanti in una pluralità di rispettive sedi realizzate nella piastra di supporto ed una pluralità di elementi di collegamento senza gioco tra la piastra di interfaccia e l’irrigidito re.

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

Secondo un aspetto dell’invenzione, ogni elemento di collegamento con gioco della pluralità di elementi di collegamento con gioco può comprendere un corpo ed una porzione di testa connessi tra loro in, la porzione di testa avendo almeno una dimensione trasversale maggiore di una dimensione trasversale del corpo così da formare uno spallamento in una conformazione con sezione sostanzialmente a T e una corrispondente sede della pluralità di rispettive sedi può avere una configurazione corrispondente e coniugata a quella dell’elemento di collegamento con gioco in una conformazione con sezione sostanzialmente a T e rispettive dimensioni maggiori per consentire l'alloggiamento flottante dell’elemento di collegamento con gioco.

Secondo tale aspetto dell’invenzione, ogni sede della pluralità di rispettive sedi può comprendere un corpo ed una porzione di testa connessi tra loro, la porzione di testa avendo almeno una dimensione trasversale maggiore di una dimensione trasversale del corpo così da formare uno spallamento atto ad andare in battuta sullo spallamento di un corrispondente elemento di collegamento con gioco della pluralità di elementi di collegamento con gioco.

Ulteriormente, secondo un aspetto dell’invenzione, almeno un elemento di collegamento con gioco della pluralità di elementi di collegamento con gioco e almeno una corrispondente sede della pluralità di rispettive sedi possono avere corpi e porzioni di testa sostanzialmente tubolari.

In particolare, secondo questo aspetto dell’invenzione, tali almeno un elemento di collegamento con gioco e almeno una corrispondente sede possono avere rispettivi corpi con diametro compreso tra 3mm e 5mm e rispettive porzioni di testa con diametro compreso tra 5mm e 10mm.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, ogni sede della pluralità di rispettive sedi può comprendere un corpo e una porzione di testa aventi dimensioni maggiori di almeno il 10% rispetto a corrispondenti dimensioni di un corpo e una porzione di testa di un corrispondente elemento di collegamento con gioco della pluralità di elementi di collegamento con gioco in essa alloggiato flottante.

Secondo tale aspetto dell’invenzione, tra i corpi di ogni elemento di collegamento con gioco e rispettiva sede può essere definito un primo gioco, tra le porzioni di testa dell'elemento di collegamento con gioco e rispettiva sede può essere definito un secondo gioco e tra gli spallamenti dell’elemento di collegamento con gioco e rispettiva sede può essere definito un terzo gioco.

In particolare, tali primo, secondo e terzo gioco possono avere valori compresi tra 50μm e 350pm, preferibilmente 100μm.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, il primo gioco può avere valore sostanzialmente nullo in direzione trasversale e può essere definito un ulteriore gioco tra le porzioni di testa dell’elemento di collegamento con gioco ed una rispettiva sede in corrispondenza di una faccia della piastra di supporto rivolta verso un supporto della scheda di misura nel suo complesso, tale ulteriore gioco avendo valore maggiore del terzo gioco.

Secondo questo aspetto dell’invenzione, uno spazio di prefissato spessore può essere definito tra la piastra di interfaccia ed una ulteriore faccia delle piastra di supporto.

Ulteriormente, secondo un aspetto dell’invenzione, gli elementi di collegamento con gioco della pluralità di elementi di collegamento con gioco possono essere disposti secondo direzioni di allineamento a raggiera e possono avere con le corrispondenti sedi della pluralità di rispettive sedi un gioco positivo solamente secondo le direzioni di allineamento, un gioco sostanzialmente nullo essendo stabilito in direzione radiale.

Secondo questo aspetto dell'invenzione, la pluralità di elementi di collegamento con gioco può comprendere almeno tre elementi di collegamento con gioco disposti con direzioni di allineamento formanti un angolo di 60° tra loro.

Sempre secondo tale aspetto dell’invenzione, gli elementi di collegamento con gioco possono avere sezione sostanzialmente circolare di prefissato diametro e le corrispondenti sedi possono avere sezione allungata con dimensione minore corrispondente al prefissato diametro e dimensione maggiore corrispondente alla somma del prefissato diametro e di due volte il gioco.

Inoltre, secondo un altro aspetto dell'invenzione, la piastra di interfaccia può comprendere porzioni di contatto con la piastra di supporto mediante almeno un elementi di collegamento con gioco della pluralità di elementi di collegamento con gioco.

Secondo tale aspetto dell’invenzione, la piastra di interfaccia può comprendere ulteriori porzioni di contatto con l’irrigiditore mediante almeno un elemento di collegamento senza gioco della pluralità di elementi di collegamento senza gioco.

Inoltre, la scheda di misura può comprendere elementi di collegamento senza gioco tra la testa di misura e l’irrigiditore.

Secondo un altro aspetto deirinvenzione, la piastra di interfaccia può comprendere prime porzioni discrete di contatto con la piastra di supporto mediante gli elementi di collegamento con gioco.

Secondo questo aspetto dell’invenzione, la piastra di interfaccia può comprendere seconde porzioni di contatto con l’irrigiditore e con le prime porzioni di contatto mediante rispettivi elementi di collegamento senza gioco della pluralità di elementi di collegamento senza gioco.

Inoltre, la piastra di interfaccia può comprendere una ulteriore porzione di contatto tra la testa di misura e l’irrigiditore mediante rispettivi ulteriori elementi di collegamento senza gioco della pluralità di ulteriori elementi di collegamento senza gioco.

Secondo un aspetto dell’invenzione, gli elementi di collegamento con gioco possono essere realizzati con un materiale avente un basso coefficiente di dilatazione termica rispetto a un materiale che realizza la piastra di supporto.

Infine, gli elementi di collegamento con gioco possono essere realizzati in acciaio.

Le caratteristiche ed i vantaggi della scheda di misura 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 1A mostra schematicamente una sonda di contattatura per una testa di misura a sonde verticali realizzata secondo la tecnica nota;

- la Figura 1B mostra schematicamente una scheda di misura atta a supportare una testa di misura a sonde verticali realizzata secondo la tecnica nota;

la Figura 2 mostra schematicamente una scheda di misura secondo una forma di realizzazione dell’invenzione;

le Figure 2A-2C mostrano schematicamente ingrandimenti di un elemento di collegamento della scheda di misura di Figura 2 in diverse condizioni di funzionamento;

la Figura 3 mostra schematicamente una scheda di misura secondo una variante di realizzazione dellinvenzione; e

- le Figure 3A-3B mostrano schematicamente ingrandimenti di un elemento di collegamento della scheda di misura di Figura 4 in diverse condizioni di funzionamento; e

la Figura 4 mostra schematicamente una disposizione per gli elementi di collegamento delle Figure 3A-3B.

Descrizione dettagliata

Con riferimento a tali figure, ed in particolare alla Figura 2, con 20 è complessivamente indicata una scheda di misura [probe card] comprendente almeno una testa di misura [probe head] dotata una pluralità di sonde di contattatura per il test di dispositivi elettronici, in particolare integrati su wafer.

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 dellinvenzione.

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.

In particolare, come illustrato in Figura 2, la scheda 20 di misura comprende una testa 2 1 di misura che alloggia una pluralità di sonde 22 di contattatura, nonché un elemento di supporto, in particolare una piastra 23 di supporto, comunemente indicata come PCB, associata mediante un elemento di interfaccia, in particolare una piastra 25 di interfaccia, ad un irrigiditore [stiffener] 24 ed atta a collegarsi con una apparecchiatura di test (non mostrata). In particolare, nell’esempio illustrato in figura, la testa 21 di misura è di tipo verticale e comprende almeno una piastra o guida superiore ed una piastra o guida inferiore, aventi rispettivi fori entro i quali scorrono le sonde 22 di contattatura a solo titolo illustrativo. E’ altresì possibile utilizzare una testa di misura di tipo cantilever, l’invenzione non essendo limitata ad una particolare tipologia di testa di misura.

In ogni caso, le sonde 22 di contattatura comprendono delle estremità o punte di contatto atte ad andare in battuta su corrispondenti piazzole di contatto di un dispositivo da testare così da realizzare il desiderato contatto, in particolare elettrico, tra di esso e la scheda 20 di misura, e quindi l’apparecchiatura di test ad essa connessa.

In generale, i dispositivi da testare sono circuiti integrati su un wafer di materiale semiconduttore che durante le fasi di test è posto su un supporto 26, comunemente indicato come card tray e parte di un sistema chiamato usualmente prober, su cui va in appoggio anche la scheda 20 di misura.

Vantaggiosamente secondo l’invenzione, la scheda 20 di misura comprende altresì almeno un elemento 27 di collegamento tra la piastra 23 di supporto e la piastra 25 di interfaccia, tale elemento 27 di collegamento essendo alloggiato con gioco in una opportuna sede 28 ricavata nella piastra 23 di supporto stessa. Ulteriori elementi 27’ di collegamento senza gioco sono previsti tra la piastra 25 di interfaccia e l’irrigiditore 24 e tra la testa 21 di misura e l’irrigiditore 24.

In particolare, la scheda 20 di misura è dotata di una pluralità di elementi 27 di collegamento con gioco in connessione con porzioni 25A di contatto della piastra 25 di interfaccia, la stessa avendo ulteriori porzioni 25B di contatto con l’irrigiditore 24, opportunamente dotato di bracci laterali 24A che lo collegato a tali ulteriori porzioni 25B di contatto della piastra 25 di interfaccia appunto.

Più in particolare, l’elemento 27 di collegamento con gioco comprende un corpo 27B ed una porzione di testa 27C connessa al corpo 27B ed avente almeno una dimensione trasversale maggiore della dimensione trasversale del corpo 27B così che l’elemento 27 di collegamento con gioco risulti dotato di opportuni spallamenti 27A atti ad andare in battuta con corrispondenti spallamenti 28A della sede 28, come illustrato in maggior dettaglio ma sempre schematicamente nell’ingrandimento di Figura 2A in condizioni di riposo, vale a dire in assenza di sollecitazioni meccaniche e/o dilatazioni termiche della stessa. Opportunamente, come illustrato in tale figura, la sede 28 avrà una configurazione corrispondente e coniugata a quella dell’elemento 27 di collegamento con gioco e rispettive dimensioni maggiori per consentire lalloggiamento flottante in essa dellelemento 27 di collegamento con gioco. Ulteriormente, almeno una porzione del corpo dell’elemento 27 di collegamento con gioco può penetrare nella piastra 25 di interfaccia ed essere solidarizzato ad essa, in particolare in corrispondenza della corrispondente porzione 25A di contatto, per realizzare la desiderata solìdarizzazione tra l’elemento 27 di collegamento con gioco e la piastra 25 di interfaccia appunto. Si sottolinea come, in una sezione trasversale, come quelle mostrate nelle Figure 2A-2C, gli elementi 27 di collegamento con gioco e le rispettive sedi 28 hanno una forma a T rovesciata.

Nel caso di elementi sostanzialmente tubolari, è possibile prevedere per il corpo 27B un diametro DI compreso tra 3mm e 5mm e per la porzione di testa 27C un diametro D2 compreso tra 5mm e 10mm, tali valori intendendosi in condizioni di riposo della scheda 20 di misura, vale a dire in assenza di sollecitazioni meccaniche e/o dilatazioni termiche della stessa.

Vantaggiosamente, la sede 28 ha elementi, in particolare il corpo 28B e la porzione di testa 28C, corrispondenti ad elementi dell’elemento 27 di collegamento con gioco, in particolare il corpo 27B e la porzione di testa 27C, rispettivamente, con dimensioni maggiorate per lo meno del 10%, consentendo in tal modo alla piastra 23 di supporto di espandersi a seguito dell’aumento della temperatura di funzionamento della scheda 20 di misura, evitando al contempo qualsiasi movimento della testa 21 dì misura, cosa che infìcerebbe il buon esito del test effettuato con essa.

In particolare, la sede 28 comprende elementi tubolari con diametri e spessori di corpi 28B e porzioni di testa 28C maggiorati rispetto ai corrispondenti diametri e spessori di corpi 27B e porzioni di testa 27C dell’elemento 27 di collegamento con gioco.

In tal modo, l’elemento 27 di collegamento con gioco alloggiato nella sede 28 presenta un primo gioco Gl in corrispondenza del suo corpo 27B rispetto al corpo 28B della sede 28, un secondo gioco G2 in corrispondenza della sua porzione di testa 27C rispetto alla porzione di testa 28C della sede 28 ed un terzo gioco G3 in corrispondenza del suo spallamento 27A rispetto allo spallamento 28A della sede 28. Valori opportuni di tali giochi Gl, G2 e G3 sono tra 50pm e 350μm , preferibilmente 100μm ; ulteriormente i valori di tali giochi Gl, G2 e G3 possono essere uguali o diversi tra loro a seconda delle necessità. Ovviamente, i valori dei giochi Gl, G2 e G3 dipenderanno dalle applicazioni della scheda 20 di misura.

Durante il funzionamento, quando la piastra 25 di interfaccia è appoggiata al supporto 26, lo spallamento 27A dell’elemento 27 di collegamento con gioco è in contatto premente sullo spallamento 28A della sede 28, come illustrato schematicamente nel’ingrandimento di Figura 2B. In tal caso, il terzo gioco G3 si annulla ed uno spazio 29 di spessore Tk avente dimensioni uguali al terzo gioco G3 si stabilisce tra la piastra 23 di supporto e la piastra 25 di interfaccia, come indicato anche in Figura 2. Lo spessore Tk dello spazio 29 è determinato dall’opportuno dimensionamento degli elementi 27 di collegamento con gioco, ed in particolare della loro porzione di testa 27C, che hanno uno spessore L1 minore dello spessore L2 della porzione di testa 28C delle rispettive sedi 28. Più in particolare, lo spessore LI è il 10% minore rispetto allo spessore L2. Anche in tal caso, i valori degli spessori LI e L2 dipenderanno dalle applicazioni della scheda 20 di misura.

In sostanza, la piastra 23 di supporto risulta collegata alla piastra 25 di interfaccia in maniera flottante [floating] grazie alla presenza degli elementi 27 di collegamento con gioco alloggiati flottanti nelle rispettive sedi 28.

In tal modo, in condizioni di funzionamento che implicano temperature che provocano una dilatazione termica dei materiali che realizzano gli elementi della scheda 20 di misura, la piastra 23 di supporto può espandersi, ad esempio secondo la direzione indicata dalla freccia F in Figura 2. Vantaggiosamente secondo l’invenzione, l’utilizzo degli elementi 27 di collegamento con gioco che permettono di collegare con gioco la piastra 23 di supporto con la piastra 25 di interfaccia, consente alla piastra 23 di supporto di deformarsi in accordo con tale espansione termica senza influenzare il posizionamento della testa 21 di misura all’interno della scheda 20 di misura e quindi il corretto funzionamento della scheda stessa. Ulteriormente, anche una eventuale dilatazione termica della piastra 25 di interfaccia non influenza il posizionamento della piastra 23 di supporto che non è vincolata in maniera fìssa alla piastra 25 di interfaccia, in particolare impedendo un incurvamento di tale piastra 23 di supporto e quindi uno spostamento della testa 21 di misura, superando gli inconvenienti delle schede realizzate secondo la tecnica nota. E’ altresì opportuno notare che eventuali incurvamenti della piastra 23 di supporto, dovuti alla presenza al suo interno un gradiente di temperatura, legato alle diverse temperature del wafer e dell’apparecchiatura di test che la circondano, sono compensati dall’accoppiamento flottante realizzato grazie agli elementi 27 di collegamento con gioco, diminuendo in tal modo i rischi di rottura della piastra 23 di supporto stessa.

In particolare, la presenza dello spazio 29 consente di eliminare il rischio di rottura della piastra 23 di supporto dovuta ad un incurvamento della stessa per un gradiente di temperatura al suo interno.

Il meccanismo legato al gioco tra ogni elemento 27 di collegamento con gioco e la rispettiva sede 28 è illustrato schematicamente nell 'ingrandimento di Figura 2C, dove risulta evidente che l’elemento 27 di collegamento con gioco rimane correttamente alloggiato nella sua sede 28 anche in presenza dell’espansione termica della piastra 23 di supporto dove tale sede 28 è realizzata, tale espansione termica essendo indicata da una freccia F anche in Figura 2C.

Opportunamente, gli elementi 27 di collegamento con gioco sono realizzati con un materiale avente un basso coefficiente di dilatazione termica rispetto al materiale che realizza la piastra 23 di supporto. Più in particolare, in un esempio preferito di realizzazione, la piastra 23 di supporto è realizzata con un materiale adatto alla fabbricazione di circuiti stampati, quale il FR4 (acronimo di “Flame Retardant”) mentre gli elementi 27 di collegamento con gioco sono in acciaio, le variazioni delle loro dimensioni, in particolare dei diametri DI e D2 essendo in tal modo trascurabili rispetto alla dilatazione della piastra 23 di supporto. Ulteriormente, le porzioni 25A di contatto della piastra 25 di interfaccia e l’irrigiditore 24 potranno essere realizzati nel medesimo materiale, in particolare acciaio, per ridurre i movimenti relativi in caso di applicazioni ad alta temperatura e comunque in presenza di una temperatura in grado di determinare una dilatazione termica della piastra 23 di supporto nel suo complesso .

L’insieme della piastra 23 di supporto e della testa 21 di misura viene in particolare alloggiato in un opportuno foro del sistema di prober, avente dimensione pari almeno alla lunghezza HD indicata in Figura 2, tale lunghezza HD dipendendo dall’apparecchiatura di tester associata alla scheda 20 di misura.

Secondo una variante di realizzazione dell’invenzione, schematicamente illustrata in Figura 3, la scheda 20 di misura è dotata di una pluralità di elementi 27 di collegamento con gioco alloggiati flottanti in rispettive sedi 28 realizzate nella piastra 23 di supporto.

Come mostrato in maggior dettaglio in Figura 3A, ogni elemento 27 di collegamento con gioco comprende un corpo 27B ed una porzione di testa 27C, la rispettiva sede 28 essendo dimensionata in modo da avere rispettivamente un corpo 28B con dimensioni sostanzialmente corrispondenti al corpo 27B dell’elemento 27 di collegamento con gioco in essa alloggiato ed una porzione di testa 27C avente dimensioni maggiori, consentendo, come per la precedente forma di realizzazione, un alloggiamento flottante degli elementi 27 di collegamento con gioco nelle rispettive sedi 28. Rispetto alla precedente forma di realizzazione, il primo gioco G1 in corrispondenza dei corpi 27B e 28B è sostanzialmente nullo in direzione trasversale mentre restano presenti il secondo gioco G2 in corrispondenza delle porzioni di testa 27C e 28C e il terzo gioco G3 in corrispondenza degli spallamenti 27A e 28A. Ulteriormente, la porzione di testa 27C degli elementi 27 di collegamento con gioco è realizzata in modo da stabilire un ulteriore gioco G4 rispetto ad una faccia della piastra 23 di supporto.

Tale ulteriore gioco G4 è determinato dall’opportuno dimensionamento combinato degli elementi 27 di collegamento con gioco e delle rispettive sedi 28. In particolare, la somma tra lo spessore della porzione di testa 27C degli elementi 27 di collegamento con gioco e il terzo gioco G3 risulta maggiore dello spessore della porzione di testa 28C delle rispettive sedi 28. L’ulteriore gioco G4 risulta quindi maggiore del terzo gioco G3.

In tal modo, posizionata la scheda 20 di misura sul supporto 26, le porzioni 27C di testa degli elementi 27 di collegamento con gioco, che sporgono dalla piastra 23 di supporto, vanno in contatto diretto e premente contro il supporto 26, come illustrato in Figura 3B.

E’ inoltre presente uno spazio 29 di spessore Tk tra la piastra 23 di supporto e una porzione 25A di contatto della piastra 25 di interfaccia in corrispondenza del rispettivo elemento 27 di contatto con gioco, come indicato anche in Figura 3, Lo spessore Tk dello spazio 29 è determinato dall’opportuno dimensionamento degli elementi 27 di collegamento con gioco, ed in particolare della loro porzione di testa 27C, che hanno uno spessore LI maggiore dello spessore L2 della porzione di testa 28C delle rispettive sedi 28. Più in particolare, lo spessore LI è il 10% maggiore rispetto allo spessore L2. Anche in tal caso, i valori degli spessori LI e L2 dipenderanno dalle applicazioni della scheda 20 di misura.

E’ opportuno sottolineare che la configurazione degli elementi 27 di collegamento con gioco e delle rispettive sedi 28 mostrata nelle Figure 3A e 3B, nonché la presenza dello spessore 29 tra la piastra 23 di supporto e la piastra 25 di interfaccia in condizioni di riposo possono essere utilizzate anche per la scheda 20 di misura illustrata in Figura 2.

Secondo la forma di realizzazione illustrata in Figura 3, la piastra 25’ di interfaccia comprende in particolare una pluralità di prime porzioni 25Ά di contatto con corrispondenti elementi 27 di collegamento con gioco. Rispetto alla precedente forma di realizzazione, le prime porzioni 25Ά di contatto possono in tal caso essere porzioni discrete, anziché porzioni di uno strato che realizza la piastra di interfaccia vera e propria.

Inoltre, la piastra 25’ di interfaccia comprende una ulteriore porzione 25Ί3 di contatto tra la testa 21 di misura, in particolare una sua porzione 21 A, comunemente indicata come spacer, inglobata nella piastra 23 di supporto, e l’irrigiditore 24, nonché una pluralità di seconde porzioni 25’C di contatto tra le porzioni 25A di contatto con gli elementi 27 di collegamento con gioco e rirrigiditore 24, anche tali seconde porzioni 25’C di contatto potendo essere porzioni discrete.

Una pluralità di ulteriori elementi 27’ di collegamento senza gioco sono previsti tra la testa 21 di misura e la piastra 25’ di interfaccia, nonché tra la piastra 25’ di interfaccia e l’irrigiditore 24. In particolare, gli ulteriori elementi 27’ di collegamento senza gioco collegano la porzione 25T3 di contatto e la testa 2 1 di misura, le ulteriori porzioni 25’C di contatto e le porzioni 25Ά di contatto, nonché le ulteriori porzioni 25’C di contatto e l’irrigiditore 24. Gli ulteriori elementi 27’ di collegamento senza gioco possono essere realizzati mediante semplici viti.

In tal modo, tutta la meccanica della scheda 20 di misura risulta sostanzialmente sollevata grazie agli ulteriori elementi 27’ di collegamento senza gioco.

E’ possibile garantire il corretto posizionamento della scheda 20 di misura illustrata in Figura 3 grazie ad un opportuno posizionamento degli elementi 27 di collegamento e delle rispettive sedi 28.

Secondo un aspetto dell’invenzione, come schematicamente illustrato in Figura 4, la piastra 23 di supporto comprende almeno tre elementi 27 di collegamento con gioco disposti in un piano π definito dalla piastra 23 di supporto in modo che le direzioni di allineamento XI -XI, X2-X2, X3-X3 degli elementi 27 di collegamento con gioco formino tra loro un angolo a di 120°. In generale tale angolo a è pari a 360°/ numero di elementi.

In tal modo, si nota che le corrispondenti sedi 28 presentano un gioco G5, positivo e radiale, solamente secondo tali direzioni di allineamento Xl-Xl, X2-X2, X3-X3, mentre presentano un gioco sostanzialmente nullo in direzione trasversale, così da consentire comunque una dilatazione della piastra 23 di supporto ma assicurandone al contempo il corretto posizionamento.

Più in particolare, in una forma di realizzazione, gli elementi 27 di collegamento con gioco hanno sezione sostanzialmente circolare di diametro D e le rispettive sedi 28 hanno sezione allungata con dimensione minore Al corrispondente a tale diametro D ed dimensione maggiore A2 pari a D+2G4, come indicato in tale figura. In tal modo, risulta consentito il movimento degli elementi 27 di collegamento con gioco all’interno delle loro sedi 28 solo lungo le direzioni di allineamento Xl-Xl, X2-X2, X3-X3, solo fino al restringimento della rispettiva sede 28 ad una dimensione uguale al diametro dellelemento 27 di collegamento.

Questa configurazione consente un montaggio di precisione della piastra 23 di supporto sulla piastra 25 di interfaccia e ne garantisce il mantenimento deH’allineamento anche durante il funzionamento in temperatura, in particolare in presenza di dilatazioni termiche della piastra 23 di supporto stessa.

E’ ovviamente possibile prevedere una pluralità di elementi 27 di collegamento con gioco, in particolare in numero maggiore di tre, distribuiti secondo un andamento a raggiera delle loro direzioni di allineamento, le corrispondenti sedi avendo gioco solo in tali direzioni.

E’ opportuno infatti notare che, contrariamente alle schede note che comprendono teste di misura appoggiate al supporto tramite piastre di supporto, che non possono quindi essere svincolate dalle teste di misura né da schede di interfaccia che ne garantiscono lirrigidimento, la scheda 20 di misura secondo l’invenzione comprende una piastra 25 di interfaccia completamente svincolata dalla piastra 23 di supporto grazie al’utilizzo degli elementi 27 di collegamento con gioco alloggiati flottanti nelle sedi 28 del supporto. L’opportuna disposizione di tali elementi 27 di collegamento con gioco, ad esempio come illustrato nella Figura 4, garantisce l’allineamento della testa 21 di misura anche in presenza di vibrazioni dovute alla movimentazione meccanica del sistema di prober, impedendo movimenti che non siano la dilatazione delle schede.

Si sottolinea che la scheda 20 di misura è in contatto con spingitori 30 dell’apparecchiatura di test (non illustrata) atti a spingere la piastra 23 di supporto, che va in pressione sugli elementi 27 di collegamento, che vanno a loro volta in contatto con il supporto 26. In particolare, gli spingitori sono realizzati mediante cosiddetti pogo tower, dotati di una pluralità di aghi o pogo pin che sono in appoggio diretto sulla piastra 23 di supporto, indicati con 30A in figura.

Grazie alla presenza degli spingitori 30, è in particolare possibile diminuire drasticamente e anche eliminare il movimento della testa 21 di misura nella direzione Z, normale al piano π indicato in Figura 4.

Durante il funzionamento, quando la piastra 23 di supporto è appoggiata al supporto 26, lo spallamento 27A dell’elemento 27 di collegamento con gioco è in contatto premente sullo spallamento 28A della sede 28, come illustrato schematicamente nellingrandimento di Figura 3B. In tal caso, il terzo gioco G3 si annulla ed lo spazio 29 si allarga fino ad uno spessore avente dimensioni uguali alla somma tra lo spessore iniziale Tk e il terzo gioco G3.

Si sottolinea che durante il funzionamento, anche in caso di annullamento del terzo gioco G3, è comunque presente uno spazio tra la piastra 23 di supporto ed il supporto 26 dato che l’ulteriore gioco G4 è superiore al terzo gioco G3, la piastra 23 di supporto essendo mantenuta in posizione anche grazie agli spingitori 30. Proprio tale spazio, garantito dall'ulteriore gioco G4, consente alla scheda 20 di misura di continuare a funzionare correttamente anche in presenza di cambiamenti dimensionali dei suoi elementi costituenti, ad esempio legati ad una dilatazione termica.

In conclusione, vantaggiosamente secondo l’invenzione, si ottiene una scheda di misura in grado di funzionare correttamente anche in presenza di temperature di funzionamento che implicano dilatazioni termiche degli elementi che la compongono, superando di fatto gli inconvenienti delle schede tutt’ora sul mercato.

Grazie all’utilizzo di elementi di collegamento alloggiati con gioco in opportune sedi, la piastra di supporto può espandersi a seguito dell’aumento della temperatura di funzionamento della scheda di misura senza imprimere movimenti alla testa di misura, così da garantire il corretto funzionamento della scheda di misura in condizioni di funzionamento a temperature che inficiano il buon funzionamento delle schede note.

Vantaggiosamente secondo l’invenzione, il posizionamento della piastra di supporto non è inficiata da una eventuale dilatazione termica della piastra di interfaccia, che non è vincolata in maniera fissa alla piastra di supporto.

In particolare, la configurazione della scheda di misura impedisce un incurvamento della piastra di supporto, dovuto alla presenza al suo interno un gradiente di temperatura, legato alle diverse temperature del wafer e dell’apparecchiatura di test che la circondano, viene compensato dall’accoppiamento flottante realizzato grazie agli elementi di collegamento, diminuendo in tal modo i rischi di rottura della piastra di supporto stessa, grazie anche alla presenza di uno spazio tra la piastra di supporto e le porzioni di collegamento della piastra di interfaccia.

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

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Scheda di misura (20) per un’apparecchiatura di test di dispositivi elettronici e comprendente almeno una testa di misura (21) che alloggia una pluralità di sonde di contattatura (22), ogni sonda di contattatura (22) presentando almeno una punta di contatto atta ad andare in battuta su piazzole di contatto di un dispositivo da testare, nonché una piastra di supporto (23) di detta testa di misura (21) associata ad un irrigiditore (24) tramite una piastra di interfaccia (25, 25’) caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralità di elementi di collegamento (27) con gioco tra detta piastra di supporto (23) e detta piastra di interfaccia (25, 25’) alloggiati flottanti in una pluralità di rispettive sedi (28) realizzate in detta piastra di supporto (23) ed una pluralità di elementi di collegamento (27') senza gioco tra detta piastra di interfaccia (25, 25') e detto irrigiditore (24).
2. Scheda di misura (20) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che ogni elemento di collegamento (27) con gioco di detta pluralità di elementi di collegamento (27) con gioco comprende un corpo (27B) ed una porzione di testa (27C) connessi tra loro, detta porzione di testa (27C) avendo almeno una dimensione trasversale maggiore di una dimensione trasversale di detto corpo (27B) così da formare uno spallamento (27A) in una conformazione con sezione sostanzialmente a T e dal fatto che una corrispondente sede (28) di detta pluralità di rispettive sedi (28) ha una configurazione corrispondente e coniugata a quella di detto elemento di collegamento (27) con gioco in una conformazione con sezione sostanzialmente a T e rispettive dimensioni maggiori per consentire lalloggiamento flottante di detto elemento di collegamento (27) con gioco.
3. Scheda di misura (20) secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che ogni sede (28) di detta pluralità di rispettive sedi (28) comprende un corpo e una porzione di testa (28B, 28C) aventi dimensioni maggiori di almeno il 10% rispetto a corrispondenti dimensioni di un corpo e una porzione dì testa (27B, 27C) di un corrispondente elemento di collegamento (27) con gioco di detta pluralità di elementi di collegamento (27) con gioco in essa alloggiato flottante.
4. Scheda di misura (20) secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che tra detti corpi (27B, 28B) di ogni elemento di collegamento (27) con gioco e rispettiva sede (28) è definito un primo gioco (Gl), tra dette porzioni di testa (27C, 28C) di detto elemento di collegamento (27) con gioco e rispettiva sede (28) è definito un secondo gioco (G2) e tra detti spallamenti (27A, 28A) di detto elemento di collegamento (27) con gioco e rispettiva sede (28) è definito un terzo gioco (G3).
5. Scheda di misura (20) secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detto primo gioco (Gl) ha valore sostanzialmente nullo in direzione trasversale ed è definito un ulteriore gioco (G4) tra dette porzioni di testa (27C, 28C) di detto elemento di collegamento (27) con gioco ed una rispettiva sede (28) in corrispondenza di una faccia di detta piastra di supporto (23) rivolta verso un supporto (26) di detta scheda di misura (20) nel suo complesso, detto ulteriore gioco (G4) avendo valore maggiore di detto terzo gioco (G3).
6. Scheda di misura (20) secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che uno spazio (29) di prefissato spessore (Tk) è definito tra detta piastra di interfaccia (25) ed una ulteriore faccia di detta piastra di supporto (23).
7. Scheda di misura (20) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti elementi di collegamento (27) con gioco di detta pluralità di elementi di collegamento (27) con gioco sono disposti secondo direzioni di allineamento (XI -XI, X2-X2, X3-X3) a raggiera e dal fatto che detti elementi di collegamento (27) con gioco hanno con dette corrispondenti sedi (28) di detta pluralità di rispettive sedi un gioco (G4) positivo solamente secondo dette direzioni di allineamento (XI -XI, X2-X2, X3-X3), un gioco sostanzialmente nullo essendo stabilito in direzione radiale.
8. Scheda di misura (20) secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detta pluralità di elementi di collegamento (27) con gioco comprende almeno tre elementi di collegamento (27) con gioco disposti con direzioni di allineamento (XI -XI, X2-X2, X3-X3) formanti tra loro un angolo a pari a 360°/numero di elementi.
9. Scheda di misura (20) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta piastra di interfaccia (25) comprende porzioni di contatto (25A) con detta piastra di supporto (23) mediante almeno un elementi di collegamento (27) con gioco di detta pluralità di elementi di collegamento (27) con gioco.
10. Scheda di misura (20) secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che detta piastra di interfaccia (25) comprende ulteriori porzioni di contatto (25B) con detto irrigiditore (24) mediante almeno un elemento di collegamento (27') senza gioco di detta pluralità di elementi di collegamento (27') senza gioco.
11. Scheda di misura (20) secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto di comprendere elementi di collegamento (27<*>) senza gioco tra detta testa di misura (21) e detto irrigiditore (24).
12. Scheda di misura (20) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzata dal fatto che detta piastra di interfaccia (25*) comprende prime porzioni discrete di contatto (25Ά) con detta piastra di supporto (23) mediante detti elementi di collegamento (27) con gioco.
13. Scheda di misura (20) secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che detta piastra di interfaccia (25<*>) comprende una ulteriore porzione di contatto (25T3) tra detta testa di misura (21) e detto irrigiditore (24) mediante rispettivi elementi di collegamento (27 ^ senza gioco di detta pluralità di elementi di collegamento (27<*>) senza gioco.
14. Scheda di misura (20) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti elementi di collegamento (27) con gioco sono realizzati con un materiale avente un basso coefficiente di dilatazione termica rispetto a un materiale che realizza detta piastra di supporto (23).
15. Scheda di misura {20) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 2 a 14 caratterizzata dal fatto che dette porzioni di testa (27C) di detti elementi di collegamento (27) con gioco sporgono da detta piastra di supporto {23) in modo da andare in contatto diretto contro un supporto (26) su cui è posizionata detta scheda di misura (20).