TWI693414B - 檢測設備及其測試裝置 - Google Patents

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陳冠達
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Abstract

一種用於天線檢測作業之檢測設備，其測試裝置係將第一線路結構、承載件、支撐件以及第二線路結構依序可拆式相疊，以於針對不同目標測試物進行檢測時，只需拆換該承載件、第一線路結構、第二線路結構或支撐件，而無需同時更換整組測試裝置，因而能達到可模組化置換及節省成本的功效。

Description

檢測設備及其測試裝置
本發明係關於一種檢測設備，特別是關於一種用於無線(over the air)檢測作業之檢測設備及其測試裝置。
現行通訊傳輸係處於第四代(4G)階段，但隨著無線通信發展迅速及網路資源流量日趨龐大，所需的無線傳輸頻寬也越來越大，故第五代(5G)通訊傳輸之研發已成趨勢。而5G系統最高頻率的目標頻段是毫米波頻段(mmWave)，其頻率範圍從28GHz至52.6GHz(3gpp R15)之間，甚至可高達73GHz的頻段。
相較於現行4G的天線測試係於系統端(如手機、平板電腦等)進行測試，於5G階段，因mmWave頻段改為AiP(Antenna in Package)封裝設計，故天線測試需於封測端進行測試。
如第1圖所示，習知用於天線之檢測設備1係包括：一具有開口100之腔體10、一蓋設於該開口100上且具有通孔110之蓋體11、一設於該蓋體11上之測試座(socket)13、以及一連接該測試座13之作動件(handler)12。於進行天線之無線(over the air,OTA)檢測作業時，將一目標 測試物9設於該測試座13上，再以該作動件12壓合於該測試座13上，且該目標測試物9的天線結構90朝向該腔體10之金屬作用板10a並完全露出而無任何屏蔽。
惟，習知檢測設備1於檢測作業中，針對不同半導體封裝產品(如QFN型、LGA型、SiP型、FCBGA型、FCCSP或其它等)之天線結構90(每種封裝產品之天線形式亦有不同大小之規格)需更換不同之作動件12，故需客製化不同的作動件12，造成該檢測設備1之成本大幅提高。
因此，設計一套可適用於OTA測試環境，以滿足天線測試需求且毋須客製化作動件之檢測設備，已成目前亟欲解決的課題。
鑑於上述習知技術之缺失，本發明係提供一種測試裝置，係包括：承載件，係具有相對之第一側與第二側，且該承載件中係配置有至少一連通該第一側與第二側之導電元件；第一線路結構，係可拆式設於該承載件之第一側上並電性連接該導電元件；支撐件，係鬆配合於該承載件之第二側上；以及第二線路結構，係可拆式設於該支撐件上並電性連接該導電元件。
前述之測試裝置中，該承載件之第二側上係具有凹槽。例如，該承載件之第一側上係具有連通該凹槽之作用孔。進一步，該第一線路結構係具有對應該作用孔之穿孔。
前述之測試裝置中，形成該承載件之材質係為非金屬材。
前述之測試裝置中，該導電元件係為探針結構。
前述之測試裝置中，該導電元件係穿過該支撐件以電性連接該第二線路結構。
前述之測試裝置中，該第一線路結構係螺接該承載件。
前述之測試裝置中，該第二線路結構係螺接該支撐件。
前述之測試裝置中，該支撐件係卡接該承載件。
前述之測試裝置中，該支撐件中係具有電性連接該第二線路結構之導電體。例如，該導電體係為探針結構。
前述之測試裝置中，形成該支撐件之材質係為非金屬材。
前述之測試裝置中，復包括設於該第一線路結構上之電性連接件，其電性連接該第一線路結構。
本發明亦提供一種檢測設備，係包括：腔體，係具有開口；蓋體，係蓋設於該腔體之開口上；前述之測試裝置，係以該第一線路結構設於該蓋體上；以及作動件，係設於該測試裝置之第二線路結構上。
前述之檢測設備中，該第一線路結構係可拆式設於該蓋體上。
前述之檢測設備中，該作動件係可拆式設於該第二線路結構上。
前述之檢測設備中，該蓋體係具有外露該承載件之通孔。
前述之檢測設備中，復包括固接該作動件之位移裝置。例如，該位移裝置係包含至少一機械手臂。
前述之檢測設備中，該腔體係包含金屬材。
由上可知，本發明之檢測設備，主要藉由該測試裝置之可拆式設計，即採用可拆式組裝該承載件、第一線路結構、第二線路結構或 支撐件等四個板體，以於針對不同目標測試物進行檢測時，只需拆換該承載件、第一線路結構、第二線路結構或支撐件，而無需同時更換整組該測試裝置，因而能達到可模組化置換及節省成本的功效，故相較於習知技術，本發明之檢測設備針對不同目標測試物，可使用單一態樣的作動件，而無需客製化該作動件，因而能降低檢測設備之成本。
1,2‧‧‧檢測設備
10,20‧‧‧腔體
10a‧‧‧金屬作用板
100,200‧‧‧開口
11,21‧‧‧蓋體
110,210‧‧‧通孔
12,22‧‧‧作動件
13‧‧‧測試座
20a‧‧‧作用面
23‧‧‧位移裝置
23a,23b‧‧‧機械手臂
3‧‧‧測試裝置
30‧‧‧承載件
30a‧‧‧第一側
30b‧‧‧第二側
300‧‧‧凹槽
301‧‧‧作用孔
302‧‧‧凹部
31‧‧‧第一線路結構
31a‧‧‧線路層
310‧‧‧穿孔
32‧‧‧第二線路結構
32a‧‧‧線路層
33‧‧‧支撐件
330‧‧‧凸部
34‧‧‧導電元件
35‧‧‧電性連接件
36‧‧‧導電體
50,51,52,53‧‧‧螺絲
9‧‧‧目標測試物
90‧‧‧天線結構
S‧‧‧容置空間
第1圖係為習知檢測設備之側視示意圖。
第2圖係為本發明之檢測設備之側視示意圖。
第3圖係為本發明之檢測設備於使用中之局部側視示意圖。
第4圖係為本發明之檢測設備於使用前之局部側視示意圖。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如“上”、“第一”、“第二”及“一”等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範 圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
第2、3及4圖係為本發明之檢測設備2及其使用之示意圖。於本實施例中，該檢測設備2係用於檢測產品天線之運作狀況。
如第2至4圖所示，所述之檢測設備2係包括：一具有開口200之腔體20、一蓋設於該開口200上之蓋體21、一設於該蓋體21上之測試裝置3、一連接該測試裝置3之作動件(Handler)22以及一連接該作動件22之位移裝置23。
於本實施例中，該腔體20係具有一容置空間S，以令該開口200連通該容置空間S，且其中一內壁面係為作用面20a(本實施例係以底面為作用面)，而該作用面20a之對面處係形成有該開口200。例如，該腔體20係為OTA(over the air)形式，其以金屬材構成壁面，且其壁內包含有吸波材料，並於該腔體20之容置空間S中之作用面20a處可配置天線元件(圖略)或如鐵板之金屬反射體(圖略)。
再者，該蓋體21係具有一連通該容置空間S之通孔210。例如，該蓋體21係為金屬載板形式，以承載該測試裝置3。
又，該位移裝置23係包含至少一機械手臂。本實施例中，該位移裝置23係配置多組機械手臂23a,23b，且其中一機械手臂23a(如第3圖所示)係於其端處配置該作動件22，而至少一機械手臂23b之端處係設有吸盤(圖未示)，以取放一如第3圖所示之目標測試物9(device under test，簡稱DUT)。具體地，該目標測試物9係為包含天線結構90之電子封裝件，其半導體晶片可具有毫米波(mmWave)功能，但有關該目標測試物9之態樣並無特別限制。應可理解地，移取該目標測試物9之方式繁多，如人工方式或其它適當方式，並不限於上述。
另外，該測試裝置3係為測試座(socket)，其組構係如第3圖所示，其包括：一承載件30、第一線路結構31、第二線路結構32以及一支撐件33，且有關該測試裝置3之具體組構說明如下。
所述之承載件30係具有相對之第一側30a與第二側30b，且該承載件30中係配置有至少一連通該第一側30a與第二側30b之導電元件34，而該第二側30b係用於承載該目標測試物9。
於本實施例中，該承載件30係由如介電材之非金屬材質所製成之板體，通常為俗稱鐵氟龍(Teflon)或其它低損(Low Df)、低介電係數(Low Dk)等之等效材料，以避免干擾電磁波(即天線輻射訊號)。
再者，該承載件30之第二側30b上係具有少一置放該目標測試物9之凹槽300，以利於將該目標測試物9定位於該承載件30上。
又，該承載件30之第一側30a上係具有一連通該凹槽300之作用孔301，且令該作用孔301對應位於該蓋體21之通孔210之處，使該目標測試物9外露於該作用孔301及通孔210中，即該目標測試物9之天線結構90不受屏蔽。
另外，所述之導電元件34係為探針結構，如彈簧針、插塞、雙頭探針或其它型式等，其可相對該承載件30朝第一側30a或第二側30b彈性移動。具體地，該導電元件34係可彈性移動地穿設該承載件30，以令該導電元件34之其中一端部接觸該第一線路結構31之線路層31a，而另一端部接觸該第二線路結構32之線路層32a，使該導電元件34電性連接該第一與第二線路結構31,32。
所述之第一線路結構31係可拆式設於該承載件30之第一側30a上並可拆式設於該蓋體21上。
於本實施例中，該第一線路結構31係為線路板，例如具有核心層之基板(substrate)或無核心層(coreless)之基板，其包含有介電材及結合該介電材之至少一線路層31a，如扇出(fan out)型重佈線路層(redistribution layer，簡稱RDL)。應可理解地，該第一線路結構31亦可為其它線路板形式，如導線架(lead frame)，並不限於上述。
再者，該第一線路結構31係具有對應該作用孔301之穿孔310，以令該目標測試物9也外露於該穿孔310中。
又，該第一線路結構31係螺接(如藉由金屬或絕緣材質所構成之螺絲50,51)於該承載件30與該蓋體21上。
另外，該測試裝置3可依需求於該第一線路結構31上配置至少一電性連接該第一線路結構之電性連接件35，如連接器或接頭，以依需求外接所需之電子裝置(圖未示)。例如，該電性連接件35係為同軸接頭、SMP型接頭、排線、探針接腳或其它等，以當該第一線路結構31將射頻(RF)、類比、數位、電源或其它等訊號傳送至該電性連接件35後，可藉由該電性連接件35將該訊號轉傳至如電路板或測試機之電子裝置。
所述之第二線路結構32係可拆式設於該作動件22上並電性連接該目標測試物9。
於本實施例中，該第二線路結構32係為線路板，例如具有核心層之基板或無核心層之基板，其包含有介電材及結合該介電材之至少一線路層32a，如扇出型重佈線路層(RDL)。應可理解地，該第二線路結構32亦可為其它線路板形式，如導線架，並不限於上述。
再者，該第二線路結構32係螺接(如藉由金屬或絕緣材質所構成之螺絲52)該作動件22。
所述之支撐件33係係可拆式設於該第二線路結構32上並鬆配合於該承載件30之第二側30b上。
於本實施例中，該支撐件33為如介電材之非金屬材板體，其卡接該承載件30。例如，該支撐件33具有作為導引插腳之凸部330，且該承載件30之第二側30b具有對應該凸部330之凹部302，如第4圖所示，以當該凸部330接合該凹部302時，該支撐件33可定位於該承載件30上，使該支撐件33相對該凹槽300完成X-Y-Z方向三維定位。
再者，該支撐件33係螺接(如藉由金屬或絕緣材質所構成之螺絲53)該第二線路結構32。
又，該支撐件33中係具有複數電性連接該第二線路結構32之導電體36，使該第二線路結構32係藉由該導電體36電性連接該目標測試物9。例如，該導電體36係為探針結構，如彈簧針(pogo pin)、插塞(bullet)、雙頭探針或其它型式等，其可相對該支撐件33上、下彈性移動。具體地，該導電體36係可彈性移動地穿設該支撐件33，以令該導電體36之其中一端部接觸該第二線路結構32之線路層32a，而另一端部接觸該目標測試物9之接點。
於使用該檢測設備2時，該作動件22與支撐件33先位於遠離該承載件30之第二側30b之處，如第4圖所示，再藉由另一機械手臂23b之吸盤將該目標測試物9置放於該承載件30之凹槽300中，之後該位移裝置23帶動該作動件22下壓，以令該支撐件33靠近該承載件30之第二側30b(如第3圖所示之下降動作)，使該導電元件34緊靠接觸該第二線路結構32之線路層32a，以完成有效的電性連接作業，供進行後續天線檢測作業。
再者，於該作動件22下壓作動時，該導電元件34係穿過該支撐件33以電性連接該第二線路結構32。
又，於進行該天線檢測作業時，該目標測試物9之天線結構90會透過該作用孔301、穿孔310與該通孔210感應該腔體20之作用面20a之訊號，以將感應訊號經由該導電體36、第二線路結構32與導電元件34傳送至該第一線路結構31，再藉由該電性連接件35將該感應訊號轉傳至如電路板或測試機之電子裝置。
因此，本發明之檢測設備2主要藉由該測試裝置3之可拆式設計，即採用可拆式(如螺接)組裝該承載件30、第一線路結構31、第二線路結構32或支撐件33等四個板體，以於針對不同天線結構90進行檢測時，只需拆換該承載件30、第一線路結構31、第二線路結構32或支撐件33，而無需同時更換整組該測試裝置3，因而能達到可模組化置換及節省成本的功效，故相較於習知技術，本發明之檢測設備2針對不同天線結構90，可使用單一態樣的作動件22，而無需客製化該作動件22，因而能降低檢測設備2之成本。
再者，該承載件30採用低損及低Dk之非金屬材，可避免對天線輻射訊號(如電磁波)造成過大的干擾，且可避免發生金屬屏蔽效應。
上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
21‧‧‧蓋體
210‧‧‧通孔
22‧‧‧作動件
23a‧‧‧機械手臂
3‧‧‧測試裝置
30‧‧‧承載件
30a‧‧‧第一側
30b‧‧‧第二側
300‧‧‧凹槽
301‧‧‧作用孔
302‧‧‧凹部
31‧‧‧第一線路結構
31a‧‧‧線路層
310‧‧‧穿孔
32‧‧‧第二線路結構
32a‧‧‧線路層
33‧‧‧支撐件
330‧‧‧凸部
34‧‧‧導電元件
35‧‧‧電性連接件
36‧‧‧導電體
50,51,52,53‧‧‧螺絲
9‧‧‧目標測試物
90‧‧‧天線結構

Claims (18)

  1. 一種測試裝置，係包括：承載件，係具有相對之第一側與第二側，且該承載件中係配置有至少一連通該第一側與第二側之導電元件，其中，該承載件之第二側上係具有凹槽，且該承載件之第一側上係具有連通該凹槽之作用孔；第一線路結構，係以可拆之方式堆疊於該承載件之第一側上並電性連接該導電元件，其中，該第一線路結構係具有對應該作用孔之穿孔；支撐件，係鬆配合於該承載件之第二側上；以及第二線路結構，係以可拆之方式設於該支撐件上並電性連接該導電元件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之測試裝置，其中，形成該承載件之材質係為非金屬材。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之測試裝置，其中，該導電元件係為探針結構。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之測試裝置，其中，該導電元件係穿過該支撐件以電性連接該第二線路結構。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之測試裝置，其中，該第一線路結構係螺接該承載件。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之測試裝置，其中，該第二線路結構係螺接該支撐件。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之測試裝置，其中，該支撐件係卡接該承載件。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之測試裝置，其中，該支撐件中係具有電性連接該第二線路結構之導電體。
  9. 如申請專利範圍第11項所述之測試裝置，其中，該導電體係為探針結構。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之測試裝置，其中，形成該支撐件之材質係為非金屬材。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之測試裝置，復包括設於該第一線路結構上且電性連接該第一線路結構之電性連接件。
  12. 一種檢測設備，係包括：腔體，係具有開口；蓋體，係蓋設於該腔體之開口上；如申請專利範圍第1至11項之其中一者所述之測試裝置，係以該第一線路結構設於該蓋體上；以及作動件，係設於該測試裝置之第二線路結構上。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之檢測設備，其中，該第一線路結構係以可拆之方式設於該蓋體上。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之檢測設備，其中，該作動件係以可拆之方式設於該第二線路結構上。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之檢測設備，其中，該蓋體係具有外露該承載件之通孔。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之檢測設備，復包括固接該作動件之位移裝置。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之檢測設備，其中，該位移裝置係包含至少一機械手臂。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之檢測設備，其中，該腔體係包含金屬材。
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