TWI603172B - Ic溫控裝置及方法 - Google Patents

Description

IC溫控裝置及方法

本發明係關於一種IC溫控裝置及方法，更精確的說，係關於一種適用於IC效能測試過程中，對IC進行降溫及升溫並偵測溫度的IC溫控裝置及方法。特定而言，在某些寒帶國家中，對於可攜式行動裝置而言，由於內置之小尺寸IC功率較低(約2W以下，或甚至為約1mW)，產熱少，因此溫度容易受到低溫環境的影響而降低。此外，隨著智能車的日漸普及，車用IC要能在嚴酷的環境中運作自如，因此在其製造過程中，需要測試其中之各種尺寸之IC在低溫(例如，工規：Tc(Case Temperature)-40℃及120℃，車規為175℃以上)下的運作是否正常。本發明的IC溫控裝置及方法可將各種尺寸之IC快速降溫及升溫至特定溫度，並確保IC能維持恆溫且其溫度精確以進行測試。

一般而言，在封裝完成之積體電路元件(IC)的測試中，常見為最終測試(Final Test)，以及可靠度測試(Reliability Test)。在IC的最終測試中，會對受測IC進行降溫及升溫，對於降溫而言，在受測IC到達預定溫度時，測試受測IC是否能在極度低溫下進行運作，對於升溫則是會對受測IC進行加溫，在受測IC到達預定溫度時，測試受測IC是否能在高溫下進行運作，其測試時間較短。而 可靠度測試(Reliability Test)係在使受測IC維持在高溫或低溫下，持續操作並進行測試，藉以瞭解其穩定度。在此程序進行期間，需要長時間對受測IC進行烘烤或冷卻，且受測IC需要維持在預定溫度下，長時間(例如二至三週)操作並進行測試。

以目前的現有IC降溫及升溫手段，IC首先被放置於PCB上之插座內，並對其降溫或升溫並進行測試。降溫方式可採用冷卻劑，降溫時，需使用冷卻劑將插座及PCB降溫，同時進行效能測試，此時，受測IC受到冷卻劑影響，雖可使受測IC溫度降低，然而在無法直接接觸受測IC進行冷卻的情形下，受測IC的核心溫度難以降低，無法瞬間降溫，亦無法使受測IC恆溫，而現有的IC加熱手段係採用加熱板加熱，需依賴人力將IC於加熱板上加熱至預定溫度，從加熱板移動至插座(socket)，再安裝至插座上進行效能測試，此時，受測IC離開加熱板後，由於無法以加熱板繼續對受測IC加熱，從加熱板移動至插座(socket)的速度，插座與受測IC之間的接觸以及空氣對流會使受測IC溫度降低。上述方法無法使受測IC恆溫，因而導致受測IC無法在相同的溫度下進行測試，導致測試結果不一。

另一種IC加熱手段，係採用熱風槍針對IC進行加熱，然其具有以下缺點：(1)由於熱風槍係以熱風針對特定範圍進行加熱，其受熱不均，且無法控制加熱溫度，容易過熱或未達目標溫度，即便以隔熱設計將受測IC阻擋並隔熱，亦難以避免熱風槍影響周圍元件溫度；(2)即便IC達到特定溫度，當熱風槍停止加熱，對IC測試時難以使IC保持恆溫；(3)熱風槍加熱時，同時會對周圍元件以及PCB板進行加熱，使得測試IC效能時，測試結果會受到周圍元件升溫影響而不精確；(4)小尺寸IC測試時，需要放置於插座內並以手測蓋覆蓋以保持電性 接觸，然而，熱風槍對小尺寸IC進行加熱時，會受到手測蓋及插座阻隔，熱風槍難以對小尺寸IC加熱；(5)進行測試時，無法判定IC本身溫度，更難以得知需要加熱的時間。

另一種IC降溫及升溫手段為採用流動式冷暖氣(thermal stream)設備，然而此設備昂貴，體積龐大，且耗電量極高，需要配合壓縮氣及壓縮機才能操作，且受到受測IC置於插座內，其體積小，難以藉由對流方式降溫及升溫，其溫度感測器常設置在冷暖氣之流動路線上，因此，溫度感測器難以精確反應個別IC的溫度。此外，雖然流動式冷暖氣可與受測IC本身的熱電耦(Thermal couple)連接以獲得受測IC的溫度，然而測試階段的IC多半不具有熱電耦，若欲獲得受測IC之溫度，需要以流動式冷暖氣連接溫度感測器，再與受測IC接觸或貼附以感測其溫度。

上述各種降溫及升溫方式極為不便，且獲得的溫度並不精確。由於流動式冷暖氣係採用氣流流動針對IC降溫及升溫並維持恆溫，然而，受到插座阻隔，難以對小尺寸IC進行降溫、升溫及恆溫，其中，降溫及升溫時間多需要30分鐘以上，既耗時又耗電。即便針對多個IC設置個別的溫度感測器解決感測溫度之問題，然而此方法在後續對其他IC降溫及升溫測試中，仍需再次設置個別的溫度感測器，因此嚴重造成不便且影響IC的測試效率。在將插座降溫及升溫的同時，會對周遭元件進行冷卻或加熱，無法只針對IC本身進行降溫及升溫，周遭元件有極大機會與預定溫度不符，因此將會大幅影響IC量測結果；此外，在針對複數個IC量測時，由於周遭元件與預定溫度不符，恐難以確認異常之IC位置，因此造成量測的不便性。

為了解決上述問題，本發明的目的在於提供一種IC溫控裝置，用於將被測裝置之溫度調整至特定溫度下進行測試，IC溫控裝置包含壓塊、溫控元件、熱感元件、隔熱結構、輸入/出端以及溫度控制器。壓塊具有基座及接觸部，接觸部係自基座延伸並用於直接接觸被測裝置。溫控元件設置於壓塊上且一側接觸基座，另一側設置有一散熱模組。熱感元件附接於溫控元件，隔熱結構環設於溫控元件及壓塊之至少一部分並露出接觸部之至少一部分，其包含容置空間，其用於容納溫控元件及壓塊之至少一部分。輸入/出端設置於隔熱結構上，至少包含電源線及訊號線，且電源線與溫控元件電性連接，訊號線與熱感元件電性連接。溫度控制器，與電源線及訊號線連接，用於將電源供應至電源線並控制溫控元件之溫度，且透過訊號線量測熱感元件之電性以計算獲得溫控元件之溫度。

較佳者，溫度控制器可包含使用者介面，用於供使用者控制並顯示溫控元件之溫度。

較佳者，隔熱結構可包含上基底、下基底、外壁及至少一隔熱槽。 上基底中心處具有上鏤空部，下基底相對於上基底設置，其中心處具有下鏤空部。外壁設置在上基底及下基底之間，且沿著上基底及下基底之最外圍區域設置。至少一隔熱槽，係設置在該上基底及該下基底之間，且該至少一隔熱槽係與該上基底、該下基底、該溫控元件及該壓塊之該至少一部分共同構成至少一密閉空間。

較佳者，溫控元件可包含致冷片，且溫度控制器可透過極性切換開關分別連接於致冷片之正負極，溫度控制器經配置以在降溫時將極性切換開關切換至第一導通狀態，使致冷片接觸壓塊之一側降溫，且在升 溫時將極性切換開關切換至第二導通狀態，使致冷片接觸壓塊之一側升溫。

本發明的另一個目的在於提供一種IC溫控裝置，用於將被測裝置之溫度調整至特定溫度下進行測試，IC溫控裝置包含壓塊、至少一溫控元件、熱感元件、隔熱結構及輸入/出端。壓塊具有基座及複數個接觸部，複數個接觸部係自基座延伸並用於直接接觸被測裝置。至少一溫控元件設置於壓塊上且接觸基座。熱感元件附接於溫控元件。隔熱結構環設於溫控元件及壓塊之至少一部分，其包含容置空間，其用於容納溫控元件及壓塊之至少一部分。輸入/出端設置於隔熱結構上，至少包含電源線及訊號線，且電源線與溫控元件電性連接，訊號線與熱感元件電性連接。

較佳者，IC溫控裝置更可包含溫度控制器，其與電源線及訊號線連接，用於將電源供應至電源線並控制溫控元件之溫度，且透過訊號線量測熱感元件之電性以計算獲得溫控元件之溫度。

較佳者，IC降溫裝置更可包含散熱模組，設置在溫控元件上。

較佳者，隔熱結構可包含上基底、下基底、外壁及至少一隔熱槽。 上基底中心處具有上鏤空部，下基底相對於上基底設置，其中心處具有下鏤空部。外壁設置在上基底及下基底之間，且沿著上基底及下基底之最外圍區域設置。至少一隔熱槽，係設置在該上基底及該下基底之間，且該至少一隔熱槽係與該上基底、該下基底、該溫控元件及該壓塊之該至少一部分共同構成至少一密閉空間。

較佳者，溫控元件可包含致冷片，且溫度控制器可透過極性切換開關分別連接於致冷片之正負極，溫度控制器經配置以在降溫時將極性切換開關切換至第一導通狀態，使致冷片接觸壓塊之一側降溫，且在升 溫時將極性切換開關切換至第二導通狀態，使致冷片接觸壓塊之一側升溫。

本發明的再一個目的在於提供一種IC溫控方法，適用於前述之IC溫控裝置，其包含下列步驟：將溫度控制器連接輸入/出端之電源線及訊號線以分別電性連接溫控元件及熱感元件；使用溫度控制器透過電源線控制溫控元件降溫或升溫；以壓塊接觸被測裝置，使熱能在被測裝置及溫控元件之間交換；控制溫度控制器透過訊號線檢測熱感元件之電性；以及使用溫度控制器根據電性計算獲得溫控元件之溫度。

承上所述，根據本發明提供之IC溫控裝置及方法，相較於現有技術，其中採用接觸式熱傳導之壓塊，可在IC降溫及升溫性能測試過程中，對IC採用直接接觸式降溫及升溫，較習知技術通過風扇進行熱對流之方法具有快速、方便、簡單、便宜、省電及環保等特性。此外，透過具有複數個隔熱壁及外壁之隔熱結構所建立之複數個隔熱空氣壁，可有效阻絕降溫時熱能不必要的進入被測裝置，或可在升溫時阻絕熱能不必要的散失，以分別提昇被測裝置降溫及升溫的速度。再者，本發明之溫度測量器通過電源線及訊號線之封閉迴路，在溫控元件、壓塊與被測裝置達成熱平衡的同時，可精確量測溫控元件之溫度，達成高度的適應性並加速量測效率。還可僅透過致冷片以及極性切換開關之配置，即同時達成升溫及降溫之效果，而無須設置額外元件。

10‧‧‧壓塊

100‧‧‧基座

1001‧‧‧第一基座

1002‧‧‧第二基座

102‧‧‧接觸部

12‧‧‧熱感元件

14‧‧‧溫控元件

1401‧‧‧第一溫控元件

1402‧‧‧第二溫控元件

162‧‧‧通孔

16‧‧‧隔熱結構

161‧‧‧上基底

1611‧‧‧上鏤空部

162‧‧‧下基底

1621‧‧‧下鏤空部

163‧‧‧外壁

164‧‧‧隔熱壁

165‧‧‧隔熱槽

162‧‧‧通孔

18‧‧‧溫度控制器

181‧‧‧使用者介面

182‧‧‧顯示螢幕

I/O‧‧‧輸入/出端

DUT‧‧‧被測裝置

PL‧‧‧電源線

SL‧‧‧訊號線

20‧‧‧散熱模組

201‧‧‧導熱管

202‧‧‧散熱片

203‧‧‧風扇

204‧‧‧水冷幫浦

205‧‧‧水冷液

6‧‧‧IC降溫性能測試設備

61‧‧‧鎖定構造

62‧‧‧IC插座蓋體

63‧‧‧環形墊圈

64‧‧‧IC插座

65‧‧‧卡合構造

66‧‧‧印刷電路板

67‧‧‧突起構造

PWR‧‧‧電流源

DUT1‧‧‧被測IC裝置

S701-S705‧‧‧步驟

本發明之上述及其他特徵及優勢將藉由參照附圖詳細說明其例示性實施例而變得更顯而易知，其中： 第1A圖為根據本發明之IC溫控裝置之實施例之剖視圖。

第1B圖為根據本發明之IC溫控裝置之另一實施例之剖視圖。

第1C圖係為根據本發明之IC溫控裝置之極性切換開關之電路布局圖。

第1D圖係為根據本發明之IC溫控裝置之壓塊之另一實施例的示意圖。

第2A圖為根據本發明之IC溫控裝置之隔熱結構之第一實施例之俯視示意圖。

第2B圖為根據本發明之IC溫控裝置之隔熱結構之第二實施例之俯視示意圖。

第2C圖為根據本發明之IC溫控裝置之隔熱結構之第三實施例之俯視示意圖。

第3圖為根據本發明之IC溫控裝置之溫度控制器之示意圖。

第4圖為根據本發明之IC溫控裝置之另一實施例之示意圖。

第5圖為根據本發明之IC溫控裝置之再一實施例之示意圖。

第6A-6D圖為根據本發明之IC溫控裝置進行溫控之操作示意圖。

第7圖為根據本發明之IC溫控方法之實施例繪示之流程圖。

為利 貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之 真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

於此使用，詞彙“與/或”包含一或多個相關條列項目之任何或所有組合。當“至少其一”之敘述前綴於一元件清單前時，係修飾整個清單元件而非修飾清單中之個別元件。

第1A圖為根據本發明之IC溫控裝置之實施例之剖視圖。如第1圖所示，本發明之IC溫控裝置1，用於將一被測裝置DUT進行降溫或升溫並測試被測裝置DUT之溫度，係包含壓塊10、熱感元件12、溫控元件14、隔熱結構16、輸入/出端I/O、溫度控制器18及散熱模組20。

其中，壓塊10具有基座100及接觸部102，接觸部102用於直接接觸被測裝置DUT。接觸部102可由基座100突起。此處，壓塊10可例如由一導熱材料諸如金屬製成，並以快速導熱作為設計取向。而被測裝置DUT可預先與印刷電路板(PCB)電性接觸，並與IC性能檢測裝置連接，此係為本領域具有通常知識者熟知之技術，故不在此贅述。較佳者，壓塊10除了可針對IC進行降溫之外，亦可針對以晶圓級晶片封裝(Wafer-Level Chip Scale Packaging)方式之各種尺寸IC進行降溫或升溫。

熱感元件12附接於溫控元件14並與訊號線連接。通常而言，熱感元件12可為主動或被動元件，包含電阻、電容及電感，熱感元件12亦可由多層具有不同熱膨脹係數之材料構成，也可為熱感IC、電晶體或二極體。較佳者，溫控元件14之溫度改變會造成熱感元件12的電性改變，熱感元件12可為感應器電阻，電阻值隨著溫度的變化而改變，且形變程度隨溫度的變化較一般的固定電阻要大很多，其通常廣泛應用於各種電子元件中，例如湧流電流限制器、溫 度感應器、可復式保險絲、及自動調節的加熱器等。熱感元件12可使用純金屬、陶瓷或聚合物，並適用於不同的溫度響應範圍，且具有不同的溫度響應性質。

續言之，溫控元件14設置於壓塊上且一側接觸壓塊10之基座100，當溫控元件14開始進行降溫及升溫，與之接觸的壓塊10隨著溫控元件14的溫度變化而變化。具體而言，溫控元件14可由一或多個致冷片架構而成，其為本領域具有通常知識者常見之元件，故不在此贅述。此外，溫控元件14設置有電極，可供後續與電源線連接，以達成降溫及升溫之目的。溫控元件14之設置可採用一或多個致冷片之堆疊，此為本領域具有通常知識者熟知之元件，故不在此贅述。

請參考第1C圖，其為根據本發明之IC溫控裝置之極性切換開關之電路布局圖。如圖所示，溫度控制器18可進一步透過極性切換開關183分別連接於致冷片(溫控元件14)之正負極，溫度控制器18經配置以在降溫時將極性切換開關183切換至第一導通狀態，使致冷片接觸壓塊10之一側降溫，且在升溫時將極性切換開關183切換至第二導通狀態，使致冷片接觸壓塊10之一側升溫。

極性切換開關183的具體實施方式可透過複數個繼電器配置如圖所示，並分別連接於電流源PWR、正電壓+Ve、負電壓-Ve及接地端，當進行降溫時，透過溫度控制器18將極性切換開關183切換為第一導通狀態。第一繼電器RE1及第四繼電器RE4導通，第二繼電器RE2及第三繼電器RE3關斷，使致冷片之正極與負極通過正向電流，此時致冷片接觸壓塊10之一側降溫，並至少可降溫至-40℃以下。當進行升溫時，透過溫度控制器18將極性切換開關183切換為第二導通狀態。第二繼電器RE2及第三繼電器RE3導通，第一繼電器RE1及第四繼電器RE4關斷，使致冷片之正極與負極通過反向電流，此時致冷片接觸壓塊10之一側升溫，並至少可降溫至 120℃以上。因此，可僅透過致冷片以及極性切換開關183之配置，即同時達成升溫及降溫之效果，而無須額外元件的設置。

此外，請參考第1D圖，其為根據本發明之IC溫控裝置之壓塊之另一實施例的示意圖。如圖所示，壓塊10可包含基座100及複數個接觸部102，其可在進行接觸降溫或升溫時，分別對應於多個IC的位置，同時進行降溫及升溫，使用者可根據需求控制複數個接觸部102的數量、面積及位置，並非僅限於本實施例之配置。

在本發明的較佳實施例中，溫控元件14的一側可設置有散熱模組20，其用於在進行降溫時將溫控元件14的熱能向外部環境導出，如圖所示，散熱模組20可包含複數個導熱管201、散熱片202以及風扇203，散熱模組20的散熱效果係受到導熱管201的數量、散熱片202之面積以及風扇203的排風效率等因素影響，使用者可根據需求調整散熱模組20的規格，其為本領域具有通常知識者熟知之技術，故不在此贅述。進行升溫時，則關閉風扇203，以避免熱量不必要的散失。

請復參考第1A圖，本發明的IC降溫裝置1還包含輸入/出端I/O，其設置於隔熱結構16外部，並可進一步穿過隔熱結構16。輸入/出端I/O至少包含電源線PL及訊號線SL，且電源線PL與溫控元件14電性連接，訊號線SL與熱感元件12電性連接。亦即，電源線PL可穿過通孔162與溫控元件14之電極連接，且訊號線SL可通過通孔162與熱感元件12之電極電性連接。

此外，根據本發明的實施例，隔熱結構16環設於溫控元件14及壓塊10之基座100並露出接觸部102之至少一部分。隔熱結構16在此可作為用於容納溫控元件14及壓塊10之外殼，還可包含一容置空間，其用於容納溫控元件14及壓塊之基座100。下文中將針對隔熱結構16之結構進一步詳細說明。

請參考第2A圖，其為根據本發明之IC降溫裝置之隔熱結構之第一實施例之俯視示意圖。隔熱結構16可包含上基底161、下基底162、外壁163以共同構成隔熱槽165。如圖所示，上基底161中心處具有上鏤空部1611，下基底162相對於上基底161設置，其中心處具有下鏤空部1621。外壁163設置在上基底161及下基底162之間，且沿著上基底161及下基底162之最外圍區域設置。當隔熱結構16與溫控元件14及壓塊10之基座100進行組裝結合後，隔熱結構16可與溫控元件14及壓塊10之基座100形成一密閉空間，其中構成用於絕熱之空氣層，當進行降溫時，空氣層可大幅降低溫控元件14及壓塊10與外界之熱交換，而使得被測裝置DUT可快速降溫及升溫。換言之，當已降溫或已升溫之壓塊10之溫度到達預定溫度，隔熱結構16與溫控元件14及壓塊10之配置可產生儲冷機制，或可產生保溫機制，當被測裝置DUT與壓塊10接觸，被測裝置DUT的熱能可藉此快速被壓塊10導出，達成快速降溫之目的，或熱能可快速由壓塊10傳導至被測裝置DUT。根據本發明的較佳實施例，對於小尺寸IC僅需3分鐘即可到達-40℃或120℃。

請參閱第2B圖，其為根據本發明之IC溫控裝置之隔熱結構之第二實施例之俯視示意圖。如圖所示，複數個隔熱槽165透過複數個隔熱壁164形成在上基底161及下基底162之間，且複數個隔熱壁164係自外壁163向隔熱結構16之中心處延伸，其用於抵靠溫控元件14及壓塊10之基座100，其中上鏤空部1611、下鏤空部1621及複數個隔熱壁164共同構成容置空間。

需要注意的是，當複數個隔熱壁164緊密抵靠溫控元件14及壓塊10之基座100時，係為線對面之設計，目的在於最大幅度降低在溫控元件14、壓塊10與隔熱結構16之間之熱傳導，且複數個隔熱壁164此時亦建立複數個密閉空間，其中，在空氣之導熱特性不佳的情形下，當溫控元件14進行降溫或升溫時，可降低溫控元件14與外部元件接觸造成熱量的傳導，而使被測裝置DUT快速達 到預定溫度。如此可大幅提昇本發明之IC降溫裝置之降溫及升溫速度，進一步達成節省功耗之效果。

此隔熱結構16可例如由工業塑膠等隔熱絕緣材料製成。此外，隔熱結構16還包含通孔，用於允許電源線PL與訊號線SL通過以分別與溫控元件14及熱感元件12電性連接，進而避免額外佈線造成的成本及所需空間的增加。

請參閱第2C圖，其為根據本發明之IC溫控裝置之隔熱結構之第三實施例之俯視示意圖。如圖所示，與前一實施例不同之處在於本實施例中的複數個隔熱壁164係為塊狀並設置在隔熱結構16之角落，以形成複數個隔熱槽165，其亦可減少隔熱壁164與溫控元件14及壓塊10之間的接觸面積，因此，其亦可藉由密閉空間內的空氣層，達成快速降溫之目的。

請復參考第1A圖，溫度控制器18可與電源線PL及訊號線SL連接，形成封閉迴路(closed loop)，用於將電源供應至該電源線PL，以控制溫控元件14之溫度。溫度控制器18還透過訊號線SL量測熱感元件12之電性，特定而言，溫度控制器18量測熱感元件12之電壓及電流，並加以計算以獲得溫控元件14之溫度。具體而言，溫度控制器18可包含控制單元，例如中央處理器(Central Processing Unit,CPU)或微控制器(Micro Controlling Unit,MCU)，或實現上述控制及計算之韌體、硬體或軟體，其可外接電源或由內部蓄電池供應本發明的IC降溫裝置所需之電能。

請參閱第1B圖，其為根據本發明之IC溫控裝置之另一實施例之剖視圖。與1A圖不同之處在於，散熱模組20可進一步採用水冷式散熱模組，其中，導熱管201在鄰近溫控元件14處進行熱交換，導熱管201為連接至水冷幫浦204之循環結構，其中包含水冷液205，水冷幫浦204可將水冷液205在導熱管201中進行循環，使得水冷液205吸收的熱能透過循環的方式在散熱片202及風扇203排 出，最後回到鄰近溫控元件14處再次進行熱交換，以達成快速散熱之目的。而此散熱模組在進行升溫時則關閉，以避免熱量不必要的散失。

與傳統散熱模組的目的不同，一般散熱模組係為運用於系統/裝置/設備等散熱用途的模組單元，然而，本發明的散熱模組20(例如，前述之水冷式散熱模組)並非作為使壓塊10及被測裝置DUT降溫的主要來源，而是用於進一步輔助溫控元件14能在降溫時更快速的達到預定溫度。具體而言，散熱模組20藉由在與溫控元件14進行溫控相對之另一側進行熱交換，可避免來自被測裝置DUT的熱量傳導至溫控元件14時在其中累積，從而提昇降溫效率，使被測裝置DUT及壓塊10能更快速的達到預定溫度。

請參閱第3圖，係為根據本發明之IC溫控裝置之溫度控制器之示意圖。較佳者，溫度控制器18還可進一步包含使用者介面181及顯示其之顯示螢幕182，供使用者控制溫控元件14之溫度以及顯示所計算的熱感元件12所感測之溫度。

此外，根據本發明的較佳實施例，溫度控制器18可具有反饋控制功能，使用者可透過使用者介面設定被測裝置DUT之測試溫度，當被測裝置DUT達到預定之測試溫度，溫度控制器18自動停止控制溫控元件14進行降溫或升溫。相反的，當IC升溫超過一閾值時，溫度控制器18亦可偵測被測裝置DUT未達預定溫度，其控制溫控元件14繼續進行降溫或升溫，使IC可達測試溫度。此外，此閾值係為可設定的，舉例而言，閾值可設定為-50℃，當受測裝置DUT升溫超過1℃時，溫度控制器18控制溫控元件14繼續進行降溫。此設置可免除使用者需對溫度隨時監測之不便，並使被測裝置DUT能始終維持在穩定之測試溫度。

相較於現有技術，本發明的IC溫控裝置採用接觸式熱傳導之壓塊，可在IC降溫及升溫性能測試過程中，對晶片採用直接接觸式降溫及升溫，其耗電量低(約<150W)，相較於習知技術通過冷暖機(4kW-5kW)進行熱對流的技 術而言，具有快速、方便、簡易、便宜且省電，環保且不需壓縮氣等特性。此外，透過具有複數個隔熱壁之隔熱結構，可有效阻絕熱能不必要的散失，以減少受測裝置DUT到達預定溫度的時間，進而提昇測試效率。再者，本發明於特定實施例中，溫度測量器通過電源線及訊號線，可精確量測溫控元件之溫度，達成高度的適應性及加速量測效率。

請參考第4圖，其為根據本發明之IC溫控裝置之另一實施例之示意圖。在本實施例中將說明壓塊、溫控元件以及隔熱結構之另一實施方式，而其餘元件均與前一實施例相同，因此將省略重複敘述。

如圖所示，在本實施例中，壓塊10亦包含基座100及接觸部102，接觸部102用於直接接觸被測裝置DUT。接觸部102可由基座100突起。溫控元件14設置於壓塊上且一側接觸壓塊10之基座100，當溫控元件14開始降溫，與之接觸的壓塊10隨著溫控元件14的溫度下降而下降。與先前實施例不同之處，在於本實施例中之隔熱結構16，其複數個隔熱壁164係採用橫向設置，且壓塊10之接觸部102係用於從被測裝置DUT之下方進行降溫及升溫，其優點在於本發明的IC降溫裝置可根據被測裝置DUT設計的不同進行適當的修改，以符合使用者需求。

請參考第5圖，其為根據本發明之IC溫控裝置之再一實施例之示意圖。在本實施例中將說明壓塊、溫控元件以及隔熱結構之再一實施方式，而其餘元件均與前述實施例相同，因此將省略重複敘述。

如圖所示，在本實施例中之壓塊10包含第一基座1001及第二基座1002，且接觸部102分別從第一基座1001及第二基座1002之一側延伸並將第一基座1001及第二基座1002連接。溫控元件包含第一溫控元件1401及第二溫控元件1402，其分別與壓塊10之第一基座1001及第二基座1002接觸，且透過電源線PL供應電源，訊號線SL連接於附接於第一溫控元件1401及第二溫控元件1402之熱 感元件(未示出)。在本實施例中，壓塊10之接觸部102亦從被測裝置DUT之下方進行降溫。

現將參閱附圖進一步詳細說明根據本發明的IC降溫方法的流程。第6A-6B圖為根據本發明之IC溫控裝置進行降溫之操作示意圖，第7圖為根據本發明之IC溫控方法之實施例繪示之流程圖。本發明的IC溫控方法用於將一被測裝置降溫或升溫，並測試溫控元件之溫度，其同時適用於上述的IC溫控裝置，包含下列步驟： S701：將溫度控制器連接輸入/出端之電源線及訊號線以分別電性連接溫控元件及熱感元件。如前述實施例中所提到，電源線及訊號線可透過隔熱結構之通孔，分別與溫控元件及熱感元件連接。此外，溫度控制器亦可以一包含處理器之晶片替代，與電腦設備連接，透過軟體端進行量測及溫控元件溫度控制。此外，溫度控制器可具有實施前述反饋控制功能之硬體、軟體或韌體，使用者可透過使用者介面設定被測裝置之測試溫度，當被測裝置達到預定之測試溫度，溫度控制器自動停止對溫控元件14進行降溫及升溫。相反的，當IC降溫超過一閾值時，溫度控制器亦可偵測被測裝置未達預定溫度，其控制溫控元件繼續加熱或降溫，使IC可達測試溫度。此設置可免除使用者需對溫度隨時監測之不便，並使被測裝置能始終維持在穩定之測試溫度。

S702：使用溫度控制器透過電源線控制溫控元件之溫度。在本步驟中，透過使用者介面控制溫度控制器，使得溫控元件達到欲測試之預定溫度。 需要說明的是，溫控元件可為致冷片，且溫度控制器可進一步透過極性切換開關分別連接於致冷片(溫控元件)之正負極，溫度控制器可經配置以自動在降溫時將極性切換開關切換至第一導通狀態，使致冷片接觸壓塊之一側降溫，且在升溫時自動將極性切換開關切換至第二導通狀態，使致冷片接 觸壓塊之一側升溫。極性切換開關之切換方式已在前述實施例中描述，故省略重複描述。

S703：以壓塊接觸被測裝置，使被測裝置之熱能在溫控元件及壓塊之間進行交換。並可以接觸部接觸被測裝置，使得在前述實施例中之被測裝置、熱感元件、壓塊及溫控元件達到一熱平衡狀態。再者，在使用溫度控制器透過電源線控制溫控元件降溫之步驟中，更包含使用隔熱結構之複數個隔熱壁進行隔熱。

S704：控制溫度控制器透過訊號線檢測熱感元件之電阻值； S705：使用溫度控制器根據電阻值計算獲得溫控元件之溫度。

請參閱第6A-6B圖，其為根據本發明之IC降溫裝置進行降溫之操作示意圖。如第6A圖所示，在IC降溫及升溫性能測試步驟前，被測IC裝置DUT1已放置在IC降溫及升溫性能測試設備6之IC插座64上，且第1圖中所述之IC溫控裝置1係設置在半開啟之可動式IC插座蓋體62內部，並連接至溫度控制器18。IC插座64透過印刷電路板66外接於IC性能檢測設備。此外，IC插座蓋體62可包含一鎖定構造61，其位於IC溫控裝置之上方，係在IC溫控裝置1與被測IC裝置DUT1接觸時能鎖緊，以確保IC溫控裝置1之壓塊能緊密貼合於被測IC裝置DUT1。再者，IC插座蓋體62與IC插座64接合處，還設置有環形墊圈63。環形墊圈63係為一種圓環形狀的機械墊片，可為環狀的彈性體，斷面通常為圓形，一般會固定在一凹槽中，組裝過程中會被IC插座蓋體62及IC插座64壓縮，因此產生密封的接口。環形墊圈63可承受數十帕斯卡(千磅)的壓力。

IC插座蓋體62之開合部位還可包含一突起構造67，供位於IC插座蓋體62側邊之卡合構造65能勾住該突起構造67以使IC插座蓋體62能緊密蓋合。 當緊密蓋合時，環形墊圈63可進一步使IC插座蓋體62及IC插座64內部形成密閉 空間，除了藉由該密閉空間內的空氣隔熱之外，還可降低在降溫時因水氣附著於低溫壓塊結冰而造成的結霜現象。

如第6B圖所示，在進行IC降溫及升溫性能測試步驟的同時，壓塊之接觸部直接接觸被測IC裝置DUT1。此時，執行本發明的IC溫控方法之實施例中的步驟S701至S705，可快速檢測出溫控元件之溫度，並同時透過性能檢測設備測試被測IC裝置DUT1之工作性能，檢測完畢後，僅需置換被測IC裝置DUT1便可進入次輪之檢測流程。具體而言，透過採用本發明之IC溫控裝置以及IC溫控方法，個別被測裝置DUT之測試時間僅需2~3分鐘，並且被測裝置DUT能夠簡單更換以進行次輪測試，因此可大幅降低進行IC溫度測試所需之時間及功耗。

請參閱第6C-6D圖，其為根據本發明之IC溫控裝置之另一實施例進行降溫及升溫之操作示意圖。如第6C及第6D圖所示，IC溫控裝置1類似於第6A圖中設置在IC插座蓋體內部，因此省略其重複描述。與前述實施例不同之處在於，IC溫控裝置1可設置在印刷電路板66下方，以從被測裝置DUT1下方與之接觸並進行降溫及升溫。在本實施例中，壓塊10亦包含基座100及接觸部102，接觸部102可由基座100突起，並直接接觸被測裝置DUT1。溫控元件14設置於壓塊10下方，且一側接觸壓塊10之基座100，另一側則附接於散熱模組20，當溫控元件14開始降溫，與之接觸的壓塊10隨著溫控元件14的溫度下降而下降，並將熱量由散熱模組20導出。當溫控元件14開始升溫，則關閉散熱模組20，以避免熱量不必要的散失。藉由此設置，本領域具有通常知識者應當理解，本發明之IC溫控裝置可根據使用者需求，內嵌於前述IC插座之下方，以從被測裝置DUT1下方進行接觸式降溫及升溫，進一步提昇本發明應用之靈活性。

綜上所述，本發明的IC溫控裝置及方法採用直接接觸式熱傳導之壓塊，對IC採用接觸式降溫及升溫，除了可適用於各種尺寸之IC之外，相較於習知技術通過風扇進行熱對流之技術更具備有快速、方便、簡單、便宜、省電 及環保等特性。此外，透過具有複數個隔熱壁之隔熱結構，可有效阻絕熱能不必要的散失，以減少降溫及升溫時間，使受測裝置快速達到預定溫度，且隔熱壁可以各種方式設置在隔熱結構內部，還可僅透過致冷片以及極性切換開關之配置，即同時達成升溫及降溫之效果，而無須額外元件的設置。再者，本發明於特定實施例中，溫度測量器通過電源線及訊號線，可精確偵測溫控元件之溫度，達成高度的適應性及加速量測效率。

當本發明的實施例參考其例示性實施例被特別顯示及描述時，其可為所屬技術領域具有通常知識者理解的是，在不脫離由以下申請專利範圍及其等效物所定義之本發明的精神及範疇內，可對其進行形式及細節上的各種變更。

1‧‧‧IC溫控裝置

10‧‧‧壓塊

100‧‧‧基座

102‧‧‧接觸部

12‧‧‧熱感元件

14‧‧‧溫控元件

16‧‧‧隔熱結構

162‧‧‧通孔

18‧‧‧溫度控制器

20‧‧‧散熱模組

201‧‧‧導熱管

202‧‧‧散熱片

203‧‧‧風扇

I/O‧‧‧輸入/出端

DUT‧‧‧被測裝置

PL‧‧‧電源線

SL‧‧‧訊號線

RE1‧‧‧第一繼電器

RE2‧‧‧第二繼電器

RE3‧‧‧第三繼電器

RE4‧‧‧第四繼電器

+Ve‧‧‧正電壓

-Ve‧‧‧負電壓

Claims (10)

1. 一種IC溫控裝置，用於將一被測裝置(Device under test,DUT)控制至一特定溫度下進行測試，係包含：一壓塊，具有一基座及一接觸部，該接觸部係自該基座延伸並用於直接接觸該被測裝置；一溫控元件，設置於該壓塊上且一側接觸該基座，另一側設置有一散熱模組；一熱感元件，係附接於該溫控元件；一隔熱結構，係環設於該溫控元件及該壓塊之至少一部分並露出該接觸部之至少一部分，其包含一容置空間，其用於容納該溫控元件及該壓塊之該至少一部分；一輸入/出端，係設置於該隔熱結構上，至少包含一電源線及一訊號線，且該電源線與該溫控元件電性連接，該訊號線與該熱感元件電性連接；以及一溫度控制器，與該電源線及該訊號線連接，用於將電源供應至該電源線並控制該溫控元件之溫度上升或下降，且透過該訊號線量測該熱感元件之電性以計算獲得該溫控元件之溫度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之IC溫控裝置，其中該溫度控制器包含一使用者介面，用於供使用者控制並顯示該溫控元件之溫度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之IC溫控裝置，其中該隔熱結構包含： 一上基底，其中心處具有一上鏤空部；一下基底，係相對於該上基底設置，其中心處具有一下鏤空部；一外壁，係設置在該上基底及該下基底之間，且沿著該上基底及該下基底之最外圍區域設置；以及至少一隔熱槽，係設置在該上基底及該下基底之間，且該至少一隔熱槽係與該上基底、該下基底、該溫控元件及該壓塊之該至少一部分共同構成至少一密閉空間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之IC溫控裝置，其中該溫控元件係包含一致冷片，且該溫度控制器係透過一極性切換開關分別連接於該致冷片之正負極，該溫度控制器經配置以在降溫時將該極性切換開關切換至一第一導通狀態，使該致冷片接觸該壓塊之一側降溫，且在升溫時將該極性切換開關切換至一第二導通狀態，使該致冷片接觸該壓塊之一側升溫。
5. 一種IC溫控裝置，用於將一被測裝置(Device under test,DUT)之溫度調節至一特定溫度下進行測試，係包含：一壓塊，具有一基座及複數個接觸部，該複數個接觸部係自該基座延伸並用於直接接觸該被測裝置；至少一溫控元件，設置於該壓塊上且接觸該基座；一熱感元件，係附接於該溫控元件；一隔熱結構，係環設於該溫控元件及該壓塊之至少一部分，其包含一容置空間，其用於容納該溫控元件及該壓塊之該至少一部分；以及 一輸入/出端，係設置於該隔熱結構上，至少包含一電源線及一訊號線，且該電源線與該溫控元件電性連接，該訊號線與該熱感元件電性連接。
6. 如申請專利範圍第5項所述之IC溫控裝置，更包含一溫度控制器，與該電源線及該訊號線連接，用於將電源供應至該電源線並控制該溫控元件之溫度，且透過該訊號線量測該熱感元件之電性以計算獲得該溫控元件之溫度。
7. 如申請專利範圍第5項所述之IC溫控裝置，其中更包含一散熱模組，係設置在該溫控元件上。
8. 如申請專利範圍第5項所述之IC溫控裝置，其中該隔熱結構包含：一上基底，其中心處具有一上鏤空部；一下基底，係相對於該上基底，其中心處具有一下鏤空部；一外壁，係設置在該上基底及該下基底之間，且沿著該上基底及該下基底之最外圍區域設置；以及至少一隔熱槽，係設置在該上基底及該下基底之間，且該至少一隔熱槽係與該上基底、該下基底、該溫控元件及該壓塊之該至少一部分共同構成至少一密閉空間。
9. 如申請專利範圍第6項所述之IC溫控裝置，其中該溫控元件係包含一致冷片，且該溫度控制器係透過一極性切換開關分別連接於該致冷片之正負極，該溫度控制器經配置以在降溫時將該極性切換開關切換至一第一導通狀態，使該致冷片接觸該壓塊之一側降溫，且在升溫時將該極性切換開關切換至一第二導通狀態，使該致冷片接觸該壓塊之一側升溫。
10. 一種IC溫控方法，適用於如申請專利範圍第1~4、6及9項中任一項所述之IC溫控裝置，其包含下列步驟：將該溫度控制器連接該輸入/出端之該電源線及該訊號線以分別電性連接該溫控元件及該熱感元件；使用該溫度控制器透過該電源線控制該溫控元件升溫或降溫；以該壓塊接觸該被測裝置，使熱能在該被測裝置及該溫控元件之間交換；控制該溫度控制器透過該訊號線檢測該熱感元件之電性；以及使用該溫度控制器根據該電性計算獲得該溫控元件之溫度。