Brevet FR2635414A1 — publié le 19900216

DISPOSITIFS DE COMMUTATION OPTIOUE ET APPLICATIONS AU TEST DE CIRCUITS La présente invention concerne des dispositifs de commutation optique et leurs applications, notamment au test de circuits. L'invention a notamment pour objet un interrupteur optique comprenant une couche ou plaque d'un matériau photoconducteur transparent limité par deux faces dont l'une est propre à être placée en contact avec plusieurs points d'un circuit électrique, des moyens pour relier au moins une source de potentiel en certains points de l'autre face de ladite couche, et des moyens pour commander l'application d'un faisceau lumineux excitateur sélectivement auxdits points de l'autre face pour créer un canal de conduction entre ces points et des zones correspondantes du circuit électrique. L'invention concerne également un dispositif de transfert de charges électriques, entre une première face d'une couche photoconductrice reliée à une source de charges et une seconde face, sensiblement parallèle à ladite première face, et disposée à proximité électrique d'une couche de matériau électro-optique, et des moyens pour commander l'application d'un faisceau lumineux excitateur sélectivement en certains points de la première face pour commander un dépôt de charges électriques localisé à la surface de la couche électro-optique. Selon une application, l'invention propose un dispositif pour le test d'un circuit comprenant un support isolant sur une partie de la surface duquel s'étend un réseau de conducteurs, comportant une couche d'un milieu électro-optique couvrant au moins une partie de la surface du circuit et placée électriquement à proximité de la surface porteuse de conducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'excitation de noeuds du circuit comportant un interrupteur photoconducteur, relié par son entrée à une source de tension et par sa sortie au circuit, et susceptible de passer de l'état ouvert (non conducteur) à l'état fermé (conducteur) sous l'effet d'un faisceau lumineux de commande, de manière à relier électriquement la source de tension audit noeud interne. Selon une forme de réalisation avantageuse, l'interrupteur photoconducteur est constitué d'une couche de matériau photoconducteur disposée électriquement à proximité de la face supérieure (opposée au circuit) de la couche électro-optique, et dont la face supérieure est portée à un potentiel donné. Ainsi, sous l'effet d'un faisceau lumineux de direction sensiblement transversale au plan des couches, le matériau photoconducteur, normalement isolant, devient conducteur et amène la base de la couche photoconductrice, à l'aplomb dudit faisceau, à un potentiel sensiblement égal à celui imposé sur la face supérieure ; la proximité électrique des deux couches amène la face supérieure de la couche électro-optique à un autre potentiel donné; à travers la capacité constituée par la couche électro-optique, il s'établit un potentiel en un point de la face de celle-ci en contact avec un noeud donné du circuit. En variante, le dispositif comprend une seule couche disposée à proximité électrique du circuit, et présentant à la fois des propriétés électro-optique et photoconductrice. Selon une forme de réalisation avantageuse, sur la face supérieure (opposée au circuit) de la couche photoconductrice est disposée un film en un matériau électriquement conducteur et translucide, constituant une électrode. De préférence, la couche photoconductrice est placée en contact avec la couche électro-optique, ou (dans le cas d'une couche unique) avec le circuit. Avantageusement, la couche photoconductrice est formée d'un film polymère. Préférentiellement, le potentiel auquel est porté l'électrode transparente, disposée sur la face supérieure de la couche photoconductrice, est continu. Dans l'hypothèse où le dispositif comprend deux couches distinctes (photoconductrice et électro-optique), il est prévu des moyens d'évacuation des charges électriques susceptibles d'apparaître à la face supérieure de la couche électro-optique. De préférence, le faisceau lumineux est constitué d'une série d'impulsions lumineuses, émises par exemple par un laser. L'invention est avantageusement susceptible d'être appliquée au test de circuits intégrés, notamment du type sur tranche avant encapsulage ; dans cette application on prévoit un dispositif d'excitation optique à faisceau commandable, par exemple à l'aide d'un déflecteur acousto-optique. L'invention sera bien comprise à la lumière de la description qui suit se référant au dessin annexé dans lequel - La figure 1 est un schéma montrant en coupe le dispositif selon l'invention ; et - La figure 2 est un schéma électrique équivalent du dispositif de la figure 1. On connait des dispositifs susceptibles d'effectuer ces tests de circuits de façon automatique, par application de signaux d'excitation sur des noeuds du circuit et observation des signaux produits en réponse par le circuit testé. De tels dispositifs sont souvent dénommés, dans le domaine technique concerné, "équipements de tests automatiques", ou de façon abrégée "testeurs". On distingue ainsi les testeurs de cartes de circuits imprimés et les testeurs de circuits intégrés. Les testeurs de circuits assemblés, tels que des cartes de circuits imprimés, comportent deux familles, à savoir celle des testeurs fonctionnels et celle des testeurs in situ. Dans un testeur fonctionnel, les signaux d'excitation sont appliqués, et les signaux de sortie récupérés, exclusivement sur les bornes normales d'entrée et de sortie du circuit, tels par exemple que les connecteurs latéraux d'une carte de circuit imprimé. Ces signaux d'entrée et de sortie sont respectivement appliqués et observés en vue de s'assurer de la fonctionnalité correcte du circuit, considéré comme un ensemble. Les testeurs fonctionnels présentent l'inconvénient (en particulier lorsque des composants complexes sont impliqués) de devoir recouvrir à un grand nombre de combinaisons entrée/sortie (connues sour le nom de "configurations d'états" dans la technique concernée) pour essayer complètement le circuit, ce qui conduit à des tests exhaustifs de longue durée. Un autre problème est qu'il peut être impossible de tester certains composants du circuit, notamment les mémoires et compteurs numériques, car certains états de ces éléments sont susceptibles de ne pas pouvoir être commandés exclusivement à partir de noeuds externes. Par ailleurs, certaines conditions de sortie de certains dispositifs sont susceptibles de ne pas pouvoir être distinguées les unes des autres de l'extérieur. Pour ces raisons, certains circuits assemblés ne peuvent être contrôlés que de façon partielle par un testeur fonctionnel. En revanche, les testeurs in situ sont aptes à tester individuellement chaque composant d'un circuit assemblé, car ils sont conçus pour permettre l'accès à des noeuds internes du circuit, c'est-à-dire à des noeuds électriques autres que les bornes externes d'entrée et de sortie, par l'intermédiaire d'un élément matériel supplémentaire, connu de l'homme de l'art sous le nom de "planche de clous", et qui comprend un ensemble de sondes montées sur ressort, dont chacune a une position qui lui permet d'atteindre un noeud interne du circuit. Grâce à cette planche de clous, les entrées et les sorties peuvent être commandées et mesurées, de manière à vérifier individuellement la fonction de chaque composant. Les inconvénients des testeurs in situ sont, d'abord, la nécessité de prévoir un dispositif matériel supplémentaire, à savoir la planche de clous, qui doit être adapté à chaque circuit à tester, par exemple à chaque carte à tester, et la nécessité de prévoir des moyens pour tenir en place, et en contact l'un avec l'autre, le circuit à tester et la planche de clous. Un autre inconvénient est le risque d'endommagement des circuits testés lorsqu'une sortie d'un composant est commandée, par l'intermédiaire d'un clou, à un état autre que celui qui devrait logiquement résulter de ses signaux d'entrée, dans le but de tester un autre composant ayant une entrée reliée à cette sortie. De surcroît, la miniaturisation des circuits conduit à des difficultés d'accès grandissantes des noeuds internes des circuits testés.Enfin, les testeurs in situ sont intrinsèquement mal adaptés à l'observation des fonctions globales d'un circuit, notamment celles qui font intervenir les calages temporels respectifs des signaux produits par les différents composants. Par ailleurs, on a proposé dans la demande de brevet français N 87/10870, au nom de la demanderesse, un dispositif comprenant une couche d'un milieu électro-optique de dimensions sensiblement égales aux dimensions du circuit assemblé, et placé électriquement à proximité de la surface porteuse de conducteurs. Ce dispositif connu permet le test fonctionnel d'un circuit et d'obtenir un diagnostic sur la cause d'un défaut fonctionnel constaté, sans poser les mêmes problèmes mécaniques de connexion ni les problèmes de risques d'endommagement soulevés par un testeur in situ. Il présente en outre les avantages suivants. Tout d'abord, il permet de tester les cartes à la fin de la série des étapes de production, y compris après l'application du vernis ; ainsi les cartes peuvent être testées à l'état fini. Ensuite l'activité des noeuds internes peut être observée avec une perturbation tout-à-fait négligeable par rapport à celle qui est nécessairement introduite dans les testeurs classiques utilisant une sonde. Enfin, les tests sont conduits dans le même environnement opérationnel que celui dans lequel le circuit doit normalement fonctionner. Le dispositif décrit dans la demande de brevet précitée fonctionne à partir de signaux d'excitation identiques appliqués sur des connexions électriques à des noeuds externes du circuit. Grâce à l'invention, on peut disposer d'un dispositif de test de circuit qui présente les avantages des testeurs in situ, notamment en étant apte à appliquer des signaux d'excitation sur des noeuds internes du circuit, tout en conservant le principe avantageux de la détection optique ponctuelle du dispositif connu mentionné ci-dessus, et de surcroît susceptible d'être appliqué aussi bien à des circuits imprimés que des circuits intégrés. Avec ces derniers, il permet notamment le test de circuits sur tranches ou non encapsulés sans nécessiter de broches d'excitation. L'exemple de réalisation du dispositif selon l'invention appliqué au test de circuit et montré sur la figure 1, comprend une couche de matériau électro-optique 1 disposée en regard d'un circuit assemblé, tel qu'une carte de circuit imprimé 2 à tester, où sont disposés des composants 3,4. Une couche de matériau photoconducteur transparent 5 est disposée en regard de la face supérieure (opposée au circuit 2) de la couche électro-optique 1. La face supérieure de la couche photoconductrice 5 est portée au potentiel continu Vdc par l'intermédiaire d'une électrode constituée d'un film 6 en un matériau électriquement conducteur et transparent. L'ensemble est disposé de manière que la couche photoconductrice 5 soit disposée électriquement à proximité de la couche électro-optique 1 et de préférence en contact avec la face supérieure de cette dernière. De même, la couche électro-optique 2 est disposée de manière à être électriquement à proximité du circuit 2 et de préférence en contact avec la face supérieure de ce dernier. On entend par matériau photoconducteur en matériau présentant la propriété d'être normalement isolant électriquement et de devenir conducteur sous l'effet de la lumière. A titre d'exemple illustratif, la couche photoconductrice 5 présente une épaisseur de 20 microns et est constituée d'un polymère; à titre indicatif, la demande de brevet japonais Ne62273944 décrit une méthode de préparation d'un tel polymère,de même que les demandes de brevets et brevets EP 199 467, EP 175 402, JP 60258973 et FR 2 473 740. Le film constituant l'électrode transparente 6 présente une épaisseur de un à quelques microns. La couche électro-optique 1 a une épaisseur de l'ordre de 5 microns Des moyens d'émission de faisceau optique 7 (tels qu'un laser) sont prévus au dessus de la couche photoconductrice 5, et aptes à émettre un faisceau lumineux 8 sensiblement transversal aux couches 1 et 5.De préférence, le faisceau lumineux 8 est constitué d'une impulsion lumineuse, par exemple d'une durée de 10-6s. Ce faisceau peut être défléchi par des moyens non représentés pour venir sélectivement relier le potentiel de l'électrode transparente 6 à des noeuds sélectionnés du circuit. On peut notamment utiliser un/ou deux déflecteurs acoustooptiques croisés à cet effet. La description qui précède est principalement relative aux moyens d'excitation d'un noeud interne ou externe donné du circuit 2. Le dispositif de test selon l'invention comprend également des moyens de détection optique, connus en eux-mêmes et non représentés, propres à détecter et/ou mesurer les signaux de sortie recueillis sur certains noeuds internes et/ou externes donnés. Par exemple, le dispositif peut comporter les moyens décrits dans la demande de brevet français N 87/10870 déposée au nom de la demanderesse. Aux fins de tester le circuit 2, un noeud interne du circuit est choisi, par exemple un conducteur issu d'un composant 3. Les moyens d'émission optique 7 sont amenés à l'aplomb du noeud interne déterminé, et émettent une impulsion lumineuse sous la forme d'un faisceau lumineux 8. Sous l'effet de ce dernier, la couche photoconductrice 5, normalement isolante électriquement, devient conductrice, dans la zone touchée par le faisceau lumineux. La face inférieure de la couche 5 (en contact avec la couche électro-optique 1) est ainsi amenée, à l'aplomb du faisceau lumineux, à un potentiel V' avec V' = VDC. Par la capacité constituée par la couche électro-optique 1, apparaît sur la face inférieure de cette dernière (du côté du circuit) un potentiel V" avec V proche de V', et ce, à l'aplomb du faisceau lumineux 8. Le noeud interne choisi du circuit 2 correspondant au conducteur lié au composant 3 est donc porté à un potentiel donné V" pendant un temps donné. La couche photoconductrice 5 constitue une sorte d'interrupteur à commande optique susceptible de relier à un potentiel donné la face supérieure de la couche électro-optique et donc un noeud donné du circuit. La figure 2 montre un circuit électrique équivalent au dispositif de la figure 1, où la couche photoconductrice 5 est représentée par une capacité C1 en parallèle sur un interrupteur 9 en série avec une résistance R l'interrupteur 9 est commandé optiquement. La couche électro-optique I est représentée par une capacité C2 en série avec la capacité C1. Afin de réduire les pertes et d'obtenir au noeud interne donné une impulsion de tension satisfaisante, il convient que la capacité C2 soit la plus forte possible, tandis que la capacité C1 soit la plus faible possible ; ces caractéristiques peuvent être obtenues par l'intermédiaire de l'épaisseur des couches ; la couche électro-optique est prévue plus mince (5 microns) que la couche photoconductrice (20 microns). Une fois le noeud excité, on procède à la détermination de l'état de fonctionnement du composant 3 ou des autres composants, ou encore à des tests fonctionnels, par la détection optique des états de noeuds internes et/ou externes du circuit résultant de l'excitation du composant 3, par des moyens de détection mettant en oeuvre la couche électro-optique 1 tels que par exemple ceux décrits dans la demande de brevet mentionnée précédemment. Il est important de noter que dans le cas d'un testeur de circuit imprimé, le dispositif selon l'invention permet l'excitation d'un noeud interne d'un circuit sans les inconvénients des testeurs in situ connus à planche de clous. Dans le cas d'un testeur de circuit intégré, le dispositif permet de venir exciter des noeuds (externe ou interne) par exemple à la surface d'une tranche de silicium sans nécessiter de broches de contact mécanique. Le dispositif peut être également pourvu de moyens d'évacuation des charges électriques susceptibles d'apparaître à la surface supérieure (du côté opposé au circuit) de la couche électro-optique 1. Lesdits moyens peuvent par exemple être mis en oeuvre en rendant la couche électro-optique légèrement conductrice (par tout moyen connu). D'une manière générale, la couche de matériau photoconductrice doit consituer un bon conducteur pour la plage de longueurs d'ondes utilisées pour l'excitation et être relativement isolante en dehors de cette plage où est choisie la longueur d'onde des faisceaux de lecture. REVENDICATIONS 1 - Interrupteur optique comprenant une couche ou plaque d'un matériau (5) photoconducteur transparent limitée par deux faces dont l'une est propre à être placée en contact avec plusieurs points d'un circuit électrique (2), des moyens pour relier au moins une source de potentiel (Vdc) en certains points de l'autre face de ladite couche, et des moyens (7) pour commander l'application d'un faisceau lumineux excitateur (8) sélectivement auxdits points de l'autre face pour créer un canal de conduction entre ces points et des zones correspondantes du circuit électrique. 2 - Dispositif de transfert de charges électriques, entre une première face d'une couche photoconductrice (5) reliée à une source de charges (Vdc) et une seconde face, sensiblement parallèle à ladite première face, et disposé à proximité électrique d'une couche de matériau électro-optique (1), et des moyens (7) pour commander l'application d'un faisceau lumineux excitateur (8) sélectivement en certains points de la première face pour commander un dépôt de charges électriques localisé à la surface de la couche électro-optique (1). 3 - Dispositif pour le test d'un circuit (2) comprenant un support isolant sur une partie de la surface duquel s'étend un réseau de conducteurs (3,4), comportant une couche d'un milieu électro-optique (1) couvrant au moins une partie de la surface du circuit et placée électriquement à proximité de la surface porteuse de conducteurs (3,4), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'excitation de noeuds du circuit comportant un interrupteur photoconducteur, relié par son entrée à une source de tension (Vdc) et par sa sortie au circuit, et susceptible de passer de l'état ouvert (non conducteur) à l'état fermé (conducteur) sous l'effet d'un faisceau lumineux de commande (8), de manière à relier électriquement la source de tension audit noeud interne. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'interrupteur photoconducteur (5) est constitué d'une couche de matériau photoconducteur disposée électriquement à proximité de la face supérieure (opposée au circuit (2)) de la couche électro-optique (1), et dont la face supérieure est portée à un potentiel donné (Vdc). 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche photoconductrice (5) est placée en contact avec la couche électro-optique (1). 6 - Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend une seule couche disposée à proximité électrique du circuit, et présentant à la fois des propriétés électro-optique et photoconductrice. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche unique photoconductrice et électro-optique est placée en contact avec le circuit. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que, sur la face supérieure (opposée au circuit) de la couche photoconductrice (5), est disposée une életrode constituée d'un film (6) en un matériau électriquement conducteur et translucide, et reliée à la source de tension (Vdc). 9 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la couche photoconductrice est formée d'un film polymère. 10- Dispositif selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que la source de tension est apte à fournir un potentiel continu (Vdc). 11- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens d'évacuation des charges électriques susceptibles d'apparaître à la face supérieure (opposée au circuit) de la couche électro-optique (1). 12- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le faisceau lumineux (8) est constitué d'une série d'impulsions lumineuses. 13- Dispositif selon l'une des revendications 3 à 12, appliqué au test de circuits intégrés, notamment du type sur tranche avant encapsulage, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'excitation optique à faisceau commandable, tel que par exemple pourvu d'un déflecteur acousto-optique. 14- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le faisceau lumineux (8) est un faisceau laser. 15- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour commander l'application d'un faisceau lumineux excitateur (8) sont aptes à provoquer l'excitation simultanée de plusieurs points (3,4) du circuit (2).