IT201800006903A1 - Scheda di misura per applicazioni ad alta frequenza - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione fa riferimento a una scheda di misura per il test di dispositivi elettronici integrati su un wafer semiconduttore.

Più in particolare, la presente invenzione fa riferimento a una scheda di misura comprendente almeno una piastra di supporto per il collegamento con l’apparecchiatura di test nonché una membrana flessibile ed una pluralità di sonde di contatto associate ad una sua prima faccia, tali sonde di contatto essendo atte ad andare in battuta su una pluralità di pad di contatto di un dispositivo da testare integrato su un wafer semiconduttore ed essendo atte al trasporto di segnali ad alta frequenza.

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 con il termine anglosassone: “Probe card”, 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 un wafer semiconduttore, 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 circuiti integrati serve in particolare a rilevare ed isolare circuiti difettosi già in fase di produzione. Normalmente, le schede di misura vengono quindi utilizzate per il test elettrico dei circuiti integrati su wafer prima del taglio 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 sonde di contatto mobili trattenute da almeno un supporto, generalmente una coppia di supporti o guide sostanzialmente piastriformi e paralleli tra loro. Tali supporti piastriformi sono dotati di appositi fori e sono posti 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, le quali sono normalmente formate da fili di leghe speciali con buone proprietà elettriche e meccaniche.

In particolare, nella Figura 1 è schematicamente illustrata una scheda di misura 15 includente una testa di misura 1 comprendente a sua volta almeno un supporto piastriforme o guida superiore 2, usualmente indicato anche come “upper die”, e un supporto piastriforme o guida inferiore 3, usualmente indicato anche come “lower die”, aventi rispettivi fori guida 4 e 5 entro i quali scorre una pluralità di sonde di contatto 6.

Ciascuna sonda di contatto 6 termina ad una estremità con una punta di contatto 7 destinata ad andare in battuta su una piazzola di contatto 8 di un dispositivo da testare integrato su un wafer 9, così da realizzare il contatto meccanico ed elettrico fra tale dispositivo da testare ed una apparecchiatura di test (non rappresentata) di cui tale scheda di misura 15 forma un elemento terminale.

Come indicato nella Figura 1, la guida superiore 2 e la guida inferiore 3 sono opportunamente distanziate da una zona d'aria 10 che consente la deformazione delle sonde di contatto 6.

Il buon collegamento fra le sonde di contatto 6 e le piazzole di contatto 8 del dispositivo da testare è assicurato dalla pressione della testa di misura 1 sul dispositivo stesso, le sonde di contatto 6, mobili entro i fori guida realizzati nelle guide, subendo, in occasione di tale contatto premente, una flessione all'interno della zona d'aria 10 ed uno scorrimento all’interno di tali fori guida. Teste di misura di questo tipo sono comunemente denominate a sonde verticali ed indicate con il termine anglosassone: "Vertical probe head".

In alcuni casi, le sonde di contatto sono vincolate alla testa stessa in corrispondenza del supporto piastriforme o guida superiore in maniera fissa: si parla in questo caso di teste di misura a sonde bloccate.

Più frequentemente però si utilizzano teste di misura con sonde non bloccate in maniera fissa, ma tenute interfacciate ad una cosiddetta board, eventualmente mediante una microcontattiera: si parla di teste di misura a sonde non bloccate. La microcontattiera è chiamata usualmente "space transformer" dal momento 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.

In questo caso, facendo sempre riferimento all’esempio illustrato in Figura 1, ogni sonda di contatto 6 presenta una ulteriore zona o regione di estremità che termina con una cosiddetta testa di contatto 1 1 verso una piazzola di contatto 12 di una pluralità di piazzole di contatto di uno space transformer 13 della scheda di misura 15 comprendente la testa di misura 1. Il buon contatto elettrico tra sonde di contatto 6 e space transformer 13 viene assicurato mediante la battuta in pressione delle teste di contatto 11 delle sonde di contatto 6 sulle piazzole di contatto 12 di tale space transformer 13, in maniera analoga al contatto tra le punte di contatto 7 con le piazzole di contatto 8 del dispositivo da testare integrato sul wafer 9.

Ulteriormente, la scheda di misura 15 comprende una piastra di supporto 14, generalmente una scheda a circuito stampato (PCB), collegata allo space transformer 13, tramite la quale la scheda di misura 15 si interfaccia allapparecchiatura di test.

Il corretto funzionamento di una scheda di misura è legato fondamentalmente a due parametri: lo spostamento verticale, o overtravel, delle sonde di contatto e lo spostamento orizzontale, o scrub, delle punte di contatto di tali sonde di contatto sulle piazzole di contatto del dispositivo da testare. È notoriamente importante assicurare lo scrub delle punte di contatto in modo da permettere di grattare superficialmente tali piazzole di contatto togliendo le impurità, ad esempio nella forma di un sottile strato o film di ossido, migliorando così il contatto effettuato dalla scheda di misura.

Tutte queste caratteristiche sono da valutare e calibrare in fase di realizzazione di una scheda di misura, il buon collegamento elettrico tra sonde e dispositivo da testare dovendo sempre essere garantito.

Parimenti importante è garantire che il contatto premente delle punte di contatto delle sonde sui pad di contatto del dispositivo non sia così elevato da provocare la rottura della sonda o del pad stesso.

Questa problematica è particolarmente sentita nel caso delle cosiddette sonde corte, ossia sonde con corpo limitato in lunghezza, in particolare con dimensioni inferiori a 5000 μm. Sonde di questo tipo sono utilizzate ad esempio per applicazioni ad alta frequenza, la lunghezza ridotta delle sonde limitando il connesso fenomeno di auto induttanza. In particolare, si sottolinea che con il termine “sonde per applicazioni ad alta frequenza” si intendono sonde in grado di trasportare segnali con frequenze maggiori di 1 GHz.

È ben nota, infatti, la recente esigenza di realizzare schede di misura in grado di trasportare segnali a frequenze sempre più elevate, fino alle radiofrequenze, con una conseguente drastica riduzione della lunghezza delle sonde di contatto per permettere di trasportare tali segnali senza aggiungere rumore, ad esempio dovuto al fenomeno di auto induttanza sopramenzionato.

La ridotta lunghezza del corpo delle sonde aumenta però vertiginosamente la rigidità della sonda stessa, il che implica un aumento della forza esercitata dalla rispettiva punta di contatto sui pad di contatto di un dispositivo da testare, cosa che può portare ad una rottura di tali pad, con danneggiamento irreparabile del dispositivo da testare, situazione ovviamente da evitare. Ancor più pericolosamente, l’aumento della rigidità della sonda di contatto a causa della riduzione della lunghezza del suo corpo aumenta anche il rischio di rottura delle sonde stesse.

Per ovviare a queste problematiche sono note soluzioni in cui la scheda di misura comprende una membrana flessibile alla quale sono associate una pluralità di sonde di contatto di ridotta lunghezza o microsonde, atte a realizzare il contatto meccanico ed elettrico con le piazzole di contatto del dispositivo da testare, nonché almeno una struttura ammortizzante associata alla membrana in corrispondenza di queste sonde di contatto.

Una soluzione nota di questo tipo è schematicamente illustrata in Figura 2A.

In particolare, tale figura illustra una scheda di misura 20 comprendente almeno una struttura ammortizzante 21 interposta tra una membrana flessibile 22 ed una piastra di supporto 23, la quale è preferibilmente una scheda a circuito stampato (PCB) che assicura il collegamento tra tale scheda di misura 20 e l’apparecchiatura di test (non illustrata).

Opportunamente, la membrana flessibile 22 comprende una prima porzione o porzione centrale 22A, una seconda porzione o porzione intermedia 22B ed una terza porzione o porzione periferica 22C. Più in particolare, come sarà chiarito nel seguito, la porzione centrale 22A è destinata al contatto con la struttura ammortizzante 21 e la porzione periferica 22C è destinata al contatto con la piastra di supporto 23, mentre la porzione intermedia 22B è una porzione destinata a deformarsi in particolare ad allungarsi e accorciarsi, seguendo il movimento del dispositivo da testare integrato sul wafer semiconduttore 24 in contatto con la porzione centrale 22A durante le operazioni di testing dello stesso.

La scheda di misura 20 comprende ulteriormente una pluralità di microsonde di contatto 25 disposte su una prima faccia F1 della membrana flessibile 22, in particolare realizzate in corrispondenza della sua porzione centrale 22A, tale prima faccia F1 essendo una faccia inferiore della membrana flessibile 22 secondo il riferimento locale della Figura 2A.

Le microsonde di contatto 25 sono atte a contattare piazzole di contatto 24A di un dispositivo da. testare integrato su un wafer semiconduttore 24 e sono realizzate in un materiale conduttivo scelto ad esempio tra platino, rodio, palladio, argento, rame o una loro lega, preferibilmente una lega di platino.

Opportunamente, in particolare nel caso di applicazioni ad alta frequenza, le microsonde di contatto 25 hanno un’altezza ridotta, ad esempio un’altezza inferiore ad almeno 200 gm, in generale compresa tra 10 μm e 200 μm, con altezza intendendosi una dimensione di tali sonde misurata in una direzione ortogonale al dispositivo da testare, ovvero lungo lasse Z del sistema dì riferimento locale indicato in figura. Nelle soluzioni note in commercio, tali microsonde 25 sono realizzate come piramidi cresciute direttamente sulla membrana flessibile 22 mediante processi fotolitografici.

Ulteriormente, su una seconda faccia F2 della membrana flessibile 22, opposta alla prima faccia F1, va in battuta la struttura ammortizzante 21, posizionata in corrispondenza della porzione centrale 22 A di tale membrana flessibile 22, ovvero in corrispondenza della porzione dotata delle microsonde di contatto 25 e quindi corrispondente ad una zona del wafer 24 comprendente le piazzole di contatto 24A del dispositivo da testare integrato su di esso. In tal modo, la struttura ammortizzante 21 realizza un elemento di battuta per la membrana flessibile 22 in tale porzione centrale 22A e ne permette un trattenimento nella direzione dell’asse Z in occasione del contatto premente delle microsonde di contatto 25 sulle piazzole di contatto 24A del dispositivo da testare integrato sul wafer semiconduttore 24.

Tale struttura ammortizzante 21 agisce anche da elemento ammortizzante per le microsonde di contatto 25, regolando la forza di contatto delle stesse sulle piazzole di contatto 24A del dispositivo da testare integrato sul wafer semiconduttore 24. Opportunamente, la struttura ammortizzante 21 può essere altresì realizzata con materiali adatti a massimizzare l’effetto ammortizzante per le microsonde di contatto 25 e a garantire una planarità della porzione centrale 22A della membrana 22 in occasione del contatto con il dispositivo da testare integrato sul wafer semiconduttore 24.

La membrana flessibile 22 comprende inoltre piste conduttive atte al trasporto di segnali dalle microsonde di contatto 25 verso la piastra di supporto 23 ed opportunamente collegate ad esse. Le piste conduttive possono essere realizzate su una superficie della membrana 22, in particolare la sua seconda faccia F2 o faccia superiore secondo il riferimento locale della figura oppure internamente alla membrana stessa e si estendono a partire dalla porzione centrale 22A di tale membrana flessibile 22, in corrispondenza di una relativa microsonda di contatto 25 a cui sono collegate, lungo la porzione intermedia 22B di tale membrana flessibile 22, così da poter essere connesse alla piastra di supporto 23 in corrispondenza della porzione periferica 22C della membrana 22.

Più in particolare, come illustrato nellesempio di Figura 2A, la membrana 22 è connessa alla piastra di supporto 23 mediante una saldatura 26, effettuata in corrispondenza della sua porzione periferica 22C. Tale saldatura 26 viene opportunamente realizzata in corrispondenza di un’area di contatto della piastra di supporto 23, ad esempio una piazzola o pad di contatto realizzato su di essa.

In tal modo, la saldatura 26 realizza il contatto meccanico ed elettrico tra membrana 22, in particolare delle sue piste conduttive, e piastra di supporto 23, in particolare i suoi pad di contatto. In questo modo, le piste conduttive, le quali sono anch’esse flessibili, realizzano il desiderato reindirizzamento dei segnali dalle microsonde di contatto 25 verso i pad della piastra di supporto 23. Più in particolare, nelle soluzioni note, le piste conduttive connettono le microsonde di contatto 25 realizzate sulla prima faccia F1 della membrana flessibile 22 con i pad di contatto della piastra di supporto 23 che si affacciano in corrispondenza della seconda faccia F2 della membrana flessibile 22 stessa grazie ad opportune vias realizzate in essa per consentire il passaggio di tali piste conduttive. In alternativa, la piastra di supporto 23 viene dotata di apposite aperture per il passaggio della membrana flessibile 22 così da consentire alle piste conduttive realizzate sulla sua prima faccia F1 di entrare in contatto con pad di contatto della piastra di supporto 23 realizzati in corrispondenza di una sua faccia opposta alla faccia F, in particolare una faccia superiore della piastra di supporto 23.

E' altresì possìbile utilizzare un film di colla o gomma conduttiva oppure vere e proprie viti per connettere membrana 22 e piastra di supporto 23.

E’ tuttavia ben noto che tali contatti realizzati mediante saldature, colle o gomme conduttive, viti sono in realtà fonti di gravi disturbi nel caso di trasporto di segnali ad alta frequenza, quali segnali a radiofrequenza, rendendo di fatto le schede di misura nel loro complesso poco performanti.

Alcune soluzioni note prevedono altresì di dotare la membrana flessibile 22 in corrispondenza del contatto con la piastra di supporto 23 di microsporgenze conduttive locali, ad esempio micropiramidi cresciute sulla membrana stessa mediante processi litografici, tali microsporgenze essendo in contatto con le piste conduttive ed in grado di penetrare localmente nei pad di contatto della piastra di supporto 23 quando la membrana flessibile 22 viene premuta contro la piastra di supporto 23, ad esempio grazie all’utilizzo di viti opportunamente posizionate, realizzando il desiderato contatto meccanico ed elettrico tra di esse.

E’ altresì possibile, come schematicamente illustrato in Figura 2B, realizzando opportune vias 27A nella piastra di supporto 23, collegare la membrana flessibile 22 direttamente con l’apparecchiatura di test (non illustrata), in particolare tramite appositi mezzi di connessione a radiofrequenza 27, quali ad esempio cavi coassiali o connettori SMA, provenienti dallapparecchiatura di test. Opportunamente, corrispondenti aperture per lalloggiamento di tali mezzi di connessione a radiofrequenza 27 possono essere realizzate nella membrana 22, in particolare in corrispondenza della sua porzione periferica 22C. In tal modo, piste conduttive nella membrana 22 possono essere collegate direttamente con l’apparecchiatura di test tramite tali mezzi di connessione a radiofrequenza 27.

Tali soluzioni note, prevedendo un’associazione fissa tra membrana e piastra di supporto o apparecchiatura di test presentano conseguenti problematiche legate al movimento ed alla deformazione della membrana stessa in occasione delle operazioni di testing quando la scheda di misura è contatto premente con il wafer semiconduttore.

In tal caso, infatti, la porzione centrale 22A si solleva in virtù della pressione del dispositivo da testare integrato sul wafer semiconduttore 24, in particolare in virtù del contatto tra le microsonde di contatto 25 e le piazzole di contatto 24A di tale dispositivo da testare. Il movimento della porzione centrale 22A della membrana comporta la deformazione elastica della porzione intermedia 22B con conseguenti sforzi, in particolare di taglio, ma anche di tipo flettente in corrispondenza della sua porzione periferica 22C dove avviene il contatto con la piastra di supporto 23 o con l’apparecchiatura di test.

Tali sforzi presenti in corrispondenza della porzione periferica 22C della membrana 22 aumentano i rischi di rottura della stessa, eventualmente micro-rotture locali.

In ogni caso, la presenza di tali sforzi e delle conseguenti deformazioni ed eventuali micro- o macro-rotture della porzione periferica 22C della membrana 22 peggiora la qualità del segnale trasportato, in particolare ad alta frequenza.

Il problema tecnico della presente invenzione è quindi quello di escogitare una scheda di misura avente caratteristiche funzionali e strutturali tali da consentire di superare le limitazioni e gli inconvenienti che tuttora affliggono le schede di misura realizzate secondo l'arte nota, in particolare in grado di trasportare segnali ad alta frequenza senza aggiungere rumore a tali segnali, garantendo allo stesso tempo un suo corretto funzionamento in occasione del contatto delle relative sonde di contatto con le piazzole di un dispositivo da testare, eliminando il rischio di rottura, deformazione e/o spostamento della membrana a cui tali sonde di contatto sono associate, in particolare in corrispondenza di una sua porzione periferica di contatto meccanico ed elettrico.

Sommario dell' invenzione

L'idea di soluzione che sta alla base della presente invenzione è quella di dotare la scheda di misura di un elemento pressorio elastico in grado di realizzare il desiderato contatto meccanico tra una membrana ed una piastra di supporto in essa contenute, a loro volta dotate di opportune piazzole o pad per il contatto elettrico tra le stesse, tendendo al contempo la membrana secondo una sua direzione longitudinale così da garantirne l’integrità anche in caso di diverse operazioni di riposizionamento della stessa.

Sulla base di tale idea di soluzione il problema tecnico è primariamente risolto da una scheda di misura per un’apparecchiatura di test di dispositivi elettronici, comprendente almeno una piastra di supporto, nonché una membrana flessibile ed una pluralità di sonde di contatto associate ad una sua prima faccia, tali sonde di contatto essendo atte ad andare in battuta su una pluralità di pad di contatto di un dispositivo da testare integrato su un wafer semiconduttore ed essendo atte al trasporto di segnali ad alta frequenza, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno una zona di contatto a scorrimento a sua volta includente primi pad di contatto realizzati sulla piastra di supporto e secondi pad di contatto realizzati sulla membrana flessibile in corrispondenza di una sua porzione periferica atta ad andare in contatto premente sulla piastra di supporto in corrispondenza della zona di contatto a scorrimento nonché almeno un elemento pressorio in contatto premente sulla porzione periferica della membrana flessibile in corrispondenza di tale zona di contatto a scorrimento così da mettere in contatto premente i secondi pad di contatto sui primi pad di contatto realizzando un contatto elettrico e meccanico tra membrana flessibile e piastra di supporto.

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

Secondo un aspetto dell’invenzione, l’elemento pressorio può comprendere almeno una testa flessibile atta ad andare in battuta sulla porzione periferica della membrana flessibile in corrispondenza di una sua prima faccia, tale testa flessibile essendo atta a schiacciarsi in condizioni di serraggio dell’elemento pressorio ed avendo almeno una faccia di contatto disposta in corrispondenza dei primi pad di contatto realizzati sulla membrana flessibile.

In particolare, tale elemento pressorio può comprendere altresì un corpo di sostegno, associato alla testa flessibile, tale corpo di sostegno essendo dotato di almeno un gradino per un appoggio della testa flessibile in condizioni di serraggio.

Ulteriormente, tale corpo di sostegno può comprendere almeno una sporgenza che è atta ad andare in battuta sulla piastra di supporto in condizione di serraggio dell’elemento pressorio ed è dotata di una apertura in corrispondenza di piste conduttive realizzate su tale piastra di supporto.

Secondo un aspetto dell’invenzione, la testa flessibile può essere in grado di schiacciarsi in una direzione ortogonale rispetto ad un piano di riferimento, sostanzialmente corrispondente ad un piano del wafer semiconduttore comprendente almeno un dispositivo da testare.

In particolare, tale testa flessibile può essere sagomata in modo da comprendere ulteriormente almeno una faccia inclinata rispetto al un piano di riferimento così da tendere la membrana flessibile in una direzione longitudinale in occasione di tale serraggio.

La faccia inclinata della testa flessibile può formare con il piano di riferimento un angolo con valori compresi tra 15° e 75°, preferibilmente 45°.

Secondo un altro aspetto dellinvenzione , la testa flessibile può essere realizzata in gomma siliconica oppure mediante un elastomero.

Ulteriormente, secondo un aspetto dell’invenzione, l’elemento pressorio può essere associato ad una guida vincolata alla piastra di supporto con funzione di contropressore per l’elemento pressorio.

La scheda di misura può comprendere ulteriormente un perno di serraggio disposto tra la guida ed il corpo di sostegno.

Secondo un altro aspetto ancora dell'invenzione, la membrana flessibile può comprendere ulteriormente almeno una coppia di ali realizzate aggettanti da una sua porzione di corpo in corrispondenza dei primi pad di contatto e comprendenti rispettive asole di alloggiamento di spine di allineamento per un trattenimento della membrana flessibile, tali asole di alloggiamento avendo una forma allungata secondo la direzione longitudinale così da consentire un movimento delle spine di allineamento in senso opposto a tale direzione longitudinale.

Ulteriormente, secondo un aspetto dell’invenzione, la membrana flessibile può essere realizzata mediante materiali dielettrici, preferibilmente poliammide e può avere uno spessore compreso tra 10 e 100 μm, preferibilmente pari a 50μm.

Inoltre, le sonde di contatto possono avere un’altezza inferiore a 200 μm.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, la piastra di supporto può essere una scheda a circuito stampato atta a collegarsi con l’apparecchiatura di test.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, la membrana flessibile può comprendere piste conduttive che si estendono dalla porzione centrale verso la porzione periferica in corrispondenza di una porzione intermedia della membrana flessibile, tali piste conduttive collegando le sonde di contatto con i pad di contatto della zona di contatto a scorrimento.

Tali piste conduttive possono realizzate in corrispondenza di una prima faccia della membrana flessibile e/o in corrispondenza di una seconda e contrapposta faccia della membrana flessibile e/o possono essere annegate nella membrana flessibile eventualmente su più livelli.

Ulteriormente, la membrana flessibile può comprendere vias conduttive per il collegamento tra la prima e la seconda faccia adatte al passaggio delle piste conduttive realizzate sulla membrana flessibile.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, la piastra di supporto può essere dotata di aperture per il passaggio della membrana flessibile.

Infine, le sonde di contatto possono avere una forma a T.

Le caratteristiche e 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 1 mostra schematicamente una scheda di misura realizzata secondo l’arte nota;

- la Figura 2A mostra schematicamente una scheda di misura dotata di membrana per applicazioni ad alta frequenza realizzata secondo l’arte nota;

- la Figura 2B mostra schematicamente una variante di realizzazione di una scheda di misura dotata di membrana per applicazioni ad alta frequenza realizzata secondo l’arte nota;

- la Figura 3A mostra schematicamente una scheda di misura dotata di membrana per applicazioni ad alta frequenza realizzata secondo la presente invenzione;

- la Figura 3B mostra schematicamente una variante di realizzazione di una scheda di misura dotata di membrana per applicazioni ad alta frequenza realizzata secondo la presente invenzione;

- le Figure 4A e 4B mostrano in scala ingrandita un particolare delle schede di misura delle Figure 3A e 3B in diverse condizioni operative delle stesse;

- le Figure 5A e 5B mostrano schematicamente ulteriori varianti di una scheda di misura dotata di membrana per applicazioni ad alta frequenza realizzata secondo la presente invenzione;

- le Figure 6A e 6B mostrano in scala ingrandita ed in forma semplificata un particolare delle schede di misura delle Figure 5A e 5B in diverse condizioni operative delle stesse;

- la Figura 7 mostra schematicamente dall’alto una membrana compresa delle schede di misura delle Figure 3 A, 3B oppure 5 A, 5B; e - la Figura 8 mostra schematicamente in assonometria dall’alto una scheda di misura delle Figure 5A e 5B.

Descrizione dettagliata

Con riferimento a tali figure, e in particolare alle Figure 3A e 3B, con 30 viene complessivamente e schematicamente indicata una scheda di misura [probe card] realizzata secondo la presente invenzione.

È 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. Ulteriormente, nelle figure, i diversi elementi sono rappresentati in modo schematico, la loro forma potendo variare a seconda dell’applicazione desiderata. È inoltre opportuno notare che nelle figure numeri di riferimento identici si riferiscono ad elementi identici per forma o funzione. Infine, particolari accorgimenti descritti in relazione a una forma di realizzazione illustrata in una figura sono utilizzabili anche per le altre forme di realizzazione illustrate nelle altre figure.

Nella sua forma più generale, la scheda di misura 30 è atta a collegarsi con una apparecchiatura (non mostrata nelle figure) per eseguire il test di dispositivi elettronici integrati su un wafer semiconduttore. Più in particolare, la scheda di misura 30 è adatta ad applicazioni ad alta frequenza, ovvero al trasporto di segnali con frequenze maggiori di 1 GHz.

In particolare, la scheda di misura 30 comprende almeno una struttura ammortizzante 31 interposta tra una membrana flessibile 32 ed una piastra di supporto 33, la quale è preferibilmente una scheda a circuito stampato (PCB) che assicura il collegamento tra tale scheda di misura 30 e l’apparecchiatura di test (non illustrata).

La scheda di misura 30 è atta ad andare in battuta su un wafer semiconduttore 34 comprendente almeno un dispositivo da testare 34’ dotato di una pluralità di piazzole o pad di contatto 34A.

Opportunamente, la membrana flessibile 32 comprende una prima porzione o porzione centrale 32A, una seconda porzione o porzione intermedia 32B ed una terza porzione o porzione periferica 32C tra loro contigue. Più in particolare, come spiegato in precedenza in relazione alla tecnica nota, la porzione centrale 32A è destinata al contatto con la struttura ammortizzante 31 ed è realizzata in corrispondenza di almeno un dispositivo da testare 34’ di tale wafer semiconduttore 34 e quindi dei relativi pad di contatto 34A e la porzione periferica 32C è destinata al contatto con la piastra di supporto 33, mentre la porzione intermedia 32B è una porzione destinata a deformarsi in particolare ad allungarsi e accorciarsi, seguendo il movimento del dispositivo da testare 34’ integrato sul wafer semiconduttore 34 in contatto con la porzione centrale 32A durante le operazioni di testing dello stesso.

La scheda di misura 30 comprende ulteriormente una pluralità di sonde di contatto 35 disposte su una prima faccia F1 della membrana flessibile 32, in particolare realizzate in corrispondenza della sua porzione centrale 32 A, tale prima faccia F1 essendo una faccia inferiore della membrana flessibile 32 secondo il riferimento locale della Figura 3A, ovvero una faccia rivolta verso il wafer semiconduttore 34 e quindi del dispositivo da testare 34’ e dei suoi pad di contatto 34A.

Le sonde di contatto 35 sono in particolare atte a contattare meccanicamente ed elettricamente tali pad di contatto 34A del dispositivo da testare 34’ integrato sul wafer semiconduttore 34 e sono realizzate in un materiale conduttivo scelto ad esempio tra platino, rodio, palladio, argento, rame o una loro lega, preferibilmente una lega di platino.

Le sonde di contatto 35 possono avere una forma a T (o a fungo rovesciato), in cui il gambo della T è collegato alla membrana flessibile 32 mentre la testa della T è atta a contattare i pad di contatto 34A del dispositivo da testare 34'. Alternativamente, le sonde di contatto 35 possono essere nella forma di bump conduttivi, i quali possono includere a loro volta una porzione di contatto sporgente realizzata in rodio per il contatto con i pad di contatto 34A del dispositivo da testare 34' È chiaro che gli esempi sopra esposti non devono intendersi come limitativi della presente invenzione, le sonde di contatto 35 potendo avere qualunque forma adatta per il collegamento con i pad di contatto 34A del dispositivo da testare 34’ integrato sul wafer semiconduttore 34, ad esempio possono essere nella forma di cosiddetti pillar o di piramidi rovesciate, eventualmente troncate.

Opportunamente, le sonde di contatto 35 hanno un’altezza ridotta, in particolare un’altezza inferiore ad almeno 200 μm, in generale compresa tra 10 μm e 200 μm, con altezza intendendosi una dimensione di tali sonde di contatto 35 misurata in una direzione ortogonale al dispositivo da testare 34’ e quindi al wafer semiconduttore 34, ovvero lungo l’asse Z del sistema di riferimento locale indicato in figura. In tal modo, le sonde di contatto 35 della scheda di misura 30 della presente invenzione sono adatte per il test di dispositivi ad alta frequenza, la loro altezza essendo tale da evitare svantaggiosi fenomeni di auto induttanza.

Ulteriormente, la struttura ammortizzante 31 va in battuta su una seconda faccia F2 della membrana flessibile 32, opposta alla prima faccia F1, ed è posizionata in corrispondenza della porzione centrale 32A di tale membrana flessibile 32 così da realizzare un elemento di battuta per la membrana flessibile 32 in tale porzione centrale 32A dove avviene il contatto con le sonde di contatto 35 e ne permette un trattenimento nella direzione dell’asse Z in occasione del contatto premente di tali sonde di contatto 35 sui pad di contatto 34A del dispositivo da testare 34’ Come in precedenza, tale struttura ammortizzante 31 agisce quindi da ammortizzatore per le sonde di contatto 35, regolando la forza di contatto delle stesse sui pad di contatto 34A e può in particolare essere realizzata con materiali adatti a massimizzare l’effetto ammortizzante per tali sonde di contatto 35 pur garantendo una planarità della porzione centrale 32A della membrana 32 in occasione del contatto con il dispositivo da testare 34' integrato sul wafer semiconduttore 34 ovvero durante le operazioni di testing effettuate dalla scheda di misura 30.

La membrana flessibile 32 comprende inoltre opportune piste conduttive atte al trasporto di segnali dalle sonde di contatto 35 verso la piastra di supporto 33. Le piste conduttive possono essere realizzate su una superficie della membrana flessibile 32, in particolare sulla sua seconda faccia F2 o faccia superiore secondo il riferimento locale della figura oppure internamente alla membrana flessibile 32 stessa e si estendono a partire dalla porzione centrale 32A della membrana flessibile 32, in contatto con una relativa sonda di contatto 35, lungo la porzione intermedia 32B di tale membrana flessibile 32 fino ad arrivare alla sua porzione periferica 32C. E’ altresì possibile pensare di realizzare le piste metalliche sulla prima faccia F1 della membrana flessibile 32 e realizzare opportuni strutture di contatto elettrico, quali fori metallizzati passanti o vias conduttive tra la prima e la seconda faccia F 1 , F2 della membrana flessibile 32, per il contatto delle piste con la piastra di supporto 33.

Opportunamente, sulla faccia dove non sono realizzate le piste conduttive viene posizionata una metallizzazione di massa o ground così da stabilire una trasmissione di tipo coassiale dei segnali ad alta frequenza.

Vantaggiosamente secondo la presente invenzione e come schematicamente illustrato in Figura 3A, la scheda di misura 30 comprende altresì una zona di contatto a scorrimento 36 realizzata tra la membrana flessibile 32 e la piastra di supporto 33, in particolare in corrispondenza della porzione periferica 32C della membrana flessibile 32 dove avviene il contatto con la piastra di supporto 33. Più in particolare, la zona di contatto a scorrimento 36 comprende una pluralità di prime pi a zzo le o primi pad di contatto 36A realizzati sulla piastra di supporto 33, in particolare realizzati su una sua faccia F rivolta verso la membrana flessibile 32, la sua faccia inferiore nel riferimento locale della figura, ed una pluralità di seconde piazzole o secondi pad di contatto 36B realizzati sulla membrana flessibile 32 ed in contatto con sue piste conduttive, in particolare realizzati sulla sua seconda faccia F2 rivolta verso la piastra di supporto 33, ovvero la sua faccia superiore nel riferimento locale della figura, tali primi e secondi pad di contatto 36A e 36B essendo quindi affacciati ed atti ad andare in contatto premente tra loro quando la membrana flessibile 32, in particolare la sua porzione periferica 32C, è in contatto premente sulla piastra di supporto 33. Opportunamente, tali primi pad di contatto 36A e secondi pad di contatto 36B possono essere posizionati in modo da affacciarsi in coppie corrispondenti.

Più in particolare, come illustrato nell’esempio di Figura 3A, la scheda di misura 30 comprende altresì un elemento pressorio 37 in contatto premente sulla porzione periferica 32C della membrana flessibile 32, in particolare sulla sua prima faccia F1, in corrispondenza della zona di contatto a scorrimento 36 ed atto ad mettere in contatto premente i primi e secondi pad di contatto 36A, 36B di tale zona di contatto a scorrimento 36.

In tal modo, vantaggiosamente secondo la presente invenzione, la zona di contatto a scorrimento 36 realizza il contatto elettrico tra membrana flessibile 32 e piastra di supporto 33, in particolare tra i primi pad di contatto 36A della membrana flessibile 32, a loro volta connessi alle sue piste conduttive, ed i secondi pad di contatto 36B della piastra di supporto 23, mentre l’elemento pressorio 37 garantisce il contatto meccanico tra tali pad di contatto 36A, 36B.

Opportunamente secondo la presente invenzione, l’elemento pressorio 37 comprende almeno una testa flessibile 38, in particolare realizzata in corrispondenza della porzione periferica 32C della membrana flessibile 32 ed in contatto in corrispondenza della zona di contatto a scorrimento 36 della scheda di misura 30. Ulteriormente, tale elemento pressorio 37 comprende un corpo di sostegno 39, associato alla testa flessibile 38, dotato di opportuni elementi di serraggio per la sua associazione alla membrana flessibile 32, come verrà illustrato in maggior dettaglio in seguito.

Più in particolare, la testa flessibile 38 è atta schiacciarsi secondo una direzione ortogonale rispetto ad un piano di riferimento π, sostanzialmente corrispondente ad un piano del wafer semiconduttore 34 comprendente almeno un dispositivo da testare 34’ e della piastra di supporto 33, usualmente paralleli tra loro, in particolare secondo l’asse Z del riferimento locale delle figure.

Opportunamente, la testa flessibile 38 comprende almeno una faccia inclinata 38F atta a disporsi lungo la porzione intermedia 32B della membrana flessibile 32 ed una faccia di contatto 38C atta ad andare in battuta sulla porzione periferica 32C della membrana flessibile 32 in corrispondenza dei secondi pad di contatto 36B su di essa realizzati. In tal modo infatti la testa flessibile 38, in particolare la sua faccia di contatto 38C, risulta in appoggio sulla membrana flessibile 32 proprio in corrispondenza di tali secondi pad di contatto 36B, che ne realizzano un sostegno meccanico. Lo schiacciamento della testa flessibile 38, grazie alla presenza della sua faccia inclinata 38F, applica alla membrana flessibile 32 una tensione lungo una sua direzione longitudinale, indicata in figura come SI, causando uno stiramento della membrana flessibile 32 in tale direzione SI.

Ulteriormente, il corpo di sostegno 39 comprende vantaggiosamente un gradino 39H realizzato a contatto con la testa flessibile 38 in posizione contrapposta alla sua faccia inclinata 38F in modo da realizzare una sede di alloggiamento per le testa flessibile 38. Opportunamente, il corpo di sostegno 39 comprende altresì almeno una sporgenza 39S che si protende dal corpo di sostegno in direzione della piastra di supporto 33 ed è atta ad andare in battuta su di essa in condizione di serraggio dell’elemento pressorio 37, ovvero quando la testa flessibile 28 è schiacciata, così da garantire un valore massimo prefissato dell’avvicinamento dell’elemento pressorio 37 alla piastra di supporto 33 e quindi alla membrana flessibile 32, grazie all’altezza massima Ht del corpo di sostegno 39 in corrispondenza della sporgenza 39S.

La testa flessibile 38 può essere realizzata in gomma siliconica oppure mediante un elastomero, mentre il corpo di sostegno 39 può essere realizzato in acciaio o altro materiale metallico o ceramico. Ulteriormente, il gradino 39H del corpo di sostegno 39 può avere una altezza H che varia da 200 a 400 μm.

Secondo una variante di realizzazione illustrata in Figura 3B, la scheda di misura 30 comprende, come struttura ammortizzante 31, una testa di misura 40, la. quale alloggia una pluralità di elementi di contatto 41, otto di tali elementi di contatto 41 essendo mostrati nella Figura 3B solamente a titolo di esempio.

In generale, la testa di misura 40 comprende un corpo principale 42 destinato ad alloggiare gli elementi di contatto 4 1 , tale corpo principale 42 realizzando quindi la struttura di sostegno e di trattenimento di tali elementi di contatto 4 1 .

Più in particolare, gli elementi di contatto 41 comprendono un corpo sostanzialmente astiforme che si estende lungo un’asse longitudinale H-H tra una prima porzione di estremità 4 1A e una seconda porzione di estremità 41B, la prima porzione di estremità 41A essendo atta ad andare in battuta sulla piastra di supporto 43 e la seconda porzione di estremità 41B essendo atta ad andare in battuta sulla seconda faccia F2 o faccia superiore della membrana flessibile 32.

Mentre la distribuzione delle sonde di contatto 35 deve corrispondere in numero e posizione a quella dei pad di contatto 34A del dispositivo da testare 34’ integrato sul wafer semiconduttore 34, la distribuzione ed il numero degli elementi di contatto 41 della testa di misura 40 può essere diverso, in particolare scelto in modo da soddisfare altre esigenze quali realizzare un adeguato sostegno per la porzione centrale 32A della membrana flessibile 32 ed impedire movimenti locali o complessivi di tale porzione centrale 32A.

In una variante di realizzazione non illustrata, ciascun elemento di contatto 41 è in battuta sulla seconda faccia F2 della membrana flessibile 32 in corrispondenza di una sonda di contatto 35 realizzata sulla prima faccia F1 di tale membrana flessibile 32, in una corrispondenza uno a uno, in modo tale che ciascun elemento di contatto 4 1 agisce da elemento ammortizzante per una relativa sonda dì contatto 35, regolando la forza di contatto della stessa sulle piazzole di contatto 34A del dispositivo da testare integrato sul wafer semiconduttore 34.

Il corpo principale 41 della testa di misura 41 può altresì comprendere una piastra o guida superiore e una piastra o guida inferiore, aventi rispettivi fori guida entro i quali gli elementi di contatto 41 sono alloggiati scorrevolmente; la guida superiore e la guida inferiore possono essere tra loro separate da una zona d’aria così da consentire la deformazione degli elementi di contatto 4 1 in occasione del loro contatto con la piastra di supporto 33 e con la membrana flessibile 32.

Gli elementi di contatto 4 1 della testa di misura 40 possono in particolare avere una lunghezza compresa tra 1.5 mm e 10 mm, ovvero una lunghezza molto maggiore dell’altezza delle relative sonde di contatto 35 che, come visto in precedenza, è inferiore a 200 pm, avendo quindi una capacità di flessione molto maggiore. Opportunamente, tali elementi di contatto 41 possono altresì realizzati con materiali adatti a massimizzare l’effetto ammortizzante per le relative sonde di contatto 35.

Ulteriormente, si sottolinea che ciascun elemento di contatto 4 1 si muove in modo indipendente rispetto a quelli adiacenti, così che ciascuna sonda di contatto 35 può parimenti muoversi in modo indipendente rispetto a quelle adiacenti in occasione del contatto con le piazzole di contatto 34A del dispositivo da testare 34’.

Opportunamente, gli elementi di contatto 41 sono, elettricamente isolati dalle sonde di contatto 35, in particolare grazie alla membrana flessibile 32 interposta tra di essi.

Ulteriormente, la membrana flessibile 32 può comprendere a sua volta una pluralità di strutture di appoggio nella forma di piazzole di contatto, realizzate sulla sua seconda faccia F2, sulle quali la seconda porzione di estremità 41B degli elementi di contatto 41 è atta ad andare in battuta. Le strutture di appoggio sono in particolare atte ad attutire la battuta della seconda porzione di estremità 41B degli elementi di contatto 41 sulla membrana flessibile 32, agendo in sostanza da struttura protettiva della membrana stessa.

Opportunamente, le sonde di contatto 35 sono elettricamente connesse a piste conduttive realizzate nella membrana flessibile 32, direttamente o per interposizione di un elemento quale un film di colla conduttiva.

In questo modo, le piste conduttive, le quali sono anch’esse flessibili, possono essere utilizzate per realizzare il desiderato reindirizzamento dei segnali dalle sonde di contatto 35 verso la zona di contatto a scorrimento 36, in particolare verso i secondi pad di contatto 36B realizzati sulla membrana flessibile 32 e quindi verso i primi pad di contatto 36A realizzati sulla piastra di supporto 33 quando in appoggio premente sulla membrana flessibile 32.

Le piste conduttive possono estendersi in corrispondenza di una della facce della membrana flessibile 32, preferibilmente la sua prima o la sua seconda faccia F1, F2 oppure all'interno della membrana stessa, ovvero possono essere annegate in essa, combinazioni di tali configurazioni essendo possibili per le piste conduttive, anche su diversi livelli. In particolare, il numero di livelli della membrana flessibile 32 in cui sono realizzate le piste conduttive può variare a seconda delle esigenze e/o circostanze, ad esempio a seconda del numero dei segnali da trasportare e quindi a seconda della complessità del pattern di reindirizzamento da realizzare su tale membrana flessibile 32. Ad esempio, è possibile prevedere una configurazione in cui un primo livello comprende piste atte al trasporto del segnale di alimentazione e un secondo livello comprende piste atte al trasporto del segnale di massa.

In particolare, le piste conduttive della membrana flessibile 32 mettono in contatto le sonde di contatto 35 con i pad di contatto 36B; esse sono quindi realizzate sulla prima faccia F1 della membrana flessibile 32 in corrispondenza delle sonde di contatto 35, ovvero in corrispondenza della porzione centrale 32A della membrana flessibile 32 e sulla seconda faccia F2 della membrana flessibile 32 in corrispondenza dei secondi pad di contatto 36B, ovvero in corrispondenza della porzione periferica 32C della membrana flessibile 32. In particolare, la membrana flessibile 32 può comprendere opportune aperture o vias per consentire il passaggio delle sue piste conduttive da una faccia all’altra. In alternativa, le piste conduttive possono essere realizzate annegate nella membrana flessibile 32 e fatte affiorare nella sua porzione centrale 32A sulla sua seconda faccia F2 ed in corrispondenza della sua porzione periferica 32C sula sua prima faccia F1.

La membrana flessibile 32 è realizzata mediante materiali dielettrici, preferibilmente poliammide, in grado di fornire la desiderata flessibilità e il desiderato isolamento elettrico, mentre le piste conduttive sono realizzate preferibilmente in rame. Inoltre, la membrana flessibile 32 può avere uno spessore compreso tra 10 e 100μrn, preferibilmente pari a 50 μm,

Alternativamente, in una forma di realizzazione non illustrata, uno o più degli elementi di contatto 4 1 può essere adibito al trasporto di segnali tra il dispositivo da testare e l’apparecchiatura di test. In tal caso, l’elemento di contatto 41 viene collegato elettricamente a una corrispondente sonda di contatto 35 mediante elementi conduttivi di contatto elettrico realizzati nella membrana flessibile 32 in corrispondenza della sua porzione centrale 32A, tali elementi conduttivi di contatto elettrico estendendosi tra la prima faccia F1 e la seconda faccia F2 della membrana flessibile 22 così da mettere in collegamento tali opposte facce F1 e F2. In particolare, gli elementi conduttivi di contatto elettrico possono essere realizzati ad esempio riempiendo di materiale conduttivo opportuni fori passanti o percorsi realizzati in tale membrana flessibile 32 ortogonali alle facce F1 ed F2.

In questo modo, l’elemento di contatto in questione svolge una duplice funzione, fungendo da un lato da elemento ammortizzante delle sonde di contatto 35 e, dall’altro, trasportando segnali verso la piastra di supporto 33.

In questa forma di realizzazione, la piastra di supporto 33 comprende ulteriori piazzole di contatto conduttive (non mostrate nelle figure) in corrispondenza della prima porzione di estremità 41A degli elementi di contatto 41 con duplice funzione, sulle quali tali porzioni di estremità vanno in battuta per l’effettivo trasporto dei segnali verso l’apparecchiatura di test, particolarmente segnali che non necessitano di essere trasportati da sonde corte, ovvero segnali a frequenza non alta, semplificando in tal modo anche lo sbroglio dei segnali da parte della membrana flessibile 32, limitato ai segnali ad alta frequenza trasportati dalle sonde di contatto 35.

Si sottolinea che, vantaggiosamente secondo la presente invenzione, l’elemento pressorio 37 è quindi in grado di applicare una forza tensiva alla membrana flessibile 32 che ne provoca una deformazione secondo la direzione SI indicata nelle figure. Opportunamente, la tensione della membrana flessibile 32 provoca altresì uno scorrimento locale dei pad di contatto 36A, 36B della zona di contatto a scorrimento 36, ottenendo la pulizia superficiale degli stessi a guisa di uno scrub con eliminazione di eventuali ossidi superficiali, cosa che migliora il contatto elettrico tra tali pad.

Più in particolare, tale meccanismo è ottenuto grazie ad un’opportuna configurazione della testa flessibile 38 che viene sagomata in modo da presentare almeno la faccia 38F inclinata rispetto al piano di riferimento n, sostanzialmente corrispondente ad un piano del wafer semiconduttore 34 comprendente almeno un dispositivo da testare e della piastra di supporto 33, usualmente paralleli tra loro. La faccia inclinata 38F della testa flessibile 38 può in particolare formare un angolo a con tale piano di riferimento π, ovvero con l'asse X del riferimento locale delle figure, con valori compresi tra 15° e 75°, preferibilmente 45°. Ulteriormente, tale faccia inclinata 38F è disposta in modo sostanzialmente parallelo alla porzione intermedia 32B della membrana flessibile 32.

La testa flessibile 38 dotata della faccia inclinata 38F è così in grado di tendere la membrana flessibile 32 in una direzione longitudinale, in particolare nella direzione S1 indicata nelle figure, opportunamente verso l’esterno della scheda di misura 30, ovvero in direzione opposta rispetto all’area in cui è posizionata la struttura ammortizzante 31.

Più in particolare, come schematicamente illustrato nelle Figure 4A e 4B, in occasione del serraggio dell’elemento pressorio 37 in corrispondenza della zona di contatto a scorrimento 36, che provoca il contatto premente della membrana flessibile 32, in corrispondenza della sua porzione periferica 32C, sulla piastra di supporto 33 e quindi dei primi pad di contatto 36A realizzati sulla piastra di supporto 33 sui secondi pad di contatto 36B realizzati sulla membrana flessibile 32, la sua testa flessibile 38 si schiaccia, passando da una prima altezza H1, indicata in Figura 4A, ad una seconda ed inferiore altezza H2, indicata in Figura 4B. In particolare tale prima altezza H1 ha valori compresi tra 1 e 2 mm, preferibilmente pari a 1,5 mm e detta seconda altezza H2 ha valori compresi tra 0,8 e 1,2 mm, preferibilmente pari a 1 mm.

Lo schiacciamento della testa flessibile 38 dell’elemento pressorio 37 è provocata dal serraggio del suo corpo di sostegno 39 e quindi dal suo spostamento secondo la direzione S2, come indicato in Figura 4B .

Tale schiacciamento provoca altresì un allungamento della faccia di contatto 38C della testa flessibile 38 che passa da una prima lunghezza L1 ad una seconda lunghezza L2, rimanendo comunque in corrispondenza dei secondi pad di contatto 36B realizzati sulla porzione periferica 32 C della membrana flessibile 32, che fungono così da supporto meccanico della testa flessibile 38 schiacciata, come illustrato in Figura 4B.

Opportunamente, la faccia di contatto 38C della testa flessibile 38 nella sua condizione schiacciata si appoggia sul corpo di sostegno 39 grazie al gradino 39 H, mantenendo una zona di separazione di altezza H3 tra il corpo di sostegno 39 e la membrana flessibile 32 evitando ogni possibile danneggiamento della membrana stessa. In particolare tale altezza H3 ha valori compresi tra 100 e 400 μm, preferibilmente pari a 250 pm.

Opportunamente, l’elemento pressorio 37 è quindi associato ad una guida 45 associata alla piastra di supporto 33 mediante opportune viti di serraggio 33V, come indicato nelle figure 4A e 4B, con funzione di contropressore del corpo di serraggio 39 dell’elemento pressorio 37. Ulteriormente, un perno di serraggio 45S è disposto tra la guida 45 ed il corpo di sostegno 39 dell'elemento pressorio 37, tale corpo di sostegno 39 essendo dotato di opportuni fori di alloggiamento 39F per tale perno di serraggio 45S. Il serraggio deirelemento pressorio 37 contro la guida 45 comporta rinserimento del perno di serraggio 45S nel foro di alloggiamento 39F ed il corretto trattenimento del elemento pressorio 37 con la testa flessibile 38 in condizione schiacciata.

E’ opportuno sottolineare che la presenza di fori realizzati nella membrana flessibile 32 per mettere in collegamento le sue facce FI ed F2, e quindi consentire alle piste conduttive di contattare le sonde di contatto 35 sulla prima faccia F1 ed i secondi pad di contatto 36B sulla seconda faccia F2 introduce purtroppo perdite e disturbi nella trasmissione dei segnali ad alta frequenza.

Secondo una variante di realizzazione vantaggiosa schematicamente illustrata in Figura 6A, la scheda di misura 30 può comprendere una piastra di supporto 33 opportunamente dotata di aperture 33S che consentono il passaggio della membrana flessibile 32 e permettono di realizzare anche i secondi pad di contatto 36B nella porzione periferica 32C della membrana flessibile 32 in corrispondenza della prima faccia F1. In tal modo, le piste conduttive per collegare le sonde di contatto 35 ed i secondi pad di contatto 36B possono essere realizzate tutte in corrispondenza di tale prima faccia F1, consentendo di mantenere la membrana flessibile 32 integra e migliorando la trasmissione da essa realizzata di segnali ad alta frequenza.

In tal caso, l’elemento pressorio 37, realizzato in maniera analoga alle forme di realizzazione delle figure 3A e 3B, è posizionato in corrispondenza di una faccia opposta alla faccia F della piastra di supporto 33, ovvero superiormente alla piastra di supporto 33 secondo il riferimento locale della figura dove è posizionata anche la zona di contatto a scorrimento 36 realizzata tra la membrana flessibile 32 e la piastra di supporto 33, comunque in corrispondenza della porzione periferica 32C della membrana flessibile 32.

La scheda di misura 30 può comprendere una struttura ammortizzante 3 1 , come schematicamente illustrato in Figura 5A oppure una testa di misura 40 che alloggia una pluralità di elementi di contatto 41 come illustrato in Figura 5B, interposte tra la piastra di supporto 33 e la membrana flessibile 32 in corrispondenza di una sua porzione centrale 32 A.

Come in precedenza, lelemento pressorio comprende una testa flessibile 38 è atta a schiacciarsi secondo una direzione ortogonale rispetto al piano di riferimento π corrispondente al piano del wafer semiconduttore 34 e della piastra di supporto 33, così applicando alla membrana flessibile 32 una tensione lungo la sua direzione longitudinale S1, causando uno stiramento della membrana flessibile 32 in tale direzione S1 e provocando altresì uno scorrimento locale dei pad di contatto 36A, 36B della zona di contatto a scorrimento 36.

Più in particolare, come schematicamente illustrato nelle Figure 6A e 6B, il posizionamento dell’elemento pressorio 37 in corrispondenza della zona di contatto a scorrimento 36 provoca il contatto premente della membrana flessibile 32, in corrispondenza della sua porzione periferica 32C, sulla piastra di supporto 33 e quindi il contatto meccanico dei primi pad di contatto 36A realizzati sulla piastra di supporto 33 e dei secondi pad di contatto 36B realizzati sulla membrana flessibile 32; ulteriormente, il serraggio di tale elemento pressorio 37, ovvero il suo spostamento secondo la direzione S2, provoca lo schiacciamento della testa flessibile 38 e quindi l’allungamento della sua faccia di contatto 38C e lo scorrimento dei primi e secondi pad di contatto 36A e 36B gli uni sugli altri, garantendo una frizione e quindi una pulizìa degli stessi e quindi il corretto contatto elettrico.

Come già indicato, il corpo di sostegno 39 comprende la sporgenza 39 S che è atta ad andare in battuta sulla piastra di supporto 33 in condizione di serraggio dell’elemento pressorio 37, ovvero quando la testa flessibile 28 è schiacciata. Opportunamente la sporgenza 39S è dotata di una apertura 39S1 in corrispondenza di piste conduttive realizzate sulla piastra di supporto 33. L’apertura 39S1 ha una preferibilmente altezza Hsl superiore a 400 μιη, così da evitare ogni possibile interferenza con tali piste conduttive anche in caso di applicazioni RF. La sporgenza 39 S ha quindi sostanzialmente una forma a ponte, a cavallo delle piste conduttive della piastra di supporto 33.

Secondo una variante di realizzazione schematicamente illustrata in Figura 7, la membrana flessibile 32 può altresì comprendere almeno una coppia di ali 32L realizzate aggettanti da una sua porzione di corpo 32’ in corrispondenza dei primi pad di contatto 36A realizzati su tale membrana flessibile 32, in particolare sulla sua prima faccia F1 e connessi a piste conduttive 43 che si estendono lungo la sua direzione longitudinale, come mostrato in tale figura.

Opportunamente, le ali 32L comprendono rispettive asole 32S di alloggiamento di spine di allineamento 44 per il trattenimento della membrana flessibile 32. Vantaggiosamente secondo la presente invenzione, le asole 32S hanno una forma allungata secondo la direzione longitudinale S 1 così da consentire un movimento in tale direzione delle spine di allineamento 44 quando la membrana flessibile 32 viene allungata, il movimento delle spine di allineamento 44 essendo in senso opposto a tale allungamento, come indicato dalla freccia S1’ in Figura 5. In tal modo, l'allungamento della membrana flessibile 32 non provoca fastidiosi increspamenti della membrana 32 in corrispondenza di sue interfacce 321 tra la porzione di corpo 32' e le ali 32L e consente quindi di riposizionare la membrana flessibile 32 stessa più volte, garantendone una lunga vita utile senza deformazioni in corrispondenza di tali interfacce 321 e senza micro- o macro-rotture della stessa in corrispondenza delle asole 32S.

Una vista in assonometria di una scheda di misura 30 secondo la forma di realizzazione della Figura 5B è mostrata schematicamente in Figura 8, la scheda di misura 30 comprendendo una testa di misura 40 dotata di una pluralità di elementi di contatto (non mostrati in figura), in appoggio sulla membrana flessibile 32.

E’ possibile verificare la presenza delle aperture 33A nella piastra di supporto 33 per il passaggio della membrana flessibile 32 nonché la presenza degli elementi pressori 37 dotati dei fori di passaggio 39F dei perni di allineamento 45S oltre ad opportune viti di serraggio 39V dei relativi corpi di sostegno 39 alla piastra di supporto 33.

La scheda di misura 30 comprende inoltre la guida 45 con funzione di contropressore associata alla piastra di supporto 33 mediante opportune viti di serraggio 33V ed un ulteriore contropressore 50 in appoggio sulla piastra di supporto 33 e dotato di opportune viti di serraggio 50V, tale ulteriore contropressore 50 potendo svolgere le funzioni di uno stiffner o di un regolatore CTE.

La scheda di misura 30 comprende infine una pluralità di piste conduttive 33T realizzate sulla piastra di supporto 33 a partire dalle zone a contatto con la membrana flessibile 32 in corrispondenza degli elementi pressori 37. Come visto in precedenza, il corpo di sostegno 39 degli elementi pressori 37 comprende la sporgenza 39 S atta ad andare in battuta sulla piastra di supporto 33 in condizione di serraggio e dotata di una apertura 39S1 in corrispondenza di tali piste conduttive 33T realizzate sulla piastra di supporto 33, così da evitare ogni possibile interferenza anche in caso di applicazioni RF.

In conclusione, la presente invenzione fornisce una scheda di misura le cui sonde di contatto sono nella forma di punte di contatto molto corte collegate ad una faccia di una membrana flessibile, in modo da consentire il trasporto di segnali ad altra frequenza. Opportunamente la scheda di misura comprende almeno una zona di contatto a scorrimento comprendente primi e secondi pad di contatto, rispettivamente realizzati sulla membrana flessibile in corrispondenza di una sua porzione periferica e sulla piastra di supporto ed atti ad andare in contatto premente gli uni sugli altri per realizzare il desiderato contatto elettrico tra tali pad e corrispondenti piste conduttive ad essi collegate.

Inoltre, la scheda di misura comprende almeno un elemento pressorio realizzato in corrispondenza di tale zona di contatto a scorrimento ed in grado di tendere la membrana flessibile in corrispondenza della sua porzione periferica.

Vantaggiosamente secondo la presente invenzione, la scheda di misura proposta è particolarmente performante in applicazioni a radiofrequenza, grazie alle dimensioni ridotte delle punte di contatto in esse comprese, aventi un'altezza inferiore a 200 μm.

La presenza della zona di contatto a scorrimento dotata dei pad di contatto e deH'elemento pressorio consente di garantire un corretto funzionamento della scheda di misura durante le operazioni di testing di dispositivi da testare integrati su un wafer semiconduttore, senza l’introduzione di disturbi nei segnali trasportati e senza rischi di micro- o macro-rotture di tale membrana flessibile.

Opportunamente, la scheda di misura comprende una struttura ammortizzante per le sonde di contatto, ovviando alla rigidezza delle stesse, riducendone drasticamente le possibilità di rottura e <' >garantendo al contempo un’adeguata riduzione della pressione da esse esercitata, scongiurando eventuali rotture dei pad di contatto dei dispositivi da testare su cui le sonde corte vanno in battuta.

La scheda di misura della presente invenzione funziona quindi correttamente anche in caso di problemi di planarità degli elementi che la compongono o del wafer e dei dispositivi da testare in esso compresi.

Ulteriormente, la possibilità di adottare una configurazione ibrida, in cui anche alcuni elementi di contatto sono atti al trasporto di specifici segnali, semplifica notevolmente lo sbroglio dei segnali da parte della membrana flessibile, soprattutto nel caso di numerosi segnali da trasportare attraverso la scheda di misura. Ad esempio, tramite tali elementi di contatto è possibile trasportare segnali di alimentazione e/o segnali di massa, cioè segnali che non necessitano di sonde di contatto particolarmente corte, mentre i segnali ad alta frequenza, che richiedono sonde corte per evitare problemi di auto induttanza, sono trasportati solamente dalle punte di contatto associate alla membrana flessibile.

La configurazione della testa flessibile dellelemento pressorio ne garantisce il corretto posizionamento in corrispondenza dei pad di contatto della zona di contatto a scorrimento ed il suo corretto sostegno. Ulteriormente, la configurazione del corpo di sostegno di tale elemento pressorio garantisce il corretto appoggio della sua testa flessibile in condizioni di schiacciamento, senza rischio di danneggiare la membrana flessibile.

Tale membrana flessibile può altresì essere trattenuta mediante spine di allineamento alloggiate in asole allungate così da evitare danneggiamenti locali della membrana flessibile o delle asole stesse.

Inoltre, la scheda di misura può comprendere una piastra di supporto dotata di aperture per il passaggio della membrana flessibile così da garantirne l’integrità strutturare e ridurre le perdite nelle trasmissioni di segnali ad alta frequenza.

Si sottolinea che i numerosi vantaggi della scheda di misura della presente invenzione sono raggiunti sfruttando la tecnologia delle teste di misura a sonde verticali, senza quindi complicare eccessivamente il suo processo di realizzazione.

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

Claims (20)

1. RIVENDICAZIONI 1. Scheda di misura (30) per un'apparecchiatura di test di dispositivi elettronici, comprendente almeno una piastra di supporto (33), nonché una membrana flessibile (32) ed una pluralità di sonde di contatto (35) associate ad una sua prima faccia (F1), dette sonde di contatto (35) essendo atte ad andare in battuta su una pluralità di pad di contatto (34A) di un dispositivo da testare (34’) integrato su un wafer semiconduttore (34) ed essendo atte al trasporto di segnali ad alta frequenza, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno una zona di contatto a scorrimento (36) a sua volta includente primi pad di contatto (36A) realizzati su detta piastra di supporto (33) e secondi pad di contatto (36B) realizzati su detta membrana flessibile (32) in corrispondenza di una sua porzione periferica (32C) atta ad andare in contatto premente su detta piastra di supporto (33) in corrispondenza di detta zona di contatto a scorrimento (36) nonché almeno un elemento pressorio (37) in contatto premente su detta porzione periferica (32C) di detta membrana flessibile (32) in corrispondenza di detta zona di contatto a scorrimento (36) così da mettere in contatto premente detti secondi pad di contatto (36B) su detti primi pad di contatto (36A) realizzando un contatto elettrico e meccanico tra membrana flessibile (32) e piastra di supporto (33).
2. 2. Scheda di misura (30) secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che detto elemento pressorio (37) comprende almeno una testa flessibile (38) atta ad andare in battuta su detta porzione periferica (32C) di detta membrana flessibile (32) in corrispondenza di una sua prima faccia (F1), detta testa flessibile (38) essendo atta a schiacciarsi in condizioni di serraggio di detto elemento pressorio (37) ed avendo almeno una faccia di contatto (38C) disposta in corrispondenza di detti primi pad di contatto (36A) realizzati su detta membrana flessibile (32) .
3. 3. Scheda di misura (30) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto elemento pressorio (37) comprende altresì un corpo di sostegno (39), associato a detta testa flessibile (38), detto corpo di sostegno (39) essendo dotato di almeno un gradino (39H) per un appoggio di detta testa flessibile (38) in condizioni di serraggio.
4. 4. Scheda di misura (30) secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto corpo di sostegno (39) comprende ulteriormente almeno una sporgenza (39S) che è atta ad andare in battuta su detta piastra di supporto (33) in condizione di serraggio di detto elemento pressorio (37) e dotata di una apertura (39S1) in corrispondenza di piste conduttive realizzate su detta piastra di supporto (33).
5. 5. Scheda di misura (30) secondo una delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzata dal fatto che detta testa flessibile (38) è in grado di schiacciarsi in una direzione (Z) ortogonale rispetto ad un piano di riferimento (π), sostanzialmente corrispondente ad un piano di detto wafer semiconduttore (34) comprendente almeno un dispositivo da testare (34').
6. 6. Scheda di misura (30) secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detta testa flessibile (38) è sagomata in modo da comprendere ulteriormente almeno una faccia inclinata (38F) rispetto a detto un piano di riferimento (π ) così da tendere detta membrana flessibile (32) in una direzione longitudinale (SI) in occasione di detto serraggio.
7. 7. Scheda di misura (30) secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detta faccia inclinata (38F) di detta testa flessibile (38) forma con detto piano di riferimento (π ) un angolo (a) con valori compresi tra 15° e 75°, preferibilmente 45°.
8. 8. Scheda di misura (30) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 7, caratterizzata dal fatto che detta testa flessibile (38) è realizzata in gomma siliconica oppure mediante un elastomero.
9. 9. Scheda di misura (30) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento pressorio (37) è associato ad una guida (45) vincolata a detta piastra di supporto (33) con funzione di contropressore per detto elemento pressorio (37).
10. 10. Scheda di misura (30) secondo la rivendicazione 9 quando dipendente da una delle rivendicazioni da 3 a 8, caratterizzata dal fatto di comprendere ulteriormente un perno di serraggio (45S) disposto tra detta guida (45) e detto corpo di sostegno (39).
11. 11 . Scheda di misura (30) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta membrana flessibile (32) comprende ulteriormente almeno una coppia di ali (32L) realizzate aggettanti da una sua porzione di corpo (32') in corrispondenza di detti primi pad di contatto (36A) e comprendenti rispettive asole di alloggiamento (32S) di spine di allineamento (44) per un trattenimento di detta membrana flessibile (32), dette asole di alloggiamento (32S) avendo una forma allungata secondo detta direzione longitudinale (S1) così da consentire un movimento di dette spine di allineamento (44) in senso opposto (S1') a detta direzione longitudinale (S1).
12. 12. Scheda di misura (30) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta membrana flessibile (32) è realizzata mediante materiali dielettrici, preferibilmente poliammide.
13. 13. Scheda di misura (30) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta membrana flessibile (32) ha uno spessore compreso tra 10 e 100μm , preferibilmente pari a 50μm .
14. 14. Scheda di misura (30) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che dette sonde di contatto (35) hanno un’altezza inferiore a 200 μm.
15. 15. Scheda di misura (30) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta piastra di supporto (33) è una scheda a circuito stampato atta a collegarsi con detta apparecchiatura di test.
16. 16. Scheda di misura (30) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta membrana flessibile (32) comprende piste conduttive (43) che si estendono da detta porzione centrale (32A) verso detta porzione periferica (32C) in corrispondenza di una porzione intermedia (32B) di detta membrana flessibile (32), dette piste conduttive collegando dette sonde di contatto (35) con detti pad di contatto (36A, 36B) di detta zona di contatto a scorrimento (36).
17. 17. Scheda di misura (30) secondo la rivendicazione 16, caratterizzata dal fatto che dette piste conduttive (43) sono realizzate in corrispondenza di una prima faccia (F1) di detta membrana flessibile (32) e/o in corrispondenza di una seconda e contrapposta faccia (F2) di detta membrana flessibile (32) e/o sono annegate in detta membrana flessibile (32) eventualmente su più livelli.
18. 18. Scheda di misura (30) secondo la rivendicazione 17, caratterizzata dal fatto che detta membrana flessibile (32) comprende vias conduttive per il collegamento tra dette prima e seconda faccia (F1, F2) adatte al passaggio di dette piste conduttive (43) realizzate su detta membrana flessibile (32).
19. 19. Scheda di misura (30) secondo le rivendicazioni da 1 a 17, caratterizzata dal fatto che detta piastra di supporto (33) è dotata di aperture (33S) per il passaggio di detta membrana flessibile (32).
20. 20. Scheda di misura (30) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che dette sonde di contatto (35) hanno una forma a T.