Brevet FR2604261A1 — publié le 19880325

Pour vérifier le bon fonctionnement d'un circuit - électronique intégré, ou pour déceler et localiser ses défauts éventuels, il faut utiliser des équipements de test réalisant les fonctions suivantes: - présenter, aux bornes d'entrée de ce circuit, des signaux appelés "stimuli", qui représentent le plus fidèlement possible les signaux qui peuvent être appliqués lors de l'utilisation du circuit; - recueillir des signaux établis par le circuit à mesurer, tels qu'ils apparaissent sur ses bornes de sortie, - confronter les signaux recueillis à ceux que le circuit aurait établis si son fonctionnement etait exactement conforme à son cahier des charges. La troisième de ces fonctions est toujours, pour les circuits intégrés très complexes actuellement réalisés, effectuée par un ordinateur programmé à cet effet. Le présent perfectionnement n'y contribue pas, sauf en rendant plus précise la conformité des signaux respectivement introduits sur les bornes d'entrée, et recueillis sur les bornes de sortie. L'obJet du present perfectionnement est l'amélioration des circuits reliant le testeur au circuit à mesurer, dans le cas où celui-ci est présenté sous forme de pastille nue. Si le circuit était présenté dans un boitier, par exemple de type "dual in line" ou "chip carrier", les bornes d'entrée et de sortie du testeur seraient reliées à un dispositif appelé "tète de test", de structure, de forme et de dimensions adaptées å ce type de boîtier, et permettant d'assurer, par une manoeuvre simple, la mise en relation simultanée de chacune des bornes d'entrée-sortie du testeur avec la borne correspondante du boîtier, donc du circuit intégré à tester Du fait que le circuit intégré est présenté sous forme de pastille nue, ses dimensions sont trop petites pour qu'il soit aisé de le relier directement aux bornes du testeur: certains circuits intégrés présentent en effet plus de cent bornes sur la périphérie d'une pastille de moins d'un centimètre carré. Les lignes de transmission des signaux entre le testeur et le circuit intégré à mesurer sont définies pour éviter toute dégradation des signaux par dispersion, diaphonie, rayonnement ou réception de signaux parasites environnants: il s'agit donc, le plus possible, de lignes bifilaires ou coaxiales à basse impédance. Pour adapter respectivement les lignes de transmission et les caractéristiques du circuit intégré, la tête de test comporte divers circuits d'interface: des amplificateurs de courant ou de tension, des diodes de protection, des circuits de synchronisation, des sources contrôlées en courant et en tension, etc. La méthode couramment utilisée consiste à munir la tête de test d'un grand nombre d'aiguilles très fines. Toutes ces aiguilles, grâce à une monture qui permet un réglage fin de la position de la pointe de chaque aiguille, sont rigidement fixées, en position oblique et convergente, à un support commun, de sorte que leurs pointes se trouvent dans un même plan horizontal, à des positions correspondant aux plots métallisés du circuit intégré. Celui-ci est positionné à quelques millimètres en dessous des aiguilles, puis relevé pour que chacun de ses plots métallisés vienne en contact avec l'aiguille correspondante. Cette méthode présente les inconvénients suivants: - les aiguilles sont fragiles; - chaque nouveau contact avec une pointe d'aiguille détériore un peu plus les plots métallisés du circuit intégré, donc celui-ci ne peut pas être soumis plusieurs fois de suite au test; - les aiguilles sont obligatoirement assez longues, donc forment chacune, avec le circuit de retour constitué par une autre aiguille, non nécessairement voisine, une boucle ayant une inductance parasite notable, gênante pour les stimuli qui trouvent en arrivant sur le circuit intégré la capacité parasite du plot métallisé; - cette boucle peut présenter un couplage avec d'autres boucles semblables ou avec d'autres circuits, donc donner lieu à de la diaphonie ou à une reception intempestive de signaux parasites;; - les aiguilles présentent une capacité parasite gênante pour les signaux de sortie du circuit intégré, qui se présentent couramment sous une impédance élevée; - ce dispositif est coûteux et délicat, difficile à régler; - les montures des aiguilles sont encombrantes, il n'est pas possible d'en disposer un très grand nombre à la périphérie du circuit intégré. Pour remédier, au moins en partie, à ces divers inconvénients, le dispositif suivant est proposé: - une plaque de céramique, comportant une ouverture pouvant laisser passer le circuit à mesurer, est disposée de sorte que celui-ci puisse se placer, par un moyen mécanique simple, dans cette ouverture; - sur cette plaque sont disposés quatre circuits intégrés spéciaux, chacun d'eux étant muni, sur celui de ses côtés tourné vers le circuit à mesurer, de plots de contact libres; - ces circuits intégrés spéciaux comportent chacun les éléments de circuits nécessaires à l'adaptation entre le circuit à mesurer et les lignes de transmission des signaux jusqu'au testeur, c'est à dire par exemple les amplificateurs de courant ou de tension, les sources de courant contrôlées en tension, les générateurs ou circuits de contrôle de synchronisation, etc. - les circuits intégrés spéciaux sont reliés, par leurs trois autres côtés, aux connexions permanentes établies entre la plaquette céramique et le testeur; - au-dessus de cet ensemble, est disposée une "plaquette de liaison", ensemble de conducteurs métalliques rigidement fixés sur un support céramique, monté sur un dispositif mécanique qui permet une translation verticale; ce dispositif simple met en contact l'extrémité libre de chaque conducteur de la plaquette de liaison au plot métallisé correspondant, d'une part sur le circuit à tester, d'autre part sur les circuits intégrés spéciaux; - la plaquette de liaison est fabriquée par grandes séries, sans tenir compte de la position des plots de contact sur le circuit à mesurer, puis adaptée par photogravure aux positions effectives des plots de contact. Ainsi, les plaquettes de liaison remplacent les aiguilles, avec les avantages suivants: - la fabrication des plaquettes de liaison peut être effectuée selon diverses techniques connues, compatibles avec les dimensions et distances courantes des plots métallisés des circuits intégrés; - les plaquettes de liaison sont peu coûteuses, et peuvent être utilisées comme matières consommables; - les conducteurs de la plaquette de liaison sont très courts, et directement connectés aux -circuits d'adaptation, donc - ce dispositif préserve bien l'intégrité des signaux, reduit au minimum les effets des inductances et capacités parasites, ainsi que les risques de diaphonie et de réception de signaux indésirables; ; - l'effort exercé par les conducteurs de la plaquette de liaison sur les plots métallisés du circuit intégré à mesurer est moindre que celui des aiguilles, et risque moins de détériorer le circuit intégré; - ce procédé permet un nombre d'entrées-sorties beaucoup plus grand que la méthode des aiguilles. Les figures 1, 2, 3 montrent les parties essentielles d'un exemple de réalisation de l'invention. La figure 1 représente la plaquette de liaison (1), telle qu'elle apparaît, vue de dessous, avant photogravure. Cette plaquette est composée d'une feuille métallique (2) et d'un anneau céramique (3) de forme carrée ou rectangulaire, représenté sur la figure 1 avec des hachures la où il est visible à travers les découpes de la feuille métallique (2). Les découpes de la feuille métallique (2)- laissent une couronne extérieure (4), une partie centrale (5), et des bandes (6) reliant la partie centrale (5 > à la couronne extérieure (4). L'anneau céramique (3) ne touche ni la partie centrale (5) ni la couronne extérieure (4); il est rigidement fixé à chacune des bandes (6), par un procédé connu, par exemple scellement brasé sur une métallisation de la céramique, ou collage époxyde ou cyansacrylate. Le choix des matériaux constituant la feuille métallique (2) et l'anneau céramique L'épaisseur de la feuille métallique (2) est choisie pour lui donner une bonne élasticité, par exemple deux centièmes de millimètre. Cette feuille métallique est dorée par électrolyse, après scellement. L'anneau céramique (3) a environ deux centimètres de côté, quelques millimètres d'épaisseur. La figure 1 ne représente qu'un petit nombre de bandes (6), alors qu'en fait elles peuvent être beaucoup plus nombreuses, plus étroites et plus serrées. La plaquette de liaison a pour rôle, comme il apparaît sur la figure 2, d'établir des contacts entre les plots de contact (21) du circuit intégré à tester (7) d'une part, et d'autre part ceux (22) des circuits intégrés (8), (9), (10), (11), fixés sur la machine de test. Les circuits intégrés (8) et (11) ne sont en fait pas visibles sur la figure 2, qui est une représentation en coupe. Sur la figure 3 apparaissent le circuit intégré à tester (7), les circuits intégrés (8), La bande de contact (12), correspondant au cas où les plots de contact (21) des circuits intégrés (7) et (10) se trouvent alignés, est rectiligne; mais le cas général est celui de la bande de contact tel3), qui comporte des coudes ou des sinuosités. Au contraire, la bande de contact (14), qui dans la plaquette de liaison (1) était en excédent par rapport au nombre de plots de contact t21) du circuit à tester (7), est raccourcie par la photogravure pour ne toucher aucun des circuits intégrés (7) et (11). Après photogravure, les extrémités (18) des bandes de contact (12), (13), (14), etc. , sont légèrement recourbées vers le bas, tel qu'on le voit sur la figure 2, par exemple au moyen d'une presse. Les circuits intégrés (8), (9), (10), (11), sont des circuits intégrés spéciaux, qui rassemblent l'essentiel des fonctions d'interface entre le testeur et le circuit intégré à tester (7): amplificateurs, sources de courant et de tension contrôlées, générateurs et circuits de contrôle de synchronisation, etc. Ces circuits intégrés (8), (9), (10), (11), sont fixés sur une plaque céramique (15) selon les techniques courantes de la microélectronique hybride. Leurs bornes de liaison (23) avec le testeur sont reliées à la plaque (15) sur les côtés qui ne font pas face à la plaquette de liaison (1), selon les techniques courantes. Dans la plaque (15) est ménagée une ouverture centrale (16), dans laquelle vient s'insérer le circuit intégré å tester (7). Sur la figure 2 sont représentés sommairement le socle (19) sur lequel repose la plaque céramique (15), et le support (17) du circuit intégré à tester (7). Le socle (19) est fixe. Le support tel7) est monté sur un dispositif, non représenté, réalisé selon les techniques courantes, permettant d'une part un réglage fin de la position dans le sens horizontal, d'autre part une translation verticale par laquelle le circuit intégré å tester (7), une fois fixé à son support (17), est amené au même niveau que les circuits intégrés (8), (9), (10), (11). Dans le support (17) sont ménagés des trous d'aspiration (20) pour maintenir en place le circuit intégré ê tester (7) par succion. Le testeur comporte également des moyens non représentés, par lesquels la plaquette de liaison (1) peut être abaissée pour assurer les contacts entre les plots t21) -du circuit intégré å tester (7) et les plots t22) des circuits intégrés (8), (9), (10), (11). Il comporte aussi des moyens de visée pour le réglage fin de la position du circuit intégré à tester (7). Tous ces moyens sont connus et ne sont pas décrits ici. La procédure de test est donc séparée en deux opérations successives définies sommairement ci-dessous: - chaque fois qu'un circuit (7) de type nouveau est soumis au test, des plaquettes de liaison (1) sont photogravées selon un dessin défini pour tenir compte de la position effective des plots de contact (21) de ce nouveau type de circuit (7); une telle plaquette de liaison (lest montée sur le testeur; - chacun des exemplaires du circuit å tester est à son tour place sur le support (17), mis en position exacte puis relevé à sa position de travail, au même niveau que les circuits intégrés (8) à (11); puis la plaquette de liaison est abaissée Jusqu'à ce que ses extrémités (18) touchent les plots de contact (21) et (22) de tous les circuits intégrés (7) et (8) à (11); le test peut alors être effectué. La description ci-dessus n'est pas exclusive de variantes qui ne dénaturent pas le principe de l'invention, par exemple: - les circuits (8) à (11) peuvent être plus nombreux, et reliés par l'intermédiaire de conducteurs imprimés sur la plaque (15); - la plaque (15) peut être une carte imprimée ou un circuit hybride, portant divers composants actifs et passifs remplaçant une partie des circuits intégrés (8) à (11), et portant directement tout ou partie des plots de contact (22);; - les formes, dimensions, matériaux des pièces du système peuvent être différents - le testeur peut être compléte par divers accessoires connus - la feuille métallique (2) peut être en deux pièces, l'une comportant la partie centrale (5) et l'autre la couronne extérieure (4), chacune étant fixée à l'anneau céramique (3) sur l'une de ses faces, et comportant donc les bandes (6) scellées à l'anneau céramique (3) sur sa face correspondante, et les métallisations de l'anneau céramique étant respectivement connectées par métallisation sur les faces latérales: ainsi le circuit intégré à tester (7) peut être positionné dans un plan horizontal situé plusieurs millimètres au-dessous de la plaque REVENDICATIONS 1) Equipement de test de circuits intégrés présentés à l'état de pastilles nues, comportant des moyens pour établir simultanémént toutes les connexions entre les plots de contact (21) du circuit intégré à tester (7) et les plots de contact (22) de circuits reliés au testeur de maniere permanente, caractérisé en ce que parmi ces moyens se trouve un ensemble (1), désigné comme "plaquette de liaison", comportant plusieurs bandes conductrices (12), (13), , de la plaquette de liaison (1) peuvent former des contacts en même temps que sur les plots de contact (21) du circuit intégré à tester (7). 3) Equipement selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la plaque de circuits électroniques (15), recevant les contacts de la plaquette de liaison (1) , est un circuit hybride, comportant des circuits intégrés cob), (9), (10), (11) sur les plots de contact (22) desquels la plaquette de liaison (1) forme directement des contacts. 4) Procédé de fabrication de la plaquette de liaison (1) d'un équipement selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la plaquette de liaison (1) est réalisée en deux étapes successives, à savoir une premiere étape en série selon un modèle dans lequel la partie métallique (2) de la plaquette de liaison (1) comporte une couronne extérieure (4) et une partie centrale (5) non découpées, en contact électrique avec toutes les bandes métalliques (6) fixées å la piéce isolante (3), et une deuxieme étape par laquelle cette partie centrale et la couronne extérieure sont découpées selon les positions effectives des plots de contact (21) du circuit intégré à tester (7)