Brevet FR2740224A1 — publié le 19970425

DISPOSITION DE SONDE DE MESURE PAR CONTACT POUR CONNECTER ELECTRIQUEMENT UN SYSTEME DE TEST AUX PLAGES DE CONTACT CIRCULAIRES D'UN DISPOSITIF QUI DOIT ETRE TESTE La présente invention se rapporte à une disposition de sondes de mesure par contact pour connecter électriquement un système de test aux plages de contact circulaires d'un dispositif qui doit être testé. Afin d'obtenir une faible résistance de contact, les sondes de mesure par contact sont pressées orthogonalement sur les plages de contact et pour ajuster les différences de hauteur des plages de contact provoquées par une surface irrégulière d'un dispositif qui doit être testé, elles peuvent être déformées latéralement. Des sondes de mesure par contact de ce type peuvent être utilisées, par exemple, pour détecter les coupures et courts- circuits dans des ensembles de circuits électriques de composants micro-électroniques. Le test électrique de composants micro-électroniques, tels que cartes de circuit imprimées, modules en céramique ou puces semi-conductrices, est actuellement effectué principalement avec des cartes à aiguilles ou à pointes. En plus de leur faible durabilité et du besoin fréquent de réajustement, la limitation principale de l'utilisation des cartes à aiguilles ou à pointes est la distance minimale entre deux aiguilles ou GE 9 95 043 pointes adjacentes: la distance est d'environ 100 mn dans le cas le plus favorable. Une alternative a été proposée pour tester des dispositifs d'alimentation électrique avec des fils déformables. Leur caractéristique principale est le guidage individuel par serpentement de chaque fil dans un empilage de plaques de guidage. Les rainures du guidage traversent chaque plaque de guidage orthogonale à sa surface. L'avantage principal de cette technique provient de la possibilité de pouvoir produire des dispositions bidimensionnelles relativement denses de fils de contact. Dans cette technique de fils déformables, des trous de passage doivent être percés à travers les plaques de guidage avec un diamètre au moins aussi important que le diamètre de la sonde de mesure par contact. La distance entre les trous est limitée par la technique de perçage elle-même, du fait que les épaisseurs des parois entre les trous ne peuvent pas descendre au-dessous de certains minimums. Une disposition de sondes de mesure par contact de ce type est connue à partir du Brevet Européen EP-A-O 283 545. Celui-ci décrit comment, en dépit d'un diamètre réduit des sondes de mesure par contact, la faible résistance de contact nécessaire peut être obtenue par une disposition et conception appropriées de l'empilage des plaques perforées. Le brevet des Etats-Unis 5 385 477 décrit un dispositif de mise en contact par fils déformables dans lequel les fils déformables sont encapsulés dans un logement rempli de matériaux élastiques diélectriques qui sont ainsi élastiquement couplés ensemble. Ceci permet une disposition plus dense des fils tout en assurant toujours que les fils individuels soient isolés les uns par rapport aux autres. L'avantage des dispositions à fils déformables décrites est la possibilité de pouvoir produire des dispositions de sondes de mesure par contact bidimensionnelles ou plates relativement GE 9 95 043 denses. De nombreuses applications de test dans la micro- électronique spécifient seulement des dispositions de sondes de mesure par contact denses unidimensionnelles ou linéaires. Le but de l'invention est de proposer une disposition de sondes de mesure par contact facile à produire et à faible coût avec une disposition linéaire et plate très dense. Ce but est atteint au moyen des caractéristiques énoncées dans la revendication 1. Dans la disposition des sondes de mesure par contact en conformité avec l'invention, les sondes de mesure par contact pressées orthogonalement sur les plages de contact sont placées dans des rainures de guidage qui se trouvent parallèles à la surface de la plaque de guidage et sont recouvertes par une plaque protectrice. Les sondes de mesure par contact se courbent latéralement dans les zones prévues qui se trouvent de manière identique parallèles à la surface des plaques de guidage et sont recouvertes par la plaque protectrice. Les plaques de guidage dans un plan d'une plaque de guidage et les zones pour la courbure latérale peuvent être disposées beaucoup plus densément l'une après l'autre dans un plan que cela n'est possible dans les divers plans empilés. Les parois entre les rainures de guidage individuelles et les zones pour la courbure latérale peuvent être beaucoup plus minces que lorsque des trous de passage avec le diamètre des rainures de guidage doivent être percés à travers de nombreuses plaques de guidage. De manière identique à une disposition généralement plus dense de fils de contact, une disposition unidimensionnelle très dense de sondes de mesure par contact peut en particulier être obtenue à faible coût par ce moyen. GE 9 95 043 Une caractéristique avantageuse est que les rainures de guidage et les zones pour la courbure latérale sont produites au moyen de techniques d'attaque. Ceci permet une production très précise des structures, mais également avec ces procédés, leur géométrie peut être choisie d'une manière telle qu'une friction plus faible se produit dans les rainures de guidage et les zones pour la courbure latérale. Ceci améliore nettement la durabilité de la disposition des sondes de mesure par contact. Ce qui suit décrit l'invention de manière plus détaillée en liaison avec les illustrations sur lesquelles: La Fig. 1 est une vue en coupe à travers un dispositif qui doit être testé et à travers une plaque de guidage d'une disposition de sondes de mesure par contact dans lequel les sondes sont placées opposées aux plages de contact du dispositif qui doit être testé. La Fig. 2 est une vue en coupe à travers la disposition des sondes de mesure par contact le long de la ligne AA' sur la Fig. 1, les sondes de mesure par contact étant dans les rainures de guidage. La Fig. 3 est une vue d'en haut d'une plaque de guidage avec de nombreuses rainures de guidage et zones adjacentes pour courbure latérale des sondes de mesure par contact. La Fig. 4 est une vue en coupe à travers une disposition de sondes de mesure par contact orthogonales à la plaque de guidage, les sondes de mesure par contact étant dans les rainures de guidage et avec des repères d'ajustement. La Fig. 5a) est une vue en coupe à travers la plaque de GE 9 95 043 guidage d'une disposition de sondes de mesure par contact, dans laquelle les zones pour la courbure latérale des sondes de mesure par contact sont dans un plan alterné au-dessus des rainures de guidage et dans un plan au-dessous de celles-ci. La Fig. 5b) est une vue en coupe à travers la plaque de guidage le long de la ligne AA' sur la Fig. 5a). La Fig. 5c) est une vue en coupe à travers la plaque de guidage le long de la ligne BB' sur la Fig. 5a). La Fig. 6a) est une vue en coupe à travers la plaque de guidage d'une disposition de sondes de mesure par contact, dans laquelle les zones pour la courbure latérale des sondes de mesure par contact sont alternées dans un plan au-dessus des rainures de guidage et dans un plan au-dessous de celles-ci et la plaque protectrice est partiellement représentée. La Fig. 6b) est une vue en coupe à travers la plaque de guidage le long de la ligne AA' sur la Fig. 6a). La Fig. 6c) est une vue en coupe à travers la plaque de guidage le long de la ligne BB' sur la Fig. 6a). La Fig. 7 est une vue en coupe à travers une disposition de sondes de mesure par contact avec de nombreuses plaques de guidage empilées, orthogonales à la surface de la plaque de guidage, les sondes de mesure par contact étant dans les rainures de guidage et avec des repères d'ajustement ajustés les uns aux autres conçus sous la forme de trous de passage. La vue en coupe à travers la plaque de guidage 7 d'une GE 9 95 043 disposition de sondes de mesure par contact 1 sur la figure 1 montre une disposition linéaire dense de rainures de guidage remplie avec des sondes de mesure par contact 4 et des zones 6a, 6b pour courbure latérale des sondes de mesure par contact 4. Les sondes de mesure par contact 4 sont placées opposées aux plages de contact 2 d'un dispositif qui doit être testé 3. Comme dans le cas des dispositifs de mise en contact avec des fils déformables connus à partir de l'état de la technique, les sondes de mesure par contact 4 peuvent être courbées ou déformées individuellement dans les zones 6a, 6b prévues pour celles-ci. Les rainures de guidage 5 et les zones 6a, 6b pour la courbure ou déformation latérale des sondes de mesure par contact 4 se trouvent dans un plan parallèle à la surface d'une plaque de guidage 7. La figure 3 montre la vue d'en haut d'une plaque de guidage 7 avec de nombreuses rainures de guidage 5 et zones 6a, 6b adjacentes pour la courbure ou déformation latérale des sondes de mesure par contact. Les zones 6a, 6b pour la courbure ou déformation latérale des sondes de mesure par contact 4 sont disposées le long des rainures de guidage 5, s'alternant côte à côte et à niveau les unes des autres. Comme on peut le voir à partir de la vue en coupe le long de la ligne AA' de la figure 1 représentée sur la figure 2, la plaque de guidage est recouverte d'une plaque protectrice 8. Une disposition de sondes de mesure par contact linéaire ou unidimensionnelle peut ainsi être réalisée au moyen de deux plaques. Lesdites deux plaques peuvent être sous la forme de plaques de guidage ou, comme dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, comme une plaque de guidage et une plaque protectrice sans nervure. La profondeur T et la largeur w des rainures de guidage 5 et des zones 6a, 6b pour la courbure ou déformation latérale des sondes de mesure par contact 4 correspondent à au moins le diamètre d'une sonde de mesure par contact. GE 9 95 043 Les matériaux pour la plaque de guidage 7 et pour la plaque protectrice 8 devraient être choisis d'une manière telle qu'ils aient essentiellement les mêmes coefficients de dilatation thermique. Le silicium est spécialement approprié comme le matériau pour la plaque de guidage et le matériau de la plaque protectrice peut de préférence être du verre Pyrex, du fait que ces deux matériaux ont le même coefficient de dilatation thermique. Ces matériaux peuvent également être facilement soudés ensemble ou raccordés ensemble au moyen d'adhésif ou sans adhésif au moyen d'une liaison anodique. La disposition latérale des rainures de guidage et des zones pour la courbure ou déformation latérale dans le même plan d'une plaque de guidage est spécialement avantageuse du fait que, comme résultat, un empilement de nombreuses plaques de guidage n'est plus nécessaire pour former les zones pour la courbure ou déformation latérale. Un autre avantage de la disposition des sondes de mesure par contact en conformité avec l'invention est la possibilité de les fabriquer en utilisant les techniques d'attaque habituelles de la technologie des semi-conducteurs, telles qu'attaque au plasma, basée sur la disposition latérale des rainures de guidage 5 et des zones 6a, 6b pour la courbure ou déformation latérale des sondes de mesure par contact 4 dans seulement un plan. Les techniques d'attaque, telles qu'attaque au plasma ou attaque par ions réactifs, sont particulièrement appropriées. I1 s'ensuit qu'il n'est plus nécessaire de percer à travers les plaques de guidage comme c'est le cas dans les dispositifs à fils déformables classiques. Les techniques d'attaque citées précédemment permettent également un contrôle dimensionnel beaucoup plus précis. Ceci est la clef pour créer une disposition beaucoup plus dense de rainures de guidage. La profondeur de l'attaque est de beaucoup inférieure à l'épaisseur de la plaque qui devrait être percée; elle correspond au diamètre d'une sonde de mesure par contact. I1 GE 9 95 043 s'ensuit que la technique d'attaque est non seulement précise mais également beaucoup plus efficace au niveau du coût. Les zones qui doivent être attaquées sont définies par des procédés de photogravure, comme cela est habituel à partir de la technologie des semi-conducteurs. Ces procédés permettent que différentes géométries soient utilisées pour les rainures de guidage et les zones pour la courbure ou déformation latérale. La sélection des géométries particulièrement appropriées et la formation des bords rendue possible par l'attaque, par exemple des rainures de guidage ou zones de courbure avec des parois arrondies peuvent réduire le frottement et améliorer ainsi sensiblement la durabilité des fils de contact. De nombreuses applications des dispositifs de mise en contact demandent l'ajustement précis des sondes de mesure par contact aux plages de contact correspondantes du dispositif qui doit être testé. A cette fin, des repères d'ajustement 9 peuvent être prévus dans la plaque de guidage, comme il est représenté sur la figure 4. Ces repères d'ajustement sont produits dans des positions bien définies par rapport aux rainures de guidage au moyen de procédés de photogravure et de techniques d'attaque précises. Il s'ensuit qu'ils peuvent être adaptés aux repères d'ajustement du dispositif qui doit être testé au moyen d'une simple optique de transmission de lumière. Afin d'obtenir des dispositions de sondes de mesure par contact encore plus denses, dans un autre mode de réalisation de l'invention, les zones 6a, 6b pour la courbure ou déformation latérale des sondes de mesure par contact 4 sont alternativement dans un plan au-dessus et dans un plan au- dessous du plan des rainures de guidage 5 destinées aux sondes de mesure par contact. Ce mode de réalisation est représenté sur la figure 5a), celle-ci étant une vue en coupe à travers une plaque de guidage d'une disposition de sondes de mesure par contact de ladite conception. La figure 5a) représente GE 9 95 043 trois plans différents. La vue en coupe à travers la plaque de guidage le long de la ligne AA' sur la figure 5a) montre sur la figure 5b), le plan le plus en bas, le plan des zones pour la courbure ou déformation latérale dans lequel les sondes de mesure par contact peuvent être courbées vers le bas comme observé à partir du plan des rainures de guidage. La profondeur des zones attaquées est une profondeur de deux unités et est au moins le double du diamètre d'une sonde de mesure par contact. Le plan au milieu correspond au plan des rainures de guidage. La figure 5c) est une vue en coupe à travers la plaque de guidage le long de la ligne BB' sur la figure 5a) et est de nouveau le plan dirigé vers le bas comme observé à partir des rainures de guidage d'un groupe des zones pour la courbure ou déformation latérale. La disposition représentée sur les figures 5a) à 5c) demande une seconde plaque de guidage comme plaque protectrice ayant la même structure que la première plaque de guidage 7a. Dans cette disposition de sondes de mesure par contact, le plan avec les rainures de guidage 5 et le plan au- dessous de ce plan sont placés dans une première plaque de guidage 7a et le plan au-dessus du plan avec les rainures de guidage 5 est placé dans la plaque protectrice sous la forme d'une seconde plaque de guidage 7b. La seconde plaque de guidage 7b est décalée par rapport à la première plaque de guidage 7a d'au moins la longueur d'une zone 6a, 6b prévue pour la courbure ou déformation latérale des sondes de mesure par contact 4. Les deux plaques de guidage 7a et 7b sont raccordées ensemble par adhésif ou liaison par fusion de silicium, comme décrit dans la demande de Brevet Européen EP-A-0 626 720. La figure 6a) montre de manière identique une vue en coupe à travers la plaque de guidage et une disposition de sondes de mesure par contact dans lequel comme sur la figure 5a), les GE 9 95 043 zones pour la courbure ou déformation latérale des sondes de mesure par contact sont alternées dans un plan au-dessus des rainures de guidage et dans un plan au-dessous de celles-ci. De plus, la plaque protectrice sous la forme d'une plaque de guidage 7b est partiellement représentée sur la figure 6a). Les zones 6a sont attaquées vers le bas, comme observé à partir du plan des rainures de guidage dans la plaque de guidage 7a et les zones 6b sont formées dans la plaque protectrice sous la forme d'une seconde plaque de guidage 7b. La vue en coupe de la figure 6b à travers la plaque de guidage le long de la ligne AA' dans la zone de la plaque protectrice 7b de la figure 6a) montre les rainures de guidage 5 dans la plaque inférieure 7a et les zones 6b pour la courbure ou déformation latérale dans la plaque supérieure 7b, dirigées vers le haut comme on peut l'observer à partir du plan des rainures de guidage. La vue en coupe à travers la plaque de guidage le long de la ligne BB' sur la figure 6a) représentée sur la figure 6c) illustre comment les zones 6a, 6b pour la courbure ou déformation latérale sont disposées de manière alternée vers le haut et vers le bas, comme observé à partir du plan des rainures de guidage. La figure 6c) montre également une sonde de mesure par contact dans la rainure de guidage. Des dispositions de sondes de mesure par contact plates et bidimensionnelles sont possibles avec tous les modes de réalisation de l'invention décrite. A cette fin, de nombreuses première et seconde plaques de guidage 7a, 7b sont empilées alternativement l'une au-dessus de l'autre. Pour ajustement mutuel des plaques de guidage, les repères d'ajustement 9 sont conçus comme des trous de passage dans lesquels des broches de guidage appropriées peuvent être insérées. Une disposition bidimensionnelle de ce type est représentée sur la vue en coupe de la figure 7a, orthogonale à la surface de la plaque de guidage, avec les sondes de mesure par contact placées dans GE 9 95 043 les rainures de guidage. Les plaques de guidage 7 sont empilées les unes au-dessus des autres d'une manière telle qu'une de leurs surfaces a la structure d'une première plaque de guidage 7a et l'autre surface a la structure d'une seconde plaque de guidage 7b; les surfaces orientées vers l'extérieur de la plaque de guidage inférieure dans la pile et de la plaque protectrice 8 ne sont pas nervurées. Les plaques de guidage empilées 7 sont raccordées ensemble par adhésif ou liaison par fusion de silicium et la plaque protectrice 8 est raccordée à la dernière plaque de guidage 7 dans la pile par adhésif ou liaison anodique. De même que pour la conception des dispositions de sonde de mesure par contact, les plaques de guidage et les empilements de plaques de guidage en conformité avec l'invention sont également appropriées comme élément d'ordonnancement à haute densité pour autre fils ou moyens de transmission, tels que des fibres optiques. GE 9 95 043 REVENDICATIONS 1. Disposition de sondes de mesure par contact (1) pour connecter électriquement un système de test aux plages de contact circulaires (2) d'un dispositif qui doit être testé (3), dont les sondes de mesure par contact (4) pour obtenir une faible résistance de contact sont pressées orthogonalement sur les plages de contact (2) et, pour ajuster les différences de hauteur dans les plages de contact (2) provoquées par une surface irrégulière du dispositif qui doit être testé (3) elles peuvent être courbées ou déformées latéralement, caractérisée en ce que des rainures de guidage (5) pour les sondes de mesure par contact (4) et des zones (6a, 6b) pour la courbure ou déformation latérale des sondes de mesure par contact (4) se trouvent dans un plan parallèle à la surface d'une plaque de guidage (7) et sont recouvertes par une plaque protectrice (8). 2. Disposition de sondes de mesure par contact selon la revendication 1, caractérisée en ce que les zones (6a, 6b) pour la courbure ou déformation latérale des sondes de mesure par contact (4) sont disposées le long des rainures de guidage (5) alternées côte à côte et à niveau les unes avec les autres. 3. Disposition de sondes de mesure par contact selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la profondeur T et la largeur W des rainures de guidage GE 9 95 043 (5) et des zones (6a, 6b) pour la courbure ou déformation latérale des sondes de mesure par contact (4) correspondent à au moins le diamètre d'une sonde de mesure par contact. 4. Disposition de sondes de mesure par contact selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 3, caractérisée en ce que dans les plaques de guidage (7), des repères d'ajustement (9) sont prévus qui peuvent être adaptés aux repères d'ajustement du dispositif qui doit être teste (3). 5. Disposition de sondes de mesure par contact selon la revendication 4, caractérisée en ce que les rainures de guidage (5) pour les sondes de mesure par contact (4), les zones (6a, 6b) pour la courbure ou déformation latérale des sondes de mesure par contact (4) et les repères d'ajustement (9) sont produits au moyen de techniques d'attaque, de préférence par attaque au plasma ou attaque par ions réactifs. 6. Disposition de sondes de mesure par contact selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 5, caractérisée en ce que le matériau pour les plaques de guidage (7) et le matériau pour la plaque protectrice (8) ont essentiellement le même coefficient de dilatation thermique et le matériau pour les plaques de guidage est de préférence du silicium et le matériau pour la plaque protectrice (8) est de préférence du verre Pyrex. GE 9 95 043 7. Disposition de sondes de mesure par contact selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 6, caractérisée en ce que les rainures de guidage (5) pour les sondes de mesure par contact (4) et les zones (6a, 6b) pour la courbure ou déformation latérale des sondes de mesure par contact (4) sont disposées latéralement dans le même plan. 8. Disposition de sondes de mesure par contact selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 6, caractérisée en ce que les zones (6a, 6b) pour la courbure ou déformation latérale des sondes de mesure par contact (4) sont alternativement dans un plan au-dessus et dans un plan au-dessous du plan des rainures de guidage (5) pour les sondes de mesure par contact (4). 9. Disposition de sondes de mesure par contact selon la revendication 8, caractérisée en ce que le plan avec les rainures de guidage (5) et le plan au- dessous de ce plan sont placés dans une première plaque de guidage (7a) et le plan au-dessus du plan avec les rainures de guidage (5) est placé dans la plaque protectrice sous la forme d'une seconde plaque de guidage (7b), dans lequel la seconde plaque de guidage (7b) est décalée par rapport à la première plaque de guidage (7a) d'au moins la longueur d'une zone (6a, 6b) prévue pour la courbure ou déformation latérale des sondes de mesure par contact (4). GE 9 95 043 10. Disposition de sondes de mesure par contact selon la revendication 9, caractérisée en ce que de nombreuses première et seconde plaques de guidage (7a, 7b) sont empilées alternativement les unes au- dessus des autres et sont mutuellement ajustées au moyen de broches de guidage placées dans les repères d'ajustement (9) conçus sous la forme de trous de passage. 11il. Disposition de sondes de mesure par contact selon la revendication 10, caractérisée en ce que les plaques de guidage (7) sont empilées d'une manière telle qu'une de leurs surfaces a la structure d'une première plaque de guidage (7a) et l'autre surface a la structure d'une seconde plaque de guidage (7b) dans lesquelles les surfaces orientées vers l'extérieur de la plaque de guidage inférieure de l'empilement et de la plaque protectrice (8) ne sont pas nervurées. 12. Disposition de sondes de mesure par contact selon la revendication 11, caractérisée en ce que les plaques de guidage empilées (7) sont raccordées ensemble par adhésif ou liaison par fusion de silicium et la plaque protectrice (8) est raccordée à la dernière plaque de guidage (7) dans la pile par adhésif ou liaison anodique. GE 9 95 043