TW201424568A - 一種測試中裝置所用的熱頭以及一種用於測試中裝置溫度的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一種測試中裝置所用的熱頭，具有環架夾具(gimbal fixture)和保護性外殼和空氣室，空氣室具有入氣孔和複數個O環溝槽(grooves)，以形成氣動控制機構，包括：(a)冷卻室，位於保護性外殼中，冷卻室具有至少一入口和至少一出口，形成於冷卻室的每一相對邊緣上，用以自入口到該出口流動冷卻流體，以提供冷卻溫度至測試中裝置，測試中裝置是靠近而相接於熱頭；(b)金屬板，形成於冷卻室下，其中當熱頭是在運作中時，金屬板接觸測試中裝置的表面；(c)氣隙，形成於冷卻室和金屬板間，其中氣隙的尺寸是依據該冷卻室和金屬板間的距離而定，其中冷卻室相對金屬板移動；以及(d)一對線圈彈簧機構，設置於金屬板的基底和夾套間，夾套於其相對邊緣而覆蓋冷卻室。

Description

一種測試中裝置所用的熱頭以及一種用於測試中裝置溫度的控制方法
一般來說，本發明是關於一種熱控制及/或調控測試中裝置的領域，例如測試中裝置例如正進行電子測試的微處理器，或是使用中或進行測試的其它裝置。更確切地來說，本發明是關於一種熱頭，在工業測試環境中，此種熱頭用於加熱/冷卻微處理器。
在電子裝置的生產過程中，例如微處理器(以下也稱為測試中裝置，Devices Under Test，DUT)、水性溫度解決方式(Water-based Thermal Solution)也稱為熱頭，是用以控制所欲測試溫度，藉由電子加熱器，對於此電子加熱器的動力順序來說，具有或不具有熱電冷卻器。
熱槽為一元件，其傳送產生於固態材料內的熱至流體介質，例如空氣或液體。熱槽協助冷卻電子和光電裝置，例如CPU、高功率雷射和發光二極體(LEDs)。熱電冷卻是使用帕耳帖(Peltier)效應以生成一熱流於兩種相異形態材料的接合處。帕耳帖冷卻器、帕耳帖加熱器或帕耳帖熱電加熱幫浦為一固體狀態致動熱幫浦，其自裝置的一側傳送熱至裝置的另一側，過程依據電流方向而消耗電。此種裝置稱做熱電冷卻器(thermoelectric cooler，TEC)。
電加熱器為一種電設備，其轉換電能為熱能。每一電加熱器內部的加熱元件僅為電阻，且依據焦耳加熱原理運作，通過電阻的電流轉換電能為熱能。
微處理器的電子電路晶片密度增加的同時，密度是以每單位區域的電路數目量測，電路密度增加也導致熱能相對應地產生，熱能需自此些裝置移除，特別是當此些裝置運作於持續增加的頻率中。
因此，自微處理器移除充足的熱為一重要問題，此外，也期望儘量在不過度耗能的前提下，又能維持所欲設定溫度情況。
習知的熱槽，是受限於其容量，即便有人採用具有較高散熱片結構的熱槽。這樣的熱槽是受限的，因為較長的散熱片，效率隨之快速下降，因為少量的熱達到散熱片末端。第1圖示意性地顯示傳統的水性熱頭的機械式堆疊。可看出水性熱頭的一般組件是經常維持和熱頭所有主要元件機械接觸，且測試中裝置允許熱經常性地被移除，如第2圖所示。與熱頭的主要元件經常性接觸的缺點在於，當熱頭在特定較高溫度用以對測試中裝置進行測試時，導致能量的消耗，因需使用更多能量以消除冷卻室的冷卻器溫度。
美國專利第6,084,215號說明書中揭露測試設備，其可測試仍處於晶圓狀態的晶片，所提出的晶圓溫度控制設備在仍處於晶圓狀態的晶片的可靠度測試期間，可正確地取得和穩定測試溫度。
美國專利第8,040,145號說明書中揭露溫度控制裝置，此裝置具有一小型化流體冷卻熱槽，此熱槽具備整合加熱器和感測元件。此裝置是做為溫度控制系統的一部分，以在測試階段提供受控溫度表面至電子 DUT，例如半導體裝置。此種液體冷卻熱槽具有兩個整合冷卻通道，其具備入口、出口和熱傳送部件。熱傳送部件是設置於分離平板上，且可能具有冷卻散熱片。兩個整合加熱器是裝設在裝置內。
美國專利第7,639,029號說明書中揭露和熱單元搭配使用的熱槽拖架裝置，其包括：插入物，具有拖架，配置以相接一測試中單元；一表面介質室，受壓於插入物和熱單元間，其中表面封著物界定了表面介質室的周長；以及止動件，保持插入物並架設置熱單元，熱單元具有止動件開口，以允許插入物經由止動件開口延伸以相接於測試中單元。
美國專利第6,489,793號說明書中揭露控制測試中裝置溫度的系統，包括：量測裝置，用以在測試期間，量測裝置的即時功率消耗；熱交換器，和裝置傳導性地相接；熱控制器，用以控制熱交換器，藉由使用量測得的裝置之即時功率消耗，以在測試期間，調節裝置的溫度；其中：量測裝置包括：至少一電流量測裝置，用以藉由一或多個供電器而監測供應至此裝置的電流；至少一電壓量測裝置，用以藉由一或多個供電器而監測供應至此裝置的電壓；以及監測電路，耦接於至少一電流量測裝置和至少一電壓量測裝置，以自監測電流和電壓而產生功率使用信號；以及用以判斷熱交換器設定之熱控制器，包括熱控制電路，其採用其後的公式以預測裝置溫度。
美國專利第6,886,976號說明書中揭露測試中電子元件溫度的控制方法，此方法包括下列步驟：(a)獲致溫度控制設備，溫度控制設備包括，加熱器部件，配置以提供第一熱通道至測試中裝置；和一熱槽，配置以提供第二熱通道至測試中裝置，第一熱通道和第二熱通道相關於平行 熱電阻，平行熱電組連於測試中裝置；其中加熱器組件包括熱表面且熱槽包括一冷卻表面，冷卻表面和加熱表面共平面且物理上為有區別的。(b)施加冷卻表面至測試中裝置的第一部分；以及(c)同時地施加加熱表面至測試中裝置的第二部份，以回應測試溫度設定。
美國專利第6717115號說明書，標題為”用於快速測試的半導體處理器”揭露具有熱板的半導體處理系統，包括：a)第一組件，具有複數個穿越其間的洞；b)第二組件，鄰近第一組件，具有數個穿越其間而形成的真空槽道，真空槽道連接此些洞；c)內嵌於熱板中的電阻加熱器；以及d)流體通道，具有流體入口和流體出口，流體通道藉由第一組件和第二組件至少一的表面中的槽道而形成。
本發明測試中裝置的熱頭在測試中裝置進行測試時，提供熱頭的特定加熱區域和冷卻區域的分隔，在維持溫度狀況的過程中，藉由限制常態熱傳輸，以便大幅地降低耗能。常態熱傳輸是習知熱頭中常見的加熱和冷卻區域的機械接觸結果。
本發明之主要方面是在提供測試中裝置的熱頭，其中熱頭的冷卻是為流體冷卻，藉由採用流體的冷流，流體例如冷水、空氣和氟利昂，以及其它冷卻劑。當裝置溫度範圍在-50至200度C時，或較佳地為-10至120度C時，散逸功率高達1000W。
本發明之另一方面是提供測試中裝置的熱頭，其中，當藉由限制熱電冷卻器的使用，使電力消耗大幅地降低，同時維持高熱性能，此種熱頭為節省成本的。
本發明一方面是提供一種測試中裝置所用的熱頭，具有環架夾具和保護性外殼和空氣室，空氣室具有入氣孔和複數個O環溝槽，以形成氣動控制機構，包括：(a)冷卻室，位於保護性外殼中，冷卻室具有至少一入口和至少一出口，形成於冷卻室的每一相對邊緣上，用以自入口到出口流動一冷卻流體，以提供冷卻溫度至測試中裝置，測試中裝置是靠近而相接於熱頭；(b)具有內嵌加熱器的金屬板，形成於冷卻室下，其中當熱頭是在運作中時，金屬板接觸測試中裝置的表面；(c)氣隙，形成於冷卻室和金屬板間，其中氣隙的尺寸是依據冷卻室和金屬板間的距離而定，其中冷卻室相對金屬板移動；以及(d)一對線圈彈簧機構，設置於金屬板的基底和夾套(jacket)間，夾套於其相對邊緣而覆蓋冷卻室，以提供冷卻室向上脫離，以當不需冷卻時形成一空隙；且其中冷卻室的線性向下移動是藉由氣動控制機制所致動；且其中測試中裝置的溫度或直接放置在金屬板下之測試中裝置的測試溫度的熱響應時間，是藉由內嵌於金屬板中的加熱器而加熱測試中裝置，或者當冷卻室為運作中且相接於金屬板而冷卻測試中裝置，而進行控制。
本發明之再一方面提供測試中裝置所用的熱頭，具有環架夾具、保護性外殼和空氣室，空氣室具有入氣孔和複數個O環溝槽，以形成氣動控制機構，包括：(a)冷卻室，位於該保護性外殼中，該冷卻室具有至少一入 口和至少一出口，形成於冷卻室的每一該相對邊緣上，用以自入口到出口流動一冷卻流體，以提供冷卻溫度至測試中裝置，測試中裝置是靠近而相接於熱頭；(b)具有內嵌加熱器的金屬板，形成於冷卻室下，其中當熱頭是在運作中時，金屬板接觸測試中裝置的表面；(c)氣隙，形成於冷卻室和金屬板間，其中氣隙的尺寸是依據冷卻室和金屬板間的距離而定，其中冷卻室相對金屬板移動；(d)一對線圈彈簧機構，設置於金屬板的基底和夾套(jacket)間，夾套於其相對邊緣而覆蓋冷卻室，以當不需冷卻時提供冷卻室的向上脫離，而形成一空隙；(e)散熱片陣列，形成於朝向冷卻室之熱板的表面上；且其中冷卻室的線性向下移動是藉由氣動控制機構所致動；且其中測試中裝置的溫度或直接放置在金屬板下之測試中裝置的測試溫度的熱響應時間，是藉由嵌入於金屬板內的加熱器而加熱測試中裝置，或者當冷卻室為運作中且移動至相接於金屬板而冷卻測試中裝置，而進行控制。
本發明之又一方面提供用以控制測試中裝置的溫度之方法，方法使用熱頭，以冷卻測試中裝置的溫度，方法包括下列步驟：(i)放置熱頭於測試中裝置的表面上，使得熱頭的金屬板是完全相接於測試中裝置；(ii)移動熱頭的冷卻室朝向熱頭的加熱金屬板，直到冷卻室是完全相接金屬板，以自熱化的測試中裝置進行散熱；(iii)通過一冷卻流體經由該冷卻室的邊緣上的一入口，並使 得冷卻流體自冷卻室的出口流出，使得產生自測試中裝置的熱藉由冷卻流體被帶離。
本發明另一方面提供用以控制測試中裝置的溫度之方法，方法使用熱頭，以加熱測試中裝置的溫度，方法包括下列步驟：(i)移動熱頭的冷卻室，當金屬板是完全地相接於測試中裝置，將冷卻室自熱頭的加熱的金屬板移開，直到可改變尺寸的空隙形成於冷卻室和金屬板間；(ii)停止一冷卻流體通過，冷卻流體是經由冷卻室的邊緣上的入口至冷卻室；以及(iii)藉由金屬板的嵌入式加熱器加熱金屬板，直到獲致該測試中裝置的所欲溫度。
本發明的再一方面為提供測試中裝置的熱頭，其中熱頭的溫度範圍可為-50℃至200℃。
根據本發明的特定方面，本發明實現許多優點。一優點為本發明的熱頭相較於傳統熱頭，能允許操作者更快達成操作目標及/或狀況，並且因此耗能較少，同時操作時間和狀況能夠以較少能量耗費而在短時達成。
10‧‧‧冷卻室
11‧‧‧氣隙
12‧‧‧熱電冷卻器
14‧‧‧金屬板
16‧‧‧空氣室
20‧‧‧環架夾具
21‧‧‧保護性外殼
24‧‧‧散熱片陣列
26‧‧‧射出器基底
27‧‧‧入氣孔
28‧‧‧線圈彈簧機構
29‧‧‧O環溝槽
30‧‧‧架設柱
本發明將能被更完整地瞭解，自下述僅為例示性的詳細說明，然非用以限制本發明，並且其中：第1圖是習知熱頭組件的示意圖。其中冷卻室維持經常機械相接於熱頭的主 要元件，使得熱電冷卻器及/或熱板。
第2圖是顯示習知熱頭組件的經常熱移除的示意圖。
第3圖為依據本發明的熱頭組件的示意圖，其中依據本發明一空隙是形成於冷卻室和金屬板間。
第4圖為繪示依據如第3圖所示的堆疊之熱阻抗的示意圖。其中熱傳送是受限於氣隙。
第5圖為依據本發明熱頭之透視圖。
第6圖為依據本發明熱槽的後方示意圖。
第7圖為在本發明較佳實施方式中熱頭之具備彈簧的氣動機構之示意圖。
第8圖為依據本發明具有頂部夾具和架設柱(mounting pole)的熱頭的透視圖。
參照圖示，將說明本發明的例示性實施方式。然而，需注意的是，雖然本發明各種發明態樣或改良可用於熱槽系統內，此些改良可各別地用於單一應用或各種組合中，組合可同時包括所有版本，而可被同時使用。為此目的，在此所述的例示性實施方式不應被視為個別發明，因為這些實施方式可被集合地同時使用。
第1圖繪示目前用於測試中裝置的典型熱頭。熱頭為因應處理器的測試/驗證所造的計量裝置元件。傳統上，不考量測試情形，熱頭的所有元件為永久地堆疊在一起，習知熱頭包括水室或其相似物(10)，熱電冷卻器(12)和具有內嵌電加熱器的熱板(14)。此種習知機械堆疊元件允許熱傳輸經常地發生，並因此造成耗能，以維持所欲設定溫度情形。舉例來說， 假使例如微處理器的測試中裝置將被測試於較冷卻的溫度中，則使用更多的能以減低微處理器的溫度至所欲溫度，且來自熱板的熱能將被傳導至水室。
第2圖繪出源自熱板的經常性熱傳輸，經由熱電冷卻器(12)至水室(10)，其中藉由冷水水流散逸的熱通過水室(10)。如果微處理器預計加熱至特定溫度，即使流至水室(10)的冷水流已經中止，經由傳導方式，來自加熱器的部分熱能將傳輸至水室(10)。
第3圖示意性地繪出依據本發明的熱頭系統。依據本發明，測試中裝置的熱頭具有環架夾具(20)(如第6圖所示)，和保護性外殼(21)，包括：(a)冷卻室(10)，位於保護性外殼(21)中，冷卻室具有至少一入口和至少一出口，形成於冷卻室(10)的每一相對邊緣上，用以自入口到出口流動一冷卻流體，冷卻液體為冷水或冷空氣，氟利昂或其它冷卻劑，以提供冷卻溫度至測試中裝置，測試中裝置是靠近而相接於熱頭；(b)具有嵌入式加熱器的金屬板(14)，位於冷卻室(10)下，其中當熱頭是在運作中時，金屬板(14)接觸測試中裝置的表面；(c)氣隙(11)，形成於冷卻室(10)和金屬板(14)間，其中氣隙(11)的尺寸是依據冷卻室(10)和金屬板(14)間的距離而定，其中冷卻室(10)相對金屬板移動；以及其中測試中裝置的溫度或直接放置在金屬板(14)下之測試中裝置的測試溫度的熱響應時間，是藉由內嵌於金屬板(14)中的加熱器加熱該測試中裝置，或者當冷卻室(10)為運作中且移動至相接於金屬板(14)而冷 卻測試中裝置，而進行控制。依據本發明，視測試中裝置的測試需求而定，並不總是需要金屬板14內的加熱器。因熱藉由測試中裝置產生，金屬板14可不具加熱器。
依據本發明，氣動機構包括空氣室(16)、入氣孔(27)和多個O環溝槽(29)，O環溝槽是設計以造成冷卻室(10)的線性向下移動，以接觸金屬板(14)表面。如此一來，使微處理器的熱進行散熱，或冷卻微處理器至所欲溫度。
一對線圈彈簧機構(28)設置在位於相對邊緣的射出器基底(26)和冷卻室(10)的夾套間，以當不需冷卻時，使得冷卻室(10)向上脫離，而形成空隙(11)。
在本發明的另一較佳實施方式中，熱頭進一步包括散熱片陣列(24)，是延伸自熱板的分離片。散熱片陣列(24)為至水室(10)的組合件，散熱片陣列(24)增加金屬板(14)的熱傳輸區域，因為散熱片陣列(24)具備多個突出區塊，有助於增加和冷卻室(10)的表面接觸區域。
環架夾具(20)內的所有此些元件(如第6圖所示)，具有射出器基底(26)，並藉由多個架設柱(30)支撐(如第8圖所示)。其中架設柱(30)分別地設置在基底(26)的角落處。
依據本發明，習知熱頭所採用的熱電冷卻器並不需要，相反地，設置氣隙(11)且位於冷卻室(10)和具有內嵌式加熱器(14)的熱板間，氣隙(11)限制了熱移除，此種熱移除為經由冷卻室(10)和熱板(14)間進行傳導。
防止熱藉由氣隙(11)自金屬板(14)移除，是需要的，如果測試中裝置將於較高溫度中帶離開。換句話說，藉由微處理器所生成的熱將 保留，且減少所需的熱能，熱能是來自藉由內嵌加熱器所加熱之金屬板(14)的熱能。
在本發明中，熱板(14)的冷卻和加熱條件是由電腦軟體所控制。
參考第5圖和第6圖，顯示熱頭包括環套夾具(20)、保護性外殼(21)、空氣室(16)、冷卻室(10)、散熱片陣列(24)、具有嵌入式加熱器的金屬板(14)和射出器基底(26)，環套夾具為兩件式矩形金屬板組件，此組件形成熱頭的剛性結構。依據本發明，環套夾具(20)為載有彈簧(spring loaded)的金屬板組件，且保護性外殼21為類似板狀結構，以封閉熱頭組件。具有內嵌式加熱器的金屬板(14)為介質，其吸收了藉由測試中裝置所產生的熱，測試中裝置例如微處理器，且熱於後傳輸至散熱片陣列(24)以便散逸至環境中。
依據本發明，散熱片陣列(24)為類似板狀結構，具有多個小型化突出區塊(未顯示)，以增加表面接觸區域，表面接觸區域具有冷水的經常性流動，並且也提供改善熱傳輸，經由傳導和慣則(convention)，以達成自測試中裝置熱移除的最大化效率的目標。
本發明亦揭露用以控制測試中裝置的溫度之方法，方法使用熱頭，熱頭結構如上所述，以將測試中裝置的溫度冷卻化，方法包括下列步驟：(i)放置熱頭於測試中裝置的表面上，使得熱頭的金屬板是完全相接於測試中裝置；(ii)移動熱頭的冷卻室(10)朝向熱頭的加熱金屬板(14)，直到 冷卻室(10)是完全相接金屬板(14)，以自熱化的測試中裝置進行散熱；(iii)通過冷卻流體經由冷卻室(10)的邊緣上的入口，並使得冷卻流體自冷卻室(10)的出口流出，使得產生自測試中裝置的熱藉由冷卻流體被帶離。冷卻液體例如為冷水或冷空氣，氟利昂或其它冷卻劑。如此一來，冷卻微處理器或測試中裝置。
當測試中裝置將測試於較高溫度時，依據本發明，方法包括下列步驟：(i)移動該熱頭的冷卻室(10)，當金屬板(14)是完全地相接於測試中裝置，將冷卻室自熱頭的加熱的金屬板(14)移開，直到可改變尺寸的空隙(11)形成於冷卻室(10)和金屬板(14)間；(ii)停止冷卻流體通過，冷卻流體是經由冷卻室(10)的邊緣上的入口至冷卻室(10)；以及(iii)藉由金屬板(14)的嵌入式加熱器加熱金屬板(14)，直到獲致測試中裝置的所欲溫度。如前所述，熱頭之冷卻室(10)的線性向下移動是藉由氣動機構獲得，且藉由冷卻室(10)脫離的向上移動是由彈簧機構達成。
藉由本發明之熱頭所獲得的溫度範圍是在-50至200度C。
第7圖示意性地顯示依據本發明的熱頭，如同圖示所顯示的，空氣室(16)和冷卻室(10)，連同入氣口(27)和O環溝槽(29)提供冷卻室(10)線性向下移動至金屬板(14)的表面，以將熱自測試中裝置移除。換句話說，冷卻室(10)的向下移動是藉由氣動機構及其類似物而致動。在本發明中，冷卻室(10)的向下移動造成室和金屬板(14)頂部表面相配合，金屬板頂部表面的功用為來自測試中裝置所生成的熱。再次參照第7圖，一對線圈彈簧機構(28)提供向上脫離機械動作，以便當不需要測試中裝置的冷卻功能時，於冷卻室(10)和金屬板(14)間產生氣隙(11)。
第8圖顯示將藉由多個延伸架設柱(30)而被固著至環架夾具(20)的基底(26)。依據本發明，4個架設柱(20)為分別地垂直地設置，於基底(26)和環架夾具(20)的相對角落處。多個柱塞(plunger)是固定至基底(26)，以便在移除熱頭期間，自測試中裝置分離金屬板(14)，測試中裝置例如微處理器。
如先前所述，本發明允許測試中裝置被測試於-50至200度C的溫度範圍內，且因位冷卻室(10)和金屬板(14)間存在空隙(11)，相較習知熱頭，本發明之熱頭能夠較快速地達成操作目標或情況。換句話說，如果採用本發明的熱頭，熱響應較短。因此能夠節能，同時操作時間和操作情況可於較短期間和較少能量而達到。
雖本發明已藉由上述較佳實施方式而說明如上，對本發明所屬技術領域中具有通常知識者，能明瞭各種變化和修改形態。並且如此一來，本發明並非限制於特定繪示態的實施方式，而應以所附申請專利範圍的整個精神和範圍內進行詮釋。
10‧‧‧冷卻室
11‧‧‧氣隙
14‧‧‧金屬板

Claims (14)

  1. 一種測試中裝置所用的熱頭，具有一環架夾具(gimbal fixture)和一保護性外殼和一空氣室，該空氣室具有一入氣孔和複數個O環溝槽(grooves)，以形成一氣動控制機構，包括：(a)一冷卻室，位於該保護性外殼中，該冷卻室具有至少一入口和至少一出口，形成於該冷卻室的每一該相對邊緣上，用以自該入口到該出口流動一冷卻流體(fluid)，以提供一冷卻溫度至測試中裝置，該測試中裝置是靠近而相接於該熱頭；(b)一金屬板，形成於該冷卻室下，其中當該熱頭是在運作中時，該金屬板接觸該測試中裝置的該表面；(c)一氣隙，形成於該冷卻室和該金屬板間，其中該氣隙的尺寸是依據該該冷卻室和該金屬板間的距離而定，其中該冷卻室相對該金屬板移動；以及(d)一對線圈彈簧機構，設置於該金屬板的基底和一夾套(jacket)間，該夾套於其相對邊緣而覆蓋該冷卻室；其中該冷卻室的該線性向下移動是藉由該氣動控制機制所致動；且其中該測試中裝置的該溫度或直接放置在該金屬板下之該測試中裝置的該測試溫度的該熱響應時間，是藉由裝置本身加熱該測試中裝置，或者當該冷卻室為運作中且移動至相接於該金屬板而冷卻該測試中裝置，而進行控制。
  2. 一種測試中裝置所用的熱頭，具有一環架夾具和一保護性外殼和一空氣室，該空氣室具有一入氣孔和複數個O環溝槽，以形成一氣動控制機構，包括：(a)一冷卻室，位於該保護性外殼中，與複數個O環溝槽架設，該冷卻室具有至少一入口和至少一出口，形成於該冷卻室的每一該相對邊緣上，用以自該入口到該出口流動一冷卻流體，以提供一冷卻溫度至測試中裝置，該測試中裝置是靠近而相接於該熱頭；(b)一金屬板，形成於該冷卻室下，其中當該熱頭是在運作中時，該金屬板接觸該測試中裝置的該表面；(c)一氣隙，形成於該冷卻室和該金屬板間，其中該氣隙的尺寸是依據該冷卻室和該金屬板間的距離而定，其中該冷卻室相對該金屬板移動； (d)一對線圈彈簧機構，設置於該金屬板的基底和一夾套(jacket)間，該夾套於其該些相對邊緣而覆蓋該冷卻室；以及(e)一散熱片陣列，是一分離片組成片至該水室(10)；並且其中該冷卻室的該線性向下移動是藉由該氣動控制機構所致動；且其中該測試中裝置的該溫度或直接放置在該金屬板下之該測試中裝置的該測試溫度的該熱響應時間，是藉由嵌入於該金屬板內的該加熱器而加熱該測試中裝置，或者當該冷卻室為運作中且相接於該金屬板而冷卻該測試中裝置，而進行控制。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的熱頭，其中該散熱片陣列具備突出區塊以增加與該冷卻室的表面接觸區域。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的熱頭，進一步包括複數個小型化柱塞，該些小型化柱塞位於該熱頭的該基底中，以當移除該熱頭時，自該測試中裝置而分離該熱頭。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的熱頭，其中該冷卻室為可移動地架設置該環架夾具，允許該冷卻室向下移動以相接於該熱頭的該金屬板以冷卻該金屬板。
  6. 如申請專利範圍第1項或第5項所述的熱頭，其中若該金屬板將藉由該嵌入式加熱器而加熱，該冷卻室自該金屬板移動開。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的熱頭，其中該金屬板具備一嵌入式加熱器。
  8. 一種測試中裝置所用的熱頭，具有一環架夾具和一保護性外殼和一空氣室，該空氣室具有一入氣孔和複數個O環溝槽，以形成一氣動控制機構，特徵在於一氣隙是形成於該冷卻室和該金屬板間，該氣隙是做為絕緣之用，以改善該熱頭的加熱和冷卻兩者過程的效率。
  9. 一種用以控制測試中裝置的溫度之方法，該方法使用一熱頭，該熱頭是用於測試中裝置，該熱頭具有環架夾具和一保護性外殼和一空氣室，該空氣室具有一入氣孔和複數個O環溝槽，以形成一氣動控制機構，以冷卻測試中裝置的溫度，該方法包括下列步驟：(i)放置該熱頭於該測試中裝置的表面上，使得該熱頭的該金屬板是完全相接於該測試中裝置；(ii)移動該熱頭的該冷卻室朝向該熱頭的該加熱金屬板，直到該冷卻室是完全相接該金屬板，以自熱化的該測試中裝置進行散熱；(iii)通過一冷卻流體經由該冷卻室的一邊緣上的該入口，並使得該冷卻流體自該冷卻室的該出口流出，使得產生自該測試中裝置的熱藉由該冷卻流體被帶離。
  10. 一種用以控制測試中裝置的溫度之方法，該方法使用一熱頭，該熱頭是用於測試中裝置，該熱頭具有環架夾具和一保護性外殼和一空氣室，該空氣室具有一入氣孔和複數個O環溝槽，以形成一氣動控制機構，以加熱測試中裝置，該方法包括下列步驟：(i)移動該熱頭的該冷卻室，當該金屬板是完全地相接於該測試中裝置，將該冷卻室自該熱頭的加熱的該金屬板移開，直到一可改變尺寸的空隙形成於該冷卻室和該金屬板間；(ii)停止一冷卻流體通過，該冷卻流體是經由該冷卻室的一邊緣上的該入口至該冷卻室；以及(iii)藉由該金屬板的該嵌入式加熱器加熱該金屬板，直到獲致該測試中裝置的該所欲溫度。
  11. 如申請專利範圍第9項或第10項所述的熱頭，其中該冷卻室的該移動向下至該金屬板，是藉由該氣動機構，該氣動機構是藉由該氣室、該入氣孔和複數個O環溝槽所形成，且該熱板和該冷卻室的脫離是藉由彈簧機構。
  12. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的熱頭，其中該冷卻流體是選自冷 水、氟利昂(Freon)或冷氣所構成的群組。
  13. 如申請專利範圍第9項或第10項所述的用以控制測試中裝置的溫度之方法，其中該冷卻流體是選自冷水、氟利昂或冷氣所構成的群組。
  14. 一種測試中裝置所用的熱頭，具有一環架夾具和一保護性外殼，包括：(a)一冷卻室，位於該保護性外殼中，該冷卻室具有至少一入口和至少一出口，形成於該冷卻室的每一該相對邊緣上，用以自該入口到該出口流動一冷卻流體，以提供一冷卻溫度至一測試中裝置，該測試中裝置是靠近而相接於該熱頭；(b)具有一嵌入式加熱器的一金屬板，形成於該冷卻室下，其中當該熱頭是在運作中時，該金屬板接觸該測試中裝置的該表面；(c)一氣隙，形成於該冷卻室和該金屬板間，其中該氣隙的尺寸是依據該冷卻室和該金屬板間的距離而定，其中該冷卻室相對該金屬板移動；其中該冷卻室是可移動地向下或向上至該金屬板，是藉由該氣動控制或磁性控制所致動；且其中該測試中裝置的該溫度或直接放置在該金屬板下之該測試中裝置的該測試溫度的該熱響應時間，是藉由嵌入該金屬板中的該嵌入式加熱器而加熱該測試中裝置，或者當該冷卻室為運作中且移動至相接於該金屬板而冷卻該測試中裝置，而進行控制。
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