Brevet FR2730862A1 — publié le 19960823

CONNECTEUR À COINS AMÉLIORÉ POUR CIRCUITS INTEGRE S CONTEXTE DE L'INVENTION Un connecteur à coins pour circuits intégrés est connu d'après la demande de Brevet U.S. S/N 08/143, 005, déposée le 26 octobre 1993. Le connecteur à coins décrit dans celle-ci comprend des doigts effilés de métal conducteur séparés par un isolant. Les doigts effilés sont en forme de coin, en ce qu'ils sont plus minces à leurs extrémités, de sorte qu'ils peuvent entrer plus facilement dans l'espace existant entre pattes adjacentes d'un circuit intégré (CI). Une rangée de coins effilés (c'est-à-dire de doigts effilés) est montée, et ils sont espacés de façon à s'intercaler avec les pattes du CI. C'est-à-dire que les pattes du CI forment également une rangée avec une certaine valeur d'espacement entre pattes, entre les pattes situées le long de la direction de la rangée. Les pattes du CI ont des côtés qui sont tournés l'un vers l'autre le long de la direction de la rangée, et qui sont séparés par la valeur de l'espace entre pattes. Intercalage signifie que les doigts ou coins effilés pénètrent dans l'espace entre pattes et viennent en contact avec les côtés face à face des pattes du CI. Ainsi, le côté gauche d'un coin entrant dans un espace entre pattes particulier vient en contact électrique avec le côté droit de la patte du CI située à gauche de cet espace entre pattes, et le côté droit de ce coin vient en contact électrique avec le côté gauche de la patte du CI située à droite de cet espace entre pattes. À mesure que la profondeur de pénétration est augmentée, les parties plus épaisses du coin entrent dans l'espace entre pattes, le remplissant complètement, et effectuant une bonne action de frottement et une pression de contact ferme entre les côtés des pattes du CI et les côtés des coins. À l'intérieur de la rangée de coins, le côté gauche de chaque coin est connecté électriquement au côté droit de son coin voisin situé à droite, ce qui signifie implicitement que le côté droit de chaque coin est également connecté électriquement au côté gauche de son coin voisin situé à droite. Cette interconnexion des coins dans une rangée de ceux-ci produit un effet très souhaitable: s'il y a n pattes sur le CI et n+1 coins dans une rangée, alors chaque patte du CI est en contact électrique en deux endroits différents avec deux coins différents. Ceci ajoute une solide fiabilité au connecteur à coins. La présente Figure 1 (qui est également la Figure 1 dans la demande mentionnée ci-dessus) illustre de façon générale la technique décrite ci-dessus. Il faut remarquer que les coins s'intercalent avec les côtés face à face des pattes adjacentes du CI, et qu'il n'est pas recherché l'obtention d'un contact avec les faces externes des pattes du CI; en remplacement, les coins passent entre les pattes. Aussi avantageuse que soit la technique décrite ci-dessus de connexion des coins, la pratique des connecteurs à coins tels que décrits dans la demande '005 a révélé des problèmes occasionnels dans leur utilisation. En bref, il se produit parfois que certains coins du connecteur ne réalisent pas de contact électrique avec les pattes correspondantes du CI, sauf si des forces inconfortablement élevées sont utilisées pour enfoncer le connecteur en place. Une autre conséquence est l'augmentation de la difficulté d'une extraction sure. Non seulement ceci augmente le souci d'une contrainte mécanique supplémentaire sur le CI, mais également de dégâts non intentionnels au connecteur à coins par un procédé qui ressemble davantage à ce qui peut se produire lorsqu'un CI est extrait d'un support serré en utilisant le pouce et l'index. Un "pouce en deux rangées" se produit lorsque le CI glisse dans la saisie et que ses pattes finissent par être appuyées douloureusement dans le pouce. (Un simple outil d'extraction ressemblant à une toute petite pince est en fait préféré pour la tâche d'extraction de la sonde à coins; toutefois, il a malheureusement tendance à ne pas se trouver sous la main quand il est nécessaire.) les coins ne sont pas réellement pointus, et pour un élément monté en surface ayant des pattes centrées sur 0,0197 pouce (0,5 mm), ils sont suffisamment proches les uns des autres pour qu'un tel accident ne perce pas la peau; mais il peut déformer les coins. Ceci est davantage un désagrément qu'un résultat fatal, car les coins sont habituellement facilement remis en forme à l'aide d'une lame de couteau sous un microscope de faible puissance. Deux faits semblent produire les problèmes décrits ci-dessus. L'un est la non uniformité des espaces entre pattes du CI (provenant de variations dans le procédé d'extraction par barre d'arrêt). L'autre est la rigidité des coins individuels, qui empêche une conformation facile aux variations des espaces entre pattes. L'idée est qu'un petit espace entre pattes nécessite davantage de force pour y pénétrer, et peut arrêter la pénétration globale de la sonde à coins avant que tous les coins aient réalisé le contact. (Il ne semble pas qu'il y ait une quelconque variation de l'espacement entre centres des pattes du CI, mais seulement de la taille de l'espace restant entre pattes adjacentes lorsque la barre d'arrêt est déviée.) Un autre problème a également été rencontré, qui est le grattage de la soudure des pattes étamées du CI par les extrémités des coins. Ceci peut provoquer un amas de débris de soudure à l'extrémité d'un coin, qui court-circuite les deux côtés du coin. Ceci est assez indésirable, car les deux côtés d'un coin sont associés à deux pattes différentes d'un CI, et la liaison des côtés d'un coin court-circuite alors ensemble ces pattes lorsque le connecteur à coins est installé sur le CI. Il serait alors souhaitable d'augmenter la compressibilité et la souplesse côte à côte des coins, de façon qu'ils puissent mieux se conformer aux variations des espaces entre pattes dans la réalisation des CI, diminuant ainsi la force d'insertion nécessaire pour assurer le contact entre les coins et les côtés des pattes. Il serait également souhaitable d'éliminer l'accumulation de débris de soudure des extrémités des coins. Il serait en outre souhaitable que la compressibilité et la souplesse augmentées et que la défense contre les débris de soudure facilitent l'alignement initial du connecteur à coins avec le CI, et facilitent l'obtention de la reconnaissance d'un tel intercalage lorsqu'il est obtenu. RÉSUMÉ DE L'INVENTION Une solution au problème de la conformation des coins consiste à proposer une sonde à coins pour connecter un équipement de test aux pattes d'un circuit intégré, la sonde à coins comprenant: * au moins une rangée de n+1 coins effilés séparés de façon à s'intercaler avec une rangée de n pattes du circuit intégré; chaque coin effilé comportant une première et une deuxième surfaces conductrices séparées par un isolant, auquel elles sont liées sur les côtés opposés par une première et une deuxième couches intermédiaires respectives d'adhésif; * chaque coin effilé ayant une pointe, pour que les coins effilés intérieurs dans leur rangée entrent dans l'espace entre deux pattes adjacentes du circuit intégré, et chaque coin effilé ayant également une extrémité d'aboutement fixée à une structure de support qui ancre physiquement les coins effilés dans leur rangée, et qui effectue une connexion électrique entre les première et deuxième surfaces conductrices de l'équipement de test; et * au moins l'une des première et deuxième couches d'adhésif n'étant disposée qu'entre l'extrémité d'aboutement des coins effilés et un emplacement intérieur le long de la longueur des coins effilés qui se trouve entre l'extrémité d'aboutement et la pointe, l'absence d'adhésif entre l'emplacement intérieur et la pointe produisant un espace entre la surface associée de la première et de la deuxième surfaces conductrices et l'isolant. De façon préférée l'isolant s'étend au delà des pointes des coins effilés. Avantageusement les première et deuxième surfaces conductrices sont biseautées aux pointes des coins effilés, afin de former des pointes de ciseaux. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La Figure 1 est une vue en perspective d'une sonde à coins ayant quatre rangées de coins ou doigts effilés, positionnés au dessus d'un circuit intégré, avec quatre des rangées de pattes duquel la sonde est destinée à faire contact en enfonçant des conducteurs effilés à deux faces entre ces pattes; la Figure 2 est une vue d'extrémité d'un boîtier de circuit intégré ayant deux rangées de pattes sur les côtés, et étant sondé par une sonde à coins similaire à celle de la Figure 1, à l'exception du fait que, pour simplifier la vue, elle n'a que deux rangées de coins; la Figure 3 est une vue latérale de l'agencement de la Figure 2, et elle représente les emplacements o s'effectue l'enfoncement sur les pattes d'un CI monté en surface standard; et la Figure 4 est une vue de bord de coins améliorés représentés pour des valeurs de pénétration diverses de l'espace entre pattes entre les pattes d'un circuit intégré. DESCRIPTION D'UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ En se référant maintenant à la Figure 1, dans laquelle est représentée une vue en perspective d'une sonde à coins 1 ayant neuf coins par côté 2 placés au dessus d'un CI 4, avec des rangées de pattes 3, ayant huit pattes par rangée. Le CI 4 est monté sur une carte de circuit imprimé 5. L'utilisation de huit pattes par côté sur le CI n'est pas courante dans la pratique réelle (bien que celle-ci ne soit pas irréaliste); vingt-cinq ou davantage est vraisemblable. Huit pattes par rangée 3 et neuf coins par côté 2 sont représentés sur la Figure uniquement par simplicité et facilité d'illustration. Les détails relatifs à la partie supérieure de la sonde à coins, concernant la façon dont les surfaces conductrices des coins sont connectées au bloc de broches supérieur, et la manière exacte dont sont fabriqués les coins eux-mêmes, sont entièrement présentés dans la demande '005, et il n'est pas nécessaire de les répéter ici. La Figure 2 représente une vue d'extrémité d'une situation semblable à celle de la Figure 1, à l'exception du fait que le CI 7 a des pattes 9 sur deux côtés seulement. Ceci a été effectué pour permettre une w e d'extrémité qui ne soit pas encombrée, sans avoir à indiquer une rangée de pattes en avant. Des coins ou doigts effilés 8 sont clairement représentés sur la Figure, passant entre des pattes 9. La zone de contact entre les coins et les pattes du CI est sensiblement la courbe en S 10 située entre les emplacements o les pattes sortent du CI et se courbent vers le bas, et o elles sont recourbées pour rencontrer la carte 5. Est également représenté un bord incliné 11 qui facilite l'obtention du positionnement de la sonde à coins au dessus du CI. La Figure 3 est la vue latérale de la situation indiquée sur la Figure 2. Sur la Figure 2, les côtés conducteurs 12 des coins 8 ont été représentés plus épais qu'ils le sont réellement, afin qu'ils puissent être distingués plus facilement. Les détails relatifs aux parties intérieures des coins ne sont également pas indiqués en faveur de ce qui est représenté sur la Figure 4, à l'exception d'une pièce de matériau isolant 13 s'étendant vers le bas depuis le fond de chaque coin. Ceci est également indiqué sur la Figure 2. Il faut également remarquer que les surfaces conductrices ont été biseautées aux extrémités des coins. Le biseautage des extrémités des coins et la pièce de matériau isolant 13 faisant saillie atteignent deux buts. Premièrement, ils rendent les pointes des coins plus pointues, car la pointe elle-même occupe une largeur moindre dans la direction le long des coins ou pattes. Ceci facilite la mise en place initiale de l'intercalage pré-liminaire avant pénétration complète des espaces entre pattes par la totalité de l'épaisseur des coins. Ceci permet également d'éviter la constitution d'un pont électrique entre les deux côtés conducteurs de chaque coin par des débris de soudure. La pièce d'isolant formant saillie constitue un barrage mécanique contre la formation d'un pont, et les extrémités biseautés arrachent moins de soudure des pattes du CI au départ, et de toutes façons présentent un rebord moins important pour que celle-ci s'accumule. Une vue latérale des coins améliorés (8, 14 à 8, 20) est représentée sur la Figure 4. En se référant maintenant au coin 14, il faut remarquer qu'il est fait d'un empilement de matériaux. À l'extérieur, se trouvent des surfaces conductrices 21 et 22 de BeCu d'environ 76 gm d'épaisseur. Un noyau central 25 est fait de polyimide d'environ 51 gm d'épaisseur. Les surfaces conductrices 21 et 22 sont liées au noyau central 25 par des couches d'adhésif respectives 23 et 24 qui ont environ 51 gm d'épaisseur. Il faut remarquer que les couches d'adhésif 23 et 24 ne s'étendent pas sur toute la longueur du coin 14 à 20. En remplacement, elles ne s'avancent que partiellement vers la pointe, et fournissent ainsi des espaces d'air 26 et 27. Ils ajoutent une déformabilité élastique aux coins lorsqu'ils sont comprimés entre deux pattes adjacentes et 31 du CI. Il faut également remarquer que les pointes 28 et 29 des surfaces conductrices ont été rodées pour produire un biseau, et que le noyau central descend d'une longueur convenable en dessous de la pointe, par exemple sur environ 0,25 mm. La Figure 4 montre deux espaces d'air 26 et 27. Selon l'épaisseur des matériaux utilisés, la valeur de compressibilité exigée et probablement d'autres facteurs, un seul espace d'air peut être suffisant. C'est-à-dire qu'en supposant que l'espace d'air 27 soit estimé inutile, la couche d'adhésif 24 s'étendrait sur toute la longueur des coins. D'une façon liée, si un coin très épais était requis, fait de couches supplémentaires d'adhésif et d'isolant de chaque côté de la couche de noyau central d'isolant 25, un tel coin épais pourrait avoir trois ou quatre espaces d'air pour produire une valeur de compressibilité correspondante. De plus, ces espaces d'air "supplémentaires" (non représentés) commenceraient à des emplacements situés le long de la longueur du coin, qui seraient différents des emplacements o commencent les espaces d'air "d'origine" (c'est-à-dire 26, 27). Les épaisseurs finies du coin 14 sont représentées dans des positions différentes le long de la longueur du coin. Les positions représentées sont en microns au dessus de l'extension la plus éloignée des extrémités biseautées 28 et 29 des surfaces conductrices 21 et 22, et concernent un circuit intégré ayant un espace entre pattes de 0,254 mm maximum, pour des pattes disposées selon un espacement entre centres de 0,5 mm. Les coins 15 à 20 sont indiqués comme situés à différentes hauteurs au dessus, et pénétrant dans, des paires adjacentes de pattes du CI. Il faut remarquer l'action de pliage vers l'intérieur des coins 19 et 20, lorsque les espaces d'air 26 et 27 sont consommés par la pénétration substantielle des coins dans l'espace entre pattes du CI. L'espace entre pattes peut être supposé comme étant de 0,254 mm pour l'exemple représenté sur la Figure 4. Les résultats de l'utilisation du coin amélioré décrit ci- dessus sont considérables. Une sonde à coins du type non amélioré pour un élément 144 monté en surface, avec des pattes centrées à 0,5 mm, nécessite une force allant jusqu'à vingt kilos pour effectuer la mise en place, en fonction des variations des espaces réels entre pattes pour le circuit intégré individuel. Une sonde à coins améliorée telle que décrite ici, peut se satisfaire d'une force aussi faible que cinq kilos pour la mise en place sur ce même CI. Ceci correspond à une diminution de 28 à 56 grammes environ de force par patte par rapport à environ 56 à 112 grammes de force par patte du circuit intégré. REVENDICATIONS 1. Une sonde à coins (1) pour connecter un équipement de test aux pattes (9, 30, 31) d'un circuit intégré (7), la sonde à coins comprenant: * au moins une rangée de n+1 coins effilés (8, 14 - 8, 20) séparés de façon à s'intercaler avec une rangée de n pattes (30, 31) du circuit intégré; * chaque coin effilé comportant une première et une deuxième surfaces conductrices (21, 22) séparées par un isolant (13, 25), auquel elles sont liées sur les côtés opposés par une première et une deuxième couches intermédiaires respectives d'adhésif (23, 24); * chaque coin effilé ayant une pointe (28, 29), pour que les coins effilés intérieurs dans leur rangée entrent dans l'espace entre deux pattes adjacentes du circuit intégré, et chaque coin effilé ayant également une extrémité d'aboutement fixée à une structure de support qui ancre physiquement les coins effilés dans leur rangée, et qui effectue une connexion électrique entre les première et deuxième surfaces conductrices de l'équipement de test; et * au moins l'une des première et deuxième couches d'adhésif (23, 24) n'étant disposée qu'entre l'extrémité d'aboutement des coins effilés et un emplacement intérieur le long de la longueur des coins effilés qui se trouve entre l'extrémité d'aboutement et la pointe, l'absence d'adhésif entre l'emplacement intérieur et la pointe produisant un espace (26, 27) entre la surface associée de la première et de la deuxième surfaces conductrices et l'isolant. 2. Une sonde à coins selon la revendication 1, dans laquelle l'isolant (15, 25) s'étend au delà des pointes des coins effilés (8,14 - 8 - 20). 3. Une sonde à coins selon la revendication 1, dans laquelle les première et deuxième surfaces conductrices (21, 22) sont biseautées aux pointes des coins effilés, afin de former des pointes de ciseaux.