CN110879345B - 用于测试磁性器件的设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于测试磁性器件的设备和系统。一种用于在腔(q1)内生成可配置的3D磁场向量的线圈布置(1000)，包括：形成腔并具有第一轴(Z)的螺线管(Cz)，具有第二共同轴(X)的第一对线圈(Cx1、Cx2)和具有第三共同轴(Y)的第二对线圈(Cy1、Cy2)，所述三个轴在要被测试的芯片所位于的点处相交。一种测试布置(1210)，进一步包括用于保持液体的容器，并且该容器具有至少一个开口，用于提供通向该至少一个腔的通路。一种测试系统(1360)，进一步包括具有多个电流源的电单元，以及用于放置和保持要被测试的芯片的机械定位机构。

Description

用于测试磁性器件的设备和系统

发明领域

本发明总体上涉及用于生成3D磁场的设备和系统的领域，更具体地涉及用于在生产环境中测试封装集成电路的设备和系统。

发明背景

图1示出了包括一个或多个磁传感器元件(例如水平霍尔元件或垂直霍尔元件或巨磁电阻器(GMR)等)的集成电路的示例。此类设备可以例如用于汽车应用中的线性位置或角位置感测。用于汽车应用的集成电路通常被设计成在约-40℃至约+160℃的宽温度范围内运行。为了获得良好的工作设备，在半导体工业中通常在生产的各个阶段执行不同的测试，例如在切割之前在晶片级执行一些测试，而在切割和封装之后执行其他测试。

本发明涉及用于在功能上测试封装IC的方法和系统，例如包括一个或多个磁传感器元件的CMOS器件，例如封装在TSSOP16封装(5.0mm×6.4mm×1.0mm)中。为了充分测试此类器件，各个磁场向量将由装备生成并由器件在不同温度下以高精度测量。而且，在生产环境中，高测试覆盖率、高吞吐量、低维护成本、低停机时间等也是非常重要的。

US20120229129A1描述了一种具有磁测量能力的探测台，用于通过利用与晶片表面接触的探针在切割之前测试晶片。然而，如上所述，此类装备不能用于测试封装器件。

发明内容

本发明的实施例的目的是提供一种线圈布置，该线圈布置可用于向一个或多个封装半导体器件提供任何定向的3D磁场。

本发明的实施例的目的还在于提供一种测试布置，该测试布置包括此类线圈布置，该线圈布置被配置成用于向封装半导体器件(例如，就磁场和/或温度而言)创建各种环境条件。

本发明的实施例的目的还在于提供一种测试系统，包括此类线圈布置或此类测试布置，并且进一步包括适用于向线圈提供合适电流的电单元。

本发明的实施例的特定目的是提供一种紧凑的线圈布置，该线圈布置被配置成用于生成在任何3D取向上至少1mTesla的磁场，或者在任何3D取向上至少2mTesla的磁场，或者在任何3D取向上至少5mT的磁场、或者在任何3D取向上至少10mT的磁场、或者在任何3D取向上至少15mT的磁场、或者在任何3D取向上至少20mT的磁场、或者在任何3D取向上至少25mTesla的磁场、或者在任何3D取向上至少30mTesla的磁场，优选地，没有显著的滞后量。

本发明的实施例的特定目的是提供一种测试布置，该测试布置被配置成用于允许在多个预定义温度下测试封装器件。

本发明的实施例的特定目的是提供一种线圈布置和测试布置以及测试系统，被配置成用于在2个或4个位置处同时生成2个或4个可配置的磁场向量，以用于同时测试2个或4个封装器件。

本发明的特定实施例的目的是提供一种测试系统，该测试系统被配置成用于在一个或多个测试位置处提供具有可配置场向量的磁场，每个测试位置适用于接收要被测试的封装半导体器件，该磁场在所述一个或多个测试位置处具有改善的均匀性。

本发明的特定实施例的目的是提供一种测试系统，该测试系统被配置成用于在一个或多个测试位置处提供具有可配置场向量的磁场，每个测试位置适用于接收要被测试的封装半导体器件，其中磁场具有最佳均匀性的确切位置是可配置的，例如取决于要被测试的封装器件的特定封装。

本发明的特定实施例的目的是提供一种测试系统，该测试系统被配置用于在2个或4个测试位置处生成具有预定义磁场向量的磁场，以用于在不减小磁场强度的情况下以减少的能耗同时测试2个或4个封装器件。

本发明优选实施例的特定目的是提供一种测试系统，该测试系统被配置成用于使用具有特定尺寸的现有处理机器同时测试2个或4个封装器件，该处理机器具有多个可移动臂，以用于将所述封装器件朝向测试位置移动，并用于在测试期间保持它们。

这些目的通过根据本发明实施例的线圈布置和测试布置以及测试系统来实现。

根据第一方面，本发明提供了一种线圈布置，以用于在该线圈布置内部的腔内的预定义位置处生成具有可配置的3D磁场向量的磁场，该腔适用于接收要被测试的器件并且具有至少一个开口以用于允许插入所述器件和移除所述器件，该线圈布置包括：以螺线管形式的第一线圈，该第一线圈具有形成腔的或围绕腔的管状形状，该第一线圈具有沿第一方向定向的第一轴，并且适用于在所述预定义位置处在第一方向上生成第一磁场分量；被布置在腔的相对侧上的第二线圈和第三线圈，该第二线圈和第三线圈具有沿与第一方向垂直的第二方向定向的共同轴，该第二线圈和第三线圈适用于在所述预定义位置处在第二方向生成第二磁场分量；被布置在腔的相对侧的第四线圈和第五线圈，该第四线圈和第五线圈具有沿与第一方向垂直并且与第二方向垂直的第三方向上定向的共同轴，该第四线圈和第五线圈适用于在所述预定义位置处在第三方向上生成第三磁场分量。

这种线圈布置的优点在于它不包含机械地移动部件(例如，没有可移动磁体)。它是静态结构，其中线圈相对于彼此是静止的。这对维护成本有重大影响。

这种线圈布置的优点在于它允许在测试位置(腔内)生成3D磁场。在一些实施例中，线圈布置允许生成在任何方向上具有至少10mTesla、或至少15mTesla或甚至至少20mTesla的强度的磁场。

这种线圈布置的优点在于它允许以非常快的方式(例如，在5毫秒内)在测试位置(腔内)处产生具有可配置的场向量的3D磁场。这意味着在给定的测试时间内，可以应用和测量更多的测试向量，从而增加检测错误的机会，从而改善产品的可靠性。换句话说，对于给定的一组测试向量，可以减少测试时间，从而可以增加吞吐量。

这种线圈布置的优点在于它允许生成高度均匀的3D磁场，因此允许高度准确的测量。

这种线圈布置的优点在于它解决了几个冲突的要求，例如：紧凑并提供(相对较大的)开口(或访问窗口)以允许封装器件的插入。

优势在于线圈具有正交轴。

该线圈布置特别适用于在生产环境中测试封装IC。

在实施例中，线圈布置仅包括非铁磁金属或合金。

换句话说，线圈布置不包含铁磁金属或合金，但也可包括其他材料(诸如塑料)。此类线圈布置的主要优点在于它没有滞后或没有显著的滞后量。

优选地，第一线圈具有矩形截面或基本上矩形的截面，其宽度大于高度，或者其中第一线圈具有椭圆形或基本上椭圆形的截面，其具有短轴和长轴。

优选地，第二线圈、第三线圈、第四线圈和第五线圈中的每一个线圈具有圆柱形形状或环形形状。

在实施例中，第二线圈和第三线圈中的每一个线圈具有具有外径的圆柱形形状或环形形状，并且长度小于外径的80％或小于外径的70％或小于外径的60％或小于外径的50％；并且第四线圈和第五线圈中的每一个线圈具有具有外径的圆柱形形状或环形形状，并且长度小于外径的20％或小于外径的15％或小于外径的10％。

在实施例中，第四线圈和第一线圈以及第五线圈沿第三轴堆叠，第四线圈和第五线圈的外径为第一线圈的外部宽度的至少80％或至少90％；并且所述堆叠在第二方向上被夹在第二线圈和第三线圈之间，第二线圈和第三线圈的外径至少是第二方向上堆叠的高度的80％或至少90％。

这是以非常紧凑的方式堆叠五个(或更多个)线圈的一种方式。

在实施例中，第二线圈和第一线圈以及第三线圈沿第二轴堆叠，第二线圈和第三线圈的外径为第一线圈的外部高度的至少80％或至少90％；并且所述堆叠在第三方向上被夹在第四线圈和第五线圈之间，第四线圈和第五线圈的外径至少是第三方向上堆叠的外部宽度的80％或至少90％。

这是以非常紧凑的方式堆叠五个(或更多个)线圈的另一种方式。

在实施例中，线圈布置适用于还在第二腔内的第二预定义位置处生成第二可配置3D磁场向量，该第二腔具有用于容纳要被测试的第二器件的形状和尺寸并且具有用于允许插入或移除所述第二器件的第二开口；所述线圈布置进一步包括：螺线管形式的第六线圈，该第六线圈具有形成第二腔的或围绕第二腔的管状形状，第六线圈具有与所述第一方向平行的轴，并且被布置在第一线圈和第五线圈之间；以及布置在第二腔的相对侧的第七线圈和第八线圈，这些线圈中的每一个具有沿第二方向定向的轴；以及至少一个布置在第一线圈和第六线圈之间的中间线圈，该至少一个中间线圈和第四线圈以及第五线圈具有共同轴。

第六线圈Cz'被配置成用于在所述第二位置处生成沿第一方向(Z)定向的磁场分量Bz2。第七线圈Cx1'和第八线圈Cx2'适用于在所述第二位置处生成沿第二方向(X)定向的磁场分量Bx2。在操作中，该至少一个中间线圈Cym与第四线圈Cy1和第五线圈Cy2协作，以用于在第一测试位置处生成磁场分量By1，以及在所述第二位置处生成磁场分量By2。

该开口在本文也称为“访问窗口”。

在实施例中，线圈布置适用于还在第二腔内的第二预定义位置处生成第二可配置3D磁场向量，该第二腔具有用于容纳要被测试的第二器件的形状和尺寸并具有用于允许插入或移除所述第二器件的第二开口；该线圈布置进一步包括：螺线管形式的第六线圈，该第六线圈具有形成第二腔的和/或围绕第二腔的管状形状，第六线圈具有与第一方向平行的轴，并且被布置在第一线圈和第三线圈之间；以及被布置在第二腔的相对侧的第七线圈和第八线圈，这些线圈中的每一个具有沿第三方向定向的轴；以及被布置在第一线圈和第六线圈之间的至少一个中间线圈，该至少一个中间线圈和第二线圈以及第三线圈具有共同轴。

第六线圈Cz'被配置成用于在所述第二位置处生成沿第一方向(Z)定向的磁场分量Bz2。第七线圈和第八线圈Cx1'、Cx2'适用于在所述第二位置处生成沿第三方向(Y)定向的磁场分量By2。在操作中，该至少一个中间线圈与第二线圈Cx1和第三线圈Cx2协作，以用于在第一测试位置处生成磁场分量Bx1，并且在所述第二位置处生成磁场分量Bx2。

该开口在本文也称为“访问窗口”。

在实施例中，线圈布置进一步适用于在第二腔、第三腔以及第四腔内的第二、第三以及第四预定义位置处生成第二、第三以及第四可配置3D磁场向量，这些腔中的每一个具有用于容纳相应的要被测试的器件的形状和尺寸并且具有用于允许插入或移除所述器件的相应的开口；该线圈布置进一步包括：螺线管形式的第六线圈，该第六线圈具有形成第二腔的或围绕第二腔的管状形状，该第六线圈具有与第一方向平行的轴，并且被布置在第一线圈和第三线圈之间；以及布置在第二腔的相对侧上的第七线圈和第八线圈，这些线圈中的每一个线圈具有沿第三方向定向的轴；以及布置在第一线圈和第六线圈之间的至少一个第一中间线圈，该至少一个第一中间线圈与第二线圈和所述第三线圈具有共同轴；以及螺线管形式的第九线圈，该第九线圈具有形成第三腔的或围绕第三腔的管状形状，该第九线圈具有与所述第一方向平行的轴，并且被布置在第一线圈和第五线圈之间；以及布置在所述第三腔的相对侧上的第十线圈和第十一线圈，这些线圈中的每一个线圈具有沿第二方向定向的轴；以及布置在第一线圈和第九线圈之间的至少一个第二中间线圈，该第二中间线圈和第四线圈以及第五线圈具有共同轴；以及螺线管形式的第十二线圈，该第十二线圈具有形成第四腔的或围绕第四腔的管状形状，该第十二线圈具有与第一方向平行的轴，并且被布置在第九线圈和第十一线圈之间；以及布置在第九线圈和第十二线圈之间的至少一个第三中间线圈，该至少一个第三中间线圈和第十线圈以及第十一线圈具有共同轴；以及布置在第六线圈和第十二线圈之间的至少一个第四中间线圈，该至少一个第四中间线圈和第七线圈以及所述第八线圈具有共同轴。

第七线圈和第八线圈Cy1'、Cy2'适用于在所述第二位置处在第三方向上生成磁场分量。第十线圈和第十一线圈适用于在所述第三位置处在第二方向上生成磁场分量。该一个或多个第一中间线圈适用于与第二线圈和第三线圈协作，以用于在所述第一位置处生成磁场分量，并且在所述第二位置处生成第二磁场分量，两者都沿第二方向定向。该一个或多个第二中间线圈适用于与第四线圈和第五线圈协作，以用于在所述第一位置处生成磁场分量，并且在所述第三位置处生成磁场分量，两者都沿第三方向定向。该一个或多个第三中间线圈适用于与第十线圈和第十一线圈协作，以用于在所述第三位置处生成磁场分量，并且在第四位置处生成磁场分量，两者都沿第二方向定向。该一个或多个第四中间线圈适用于与第七线圈和第八线圈协作，以用于在第二位置处生成磁场分量，并且在第四位置处生成磁场分量By4。

根据第二方面，本发明还提供了一种测试布置，包括：根据第一方面的线圈布置；和容器，该容器具有用于容纳线圈布置的大小和尺寸，并且适用于还包含液体以用于增加和/或降低线圈布置的温度；该容器具有至少一个壁，该壁包括至少一个开口，用于提供对所述至少一个腔的通路。

优选地，容器在线圈布置的相对侧上具有至少两个壁板或壁或壁部分，以用于提供对螺线管两侧的通路。优点在于一侧可用于引入封装器件，并且另一侧可用于与器件进行电接触，以用于执行测量。

在实施例中，测试布置不包括铁磁金属或合金，或者换句话说，仅包括非铁磁金属或合金，以及可选地其他材料(诸如塑料)。

优点在于这通过减少滞后来改善系统的线性度。

在实施例中，测试布置进一步包括用于控制容器内液体的温度的内部温度控制装置或外部温度控制装置。

可以使用任何已知的温度控制装置。温度控制装置可包括温度传感器，以用于测量容器内液体的温度。温度控制装置可以例如包括和/或控制阀门，以允许来自外部水供应器(例如自来水或配水)的水进入容器以与容器中的液体混合。替换地或附加地，该温度控制装置可以进一步包括热交换器，以用于允许外部水流过导管，并与容器内的液体进行热交换。但是也可以使用用于冷却或加热容器中的液体的其他温度控制装置。

根据第三方面，本发明还提供了一种测试系统，包括：根据第一方面的线圈布置，或根据第二方面的测试布置；以及电单元，用于向所述线圈提供多个电流，以用于在所述至少一个腔内的所述预定义位置处生成至少一个可配置磁场向量，所述电控制单元包括：第一电流源，适用于在至少第一线圈中提供第一可选择的或可配置的电流，以用于生成沿第一方向定向的磁场分量；以及第二电流源，适用于在至少第二线圈和第三线圈中提供第二可选择或可配置的电流，以用于生成沿第二方向定向的磁场分量；以及第三电流源，适用于在第四线圈和第五线圈中提供第三可选择或可配置的电流，以用于生成沿第三方向定向的磁场分量；以及控制器，用于控制第一、第二和第三电流源，以便在第一腔内的第一预定义位置处生成至少第一可配置磁场向量。

在实施例中，测试系统进一步包括布置在每个腔中的至少一个磁传感器，优选地在每个腔中布置至少两个或至少三个磁传感器。

通过读取该磁传感器，控制器可以测量该至少一个腔内的磁场的实际磁场强度和取向，并且可以使用该信息来改善取向和/或场强的准确度，和/或检测错误和/或干扰。

在实施例中，测试系统包括具有如图6所示特征的线圈布置；并且第一电流源进一步适用于还将第一电流提供给第六线圈；并且第二电流源进一步适用于还将第二电流提供给第七线圈和第八线圈；并且该测试系统进一步包括第四电流源，用于向至少一个中间线圈提供第四可选择的或可配置的电流；并且控制器进一步适用于控制电流源，以用于同时在第一腔内的第一预定义位置处产生第一磁场向量以及在第二腔内的第二预定义位置处生成第二磁场向量。

控制器优选地适用于控制电流源，使得幅度|Bx2|基本上等于幅度|Bx1|；并且其中幅度|By2|基本上等于幅度|By1|，但取向可以相同或相反；并且其中幅度|Bz2|基本上等于|Bz1|，但取向可以相同或相反，原因如图16(a)至图16(d)所示。

在实施例中，测试系统包括具有如图8所示特征的线圈布置；并且第一电流源进一步适用于还将第一电流提供给第六线圈；并且第三电流源进一步适用于还将第三电流提供给第七线圈和第八线圈；并且该测试系统进一步包括第四电流源，用于向至少一个中间线圈提供第四可选择的或可配置的电流；并且控制器进一步适用于控制电流源，以用于同时在第一腔内的第一预定义位置处产生第一磁场向量以及在第二腔内的第二预定义位置处生成第二磁场向量。

控制器优选地适用于控制电流源，使得幅度|Bx2|基本上等于幅度|Bx1|，但取向可以相同或相反；并且其中幅度|By2|基本上等于幅度|By1|，但取向可以相同或相反；并且其中幅度|Bz2|基本上等于|Bz1|，但取向可以相同或相反，原因如图16(a)至图16(d)所示。

在实施例中，测试系统包括具有四个腔的线圈布置(如上所述和/或如图10所示)，并且第一电流源进一步适用于还将第一电流提供给第六、第九和第十二线圈；并且第二电流源进一步适用于还将第二电流提供给第十和第十一线圈；并且第三电流源进一步适用于还在第七线圈和第八线圈中提供第三电流；并且该测试系统进一步包括第四电流源，用于向所述至少一个第一中间线圈和所述至少一个第三中间线圈提供第四电流；其中，该测试系统进一步包括第五电流源，用于向至少一个第二中间线圈和至少一个第四中间线圈提供第五电流；并且控制器进一步适用于控制电流源，以用于同时在第一腔内的第一预定义位置处生成第一磁场向量，并且在第二腔内的第二预定义位置处生成第二磁场向量，并且在第三腔内的第三预定义位置处生成第三磁场向量，并且在第四腔内的第四预定义位置处生成第四磁场向量，

控制器优选地适用于控制电流源，使得幅度|Bx2|、|Bx3|以及|Bx4|基本上等于幅度|Bx1|，但取向可以相同或相反；并且使得幅度|By2|、|By3|以及|By4|基本上等于幅度|By1|，但取向可以相同或相反；并且使得幅度|Bz2|、|Bz3|以及|Bz4|基本上等于幅度|Bz1|，但取向可以相同或相反，原因如图16(a)至图16(d)所示。

在实施例中，控制器进一步适用于控制电流源，以用于在第二方向上调整第一腔、第二腔、第三腔和第四腔内第二磁场分量具有局部最小值的物理位置。

在实施例中，控制器进一步适用于控制电流源，以用于在第三方向上调整第一腔、第二腔、第三腔和第四腔内第三磁场分量具有局部最小值的物理位置。

在实施例中，测试系统进一步包括以下特征中的一个或多个：

i)其中测试系统进一步适配成使得第一腔中的第一磁场分量在与第四腔中的第一磁场分量相同的方向上定向，并且被定向在与第二腔和第三腔中的第一磁场分量相反的方向上；或者ii)其中测试系统进一步被适配成使得第一腔中的第一磁场分量被定向在与第三腔中的第一磁场分量相同的方向上，并且被定向在与第二腔和第四腔中的第一磁场分量相反的方向上；iii)其中测试系统进一步被适配成使得第一腔中的第二磁场分量被定向在与第二腔中的第二磁场分量相同的方向上，并且被定向在与第三腔和第四腔中的第二磁场分量相反的方向上；iv)其中测试系统进一步被适配成使得第一腔中的第三磁场分量在与第三腔中的第三磁场分量相同的方向上定向，并且被定向在与第二腔和第四腔中的第三磁场分量相反的方向上。

在实施例中，测试系统进一步包括定位机构，该定位机构具有至少一个可移动元件，该可移动元件包括用于保持要被测试的器件的保持器，并且用于选择性地使该保持器朝向所述至少一个腔内的预定义位置或远离腔移动。

可移动元件可以是可移动臂。定位系统可以是或可包括夹持设备。

在优选实施例中，定位机构(例如，芯片处理机)具有至少四个可移动元件或可移动臂，该至少四个可移动元件或可移动臂适用于同时保持要被测试的四个封装器件，并且用于同时将这些器件插入四个腔中的相应一个腔内，并用于同时从四个腔中撤回该器件。

在实施例中，控制器适于执行至少一些但优选地所有以下步骤：a)指令定位机构拿来要被测试的新器件；b)指令定位机构控制要被测试的器件的局部温度；c)指令定位机构将器件插入至少一个腔中；d)指令测试布置的内部或外部温度控制装置控制测试布置的温度；e)对于多个预定义的磁测试向量中的每一个，i)计算需要施加到线圈以获得所述至少一个磁测试向量的多个电流；ii)将计算出的多个电流施加到线圈，从而在该至少一个腔内生成该至少一个磁测试向量；iii)允许该器件测量相应腔内的磁场向量和/或确定从中导出的值；iv)与器件通信以便从器件获得测量的向量数据或确定的值；v)将获得的向量数据或确定的值与特定测试向量的预定义结果进行比较，并决定器件是否通过测试；f)指令定位机构移除已经测试的器件。

在所附独立和从属权利要求中阐述了本发明的特定和优选方面。来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征以及其他从属权利要求的特征适当地结合，而不仅仅是如在权利要求中明确阐述的。

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得以阐明。

附图说明

图1是示出典型的芯片封装和通常与此类封装相关联的三个正交轴的图：X轴示出纵向，Y轴示出横向，Z轴示出与半导体器件的平面垂直的方向。X轴和Y轴也称为“平面内”轴。

图2是背景部分中描述的US20120229129A1的图3b的复制品。

图3是示出根据本发明的实施例的示例性线圈布置的示意图，包括形成用于容纳要被测试的封装IC的腔的螺线管(本文也称为“Z线圈”)，以及两对被布置在螺线管的相对侧上的电磁铁(所谓的“X线圈”和“Y线圈”)。线圈限定了一组正交的轴X、Y、Z。

图4是根据本发明的实施例的另一示例性线圈布置，该布置可被视为图3的线圈布置的更紧凑的变体。

图5是根据本发明的实施例的另一示例性线圈布置，具有两个圆柱形X线圈(左、右)和两个环形Y线圈(顶部、底部)，Y线圈在组件的宽度上延伸。

图6是根据本发明的实施例的另一示例性线圈布置，具有两个平行的螺线管形式的两个Z线圈，该两个Z线圈形成两个腔(在图6中它们被布置在彼此的顶部上)，以及两对圆柱形X线圈(左、右)和两个外部环形Y线圈(顶部、底部)和一个中间环形Y线圈，因此总共有9个线圈。

图7是根据本发明实施例的另一示例性线圈布置，具有圆柱形(例如环形)X线圈(左、右)和圆柱形(例如环形)Y线圈(顶部、底部)。

图8是根据本发明的实施例的另一示例性线圈布置，具有两个平行的螺线管形式的两个Z线圈，该两个Z线圈形成并排布置的两个腔，以及两对圆柱形(例如，环形)Y线圈(顶部、底部)和两个外部圆柱形(例如，环形)X线圈(左、右)和一个中间圆柱形(例如环形)X线圈，因此总共有9个线圈。

图9示出了本发明优选实施例的一些边界条件。更具体地，图9示出了四个“访问窗口”的尺寸和相对位置，以用于允许现有处理机(或“器件定位器”)将四个芯片封装同时插入四个测试位置或将它们从四个测试位置撤回。

图10(顶部)示出了根据本发明实施例的另一示例性线圈布置，具有四个平行螺线管形式的四个Z线圈，该四个Z线圈形成四个腔，以及两对外部X线圈(左、右)和四个中间X线圈，和两对外部Y线圈(顶部、底部)以及两个中间Y线圈，因此总共18个线圈。

图10(底部)示出了用于向线圈布置的线圈提供电流的电单元，一起形成测试系统。

图11(a)示出了可以由图10的电子单元使用的一组公式，以用于确定要施加到线圈的电流，以便在腔内的测试位置处生成具有特定特性的磁场，其中封装器件将在测试期间被定位。

图11(b)示出了可以由图10的电子单元使用的一组公式，以用于确定当将一组给定电流施加到线圈时在腔内生成的磁场。

图11(c)示出了可以在图11(b)的公式中使用的一组示例性系数。

图12示出了根据本发明的实施例的示例性测试布置，包括被布置在容器中的图10的线圈布置，该容器适用于保持液体，其中液体与线圈布置的线圈电隔离但与线圈布置的线圈热接触。

图13示出了根据本发明实施例的示例性测试系统的框图，包括进一步包含液体的容器内部的线圈布置，以及“芯片处理机”(或“器件定位器”)以用于选择性地插入和移除要被测试的封装半导体器件。测试系统还包括用于加热液体的加热装置和/或用于冷却液体的冷却装置，以及用于使电流在线圈中流动和/或用于控制加热装置和/或冷却装置的电控制单元，和/或用于控制处理机。

图14(a)至图14(e)示出了如何在图10的线圈布置的腔内的测试位置处生成更均匀的Bx场分量，在图14(e)中复制。或者换句话说，图14(a)至图14(e)示出了“(多个)最佳点(sweet spot)”如何在X方向上移位。

图14(a)示出了如果外部X线圈和中间X线圈携载相同电流，则沿X轴的各个位置处的磁场分量Bx的幅度的曲线图。

图14(b)示出了(多个)测试位置处的磁场分量Bx的放大部分(在测试期间(多个)器件将被定位)，示出了在测试位置处的非均匀场，但是具有非零dBx/dx场梯度的场。

图14(c)示出了如果中间X线圈携载比外部X线圈更小的电流(例如，在其约70％至约95％的范围内)，如在本发明的一些实施方案中所使用的，沿X轴的各个位置处的磁场分量Bx的幅度的曲线图。

图14(d)示出了测试位置处的磁场分量Bx的放大部分(在测试期间器件将被定位)，显示具有减小的或基本为零的dBx/dx场梯度的高度均匀的场。

图15(a)至图15(e)示出了如何可以在图10的线圈布置(在图15(e)中复制)的腔内的测试位置处生成更均匀的Bx场分量。或者换句话说，图15(a)至图15(e)示出了“(多个)最佳点”如何在Y方向上移位。

图15(a)示出了如果外部Y线圈和中间Y线圈携载相同电流，则沿Y轴的各个位置处的磁场分量By的幅度的曲线图。

图15(b)示出了(多个)测试位置处的磁场分量By的放大部分(在测试期间(多个)器件将被定位)，示出了在测试位置处的非均匀场，但是具有非零dBy/dy场梯度的场。

图15(c)示出了如果中间Y线圈携载比外部Y线圈更小的电流(例如，在其约70％至约95％的范围内)，如在本发明的一些实施方案中所使用的，沿Y轴的各个位置处的磁场分量By的幅度的曲线图。

图15(d)示出了测试位置处的磁场分量By的放大部分(在测试期间器件将被定位)，显示具有减小的或基本为零的dBy/dy场梯度的高度均匀的场。

图16(a)至图16(d)示出了本文中称为“磁通线的易循环”的原理，该原理可用于本发明的实施例中。

图16(a)示出了由X线圈生成的场线的易循环。

图16(b)示出了由Y线圈生成的场线的易循环。

图16(c)和图16(d)示出了由Z线圈生成的场线的易循环的两个示例。

图17(a)至图17(e)示出了用于图10的线圈布置的优选实施例的优化线圈，考虑到图9中所示的约束。

图18(a)示出了根据本发明实施例的测试系统的具有磁中心位置的示例性传感器设备的最大角位置误差，该磁中心位置在插入腔中之后位于预定义测试位置(本文也称为“测试地点”)周围的[-0.25至+0.25mm]的立方体内，和

图18(b)示出了当使用具有永磁体的现有内部测试系统时相同传感器设备的最大角位置误差。

图19(a)示出了根据本发明实施例的测试系统的具有磁中心位置的示例性传感器设备的最大角位置误差，该磁中心位置在插入腔中之后位于预定义测试位置(本文也称为“测试地点”)周围的[-0.50至++0.50mm]的立方体内，和

图19(b)示出了当使用具有永磁体的现有内部测试系统时相同传感器设备的最大角位置误差。

图20示出了根据本发明的实施例的另一测试系统，该测试系统可被视为图10的测试系统的变体。

这些附图仅是示意性而非限制性的。在附图中，出于解说性目的，可将要素中的一些尺寸放大且不按比例绘制。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。在不同的附图中，相同的附图标记指示相同或相似的要素。

具体实施方式

将就特定实施例并且参考某些附图来描述本发明，但是本发明不限于此，而仅由权利要求书来限定。所描述的附图仅是示意性且非限制性的。在附图中，出于解说性目的，可将要素中的一些尺寸放大且不按比例绘制。尺寸和相对尺寸不对应于对本发明的实施的实际减少量。

此外，说明书中和权利要求中的术语第一、第二等等用于在类似的要素之间进行区分，并且不一定用于在时间上、空间上、以排名或任何其他方式来描述顺序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的并且本文中所描述的本发明实施例被配置成以除了本文中所描述或图示的之外的其他顺序操作。

另外，说明书和权利要求书中的术语顶部、下方等等被用于描述性目的而不一定用于描述相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的并且本文中所描述的本发明实施例被配置成以除了本文中所描述或图示的之外的其他取向操作。

应当注意，权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限定于其后列出的装置；它并不排除其他要素或步骤。因此，该术语应被解释为指定如所提到的所陈述的特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或组件、或其群组的存在或添加。因此，表述“一种包括装置A和B的设备”的范围不应当被限定于仅由组件A和B构成的设备。这意味着对于本发明，该设备的仅有的相关组件是A和B。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合该实施例描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语在“在一个实施例中”或“在实施例中”贯穿本说明书在各个地方的出现并不一定全部指代同一实施例，而是可以指代同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，如从本公开中对本领域普通技术人员将是显而易见的，特定的特征、结构或特性可以用任何合适的方式进行组合。

类似地，应当理解，在本发明的示例性实施例的描述中，出于精简本公开和辅助理解各发明性方面中的一个或多个发明性方面的目的，本发明的各个特征有时被一起编组在单个实施例、附图或其描述中。然而，这种公开的方法不应被解释为反映所要求保护的本发明需要比每项权利要求中所明确记载的更多特征的意图。相反，如所附权利要求反映的，各发明方面可以存在比单个前述公开的实施例的全部特征更少的特征。因此，具体实施方式之后所附的权利要求由此被明确纳入本具体实施方式中，其中每一项权利要求本身代表本发明的单独实施例。

此外，尽管本文中所描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但不包括其他实施例中所包括的其他特征，但是不同实施例的特征的组合旨在落在本发明的范围内，并且形成如将由本领域技术人员所理解的不同实施例。例如，在所附的权利要求书中，所要求保护的实施例中的任何实施例均可以任何组合来使用。

在本文中所提供的描述中，阐述了众多具体细节。然而应当理解，在没有这些具体细节的情况下也可实践本发明的实施例。在其他实例中，公知的方法、结构和技术未被详细示出，以免混淆对本描述的理解。

本发明涉及用于生成3D磁场以用于在生产环境中测试封装集成电路(例如用于汽车应用的线性位置或角位置传感器设备)的设备和系统和方法。为了获得良好的工作设备，在设备的各个生产阶段执行各种测试。例如，一些测试在生产过程的早期，在切割之前和封装之前在晶片级上执行。其他测试在生产过程的后期进行，例如，在切割之后和在封装之后。通常，各个阶段需要不同的测试装备。

本发明涉及用于功能地测试封装IC(例如包括一个或多个磁传感器元件的CMOS器件)的方法和系统。这些器件可以被封装在例如TSSOP16封装(5.0mm×6.4mm×1.0mm)中，但是本发明不限于此，也可以使用其他标准或专有封装。

为了测试磁敏器件，通常将具有特定特性的磁场施加到器件，并且由器件测量这些特性中的一个或多个。然后将测得的特性与所应用的特征进行比较，并且如果结果位于(导致)预定义的公差裕度内，则认为该器件正确地运行。

传统上，发明人使用机械测试装备，其中使用致动器(诸如电动机和/或活塞)将多个永磁体带到要被测试的(多个)器件的附近。要被测试的四个器件由所谓的“处理机(handler)”保持，并被带到特定的测试位置(本文也称为“测试地点”)。尽管该系统多年来运行良好，但它有几个缺点，尤其所施加的磁场可以在2D(平面内分量Bx和By)中很好地定义，但不能在3D(Bz分量)中很好地定义，该系统难以维护或调整，永磁体的机械重新定位相对较慢(或测试时间相对较高)，并且机械公差相对较高(或精度相对较低)等。

显然需要一种能够克服这些和其他问题中的至少一些的测试系统，但是似乎不存在能够提供可以易于生成的3D磁场向量(Bx、By、Bz)，并且该磁场向量足够强(例如，在任何期望的方向上至少1mTesla、或在任何期望的方向上至少2mTesla、或在任何期望的方向上至少5mT、或在任何期望的方向上至少10mT、或在任何期望的方向上至少15mT、或在任何期望的方向上至少20mT、或在任何期望的方向上至少25mT、或在任何期望的方向上至少30mT)的简单而紧凑的解决方案。

多年来，人们考虑了很多设计，但没有找到好的解决方案。特别是紧凑性(例如系统的关键部分应该优选地配合于约50cm×50cm×50cm的假想盒子)和足够强的磁场(例如在任何预定义方向上至少1mT、或至少2mT、或至少5mT、或至少10mT、或至少15mT、或至少20mT、或至少25mT、或至少30mT)和高均匀性(例如如果封装芯片在任何方向上偏移+/-0.50mm，则磁场值Bx、By、Bz不应偏离超过0.2％)的冲突要求似乎无法克服，

直到发明人想到提供一种线圈布置，用于在线圈布置内部的腔内的预定义位置处生成具有可配置的3D磁场向量的磁场，该腔适用于接收要被测试的器件并且具有至少一个开口以用于允许插入和移除所述器件，该线圈布置包括：

螺线管形式的第一线圈Cz，该第一线圈Cz具有形成腔q1的或围绕腔q1的管状形状，该第一线圈Cz具有沿第一方向Z定向的第一轴并且适用于在所述预定义位置处在第一方向Z上生成第一磁场分量Bz；

布置在腔q1的相对侧上的第二线圈Cx1和第三线圈Cx2，该第二线圈和第三线圈具有沿与第一方向Z垂直的第二方向定向的共同轴(X)，该第二线圈和第三线圈适用于在所述预定义位置处在第二方向X上生成第二磁场分量Bx；

布置在腔q1的相对侧上的第四线圈Cy1和第五线圈Cy2，该第四线圈和第五线圈具有沿与第一方向Z垂直并且与第二方向X垂直的第三方向定向的共同轴(Y)，该第四线圈和第五线圈适用于在所述预定义位置处在第三方向Y上生成第三磁场分量By。

就发明人所知，此类结构在现有技术中尚不存在。

虽然事后看来，“提供具有在被测试器件所位于的测试位置处相交的相应轴的三个线圈(或线圈对)”的想法可能看起来相当简单，但是多年来人们相信不可能构建一种能够提供足够大且均匀的场的结构，该结构还具有足够大的开口，以允许被测试的封装器件被带到测试位置并从测试位置移除。只有在发明者想到对线圈对中的一个使用螺线管之后，才使建立此类结构变得现实和实际可行。这是本发明的基本概念之一。

现在参考各附图。

图1示出了示例性芯片封装，例如包括连接到引线框架的半导体器件的塑料或陶瓷封装，并且示出了通常与此类封装相关联的三个正交轴X、Y、Z：X轴示出纵向、Y轴示出横向、Z轴示出与半导体器件的平面垂直的方向。X轴和Y轴也称为“平面内”轴。Z轴也称为“平面外”轴。

为了功能性地测试此类集成电路(IC)，也称为“芯片”，该芯片通常被放置在具有已知磁场和已知温度的受控制的环境中，并且与引脚102进行电接触，例如，用于施加功率和/或读出由芯片测量的信号，和/或从其导出的一个或多个信号，例如线性位置值或角位置值。

图2是US20120229129A1的图3b的复制品，其描述了具有磁测量能力的探测台200，以用于通过利用与晶片表面接触的探针在切割之前测试晶片。虽然探测台的发明者面临着类似的准确性、测试位置的物理可访问性、足够大的场强、磁场的均匀性等问题，但是提出了完全不同的解决方案，这将进一步变得清楚。

图3是示出根据本发明的实施例的示例性线圈布置300的示意图。线圈布置300包括螺线管Cz(本文也称为“Z线圈”)，该螺线管Cz形成具有尺寸和形状的腔q1，以用于允许要被测试的封装IC定位在其中，并且线圈布置300进一步包括两对被布置在螺线管Cz的外侧和相对侧的线圈Cx1、Cx2(本文也称为“X线圈”)和Cy1、Cy2(本文也称为“Y线圈”)。

如本领域技术人员可以理解的，螺线管Cz生成磁场，该磁场在螺线管Cz内(特别是在腔的中心附近)基本上是均匀的，并且该磁场具有基本上被定向成与Z轴平行的磁通线(图3中未示出，但是例如参见图16c和图16d)。该对X线圈Cx1和Cx2生成磁场，该磁场与螺线管Cz生成的磁场叠加，并且该磁场具有磁通线(图3中未示出，但是参见例如图16a)，该磁通线基本上被定向成与X轴平行，特别是在腔的中心附近。该对Y线圈Cy1和Cy2生成磁场，该磁场与螺线管Cz生成的磁场和该对X线圈生成的磁场叠加，并且该磁场具有磁通线(图3中未示出，但是参见例如图16b)，该磁通线基本上被定向成与Y轴平行，特别是在腔的中心附近。

线圈Cz、Cx1、Cx2、Cy1、Cy2限定了一组正交的轴X、Y、Z。这提供优点在于，腔q1中心的总磁场可以由向量(Bx、By、Bz)来表示，其中Bx分量主要或仅仅取决于由X线圈创建的场，并且不显著取决于或仅略微地取决于或根本不取决于流过Y线圈和流过Z线圈的电流。同样，By分量主要或仅仅取决于由Y线圈创建的场，因此取决于流过Y线圈的电流，并且Bz分量主要或仅仅取决于由Z线圈创建的场，因此取决于流过螺线管的电流。有利的是线圈之间没有显著的串扰或没有串扰。

图3还示出(左下)芯片定位器或处理机或夹持设备的示意图，该芯片定位器或处理机或夹持设备具有用于将芯片301插入螺线管中和/或从螺线管中移除芯片301的可移动臂等。该夹持设备或处理机的准确细节不是本发明的主要焦点，可以使用任何合适的夹持设备。

在优选实施例中，线圈布置300不包括铁磁材料(诸如铁或镍)，但可包括非铁磁材料(诸如铜或铝)。这提供了优点在于，由电流生成的磁场没有显著的滞后或根本没有滞后。理想地，在腔q1内的测试地点处生成的磁场分量Bx、By、Bz线性地取决于流过线圈的电流。实际上，这意味着线圈布置300附近的其他物体也不包括铁磁材料，如将进一步讨论的(参见例如图13)。

在优选实施例中，Z线圈Cz具有管状形状，该管状形状具有截面，该截面具有内周边和外周边(在图14e和图15e中更好地示出)。内周边可以基本上是矩形的，例如，具有圆角或具有截角的矩形、或基本上椭圆形。优选地，内周边足够大以容纳要被测试的封装IC，该要被测试的封装IC被定向使得其平面外(Z)轴与螺线管的(Z)轴平行。这提供了优点在于，可以经由螺线管的一端处的第一开口(其保持打开)选择性地将封装芯片引入螺线管和将封装芯片从螺线管移除，并且螺线管的另一端可以设置有接触针和/或电缆等，以用于与芯片的引脚进行电接触，以测试芯片。

在图3中所示的线圈布置的变体中，由X线圈Cx1、Cx2限定的X轴和由Y线圈Cy1、Cy2限定的Y轴位于与由Z线圈或由螺线管Cz限定的Z轴垂直的平面中，但X轴和Y轴可能并不完全相互垂直，而是形成从45°至88°或从92°至135°、或从80°至88°、或从92°到100°范围内的角度。尽管此类线圈布置稍微不太理想，并且确定用于获得特定磁场所施加的电流的公式(或反之亦然)可能稍微复杂一些，但此类实施例也将起作用。

图4示出了根据本发明的实施例的另一示例性线圈布置400，该布置400可被视为图3的线圈布置300的更紧凑的变体。在图4的示例中，螺线管Cz具有管状形状，该管状形状具有限定内部高度H(本文也称为“短轴”)和内部宽度W(也称为“长轴”)的基本上矩形的截面，其中比率H/W是从30％至80％范围内的值。

第二线圈、第三线圈、第四线圈、和第五线圈Cx1、Cx2、Cy1、Cy2中的每一个具有圆柱形形状或具有圆形截面的环形形状。位于邻近限定螺线管高度的壁部分(沿短轴方向延伸)的第二线圈和第三线圈Cx1、Cx2中的每一个具有圆柱形形状，该圆柱形形状具有外径Dox和长度L，其中比率L/Dox通常为从50％至80％范围内的值。位于邻近限定螺线管宽度W的壁部分(沿短轴方向延伸)的第四线圈和第五线圈Cy1、Cy2中的每一个具有环形形状，该环形形状具有外径Doy和厚度T，其中比率T/Doy通常为从5％至25％范围内的值。

图5示出根据本发明实施例的另一示例性线圈布置500，具有两个圆柱形X线圈(左、右)和两个环形Y线圈(顶部、底部)。在该实施例中，Y线圈在组件的整个宽度上延伸，并且X线圈和Z线圈夹在Y线圈之间。从图中可以理解，这是一种高度对称和紧凑的结构，能够在预想的测试位置(由约0.50mm×0.50mm×0.50mm或约1.00mm×1.00mm×1.00mm的虚线立方体指示)处生成具有可配置的磁场向量(Bx、By、Bz)的磁场。在该假想立方体内部，磁场相当恒定或基本上均匀，如将进一步解释的(参见图14d和图15d)。

该实施例的优点在于，Y线圈的外径Doy大于螺线管的宽度W，因为这进一步改善了By场分量的均匀性(例如，降低dBy/dx和dBy/dz)。

图6是根据本发明的实施例的另一示例性线圈布置600，具有两个平行的螺线管形式的两个Z线圈Cz、Cz'，该两个Z线圈Cz、Cz'形成两个腔q1、q2，在图6中它们位于彼此的顶部上(在Y方向上、在短轴方向上)，以及两对圆柱形X线圈Cx1、Cx2和Cx1'、Cx2'(左、右)，和两个外部环形Y线圈Cy1、Cy2(顶部、底部)，和一个中间环形Y线圈Cym，因此总共有9个线圈。

比较图5和图6，看起来图6的线圈布置600是图5中所示的两个线圈布置500的简单堆叠，并且此类具有10个线圈的布置确实也可以工作，但线圈布置600进一步优化(就组件计数而言)，因为它仅具有一个中间Y线圈Cym。

图6的线圈布置600具有上述线圈布置300和400和500的所有优点，例如，允许生成可配置且高度准确且高度均匀的3D磁场向量Bx、By、Bz，此外这是在两个测试位置处同时发生的，从而允许同时测试两个封装器件。

然而，发明人惊奇地发现，当施加特定电流时，该结构允许两个其他的优点，如将进一步更详细地描述的(图15(a)至图15(e)和图16b)。因此，图6的线圈布置600不应被视为图5中所示的线圈布置500的仅仅几何变体。

图7示出根据本发明实施例的另一示例性线圈布置700，具有圆柱形(例如环形)X线圈Cx1、Cx2(左、右)和圆柱形(例如环形)Y线圈(顶部、底部)Cy1、Cy2。

图7的线圈布置700可以看作是图5的线圈布置500的几何变体。主要区别在于图7的实施例中，位于邻近螺线管的较大壁部分(图7中的顶部和底部)的Y线圈Cy1、Cy2和Z线圈Cz被夹在X线圈Cx1、Cx2之间，该X线圈Cx1、Cx2位于邻近螺线管的较短(直立)壁部分(图7中的左侧和右侧)。X线圈的外径Dox在包括Cy1、Cz和Cy2线圈的堆叠的总高度Hs上延伸。Y线圈的外径Doy跨越两个X线圈之间的距离。

线圈布置700也是一种高度对称和紧凑的结构，能够在预想的测试位置(由约0.50mm×0.50mm×0.50mm或约1.00mm×1.00mm×1.00mm的虚线立方体指示，这是封装芯片的磁敏区域所定位在的位置)处生成具有可配置的磁场向量(Bx、By、Bz)的磁场。

该实施例的优点在于，X线圈的外径Dox大于螺线管Cz的高度H，因为这进一步改善了Bx场分量的均匀性(例如，降低dBx/dy和dBx/dz)。

图5的线圈布置500或图7的线圈布置都是高度紧凑的，并且取决于边界条件，例如，线圈布置的最大外部尺寸和/或腔的给定尺寸，和/或所需的磁场强度和/或所需的精度，这些布置中的一个可以略微优于另一个。

图8是根据本发明的实施例的另一示例性线圈布置800，具有两个平行的螺线管形式的两个Z线圈Cz、Cz'，该两个Z线圈Cz、Cz'形成两个腔q1、q2，在图8中它们被并排布置(在X方向上、在长轴方向上)，以及两个圆柱形X线圈Cx1、Cx2(左、右)，和两对外部环形Y线圈Cy1、Cy2、Cy1'、Cy2'(顶部、底部)，和一个中间环形X线圈Cxm，因此总共有9个线圈。

比较图8和图7，看起来图8的线圈布置800是图7中所示的两个线圈布置700的简单组合，并且此类具有10个线圈的布置确实也可以工作，但线圈布置800进一步优化(就组件计数而言)，因为它仅具有一个中间X线圈Cxm。

实际上，模拟已经表明：当距离ΔX增加时，具有两个中间X线圈的布置(图8中未示出，但参见例如图10的上部和下部)实际上可能更好(就获得一定磁场强度所需的电功率和在测试地点处获得的均匀性而言)。

尽管上面没有提到，但是对于图6的中间Y线圈也是如此。如果距离ΔY增加，则提供两个中间Cy线圈而不是仅一个可能是有利的(就获得一定磁场强度所需的电功率和在测试地点处获得的均匀性而言)。

现在返回参考图8，线圈布置800提供与上述线圈布置相同的优点，例如，允许同时在两个测试位置处生成可配置且高度准确且高度均匀的3D磁场向量Bx、By、Bz，从而允许同时测试两个封装器件。并且类似于图6的线圈布置600，当施加特定电流时，图8的结构还提供了进一步的优点，如将进一步详细描述的(图15(a)至图15(e)和图16b)。

图9示出了适用于本发明优选实施例的一组特定边界条件。更具体地，图9示出了四个“访问窗口”的尺寸和相对位置，以用于允许现有“设备定位器”(未示出)同时将四个芯片封装插入四个测试位置或将它们从四个测试位置撤回。

在所示的具体示例中，测试结构需要提供四个腔，该四个腔具有至少为54mm×42mm的截面，并且具有在Y方向上间隔60mm并且在X方向上间隔120mm的中心。

图10(顶部)示出了根据本发明另一实施例的线圈布置1000，具有：

*四个平行的螺线管形式的四个Z线圈Cz、Cz'、Cz”、Cz”'，形成四个腔q1-q4，以及

*两对外部X线圈Cx1、Cx2和Cx1'、Cx2'(图10中的左侧、右侧)，以及

*四个中间X线圈Cxm1、Cxm2、Cxm1'、Cxm2'，以及

*两对外部Y线圈Cy1、Cy2和Cy1'、Cy2'(顶部、底部)，以及

*两个中间Y线圈Cym1、Cym2，

因此总共有18个线圈。

选择这种布置的线圈的数量和尺寸以及相对位置以符合图9中所示的要求。对于相对较低的场强(例如，在每个方向上约2mT)，并受这些外部尺寸的约束，可以找到合适的线规和匝数组合，在不必须考虑功率耗散的情况下，为给定电流提供最大磁场强度。图17(a)至17(e)示出仅需要标注五种不同类型的线圈的尺寸。需要注意的是，如果功率耗散不是一个约束条件，则可以选择最小可能或可用的线规，以增加匝数(B～N.I)并最大化线圈的平均直径并减小线圈的厚度(即外径减去内径)。这将增加磁场的幅度并增加场的均匀性。

但是发明人发现，为了产生大约20mT的磁场强度，需要将功率耗散作为另一个边界条件考虑在内。简单地说，对于给定的最大允许功率耗散(例如100瓦特)和给定的所需场强度(例如20mT)，并且考虑到几何约束，发明人必须找到满足要求的合适导线截面。本领域技术人员将理解，不可能预测线圈的最终长度和内径，更不用说对所得磁场向量的均匀性有任何了解。

在优选实施例中，线圈的导线具有正方形或矩形截面，以便使给定线圈截面的导线的电阻最小化。

图10(底部)还示出了电单元1040，该电单元1040被配置成用于向线圈布置1000的线圈提供电流Ix、Ixm、Iy、Iym、Iz。线圈布置1000和电单元1040一起形成测试系统1050。

用于允许或迫使电流在线圈中流动的电路在本领域中是公知的(例如在电源领域或在BLDC电机领域中)，因此本文不需要详细解释。

在一个实施例(互连方案#1)中，线圈组件10的18个线圈中的每一个线圈经由2根导线与控制单元连接，从而在控制单元1040和线圈布置1000之间总共需要18×2＝36根导线。

在另一个实施例(互连方案#2)中，所有外部X线圈Cx1、Cx2、Cx1'和Cx2'串联连接，并提供有第一电流Ix；并且所有外部Y线圈Cy1、Cy2、Cy1'和Cy2'串联连接，并提供有第二电流Iy；并且所有中间X线圈Cxm1、Cxm2、Cxm1'和Cmx2'串联连接，并提供有第三电流Ixm；并且所有中间Y线圈Cym1、Cym2串联连接，并提供有第四电流Iym；并且所有Z线圈Cz、Cz'、Cz”、Cz”'串联连接，并提供有第五电流Iz，从而在控制单元1040和线圈布置1000之间总共仅需要5×2＝10根导线。

中间X线圈优选地不与外部X线圈串联连接，并且中间Y线圈优选地不与外部Y线圈串联连接，如在讨论图14(a)至图14(e)和图15(a)至图15(e)时将变得清楚。

但是，当然，本发明不限于这两种互连方案，也可以考虑其他互连方案。

图11(a)示出了可以由图10的电单元1040使用的一组公式，以用于确定当使用第二互连方案时要施加到线圈的电流Ix、Iy、Iz、Ixm、Iym，以便在测试位置(参见图5和图7的虚线立方体)处生成具有场分量(Bx、By、Bz)的磁场，其中封装器件的(多个)磁传感器元件将在测试期间被定位在该测试位置。

如在图11(a)中可见，电流Ix、Iy和Iz中的每一个可以表示为期望场向量Bx、By、Bz的线性组合。值αx、αy、αz、βx、βy、βz、γx、γy、γz和εx、εy、εz是可以通过设计或模拟或在校准测试期间确定的常数，并且可以例如被存储在电单元1040的非易失性存储器中。

电流Ixm使用常数Kx与电流Ix成比例，并且电流Iym使用常数Ky与电流Iy成比例。Kx和Ky的值是可以在校准测试期间确定的常数。可以看出，这些公式允许考虑不同线圈之间的一些量的串扰。

图11(b)示出了可以由图10的电单元1040使用的一组公式(6)至(9)，以用于确定当给定的一组电流Ix、Iy、Iz、Ixm、Iym施加到线圈时在腔内生成哪些磁场分量(Bx，By，Bz)，其中Ix、Iy和Iz可以被独立地选择，但Ixm和Iym的值由公式(4)和(5)确定，(其中“csi”代表“接触地点号”或简称“测试位置”，并且应该被解释为索引，而不是幂)。kxx、kxy、kxz、koffx、kyx、kyy、kyz、koffy、kzx、kzy、kzz、koffz的值是可以在校准测试期间确定的常数，并且可以例如被存储在电单元1040的非易失性存储器中。

图11(c)示出了可应用于原型设备的第一测试地点(csi＝1)的一组示例性系数，仅作为示例，但是当然本发明不限于该特定组系数。可以看出，系数kxx、kyy和kzz的值相对较大(在该示例中分别为约2.44、2.24和7.01)，而其他系数相对较低(在该示例中，绝对值范围从大约4E-05到大约7E-02，其小了超过一个数量级)。这些值可以被预先确定(例如经由模拟)，或者经由校准过程(例如，使用磁力计)确定或调整。系数可以针对测试位置中的每一个而变化。

为了增加测试系统的信噪比(SNR)，发明人希望进一步增加最大磁场强度。解决这个问题的经典方法是添加铁磁材料，但这会产生滞后，并破坏系统的线性度。

因此，发明人采用了完全不同的方法，并且想到通过液体主动冷却线圈，但是当然应该防止液体进入腔q1至q4。值得注意的是，该设备将用于生产环境，而不是科学实验室，因此线圈的冷却肯定不是一个微不足道的选择。

图12示出了根据本发明的实施例的示例性测试布置1230，该布置1230包括图10的线圈布置1000，该线圈布置1000被布置在容器1230中，该容器适用于保持液体，例如水或油。合适的冷却液体是本领域已知的，并且可商购获得。原则上，可以使用任何不导电和/或不腐蚀(对容器)和/或不污染环境的冷却液体。

容器优选地具有底部，该底部具有四个孔，以用于提供对腔的通路(在图12中不是良好可见，但是位于图12的底部)，并且优选地还具有带有四个相应孔1232a-1232d的可移除盖1231，以用于提供对线圈布置1000的腔的相对端的通路。螺线管的长度可略大于Y线圈的外径，以促进与底部中的孔和盖中的孔的液密密封。合适的密封装置在本领域中是已知的，并且可以例如基于橡胶或其他塑料或弹性材料。

在优选实施例中，容器1230具有从约40cm至约50cm的范围内的长度(在X方向上)，并且具有从约20cm至约30cm的高度(在Z方向上)，并且具有从约10cm至约15cm的宽度(在Y方向上)，这是非常紧凑的。在示例性实施例中，尺寸为：L＝46.0cm、H＝24.2cm、W＝11.5cm，但是当然本发明不限于该特定示例。

线圈布置10的电线设置有围绕线圈的导线的电隔离，但是电隔离的热阻应该足够低以允许在传导相对高的电流时充分冷却线圈，例如幅度至多为1.0Amps的电流(在没有使用液体冷却的情况下)，或者例如幅度至多为10.0Amps的电流(在使用液体冷却的情况下)。

可选地，容器可以进一步包括一个或多个搅拌设备以用于搅拌线圈附近的液体，以改善热传递，但是也可以使用其他用于改善热传递的装置。容器1230内的液体可以以任何合适的方式冷却，例如通过冷却容器1230的壁部分，但是其他方式也是可能的，例如通过在容器内添加一个或多个热交换器等。

图13示出了根据本发明的实施例的示例性测试系统1360的高级框图，包括容器1230内的线圈布置(例如，图10的线圈布置1000)，该容器进一步包括液体。

图13的测试系统1360进一步包括“芯片处理机”或“定位设备”1380，该“芯片处理机”或“定位设备”1380适用于或配置成用于选择性地将要被测试的封装半导体器件插入到线圈布置1000的腔q1-q4中和从线圈布置1000的腔q1-q4中移除要被测试的封装半导体器件，以及电控制单元1340，用于使得电流在线圈中流动(由信号s1示意性地指示)。容器1230可以进一步包括至少一个液位传感器和/或至少一个温度传感器(未示出)，并且控制单元1340可以进一步适用于读出这些传感器(可选地包括在信号s1中)。控制单元1340可以通信地耦合到处理机1380，并且可以进一步适用于控制处理机1380(由信号s2示意性地指示)。

图13的测试系统1360可以进一步包括用于加热和/或冷却液体的加热装置和/或冷却装置，并且可以包括一个或多个温度传感器。电控制单元1340可以进一步适用于读取该一个或多个温度传感器，并用于控制加热装置和/或冷却装置(未示出)。

更具体地，测试系统1360的控制器1340可以适用于执行至少一些但优选地所有以下步骤：

a)指令定位机构1380拿来一个或多个要被测试的新封装器件；

b)指令定位机构1380控制要被测试的(多个)器件的局部温度；(处理机1380可以例如包括局部冷却或加热装置)

c)指令定位机构1380将(多个)封装器件插入至少一个腔，优选地同时插入四个器件；

d)指令测试布置1360的内部温度控制装置或外部温度控制装置控制测试布置的温度，例如提供温度在预定义范围内(例如在三个预定义温度之一下)的液体；

e)对多组预定义的磁测试向量(Bx1、By、Bz1)、(Bx2、By2、Bz2)、...(BxN、ByN、BzN)中的每一组执行以下步骤，其中N是例如，从5至50范围内的数量，例如等于大约20：

i)计算需要施加到线圈上以获得所述磁测试向量的多个电流Ix、Iy、Iz、Ixm、Iym；

ii)将计算出的多个电流Ix、Iy、Iz、Ixm、Iym施加到线圈，从而在至少一个腔内生成至少一个磁测试向量；

iii)允许(多个)测试下器件测量生成的(多个)磁场向量和/或确定从中导出的(多个)值(例如线性位置或角位置)；

iv)与(多个)封装器件通信，以便从(多个)测试下器件获得测量的向量数据或(多个)确定的值；

v)将获得的向量数据或(多个)确定的值与(多个)特定测试向量的预定义结果进行比较，并决定(多个)器件是通过测试还是未通过测试；

f)指令处理机1380移除已经测试过的(多个)器件。

图13的测试系统1360的优点在于，液体不仅可用于冷却线圈，还可用于在腔内产生受控制的温度(尽管是间接的)。

在特定实施例中，步骤d)可以包括当芯片温度T测试＝-40℃时提供浴温T浴＝5℃，并且当T测试＝35℃时提供浴温T浴＝35℃，并且当T测试＝160℃时，提供浴温T浴＝80℃，但是当然本发明不限于该特定示例。

在优选实施例中，容器1230内和/或热流体罐1370内(对应于腔内温度)的液体的温度被控制为与由保持(多个)封装器件的处理机/定位设备1380创建的温度基本相同。以这种方式，可以控制芯片的温度和其目前的周围环境的温度两者。

图14(a)至图14(e)示出了如何可以在图10的线圈布置(在图14(e)中复制)的腔内的测试位置处生成更均匀的Bx场分量(在X方向上定向)，还示出了其中一个腔和放置在其中的封装芯片的放大视图。或者换句话说，图14(a)至图14(e)示出了每个测试位置的“最佳点”(在该位置处，Bx场最均匀，与Bx场达到局部最小值的位置相对应)如何在X方向上移位。

图14(a)示出了沿着上部两个X线圈和下部两个X线圈的X轴不同位置处的磁场分量Bx的幅度|Bx|(由于对称原因，其是相同的)的曲线图，如果外部X线圈Cx1、Cx2和中间X线圈Cxm1、Cxm2将承载相同的电流Ix的话，当使用相同线圈时，如在现有技术中通常所做的那样，这些线圈简单地串联连接。或者更准确地说，对于根据图9中所示的访问窗口确定尺寸的图10的线圈布置，如果四个X线圈Cx1、Cxm1、Cxm2、Cx2内的(N×I)的值是相同的值，N是匝数，并且I是线圈内的相同电流，则会发生这种现象。

可以看出，四个上部X线圈中的每一个(并且同样地四个下部X线圈中的每一个)根据在每个相应线圈的中心具有最大值的圆顶形峰对磁场分量Bx有贡献。与上部两个中间X线圈相关联的两个中心峰的组合(并且同样地下部两个中间X线圈中的每一个)导致X轴的中心位置(在腔q1、腔q2之间的中间，并且同样在腔q3、腔q4之间的中间)附近的更大的总|Bx|幅度。因此，|Bx|的局部最小值不是精确地位于腔的中间，而是幅度|Bx|沿X轴略微变化(或换句话说：具有非零场梯度dBx/dx)，特别是在测试位置处。

这在图14(b)中更好地可见，图14(b)示出了腔中心处(该位置是在测试期间定位器件的假设测试位置)的|Bx|曲线图的放大部分。在图14(b)所示的特定示例中，如果封装IC的敏感位置的X位置(图14b中的白色箭头所指示)从X＝59.5mm变化到60.5mm，则|Bx|的值从大约221.5高斯(22.15mTesla)变化到大约220.6高斯(22.06mTesla)。尽管该|Bx|在X＝60.0±0.5mm位置处的变化仅为约0.5％，但它并不完美，并且限制了可实现的精度。

发明人希望进一步提高测量的精度，并且产生修改系统使得通过在外部X线圈和中间X线圈中注入不同的电流，磁场分量Bx在预想的测试位置附近(在示例中位于X＝60.0mm处)将更均匀的想法。

图14(c)示出了小于注入外部X线圈Cx1、Cx2中的电流Ix(例如，在其约55％至约95％的范围内)的注入中间X线圈Cxm1、Cxm2中的电流Ixm如何减小|Bx|的两个中心峰的幅度，从而将腔q2内的Bx场分量的局部最小值稍微移位到左侧(并且同样地也将其他腔q1、q3、q4中的Bx场的局部最小值朝向线圈布置的中心移动)。

如在图14(d)中所见，示出测试位置(要被测试的器件在此定位)附近的|Bx|曲线图的放大部分，与图14(b)相比，该场Bx在“测试地点”附近均匀得多。实际上，在图14(d)的具体示例中，|Bx|的值从X＝60.0mm，约为203.1高斯(20.31mTesla)变化到X＝59.5mm或X＝60.6mm，约为203.2高斯(20.32mTesla)。因此，均匀性比图14(b)中的好大约10倍，这是一项重大改进。因此，发明人领悟到通过增加或减小比率Ixm/Ix，|Bx|的局部最小值可以向内或向外移位。这允许它们在预想的测试位置处(例如，位于60.0mm处)提供更均匀(均匀得多)(更小的梯度dBx/dx)的场分量Bx。

但是发明人还领悟到，通过改变比率Ixm/Ix，所谓的“最佳点”(其中Bx场达到局部最小值)的位置也可以有意地偏离腔的中心，这取决于磁传感器相对于封装的相对位置，或取决于封装本身的类型。这使得测试装备不仅准确得多，而且灵活得多或通用得多。

此外，需要指出的是，与封装相关的，或者与磁传感器在封装内的相对位置相关的Bx分量的该“最佳点的(重新)定位”，可以以电方式而不是以机械方式(没有永磁体的物理运动)执行，与现有技术的测试装备相比，以电方式执行快得多、准确得多、不遭受机械磨损和维护。而且，该特征甚至可以测试具有不同封装的器件，而不必须机械地修改或调整“处理机”或“定位装置”。不应低估这些优点，因为机械公差更难以控制得多。

返回参考图11(a)的等式(4)和(5)，现在可以理解，Kx和Ky的值可以是预定义的常数，这允许使场在测试位置处更均匀。但是还可以理解，这些常数Kx、Ky的具体值可以与封装相关地被选择或被调整，或者与磁传感器相对于封装的相对位置相关地被选择或被调整。

因此，在优选实施例中，常数Kx、Ky的值是可配置的，例如可从列表中选择，这取决于要被测试的特定设备。该功能例如可以在作为控制单元1040、1340的一部分的控制器或处理器上运行的软件中实现，例如通过改变与用于生成电流Ix和Ixm的晶体管(或桥电路)相关联的一个或多个PWM值。如前所述，使用半桥和/或双H桥和PWM信号在线圈中生成电流在本领域中是公知的，因此这里不需要进一步详细说明。

图15(a)至图15(e)示出了如何可以以类似的方式在图10的线圈布置1000(在图15(e)中复制)的腔q1-q4内的测试位置处生成更均匀的By场分量(在Y方向上定向)，进一步示出了其中一个腔q2和放置在其中的封装芯片的放大视图。或者换句话说，图15(a)至图15(e)示出了“最佳点”(在该位置处，By场最均匀，与By场达到局部最小值的位置相对应)可以如何在Y方向上移位(图10中的上/下)。

图15(a)示出了如果外部Y线圈Cy1'、Cy2'和中间Y线圈Cym2将携载相同的电流(或更正确地说：将具有相同的NxI)时，沿Y轴的各个位置处的磁场分量By的幅度|By|的曲线图。尽管在图10的布置中仅存在一个中间Y线圈，但与每个Y线圈相关联的各个峰具有较大的重叠。

图15(b)示出了腔中心处(该位置是在测试期间定位器件的假设测试位置)的|By|曲线图的放大部分，示出了测试位置处的非均匀的By场，但是该场具有非零dBy/dy场梯度。在该示例中，在中心位置+/-0.5mm处的假想立方体中，By场在从约208.30高斯(20.830mTesta)至约208.65高斯(20.865mTesla)的范围内变化。

图15(c)示出了如果中间Y线圈Cym2(以及同样也是Cym1)携载比外部Y线圈小的电流(例如在其的约55％至约95％的范围内)，如在本发明的一些实施例中所使用的，沿Y轴的不同位置处的磁场分量By的幅度的曲线图。如图所示，随着Iym/Iy的比率减小(或实际上：随着(Nym×Iym)/(Ny×Iy)的比率减小，其中Nym是中间Y线圈的匝数，并且Ny是外部Y线圈的匝数，但通常Ny和Nym在组装后固定)，By场的局部最小值的位置向内移动。通过选择合适的比率或图11(a)的公式[5]中的值Ky，|By|的局部最小值的位置将在预想的测试位置处，例如，在腔q2的中心，或有意从其偏移，例如，取决于特定封装和/或磁传感器相对于封装的相对位置，类似于上面针对Bx场分量所描述的那样。

图15(d)示出了在测试位置(假设在腔q2的中心)处的|By|曲线图的放大部分，示出了具有减小的或基本为零的dBy/dy场梯度的高度均匀的场，在该示例中，该场在从大约208.80高斯(20.88mTesla)至大约208.85高斯(20.885mTesla)的范围内变化。

尽管上文未明确提及，但是参考图10，假设在上部X线圈Cx1、Cxm1、Cxm2、Cx2以及下部X线圈Cx1'、Cxm1'、Cxm2'、Cx2'中注入的电流Ix和Ixm产生指向相同方向的磁场分量Bx(例如，两者都指向右侧，即在正X轴方向上，或者两者都指向左侧，即在负X轴方向上)。并且同样地，假设在图10左侧的Y线圈Cy1、Cym1、Cy2和图10右侧的Y线圈Cy1'、Cym2'、Cy2'中注入的电流Iy和Iym产生指向相同方向的磁场分量By(例如，两者都指向上方，即在正Y轴方向上，或者两者都指向下方，即在负Y轴方向上)。并且同样地，假设在四个Z线圈中注入的电流Iz在四个测试地点中产生都指向相同的方向的磁场分量，例如，全部指向正Z轴方向，或全部指向负Z轴方向。这提供了优点在于：四个测试地点中的每一个中的磁场向量基本相同，因此(假设芯片封装都以相同的方式定向)，相同的测试向量被应用于封装中的每一个。

然而，发明人想到了实验如果上部X线圈和下部X线圈的Bx场不是相同的而是相反的时将会发生什么的想法，以及如果由左侧Y线圈和右侧Y线圈生成的By场不相同而是相反时将会发生什么，以及如果Cz线圈中的一些的Bz场被反转，会发生什么。他们惊奇地发现，在每个测试地点生成特定强度的磁场所需的电能的量显著地减少了约10％至15％。这完全出乎意料。并且也许比仅仅节能更重要的是，它意味着在测量相同的场强时，线圈耗散的功率更少(因此产生的热量更少)。如上所述，在图10中线圈布置的设计和/或尺寸确定中，热量考虑是一个重要因素，尤其是在试图制造高度紧凑的结构时。这种节能允许使用更长的占空比，或测试更高的磁场强度等。

图16(a)至图16(d)示出了该原理，本文中称该原理为“磁通线的易循环”，该原理可用于本发明的实施例中。

图16(a)示出了由X线圈生成的场线的易循环的示例。

图16(b)示出了由Y线圈生成的场线的易循环的示例。

图16(c)示出了由Z线圈生成的场线的易循环的示例。

图16(d)示出了由Z线圈生成的场线的易循环的另一示例。关键是Bz向量并非全部在相同方向上定向。对于被测试的特定系统，图16(c)中所示的配置是最有效的一个。

图17(a)至图17(e)示出了用于图10的线圈布置的优选实施例的优化线圈，考虑到图9中所示的约束。通过使用迭代方法找到下面提出的解决方案，其中对于每个线圈，找到线圈的外径(“Dout”)和内径(“Din”)和长度(“L”)的值，考虑到几何约束和最大允许功耗约束，产生最小场差异(或最大场均匀性)。

代替长度(L)，匝数(N)也可以用作变量。注意，每个步骤需要对测试区域中的场拓扑进行多次模拟，以便能够确定场均匀性/不均匀性。为了减少模拟次数(模拟非常耗时)，并非所有(Dout、Din、L)的潜在组合都以细粒度(或高精度)进行模拟，但使用逐步方法，其中最佳解决方案范围逐渐减小，并且粒度降低(精度提高)。对于每个潜在候选者(Dout、Din、L)，使用具有“中间比率半径”的假想线圈进行近似模拟，该“中间比率半径”意味着假想线圈的半径R(Dout/R＝R/Din)。

在具有如图10所示的配置的示例性线圈布置中，线圈具有以下近似特性：

图18(a)至图18(b)和图19(a)至图19(b)示出了模拟结果。

图18(a)示出了在每个方向X、Y、Z的±0.25mm的公差裕度内，根据本发明的具有位于测试装备的最佳点处的磁中心位置的示例性传感器设备的最大角位置误差，。可以看出，最坏情况的角度误差约为0.05°。图18(b)示出了使用具有可机械移动的永磁体的现有内部测试系统测试相同的传感器设备时的最大角位置误差。可以看出，最坏情况的角度误差约为1.5°。因此，根据本发明实施例的测试系统显然更加准确。

图19(a)示出了在每个方向X、Y、Z的±0.50mm的公差裕度内，根据本发明的具有位于测试装备的最佳点处的磁中心位置的示例性传感器设备的最大角位置误差，。可以看出，最坏情况的角度误差约为0.11°。图19(b)示出了使用具有可机械移动的永磁体的现有内部测试系统测试相同的传感器设备时的最大角位置误差。可以看出，最坏情况的角度误差约为3.1°。因此，根据本发明实施例的测试系统显然更加准确。

图20示出了根据本发明的实施例的另一测试系统2050，该测试系统2050可被视为图10的测试系统的变体，允许同时测试两个封装器件。该实施例的主要目的是用于表明本发明中公开的许多原理也适用于仅具有两个腔q1、q2而不是四个腔(如图10所示)的测试系统。例如，在X方向上移位最佳点的技术以与如上面图4中描述和说明的完全相同的方式工作，并且“易于使磁通线循环”的技术也可以应用于Y线圈和应用于Z线圈。

本领域技术人员应该清楚，具有正好三个腔(1×3，未示出)或具有多于四个腔的测试系统也将起作用，例如具有六个腔(2×3)或八个腔(2×4)的测试系统也将起作用。

尽管在本发明的不同的附图和不同实施例中解释了各个特征，但是在阅读本文档时，如将对技术人员显而易见的，构想了不同实施例的特征可以被组合。

Claims (15)

1.一种线圈装置(600；1000)，用于在所述线圈装置内的腔(q1)内的预定义位置处生成具有可配置的3D磁场向量(Bx1、By1、Bz1)的磁场，所述腔(q1)适用于接收要被测试的器件(101)并具有用于允许插入和移除所述器件的开口，所述线圈装置包括：

-螺线管形式的第一线圈(Cz)，所述第一线圈(Cz)具有形成所述腔(q1)的或围绕所述腔(q1)的管状形状，所述第一线圈具有沿第一方向(Z)定向的第一轴线并且适用于在所述预定义位置处在所述第一方向(Z)上生成第一磁场分量(Bz)；

-布置在所述腔(q1)的相对侧上的第二线圈(Cx1)和第三线圈(Cx2)，所述第二线圈和所述第三线圈具有沿与所述第一方向(Z)垂直的第二方向(X)定向的共同轴线，所述第二线圈和所述第三线圈适用于在所述预定义位置处在所述第二方向(X)上生成第二磁场分量(Bx)；

-布置在所述腔(q1)的相对侧上的第四线圈(Cy1)和第五线圈(Cy2)，所述第四线圈和所述第五线圈具有沿与所述第一方向(Z)垂直并且与所述第二方向(X)垂直的第三方向(Y)定向的共同轴线，所述第四线圈和所述第五线圈适用于在所述预定义位置处在所述第三方向(Y)上生成第三磁场分量(By)；

其特征在于

-所述线圈装置还进一步适用于在第二腔(q2)内的第二预定义位置处生成第二可配置3D磁场向量(Bx2、By2、Bz2)，所述第二腔(q2)具有用于容纳要被测试的第二器件(101)的形状和尺寸，并具有用于允许插入或移除所述第二器件的第二开口，所述线圈装置进一步包括：

-螺线管形式的第六线圈(Cz')，所述第六线圈(Cz')具有形成所述第二腔(q2)的或围绕所述第二腔(q2)的管状形状，所述第六线圈(Cz')具有与所述第一方向(Z)平行的轴线，并且被布置在所述第一线圈(Cz)和所述第五线圈(Cy2)之间；以及

-布置在所述第二腔(q2)的相对侧上的第七线圈(Cx1')和第八线圈(Cx2')，这些线圈中的每一个线圈具有沿所述第二方向(X)定向的轴线；以及

-布置在所述第一线圈(Cz)和所述第六线圈(Cz')之间的至少一个中间线圈(Cym)，所述至少一个中间线圈(Cym)和所述第四线圈(Cy1)以及所述第五线圈(Cy2)具有共同轴线。

2.一种线圈装置(800；2000)，用于在所述线圈装置内的腔(q1)内的预定义位置处生成具有可配置的3D磁场向量(Bx1、By1、Bz1)的磁场，所述腔(q1)适用于接收要被测试的器件(101)并具有用于允许插入和移除所述器件的开口，所述线圈装置包括：

-螺线管形式的第一线圈(Cz)，所述第一线圈(Cz)具有形成所述腔(q1)的或围绕所述腔(q1)的管状形状，所述第一线圈具有沿第一方向(Z)定向的第一轴线并且适用于在所述预定义位置处在所述第一方向(Z)上生成第一磁场分量(Bz)；

-布置在所述腔(q1)的相对侧上的第二线圈(Cx1)和第三线圈(Cx2)，所述第二线圈和所述第三线圈具有沿与所述第一方向(Z)垂直的第二方向(X)定向的共同轴线，所述第二线圈和所述第三线圈适用于在所述预定义位置处在所述第二方向(X)上生成第二磁场分量(Bx)；

-布置在所述腔(q1)的相对侧上的第四线圈(Cy1)和第五线圈(Cy2)，所述第四线圈和所述第五线圈具有沿与所述第一方向(Z)垂直并且与所述第二方向(X)垂直的第三方向(Y)定向的共同轴线，所述第四线圈和所述第五线圈适用于在所述预定义位置处在所述第三方向(Y)上生成第三磁场分量(By)；

其特征在于

-所述线圈装置还进一步适用于在第二腔(q2)内的第二预定义位置处生成第二可配置3D磁场向量(Bx2、By2、Bz2)，所述第二腔(q2)具有用于容纳要被测试的第二器件(101)的形状和尺寸，并具有用于允许插入或移除所述第二器件的第二开口，所述线圈装置进一步包括：

-螺线管形式的第六线圈(Cz')，所述第六线圈(Cz')具有形成所述第二腔(q2)的或围绕所述第二腔(q2)的管状形状，所述第六线圈(Cz')具有与所述第一方向(Z)平行的轴线，并且被布置在所述第一线圈(Cz)和所述第三线圈(Cx2)之间；以及

-布置在所述第二腔(q2)的相对侧上的第七线圈(Cy1')和第八线圈(Cy2')，这些线圈中的每一个线圈具有沿所述第三方向(Y)定向的轴线；以及

-布置在所述第一线圈(Cz)和所述第六线圈(Cz')之间的至少一个中间线圈(Cxm；Cxm1,Cxm2)，所述至少一个中间线圈(Cxm；Cxm1,Cxm2)和所述第二线圈(Cx1)以及所述第三线圈(Cx2)具有共同轴线。

3.一种线圈装置(1000)，用于在所述线圈装置内的腔(q1)内的预定义位置处生成具有可配置的3D磁场向量(Bx1、By1、Bz1)的磁场，所述腔(q1)适用于接收要被测试的器件(101)并具有用于允许插入和移除所述器件的开口，所述线圈装置包括：

-螺线管形式的第一线圈(Cz)，所述第一线圈(Cz)具有形成所述腔(q1)的或围绕所述腔(q1)的管状形状，所述第一线圈具有沿第一方向(Z)定向的第一轴线并且适用于在所述预定义位置处在所述第一方向(Z)上生成第一磁场分量(Bz)；

-布置在所述腔(q1)的相对侧上的第二线圈(Cx1)和第三线圈(Cx2)，所述第二线圈和所述第三线圈具有沿与所述第一方向(Z)垂直的第二方向(X)定向的共同轴线，所述第二线圈和所述第三线圈适用于在所述预定义位置处在所述第二方向(X)上生成第二磁场分量(Bx)；

-布置在所述腔(q1)的相对侧上的第四线圈(Cy1)和第五线圈(Cy2)，所述第四线圈和所述第五线圈具有沿与所述第一方向(Z)垂直并且与所述第二方向(X)垂直的第三方向(Y)定向的共同轴线，所述第四线圈和所述第五线圈适用于在所述预定义位置处在所述第三方向(Y)上生成第三磁场分量(By)；

其特征在于

-所述线圈还进一步适用于在第二腔、第三腔和第四腔(q2、q3、q4)内的第二预定义位置、第三预定义位置和第四预定义位置处生成第二可配置3D磁场向量、第三可配置3D磁场向量和第四可配置3D磁场向量，所述腔中的每一个具有用于容纳相应的要被测试的器件(101)的形状和尺寸，并具有用于允许插入或移除所述器件的相应的开口；所述线圈装置进一步包括：

-螺线管形式的第六线圈(Cz')，所述第六线圈(Cz')具有形成所述第二腔(q2)的或围绕所述第二腔(q2)的管状形状，所述第六线圈(Cz')具有与所述第一方向(Z)平行的轴线，并且被布置在所述第一线圈(Cz)和所述第三线圈(Cx2)之间；以及

-布置在所述第二腔(q2)的相对侧上的第七线圈(Cy1')和第八线圈(Cy2')，这些线圈中的每一个线圈具有沿所述第三方向(Y)定向的轴线；以及

-布置在所述第一线圈(Cz)和所述第六线圈(Cz')之间的至少一个第一中间线圈(Cxm1、Cxm2)，所述至少一个第一中间线圈(Cxm1、Cxm2)与所述第二线圈(Cx1)和所述第三线圈(Cx3)具有共同轴线；以及

-螺线管形式的第九线圈(Cz")，所述第九线圈(Cz")具有形成所述第三腔(q3)的或围绕所述第三腔(q3)的管状形状，所述第九线圈(Cz")具有与所述第一方向(Z)平行的轴线，并且被布置在所述第一线圈(Cz)和所述第五线圈(Cy2)之间；以及

-布置在所述第三腔(q3)的相对侧上的第十线圈(Cx1')和第十一线圈(Cx2')，这些线圈中的每一个线圈具有沿所述第二方向(X)定向的轴线；以及

-布置在所述第一线圈(Cz)和所述第九线圈(Cz")之间的至少一个第二中间线圈(Cym1)，所述第二中间线圈(Cym1)和所述第四线圈(Cy1)以及所述第五线圈(Cy2)具有共同轴线(Y)；以及

-螺线管形式的第十二线圈(Cz”')，所述第十二线圈(Cz”')具有形成所述第四腔(q4)的或围绕所述第四腔(q4)的管状形状，所述第十二线圈(Cz”')具有与所述第一方向(Z)平行的轴线，并且被布置在所述第九线圈(Cz”)和所述第十一线圈(Cx2')之间；以及

-布置在所述第九线圈(Cz”)和所述第十二线圈(Cz”')之间的至少一个第三中间线圈(Cxm1'、Cxm2')，所述至少一个第三中间线圈和所述第十线圈(Cx1')以及所述第十一线圈(Cx2')具有共同轴线；以及

-布置在所述第六线圈(Cz')和所述第十二线圈(Cz”')之间的至少一个第四中间线圈(Cym2)，所述至少一个第四中间线圈(Cym2)和所述第七线圈(Cy1')以及所述第八线圈(Cy2')具有共同轴线。

4.根据前述权利要求中任一项所述的线圈装置(600；800；1000；2000)，仅包括：非铁磁金属或合金。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的线圈装置(600；800；1000；2000)，

其中所述第二线圈和所述第三线圈(Cx1、Cx2)中的每一个具有圆柱形形状或环形形状，所述圆柱形形状或环形形状具有外径(Dox)和长度(L)，所述长度(L)小于所述第二线圈和所述第三线圈(Cx1、Cx2)的外径(Dox)的80％；并且

其中所述第四线圈和所述第五线圈(Cy1、Cy2)中的每一个具有圆柱形形状或环形形状，所述圆柱形形状或环形形状具有外径(Doy)和长度(L)，所述长度(L)小于所述第四线圈和所述第五线圈(Cy1、Cy2)的外径(Doy)的20％。

6.根据权利要求5所述的线圈装置(800)，

其中所述第四线圈(Cy1)和所述第一线圈(Cz)以及所述第五线圈(Cy2)沿所述第三轴线(Y)堆叠，并且所述第四线圈和所述第五线圈的外径(Doy)至少为所述第一线圈(Cz)的外部宽度(W)的80％；

并且其中所述堆叠(Cy1、Cz、Cy2)在所述第二方向(X)上被夹在所述第二线圈和所述第三线圈(Cx1、Cx2)之间，所述第二线圈和所述第三线圈的外径(Dox)至少为所述第二方向(X)上所述堆叠的高度(Hs)的80％。

7.根据权利要求5所述的线圈装置(600；1000；2000)，

其中所述第二线圈(Cx1)和所述第一线圈(Cz)以及所述第三线圈(Cx2)沿所述第二轴线(X)堆叠，并且所述第二线圈和所述第三线圈的外径(Dox)至少为所述第一线圈(Cz)的外部高度(H)的80％；

并且其中所述堆叠(Cx1、Cz、Cx2)在所述第三方向(Y)上被夹在所述第四线圈和所述第五线圈(Cy1、Cy2)之间，所述第四线圈和所述第五线圈的外径(Doy)至少为所述第三方向(Y)上所述堆叠的外部宽度(Ws)的80％。

8.一种测试装置(1210)，包括：

-根据前述权利要求中任一项所述的线圈装置(600；800；1000；2000)；以及

-容器(1230)，所述容器(1230)具有用于容纳所述线圈装置的大小和尺寸，并且适用于还包含液体以用于增加和/或降低所述线圈装置的温度；

-所述容器(1230)具有至少一个壁(1231)，所述壁(1231)包括至少一个开口(1232)，用于提供通向所述至少一个腔(q1、q2、q3、q4)的通路。

9.根据权利要求8所述的测试装置(1210)，

-进一步包括用于控制所述容器(1230)内的所述液体的温度的内部温度控制装置或外部温度控制装置。

10.一种测试系统(1360)，包括：

-根据权利要求1至7中任一项所述的线圈装置(600；800；1000；2000)，或者根据权利要求8或9中的测试装置(1210)；以及

-电单元(1040；2040)，用于向所述线圈提供多个电流(Ix、Ixm、Iy、Iym、Iz)，以用于在所述至少一个腔内的所述预定义位置处生成所述至少一个可配置磁场向量，所述电控制单元包括：

*第一电流源，适用于在至少所述第一线圈(Cz)中提供第一可选择或可配置电流(Iz)，以用于生成沿第一方向(Z)定向的磁场分量(Bz)；以及

*第二电流源，适用于在至少所述第二线圈和所述第三线圈(Cx1、Cx2)中提供第二可选择或可配置电流(Ix)，以用于生成沿所述第二方向(X)定向的磁场分量(Bx)；以及

*第三电流源，适用于在所述第四线圈和所述第五线圈(Cy1、Cy2)中提供第三可选择或可配置电流(Iy)，以用于生成沿所述第三方向(Y)定向的磁场分量(By)；以及

*控制器，用于控制所述第一电流源、第二电流源和第三电流源，以便用于在所述第一腔(q1)内的所述第一预定义位置处生成至少第一可配置磁场向量(Bx1、By1、Bz1)。

11.根据权利要求10所述的测试系统(1360)，

-包括根据权利要求1所述的线圈装置(600，1000)；

-其中所述第一电流源进一步适用于还将所述第一电流(Iz)提供给所述第六线圈(Cz')；以及

-其中所述第二电流源进一步适用于还将所述第二电流(Ix)提供给所述第七线圈(Cx1')和所述第八线圈(Cx2')；

-并且其中所述测试系统进一步包括第四电流源，用于向所述至少一个中间线圈(Cym)提供第四可选择或可配置电流(Iym)；

-并且其中所述控制器进一步适用于控制所述电流源以用于同时在所述第一腔(q1)内的所述第一预定义位置处生成第一磁场向量(Bx1、By1、Bz1)并且在所述第二腔(q2)内的所述第二预定义位置处生成第二磁场向量(Bx2、By2、Bz2)。

12.根据权利要求10所述的测试系统(1360)，

-包括根据权利要求2所述的线圈装置(800，2000)；

-其中所述第一电流源进一步适用于还将所述第一电流(Iz)提供给所述第六线圈(Cz')；以及

-其中所述第三电流源进一步适用于还将所述第三电流(Iy)提供给所述第七线圈(Cy1')和所述第八线圈(Cy2')；

-并且其中所述测试系统进一步包括第四电流源，用于向所述至少一个中间线圈(Cxm；Cxm1,Cxm2)提供第四可选择或可配置电流(Iym)；

-并且其中所述控制器进一步适用于控制所述电流源以用于同时在所述第一腔(q1)内的所述第一预定义位置处生成第一磁场向量(Bx1、By1、Bz1)并且在所述第二腔(q2)内的所述第二预定义位置处生成第二磁场向量(Bx2、By2、Bz2)。

13.根据权利要求10所述的测试系统(1360)，包括

-根据权利要求3所述的线圈装置(1000)；

-其中所述第一电流源进一步适用于还将所述第一电流(Iz)提供给所述第六线圈、所述第九线圈以及所述第十二线圈(Cz'、Cz”、Cz”')；

-并且其中所述第二电流源进一步适用于还将所述第二电流(Ix)提供给所述第十线圈和所述第十一线圈(Cx1'、Cx2')；

-并且其中所述第三电流源进一步适用于还在所述第七线圈和所述第八线圈(Cy1'、Cy2')中提供所述第三电流(Iy)；

-并且其中所述测试系统进一步包括第四电流源，用于向所述至少一个第一中间线圈(Cxm1、Cxm2)和所述至少一个第三中间线圈(Cxm1'、Cxm2')提供第四电流(Ixm)；

-并且其中所述测试系统进一步包括第五电流源，用于向所述至少一个第二中间线圈(Cym1)和所述至少一个第四中间线圈(Cym2)提供第五电流(Iym)；

-并且其中所述控制器进一步适用于控制所述电流源以用于同时在所述第一腔(q1)内的所述第一预定义位置处生成第一磁场向量(Bx1、By1、Bz1)，并且在所述第二腔(q2)内的所述第二预定义位置处生成第二磁场向量(Bx2、By2、Bz2)，并且在所述第三腔(q3)内的所述第三预定义位置处生成第三磁场向量(Bx3、By3、Bz3)，并且在所述第四腔(q4)内的所述第四预定义位置处生成第四磁场向量(Bx4、By4、Bz4)。

14.根据权利要求13所述的测试系统(1360)

其中所述控制器(1040；1340；2040)进一步适用于控制所述电流源以用于在所述第二方向(X)上调整所述第一腔、所述第二腔、所述第三腔和所述第四腔内所述第二磁场分量(Bx)具有局部最小值的物理位置；

和/或其中所述控制器进一步适用于控制所述电流源以用于在所述第三方向(Y)上调整所述第一腔、所述第二腔、所述第三腔和所述第四腔内所述第三磁场分量(By)具有局部最小值的物理位置。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的测试系统(1360)，

-进一步包括定位机构(1380)，所述定位机构具有至少一个可移动元件，所述可移动元件包括用于保持要被测试的器件(101)的保持器，并且用于选择性地使所述保持器朝向所述至少一个腔内的预定义位置或远离所述腔移动。

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