Brevet FR2899691A1 — publié le 20071012

Carte de test à membrane souple munie de pointes de contact guidées par un mécanisme de suspension à réglage centralisé. Domaine technique de l'invention 10 L'invention est relative à une carte de test pour vérifier le circuit électrique d'une plaquette ou substrat, et comprenant : une pluralité de pointes de contact réparties sur une membrane souple à film isolant, en liaison avec un circuit imprimé, 15 un mécanisme de guidage et de suspension d'une pièce de support apte à répartir. la pression de contact sur la membrane, et à corriger le défaut de parallélisme du mécanisme par rapport au circuit imprimé. 20 État de la technique Le document US-A-5 914 613 se rapporte à un système de test faisant usage d'une membrane souple flexible en polyimide, équipée d'une pluralité de d'éléments de contact formés chacun par une poutrelle rigide en matériau 25 conducteur portant une pastille de contact à l'une de ses extrémités. La pression de contact est contrôlée au moyen d'un matelas en élastomère interposé à l'arrière de la membrane. La faible taille des éléments de contact impliquent de fortes contraintes mécaniques pour obtenir une pression de contact correcte. De plus, le système à poutre fléchissant place les pastilles 30 de contact en porte à faux, et rajoute des contraintes supplémentaires nécessitant un renforcement de leurs assises. La membrane est de plus5 découpée autour des pastilles de contact en créant des interstices pouvant s'encrasser avec des risques de blocage des contacts, et de diminution de la tenue électrique. Le couplage des poutrelles deux à deux en les orientant en chevron ou en tête-bêche pour équilibrer les efforts locaux de frottement se fait d'autre part au détriment de l'encombrement et de la densité des contacts. Le document \ NO 02/10779 décrit un dispositif de test comprenant une membrane à film souple munie de pointes de contact, et d'une pièce de io maintien coopérant avec un guide associé à une suspension à ressort et avec un système de correction du parallélisme. II en résulte une pression de contact uniforme de la totalité des pointes de contact, mais sans effet de frottement latéral sur le substrat à tester. 15 Objet de l'invention L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients, et de réaliser une carte de test ayant un mécanisme simple de guidage et de suspension capable par une action collective d'assurer à la fois la pression de contact et 20 le frottement de la totalité des pointes de contact sur la plaquette à tester. Le dispositif de test selon est caractérisé en ce que le mécanisme de guidage et de suspension comporte un cadre fixe prenant appui sur le circuit imprimé au moyen de pieds réglables en longueur, et une paire de lames 25 flexibles respectivement solidarisées au cadre et connectées par leurs extrémités mobilles à une platine de la pièce de support, la déformation en S des lames au cours d'un test provoquant un premier mouvement vertical pour la pression de contact en conservant l'orientation du plan horizontal passant par le sommet des pointes de contact, et un deuxième mouvement 30 horizontal engendrant un effet de frottement sur la plaquette pour l'autonettoyage des zones de contact. Selon un mode de réalisation préférentiel, une entretoise est intercalée entre les extrémités mobiles des lames superposées, ladite entretoise étant fixée à la platine avec interposition de l'une des lames. Le mécanisme est équipé d'une vis de réglage pour ajuster la précontrainte des lames par un déplacement relatif de l'entretoise mobile par rapport au cadre. L'effet de précontrainte des lames assure à la fois le réglage collectif de la course longitudinale de contraction pour l'autonettoyage des zones de 10 contact, et de la pression de contact des pointes sur la plaquette. Les lames peuvent avoir des sections rectangulaires de mêmes longueurs, et des épaisseurs identiques ou différentes. Au lieu d'être superposées, elles peuvent également être décalées l'une de l'autre dans le sens longitudinal ou 15 transversal. Chaque lame peut aussi être constituée par deux lamelles parallèles et coplanaires séparées l'une de l'autre par un espace vide. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention 25 donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue éclatée en perspective de la carte de test selon l'inventi'on, le substrat ou plaquette à tester n'étant pas 30 représenté ; la figure 2 montre une vue éclatée en coupe verticale de la figure 1 ; 20 les figures 3A et 3B représentent des vues identiques de la figure 2 dans l'état assemblé de la carte de test, respectivement en phase d'attente hors contact et en phase de contact des pointes de contact sur le substrat; la figure 4 est une vue en coupe au niveau de la vis de précontrainte, selon la ligne 4-4 de la figure 3A ; les figures 5A, 5B et 5C illustrent des vues schématiques en perspective de différentes variantes de réalisation des lames flexibles du mécanisme Description d'un mode de réalisation préférentiel En référence aux figures 1 à 4, une carte de test 10 pour tester le circuit électrique d'une plaquette 11 semiconductrice ou d'un substrat, comporte des pointes de contact 12 de mêmes hauteurs agencées sur une membrane 13 souple en matière isolante dotée de pistes conductrices de liaison électrique. La membrane 13 est formée à titre d'exemple par un film de polyimide ayant une épaisseur de l'ordre de 25 microns. L'implantation des pointes de contact 12 s'effectue sur une surface plane et horizontale de la partie centrale du film, et est obtenue de préférence par électroformage d'un matériau métallique, tel que décrit dans le document W'O 02/10779. à transmettre les signaux de test à un système de contrôle. La membrane 13 coopère avec une pièce de support 15, ayant une surface inférieure 18 plane sur laquelle prend appui la partie centrale du film avec les pointes de contact 12, et une surface supérieure 19 parallèle à la surface inférieure 18 et solidarisée à une face 16 horizontale d'une platine 17 métallique. Les extrémités 14 des pistes de la membrane 13 sont raccordées électriquement à un circuit imprimé 33 au moyen de barrettes 36. Le circuit imprimé 33 peut être agencé sur une plaque de raidissement (non représentée) fixe, de préférence circulaire. La platine 17 comporte un premier épaulement 21 fixé par des vis 25 à un mécanisme de guidage et de suspension 20, lequel comprend un cadre 22 fixe et une paire de lames 23, 24 élastiques et déformables. Les deux lames 23, 24 de formes rectangulaires sont reliées du côté droit au premier épaulement 21 de la platine 17 avec interposition d'une entretoise 26. Du côté gauche, les deux lames 23, 24 sont solidarisées par des vis 28 aux côtés opposés d'un deuxième épaulement 27 du cadre 22 fixe. Les deux épaulements 21, 27 s'étendent parallèlement l'un à l'autre et en sens contraire avec interposition de la lame inférieure 24. Une déformation simultanée des deux lames 23, 24 flexibles se produit lors de la venue en engagement des pointes de contact 12 avec la plaquette 11. Il en résulte un déplacement sensiblement rectiligne dans la direction verticale en conservant l'orientation du plan horizontal passant par le sommet des pointes de contact 12 s'étendant parallèlement à la surface de la plaquette 11 à tester. Le mécanisme 20 à double lames 23, 24 permet une suspension sans mouvement de rotation de la platine 17 autour d'un axe perpendiculaire au plan horizontal des pointes de contact 12. La déformation en S des lames 23, 24 s'effectue sans frottement au niveau du mécanisme de guidage et de suspension 20, l'évolution de la force variant linéairement avec la déformation. A la course verticale de faible amplitude de la platine 17 est associée une variation de la longueur des lames 23, 24 avec formation d'une contraction J longitudinale (figure 3B) qui rapproche l'entretoise 26 d'un troisième épaulement 29 du cadre 22 fixe. La pièce de support 15 et la membrane 13 portant les pointes de contact 12 sont entraînées en translation horizontale lors de cette contraction. Le faible déplacement différentiel qui en résulte provoque un effet de frottement entre les pointes de contact 12 et la surface horizontale du substrat 11 à tester, de manière à assurer un autonettoyage des zones de contact par destruction d'une éventuelle couche d'oxyde isolante susceptible de se former sur les conducteurs. Une vis de réglage 30 située entre les deux vis 25 de fixation, permet d'engendrer une précontrainte des lames 23, 24 en ajustant la position relative de l'entretoise 26 mobile par rapport au cadre 22. La vis de réglage 30 possède une partie filetée perpendiculaire aux lames 23, 24, et coopérant par vissage avec une extension 31 de l'entretoise 26 en étant placée dans le plan de symétrie des lames 23, 24 (voir figure 4). La vis 30 peut bien entendu être remplacée par tout autre organe d'ajustage. Dans la position d'attente hors contact (figure 3A), la plaquette ou substrat 11 est séparé des pointes de contact 12, et le bout de la vis de réglage 30 prend appui sur une languette 32 horizontale délimitant le troisième épaulement 29 du cadre 22 fixe. Lors de la venue du substrat 11 contre les pointes de contact 12, la déflexion des lames 23, 24 s'accentue, et le bout de la vis de réglage 30 décolle verticalement de son appui sur la languette 32 (figure 3B). Le réglage de la position relative de l'entretoise 26 par vissage de la vis 30 permet d'ajuster la course de contraction J longitudinale pour obtenir un frottement prédéterrniné des pointes de contact 12 sur le substrat 11. Conjointement, le choix de l'épaisseur et de la dimension des lames 23, 24 flexibles permet d'ajuster la force élastique de rappel. L'effet de précontrainte des lames 23, 24 du mécanisme de guidage et de suspension 20 assure à la fois le réglage de la course longitudinale de contraction pour l'autonettoyage des zones de contact, et de la pression de contact des pointes 12 sur le substrat 11. Il en résulte un contact simultané de toutes les pointes de la carte de test, avec un déplacement longitudinal collectif. Le cadre 22 fixe du mécanisme de guidage et de suspension 20 prend appui sur la plaque de raidissement ou directement sur le circuit imprimé 33 grâce à quatre pieds 34 placés aux quatre coins du cadre 22. Un seul pied 34 est visible sur la figure 1, et la longueur de chaque pied 34 peut être ajustée par l'insertion d'un élément élastique 35 pouvant être plus ou moins comprimé, par exemple une ou plusieurs rondelles Belleville. Le réglage des longueurs des pieds 34 permet d'ajuster le parallélisme du cadre 22 et des deux lames 23, 24 du mécanisme 20 par rapport au circuit imprimé 33. Les pieds 34 peuvent faire partie monobloc du cadre 22, ou être indépendants en étant fixés par des vis 37. Selon une variante de réalisation, au lieu de régler la longueur des quatre pieds 34, on pourrait avoir trois pieds ajustables et un quatrième pied de blocage. Ou encore, deux pieds réglables et un troisième déformable jouant le rôle de pivot. En fonction de la flexion souhaitée, les deux lames 23, 24 peuvent avoir les mêmes épaisseurs ou des épaisseurs différentes. Il est clair que la structure des deux lames 23, 24 du mécanisme de guidage et de suspension 20 peut être modifiée sans sortie du cadre de l'invention. Sur la figure 5A, chaque lame 23, 24 est constituée par deux lamelles parallèles et coplanaires séparées l'une de l'autre par un espace vide. Selon la figure 5B, les lames 23, 24 ne sont pas superposées comme dans les figures 1 à 3, mais décalées l'une de l'autre, soit transversalement, soit longitudinalement. Sur la figure 5C, l'ensemble des lames 23, 24 et du cadre 22 forme une pièce monobloc. Revendications 1. Carte de test pour vérifier le circuit électrique d'une plaquette (11) semiconductrice ou d'un composant électronique, et comprenant : une pluralité de pointes de contact (12) réparties sur une membrane (13) souple à film isolant, en liaison avec un circuit imprimé (33), un mécanisme (20) de guidage et de suspension d'une pièce de support (15) apte à répartir la pression de contact sur la membrane, et à corriger le défaut de parallélisme du mécanisme (20) par rapport au circuit imprimé (33), caractérisé en ce que le mécanisme de guidage et de suspension (20) comporte un cadre (22) fixe prenant appui sur le circuit imprimé (33) au moyen de pieds (34) réglables en longueur, et une paire de lames (23, 24) flexibles respectivement solidarisées au cadre (22) et connectées par leurs extrémités mobiles à une platine (17) de la pièce de support (15), la déformation des larves (23,24) au cours d'un test provoquant un premier mouvement vertical pour la pression de contact en conservant l'orientation du plan horizontal passant par le sommet des pointes de contact (12), et un deuxième mouvement horizontal engendrant un effet de frottement sur la plaquette (11) pour l'autonettoyage des zones de contact. 2. Carte de test selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lames (23, 24) se déforment selon un S lors de leur variation de longueur. 3. Carte de test selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une entretoise (26) est intercalée entre les extrémités mobiles des lames (23, 24) superposées, ladite entretoise (26) étant fixée à la platine (17) avec interposition de l'une des lames (24). 8 30 4. Carte de test selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mécanisme (20) est équipé d'une vis de réglage (30) pour ajuster la précontrainte des lames (23,24) par un déplacement relatif de l'entretoise (26) mobile par rapport au cadre (22). 5. Carte de test selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lames (23,24) possèdent des surfaces rectangulaires de mêmes longueurs. 6. Carte de test selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'épaisseur io des deux lames (23,24) est identique. 7. Carte de test selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'épaisseur des deux lames (23,24) est différente. 15 8. Carte de test selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque lame (23,24) est constituée par deux lamelles parallèles et coplanaires séparées l'une de l'autre par un espace vide. 9. Carte de test selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux 20 lames (23,24) sont décalées l'une de l'autre dans le sens longitudinal ou transversal.5