TWI768819B

TWI768819B - 隧道式測試裝置

Info

Publication number: TWI768819B
Application number: TW110112792A
Authority: TW
Inventors: 陳主榮
Original assignee: 陳主榮
Priority date: 2021-04-08
Filing date: 2021-04-08
Publication date: 2022-06-21
Also published as: TW202240119A

Abstract

一種隧道式測試裝置，包括一隧道式爐體，其至少包括一低溫測試區、一回溫區、一升溫區，以及一高溫測試區，其係依序排列而成，其中低溫測試區係設定為對一待測物，在一預定的低溫環境下進行低溫測試，而高溫測試區設定為對該待測物，在一預定的高溫環境下進行高溫測試；以及一輸送裝置，貫穿該隧道式爐體，用以將承載待測物的一托盤，輸送至隧道式爐體的內部進行測試。該回溫區及該升溫區分別包括一加熱燈，用以在該預定的低溫環境下分別對該待測物進行加熱，使其表面溫度自該預定的低溫上升至一常溫，以及使其表面溫度自該常溫上升至該預定的高溫。

Description

隧道式測試裝置

本發明屬於測試裝置，尤指一種隧道式測試裝置。

習知在積體電路和電路模組製造中，當成品完成後需要做一連串的測試，比如：老化測試(Aging Test)、壽命測試(Life Test)、溫度循環測試(Temperature Cycling Test)、熱衝擊測試(Thermal Shock Test)、功能測試(function Test)、速度測試(Speed Test)等，以測試成品之功能及可靠度(reliability)。在這些測試中，功能測試為電子產品的品質測試中非常重要的一環。功能測試是指在高溫、低溫或常溫下，模擬產品在正常工作狀況下的極限條件。其目的乃是測試成品之功能，並進行篩檢，以確保產品售出後之品質。因此，功能測試項目是必要的，以便讓所有成品百分之百必須做檢測。

傳統上，積體電路，例如車用的積體電路的功能測試裝置，乃是以一爐體來實現。爐體通常包括一加熱器以及一製冷器，用以加熱空氣或冷卻空氣來提供功能測試時所需之環境溫度，以及一風扇裝置，用以將熱風或冷風經由對流而輸送至測試區域，藉此以熱風對待測物進行加熱至所需的高溫，或是以冷風對待測物進行冷卻至所需的低溫。然而，習知的功能測試裝置，會花費20分鐘的時間將爐體內部的測試空間的環境溫度自室溫下降到一個預定的低溫，例如-40度，接著在該預定的低溫環境下測試待測物，測試時間為1分鐘，接下來，會花費20至30分鐘的時間將測試空間的環境溫度自該預定的低溫，例如-40℃，上升至一個預定的高溫，例如85℃，接著在該預定的高溫測試待測物，測試時間為1 分鐘。因此，傳統的功能測試裝置，由於測試時間相當短，而測試空間的升溫及降溫程序所花費的時間相當長，會有相當長的時間浪費在等待測試空間的升溫及降溫上，造成時間的浪費以及成本效益的低落，以及測試裝置的所需空間的大幅度增加。

因此，便有需要發展出一套隧道式測試裝置。本發明可以滿足這些需求。

有鑑於此，本發明的主要目的，在於提供一種隧道式測試裝置，其能夠降低測試裝置的所需空間小，並且增加測試空間的測試效率。

為了達成此目的，本發明提出一種隧道式測試裝置，包括一隧道式爐體，其至少包括一低溫測試區、一回溫區、一升溫區，以及一高溫測試區，其係依序排列而成，其中該低溫測試區係設定為對至少一個待測物，在一預定的低溫環境下進行低溫測試，而該高溫測試區設定為對該至少一個待測物，在一預定的高溫環境下進行高溫測試；以及一輸送裝置，設置為貫穿該隧道式爐體，用以將承載至少一個待測物的至少一個托盤，輸送至該隧道式爐體的內部進行測試。該回溫區及該升溫區分別包括一加熱燈，用以在該預定的低溫環境下分別對該至少一個待測物進行加熱，使其表面溫度自該預定的低溫上升至一常溫，以及使其表面溫度自該常溫上升至該預定的高溫。

根據本發明，該隧道式測試裝置，更包括一上料區，設置於該隧道式爐體的一入口，其設定為將該待測物放置在該托盤上；以及一下料區，設置於該隧道式爐體的一出口，其設定為將該待測物從該托盤上取出。該輸送裝置係延伸至該上料區和該下料區。

根據本發明，該隧道式爐體更包括一緩衝區，位於該隧道式爐體內部及鄰近該上料區，其係設定為將該托盤上的該待測物進行乾燥處理，並且將進入該隧道式爐體的空氣中的水氣盡可能地減少；一第一降溫區，設置於該緩衝區之後及該低溫測試區之前，其係設定為對該待測物進行冷卻，使其表面溫度自一室溫下降至該預定的低溫；以及一第二降溫區，設置於該高溫測試區之後及鄰近該下料區，其係設定為對該待測物進行冷卻，使其表面溫度自該預定的高溫下降至該常溫。此外，該第一降溫區包括一加熱燈，其設定為對該至少一個待測物進行加熱，藉此控制對該待測物的表面溫度自一室溫下降至該預定的低溫的降溫速率。

根據本發明，該回溫區的加熱燈、該升溫區的加熱燈，以及該第一降溫區的加熱燈，皆包括一上燈罩，設置於該輸送裝置的上方，以及一下燈罩，設置於該輸送裝置的下方。

根據本發明，該隧道式爐體的緩衝區、第一降溫區、低溫測試區、回溫區、升溫區、高溫測試區，以及第二降溫區其每個區域的入口及出口均具有一閘門。該等閘門係設定為避免同時開啟或關閉。

根據本發明，該預定的低溫係為-40℃，該常溫係為20℃，而該預定的高溫係為85℃。

根據本發明，該輸送裝置係以步進的方式來移動該托盤，並對該托盤進行往復定位。

根據本發明，該托盤是以56釐米(cm)為一個單位來移動，且每隔4分鐘移動一個單位。

根據本發明，該隧道式測試裝置更包括一對電子控制單元，分別設置在該上料區和該下料區的後方，其係設定為控制該隧道式爐體的溫度，以及控制該托盤的步進運動；以及複數個計算機單元，設置於該隧道式爐體的緩衝區、第一降溫區、低溫測試區、回溫區、升溫區、高溫測試區，以及降溫區的後方，其係設定為用來記錄該隧道式爐體的溫度、氣壓、該托盤的移動的位置、在該隧道式爐體的操作發生異常時發出警示信號，以及對該待測物的測試結果進行分析。

本發明將藉由底下的實施例，配合所附的圖式來對本發明進行詳細的說明。

11:隧道式爐體

12:輸送裝置

11a:緩衝區

111a:閘門

11b:第一降溫區

111b:閘門

11c:低溫測試區

111c:閘門

11d:回溫區

111d:閘門

11e:升溫區

111e:閘門

11f:高溫測試區

111f:閘門

11g:第二降溫區

111g:閘門

111h:閘門

113:上料區

114:下料區

20:托盤

21:加熱燈

22:加熱燈

23:加熱燈

25:電子控制單元組

26:計算機單元

30:維修門

401:上燈罩

402:下燈罩

圖1為本發明的隧道式測試裝置的上透視圖。

圖2為本發明的隧道式測試裝置的後視圖。

圖3為本發明的隧道式測試裝置的前視圖。

圖4為本發明的加熱燈的立體外觀圖。

為能進一步瞭解本發明之構成內容及其他特點，茲舉本發明的一較佳實施例，並配合附圖詳細說明如以下所述。

請參見圖1至圖3，其中圖1顯示本發明的隧道式測試裝置的上透視圖，圖2顯示本發明的隧道式測試裝置的後視圖，圖3顯示本發明的隧道式測試裝置的前視圖。如圖1及圖3所示，本發明的隧道式測試裝置包括一個隧道式爐體11 與一輸送裝置12。輸送裝置12係貫穿隧道式爐體11，其係用來輸送至少一個托盤20到隧道式爐體11內部。托盤20係用來承載至少一個待測物(未顯示)。

在本較佳實施例中，隧道式爐體11包括7個區域，自入口處至出口處依序包括一緩衝區11a、一第一降溫區11b、一低溫測試區11c、一回溫區11d、一升溫區11e、一高溫測試區11f、一第二降溫區11g，每個區域之間的入口及出口分別具有一個閘門111a-111h，藉此每個區域以間隔之閘門111a-111h來控制其開啟與關閉。其中，緩衝區11a入口的閘門111a，緩衝區11a出口以及第一降溫區11b入口的閘門111b，第一降溫區11b出口以及低溫測試區11c入口的閘門111c，低溫測試區11c出口以及回溫區11d入口的閘門111d，回溫區11d出口以及升溫區11e入口的閘門111e，升溫區11e出口以及高溫測試區11f入口的閘門111f，高溫測試區11f出口以及第二降溫區11g入口的閘門111g，以及第二降溫區11g出口的閘門111h。藉由閘門111a-111h的設置，可以讓每個區域的作業彼此獨立而不會互相干涉。須注意的是，所有的閘門111a-111h都不會同時開啟及關閉，藉此減少氣體流動。藉此，輸送裝置12會將托盤20輸送到隧道式爐體11內部，使得托盤20依序經過隧道式爐體11的緩衝區11a、第一降溫區11b、低溫測試區11c、回溫區11d、升溫區11e、高溫測試區11f、第二降溫區11g等所有區域，來對托盤20上所承載的待測物進行測試。

在本實施例中，隧道式測試裝置更包括一上料區113，設置在隧道式爐體11的入口處，亦即緩衝區11a的入口閘門111a前方，並且輸送裝置12會延伸到上料區113的上表面，用以讓待測物置放入托盤20中，以便讓托盤20沿著輸送裝置12移動到隧道式爐體11的緩衝區11a、第一降溫區11b、低溫測試區11c、回溫區11d、升溫區11e、高溫測試區11f、第二降溫區11g等各個區域進行測試。隧道式測試裝置更包括一下料區114，設置在隧道式爐體11的出口處，亦即第二降溫區11g的出口閘門111h的後方，其中輸送裝置12會延伸到下料區114的上表面，用以讓測試完成的待測物自托盤20中取出。上料區113和下料區114皆可放置兩組托盤20，並且可採用手動的方式將待測物放置到上料區113的托盤20中，或是將待測物自下料區114的托盤20中取出。或者，上料區113和下料區114的上方可設置一機械手臂(未顯示)，用來將待測物放置到上料區113中的托盤20，或是將測試完成的待測物自下料區114中的托盤20中取出，藉此完成上料與下料作業。上料區113可包括一定位機構(未顯示)，以方便上料作業的進行。上料區113的下方設置一個維修門30，用以方便測試或維修人員對隧道式測試裝置進行維修作業。

請參見圖1和圖3，在上料作業完成，亦即待測物放置在托盤20上後，托盤20會先從上料區113被送到緩衝區11a。緩衝區11a內會設置冷凝器以及溫控裝置(均未顯示)，其係設定為當托盤20經由緩衝區11a的入口閘門111a進入緩衝區11a時，將托盤20上的待測物進行乾燥處理，並且將進入隧道式爐體11的空氣中的水氣盡可能地減少。接著，托盤20被送到第一降溫區11b，並且利用冷風對托盤20上的待測物進行冷卻，使得待測物的表面溫度自室溫逐漸降低至一個預定的低溫，例如-40℃。接著，托盤20被送到低溫測試區11c，以便利用冷風讓將托盤20上的待測物在該預定的低溫，例如-40℃的低溫環境下進行低溫測試。接著，托盤20被送到回溫區11d，以便對托盤20上的待測物進行加熱，使得待測物的表面溫度從該預定的低溫，例如-40℃，逐漸上升至一個預定的常溫，例如，20℃。接著，托盤20被送到升溫區11e，以便對托盤20上的待測物進行加熱，使得待測物的表面溫度從預定的常溫，例如，20℃，逐漸上升至一個預定的高溫，例如85℃，以準備進行高溫測試。接著，托盤20被送到高溫測試區11f，並且利用熱風以便在該預定的高溫，例如85℃的高溫環境下對托盤20上的待測物進行高溫測試。接著，托盤20被送到第二降溫區11g，以便利用冷風讓托盤20上的待測物的表面溫度自該預定的高溫，例如85℃，逐漸下降至該預定的常溫，例如，20℃。最後，在完成測試後，托盤20被送到下料區114，進行下料作業，以將托盤20上的待測物取出。

特別是，在本發明中，第一降溫區11b、回溫區11d、升溫區11e分別設置一個加熱燈21,22,23，用以對托盤20上的待測物加熱，如圖1及圖3所示。在本發明中，隧道式爐體11是使用閘門111a-111h來控制緩衝區11a、第一降溫區11b、低溫測試區11c、回溫區11d、升溫區11e、高溫測試區11f、第二降溫區11g等每個區域的開啟與關閉，因此外面的空氣和水氣無法避免地會進入隧道式爐體11的內部。因此，隧道式測試裝置會發生當隧道式爐體11以熱風對待測物進行加熱時，由於待測物的表面溫度低於環境溫度，而導致結露的現象發生。結露會對待測物造成損害，也會減少隧道式測試裝置的壽命。因此，本發明在回溫區11d和升溫區11e會利用冷風讓環境溫度為該預定的低溫，例如-40℃，同時會採用加熱燈發散輻射熱對待測物進行加熱。由於加熱燈22,23的輻射熱能大部分都會被待測物所吸收，只有小部份的輻射熱能被空氣所吸收，待測物的表面溫度會大於環境溫度，從而防止結露現象發生。此外，如前所述，我們會在第一降溫區11b中利用冷風對托盤20上的待測物進行冷卻，使得待測物的表面溫度自室溫逐漸降低至一個預定的低溫，例如-40℃。第一降溫區11b的加熱燈21的作用乃是在於對待測物進行加熱，藉此控制待測物的降溫速率。

在其他的實施例中，我們可以在隧道式爐體11中額外設置一個常溫區(未顯示)，其可位於緩衝區11a之前，用以在常溫的環境狀態下，對托盤20上的待測物進行常溫測試。

須注意的是，輸送裝置12會受到一個馬達以及一個棘輪(均未顯示)所驅動，以步進的方式來移動托盤20並對托盤20進行往復定位。托盤20是以56釐米(cm)為一個單位來移動，且每隔4分鐘移動一個單位，每分鐘溫度差20℃。

請參見圖2，本發明的隧道式測試裝置更包括一對電子控制單元25，分別設置在上料區113和下料區114的後方，其係設定為控制隧道式爐體11的溫度，以及控制托盤20的步進運動。此外，本發明的隧道式測試裝置更包括複數個計算機單元26，設置於隧道式爐體11其緩衝區11a、第一降溫區11b、低溫測試區11c、回溫區11d、升溫區11e、高溫測試區11f、第二降溫區11g的後方，其係設定為用來記錄隧道式爐體11的溫度、氣壓、每個托盤20的移動的位置、在隧道式爐體11的操作發生異常時發出警示信號，以及對測試結果進行分析。

請參見圖4，其顯示本發明的加熱燈的立體外觀圖。在本實施例中，加熱燈(21,22,23)可包括一上燈罩401以及一下燈罩402，其中上燈罩401設置於輸送裝置12的上方，而下燈罩402設置於輸送裝置12的下方，如圖4所示。因此，上燈罩401及下燈罩402所發散的輻射，可以涵蓋到托盤20的各個角度，使得托盤20上的待測物能夠充分的吸收上燈罩401及下燈罩402所發散的輻射熱。

另外，本發明的隧道式測試裝置，主要是應用在待測物的功能測試程序中。然而，本發明的隧道式測試裝置也可以應用在待測物的老化測試(aging test)或可靠度測試(reliability test)程序中。

綜合上述，本發明的隧道式測試裝置，其主要特徵在於在隧道式爐體11中設置多個區域，其包括至少一個低溫測試區11c、一個回溫區11d、一個升溫區11e、一個高溫測試區11f，其中低溫測試區11c係設定為對至少一個待測物，在一預定的低溫環境下進行低溫測試，而該高溫測試區11f設定為對該待測物，在一預定的高溫環境下進行高溫測試。回溫區11d及升溫區11e分別包括一加熱燈22,23，用以在該預定的低溫環境下分別對該待測物進行加熱，使其表面溫度自該預定的低溫上升至一常溫，以及使其表面溫度自該常溫上升至該預定的高溫。由於在低溫環境下使用非接觸式的加熱方式，例如利用加熱燈22,23散發的輻射熱，來對待測物進行加熱，可以使得待測物的表面溫度高於環境溫度，以防止結露的現象發生。此外，若是使用傳統的隧道式測試裝置，來測試一些使用距離較短的待測物，是相當困難的。例如，假如待測物為PCIe Gen 4產品，其纜線長度，也就是使用距離(產品到電腦的距離)通常為50釐米(cm)以下，或是待測物為PCIe Gen 5，其纜線長度，也就是使用距離(產品到電腦的距離)通常為30釐米(cm)以下。若是使用傳統的爐體測試裝置來測試PCIe Gen4或PCIe Gen 5產品，會因為連接待測物的線太短，當扣除線穿過爐體保溫層(約10cm)後，和留在常溫PC安裝操作空間5~10cm後，剩餘的長度很小，使得在同一爐體中無法同時測試多個待測物。相較之下，本發明的隧道式測試裝置發明是相當適合用來測試多個使用距離較短的待測物。此外，由於本發明採用隧道式爐體11來對例如車用積體電路進行測試，而非如傳統的爐體來對例如車用積體電路進行測試，本發明具有所需空間小、測試效率高、量產速度快，完全自動化等優點。

綜上所述，本發明結構新穎且實用，功能上遠勝習知者，具進步性及產業利用價值，符合發明專利要件，爰依法提出發明專利之申請。上述的具體實施例是用來詳細說明本發明的目的、特徵及功效，僅為本發明的部分實施例，當不能以此限定本發明的實施範圍，凡熟悉該項技藝者根據上述說明所作等效性的變換或修改，其本質未脫離出本發明的精神範疇者，皆應包含在本發明的專利權範圍。