TWI569023B - Temperature of the test apparatus and temperature control method of the adapter - Google Patents

Description

測試設備接合器之溫控裝置及其溫控方法

本發明尤指其提供一種於電子元件進行測試時，可使電子元件保持在預設的測試溫度範圍內執行測試作業之測試設備接合器之溫控裝置及其溫控方法。

按，電子元件的測試作業均係於預設的測試溫度範圍內進行測試，當電子元件的溫度低於預設的測試溫度範圍時，接合器必須對該電子元件進行加熱，當電子元件的溫度高於預設的測試溫度範圍時，接合器則必須對該電子元件進行降溫，以使電子元件的溫度保持在預設的測試溫度範圍內。為了使該接合器可對電子元件進行加熱或降溫，較早期的溫控裝置係於接合器上裝設加熱片，以及於加熱片的上方裝設散熱器(如冷卻水道或散熱鰭片)，而由加熱片對電子元件進行加熱的動作，散熱器則對電子元件進行降溫的動作；但由於加熱片對電子元件進行加熱的動作時，加熱片所產生的熱也會大量傳導至散熱器，導致加熱片耗損過多的熱，而降低對電子元件的加熱效率；此外，散熱器(如冷卻水道或散熱鰭片)對電子元件的降溫效果及速度也較為緩慢，進而造成溫控的效率不佳。然而，隨著科技的進步，致冷晶片隨即被廣泛應用於接合器的加熱或降溫的作動上。

請參閱第1圖，係為測試設備之測試區10及接合器20之示意圖，該測試區10係設有至少一具測試座12之電路板11，位於測試區10上方之接合器20係設有一可由驅動源驅動 升降之移動臂21，並於該移動臂21下方則裝設有接合塊22，於電子元件13執行測試作業時，該移動臂21將會由驅動源驅動下降，而使接合塊22壓抵於電子元件13的表面，以使得電子元件13之電性接點確保接觸到測試座12之電性接點，以順利進行測試作業。請參閱第2、3圖，該接合器之溫控裝置係於接合塊22的上表面連接裝設一致冷晶片23，於該致冷晶片23的上表面則裝設有一散熱器24，該散熱器24之內部係設有具複數個隔板242之S型流道241，該S型流道241一端係連通輸入冷卻水液之入水管243，另一端則連通輸出冷卻水液之出水管244，另於散熱器24之頂面裝配有封蓋25，並使封蓋25連結移動臂21；當測試座12承置待測之電子元件13後，可控制移動臂21帶動接合塊22下降，並使接合塊22接合壓抵待測之電子元件13而執行測試作業，若待測之電子元件13的溫度低於預設的測試溫度範圍時，溫控裝置之致冷晶片23將會作動，使下方為熱端，上方為冷端，下方之熱端並傳熱至接合塊22，而透過接合塊22的傳導對電子元件13進行加熱。請參閱第4圖，若待測之電子元件13的溫度高於預設的測試溫度範圍時，溫控裝置之致冷晶片23將會反向作動，使下方為冷端，上方為熱端，下方之冷端並傳熱至接合塊22，而透過接合塊22的傳導對電子元件13進行降溫，至於致冷晶片23上方之熱端則利用散熱器24之入水管243輸送冷卻水液至流道241內，並使冷卻水液沿S型流道241之流動路徑朝出水管244處流動，而藉由散熱器24內之冷卻水液與致冷晶片23上方之熱端進行散熱，使電子元件13保持於預設的測試溫度範圍內；該利用致冷晶片23的溫控裝置，雖然在溫度的控制上可以快速的反應，但使用至今也出現以下的問題：1．致冷晶片的輸出功率小，且不耐高溫，常使得測試作業受到限 制，而無法有效擴大適用範圍。

2．致冷晶片為了使電子元件保持於預設的測試溫度範圍內，經常需要頻繁的切換電流輸入方向，以變換冷端及熱端的位置，而該頻繁的切換動作會造成致冷晶片內部零件快速的熱脹冷縮，導致該致冷晶片極高的損壞率。

有鑑於此，本發明人遂以其多年從事相關行業的研發與製作經驗，針對目前所面臨之問題深入研究，經過長期努力之研究與試作，終究研創出一種不僅可有效確保電子元件保持在預設的測試溫度範圍內執行測試作業，且可使測試作業擴大適用範圍，並達到高效率及高使用壽命之效益，以有效改善先前技術之缺點，此即為本發明之設計宗旨。

本發明之目的一，係提供一種測試設備接合器之溫控裝置及其溫控方法，該溫控裝置係於該接合塊裝設有加熱片及感溫器，另於該加熱片之上方連結有致冷晶片，於該致冷晶片上方則架置散熱器；藉此，當接合器之接合塊接抵電子元件進行測試時，即可啟動加熱片對電子元件加熱至預設的測試溫度範圍，或利用致冷晶片下方的冷端對電子元件進行快速降溫至預設的測試溫度範圍，進而使電子元件保持在預設的測試溫度範圍內執行測試作業。

本發明之目的二，係提供一種測試設備接合器之溫控裝置及其溫控方法，該溫控裝置係於該接合塊裝設有加熱片及感溫器，另於該加熱片之上方連結有致冷晶片，於該致冷晶片上方則架置散熱器；藉此，當接合器之接合塊接抵電子元件進行測試時，若電子元件低於預設的測試溫度範圍，即可啟動加熱片對電子元件加熱，而在啟動加熱片時，由於加熱片上方之致冷晶片不易導熱，即可大幅降低加熱片的熱散失，使得加熱片可以快速的對電子元件加 熱，達到高效率的加熱效果；且由於該加熱片耐高溫及輸出功率高，進而可有效擴大測試作業的適用範圍。

本發明之目的三，係提供一種測試設備接合器之溫控裝置及其溫控方法，該溫控裝置係於該接合塊裝設有加熱片及感溫器，另於該加熱片之上方連結有致冷晶片，於該致冷晶片上方則架置散熱器；藉此，當接合器之接合塊接抵電子元件進行測試時，若電子元件超出預設的測試溫度範圍，即可利用致冷晶片下方的冷端對電子元件進行快速的降溫，達到高效率的降溫效果。

本發明之目的四，係提供一種測試設備接合器之溫控裝置及其溫控方法，該溫控裝置係於該接合塊裝設有加熱片及感溫器，另於該加熱片之上方連結有致冷晶片，於該致冷晶片上方則架置散熱器；藉此，由於該致冷晶片的下方係保持為冷端，而不會進行冷端或熱端的切換，進而可使致冷晶片具有較佳的使用壽命。

習知部份：

10‧‧‧測試區

11‧‧‧電路板

12‧‧‧測試座

13‧‧‧電子元件

20‧‧‧接合器

21‧‧‧移動臂

22‧‧‧接合塊

23‧‧‧致冷晶片

24‧‧‧散熱器

241‧‧‧流道

242‧‧‧隔板

243‧‧‧入水管

244‧‧‧出水管

25‧‧‧封蓋

本發明部份：

30‧‧‧測試區

31‧‧‧電路板

32‧‧‧測試座

33‧‧‧電子元件

40‧‧‧接合器

41‧‧‧移動臂

42‧‧‧接合塊

43‧‧‧加熱片

44‧‧‧感溫器

441‧‧‧彈性件

45‧‧‧致冷晶片

46‧‧‧散熱器

461‧‧‧流道

462‧‧‧隔板

463‧‧‧入水管

464‧‧‧出水管

A‧‧‧步驟

B‧‧‧步驟

C‧‧‧步驟

D‧‧‧步驟

E‧‧‧步驟

F‧‧‧步驟

G‧‧‧步驟

第1圖：習知測試設備之測試區及接合器之示意圖。

第2圖：習知接合器之分解示意圖。

第3圖：習知接合器加熱作動之示意圖。

第4圖：習知接合器散熱作動之示意圖。

第5圖：本發明測試設備之測試區及接合器之示意圖。

第6圖：本發明接合器之分解示意圖。

第7圖：本發明接合器之組合外觀示意圖。

第8圖：本發明接合器之剖面示意圖。

第9圖：本發明溫控方法之示意圖。

第10圖：本發明接合器對電子元件加熱之示意圖。

第11圖：本發明接合器對電子元件降溫之示意圖。

為使 貴審查委員對本發明作更進一步之瞭解，茲舉較佳實施例並配合圖式，詳述如后：請參閱第5圖，本發明測試設備係於機台上設有至少一測試區30，該測試區30則設有至少一具測試座32之電路板31，另於機台上設有至少一接抵電子元件33之接合器40，該接合器40係可為移載電子元件之移載具，或為移載並下壓電子元件之壓移具，或為單純下壓電子元件之壓接具，於本實施例中，該接合器40係為單純下壓電子元件之壓接具；該位於測試區30上方之接合器40係設有一可由驅動源驅動升降之移動臂41，並於該移動臂41下方裝設有接合塊42，於電子元件33執行測試作業時，該移動臂41將會由驅動源驅動下降，而使接合塊42接抵於電子元件33的表面，以使得電子元件33之電性接點確保接觸到測試座32之電性接點，以順利進行測試作業。

請參閱第6、7、8圖，本發明接合器之接合塊42係由高熱傳導係數之材料所製成，而可於接抵電子元件時，快速的傳導溫度至電子元件；該接合器之溫控裝置係於該接合塊42上方裝設有加熱片43，另該溫控裝置設有一感溫器44，以感測電子元件之溫度，該感溫器44可以由一支撐架帶動接觸電子元件，或裝設於該接合塊42上，而由該接合塊42帶動接觸電子元件，於本實施例中，該感溫器44係裝設於該接合塊42上，並以一彈性件441抵頂，而以彈性伸縮的方式凸伸出該接合塊42的下方，以感測電子元件之溫度；該溫控裝置另於該加熱片43之上方連結有致冷晶片45，並使該致冷晶片45下方保持為冷端，上方則保持為熱端，於該致冷晶片45上方之熱端則架置有散熱器46，以於致冷晶片45啟動時，對該致冷晶片45上方之熱端進行散熱， 該散熱器46可為冷卻管路組或為散熱鰭片組，於本實施例中，該散熱器46係為冷卻管路組，該散熱器46係於內部係設有具複數個隔板462之S型流道461，該S型流道461一端係連通輸入冷卻水液之入水管463，另一端則連通輸出冷卻水液之出水管464，另於散熱器46之頂面裝配有封蓋47，並使封蓋47連結移動臂41，而使移動臂41可經由散熱器46及致冷晶片45帶動接合塊42及加熱片43升降；此外，本發明之接合器亦可不設置接合塊42，而直接以加熱片43接抵電子元件，而感溫器44則可以由一支撐架帶動接觸電子元件，或裝設於該加熱片43上。

請參閱第9、10圖，本發明之溫控方法，首先係執行步驟A，其係由接合器40接抵電子元件33，進行電子元件33的測試作業，於本實施例中，該接合器40係由移動臂41帶動接合塊42及感溫器44接抵電子元件33進行測試作業，若不設置接合塊42時，則由移動臂41帶動加熱片43及感溫器44接抵電子元件33進行測試作業；接著執行步驟B，該感溫器44即接觸感測該電子元件33的溫度；接著執行步驟C，判斷該電子元件33的溫度是否在預設的測試溫度範圍，如該電子元件33的溫度在預設的測試溫度範圍內時，則執行步驟D之正常模式，該所謂的正常模式係加熱片43及致冷晶片45皆停止不作動，或使加熱片43及致冷晶片45的輸出功率保持平衡在預設的測試溫度範圍內；若該電子元件33的溫度不在預設的測試溫度範圍內時，則執行步驟E，判斷該電子元件33的溫度是否低於預設的測試溫度範圍，若該電子元件33低於預設的測試溫度範圍時，即執行步驟F之加熱模式，該所謂的加熱模式係致冷晶片45停止不作動或使下方冷端以小功率輸出，並啟動增加加熱片43的輸出功率，使該加熱片43對該電子元件33進行加熱；特別說明的是，由於該加熱 片43上方之致冷晶片45不易導熱，而可大幅降低加熱片43的熱散失，使得加熱片43可以快速的對電子元件33加熱至預設的測試溫度範圍，達到高效率的加熱效果；且由於該加熱片43耐高溫及輸出功率高，進而可有效擴大測試作業的適用範圍。

請參閱第9、11圖，反之，若步驟E，判斷該電子元件33的溫度超出預設的測試溫度範圍時，即執行步驟G之降溫模式，該所謂的降溫模式係加熱片43停止不作動或降低輸出功率，並啟動增加致冷晶片45的輸出功率，使該致冷晶片45下方的冷端對該電子元件33進行快速的降溫至預設的測試溫度範圍，另該散熱器46則對該致冷晶片45上方之熱端進行散熱；特別說明的是，該電子元件33的降溫模式並非由散熱器46來執行，而係由致冷晶片45下方的冷端來執行，該散熱器46僅係輔助對致冷晶片45上方之熱端進行散熱，因此利用該致冷晶片45來執行降溫，不僅具有高效率的降溫效果，且由於該致冷晶片45的下方係保持為冷端，而不會進行冷端或熱端的切換，進而可使致冷晶片45具有較佳的使用壽命。

綜上說明，本發明利用啟動加熱片對電子元件加熱或啟動致冷晶片對電子元件進行快速的降溫，即可使電子元件保持在預設的測試溫度範圍內執行測試作業，對加熱片而言，可以達到高效率的加熱效果，對致冷晶片而言，則不僅具有高效率的降溫效果，且不會有頻繁的切換動作，而具有較佳的使用壽命。據此，本發明實為一深具實用性及進步性之設計，然未見有相同之產品及刊物公開，從而允符發明專利申請要件，爰依法提出申請。

31‧‧‧電路板

32‧‧‧測試座

33‧‧‧電子元件

41‧‧‧移動臂

42‧‧‧接合塊

43‧‧‧加熱片

44‧‧‧感溫器

45‧‧‧致冷晶片

46‧‧‧散熱器

Claims (10)

1. 一種測試設備接合器之溫控裝置，該測試設備係於機台上設有至少一接合器，該接合器係設有一由驅動源驅動升降之移動臂，使該接合器接抵電子元件，該接合器之溫控裝置係包括有：感溫器：係感測該電子元件之溫度；加熱片：係設於該接合器的下方，於該電子元件低於預設的測試溫度範圍時對該電子元件加熱；致冷晶片：係設於該加熱片之上方，並使該致冷晶片下方保持為冷端，上方則保持為熱端，該致冷晶片下方的冷端於該電子元件高於預設的測試溫度範圍時對該電子元件降溫；散熱器：係架置於該致冷晶片之上方，以對該致冷晶片上方之熱端進行散熱。
2. 依申請專利範圍第1項所述之測試設備接合器之溫控裝置，其中，該接合器係為移載該電子元件之移載具、移載並下壓該電子元件之壓移具或為下壓該電子元件之壓接具。
3. 依申請專利範圍第1項所述之測試設備接合器之溫控裝置，其中，該接合器係以該溫控裝置之加熱片接抵該電子元件。
4. 依申請專利範圍第1項所述之測試設備接合器之溫控裝置，其中，該接合器係於該移動臂下方裝設有接抵該電子元件之接合塊，該溫控裝置之加熱片則裝設於該接合塊上方。
5. 依申請專利範圍第4項所述之測試設備接合器之溫控裝置，其中，該溫控裝置之感溫器係由一支撐架帶動接觸該電子元件，或由該接合塊帶動接觸該電子元件，以感測該電子元件之溫度。
6. 依申請專利範圍第5項所述之測試設備接合器之溫控裝置，其 中，該感溫器係裝設於該接合塊上，而由該接合塊帶動接觸該電子元件，該感溫器並以一彈性件抵頂，而彈性凸伸出該接合塊的下方，以感測該電子元件之溫度。
7. 依申請專利範圍第1項所述之測試設備接合器之溫控裝置，其中，該溫控裝置之散熱器係為冷卻管路組或為散熱鰭片組。
8. 依申請專利範圍第7項所述之測試設備接合器之溫控裝置，其中，該散熱器係於內部係設有具複數個隔板之S型流道，該S型流道一端係連通輸入冷卻水液之入水管，另一端則連通輸出該冷卻水液之出水管，另於該散熱器之頂面裝配有封蓋，並使該封蓋連結該移動臂。
9. 一種依申請專利範圍第1項所述之測試設備接合器之溫控裝置的溫控方法，其係包括有：步驟A：接合器接抵該電子元件，進行該電子元件的測試作業；步驟B：該感溫器感測該電子元件之溫度；步驟C：係判斷該電子元件的溫度是否在預設的測試溫度範圍，如該電子元件的溫度在預設的測試溫度範圍內時，則執行步驟D，如該電子元件的溫度不在預設的測試溫度範圍內時，則執行步驟E；步驟D：係為正常模式，該正常模式係該加熱片及該致冷晶片皆停止不作動，或使該加熱片及該致冷晶片的輸出功率保持平衡在預設的測試溫度範圍內；步驟E：係判斷該電子元件的溫度是否低於預設的測試溫度範圍，如該電子元件的溫度低於預設的測試溫度範圍時，即執行步驟F，如該電子元件的溫度超出預設的測試溫度範圍時，即執行步驟G；步驟F：係為加熱模式，該加熱模式係該致冷晶片不作動或啟 動使該致冷晶片下方之冷端以小功率輸出，並啟動增加該加熱片的輸出功率，使該加熱片對該電子元件進行加熱；步驟G：係為降溫模式，該降溫模式係該加熱片停止不作動或使該加熱片降低輸出功率，並啟動增加該致冷晶片冷端的輸出功率，使該致冷晶片對該電子元件進行降溫。
10. 依申請專利範圍第9項所述之測試設備接合器之溫控裝置的溫控方法，其中，該步驟F及該步驟G於啟動該致冷晶片時，該致冷晶片上方之散熱器係對該致冷晶片之熱端進行散熱。