TWI805604B - 測試裝置、測試系統及測試方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種測試裝置，其包括一測試基座及一反射器。該測試基座界定一容納空間。該反射器安置於該容納空間中且具有彼此非平行之複數個反射表面。該等反射表面界定一傳輸空間。

Description

測試裝置、測試系統及測試方法
本發明係關於一種測試裝置、一種測試系統及一種測試方法，且係關於用以使用非接觸式技術(non-contact technique)來測試無線模組(wireless module)的一種測試裝置、一種測試系統及一種測試方法。
無線模組（例如：毫米波RF無線模組(mmWave RF wireless module)）可以利用空中傳輸方式(over the air，OTA)來做測試。此種測試可在測試房間(testing room)（或測試室(testing chamber)）中執行，其中（例如在其內部表面上）安置了複數個吸收器。此種測試房間（或測試室）的體積相當大。舉例而言，其大小可係為6米(m)×6 m×6 m，或60厘米(cm)×60 cm×60 cm。另外，此種測試可能會花費很長時間。因此，此種測試可能不適合用以測試量產的裝置，亦即，此種測試不適合做為大批量生產製程或量產過程(mass production process)中的一部分。
根據一個態樣，在一些實施例中，一種測試裝置包括一測試基座(testing socket)及一反射器(reflector)。該測試基座界定一容納空間(accommodating space)。該反射器安置於該容納空間中且具有彼此非平行之複數個反射表面。該等反射表面界定一傳輸空間(transmission space)。
根據另一態樣，在一些實施例中，一種測試裝置包括一測試夾具(testing fixture)及一裝置托座(device holder)。該測試夾具界定一第一開口及與該第一開口相對之一第二開口，且具有複數個反射表面。該等反射表面界定該第一開口與該第二開口之間的一傳輸空間。該裝置托座安置於該傳輸空間中且界定一上開口。該裝置托座包括至少一個第一信號傳輸部分及一第二信號傳輸部分。該裝置托座之該上開口對應於該測試夾具之該第一開口。該第一信號傳輸部分及該第二信號傳輸部分界定一承接空間，且該第二信號傳輸部分與該上開口相對。
根據另一態樣，在一些實施例中，一種測試系統包括一測試裝置、一電路板及一測試器(tester)。該測試裝置包括一測試基座、一反射器及一裝置托座。該測試基座界定一第一開口、與該第一開口相對之一第二開口，及該第一開口與該第二開口之間的一容納空間。該反射器安置於該容納空間中且具有複數個反射表面。該裝置托座安置於該容納空間中且界定用以容納一受測裝置(device under test，DUT)之一承接空間(receiving space)。該裝置托座包括至少一個第一信號傳輸部分及一第二信號傳輸部分。該電路板安置於該測試基座之該第一開口上方且經組態以電連接至該DUT。該測試器安置於該測試基座之該第二開口下且電連接至該電路板。該測試器包括對應於該測試基座之該第二開口的一測試天線。
根據另一態樣，在一些實施例中，一種測試方法包括：(a)提供一測試板及一DUT，該DUT包括一第一表面、與該第一表面相對之一第二表面，及鄰近於該第一表面之複數個電接點；及(b)在該DUT之該第一表面上施加一吸力，以使得該DUT之該等電接點電連接至該測試板。
貫穿圖式及實施方式使用共同參考編號以指示相同或相似組件。自結合附圖的以下詳細描述將更容易理解本發明之實施例。
以下揭示內容提供用於實施所提供主題之不同特徵的許多不同實施例或實例。在下文描述組件及配置之特定實例以闡明本發明之特定態樣。當然，此等組件、值、操作、材料及配置僅為實例且不意欲為限制性的。舉例而言，在本文中所提供之描述中，第一特徵在第二特徵上方或上的形成可包括第一特徵以及第二特徵直接接觸地形成或安置的實施例，且亦可包括額外特徵可在第一特徵與第二特徵之間形成或安置使得第一特徵與第二特徵可不直接接觸的實施例。另外，本發明可在本文中所提供之各種實例中重複參考數字及/或字母。此重複係出於簡化及清楚之目的，且本身並不指示所論述各種實施例及/或組態之間的關係。
在比較性測試程序中，受測裝置(device under test，DUT)可具有第一表面及與第一表面相對之第二表面。DUT可包括複數個焊料凸塊及天線。焊料凸塊可安置於第一表面上，且天線可安置於第二表面上。在測試程序期間，測試夾具(testing fixture)自DUT之第二表面拾取(picks up)DUT。因此，測試夾具之硬材料（例如金屬材料）可能會接觸第二表面上之天線。因此，會不利地影響天線之效率（例如經由天線之變形）。
若DUT包括複數個天線，則DUT之天線可自不同方向發射信號。然而，用以接收DUT之天線之信號的測試天線處於固定位置。因此，在測試過程期間，DUT和測試夾具必須旋轉360度，以使得來自DUT之所有信號可被測試天線接收到。此種測試夾具非常難以設計。
本公開提供一種可在大批量生產（亦即：量產）期間用於生產線中之測試裝置。在一些實施例中，測試裝置包括安置於測試基座之容納空間中的反射器，以使得反射器可將來自DUT之信號反射至測試天線。因此，可有效地減小測試裝置之大小。本發明之一些實施例至少提供一種測試方法，其在DUT之第一表面上提供吸力以使得DUT之第一表面上的電接點電連接至測試板。
圖1說明根據本發明之一些實施例之測試裝置1的剖面圖。圖2說明圖1中所展示之測試裝置1的俯視圖。應注意，圖1係沿著圖2之線I-I截取的剖面圖。測試裝置1包括測試夾具(testing fixture)11（包括例如測試基座(testing socket)12及反射器(reflector)14）及裝置托座(device holder)2。
測試基座12界定容納空間(accommodating space)123、第一開口125及第二開口126。第二開口126與第一開口125相對，且容納空間123安置於第一開口125與第二開口126之間。容納空間123、第一開口125與第二開口126彼此連通。在一些實施例中，測試基座12包括一或多個側壁121 (例如四個側壁121)及底壁122。側壁121之各別頂部部分可界定第一開口125。側壁121可連接至底壁122以界定容納空間123。底壁122可界定第二開口126。如圖1中所展示，第二開口126可定位於底壁122之中心處且可延伸穿過底壁122。第一開口125之寬度大於第二開口126之寬度（例如約1.3倍或更大、約1.5倍或更大或約2倍或更大）。在一些實施例中，側壁121與底壁122一體成型為單體結構。另外，測試基座12可在側壁121之頂部（例如上表面1211）中進一步界定複數個狹槽(slots)127，該等狹槽127用於承接裝置托座2之延伸部分22。
反射器14安置於測試基座12之容納空間123中，且包括彼此非平行之複數個反射表面143。反射表面143係傾斜表面且界定傳輸空間(transmission space)144。如圖1中所展示，反射器14界定第一開口145及與第一開口145相對之第二開口146，且第一開口145之寬度不同於第二開口146之寬度。第一開口145之寬度大於第二開口146之寬度（例如約1.3倍或更大、約1.5倍或更大或約2倍或更大），且傳輸空間144安置於第一開口145與第二開口146之間。傳輸空間144、第一開口145與第二開口146彼此連通。
反射器14之材料可包括金屬，諸如鋁、銅、鐵或鋼、其他反射性金屬或其合金。在一些實施例中，反射器14之反射表面143係平坦表面或彎曲表面。在一些實施例中，一個反射表面143可包括彼此非平行的兩個或多於兩個子表面(sub-surfaces)。反射器14可包括四個彎曲的角落表面147，且彎曲的角落表面147中之每一者安置於兩個反射表面143之間（以順時針方式）。因此，在兩個反射表面143之間（以順時針方式）可能不存在平坦的傾斜表面。在一些實施例中，反射器14包括四個反射部分14'。反射部分14'中之每一者的剖面係三角形，且所有反射部分14'可一體成型為單體結構。反射器14可一體成型為單體結構。反射部分14'中之每一者具有反射表面143、外部表面141及底部表面142。因此，反射器14具有四個外部表面141及一底部表面142。第一開口145由四個反射部分14'之頂部邊緣界定，且第二開口146由四個反射部分14'之底部內部邊緣界定。當反射器14置放於測試基座12中時，反射器14之外部表面141及底部表面142分別接觸測試基座12之側壁121及底壁122的內部表面。另外，反射器14之第一開口145對應於測試基座12之第一開口125且與其對準，且反射器14之第二開口146對應於測試基座12之第二開口126且與其對準。因此，測試基座12之第二開口126與反射器14之傳輸空間144連通。如圖1中所展示，反射表面143在測試基座12之側壁121之頂部的內部邊緣與測試基座12之第二開口126之側壁的頂部邊緣之間延伸。
裝置托座2安置於測試夾具11之反射器14的傳輸空間144中，且由測試夾具11（由例如測試基座12或反射器14）支撐。如圖1中所展示，裝置托座2包括承接部分(receiving portion)21及延伸部分(extending portion)22。承接部分21界定承接空間(receiving space)23以用於收納受測裝置(device under test，DUT)4（見圖20）。延伸部分22自承接部分21延伸至測試夾具11之測試基座12的上表面1211。在一些實施例中，延伸部分22可定位於或耦接於測試基座12之側壁121的狹槽(slot)127中。如圖1及圖2中所展示，裝置托座2安置於容納空間123中及傳輸空間144中，以使得承接空間23被反射器14之反射表面143包圍，且反射器14之反射表面143面朝向裝置托座2之承接空間23。
另外，裝置托座2之承接部分21界定上開口24。裝置托座2之上開口24對應於測試夾具11之測試基座12的第一開口125及測試夾具11之反射器14的第一開口145。另外，裝置托座2之承接部分21包括至少一或多個第一信號傳輸部分(first signal transmission portions)211及第二信號傳輸部分(second signal transmission portion)212。第一信號傳輸部分211連接至第二信號傳輸部分212，且第一信號傳輸部分211及第二信號傳輸部分212一起界定承接空間23。第二信號傳輸部分212與上開口24相對。如圖1及圖2中所展示，裝置托座2之承接部分21包括分別對應於承接部分21之四個側邊的四個第一信號傳輸部分211。第二信號傳輸部分212對應於承接部分21之底側。另外，延伸部分22自第一信號傳輸部分211延伸至夾具11之測試基座12的上表面1211。
圖3說明圖1之測試裝置1之裝置托座2的剖面圖。圖4說明圖3中所展示之裝置托座2的立體圖。裝置托座2可包括複數個條帶(strips)或棒(bars)，且可一體成型為單體結構。在一些實施例中，裝置托座2之材料可係例如塑料、木頭、丙烯酸(acrylic)或氣凝膠(aerogel)。承接部分21之第一信號傳輸部分211界定側向開口2111，且包括側向開口2111及第一條帶部分2112。承接部分21之第二信號傳輸部分212界定下開口2121，且包括下開口2121及第二條帶部分2122。第二條帶部分2122可固持或托住DUT 4之底部邊緣（見圖20）。因此，裝置托座2之承接空間23藉由下開口2121及側向開口2111與反射器14之傳輸空間144連通（見圖1）。圖3及圖4之裝置托座2可被稱作「網袋型(net bag type)」。
圖5說明根據本發明之一些實施例之裝置托座2a的剖面圖。圖6說明圖5中所展示之裝置托座2a的立體圖。裝置托座2a類似於圖3及圖4中所展示之裝置托座2，但是不同處如下。如圖5及圖6中所展示，第一信號傳輸部分211可包括第一信號傳輸部分211a，且第一信號傳輸部分211a之第一條帶部分2112a朝向側向開口2111a延伸。因此，圖5及圖6之第一信號傳輸部分211a之側向開口2111a的大小小於圖3及圖4之第一信號傳輸部分211之側向開口2111的大小。延伸的第一條帶部分2112a可固持DUT 4之側表面47 （見圖20）。
圖7說明圖1之測試裝置1之測試基座12的立體圖。測試基座12可包括四個側壁121及底壁122。側壁121之頂部部分可界定第一開口125。側壁121可連接至底壁122以界定容納空間123。底壁122可界定第二開口126。第二開口126可定位於底壁122之中心處且可延伸穿過底壁122。第一開口125之寬度大於第二開口126之寬度（例如約1.3倍或更大、約1.5倍或更大或約2.0倍或更大）。在一些實施例中，側壁121與底壁122一體成型為單體結構。另外，測試基座12可在側壁121之頂部（例如上表面1211）中進一步界定用於承接裝置托座2之延伸部分22的複數個狹槽127。
圖8說明圖1之測試裝置1之反射器14的立體圖。反射器14可包括彼此非平行之四個反射表面143，且界定第一開口145、與第一開口145相對之第二開口146，及第一開口145與第二開口146之間的傳輸空間144。第一開口145之寬度大於第二開口146之寬度（例如約1.3倍或更大、約1.5倍或更大或約2.0倍或更大）。另外，反射器14可進一步包括四個彎曲的角落表面147，且彎曲的角落表面147中之每一者安置於兩個反射表面143之間（以順時針方式）。因此，兩個反射表面143之間（以順時針方式）可能不存在平坦的傾斜表面。在一些實施例中，反射器14可一體成型為單體結構。反射器14具有一或多個外部表面141 (例如四個外部表面141)及底部表面142。第一開口145由四個反射表面143之頂部邊緣界定，且第二開口146由四個反射表面143之底部內部邊緣界定。
圖9說明圖1之測試裝置1之測試夾具11的立體圖。當反射器14置放於測試基座12之容納空間123中以便形成測試夾具11時，反射器14之外部表面141及底部表面142分別接觸測試基座12之側壁121及底壁122的內部表面。另外，反射器14之第一開口145對應於測試基座12之第一開口125，且反射器14之第二開口146與測試基座12之第二開口126對準。因此，測試基座12之第二開口126與反射器14之傳輸空間144連通。
圖10說明根據本發明之一些實施例之測試夾具11a的剖面圖。測試夾具11a類似於圖1及圖9中所展示之測試夾具11，其不同處如下所述。如圖10中所展示，圖1及圖9之反射器14與測試基座12可一體成型為單體結構以形成測試夾具11a。亦即，測試夾具11a係單體結構，在圖1及圖9之反射器14與測試基座12之間可能不存在邊界。測試夾具11a可界定第一開口115及與第一開口115相對之第二開口116，且可包括複數個反射表面113，其界定第一開口115與第二開口116之間的傳輸空間114。第一開口115之寬度大於第二開口116之寬度（例如約1.3倍或更大、約1.5倍或更大或約2.0倍或更大）。測試夾具11a可在其頂部（例如上表面）上進一步界定複數個狹槽117，其用於承接裝置托座2之延伸部分22。測試夾具11a之材料可係反射材料，諸如金屬。因此，反射表面113可反射電磁信號。
圖11說明根據本發明之一些實施例之測試夾具11b的剖面圖。測試夾具11b類似於圖10中所展示之測試夾具11a，其不同處如下所述。如圖11中所展示，測試夾具11b之材料可包括非反射材料，且諸如金屬之反射材料118安置（例如塗佈）於反射表面113上。
圖12說明根據本發明之一些實施例之測試夾具11c的剖面圖。測試夾具11c類似於圖1及圖9中所展示之測試夾具11，其不同處如下所述。如圖12中所展示，反射器14a可與圖1及圖9之反射器14相同，但可相反地安置（亦即，倒放）。因此，反射器14a之底部表面142面朝上，且不接觸測試基座12之底壁122的內表面。另外，圖1之第二開口146變成圖12中之第一開口145a，且圖1之第一開口145變成圖12中之第二開口146a。第一開口145a之寬度小於第二開口146a之寬度（例如約3/4倍或更小、約1/2倍或更小或約1/4倍或更）。在一些實施例中，反射器14a與測試基座12可一體成型為單體結構。測試夾具11c可一體成型為單體結構。
圖13說明根據本發明之一些實施例之測試夾具11d的剖面圖。測試夾具11d類似於圖1及圖9中所展示之測試夾具11，其不同處如下所述。如圖13中所展示，反射器14b可包括反射器14及內環部分14c。圖13之反射器14可與圖1及圖9之反射器14相同。內環部分14c可安置於反射表面143上。內環部分14c之一部分的剖面可係大體上三角形的。內環部分14c之頂面148面朝上，且界定第一開口145b。內環部分14c之頂面148可大體上平行於反射器14之底部表面142。內環部分14c可包括複數個反射表面149，其與反射器14之反射表面143大體上相交。反射表面143中之一者與反射表面149中之一者之間的一或多個接點可界定為曲線。內環部分14c之反射表面149與反射器14之未被覆蓋之反射表面143一起界定傳輸空間144'。
內環部分14c之反射表面149與反射器14之反射表面143之間的相交部分（接點）界定第三開口147b。另外，圖1之第二開口146變成圖13中之第二開口146b。因此，反射器14b界定第一開口145b、第二開口146b及第三開口147b。第三開口147b位於第一開口145b與第二開口146b之間，且第三開口147b之寬度不等於第一開口145b及第二開口146b之寬度。如圖13中所展示，第三開口147b之寬度大於第一開口145b及第二開口146b之寬度（例如約1.3倍或更大、約1.5倍或更大或約2.0倍或更大）。在一些實施例中，反射器14與內環部分14c可一體成型為單體結構。反射器14b可一體成型為單體結構。在一些實施例中，反射器14b與測試基座12可一體成型為單體結構。測試夾具11d可一體成型為單體結構。
圖14說明根據本發明之一些實施例之測試裝置1a的剖面圖。圖15說明圖14中所展示之測試裝置1a的俯視圖。測試裝置1a包括測試夾具11e（包括例如測試基座12a及反射器14）及裝置托座2b。測試基座12a類似於圖1及圖2之測試基座12，其不同處如下所述，測試基座12a進一步包括自測試基座12a之側壁121之頂部（例如上表面1211）突出的突出環128。測試基座12a之側壁121的突出環128與上表面1211一起界定容納區域(accommodating area)129，其用於承接裝置托座2b之延伸部分25。
裝置托座2b包括承接部分21及延伸部分25。裝置托座2b之承接部分21與圖1及圖2之裝置托座2的承接部分21相同。亦即，裝置托座2b之承接部分21界定承接空間23及上開口24。承接空間23可用於收納DUT 4（見圖20）。裝置托座2b之上開口24對應於測試夾具11e之測試基座12a的第一開口125及測試夾具11e之反射器14的第一開口145。裝置托座2b之延伸部分25自承接部分21延伸至測試夾具11e之測試基座12a的上表面1211。在一些實施例中，延伸部分25可定位於容納區域129中。因此，延伸部分25之外圍的底部由測試夾具11e之測試基座12a的上表面1211支撐，且延伸部分25之外側表面受突出環128限制。
圖16說明圖14及圖15中所展示之裝置托座2b的立體圖。裝置托座2b類似於圖3及圖4之裝置托座2，其不同處如下所述，裝置托座2b之延伸部分25係為平板，且其具有對應於承接部分21之中心通孔。裝置托座2b可被稱作「帽型(hat type)」。圖14至圖16之裝置托座2b的剛度可比圖3及圖4之裝置托座2承受更大的向下按壓力，且可提供DUT之位置的良好穩定性。
圖17說明根據本發明之一些實施例之測試裝置1b的剖面圖。圖18說明圖17中所展示之測試裝置1b的俯視圖。測試裝置1b包括測試夾具11f（包括例如測試基座12b及反射器14）及裝置托座2c。測試基座12b類似於圖1及圖2之測試基座12，其不同處如下所述，測試基座12b不包括狹槽127。
裝置托座2c包括承接部分21c及固體部分(solid portion)26。裝置托座2c係固體塊結構(solid block structure)。裝置托座2c之承接部分21c界定承接空間23及上開口24。承接空間23用於承接或收納DUT。裝置托座2c之上開口24對應於測試夾具11f之測試基座12b的第一開口125及測試夾具11f之反射器14的第一開口145。裝置托座2c之承接部分21c包括至少一個第一信號傳輸部分211c及第二信號傳輸部分212c。第一信號傳輸部分211c連接至第二信號傳輸部分212c，且第一信號傳輸部分211c及第二信號傳輸部分212c一起界定承接空間23。第二信號傳輸部分212c與上開口24相對。如圖17中所展示，第一信號傳輸部分211c可係為承接部分21c之內部側壁，且第二信號傳輸部分212c可係為承接部分21c之內部底壁。
另外，固體部分26可具有上表面261、底部表面262及複數個外部表面263。底部表面262與上表面261相對，且外部表面263在上表面261與底部表面262之間延伸。承接部分21c凹入於上表面261中，且底部表面262面朝向測試基座12b之第二開口126。在一些實施例中，固體部分26可置放於測試基座12b之容納空間123中。因此，裝置托座2c可由測試夾具11f之反射器14的反射表面143支撐，且外部表面263接觸反射器14之反射表面143。在一些實施例中，裝置托座2c之材料可包括塑料、木頭、丙烯酸或氣凝膠。裝置托座2c之大小可大體上等於傳輸空間144之大小，且上表面261可與測試基座12b之上表面1211大體上共面。
圖19說明圖17及圖18中所展示之裝置托座2c的立體圖。裝置托座2c係固體塊結構，且自上表面261至底部表面262漸縮。圖17至19之裝置托座2c的剛度可比圖3至圖4之裝置托座2承受更大的向下按壓力，且提供DUT之位置的極佳穩定性。
圖20說明根據本發明之一些實施例之測試系統3的剖面圖。測試系統3包括測試裝置1、DUT 4、頂部電路板34（例如測試板(test board)）、搬運臂(handler arm)30、夾頭(chuck)32、連接基座(connecting socket)35、轉換器板(convertor board)36、測試器(tester)38、底部電路板50 （例如負載板(load board)）、板加強件(board stiffener)52及測試天線(test antenna)54。圖20之測試裝置1與圖1及圖2之測試裝置1相同，且包括測試夾具11 (包括例如測試基座12及反射器14)及裝置托座2。
DUT 4安置於裝置托座2之承接空間23中，且DUT 4包括至少一個信號發射源，其對應於第一信號傳輸部分211及第二信號傳輸部分212中之至少一者。信號發射源可具有發射/接收信號之功能。在一些實施例中，DUT 4可係為封裝結構，且可具有第一表面41、與第一表面41相對之第二表面42，及複數個側表面47。DUT 4可包括基板43、至少一個電氣元件44、封裝體(encapsulant)45及天線46。因此，DUT 4係為具有天線之封裝(antenna in package，AiP)。舉例而言，DUT 4可係為諸如毫米波無線模組(mmWave wireless module)之無線模組。在一個實施例中，DUT 4可係為具有30 GHz至80 GHz之頻率的射頻(radio frequency，RF) AiP。
基板43鄰近於第一表面41，且包括鄰近於其上表面（亦即第一表面41）之複數個電接點431（例如焊球或焊料凸塊）。電氣元件44，諸如半導體晶粒及/或被動元件，電連接至基板43之下表面。封裝體45，諸如模製化合物(molding compound)，覆蓋基板43之下表面及電氣元件44。天線46嵌入於封裝體45中或安置於封裝體45上。亦即，天線46鄰近於DUT 4之第二表面42。天線46之底部部分可自DUT 4之第二表面42曝露，且天線46之側部的一部分可自DUT 4之側表面47曝露。因此，DUT 4之側表面47可係為對應於裝置托座2之第一信號傳輸部分211的信號發射源，且DUT 4之第二表面42可係為對應於裝置托座2之第二信號傳輸部分212的信號發射源。如圖20中所展示，天線46可以是面朝下。
轉換器板36安置於測試夾具11之測試基座12的頂部部分（例如上表面1211）上，且位於裝置托座2之延伸部分22上。轉換器板36可包括具有佈局線(layout line)之至少一個電路層361及複數個彈簧式頂針(pogo pins) 362（或其他電連接件）。轉換器板36可呈環形狀，且界定中心通孔以曝露裝置托座2之承接空間21。
頂部電路板34 （例如印刷電路板(print circuit board，PCB)）安置於測試裝置1之測試基座12的第一開口125上方，且電連接至轉換器板36及DUT 4。在一個實施例中，頂部電路板34經由夾頭32附接至搬運臂30。夾頭32可用於向DUT 4施加吸力。在一個實施例中，頂部電路板34包括至少一個反射部分341，其鄰近於該頂部電路板34下表面以用於反射信號。在一些實施例中，反射部分341可係頂部電路板34之最外部金屬層，且可自保護層曝露。如圖20中所展示，裝置托座2之延伸部分22的一部分安置於測試基座12與頂部電路板34之間。
連接基座35附接至頂部電路板34之下表面，且包括複數個測試探針351。測試探針351之一端用以接觸DUT 4之電接點431，且測試探針351之另一端用以接觸頂部電路板34。當夾頭32抽吸(suck)DUT 4之第一表面41時，DUT 4可經由電接點431及測試探針351電連接至頂部電路板34。
測試器38、底部電路板50及板加強件52安置於測試裝置1下方。板加強件52安置於測試器38上且用於支撐底部電路板50。亦即，測試器38經由板加強件52支撐底部電路板50。測試裝置1安置於底部電路板50上。因此，底部電路板50安置於測試裝置1與測試器38之間。底部電路板50界定通孔501，其與測試基座12之第二開口126對準。在一些實施例中，底部電路板50可經由轉換器板36電連接至頂部電路板34。在一些實施例中，底部電路板50可電連接至測試器38。
測試器38經由轉換器板36電連接至頂部電路板34。測試器38包括測試天線54、降頻轉換器(down converter)381、增頻轉換器(up converter)382、電源供應器383及測試電腦384。測試天線54鄰近於測試基座12之第二開口126。如圖20中所展示，測試天線54之一部分安置於測試基座12之第二開口126中及底部電路板50之通孔501中，以使得測試天線54曝露於傳輸空間144中。舉例而言，測試天線54之類型可係喇叭天線(horn antenna)、平片天線(patch antenna)、陣列天線(array antenna)或射頻單元(radiofrequency unit，RU)。電源供應器383及測試電腦384電連接至轉換器板36及頂部電路板34以控制DUT 4。測試電腦384可包括處理器，且可執行寫在機器可讀媒體(machine-readable medium)上之指令，該等指令在由處理器執行時使得處理器執行本文中所描述之程序，諸如分析電磁信號。
在圖20中所說明之實施例中，測試系統3可測試DUT 4之發射功能及/或接收功能。舉例而言，在第一測試模式下，其係用以測試DUT 4之發射功能。測試器38控制DUT 4以發射高頻波（例如具有約數毫米之波長的毫米波）。自DUT 4發射之高頻波可通過裝置托座2之第一信號傳輸部分211及/或第二信號傳輸部分212，接著被反射器14之反射表面143反射，且接著由測試天線54接收到。接著，來自測試天線54之信號可由降頻轉換器381降至中頻。最後，測試器38可根據對來自降頻轉換器381之信號的分析而判定DUT 4是否達成所要的發射功能。另外，在第二測試模式下，其係用以測試DUT 4之接收功能。測試器38藉由增頻轉換器382將中頻信號處理成高頻信號。接著，測試器38控制測試天線54以發射高頻波(例如毫米波)。自測試天線54發射之高頻波可由反射器14之反射表面143反射、接著通過裝置托座2之第一信號傳輸部分211及/或第二信號傳輸部分212，且接著由DUT 4接收到。最後，測試器38可根據對來自DUT 4之信號的分析而判定DUT 4是否達成所要的接收功能。
因此，可在空氣中(例如僅在空氣中)傳輸波。因此，裝置托座2之材料可大體上不會影響測試結果，以使得裝置托座2之材料可以不是測試程序之顯著環境變數。另外，由於反射表面143之設計，傳輸在傳輸空間144中之所有波可由測試天線54或DUT 4接收到。因此，測試裝置1之大小可減小至X×X×X尺寸，其中X係例如約30 cm或更小、約10 cm或更小或約5 cm或更小。測試裝置1之尺寸不必彼此相等。另外，與比較性測試方法相比，此測試方法可在更少時間中執行。因此，此測試裝置1可在大批量生產（亦即，量產）期間用於生產線中。另外，在測試過程中，DUT 4不必旋轉360度，因此，測試裝置1之測試夾具11可更易於設計及製造。
圖21至圖24說明根據本發明之一些實施例之測試方法。參考圖21，提供了DUT 4、頂部電路板34（例如測試板）、搬運臂30、夾頭32及連接基座35。在一些實施例中，DUT 4可係為封裝結構，且可具有第一表面41、與第一表面41相對之第二表面42，及複數個側表面47。DUT 4可包括基板43、至少一個電氣元件44、封裝體45及天線46。基板43鄰近於第一表面41，且包括自由區域(free area)432及鄰近於DUT 4之上表面（例如第一表面41）的複數個電接點431（例如焊球或焊料凸塊）。自由區域432位於基板43之上表面（例如DUT 4之第一表面41）上，且不具有電接點。因此，自由區域432係供夾頭32接觸之區域。電氣元件44，諸如半導體晶粒或被動元件，電連接至基板43之下表面。封裝體45，諸如模製化合物，覆蓋基板43之下表面及電氣元件44。天線46嵌入於封裝體45中或安置於封裝體45上。亦即，天線46鄰近於DUT 4之第二表面42。天線46之底部部分可自DUT 4之第二表面42曝露，且天線46之側部的一部分可自DUT 4之側表面47曝露。如圖21中所展示，天線46可面朝下。
頂部電路板34經由夾頭32附接至搬運臂30。夾頭32用於向DUT 4施加吸力。連接基座35附接至頂部電路板34之下表面，且包括複數個測試探針351。
接著，夾頭32在DUT 4之第一表面41的自由區域432上提供吸力321。因此，夾頭32抽吸DUT 4之第一表面41，且DUT 4之電接點431可經由測試探針351電連接至頂部電路板34。
參考圖22及圖23，圖23係圖22之俯視圖。圖22及圖23展示經提供以安置於測試裝置1之測試基座12之頂面1211上的轉換器板36。
參考圖24，測試器38、底部電路板50及板加強件52設置為安置於測試裝置1下方。板加強件52安置於測試器38上且用於支撐底部電路板50。測試裝置1安置於底部電路板50上。在一些實施例中，底部電路板50可經由轉換器板36電連接至頂部電路板34。在一些實施例中，底部電路板50可電連接至測試器38。測試器38經由轉換器板36電連接至頂部電路板34。測試器38包括測試天線54、降頻轉換器381、增頻轉換器382、電源供應器383及測試電腦384。
接著，向下移動由DUT 4、頂部電路板34、搬運臂30、夾頭32與連接基座35所構成之總成(assembly)。因此，如圖20中所展示，DUT 4可安置於測試基座12上之裝置托座2的承接部分21中。裝置托座2容納DUT 4之下表面(例如第二表面42)及DUT 4之側表面47。
圖25說明根據本發明之一些實施例之測試系統3的輻射路徑。DUT 4之天線46可係為端射天線(end fire antenna)。由DUT 4發射之波60可由反射器14之反射表面143及頂部電路板34之反射部分341反射，且接著由測試天線54接收到。在一些實施例中，在測試模式下，頻率波60可由測試天線54發射、由反射器14之反射表面413及頂部電路板34之反射部分341反射，且接著由DUT 4接收到。
圖26說明根據本發明之一些實施例之測試系統3的輻射路徑。DUT 4之天線46可係平片天線。由DUT 4發射之頻率波62可由反射器14之反射表面143及頂部電路板34之反射部分341反射，且接著由測試天線54接收到。在一些實施例中，在測試模式下，頻率波62可由測試天線54發射、由反射器14之反射表面143及頂部電路板34之反射部分341反射，且接著由DUT 4接收到。
圖27說明根據本發明之一些實施例之測試系統3的各種尺寸。如圖27中所展示，測試距離「d」定義為測試天線54與DUT 4之間的距離。測試天線54及DUT 4之操作頻率「F」介於約30吉赫(gigahertz，GHz)至約80 GHz之範圍內。針對λ至2λ進行近場量測(near-field measurement)，其中λ係波長。λ=C/F，其中「C」係光速：3×108 m / s。將「d」設定成介於「d1」至「d2」之範圍內，
d1= λ = C/F；
d2= 2λ = 2*(C/F)。
舉例而言，操作頻率「F」係30 GHz / 60 GHz / 79 GHz，且測試距離「d」可分別如下： (a)若F = 30 GHz，則d介於d1至d2之範圍內 = 10毫米(mm) ~ 20 mm之範圍內。 (b)若F = 60 GHz，則d介於d1至d2之範圍內 = 5 mm ~ 10 mm之範圍內。 (c)若F = 79 GHz，則d介於d1至d2之範圍內 = 3.8 mm ~ 7.6 mm之範圍內。
另外，反射器14之反射部分14'之底部表面142的寬度定義為「a」,反射器14之反射部分14'之外部表面141的高度定義為「b」，反射器14之反射部分14'之反射表面143的長度定義為「c」，測試天線54之寬度定義為「X」，測試基座12之容納空間123的寬度定義為「Y」，且底部表面142與反射表面143之間的夾角定義為「θ」。
在一些實施例中，可保持關係式a約等於(Y - X) / 2。
在一個實施例中，若X = 20 mm，Y = 70 mm，則a =大致25 mm。另外，若d = 20 mm，b = 25 mm，則c2 = a2 + b2 = 1250，且c係約35.35 mm。應注意，θ在當前描述之實例中係約45度。在一些實施例中，θ可介於約30度至約45度之範圍內。
在一些實施例中，若X=10 mm，Y = 50 mm，則a約等於20 mm。另外，若d = 45 mm，b = 50 mm，則c2 = a2 + b2 = 2900，且c係約53.85 mm。應注意，θ可係大於45度。高度b或夾角θ可係為預先設定的。
圖28說明根據本發明之一些實施例之測試系統3a的示意圖。測試系統3a可包括四個DUT 4、四個頂部電路板34、搬運臂30a、四個測試裝置1及底部電路板50a。DUT 4中之每一者對應於頂部電路板34中之一個別者，且四個DUT 4及四個頂部電路板34可由一個搬運臂30a處理。四個測試裝置1可安置於一個底部電路板50a上。搬運臂30a與四個DUT 4及四個頂部電路板34可以一起移動以覆蓋四個測試裝置1，且DUT 4中之每一者安置於測試裝置1中之每一者中。因此，測試系統3a可實現多點測試(multi-site testing)，且一個測試裝置1中之信號不會顯著地影響鄰近測試裝置1。在一些實施例中，可使用適合之設備以在多點測試中測試多於四個DUT 4或少於四個DUT 4。
除非另外規定，否則諸如「上方」、「下方」、「向上」、「左邊」、「右邊」、「向下」、「頂部」、「底部」、「垂直」、「水平」、「側」、「更高」、「下部」、「上部」、「上方」、「下面」等空間描述係關於相對於圖中所展示之定向加以指示。應理解，本文中所使用之空間描述僅出於說明之目的，且本文中所描述之結構的實際實施可以任何定向或方式在空間上配置，其限制條件為本發明之實施例的優點不因此配置而有偏差。
如本文中所使用，術語「大約」、「大體上」、「大體」及「約」用以描述及考慮小的變化。當與事件或情形結合使用時，術語可指事件或情形明確發生之情況以及事件或情形極近似於發生之情況。舉例而言，當結合數值使用時，該等術語可指小於或等於該數值之±10%的變化範圍，諸如小於或等於±5%、小於或等於±4%、小於或等於±3%、小於或等於±2%、小於或等於±1%、小於或等於±0.5%、小於或等於±0.1%或者小於或等於±0.05%之變化範圍。舉例而言，若兩個數值之間的差小於或等於該等值之平均值的±10% (諸如小於或等於±5%、小於或等於±4%、小於或等於±3%、小於或等於±2%、小於或等於±1%、小於或等於±0.5%、小於或等於±0.1%、或小於或等於±0.05%)，則可認為該兩個數值「大體上」相同。
若兩個表面之間的移位不大於5 μm、不大於2 μm、不大於1 μm或不大於0.5 μm，則可認為兩個表面共面或大體上共面。
除非上下文另外明確規定，否則如本文所用，單數術語「一(a/an)」及「該」可包括複數個提及物。在對一些實施例之描述中，提供「在」另一組件「上」之組件可涵蓋前一組件直接在後一組件上(例如，與後一組件實體接觸)的狀況以及一或多個介入組件位於前一組件與後一組件之間的狀況。
如本文中所使用，術語「導電(conductive)」、「導電(electrically conductive)」及「電導率(electrical conductivity)」指代傳送電流之能力。導電材料通常指示呈現對於電流流動之極小或零阻力之彼等材料。電導率之一個量度為西門子/公尺(S/m)。通常，導電性材料係具有大於約104 S/m (諸如至少105 S/m或至少106 S/m)之電導率的一種材料。材料之電導率有時可隨溫度變化。除非另外規定，否則在室溫下量測材料之電導率。
另外，有時在本文中按範圍格式呈現量、比率及其他數值。應理解，此類範圍格式係為便利及簡潔起見而使用，且應靈活地理解為不僅包括明確指定為範圍限制之數值，且亦包括涵蓋於彼範圍內之所有個別數值或子範圍，如同明確指定每一數值及子範圍一般。
儘管本發明已參看其特定實施例進行描述及說明，但此等描述及說明並非限制性的。熟習此項技術者應理解，在不脫離如由所附申請專利範圍界定的本發明之真實精神及範疇的情況下，可作出各種改變且可取代等效物。說明可不必按比例繪製。歸因於製造程序及容限，本發明中之藝術再現與實際裝置之間可存在區別。可存在並未特定說明的本發明之其他實施例。應將本說明書及圖式視為說明性而非限制性的。可做出修改，以使特定情形、材料、物質組成、方法或程序適應於本發明之目標、精神及範疇。所有此類修改意欲處於此處附加之申請專利範圍之範疇內。儘管已參考按特定次序所執行之特定操作描述本文中所揭示之方法，但應理解，可在不脫離本發明之教示的情況下組合、細分，或重新定序此等操作以形成等效方法。因此，除非本文中特定地指示，否則操作之次序及分組並非本發明之限制。
1‧‧‧測試裝置1a‧‧‧測試裝置1b‧‧‧測試裝置2‧‧‧裝置托座2a‧‧‧裝置托座2b‧‧‧裝置托座2c‧‧‧裝置托座3‧‧‧測試系統3a‧‧‧測試系統4‧‧‧受測裝置(DUT)11‧‧‧測試夾具11a‧‧‧測試夾具11b‧‧‧測試夾具11c‧‧‧測試夾具11d‧‧‧測試夾具11e‧‧‧測試夾具11f‧‧‧測試夾具12‧‧‧測試基座12a‧‧‧測試基座12b‧‧‧測試基座14‧‧‧反射器14'‧‧‧反射部分14a‧‧‧反射器14b‧‧‧反射器14c‧‧‧內環部分21‧‧‧承接部分21c‧‧‧承接部分22‧‧‧延伸部分23‧‧‧承接空間24‧‧‧上開口25‧‧‧延伸部分26‧‧‧固體部分30‧‧‧搬運臂30a‧‧‧搬運臂32‧‧‧夾頭34‧‧‧頂部電路板35‧‧‧連接基座36‧‧‧轉換器板38‧‧‧測試器41‧‧‧第一表面42‧‧‧第二表面43‧‧‧基板44‧‧‧電氣元件45‧‧‧封裝體46‧‧‧天線47‧‧‧側表面50‧‧‧底部電路板50a‧‧‧底部電路板52‧‧‧板加強件54‧‧‧測試天線60‧‧‧波62‧‧‧頻率波113‧‧‧反射表面114‧‧‧傳輸空間115‧‧‧第一開口116‧‧‧第二開口117‧‧‧狹槽118‧‧‧反射材料121‧‧‧側壁122‧‧‧底壁123‧‧‧容納空間125‧‧‧第一開口126‧‧‧第二開口127‧‧‧狹槽128‧‧‧突出環129‧‧‧容納區域141‧‧‧外部表面142‧‧‧底部表面143‧‧‧反射表面144‧‧‧傳輸空間144'‧‧‧傳輸空間145‧‧‧第一開口145a‧‧‧第一開口145b‧‧‧第一開口146‧‧‧第二開口146a‧‧‧第二開口146b‧‧‧第二開口147‧‧‧彎曲的角落表面147b‧‧‧第三開口148‧‧‧頂面149‧‧‧反射表面211‧‧‧第一信號傳輸部分211a‧‧‧第一信號傳輸部分211c‧‧‧第一信號傳輸部分212c‧‧‧第二信號傳輸部分212‧‧‧第二信號傳輸部分261‧‧‧上表面262‧‧‧底部表面263‧‧‧外部表面321‧‧‧吸力341‧‧‧反射部分351‧‧‧測試探針361‧‧‧電路層362‧‧‧彈簧式頂針381‧‧‧降頻轉換器382‧‧‧增頻轉換器383‧‧‧電源供應器384‧‧‧測試電腦431‧‧‧電接點432‧‧‧自由區域501‧‧‧通孔1211‧‧‧上表面2111‧‧‧側向開口2111a‧‧‧側向開口2112‧‧‧第一條帶部分2112a‧‧‧第一條帶部分2121‧‧‧下開口2122‧‧‧第二條帶部分a‧‧‧寬度b‧‧‧高度c‧‧‧長度d‧‧‧測試距離X‧‧‧寬度Y‧‧‧寬度θ‧‧‧夾角
當結合附圖閱讀時，自以下詳細描述易於理解本發明之一些實施例的態樣。應注意，各種結構可能未按比例繪製，且各種結構之尺寸可出於論述清晰起見任意增大或減小。 圖1說明根據本發明之一些實施例之測試裝置的剖面圖。 圖2說明圖1中所展示之測試裝置的俯視圖。 圖3說明圖1之測試裝置之裝置托座的剖面圖。 圖4說明圖3中所展示之裝置托座的立體圖。 圖5說明根據本發明之一些實施例之裝置托座的剖面圖。 圖6說明圖5中所展示之裝置托座的立體圖。 圖7說明圖1之測試裝置之測試基座的立體圖。 圖8說明圖1之測試裝置之反射器的立體圖。 圖9說明圖1之測試裝置之測試夾具的立體圖。 圖10說明根據本發明之一些實施例之測試夾具的剖面圖。 圖11說明根據本發明之一些實施例之測試夾具的剖面圖。 圖12說明根據本發明之一些實施例之測試夾具的剖面圖。 圖13說明根據本發明之一些實施例之測試夾具的剖面圖。 圖14說明根據本發明之一些實施例之測試裝置的剖面圖。 圖15說明圖14中所展示之測試裝置的俯視圖。 圖16說明圖14及圖15中所展示之裝置托座的立體圖。 圖17說明根據本發明之一些實施例之測試裝置的剖面圖。 圖18說明圖17中所展示之測試裝置的俯視圖。 圖19說明圖17及圖18中所展示之裝置托座的立體圖。 圖20說明根據本發明之一些實施例之測試系統的剖面圖。 圖21說明根據本發明之一些實施例之測試方法之實例的一或多個階段。 圖22說明根據本發明之一些實施例之測試方法之實例的一或多個階段。 圖23說明圖22中所展示之測試方法之一或多個階段的俯視圖。 圖24說明根據本發明之一些實施例之測試方法之實例的一或多個階段。 圖25說明根據本發明之一些實施例之測試系統的輻射路徑。 圖26說明根據本發明之一些實施例之測試系統的輻射路徑。 圖27說明根據本發明之一些實施例之測試系統的各種尺寸。 圖28說明根據本發明之一些實施例之測試系統的示意圖。
1‧‧‧測試裝置
2‧‧‧裝置托座
11‧‧‧測試夾具
12‧‧‧測試基座
14‧‧‧反射器
14'‧‧‧反射部分
21‧‧‧承接部分
22‧‧‧延伸部分
23‧‧‧承接空間
24‧‧‧上開口
121‧‧‧側壁
122‧‧‧底壁
123‧‧‧容納空間
125‧‧‧第一開口
126‧‧‧第二開口
127‧‧‧狹槽
141‧‧‧外部表面
142‧‧‧底部表面
143‧‧‧反射表面
144‧‧‧傳輸空間
145‧‧‧第一開口
146‧‧‧第二開口
211‧‧‧第一信號傳輸部分
212‧‧‧第二信號傳輸部分

Claims (14)

  1. 一種測試裝置，其包含：一測試基座，其中該測試基座界定一容納空間；及一裝置托座，包括一承接部分及一延伸部分，該承接部分界定一承接空間，且該延伸部分自該承接部分延伸至該測試基座之一上表面；及一反射器，其安置於該容納空間中且具有彼此非平行之複數個反射表面，其中該等反射表面界定一傳輸空間；其中該裝置托座之該承接部分界定一上開口、一下開口及至少一個側向開口，且由該承接部分界定的該承接空間藉由該下開口及該側向開口與該反射器之該傳輸空間連通。
  2. 如請求項1之測試裝置，其中該反射器界定一第一開口及與該第一開口相對之一第二開口，且該第一開口之一寬度不同於該第二開口之一寬度。
  3. 如請求項2之測試裝置，其中該第一開口之該寬度大於該第二開口之該寬度。
  4. 一種測試裝置，其包含：一測試夾具(testing fixture)，其界定一第一開口及與該第一開口相對之一第二開口，且具有複數個反射表面，該等反射表面界定該第一開口與該第二開口之間的一傳輸空間；及 一裝置托座，其安置於該傳輸空間中，該裝置托座包括至少一個第一信號傳輸部分及一第二信號傳輸部分，該第一信號傳輸部分及該第二信號傳輸部分界定一承接空間；其中該第一信號傳輸部分界定一側向開口，該第二信號傳輸部分界定一下開口，且該裝置托座之該承接空間藉由該下開口及該側向開口與該傳輸空間連通。
  5. 如請求項4之測試裝置，其中該裝置托座進一步包括至少一個延伸部分，該延伸部分自該第一信號傳輸部分延伸至該測試夾具之一上表面。
  6. 如請求項4之測試裝置，其中該測試夾具包含：一測試基座，其界定該第一開口、與該第一開口相對之該第二開口，及該第一開口與該第二開口之間的一容納空間；及一反射器，其安置於該容納空間中，且具有該等反射表面，其中該等反射表面界定該傳輸空間。
  7. 一種測試系統，其包含：一測試裝置，其包含：一測試基座，其界定一第一開口、與該第一開口相對之一第二開口，及該第一開口與該第二開口之間的一容納空間；及一裝置托座，其包括一延伸部分，該延伸部分設置於該測試基座之一上表面上方，其中該裝置托座界定用以容納一受測裝置(device under test,DUT)之一承接空間； 一電路板，其安置於該測試基座之該第一開口上方，且經組態以電連接至該DUT；及一測試器，其安置於該測試基座之該第二開口下，且電連接至該電路板，且該測試器包括一測試天線，其對應於該測試基座之該第二開口；其中該裝置托座之該延伸部分之一部分安置於該測試基座與該電路板之間。
  8. 如請求項7之測試系統，其中該測試裝置進一步包含：一反射器，其安置於該容納空間中且具有複數個反射表面。
  9. 如請求項8之測試系統，其中該裝置托座包括至少一個第一信號傳輸部分及一第二信號傳輸部分。
  10. 如請求項9之測試系統，其中該第一信號傳輸部分界定一側向開口，該第二信號傳輸部分界定一下開口，且該裝置托座之該承接空間藉由該下開口及該側向開口與該反射器之一傳輸空間連通。
  11. 如請求項8之測試系統，其中該反射器界定一第一開口及與該第一開口相對之一第二開口，且該反射器之該第一開口的一寬度不同於該反射器之該第二開口的一寬度。
  12. 一種測試方法，其包含：(a)提供一測試基座、一頂部電路板以及一裝置托座，該裝置托座容 置一受測裝置(DUT)且包含一延伸部分，該延伸部分的一部分安置於該測試基座與該頂部電路板之間，該DUT包括透過複數個電接點連接該頂部電路板的一上表面、與該上表面相對之一下表面，及鄰近於該下表面之一天線；及(b)自該DUT的該天線發射通過該裝置托座與該測試基座之一高頻波，其中該高頻波由安置於該測試基座的一下開口處的一測試天線接收。
  13. 如請求項12之測試方法，其中在(b)中進一步包含：透過一測試器控制該受測裝置的該天線發射該高頻波，其中該測試器經由安置於該測試基座與該頂部電路板之間的一轉換器板電連接該頂部電路板。
  14. 如請求項13之測試方法，其中在(b)中進一步包含：將至少由該DUT、該頂部電路板以及一連接基座所構成之一總成(assembly)向下移動，以將該頂部電路板電連接至該轉換器板，並使該裝置托座承接該DUT。
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