TWI720661B - 封裝積體電路之測試裝置及自動化測試設備 - Google Patents

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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：一腔體、一測試座、和一手臂。腔體包含一第一部和一第二部。測試座設置在該腔體之該第一部，用於承載一封裝積體電路，其中該封裝積體電路用於發射一無線訊號。手臂與該腔體之該第二部連接，用於取放和移送該封裝積體電路，其中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。

Description

封裝積體電路之測試裝置及自動化測試設備
本揭示是關於一種採用天線封裝的積體電路(integrated circuit with antenna in package，AiP IC)測試裝置，特別是關於一種可量測AiP IC發出之無線訊號之測試裝置及自動化測試設備。
請參照第1圖，其顯示傳統封裝積體電路1之測試裝置10之剖面示意圖。測試裝置10包含載板11和測試座12。測試座12設置在載板11上，且包含絕緣基座121和複數個彈簧針122，其中複數個彈簧針122設置在載板11與絕緣基座121之間。測試裝置10適用於量測採用傳統方式封裝後的封裝積體電路1，其不具備發射無線訊號之功能。傳統的封裝積體電路1的量測方式是將單顆封裝積體電路1放置在絕緣基座121上，並藉由彈簧針122來實現載板11與封裝積體電路1之間的訊號傳遞，以量測封裝積體電路1的電特性，進而獲取封裝積體電路1的接腳訊號。
然而，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積體電路的結構也趨於複雜。特別是，積體電路使用天線封裝(antenna in package，AiP)技術後變得益發複雜。然而，傳統的封裝積體電路1之測試裝置10缺乏量測無線訊號所必需的架構，故傳統的電接觸式量測方法已不敷使用。此外，傳統的封裝積體電路1的量測方式是仰賴人工方式取放待測的封裝積體電路1，故導致生產效能低不利於量產。
有鑑於此，有必要提出一種可發射無線訊號之封裝積體電路之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積體電路(integrated circuit，IC)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，包含一第一部和一第二部；一測試座，設置在該腔體之該第一部，用於承載一封裝積體電路，其中該封裝積體電路用於發射一無線訊號；以及一手臂，與該腔體之該第二部連接，用於取放和移送該封裝積體電路，其中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，該測試裝置還包含：一接收元件，與該測試座相對設置，用於接收該封裝積體電路發射之該無線訊號並根據該無線訊號產生一中間訊號；以及一分析儀器，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，用於接收該中間訊號並根據該中間訊號產生一測試結果。
在一較佳實施例中，該接收元件包含一標準積體電路，且該標準積體電路與該封裝積體電路是採用相同製程生產。
在一較佳實施例中，該手臂包含一中空殼體，且該中空殼體之殼體壁之厚度小於1公分。
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。
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，用於提供複數個封裝積體電路；以及一測試裝置，與該進料裝置相鄰，包含：一腔體，包含一第一部和一第二部；一測試座，設置在該腔體之該第一部，用於承載其中之一該複數個封裝積體電路，其中該封裝積體電路用於發射一無線訊號；以及一手臂，與該腔體之該第二部連接，用於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，以及藉由該手臂之移動帶動該腔體之該第二部相對於該腔體之該第一部移動，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，該手臂包含一中空殼體，且該中空殼體之殼體壁之厚度小於1公分。
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：一接收元件，與該測試座相對設置，用於接收該封裝積體電路發射之該無線訊號並根據該無線訊號產生一中間訊號；以及一分析儀器，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，用於接收該中間訊號並根據該中間訊號產生一測試結果。
在一較佳實施例中，該接收元件包含一標準積體電路，且該標準積體電路與該封裝積體電路是採用相同製程生產。
相較於先前技術，本揭示的實施例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。並且，藉由IC對IC的收發設計，可簡化測試裝置的結構與製造成本。
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2圖和第3圖，第2圖顯示本揭示之較佳實施例之測試裝置20之腔體210處於開放狀態之剖面示意圖，以及第3圖顯示本揭示之較佳實施例之測試裝置20之腔體210處於密閉狀態之剖面示意圖。測試裝置20適用於量測封裝積體電路3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3例如是採用天線封裝的積體電路(integrated circuit with antenna in package，AiP IC) 。
如第2圖和第3圖所示，測試裝置20包含腔體210、基座220、載板230、測試座240、接收元件250、手臂260、和分析儀器270。腔體210包含第一部211和第二部212，並且第一部211和第二部212可相對於彼此移動，以使得腔體210之內部為開放狀態(如第2圖所示)或密閉狀態(如第3圖所示)。
如第2圖和第3圖所示，基座220、載板230、測試座240、接收元件250皆設置在腔體210的第一部211，手臂260與腔體210的第二部212連接。並且，分析儀器270架設在腔體210的外部。具體來說，腔體210的第一部211包含相對的第一內表面和第二內表面。基座220固定在第一部211的第一內表面，且基座220藉由第一導線281與分析儀器270電性連接。舉例來說，第一導線281可從腔體210的內部貫穿通過腔體210並延伸到腔體210的外部。可選地，第一導線281可為多段式結構，並且腔體210的壁面設置有對應的插接介面，使得第一導線281的該等分段藉由插接介面連接，進而實現第一導線281與分析儀器270電性連接。載板230設置在基座220上且與基座220電性連接。較佳地，載板230包含電路板和形成在電路板上的轉接中介板(interposer)。並且，載板230與基座220皆設計有對應的訊號走線。測試座240包含絕緣基座241和複數個彈簧針242，其中絕緣基座241固定在載板230上，且該等彈簧針242與載板230的對應元件(例如接觸墊)對準。接收元件250設置在腔體210的第一部211之第二內表面。接收元件250藉由第二導線282與分析儀器270電性連接，其中第二導線282可採用與第一導線281相同或相似的接線設計。
如第2圖和第3圖所示，手臂260用於取放和移送封裝積體電路3，以將封裝積體電路3放置在測試座240上，或者是取走測試座240上的封裝積體電路3。具體來說，與腔體210的第二部212連接之手臂260可相對腔體210的第一部211移動，使得藉由手臂260之移動帶動腔體210的第二部212相對於第一部211移動。應當理解是，手臂260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260的各種移動(例如轉動、橫移、升降等)。並且，手臂260之一端設置有固定元件以將封裝積體電路3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2圖所示，當手臂260在移送封裝積體電路3時，腔體210處於開放狀態。並且，如第3圖所示，當手臂260取得一待測的封裝積體電路3之後，手臂260朝向腔體210的第一部211移動，以將封裝積體電路3放置在測試座240上。封裝積體電路3會與測試座240之每一彈簧針122之一端接觸。當手臂260移動至定點時，腔體210的第一部211和第二部212彼此密合，使得腔體210之內部為密閉狀態。應當注意的是，當腔體210處於密閉狀態時，腔體210可作為空中下載(over-the-air，OTA)系統的暗室(chamber)。舉例來說，腔體210的內部設置有吸波材料，並且當腔體210處於密閉狀態時，腔體210的內部會形成一個完整且無反射的量測空間。可選地，腔體210之第一部211和第二部212的接合處設置有適當的氣密元件，如墊片、氣密環等。或者是，第一部211和第二部212的接合處採用軟性材料，惟不侷限於此。
如第3圖所示，當手臂260移動至定點時，手臂260會對封裝積體電路3施加下壓力，使得測試座240的彈簧針242從初始狀態轉為受壓狀態，進而使得每一彈簧針242之一端與載板230上的對應元件(例如接觸墊)電性接觸。因此，彈簧針242的兩端分別與封裝積體電路3和載板230電連接。在測試時，分析儀器270發出一測試訊號31。測試訊號31沿著第一導線281傳遞至基座220。然後，基座220將測試訊號31依序經由載板230和測試座240傳遞至封裝積體電路3。封裝積體電路3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。接收元件250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經由第二導線282傳遞至分析儀器270。最後，分析儀器270接收中間訊號33並根據中間訊號33產生一測試結果。
應當注意的是，在本實施例中，接收元件250包含標準積體電路(golden IC)，並且標準積體電路與待測的封裝積體電路3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20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3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3是在自發自收訊號。也就是說，藉由分析儀器270發出的測試訊號31的數值可預先計算出封裝積體電路3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，分析儀器270可根據中間訊號33產生封裝積體電路3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3圖所示，由於無線訊號32會穿過手臂260以到達位於另一側的接收元件250，因此手臂260較佳是採用低損耗的結構和材料。在本實施例中，手臂260包含中空殼體261，且中空殼體261之殼體壁之厚度小於1公分。並且，中空殼體261的材料較佳是選用鐵氟龍。藉此設計，可大幅度地減少手臂260對無線訊號造成的路徑損耗。
請參照第4圖，其顯示本揭示之較佳實施例之自動化測試設備40之剖面示意圖。自動化測試設備40具有包含測試裝置20和進料裝置41。測試裝置20的結構如上所述，在此不在加以贅述。進料裝置41與測試裝置20相鄰。進料裝置41用於提供複數個待測的封裝積體電路3。可選地，進料裝置41為可存放多個封裝積體電路3的集貨箱、輸送帶等，不侷限於此。測試裝置20之手臂260在進料裝置41與測試座240之間移動以取放和移送該複數個封裝積體電路3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3的更換，並且藉由手臂的作動就可實現自動化量測，進而提高生產效率。
綜上所述，本揭示實施例之測試裝置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。並且，藉由IC對IC的收發設計，可簡化測試裝置的結構與製造成本。
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、20:測試裝置 210:腔體 211:第一部 212:第二部 220:基座 11、230:載板 12、240:測試座 121、241:絕緣基座 122、242:彈簧針 250:接收元件 260:手臂 261:中空殼體 270:分析儀器 281:第一導線 282:第二導線 3:封裝積體電路 31:測試訊號 32:無線訊號 33:中間訊號 40:自動化測試設備 41:進料裝置
第1圖顯示傳統封裝積體電路之測試裝置之剖面示意圖； 第2圖顯示本揭示之較佳實施例之測試裝置之腔體處於開放狀態之剖面示意圖； 第3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4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。
20:測試裝置
210:腔體
211:第一部
212:第二部
220:基座
230:載板
240:測試座
250:接收元件
260:手臂
261:中空殼體
270:分析儀器
281:第一導線
282:第二導線
3:封裝積體電路
31:測試訊號
32:無線訊號
33:中間訊號

Claims (10)

  1. 一種封裝積體電路之測試裝置，包含：一腔體，包含一第一部和一第二部；一測試座，設置在該腔體之該第一部，用於承載一封裝積體電路，其中該封裝積體電路用於發射一無線訊號；以及一手臂，與該腔體之該第二部連接，用於取放和移送該封裝積體電路，其中該手臂之一端設置有一固定元件以將該封裝積體電路保持於其上，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。
  2. 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：一接收元件，與該測試座相對設置，用於接收該封裝積體電路發射之該無線訊號並根據該無線訊號產生一中間訊號；以及一分析儀器，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，用於接收該中間訊號並根據該中間訊號產生一測試結果。
  3. 如請求項2之封裝積體電路之測試裝置，其中該接收元件包含一標準積體電路，且該標準積體電路與該封裝積體電路是採用相同製程生產。
  4. 如請求項1之封裝積體電路之測試裝置，其中該手臂包含一中空殼體，且該中空殼體之殼體壁之厚度小於1公分。
  5. 如請求項1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。
  6. 一種封裝積體電路之自動化測試設備，包含：一進料裝置，用於提供複數個封裝積體電路；以及 一測試裝置，與該進料裝置相鄰，包含：一腔體，包含一第一部和一第二部；一測試座，設置在該腔體之該第一部，用於承載其中之一該複數個封裝積體電路，其中該封裝積體電路用於發射一無線訊號；以及一手臂，與該腔體之該第二部連接，用於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，以及藉由該手臂之移動帶動該腔體之該第二部相對於該腔體之該第一部移動，以使得該腔體之內部為一密閉狀態或一開放狀態。
  7. 如請求項6之封裝積體電路之自動化測試設備，其中該手臂包含一中空殼體，且該中空殼體之殼體壁之厚度小於1公分。
  8. 如請求項6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。
  9. 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：一接收元件，與該測試座相對設置，用於接收該封裝積體電路發射之該無線訊號並根據該無線訊號產生一中間訊號；以及一分析儀器，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，用於接收該中間訊號並根據該中間訊號產生一測試結果。
  10. 如請求項9之封裝積體電路之自動化測試設備，其中該接收元件包含一標準積體電路，且該標準積體電路與該封裝積體電路是採用相同製程生產。
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