ITMI20111415A1 - Sistema di scheda di misura (probe card) per il testing senza fili (wireless) di dispositivi integrati - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione fa riferimento ad un sistema di scheda di misura per il testing senza fili di dispositivi integrati.

Più specificatamente, l’invenzione fa riferimento ad un sistema di scheda di misura di un’apparecchiatura di testing di dispositivi integrati comprendente una pluralità di elementi di accoppiamento senza fili elementari in grado di consentire una trasmissione senza fili tra il sistema di scheda di misura e un dispositivo da testare e la descrizione che segue à ̈ fatta con riferimento a questo campo di applicazione con il solo scopo di semplificarne l’esposizione.

Arte nota

Come à ̈ ben noto, per la selezione elettrica di dispositivi eseguita su wafer, vale a dire il cosiddetto testing EWS (acronimo di “Electrical-Wafer-Sorting†), à ̈ necessario collegare elettricamente un tester o ATE (acronimo di “Automated Test Equipment†) che esegue misure su un wafer su cui sono presenti componenti elettronici da testare o selezionare, in particolare chip. Una porzione terminale dell’apparecchiatura di testing à ̈ mostrata schematicamente nella Figura 1A, globalmente indicata con 1.

L’interfaccia tra il tester ATE 1A e un wafer 6 comprendente una pluralità di dispositivi da testare o selezionare, in particolare chip 7 (indicati anche come circuiti integrati o IC, acronimo di “Integrated Circuit†) à ̈ una cosiddetta scheda di misura (probe card) 2, che à ̈ essenzialmente una scheda comprendente una PCB (acronimo di “Printed Circuit Board†) ed una testa di misura (probe head) 3 che a sua volta comprende diverse centinaia (spesso migliaia) di sonde (probe) 4 che collegano elettricamente il tester ATE 1A a quasi tutti i pad di contatto 8 di un chip 7 da testare, come mostrato in maggior dettaglio ma sempre schematicamente nella Figura 1B. In particolare, ciascuna porzione terminale o punta 9 delle sonde 4 entra in contatto con un pad 8 del chip 7 durante una fase di testing.

In generale, il wafer 6 raggruppa una pluralità di chip 7 da testare, e durante le fasi di testing viene posto su un supporto 5, mostrato nella porzione dell’apparecchiatura di testing 1, e appartenente ad un’apparecchiatura chiamata anche prober (non mostrata nella figura), tale supporto 5 essendo così anche indicato come prober chuck.

Il numero di pad 8 necessario per un determinato testing può essere inferiore o uguale al numero totale di pad 8 del chip 7 da testare.

In modo analogo, si procede anche se i chip 7 hanno bumps anziché pad 8, come à ̈ ben noto ai tecnici del ramo.

Prima che ciascun chip 7 venga incapsulato in un package corrispondente, à ̈ noto che occorre eseguire il testing del chip 7 stesso, il chip 7 trovandosi ancora sul wafer 6, usando le sonde 4 che sono collegate direttamente ai pad 8, e che così eseguono il cosiddetto probing del pad 8 con il quale entrano in contatto.

Dopo il testing, il wafer 6 viene tagliato e i chip 7 che sono stati testati e risultano funzionanti vengono assemblati nei loro package, pronti per ulteriori fasi di processo, comprendenti anche ulteriori fasi di testing dei chip 7 nel package in cui sono stati assemblati.

In particolare, analogamente al testing su wafer, il tester ATE à ̈ in particolare in grado di eseguire un test finale o FT (acronimo di "Final Test†) di quanto à ̈ contenuto in un package, contattando elettricamente le connessioni del package stesso.

Nel caso di sistemi SiP (acronimo di "System In Package†) possono essere presenti altre situazioni, anche molto complesse, oltre alla creazione di collegamenti elettrici tra le varie parti (chip, componenti passivi, PCB, ...) del sistema, tali situazioni essendo ben note agli esperti del ramo e in particolare agli specialisti di testing.

È anche ben noto che un sistema elettronico generico o chip à ̈ collegato al mondo circostante attraverso collegamenti quali canali cablati (per esempio: cavi, fibre ottiche, ...) o canali senza fili, per esempio di tipo elettromagnetico. Tali collegamenti consentono di scambiare segnali di informazioni e/o fornire energia agli stessi chip.

Nel caso si debbano scambiare segnali magnetici o elettromagnetici tra un circuito integrato IC e almeno un altro sistema esterno, il circuito integrato IC dovrebbe avere almeno un ricevitore /trasmettitore al suo interno. Nel caso di accoppiamento magnetico tali circuiti sono chiamati transceiver/transponder, collegati ad almeno una antenna che può essere incassata nel circuito integrato IC stesso. Esempi di circuiti integrati IC provvisti di un'antenna sono i circuiti RFId (acronimo di “Radio Frequency Identification†) o Smart Cards, che sono circuiti integrati a bassa potenza (low power ICs), i quali possono ricevere e scambiare informazioni utilizzando onde elettromagnetiche tramite canali senza fili (e così senza contatto o contactless) che usano un accoppiamento elettromagnetico ottenuto tramite almeno due antenne.

In ogni caso, le antenne di tipo integrato (embedded), oggigiorno molto utilizzate per RFId o Smart Cards, hanno un range di comunicazione limitato a causa delle loro dimensioni.

Sono anche noti elettrodi per la trasmissione di tipo capacitivo, che utilizzano il pad generico di un circuito integrato IC come un’armatura di un condensatore, consentendo così un probing senza fili.

Un metodo e un’apparecchiatura per il probing di un circuito integrato tramite accoppiamento capacitivo sono descritti per esempio nel brevetto US No 6,600,325 a nome Coates et al. Secondo tale documento, si descrive un sistema che esegue il testing elettrico di un dispositivo disponendo un conduttore a sonda in prossimità di (ma non in contatto con) un conduttore target all'interno del dispositivo.

La domanda di brevetto US pubblicata al No. US 2008/0018350 a nome Chao et al. descrive un’apparecchiatura per testare circuiti integrati con passo (pitch) ultra fine basata su un interposer passivo per adattare le dimensioni della scheda di misura alle dimensioni del pad, utilizzando ancora un approccio di contatto.

Una soluzione simile à ̈ proposta da M.Daito et al nel documento 7.6 presentato alla ISSCC 2010 (pagina 144 dell'IEEE proceeding) dal titolo “Capacitively Coupled Non-Contact Probing Circuits for Membrane Based Wafer Level Simultaneous Testing†. Si propone un interposer passivo per adattare i diversi pitch di una scheda di misura di contatto standard e i pad DUT ma in tale soluzione à ̈ proposto un approccio senza contatto per evitare la congestione delle interconnessioni.

Si sottolinea quindi che le soluzioni di contatto presentano diversi problemi legati al fatto che le punte della sonde e i pad vengono danneggiati durante lo scrub di contatto delle sonde e che il peso delle sonde limita il parallelismo del test. Inoltre, le soluzioni senza contatto, in particolare comprendenti un interposer passivo, mostrano un'attenuazione del ritardo aggiuntiva dovuta aH'interposer passivo che limita le prestazioni del sistema nel suo complesso.

Il problema tecnico della presente invenzione à ̈ quello di escogitare un’apparecchiatura per un testing senza fili di circuiti integrati, superando i limiti e gli inconvenienti che ancora affliggono i metodi secondo l’arte nota.

Sommario dell 'invenzione

L’idea di soluzione alla base della presente invenzione à ̈ quella di fornire un sistema di scheda di misura per un’apparecchiatura di testing con un interposer attivo in cui vengono realizzati pad opportunamente sistemati e almeno una circuiteria aggiuntiva.

Sulla base di tale idea di soluzione il problema tecnico à ̈ risolto da un sistema di scheda di misura di un’apparecchiatura di testing di almeno un dispositivo integrato, del tipo comprendente almeno una scheda di misura collegata ad un tester ATE dell’apparecchiatura di testing, caratterizzato dal fatto di comprendere ulteriormente almeno un interposer attivo collegato alla scheda di misura e accoppiato senza fili al dispositivo da testare, detto interposer attivo comprendendo una pluralità di pad opportunamente sistemati e disposti sulla sua superficie libera affacciata a detto dispositivo da testare, che a sua volta comprende una pluralità di pad, i pad dell’interposer attivo essendo disposti in modo simile rispetto ai pad del dispositivo da testare in modo che ciascun pad dell’interposer attivo si affacci ad un pad del dispositivo da testare e sia da esso separato tramite un dielettrico, ciascuna coppia di pad affacciati formando un elemento di accoppiamento senza fili elementare che consente una trasmissione senza fili tra l’iinterposer attivo e il dispositivo da testare, Tinterposer attivo comprendendo anche una circuiteria aggiuntiva che esegue almeno un’amplificazione dei segnali senza fili ricevuti dal dispositivo da testare prima di inviarli al tester ATE e un elemento di trasmissione in grado di consentire la trasmissione di una tensione di alimentazione dal tester ATE al dispositivo da testare.

Più in particolare, l’invenzione comprende le seguenti caratteristiche supplementari e facoltative, prese singolarmente o in combinazione all’occorrenza.

Secondo un aspetto dell’invenzione, l’interposer attivo può ulteriormente comprendere una pluralità di percorsi conduttivi che collegano la sua pluralità di pad, attraverso rispettivi collegamenti passanti conduttivi realizzati nella scheda di misura, ad una pluralità di pad di contatto della scheda di misura stessa, essendo debitamente sistemati e disposti sulla sua superficie affacciata al tester ATE dell’apparecchiatura di testing.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, l’elemento di trasmissione può comprendere almeno una sonda, sporgente dalla scheda di misura e che attraversa il corpo dell’interposer attivo attraverso un foro opportunamente sistemato al suo interno, verso un pad corrispondente del dispositivo da testare, detta sonda essendo in grado di trasmettere la tensione di alimentazione al dispositivo.

Inoltre, secondo ancora un altro aspetto dell’invenzione, l’elemento dì trasmissione può comprendere almeno un pad di alimentazione /massa realizzato sull’interposer attivo e avente una dimensione maggiore rispetto alla dimensione degli altri pad dell’interposer attivo in modo da essere in grado di fornire, in modalità senza fili, la tensione di alimentazione ad un pad corrispondente del dispositivo da testare, detto pad corrispondente del dispositivo da testare avendo sostanzialmente una stessa dimensione rispetto all 'almeno un pad di alimentazione/ massa dell’interposer attivo.

Secondo un aspetto dell’invenzione, i percorsi conduttivi dell’interposer attivo possono comprendere percorsi metallici e/o vias metallizzate e/o sonde di contatto che collegano il pad di contatto della scheda di misura e il pad dell’interposer attivo.

Anche secondo un altro aspetto deH’invenzione, la scheda di misura può essere associata all’interposer attivo utilizzando una tecnologia flip-chip.

Ancora secondo un aspetto dell’invenzione, l’interposer attivo può comprendere un substrato semiconduttore, o un substrato flessibile, o un substrato di vetro, o un substrato adatto alle tecniche di fabbricazione di circuiti stampati.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, il sistema di scheda di misura può ulteriormente comprendere una testa di misura collegata alla scheda di misura e comprendente un recesso in grado di includere l’interposer attivo, essendo una porzione attiva di un sistema ad interposer attivo basato su IC a sua volta comprendente un substrato passivo in contatto con l’interposer attivo e avente almeno una porzione che si affaccia al dispositivo da testare.

In particolare, secondo tale aspetto dell’invenzione, il substrato passivo può comprendere una pluralità di pad, opportunamente sistemati e disposti sulla sua superficie libera ce si affaccia al dispositivo da testare e collegati all’interposer attivo attraverso percorsi conduttivi realizzati nel substrato passivo, i pad del substrato passivo essendo disposti in maniera simile rispetto ai pad del dispositivo da testare per formare gli elementi di accoppiamento senza fili elementari.

Ancora secondo tale aspetto dell’invenzione, l’interposer attivo può comprendere un chip standard o una configurazione stacked di chip, realizzata in modo non dedicato.

Inoltre, il substrato passivo può essere uno strato flessibile avente una prima e una seconda aletta disposte tra la scheda di misura e la testa di misura e una porzione che si affaccia al dispositivo da testare.

Secondo tale aspetto dell’invenzione, l’elemento di trasmissione può comprendere almeno una sonda, sporgente dalla testa di misura e che attraversa il suo corpo attraverso un foro opportunamente sistemato verso un pad corrispondente del dispositivo da testare, la sonda essendo in grado di trasmettere la tensione di alimentazione al dispositivo.

Inoltre, i percorsi conduttivi del substrato passivo possono comprendere percorsi metallici e/o vias metallizzate e/o sonde di contatto che collegano i pad del substrato passivo e opportuni bumps dell’interposer attivo.

Alternativamente, l’elemento di trasmissione può comprendere almeno un pad di alimentazione /massa realizzato sul substrato passivo del sistema ad interposer attivo basato su IC e avente una dimensione maggiore rispetto alla dimensione degli altri pad in modo da essere in grado di fornire, in modalità senza fili, la tensione di alimentazione al pad corrispondente del dispositivo da testare, il pad corrispondente del dispositivo da testare avendo sostanzialmente una stessa dimensione rispetto all’almeno un pad di alimentazione/ massa del substrato passivo.

Secondo un altro aspetto deH’invenzione, il substrato passivo del sistema ad interposer attivo basato su IC può comprendere pad in grado di collegare pad corrispondenti del dispositivo da testare tramite bumps.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, il sistema di scheda di misura può comprendere un wafer di misura sostanzialmente corrispondente ad almeno una porzione del wafer comprendente una pluralità di dispositivi precedentemente testati e che hanno dimostrato di essere privi di errori, il wafer di misura comprendendo una pluralità di interposer attivi, ciascuno affacciato ad almeno una parte di dispositivi da testare del wafer.

Secondo tale aspetto dell'invenzione, il wafer di misura può comprendere gli interposer attivi come elementi modulari, ciascun interposer attivo essendo stato precedentemente testato e avendo dimostrato di essere privo di errori.

Inoltre, la circuiteria aggiuntiva può ulteriormente comprendere una circuiteria di testing a bordo che esegue alcune fasi di testing sul dispositivo da testare, i risultati di tali fasi di testing essendo direttamente inviati all’apparecchiatura di testing.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, la circuiteria aggiuntiva può anche comprendere un circuito di trasmissione di alimentazione senza fili.

Infine, il circuito di trasmissione di alimentazione senza fili può essere scelto tra una pompa di carica, un’interfaccia capacitiva differenziale, un convertitore step up, un convertitore step down, un convertitore AC/DC ed un convertitore DC/AC.

Le caratteristiche e i vantaggi del sistema di scheda di misura secondo l’invenzione risulteranno dalla seguente descrizione di una sua forma di realizzazione data a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati.

Breve descrizione dei disegni

In tali disegni:

la Figura 1A mostra schematicamente una porzione terminale di un’apparecchiatura di testing a sonde realizzata secondo la tecnica nota;

la Figura 1B mostra schematicamente e in maggior dettaglio una parte della porzione terminale della Figura 1A;

la Figura 2 mostra schematicamente un diagramma di un sistema di scheda di misura per un’apparecchiatura di testing realizzata secondo l’invenzione;

la Figura 3 mostra schematicamente una prima forma di realizzazione del sistema di scheda di misura della Figura 2;

la Figura 4 mostra schematicamente una seconda forma di realizzazione del sistema di scheda di misura della Figura 2;

la Figura 5 mostra schematicamente una terza forma di realizzazione del sistema di scheda di misura della Figura 2; e

la Figura 6 mostra schematicamente una quarta forma di realizzazione del sistema di scheda di misura della Figura 2.

Descrizione dettagliata

Con riferimento a tali figure, e in particolare alla Figura 2, viene mostrato un sistema di scheda di misura, globalmente indicato con 20.

Il sistema di scheda di misura 20 à ̈ inserito tra un tester ATE 21, che à ̈ parte di un’apparecchiatura di testing 23 e almeno un dispositivo 24 da testare o selezionare, solitamente un wafer comprendente una pluralità di dispositivi da testare o selezionare.

Più in particolare, il sistema di scheda di misura 20 comprende essenzialmente una scheda di misura 22, che può essere di tipo tradizionale, e un interposer attivo 25, collegato alla scheda di misura 22 e accoppiato senza fili al dispositivo 24 da testare. Come risulterà chiaro dalla seguente descrizione di diverse forme di realizzazione del sistema di scheda di misura 20 secondo l’invenzione, l’interposer attivo 25 comprende una pluralità di pad opportunamente sistemati e almeno una circuiteria aggiuntiva 30, che comprende anche almeno una circuiteria di amplificazione.

Inoltre, l’interposer attivo 25 comprende ulteriormente un elemento di trasmissione 51 in grado di fornire al dispositivo 24 da testare una tensione di alimentazione, in particolare una tensione di alimentazione/ massa.

Nella seguente descrizione, vengono forniti numerosi dettagli specifici per offrire una comprensione esaustiva delle forme di realizzazione. Le forme di realizzazione possono essere attuate senza uno o più dei dettagli specifici, o con altri metodi, componenti, materiali, ecc. In altri esempi, strutture ben note, materiali, o operazioni, non vengono mostrati o descritti dettagliatamente per evitare di oscurare aspetti delle forme di realizzazione.

In tutta la descrizione il riferimento ad “una forma di realizzazione†significa che una particolare caratteristica o struttura descritta in relazione alla forma di realizzazione à ̈ compresa in almeno una forma di realizzazione. Così, le frasi “in una forma di realizzazione†“secondo una forma di realizzazione†o “in una forma di realizzazione†e frasi simili in vari punti lungo la descrizione non si riferiscono necessariamente alla stessa forma di realizzazione. Inoltre, le particolari caratteristiche o strutture possono essere combinate in ogni modo opportuno in una o più forme di realizzazione.

Inoltre, ad elementi strutturalmente e/o funzionalmente uguali, descritti con riferimento a diverse forme di realizzazione, verranno applicati gli stessi numeri di riferimento.

Infine, le figure non sono in scala, ma al contrario disegnate in modo da enfatizzare le caratteristiche importanti dell’invenzione.

Una prima forma di realizzazione del sistema di scheda di misura 20 secondo la presente invenzione à ̈ mostrata nella Figura 3. In particolare, il sistema di scheda di misura 20 à ̈ inserito tra il tester ATE 21 e un dispositivo 24 da testare che à ̈ parte di un wafer 29 comprendente una pluralità di dispositivi e che à ̈ supportato da un supporto meccanico, per esempio un prober chuck 50 come descritto con riferimento all’arte nota. Il dispositivo 24 da testare à ̈ anche dotato di una pluralità di pad 24A, debitamente sistemati e disposti sulla sua superficie libera affacciata al sistema di scheda di misura 20 secondo le esigenze di progettazione. Una pluralità di collegamenti 28, in particolare collegamenti a fili, collegano il sistema di scheda di misura 20 e il tester ATE 21, occupandosi anche di un corretto routing dei segnali tra il sistema di scheda di misura 20 e il tester ATE 2 1.

Più in particolare, il sistema di scheda di misura 20 comprende almeno una scheda di misura 22, associata ad un interposer attivo 25. La scheda di misura 22 à ̈ inserita tra il tester ATE 21 e Tinterposer attivo 25, a sua volta affacciato al dispositivo 24 da testare.

In linea con l’apparecchiatura nota, la scheda di misura 22 può essere dotata di una pluralità di pad di contatto 22A debitamente sistemati e disposti sulla sua superficie affacciata al tester ATE 21, ciascun pad di contatto 22A essendo collegato al tester ATE 21 tramite un collegamento 28. La scheda di misura 22 comprende anche una pluralità di collegamenti passanti conduttivi 22B, per esempio vias passanti metallizzate, ciascun collegamento passante conduttivo 22B estendendosi attraverso il corpo della scheda di misura 22 da un rispettivo pad di contatto 22A verso l’interposer attivo 25.

Secondo tale prima forma di realizzazione dell’invenzione, la scheda di misura 22 viene anche associata all’interposer attivo 25, per esempio utilizzando una tecnologia flip-chip.

L’interposer attivo 25 poi comprende una pluralità di pad 25A, opportunamente sistemati e disposti sulla sua superficie libera affacciata al dispositivo 24 da testare e collegati ai pad di contatto 22A della scheda di misura 22 attraverso percorsi conduttivi 25B, quali percorsi metallici e/o vias metallizzate, realizzati nell’interposer attivo 25 e tramite collegamenti passanti conduttivi 22B realizzati nella scheda di misura 22. In particolare, i pad 25A dell’interposer attivo 25 sono disposti in modo simile rispetto ai pad 24A del dispositivo 24 da testare. In tal modo, ciascun pad 25A dell’interposer attivo 25 si affaccia ad un pad 24A del dispositivo 24 da testare, essendo da esso separato tramite un dielettrico, che può essere, ma non necessariamente à ̈, aria.

Lo spessore H del dielettrico corrisponde alla distanza tra l’interposer attivo 25 e il dispositivo 24 da testare.

Occorre sottolineare che i pad 24A e 25A sono realizzati con materiale conduttivo, e in particolare sono ottenuti da uno strato metallico come à ̈ ben noto nelle tecnologie di fabbricazione di circuiti integrati. Risulta così chiaro che ciascuna coppia di pad affacciati 24A, 25A forma un elemento di accoppiamento senza fili elementare.

Quindi, la pluralità di pad 25A realizzata nell’interposer attivo 25 secondo una disposizione completamente equivalente a quella dei pad 24A del dispositivo 24 da testare realizza una pluralità di elementi di accoppiamento senza fili elementari che consente una trasmissione di segnale senza fili tra il sistema di scheda di misura 20 e il dispositivo 24 da testare. Al fine di assicurare una corretta trasmissione di segnale senza fili, la distanza H tra l’interposer attivo 25 e il dispositivo 24 può essere nell’ordine di pochi micron.

Inoltre, l’interposer attivo 25 opportunamente comprende almeno una circuiteria aggiuntiva 30 ivi realizzata. Più in particolare, la circuiteria aggiuntiva 30 può comprendere una circuiteria di amplificazione che pre-elabora i segnali senza fili forniti dagli elementi di accoppiamento senza fili elementari formati dalle coppie di pad 24A, 25A, solitamente segnali abbastanza bassi e difficili da elaborare direttamente da parte del tester ATE 21. Quindi, la circuiteria di amplificazione della circuiteria aggiuntiva 30 amplifica o anche rigenera i segnali senza fili dal dispositivo 24 da testare, grazie all’accoppiamento senza fili con l’interposer attivo 25, prima di inviare gli stessi al tester ATE 21.

Inoltre, secondo un aspetto dell’invenzione, la circuì teria aggiuntiva 30 può anche comprendere una circuiteria di testing a bordo in grado di elaborare i segnali senza fili come ricevuti dal dispositivo 24 da testare, in particolare grazie all’accoppiamento senza fili (in particolare capacitivo) realizzato dagli elementi di accoppiamento senza fili elementari (in particolare capacitivi) formati dalle coppie di pad affacciati 24A, 25A. In particolare, la circuiteria di testing a bordo della circuiteria aggiuntiva 30 può occuparsi di alcune fasi di testing del dispositivo 24 da testare, i risultati di tali test essendo così direttamente inviati al tester ATE 2 1.

Il sistema di scheda di misura 20 può anche vantaggiosamente comprendere un elemento di trasmissione 51 che collega il tester ATE 2 1 e il dispositivo 24 da testare e fornisce loro una tensione, in particolare una tensione di alimentazione/ massa, genericamente indicata come tensione di alimentazione.

Più in particolare, come mostrato nella Figura 3, il sistema di scheda di misura 20 può anche comprendere almeno una sonda 26, che si estende dalla scheda di misura 22 a partire da un collegamento passante conduttivo 22B e attraversa il corpo dell’interposer attivo 25 attraverso un foro 27 opportunamente sistemato al suo interno. In particolare, la sonda 26 à ̈ in grado di collegare un pad corrispondente 26A del dispositivo 24 da testare al fine di trasmettere una tensione di alimentazione/ massa, il pad 26A del dispositivo 24 da testare essendo un pad di alimentazione. In tal modo, il dispositivo 24 da testare à ̈ correttamente alimentato dall’elemento di trasmissione 51 essenzialmente comprendente la sonda 26.

Secondo un altro aspetto dell 'invenzione, il sistema di scheda di misura 20 può anche comprendere sonde di contatto come collegamenti passanti conduttivi 22B che collegano i pad di contatto 22A della scheda di misura 22 e i pad 25A dell’interposer attivo 25.

Secondo un aspetto dell’invenzione, l’interposer attivo 25 à ̈ realizzato come un circuito integrato su un substrato semiconduttore, e precisamente un substrato di silicio. Occorre sottolineare che i diversi elementi deH’interposer attivo 25 (i pad 25A, i percorsi conduttivi 25B così come la circuiteria aggiuntiva 30) possono essere realizzati facilmente e a basso costo su un substrato semiconduttore utilizzando processi di integrazione standard.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, l’interposer attivo 25 può comprendere un substrato flessibile, per esempio costituito da un polimero, su cui sono realizzati i diversi elementi dell’interposer attivo 25. Tali elementi possono anche essere integrati (embedded) nel substrato flessibile dell’interposer attivo 25. Inoltre, potrebbe essere utilizzato alternativamente un substrato di vetro, applicando tecniche appropriate al fine di realizzare i diversi elementi dell’interposer attivo 25 su di esso.

Infine, l’interposer attivo 25 può comprendere un substrato adatto alle tecniche di fabbricazione di circuiti stampati, quali la FR4 {Flame Retardant). In tal caso, può essere utilizzata una tecnologia PCB a basso costo per realizzare sia la scheda di misura 22 che l’interposer attivo 25.

Una seconda forma di realizzazione del sistema di scheda di misura 20 secondo la presente invenzione à ̈ mostrata nella Figura 4.

Secondo tale seconda forma di realizzazione, l’interposer attivo 25 comprende almeno un pad di alimentazione /terra 30A avente una dimensione maggiore rispetto alla dimensione degli altri pad 25A ed essendo in grado di fornire, in modalità senza fili, una tensione di alimentazione e/o di massa ad un corrispondente pad 30C del dispositivo 24 da testare, in modo da alimentarlo correttamente. In particolare, la dimensione dei pad 30A e 30C sostanzialmente corrisponde, in modo da consentire la trasmissione di una tensione di pai. In tal caso, l’elemento di trasmissione 51 essenzialmente comprende i pad affacciati più grandi 30A e 30C. Occorre sottolineare che la capacitanza di accoppiamento equivalente di tali pad affacciati, 30A e 30C, e quindi l’efficienza di trasmissione dell’elemento di trasmissione 5 1 , à ̈ legata alle loro aree affacciate.

L’interposer attivo 25 comprende anche percorsi conduttivi 30B idonei che collegano i pad di alimentazione/ massa 30A ai collegamenti passanti conduttivi 22B della scheda di misura 22.

Una terza forma di realizzazione del sistema di scheda di misura 20 secondo la presente invenzione à ̈ mostrata nella Figura 5.

Secondo tale terza forma di realizzazione, il sistema di scheda di misura 20 comprende una scheda di misura 22 collegata ad una testa di misura 31 e ad un sistema ad interposer attivo basato su IC 40. In particolare, il sistema ad interposer attivo basato su IC 40 comprende un substrato passivo 33 con almeno una porzione 35 affacciata al dispositivo 24 da testare così come una porzione attiva che agisce come una interfaccia attiva 25 compresa in un recesso 32 della testa di misura 31.

Inoltre, secondo tale forma di realizzazione, l’interposer attivo 25 comprende la circuiteria aggiuntiva 30 ed à ̈ opportunamente associato al substrato passivo 33, per esempio per mezzo di bumps. Il substrato passivo 33 comprende una pluralità di pad 35A, opportunamente sistemati e disposti sulla sua superficie libera affacciata al dispositivo 24 da testare e collegata all’interposer attivo 25 attraverso di percorsi conduttivi 35B, quali percorsi metallici o vias metallizzate, realizzati nel substrato passivo 33. In particolare, i pad 35A del substrato passivo 33 sono disposti in modo simile rispetto ai pad 24A del dispositivo 24 da testare. In tal modo, ciascun pad 35A si affaccia ad un pad 24A, essendo da esso separato tramite un dielettrico, in particolare aria e formando così un elemento di accoppiamento senza fili elementare. Lo spessore H del dielettrico corrisponde alla distanza tra il substrato passivo 33 e il dispositivo 24 da testare.

Occorre sottolineare che, vantaggiosamente secondo l’invenzione, i percorsi conduttivi 35B sono veramente corti.

Gli elementi di accoppiamento senza fili elementari formati dalle coppie di pad affacciati 24A, 35A realizzano l’accoppiamento senza fili, in particolare l’accoppiamento senza fili tra il dispositivo 24 da testare e il substrato passivo 33. I segnali senza fili ricevuti dal dispositivo 24 da testare sono poi inviati all’interposer attivo 25, grazie ai percorsi conduttivi 35B.

Occorre notare che, in tal caso, un chip standard o una configurazione stacked di chip può realizzare l’interposer attivo 25, opportunamente disposto nel recesso 32 della testa di misura 3 1. Anche in tal caso, l’interposer attivo 25 comprende almeno una circuiteria aggiuntiva 30, in particolare comprendente una circuiteria di amplificazione.

L’interposer attivo 25 può essere così realizzato in modo non dedicato, essendo richiesto solo il routing corretto.

Secondo un aspetto dell’invenzione, il sistema di scheda di misura 20 comprende un substrato passivo 33 che à ̈ uno strato flessibile avente una prima e una seconda aletta, 34A e 34B, disposte tra la scheda di misura 22 e la testa di misura 31 e una porzione 35 affacciata al dispositivo 24 da testare. Per realizzare lo strato flessibile può essere utilizzata una PCB flessibile. In tal modo, il cambiamento del routing di segnale per il sistema ad interposer attivo basato su IC 40, in particolare utilizzando lo stesso interposer attivo 25, può essere facilmente realizzato a basso costo semplicemente cambiando il design degli strati metallici realizzati sul materiale flessibile del substrato passivo 33.

Occorre sottolineare che, essendo il substrato passivo 33 uno strato flessibile, anche la sua porzione 35 à ̈ flessibile ed elastica, e potrebbe essere totalmente messa in contatto con una superficie del wafer, in modo da migliorare l’accoppiamento capacitivo tra il sistema di scheda di misura 20 e il wafer stesso.

Anche in tal caso, il sistema di scheda di misura 20 può anche vantaggiosamente comprendere un elemento di trasmissione 51 che collega il tester ATE 21 e il dispositivo 24 da testare e fornisce loro una tensione di alimentazione, in particolare una tensione di alimentazione / massa.

In particolare, il sistema di scheda di misura 20 comprende almeno una sonda 26, che si estende dalla testa di misura 31 e attraversa il suo corpo attraverso un foro 37 opportunamente sistemato, così collegando un corrispondente pad di alimentazione 26A del dispositivo 24 da testare. La sonda 26 può essere ospitata in un foro 36 opportunamente sistemato e realizzato nello strato flessibile che forma il substrato passivo 33. In particolare, la sonda 26 à ̈ in grado di trasmettere al dispositivo 24 da testare una tensione di alimentazione e/o una tensione di massa, realizzando così l’elemento di trasmissione 51.

Il dispositivo 24 da testare à ̈ solitamente realizzato in un wafer 38, in particolare in un substrato 39 e in un suo strato attivo 39’, il wafer 38 essendo supportato da un supporto meccanico, per esempio il prober chuck 50.

Una quarta forma di realizzazione del sistema di scheda di misura 20 secondo la presente invenzione à ̈ mostrata nella Figura 6.

Secondo tale quarta forma di realizzazione, il substrato passivo 33 del sistema ad interposer attivo basato su IC 40 comprende almeno un pad di alimentazione/ massa 30A che ha una dimensione maggiore rispetto alla dimensione dell’altro pad 35A ed à ̈ in grado di fornire, in modalità senza fili, una tensione di alimentazione e/o una tensione di massa ad un pad corrispondente 30C del dispositivo 24 da testare, in modo da alimentarlo correttamente. In particolare, la dimensione dei pad 30A e 30C sostanzialmente corrisponde, in modo da consentire la trasmissione di una tensione di potenza. In tal caso, l’elemento di trasmissione 51 essenzialmente comprende i pad affacciati più grandi 30A e 30C. Occorre sottolineare che la capacitanza di accoppiamento equivalente di tali pad affacciati, 30A e 30C, e quindi l’efficienza di trasmissione dell’elemento di trasmissione 51, à ̈ legata alle loro aree affacciate.

Il substrato passivo 33 comprende anche percorsi conduttivi idonei 30B che collegano i pad di alimentazione/ massa 30A alla porzione attiva del sistema ad interposer attivo basato su IC 40, vale a dire all’interposer attivo 25.

Anche in tal caso, il sistema di scheda di misura 20 comprende un supporto 52 collegato tra la scheda di misura 22 e il substrato passivo 33 e avente un recesso 32 che include l’interposer attivo 25. Il supporto 52 può presentare caratteristiche elastiche per evitare il danneggiamento del wafer a causa del possibile contatto della porzione 35 con la superficie del wafer. Il supporto 52 può essere anche omesso e il recesso 32 può essere creato nella scheda di misura 22, In tal caso, il substrato passivo 33 può essere rigido.

Occorre sottolineare che il sistema di scheda di misura 20 può comprendere un wafer di misura, sostanzialmente corrispondente ad almeno una porzione di wafer comprendente una pluralità di dispositivi precedentemente testati e che hanno dimostrato di essere privi di errori e comprendenti una pluralità di interposer attivi 25 come elementi modulari, tali interposer attivi 25 essendo stati precedentemente e singolarmente testati ed avendo dimostrato di essere privi di errori. In particolare, ciascun interposer attivo 25 può avere una stessa dimensione rispetto ad un dispositivo 24 da testare, fornendo così un testing di almeno una parte di un dispositivo alla volta. È anche possibile progettare un interposer attivo 25 più piccolo di un dispositivo 24 da testare, fornendo così un testing solo di una sua porzione, così come un interposer attivo 25 maggiore di un dispositivo 24 da testare, per esempio avente la dimensione di due dispositivi 24 da testare, così fornendo almeno un testing parziale dei due dispositivi insieme, il wafer della sonda 40 può anche comprendere interposer attivi 25 di diversa dimensione l’uno dall’altro.

Inoltre, il sistema ad interposer attivo basato su IC 40 può comprendere pad 35A del suo substrato passivo 33 in grado di collegare pad corrispondenti 24A del dispositivo 24 da testare. A tale scopo, possono essere previsti bumps sulla superficie di tali pad 25A e/o 35A.

Infine, la circuiteria aggiuntiva 30 può anche comprendere un circuito di trasmissione di alimentazione senza fili, vale a dire ad esempio una pompa di carica, un’interfaccia capacitiva differenziale, un convertitore step up, un convertitore step down, un convertitore AC/DC, un convertitore DC/AC, per citarne alcuni.

In sostanza, secondo le forme di realizzazione dell’invenzione, viene eseguito un test con sonda senza fili da parte di un sistema di scheda di misura comprendente un interposer attivo comprendente una pluralità di pad affacciati ad una corrispondente pluralità di pad di un dispositivo da testare, formando così una pluralità di elementi di accoppiamento senza fili elementari che assicurano una trasmissione senza fili di segnali tra il dispositivo da testare e il sistema di scheda di misura, e così ad un tester ATE di un’apparecchiatura di testing.

Vantaggiosamente secondo l’invenzione, l’interposer attivo comprende anche una circuiteria aggiuntiva in grado di amplificare i segnali senza fili solitamente bassi, in modo da assicurare la loro corretta elaborazione da parte dell’apparecchiatura di testing. Una preelaborazione di tali segnali senza fili così come fasi di testing complete possono anche essere eseguite dalla circuiteria aggiuntiva.

Secondo aspetti vantaggiosi dell’invenzione, il sistema di scheda di misura può anche comprendere un elemento di trasmissione nella forma di almeno una sonda, esteso dalla scheda di misura verso il dispositivo dà testare in modo da trasmettere una tensione di alimentazione e/o di massa e/o almeno un pad di alimentazione/ massa avente una dimensione maggiore rispetto alla dimensione dell’altro pad ed in grado di fornire ad un altro pad del dispositivo da testare sostanzialmente della stessa dimensione, in modalità senza fili, tale tensione di alimentazione e/o di massa, il dispositivo da testare essendo così correttamente alimentato. Inoltre, l’interposer attivo 25 può comprendere un semiconduttore o un substrato flessibile.

Secondo altre forme di realizzazione dell’invenzione, il sistema di scheda di misura può comprendere una testa di misura collegata alla scheda di misura e ad un sistema ad interposer attivo basato su IC comprendente una porzione attiva che agisce come un interposer attivo e un substrato passivo affacciato al dispositivo da testare, la testa di misura comprendente una porzione incassata in grado di ospitare Tinterposer attivo. In tal caso, un chip standard o una configurazione stacked di chip possono realizzare l’interposer attivo in modalità non dedicata.

Inoltre, il sistema di scheda di misura può comprendere un wafer di misura sostanzialmente corrispondente ad almeno una porzione del wafer comprendente una pluralità di dispositivi precedentemente testati e che hanno dimostrato di non avere errori il wafer di misura comprendendo una pluralità di interposer attivi affacciati ai dispositivi da testare, in particolare come elementi modulari. Gli interposer attivi 25 possono avere le stesse dimensioni dei dispositivi da testare, ciascun interposer attivo fornendo almeno un testing parziale di un dispositivo alla volta. È anche possibile progettare un interposer attivo più piccolo di un dispositivo da testare, fornendo così un testing solo di una porzione dello stesso, così come un interposer attivo più grande di un dispositivo da testare, per esempio avente la dimensione di due dispositivi da testare, così fornendo almeno un testing parziale dei due dispositivi insieme.

Ovviamente, un tecnico del ramo, allo scopo di ottemperare a esigenze specifiche e contingenti, potrà introdurre svariate modifiche al sistema sopra descritto, tutte nell ambito di protezione dell’invenzione come definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di scheda di misura (20) di un’apparecchiatura di testing (23) di almeno un dispositivo integrato (24), del tipo comprendente almeno una scheda di misura (22) collegata ad un tester ATE (21) dell’apparecchiatura di testing, caratterizzato dal fatto di comprendere ulteriormente almeno un interposer attivo (25) collegato alla scheda di misura (22) e accoppiato senza fili ad un dispositivo da testare (24), detto interposer attivo (25) comprendendo una pluralità di pad (25A) opportunamente sistemati e disposti sulla sua superficie libera affacciata a detto dispositivo da testare (24), che a sua volta comprende una pluralità di pad (24A), i pad (25A) dell’interposer attivo (25) essendo disposti in modo simile rispetto al pad (24A) del dispositivo da testare (24) in modo che ciascun pad (25A) dell’interposer attivo (25) si affacci ad un pad (24A) del dispositivo da testare (24) e sia separato da esso da un dielettrico, ciascuna coppia di pad affacciati (24A, 25A) formando un elemento di accoppiamento elementare senza fili che permette una trasmissione senza fili tra l’interposer attivo (25) e il dispositivo da testare (24), l’interposer attivo (25) comprendendo anche una circuiteria aggiuntiva (30) che esegue almeno un’amplificazione dei segnali senza fili ricevuti dal dispositivo da testare (24) prima di trasmetterli al tester ATE (21) e un elemento di trasmissione (51) in grado di consentire la trasmissione di una tensione di alimentazione dal tester ATE (21) al dispositivo da testare (24).
2. 2. Sistema di scheda di misura secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto interposer attivo (25) comprende ulteriormente una pluralità di percorsi conduttivi (25B) che collegano la sua pluralità di pad (25A), tramite rispettivi collegamenti passanti conduttivi (22B) realizzati nella scheda di misura (22), ad una pluralità di pad di contatto (22A) della scheda di misura (22) stessa, essendo debitamente sistemati e disposti sulla sua superficie che si affaccia al tester ATE (21) dell’apparecchiatura di testing (23).
3. 3. Sistema di scheda di misura secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento di trasmissione (51) comprende almeno una sonda (26), sporgente dalla scheda di misura (22) e che attraversa il corpo dell’interposer attivo (25) attraverso un foro (27) opportunamente sistemato al suo interno, verso un corrispondente pad (26A) del dispositivo da testare (214), detta sonda (26) essendo in grado di trasmettere la tensione di alimentazione a detto dispositivo.
4. 4. Sistema di scheda di misura secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento di trasmissione (51) comprende almeno un pad di alimentazione /massa (30A) realizzato su detto interposer attivo (25) e avente una dimensione maggiore della dimensione di un altro pad (25A) dell'interposer attivo (25) in modo da essere in grado di fornire, in modalità senza fili, la tensione di alimentazione ad un corrispondente pad (30C) del dispositivo da testare (24), detto corrispondente pad (30C) di detto dispositivo da testare (24) avendo sostanzialmente una stessa dimensione di detto almeno un pad di alimentazione/ massa (30A) di detto interposer attivo (25).
5. 5. Sistema di scheda di misura secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che l’interposer attivo (25) comprende un substrato semiconduttore, o un substrato flessibile, o un substrato di vetro, o un substrato adatto alle tecniche di fabbricazione a circuito stampato.
6. 6. Sistema di scheda di misura secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da fatto di comprendere ulteriormente una testa di misura (31) collegata alla scheda di misura (22) e comprendente un recesso (32) in grado di includere l’interposer attivo (25), essendo una porzione attiva di un sistema con interposer attivo basato su IC (40) a sua volta comprendente un substrato passivo (33) in contatto con l’interposer attivo (25) ed avente almeno una porzione (35) che si affaccia al dispositivo da testare (24).
7. 7. Sistema di scheda di misura secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto substrato passivo (33) comprende una pluralità di pad (35A), opportunamente sistemati e disposti sulla sua superficie libera affacciata al dispositivo da testare (24) e collegati all’interposer attivo (25) attraverso percorsi conduttivi (35B) realizzati nel substrato passivo (33), il pad (35A) del substrato passivo (33) essendo disposto in modo simile rispetto al pad (24A) del dispositivo da testare (24) per formare gli elementi di accoppiamento senza fili elementari.
8. 8. Sistema di scheda di misura secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto substrato passivo (33) Ã ̈ uno strato flessibile avente una prima e una seconda aletta (34A, 34B) disposte tra la scheda di misura (22) e la testa di misura (31) e una porzione (35) affacciata al dispositivo da testare (24).
9. 9. Sistema di scheda di misura secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto elemento di trasmissione (51) comprende almeno una sonda (26), sporgente dalla testa di misura (31) e che attraversa il suo corpo attraverso un foro (37) opportunamente predisposto verso un corrispondente pad (26A) del dispositivo da testare (24), detta sonda (26) essendo in grado di trasmettere la tensione di alimentazione a detto dispositivo.
10. 10. Sistema di scheda di misura secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto elemento di trasmissione (51) comprende almeno un pad di alimentazione / massa (30A) realizzato su detto substrato passivo (33) di detto sistema ad interposer attivo basato su IC (40) e avente una dimensione maggiore rispetto alla dimensione degli altri pad in modo da essere in grado di fornire, in modalità senza fili, la tensione di alimentazione ad un corrispondente pad (26A) di detto dispositivo da testare (24), detto corrispondente pad (26A) di detto dispositivo da testare (24) avendo sostanzialmente una stessa forma rispetto a detto almeno un pad di alimentazione /massa di detto substrato passivo (33).
11. 11. Sistema di scheda di misura secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto substrato passivo (33) di detto sistema ad interposer attivo basato su IC (40) comprende pad (35A) in grado di collegare corrispondenti pad (24A) del dispositivo da testare (24) tramite bumps.
12. 12. Sistema di scheda di misura secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un wafer di misura corrispondente sostanzialmente ad almeno una porzione di wafer comprendente una pluralità di dispositivi precedentemente testati e che si sono dimostrati privi di errori, il wafer di misura comprendendo una pluralità di interposer attivi (25), ciascuno affacciato ad almeno una parte di un dispositivo da testare (24) di un wafer (38).
13. 13. Sistema di scheda di misura secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che il wafer di misura comprende gli interposer attivi (25) come elementi modulari, ciascun interposer attivo (25) essendo stato precedentemente testato ed avendo dimostrato di essere privo di errori.
14. 14. Sistema di scheda di misura secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detta circuiteria aggiuntiva (30) comprende ulteriormente una circuiteria di testing a bordo che esegue alcune fasi di testing sul dispositivo da testare (24), i risultati di tali fasi di testing essendo direttamente trasmessi airapparecchiatura di testing (23).
15. 15. Sistema di scheda di misura secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detta circuiteria aggiuntiva (30) comprende anche un circuito di trasmissione di alimentazione senza fili.