TWM595760U - 封裝積體電路之測試裝置及自動化測試設備 - Google Patents

Abstract

本揭示提供一種封裝積體電路之測試裝置及自動化測試設備。測試裝置包含腔體、測試座、和接收元件。該測試座與該腔體之第一內側壁連接，並且配置為承載一封裝積體電路。該接收元件與該腔體之第二內側壁連接，其中該接收元件與該測試座間隔一橫向距離。響應於該封裝積體電路與該測試座電性連接，該封裝積體電路之該訊號發射單元發射出一無線訊號，並且該無線訊號斜向地傳遞以到達該接收元件。

Description

封裝積體電路之測試裝置及自動化測試設備

本揭示是關於一種封裝積體電路之測試裝置，特別是關於一種可量測封裝積體電路發出之無線訊號的測試裝置及自動化測試設備。

現今，封裝之積體電路(integrated circuit，IC)的測試是運用SMA高頻電纜接頭(SMA connector)和同軸電纜(coaxial cable)將電路板中的負載板(load board)與自動測試設備(automatic test equipment，ATE)連接。並且，封裝IC經由測試座(socket)與負載板電性連接以藉由自動測試設備測試和分析封裝IC的性能表現。又，目前還發展出一種具有測試迴路的電路板的測試裝置，其是藉由將封裝IC與該電路板連接，接著控制封裝IC發送強訊號。該強訊號經過電路板的測試迴路送回到封裝IC。由於該強訊號通過測試迴路後會被損耗，因此回送到封裝IC的訊號為一弱訊號。藉此設計，能直接地測試封裝IC對訊號的接收靈敏度。上述傳統的測試方法皆是採用有線式方式來傳遞訊號。具體來說，訊號的傳遞路徑為從封裝IC發送之後，經由測試座再傳送至負載板。然而，當傳統的測試裝置在傳遞高頻訊號時，有線式訊號傳遞方法會導致高頻訊號在阻抗控制不易的位置(如電路板的導通孔或測試座的接腳)發生嚴重衰減，進而造成高頻訊號失真而無法量測。

另一方面，隨著電子產品朝向精密與多功能化發展，應用在電子產品內的IC結構也趨於複雜。舉例來說，採用天線封裝(antenna in package，AiP)技術的IC其具有收發無線訊號的能力。因此，現有的有線式量測方式已不敷使用。此外，傳統的封裝IC的量測方式是仰賴人工來拿取和放置待測的封裝IC，故導致生產效能低不利於量產。

有鑑於此，有必要提出一種可量測封裝IC發出之無線訊號的測試裝置及具有該測試裝置之自動化測試設備，以解決習知技術中存在的問題。

為解決上述習知技術之問題，本揭示之目的在於提供一種可測試封裝積體電路發出之無線訊號的測試裝置及自動化測試設備。

為達成上述目的，本揭示提供一種封裝積體電路之測試裝置，包含一腔體、一測試座、和一接收元件。該腔體包含一第一內側壁和一第二內側壁，其中該第一內側壁相對於該第二內側壁，且該第一內側壁和該第二內側壁間隔一縱向距離。該測試座與該腔體之該第一內側壁連接，並且配置為承載一封裝積體電路，其中該封裝積體電路包含一訊號發射單元。該接收元件與該腔體之該第二內側壁連接，其中該接收元件與該測試座間隔一橫向距離，並且該接收元件與放置在該測試座上之該封裝積體電路之該訊號發射單元對準，以及響應於該封裝積體電路與該測試座電性連接，該封裝積體電路之該訊號發射單元發射出一無線訊號，並且該無線訊號沿著該第一內側壁朝向該第二內側壁的方向斜向地傳遞以到達該接收元件。

在一較佳實施例中， 該腔體包含一第一部和一第二部，以及該測試裝置還包含一手臂，與該腔體之該第二部連接，配置為取放和移送該封裝積體電路，並且藉由該手臂之移動帶動該腔體之該第二部相對於該第一部移動，以使得該腔體之內部為一密閉狀態或一開放狀態。

在一較佳實施例中，該測試座和該接收元件設置在該腔體之該第一部。

在一較佳實施例中，該手臂從該腔體之該第二部之一側貫穿通過該第二部並延伸至該第二部之另一側。

在一較佳實施例中，該測試裝置還包含一分析與測試儀器，設置在該腔體之外部，並且與該測試座和該接收元件電性連接，其中該分析與測試儀器根據該無線訊號產生一測試結果。

本揭示還提供一種封裝積體電路之自動化測試設備，包含：一進料裝置和一測試裝置。進料裝置配置為提供複數個封裝積體電路。測試裝置設置在該進料裝置之下游，包含一腔體、一測試座、一接收元件、和一手臂。腔體包含一第一內側壁和一第二內側壁，其中該第一內側壁相對於該第二內側壁，且該第一內側壁和該第二內側壁間隔一縱向距離。測試座與該腔體之該第一內側壁連接，並且配置為承載其中之一該複數個封裝積體電路，其中每一該封裝積體電路包含一訊號發射單元。接收元件與該腔體之該第二內側壁連接，其中該接收元件與該測試座間隔一橫向距離，並且該接收元件與放置在該測試座上之該封裝積體電路之該訊號發射單元對準，以及響應於該封裝積體電路與該測試座電性連接，該封裝積體電路之該訊號發射單元發射出一無線訊號，並且該無線訊號沿著該第一內側壁朝向該第二內側壁的方向斜向地傳遞以到達該接收元件。手臂配置在該進料裝置與該測試座之間移動以取放和移送該複數個封裝積體電路的其中之一。

在一較佳實施例中，該腔體包含一第一部和一第二部，以及該手臂與該腔體之該第二部連接，並且藉由該手臂之移動帶動該腔體之該第二部相對於該第一部移動，以使得該腔體之內部為一密閉狀態或一開放狀態。

在一較佳實施例中，該測試座和該接收元件設置在該腔體之該第一部。

在一較佳實施例中，該手臂從該腔體之該第二部之一側貫穿通過該第二部並延伸至該第二部之另一側。

在一較佳實施例中，該測試裝置還包含一分析與測試儀器，設置在該腔體之外部，並且與該測試座和該接收元件電性連接，其中該分析與測試儀器根據該無線訊號產生一測試結果。

相較於先前技術，本揭示之測試裝置和自動化測試設備藉由可分離的腔體搭配移動式手臂的設計來創造出可用於測試封裝積體電路發出之無線訊號之環境以及實現自動化測試之功效。

爲了讓本揭示之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本揭示較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請參照第1圖和第2圖，第1圖顯示本揭示之較佳實施例之測試裝置10之腔體110處於開放狀態之剖面示意圖，以及第2圖顯示本揭示之較佳實施例之測試裝置之腔體處於密閉狀態之剖面示意圖。測試裝置10適用於量測封裝積體電路2發出之符合任一種無線標準或協議的無線訊號，包括但不限於WiFi (IEEE802.11家族)、WiMAX (IEEE 802.16家族)、IEEE 802.20、長期演進技術(long term evolution，LTE)、EV-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、藍牙、其衍生者、以及被規定爲3G、4G、5G、及任何其它無線協議的訊號。封裝積體電路2例如是採用天線封裝的積體電路(integrated circuit with antenna in package，AiP IC) 。

如第1圖和第2圖所示，測試裝置10包含腔體110、基座120、載板130、測試座140、接收元件150、手臂160、和分析與測試儀器170。腔體110包含第一部111和第二部112，並且第一部111和第二部112可相對於彼此移動，以使得腔體110之內部為開放狀態(如第1圖所示)或密閉狀態(如第2圖所示)。

如第1圖和第2圖所示，基座120、載板130、測試座140、接收元件150皆設置在腔體110的第一部111，手臂160與腔體110的第二部112連接。並且，分析與測試儀器170架設在腔體110的外部。具體來說，腔體110的第一部111包含相對的第一內側壁113和第二內側壁114。基座120固定在第一部111的第一內側壁113，且基座120藉由分析與測試儀器170的第一電纜線171與分析與測試儀器170電性連接。舉例來說，分析與測試儀器170的第一電纜線171可從腔體110的內部貫穿通過腔體110並延伸到腔體110的外部。可選地，分析與測試儀器170的第一電纜線171可為多段式結構，並且腔體110的壁面設置有對應的插接介面，使得分析與測試儀器170的第一電纜線171的該等分段藉由插接介面連接，進而實現分析與測試儀器170的第一電纜線171與分析與測試儀器170電性連接。載板130設置在基座120上且與基座120電性連接。較佳地，載板130包含電路板和形成在電路板上的轉接中介板(interposer)。並且，載板130與基座120皆設計有對應的訊號走線。測試座140包含絕緣基座141和複數個彈簧針142，其中絕緣基座141固定在載板130上，且該等彈簧針142與載板130的對應元件(例如接觸墊)對準。接收元件150設置在腔體110的第一部111之第二內側壁114。接收元件150藉由分析與測試儀器170的第二電纜線172與分析與測試儀器170電性連接，其中分析與測試儀器170的第二電纜線172可採用與分析與測試儀器170的第一電纜線171相同或相似的接線設計。

如第1圖和第2圖所示，腔體110的第一內側壁113和第二內側壁114彼此間隔一縱向距離H，以及測試座140和接收元件150兩者間隔一橫向距離L。應當理解的是，在此所指的橫向與縱向兩者互相垂直。此外，如第2圖所示，封裝積體電路2包含訊號發射單元21。並且，接收元件150與放置在測試座140上之封裝積體電路2之訊號發射單元21對準。

如第1圖和第2圖所示，手臂160用於取放和移送封裝積體電路2，以將封裝積體電路2放置在測試座140上，或者是取走測試座140上的封裝積體電路2。具體來說，與腔體110的第二部112連接之手臂160可相對腔體110的第一部111移動，使得藉由手臂160之移動帶動腔體110的第二部112相對於第一部111移動。應當理解是，手臂160包含底座、旋轉臂、吊鉤、感測器、控制器、驅動器等多種元件以實現手臂160的各種移動(例如轉動、橫移、升降等)。並且，手臂160之一端設置有固定元件以將封裝積體電路2保持於其上。舉例來說，該固定元件可為夾爪、真空吸盤等。

如第1圖所示，當手臂160在移送封裝積體電路2時，腔體110處於開放狀態。並且，如第2圖所示，當手臂160取得一待測的封裝積體電路2之後，手臂160朝向腔體110的第一部111移動，以將封裝積體電路2放置在測試座140上。封裝積體電路2會與測試座140之每一彈簧針122之一端接觸。當手臂160移動至定點時，腔體110的第一部111和第二部112彼此密合，使得腔體110之內部為密閉狀態。可以理解的是，當腔體110處於密閉狀態時，腔體110可作為空中下載(over-the-air，OTA)系統的暗室(chamber)。具體來說，腔體110的內部設置有吸波材料，並且當腔體110處於密閉狀態時，腔體110的內部會形成一個完整且無反射的量測空間。藉此設計，可減少外在環境的干擾，降低訊號損失，進而使量測結果更為準確。可選地，腔體110之第一部111和第二部112的接合處設置有適當的氣密元件，如墊片、氣密環等。在一實施例中，第一部111和第二部112的接合處採用軟性材料，惟不侷限於此。

如第2圖所示，當手臂160移動至定點時，手臂160會對封裝積體電路2施加下壓力，使得測試座140的彈簧針142從初始狀態轉為受壓狀態，進而使得每一彈簧針142之一端與載板130上的對應元件(例如接觸墊)電性接觸。因此，彈簧針142的兩端分別與封裝積體電路2和載板130電性連接。在測試時，分析與測試儀器170發出一測試訊號31。測試訊號31沿著分析與測試儀器170的第一電纜線171傳遞至基座120。然後，基座120將測試訊號31依序經由載板130和測試座140傳遞至封裝積體電路2。封裝積體電路2根據測試訊號31而發出無線訊號32，例如毫米波(mmWAVE)射頻訊號。此外，本揭示之測試裝置10尤其適用於測試頻率範圍介於28GHz至39GHz之間的高頻無線訊號。應當注意的是，在本揭示中，由於測試座140和接收元件150兩者間隔一橫向距離L，因此無線訊號32會沿著腔體110之第一內側壁113朝向第二內側壁114的方向斜向地傳遞以到達接收元件150。接收元件150接收無線訊號32並根據無線訊號32產生中間訊號33。接著，中間訊號33經由分析與測試儀器170的第二電纜線172傳遞至分析與測試儀器170。最後，分析與測試儀器170接收中間訊號33並根據中間訊號33產生一測試結果。

可選地，接收元件150包含標準積體電路(golden IC)。標準積體電路與待測的封裝積體電路2是採用相同製程生產。標準積體電路是選自於電特性表現皆符合規範的積體電路。本揭示藉由IC對IC的收發設計，可簡化測試裝置10的結構與製造成本。詳言之，理論上，標準積體電路與封裝積體電路2具有相同的訊號的收發能力，故IC對IC的配置相當於封裝積體電路2是在自發自收訊號。也就是說，藉由分析與測試儀器170發出的測試訊號31的數值可預先計算出封裝積體電路2應當發出的無線訊號32的理論值。應當理解的是，訊號在傳遞過程中會有一定的路徑所耗，故可將理論能量值減去路徑損耗後獲得一預定能量值，其相當於標準積體電路應當接收到的數值。因此，標準積體電路可藉由其內部的處理器比對預定能量值與接收到的無線訊號32的實際能量值而產生比對結果(即中間訊號33)。中間訊號33帶有對預定能量值與無線訊號32的實際能量值是否相同的訊息(例如以0或1表示)。藉此，分析與測試儀器170可根據中間訊號33產生封裝積體電路2是否符合規範的測試結果。反觀，傳統OTA系統是採用天線與反射片作為接收元件，其需要搭配複雜的演算與昂貴的運算儀器，進而增加生產成本。進一步來說，習知技術的接收元件的設計複雜，例如必須符合天線發送訊號時對遠近場的要求、實現球面波與平面波的轉換等。並且，天線接收的訊號需要傳送至量測儀器以進行一系列複雜的分析與運算，最終才能獲得測試結果。因此，傳統的測試裝置存在結構設置困難、運算複雜、製造成本高昂等缺點。

如第2圖所示，由於無線訊號32會穿過手臂160以到達位於另一側的接收元件150，因此手臂160較佳是採用低損耗的結構和材料。在一實施例中，手臂160之殼體壁之厚度小於1公分。並且，手臂160的材料較佳是選用鐵氟龍。藉此設計，可大幅度地減少手臂160對無線訊號造成的路徑損耗。

請參照第3圖，其顯示本揭示之較佳實施例之自動化測試設備1之剖面示意圖。自動化測試設備1包含測試裝置10和進料裝置11。測試裝置10的結構如上所述，在此不在加以贅述。進料裝置11與測試裝置10相鄰，並且測試裝置10設置在進料裝置11的下游。進料裝置11用於提供複數個待測的封裝積體電路2。可選地，進料裝置11為可存放多個封裝積體電路2的集貨箱、輸送帶等，不侷限於此。測試裝置10之手臂160在進料裝置11與測試座140之間移動以取放和移送該複數個封裝積體電路2的其中之一。藉此設計，在大量生產時，不需要以人工來執行封裝積體電路2的更換，並且藉由手臂的作動就可實現自動化量測，進而減少測試時間以及提高生產效率。

綜上所述，本揭示之測試裝置和自動化測試設備藉由可分離的腔體搭配移動式手臂的設計來創造出可用於測試封裝積體電路發出之無線訊號之環境以及實現自動化測試之功效。

以上僅是本揭示的較佳實施方式，應當指出，對於所屬領域技術人員，在不脫離本揭示原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視爲本揭示的保護範圍。

10:測試裝置 110:腔體 111:第一部 112:第二部 113:第一內側壁 114:第二內側壁 120:基座 130:載板 140:測試座 141:絕緣基座 142:彈簧針 150:接收元件 160:手臂 170:分析與測試儀器 171:第一電纜線 172:第二電纜線 2:封裝積體電路 21:訊號發射單元 31:測試訊號 32:無線訊號 33:中間訊號 1:自動化測試設備 11:進料裝置 L:橫向距離 H:縱向距離

第1圖顯示本揭示之較佳實施例之測試裝置之腔體處於開放狀態之剖面示意圖； 第2圖顯示本揭示之較佳實施例之測試裝置之腔體處於密閉狀態之剖面示意圖；以及 第3圖顯示本揭示之較佳實施例之自動化測試設備之剖面示意圖。

10:測試裝置

110:腔體

111:第一部

112:第二部

113:第一內側壁

114:第二內側壁

120:基座

130:載板

140:測試座

141:絕緣基座

142:彈簧針

150:接收元件

160:手臂

170:分析與測試儀器

171:第一電纜線

172:第二電纜線

2:封裝積體電路

L:橫向距離

H:縱向距離

Claims (10)

1. 一種封裝積體電路之測試裝置，包含： 一腔體，包含一第一內側壁和一第二內側壁，其中該第一內側壁相對於該第二內側壁，且該第一內側壁和該第二內側壁間隔一縱向距離； 一測試座，與該腔體之該第一內側壁連接，並且配置為承載一封裝積體電路，其中該封裝積體電路包含一訊號發射單元；以及 一接收元件，與該腔體之該第二內側壁連接，其中該接收元件與該測試座間隔一橫向距離，並且該接收元件與放置在該測試座上之該封裝積體電路之該訊號發射單元對準，以及響應於該封裝積體電路與該測試座電性連接，該封裝積體電路之該訊號發射單元發射出一無線訊號，並且該無線訊號沿著該第一內側壁朝向該第二內側壁的方向斜向地傳遞以到達該接收元件。
2. 如請求項1之封裝積體電路之測試裝置，其中該腔體包含一第一部和一第二部，以及該測試裝置還包含一手臂，與該腔體之該第二部連接，配置為取放和移送該封裝積體電路，並且藉由該手臂之移動帶動該腔體之該第二部相對於該第一部移動，以使得該腔體之內部為一密閉狀態或一開放狀態。
3. 如請求項2之封裝積體電路之測試裝置，其中該測試座和該接收元件設置在該腔體之該第一部。
4. 如請求項2之封裝積體電路之測試裝置，其中該手臂從該腔體之該第二部之一側貫穿通過該第二部並延伸至該第二部之另一側。
5. 如請求項1之封裝積體電路之測試裝置，其中該測試裝置還包含一分析與測試儀器，設置在該腔體之外部，並且與該測試座和該接收元件電性連接，其中該分析與測試儀器根據該無線訊號產生一測試結果。
6. 一種封裝積體電路之自動化測試設備，包含： 一進料裝置，配置為提供複數個封裝積體電路；以及 一測試裝置，設置在該進料裝置之下游，包含： 一腔體，包含一第一內側壁和一第二內側壁，其中該第一內側壁相對於該第二內側壁，且該第一內側壁和該第二內側壁間隔一縱向距離； 一測試座，與該腔體之該第一內側壁連接，並且配置為承載其中之一該複數個封裝積體電路，其中每一該封裝積體電路包含一訊號發射單元； 一接收元件，與該腔體之該第二內側壁連接，其中該接收元件與該測試座間隔一橫向距離，並且該接收元件與放置在該測試座上之該封裝積體電路之該訊號發射單元對準，以及響應於該封裝積體電路與該測試座電性連接，該封裝積體電路之該訊號發射單元發射出一無線訊號，並且該無線訊號沿著該第一內側壁朝向該第二內側壁的方向斜向地傳遞以到達該接收元件；以及 一手臂，配置在該進料裝置與該測試座之間移動以取放和移送該複數個封裝積體電路的其中之一。
7. 如請求項6之封裝積體電路之自動化測試設備，其中該腔體包含一第一部和一第二部，以及該手臂與該腔體之該第二部連接，並且藉由該手臂之移動帶動該腔體之該第二部相對於該第一部移動，以使得該腔體之內部為一密閉狀態或一開放狀態。
8. 如請求項7之封裝積體電路之自動化測試設備，其中該測試座和該接收元件設置在該腔體之該第一部。
9. 如請求項7之封裝積體電路之自動化測試設備，其中該手臂從該腔體之該第二部之一側貫穿通過該第二部並延伸至該第二部之另一側。
10. 如請求項6之封裝積體電路之自動化測試設備，其中該測試裝置還包含一分析與測試儀器，設置在該腔體之外部，並且與該測試座和該接收元件電性連接，其中該分析與測試儀器根據該無線訊號產生一測試結果。

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