CN113661397A - 测试布置、自动化测试设备、以及用于测试包括电路和耦合到该电路的天线的被测装置的方法 - Google Patents

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CN113661397A CN201980095285.2A CN201980095285A CN113661397A CN 113661397 A CN113661397 A CN 113661397A CN 201980095285 A CN201980095285 A CN 201980095285A CN 113661397 A CN113661397 A CN 113661397A
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Abstract

根据本发明的一个实施例是一种用于测试包括有源电路和耦合到该电路的天线的DUT的测试布置。所述测试布置包括DUT位置和探针。此外，所述测试布置包括接地区域，其被配置为用作DUT的天线的天线接地区域。探针可以定位在接地区域附近。接地区域包括微小开口，使得天线馈电阻抗不受影响或不受显著影响。DUT位置处于接地区域的第一侧，而探针布置在接地区域的第二侧。探针适于经由开口弱耦合到DUT的天线，以便探测当DUT的电路对DUT的天线馈电时的信号，和/或以便将由天线馈送到DUT的电路的信号耦合到天线。

Description

测试布置、自动化测试设备、以及用于测试包括电路和耦合到 该电路的天线的被测装置的方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种用于测试包括电路和耦合到该电路的天线的被测装置的测试布置。根据本发明的其他实施例涉及一种具有用于测试包括电路和耦合到该电路的天线的被测装置的单个或多个位点(site)的自动化测试设备。根据本发明的其他实施例涉及一种用于测试包括电路和耦合到该电路的天线的被测装置的方法。根据本发明的实施例涉及一种用于具有嵌入式天线阵列的集成电路或合并了集成电路的模块的空中(over-the-air)电子测试的系统和方法。
背景技术
随着对集成、小型化和无线连接的不断推动，正在开发新一代用于无线应用(例如5G或WiGig)的装置，其将通信天线包括在集成电路晶片或封装中而不是像前几代那样是分开的。这些天线通常被实现为具有多个元件的阵列天线。
毫米波频率的无线移动或游牧通信保证了每用户每秒千兆比特的数据速率。因此，基于WLAN和/或蜂窝的5G标准均设想例如高达28GHz、39GHz、60GHz或更高的频率的用户接入。为了实现相关的链路距离，尽管毫米波频率处的自由空间衰减很高，例如，可以在链路两端、在基站侧以及在用户装置侧采用高指向性天线。为了支持移动性和/或灵活性，例如，可以在用户装置侧采用使用例如相控阵原理的电子波束操控。
毫米波频谱提供了频率带宽资源，例如用于高吞吐量或高数据速率的无线传输。因此，例如5G无线通信以及例如先进的WiFi系统都设想使用毫米波。根据弗里斯传输方程
Figure BDA0003296213640000021
其中
·Prec和Pt为接收功率和发送功率，
·Grec和Gt为天线增益，
·r为距离，
·并且λ0代表信号在空气中的波长，
毫米波频率下的高自由空间损耗或单位距离的高衰减可以通过例如无线链路一端或两端的高增益天线来补偿。高增益天线具有窄波束宽度。例如，对于移动或游牧应用，天线的波束方向可以被适当地调节并指向链路的相对端。这包括调整极化。
为了收发器电子器件与空中接口之间的紧凑性、低成本和低损耗，封装集成天线阵列模块受到青睐，其包括一个或几个多收发器集成电路连同多层平面天线阵列。天线阵列的形状因数起着重要的作用，因此具有垂直于阵列的优选为双线性极化的波束的二维平面阵列可以与源自具有端射、优选为侧向辐射的线性阵列的波束一起使用。
例如，大多数应用依赖于电子波束操控和/或波束切换，不依赖于机械装置来改变波束方向，而是通过使用天线阵列来实现。尽管并非严格要求，但许多天线阵列仍将阵列的辐射元件彼此靠近放置，以便例如避免在不需要的方向上的辐射或阵列的辐射器的相应贡献的相长干扰。对于平面阵列，阵列的元件之间的典型距离或中心到中心距离例如约为0.6倍的波长λ0(其为自由空间波长)。
因此，通用天线阵列由平面上的多个辐射器元件组成，每个辐射器元件允许在垂直于平面的方向上和以该垂直轴为中心的空间扇区中的两个正交、隔离的极化中的辐射。该阵列布置在平面中的两个方向上可以是周期性的，周期性为0.6×λ0。
这种天线阵列的标准操作例如涉及来自阵列元件的所有辐射贡献在给定空间方向上的可预测相长干扰。这要求每个辐射器元件在幅度和相位方面的明确定义的(优选地对于包括发送和/或接收电子设备的两个极化的)操作。
相当复杂的集成电路可以在芯片上组合例如多达32个收发器通道和/或内置自测功能。完整的辐射模块合并了一个或几个集成收发器芯片以及具有信号分布和天线阵列的多层板，表现出显著的封装复杂性，因此需要在生产中进行测试。
此外，例如，用户装置可以在装置的不同的、空间分离的位置处包括几个辐射模块，并且它可以在多波束或MIMO模式下操作。尤其牵涉到在空中(OTA)测试中对这种用户装置的全套能力的测试。
过去，天线不包括在被测装置(DUT)中，使用标准射频(RF)测量技术通过电气连接来测试这些装置。在晶片中或封装中具有集成天线阵列的无线DUT可以在其任务模式下通过互易天线或天线阵列来测试，该互易天线或天线阵列测量来自DUT的无线信号和/或还可以向DUT提供激励信号。换言之，具有集成天线阵列的DUT不仅可以在DUT的发送模式下测试，还可以或者在某些情况下需要在DUT的接收模式下测试。用于测试这些类型的装置的自动化测试设备(ATE)或系统需要一种方法和探针和/或天线来无线地接收和激发DUT，也称为空中(OTA)测试。
利用集成天线阵列测量DUT的标准措施是在适当屏蔽的测量外壳上在远场测量区域中(这表明远离DUT)使用标准的现成的天线，如喇叭天线。
可以通过利用探针以某个明确定义的距离来测量周围空间以便使用球坐标θ和
Figure BDA0003296213640000031
在所有空间方向上绘制辐射强度以用于测量发送(而测量接收类似)，来测试阵列的操作。这个构思通常在具有球面扫描能力的天线电波测量暗室中实现。
除了精密球面扫描的机械复杂性外，阵列与探针天线之间的距离可能相当大，测量可能在阵列天线的远场区域中进行。远场的最小距离在大约几个约束条件下大约为2×D2/λ0，其中D代表天线阵列的最大尺寸，通常为阵列孔径的对角线长度。在中高增益毫米波阵列中，这个远场距离可能有几米。
由于要在电波暗室中安装大量连接了测试收发器的天线探针，将传统电波暗室措施调整来用于远场测量成为一项非常昂贵的投资。由于每个装置的测量时间过长，这种措施对于生产测试也不实用。
这种措施虽然非常适合实验室类型的测量设置，但由于所需的尺寸，可能无法集成到用于集成电路大批量测试的标准测试单元中。此外，通过利用单个天线在远场区域中工作，其将DUT天线阵列测量为单个波束，这表明所有天线元件都在辐射并且它们的信号组合成单个波束，而不是DUT天线阵列上的每个元件分开。如果将探测天线靠近DUT上的天线阵列的每个单独天线元件，测量或探测天线本身将干扰DUT天线阵列元件并使测量无效。
替代地，探针优选地可以在所谓的辐射近场中以较短的距离围绕天线阵列进行球面扫描。可以通过使用傅立叶变换以数学方式将这些包括幅度和/或相位的测量数据变换到远场。在某种程度上，这些数据也可以向天线阵列变换，直到获得或近似获得跨越辐射孔径的局部场分布为止。然后，可以定位单个故障天线阵列辐射器元件。
回归传统的近场测量，即，通过在大型辐射结构的辐射近场中探测它们并随后进行数学变换来对它们进行电气表征是没有帮助的，因为DUT的测量时间变得很大，因为例如需要扫描所有空间方向。
对于生产测试或对于完整辐射模块的校准，对从辐射模块的给定收发器到其连接的辐射器元件的空中接口的路径进行表征可能就足够了。假设辐射模块的一种测试模式支持所有收发器的顺序测试，可以采用放置在阵列天线前面的单个探针天线(与其距离很小或在天线阵列的辐射近场中，但仍然在阵列的单个辐射元件的远场中)进行这样的测试。
换句话说，在单个空间方向上在幅度和相位上连同相关联的发送或接收链一起探测单个天线阵列辐射器的操作。如果这如所要求的那样奏效，则假定所有其他方向上的辐射性质(包括与其他阵列元件的耦合)也奏效。后一种假定基于设计、仿真或已知良好装置的在先测量。这种措施的一个示例是，当探针天线放置在阵列前面时。阵列的元件一个接一个地被选中。天线阵列与探针天线之间的距离为使得探针天线在阵列天线的辐射近场中，但在单个辐射阵列元件的远场中。非反射和/或吸收外壳允许紧凑的设置。
尽管该构思很简单，但也有几个缺点。首先，作为顺序构思，其可能比更并行化的措施更耗时。其次，根据该设置的几何形状，探针天线在不同角度下“看到”紧凑设置中的大型天线阵列的各个辐射元件，因此绝对测量相当复杂，并因此只有与已知良好装置的比较看起来会简单。第三，从“开启”的辐射器元件到其他辐射器元件的耦合可能以相当复杂的方式(比如通过自由空间但不在远场中和/或通过板表面波和/或通过收发器失配)叠加到测量的响应上，并且可能无法可靠地量化。
鉴于这种情况，需要一种对测试包括电路和耦合到该电路的天线的DUT的复杂性、准确性和成本之间的折衷带来改进的构思。
发明内容
根据本发明的一个方面，已经发现，在所谓的近场电磁操作范围内，在距离DUT非常近的范围内无线地测试DUT是有利的。这不仅避免了在远场电磁工作范围内奏效的方案(其中测量天线需要远离DUT)的集成和/或机械问题，而且还允许DUT天线阵列上的每个单独天线元件的测量。
根据本发明的一个实施例是一种测试布置，其用于例如使用ATE测试DUT，所述DUT包括有源电路(例如MMIC)和耦合到该电路的天线。
所述测试布置包括DUT位置和探针。此外，所述测试布置包括例如典型尺寸为大约λ0×λ0的接地区域(例如金属平面)，该接地区域被配置为用作DUT的天线的天线接地区域。探针可以定位在接地区域附近，例如在λ0/20或更小的小距离之内。
接地区域包括尺寸例如小于或等于0.2×λ0的微小开口，使得天线馈电阻抗不受影响或不受显著影响。DUT位置处于接地区域的第一侧，而探针布置在接地区域的第二侧。
探针适于经由所述开口弱耦合到DUT的天线，以便探测当由DUT的电路对DUT的天线馈电时的信号，和/或以便将由天线馈送到DUT的电路的信号耦合到天线。
所述测试布置可以容易地集成在用来电子地测试大量集成电路的当前的自动化测试单元上。
换言之，该新颖的探测构思或测试布置可用于测试芯片嵌入式封装(比如嵌入式晶圆级球栅阵列(eWLB)封装)中的(优选为平面)天线，其中天线所需的接地平面是将要在其上安装该模块的电路板的一部分，并且例如由具有所述开口的接地区域来提供(其中当从天线看去时探针布置在所述开口的后面)。
所提出的构思或测试布置可以应用于测试需要外部反射器(例如板上反射器)的封装内天线。这种DUT例如是具有偶极和/或贴片天线的eWLB封装，其中将要在其上安装该封装的电路板为天线辐射器提供金属接地。
为了测试这种包括天线的封装，测试器在所定义的位置提供接地。该接地随后将成为天线的一部分。可以使用背面上的测试线路通过在该接地中的微小开口来探测感应到该接地金属中的电流。探测所述电流可以包括弱探测，即在天线与探针之间以显著衰减进行探测以避免探测干扰到天线操作。
在一个优选实施例中，所述探针是导电的。导电探针可以将天线激发的波引导到馈电点，或者可以通过激发DUT的天线将波从馈电点向DUT引导。
在一个优选实施例中，探针形成传输线，或者是例如由探针和接地区域(例如在避开DUT的一侧上)形成的微带线的传输线的一部分。探针可以可选地与接地区域短路，例如在与接地区域中用于耦合的微小开口相距λ0/20或更小的小距离之内。例如，传输线是一种用于传导射频交流电并考虑到它们的波特性的结构化设计。因此，可以经由传输线引导波，从而允许评估由天线辐射的信号。
在一个优选实施例中，探针允许弱耦合到天线，并且允许测量与周围其他信号明显不同的天线信号。
在一个优选实施例中，接地区域和/或探针集成到DUT测试设备的DUT位置中。将接地区域和探针集成到DUT位置中实现了小尺寸的紧凑测试布置。
在一个优选实施例中，探针被布置为耦合到通过接地区域中的开口泄漏的场，以探测由DUT的天线(主要)在接地区域的第一侧的方向上辐射的信号。通过接地区域的小开口耦合到场允许探测由DUT从接地区域的第二侧辐射到接地区域的第一侧的方向的信号，因此它允许保持较小的测试布置的尺寸。
在一个优选实施例中，微小开口和探针定位在接地区域的中心区域中，该接地区域用作DUT的贴片天线的接地区域。在一些情况下，将探针和开口定位在接地区域的中心区域中可以使得从DUT的天线接收到的信号最大化和/或使得开口和探针对DUT的影响保持相当小。
在一个优选实施例中，DUT位置包括至少一个接触区域，在该接触区域中布置了用于接触DUT的接触装置，例如弹簧针或弹簧加载触点。在其后面布置了探针的接地区域位于接触区域旁边，使得当DUT放置在DUT位置中时，DUT的触点接触该接触装置，并且使得当DUT放置在DUT位置中时DUT的集成天线处于接地区域附近。包括接触区域的DUT位置例如允许为DUT的有源电路或天线供电。此外，它可以允许在DUT的电路与测试布置之间传递数据。
在一个优选实施例中，在其后面布置了探针的接地区域被布置在测试布置的两个接触区域之间。所述接触区域与同一DUT相关联，使得当DUT放置在DUT位置中时，布置在DUT的两个接触区域之间的DUT的集成天线处于在其后面布置了探针的接地区域附近。
在一些情况下，为了最大化空间利用，该优选实施例可以包括多于一个(例如两个)接触区域。不同类型的DUT可能需要不同的接触装置和/或接触区域。
在一个优选实施例中，在其后面布置了探针的接地区域处于具有用于接触DUT的触点的平面中，例如使得当DUT耦合到触点时，接地平面与DUT的距离与其上将会安装DUT的印刷电路板的表面的距离相同，在+/-20％的距离内。
因此，当将DUT正确插入测试布置中并经由测试布置的触点进行连接时，接地区域代替了接地平面和印刷电路板。
因此，测试布置可以用于在接近现实的情况下探测DUT的天线的信号，其中DUT的天线在电路板附近，电路板包括连接器或接触焊盘和接地平面。在具有用于接触DUT的触点的平面中具有接地区域的测试布置可以仿真或近似这种常见用例。
此外，这种布置允许将探针定位在接地区域后面，例如在距地面区域λ0/20或更小的距离之内。
在一个优选实施例中，所述开口为缝隙，并且探针的主延伸部在+/-20度的容差内与缝隙的主延伸部正交。将缝隙和探针定位为使得探针的主延伸部在+/-20度的容差内与缝隙的主延伸部正交，可以例如使得由DUT的天线发送的接收信号最大化。
在一个优选实施例中，所述开口为缝隙，其中缝隙的主延伸部短于或等于DUT的天线的频率范围的中心频率处的自由空间波长的0.2倍。微小缝隙(例如主延伸部为0.2×λ0)可以允许以天线馈电阻抗不受影响或不受显著影响的方式来探测信号。
在一个优选实施例中，所述开口或缝隙被布置为使得由DUT的天线激发的在缝隙位置处的接地区域中的局部电流方向在+/-20度的容差内垂直于缝隙的主延伸部。将缝隙定位为使得缝隙位置处的接地区域中的局部电流方向在+/-20度的容差内大致垂直于缝隙的主延伸部，可以例如使得由DUT天线发送的接收信号最大化。
根据本发明的一个实施例是具有包括测试布置的单个或多个位点的自动化测试设备(ATE)，其中该测试布置适于测试包括有源电路(例如MMIC)和耦合到该电路的天线的DUT。
上述测试布置可以集成在ATE中，该ATE可以用于电子地测试大量集成电路。ATE也可以具有多个位点和/或多个测试布置，以提高测试过程的效率和/或速度。
可以以中等成本和中等尺寸以高DUT密度实现本文描述的测试布置。
在一个优选实施例中，DUT包括多个天线和一个或多个有源电路，例如MMIC。
在一个优选实施例中，测试布置包括一个或多个接地板，每个接地板分别具有一个或多个开口和一个或多个探针，其中每个探针可以与DUT的天线相关联，或者其中两个或更多个探针可以与探针的一些或所有天线相关联，以例如感测多个极化或圆极化或椭圆极化。
DUT可以包括多于一个天线和/或有源电路，其可以可选地由定位在所述一个或多个接地板的第二侧的一个或多个探针来探测和/或测试。
在一个实施例中，用于所发送的无线信号的吸收器可选地定位在DUT上方，或者在与天线接地相对的DUT的第一侧，在DUT天线阵列的辐射近场距离内。这种吸收器允许保持ATE结构紧凑，同时避免天线阵列的天线辐射器元件之间不需要的耦合，以及避免天线馈电阻抗匹配条件的不需要的劣化，即失谐。
根据本发明的其他实施例创建了相应的方法。
然而，应当注意的是，这些方法基于与相应设备相同的考虑。此外，对于本文相对于所述设备无论是单独的还是组合地描述的功能和细节，这些方法均可以由任何特征来补充。
附图说明
随后将参照附图描述根据本申请的实施例，其中：
图1示出用于测试包括电路和耦合到该电路的天线的被测装置的测试布置的实施例的示意性表示；
图2a示出用于测试被测装置的测试布置的示意性3D表示；
图2b示出对图2A的测试布置的开口进行了放大的示意性3D表示；
图2c示出包括天线的被测装置的示意性3D表示；
图2d示出耦合到被测装置的测试布置的示意性3D表示；
图3示出用于测试包括电路和耦合到该电路的天线的被测装置的测试布置的实施例的示意性表示；
图4a示出传统嵌入式晶圆级球栅阵列(eWLB)封装概念的示意性表示；
图4b示出不同的传统天线设计示例；
图4c示出将利用测试布置来测试的被测装置的设计；
图5示出将利用测试布置来测试的被测装置的设计；
图6示出包括图1中描述的测试布置的自动化测试设备(ATE)的一个实施例的示意性表示。
具体实施方式
下面将描述不同的创造性实施例和方面。此外，其他实施例将由所附权利要求限定。
应当注意，由权利要求限定的任何实施例可以可选地由本文描述的任何细节、特征和功能来补充。此外，本文描述的实施例可以单独使用，并且还可以可选地由权利要求中包括的任何细节、特征和功能来补充。
此外，应当注意，本文描述的各个方面可以单独使用或组合使用。因此，可以将细节添加到所述各个方面中的每一个，而不将细节添加到所述方面中的另一个。还应当注意，本公开明确或隐含地描述了可用于测试布置或自动化测试设备(ATE)中的特征。因此，本文描述的任何特征可以在测试布置的上下文中或在自动化测试设备的上下文中使用。
此外，本文公开的与方法相关的特征和功能也可以用在被配置为执行这种功能的设备中。此外，本文公开的关于设备的任何特征和功能也可以用在对应的方法中。换言之，本文公开的方法可以由关于设备描述的任何特征和功能来补充。
通过下面给出的详细描述和本发明实施例的附图，将会更全面地理解本发明，然而，不应认为将本发明限制于所描述的具体实施例，而是仅用于解释和理解。
根据图1的实施例
图1示出用于测试被测装置(DUT)110的测试布置100的实施例的示意性表示。插入测试布置100中的DUT 110包括诸如MMIC的有源电路120和耦合到该电路120的天线130。
DUT 110定位在DUT位置140中。DUT位置140包括两个接触区域150a、150b和接地区域160，其中接地区域160位于接触区域150a、150b之间。测试布置100可以适于使用弹簧针和/或弹簧加载触点作为接触装置在两个接触区域150a、150b中与DUT 110接触。接地区域160大致在具有两个接触区域150a、150b(或具有接触装置的DUT侧表面)的平面中并且在两个接触区域150a、150b之间。接地区域160定位在突出部上或被升高(例如，当与其上布置了接触装置的表面相比时)以便处于具有两个接触区域150a、150b的平面中。
天线接地160包括开口或“微小”开口170，其定位在接地区域160的中心区域中。开口170可以是缝隙，其中该缝隙的主延伸部短于或等于在DUT 110的天线130的频率范围的中心频率处的自由空间波长的0.2倍或甚至0.1倍。开口170(其可以为缝隙)例如被布置为使得在缝隙170的位置处的接地区域160中的局部电流方向(其由DUT 110的天线130激发)在+/-20度的容差内与缝隙170的主延伸部垂直或平行。
测试布置100还包括探针180。探针定位在接地区域160的第二侧，与天线130相比在接地区域的相对侧上，在接地区域160附近并且在微小开口170附近。探针180定位在接地区域160所在的突出部中。探针180可以是导电的，并且探针180的主延伸部可以例如在+/-20度的容差内与开口或缝隙170的主延伸部正交。天线接地160与探针180之间的距离在DUT110的天线130的频率范围的中心频率处可以等于或小于λ0/20。
测试布置100的DUT位置140被配置为向DUT 110提供电力和/或与有源电路120(例如MMIC)通信，有源电路120经由接触区域150a、150b耦合到DUT 110的天线130。接地区域160被配置为用作DUT 110的天线130的天线接地区域，其中天线130的主辐射方向135例如是从天线指向远离探针180和/或远离接地区域160的方向。开口170和探针180例如定位在测试布置100的接地区域160的中心区域中。探针180被布置为耦合到通过接地区域160中的开口170泄漏的场，以探测由DUT 110的天线130辐射的信号。
例如，封装内天线的测试可能需要由接地区域实现的板接地反射器160，并且弱耦合探针180可以有利地安装在板接地160下方并且通过该板接地160中的开口170耦合。探针180布置在接地区域160的第二侧，并且适于经由开口170弱耦合到DUT 110的天线130，以在DUT 110的电路120对DUT 110的天线130馈电时探测信号，和/或以将信号耦合到天线130，该信号由天线130通过DUT 110的电路120馈送。
例如，所提出的构思可以应用于具有无接地的平面天线的DUT，以便用于朝向板平面方向的端射辐射的偶极式结构。这里，可以使用具有导电短接件的探针对偶极式天线的中心对称平面中的磁场进行弱探测。
所提出的构思或测试布置100也可应用于测试需要外部板上反射器160的封装内天线130。例如，建议将此类天线用于具有偶极和/或贴片天线的嵌入式晶圆级球栅阵列(eWLB)封装，其中将安装该封装的电路板对天线辐射器130提供金属接地160。例如，接地区域160可以与用于接触DUT的一个或多个接触装置电耦合，例如使得当DUT插入DUT位置中时接地区域与DUT间存在低阻抗连接。为了测试这种包括天线的封装，测试器必须在定义的位置提供接地160。该接地区场160于是成为天线130的一部分。可以通过该接地160中的微小开口170将感应到接地金属中的电流探测至背面上的测试线路。探测可以意指弱探测，即通过天线与探针之间的显著衰减以避免该探测干扰到天线操作。
换言之，所提出的新测试布置和/或测试构思对于需要外部板上反射器(例如eWLB封装)的封装内天线很有用。测试器或测试布置连接测试对象或DUT，并为测试对象的封装内天线提供接地。测试器和/或测试布置通过提供的天线接地中的小开口微弱地探测天线场，该天线场在幅度和相位上与辐射场成比例(或至少具有固定关系)。探针耦合很弱，因此天线馈电阻抗不受影响(或不受明显影响)。
根据图2的实施例
图2示出与图1的测试布置100类似的具有和/或没有DUT 210的测试布置200的实施例的3D表示。
图2a示出没有DUT 210的测试布置200。测试布置200包括接触装置220，比如弹簧针和/或弹簧加载触点，其可以被分组到一个或多个接触区域，比如图1中的接触区域150a、150b。测试布置200还包括接地区域230，其突出或升高，使得接地区域230处在具有围绕接地区域230的接触装置220的平面中或大致在该平面中。在接地区域230的中心区域中存在开口或微小开口240。例如，当在顶视图中观察时，突出部可以包括矩形或方形形状。
例如，突出部的横向延伸部可以大于在DUT的频率范围的中心频率处的信号的自由空间波长。
例如，接触装置222a-222d可以布置在突出部的角部附近。
例如，接触装置222a-222d可以将布置在突出部的顶部的接地区域230与DUT连接。
此外，还存在附加的接触装置220，其布置在突出部的边缘之一的旁边(例如沿一条线)并且可以例如向DUT提供电力和/或控制信号。
图2b示出对接地区域230中的微小开口240进行了放大的3D表示。微小开口240更可能是缝隙。开口240或缝隙的主延伸部例如短于或等于在DUT 210的天线的频率范围的中心频率处的自由空间波长的0.2倍。在微小开口240后面和/或在接地区域230后面，测试布置200包括与图1中的探针180类似的探针250。探针250的主延伸部在+/-20度的容差内垂直于缝隙240的主延伸部。探针250可以是导电的并且可以形成传输线或者可以是传输线的一部分，其可以可选地通过导电条带260与接地区域230短接。探针在与缝隙240相距小于λ0/4或小于λ0/20的距离内。
换言之，在垂直于接地区域的投影中，形成探针的探针传输线穿过缝隙。在缝隙的一侧，探针与接地区域短路，在缝隙的另一侧，传输线耦合到用于向探针提供信号或用于评估由探针传送的信号的电路。
图2c示出DUT 210的示意性3D表示。DUT 210包括偶极天线270和嵌入式晶片级球栅阵列(eWLB)封装280。DUT 210包括在芯片嵌入式封装中(比如在eWLB封装280中)的平面天线，其中天线270所需的接地平面或接地区域230是将安装该模块的电路板的一部分，并且在测试DUT 210时由接地区域230提供。
图2d示出连接到DUT 210的测试布置200的示意性3D表示。测试布置200和DUT 210在测试布置200的接触装置220和222a-222d上方以及在DUT 210的eWLB封装280上方连接。DUT 210定位在测试布置200上以使得DUT 210的偶极天线270定位在接地区域230附近并且定位在接地区域230的中心区域上方，例如在开口240上方和探针250上方。
所提出的测试布置和/或构思可以应用于测试需要外部板上反射器或接地区域230的封装内天线。这种天线被提议用于具有偶极或贴片天线270的eWLB封装，其中将安装该封装的电路板对天线辐射器270提供金属接地230。为了测试这种包括天线的封装，测试器或测试布置200可以(在一些情况下必须)在定义的位置提供接地。该接地场可以成为天线270的一部分。可以通过该接地230中的微小开口240将感应到该接地金属230中的电流探测至背面上的测试线路(或者可以由施加到探针的信号激发)。探测可以意指弱探测，即通过天线270与探针250之间的显著衰减以避免该探测干扰到天线操作。
图2示出eWLB测试概念验证仿真设置。DUT 210和/或具有封装内偶极天线270的伪芯片(dummy chip)需要接地区域230或接地金属以正确地操作。图2d示出具有测试布置200的接地区域230的封装内偶极天线270。图2a和图2b示出具有与封装和耦合开口240的连接的测试结构，耦合开口240在这种情况下是矩形缝隙，用于重新耦合到作为测试器或测试布置200的一部分的探针250或微带线。微带线或探针250被布置为耦合到通过接地区域中的开口泄漏的场，以探测由DUT 210的天线辐射的信号。
图2示出与图1的测试布置100类似的测试布置200的示意性3D表示。图2的测试布置200以3D的方式使得测试布置200或图1的测试布置100的部件的位置更容易理解。在图2a中说明了测试布置200的能力，其中在图2b中以特写说明了微小开口240及其后面的探针250。在图2c中说明和/或示出了可以连接到测试布置200的DUT 210。在图2d中说明了当DUT210位于测试布置200的DUT位置中时测试布置200与DUT 210的连接。
根据图3的实施例
图3示出与图1的测试布置100和图2的测试布置200类似的测试布置300的实施例。与图1的测试布置100类似，测试布置300包括两个接触区域350a、350b和接地区域360，在接地区域360的中心区域具有微小开口370。接地区域360处在具有接触区域350a、350b的接触装置的平面中。接触区域350a、350b和接地区域360集成在DUT位置340中。
DUT 310放置在DUT位置340的上部，DUT 310经由接触区域350a、350b的接触装置耦合到测试布置300。在DUT位置340的下部，与图1的测试布置100类似，探针380定位在接地区域360的中心区域中靠近开口370。换言之，DUT被放置在接地区域360的第一侧，并且探针被放置在接地区域的另一相对侧。
DUT 310比图1的DUT 110更详细。DUT 310包括重新分布层390和模具395。重新分布层390与测试布置300的接触区域350a、350b耦合(例如，经由接触球，其可以是球栅阵列BGA的一部分)，并且包括具有主辐射方向335的天线330，该主辐射方向335从天线330指向远离探针380的方向。重新分布层390还连接到有源电路320，例如单片微波集成电路(MMIC)，其定位或封装在模具中，与DUT位置340相对(在重新分布层避开接触装置和接地区域360的一侧)。有源电路320也耦合到天线330。
与图1的测试布置100类似，天线330和/或有源电路320由测试布置300经由接触区域350a、350b供电。DUT 310的被供电的天线330在主辐射方向335上(即远离接地区域360或远离探针380)辐射。天线330的场通过接地区域360中的开口370泄漏，并被探针380探测，探针380定位在与天线接地360相距优选地不超过λ0/20的距离之内。
换言之，重新耦合到天线电抗近场的概念性思想可以应用于测试芯片嵌入式封装中的一些天线330，这可能需要电路板上的金属层或接地区域360以便适当操作。没有这种金属接地360，天线330完全失谐，导致收发器输入/输出处的辐射不良和严重阻抗失配。对于这种模块的生产测试，测试器或测试布置300可以容易地在距模块适当距离处提供所需的金属接地360。由测试器和/或测试布置300提供的接地平面360中的小开口370允许明确定义与金属接地360后面的传输线380的耦合或重新耦合，并因此用于测量天线330的适当操作。
图3示出具有封装嵌入式天线的eWLB无线收发器模块的概念图，其中天线适当操作所需的接地平面或接地区域360是测试器和/或测试布置300的一部分。
图3示出与图1的测试布置100类似的测试布置300，其中可以测试一类封装嵌入式天线。探针和/或传输线380在金属接地屏蔽360后面(例如当从DUT看时)，其中该屏蔽是天线的一部分(或当DUT放置在DUT位置中时成为天线的一部分)并且是可访问的。图1的测试布置100与图3的测试布置300之间的差异在于测试布置300耦合到更详细的DUT 310，其中还显示了重新分布层390和模具395。
根据图4的eWLB概念和天线示例
图4示出具有不同天线示例的传统eWLB概念。图4a示出传统eWLB概念400，图4b示出不同的天线示例，并且图4c示出DUT 410的天线。
图4a示出传统eWLB概念400，其中DUT 410在两个接触区域450a、450b上方和在DUT的导线球栅阵列480上方耦合到印刷电路板440。在两个接触区域450a与450b之间，印刷电路板440包括接地区域460，其用作接地区域或用作DUT 410的天线430的反射器。DUT 410包括有源电路420和集成天线430。在一些情况下，集成天线430需要接地金属460以适当操作，这表明在从天线430指向远离接地区域460的方向的方向435上辐射信号。
DUT 410的集成天线430可以具有多种天线设计。图4b示出这些设计构思的一些示例：偶极天线、两个偶极天线的阵列、CPW贴片天线和维瓦尔第(Vivaldi)天线。
图4c示出DUT 410，其包括球栅阵列480、集成天线430和有源电路420，其中天线430耦合到有源电路420，有源电路420可以连接到球栅阵列480上方的其他部件。
图4c示出DUT 410，其可以在与图1的测试布置100类似的测试布置中被测试和/或探测。DUT 410用于例如在图4a中示出的封装嵌入式天线中。待测天线430可以是例如图4b中描述的不同天线类型之一。在与图1的测试布置100类似的测试布置中测试的DUT 410在图4c中示出，天线430耦合到有源电路420，有源电路420可以连接到球栅阵列480上方的其他部件或由它们供电。
根据图5的DUT
图5示出与图1的DUT 110类似的DUT 500，包括球栅阵列封装510、有源电路520和天线阵列530。天线阵列530耦合到有源电路520，有源电路520可以通过球栅阵列510接触其他电路元件。天线阵列530由有源电路520供电，有源电路520连接到球栅阵列510上方的其他电路元件。
当放置在测试布置的DUT位置中时，示例性DUT 500可以在与测试布置100类似的测试布置中被测试。天线可能需要电路板和/或测试布置上的金属层或接地区域以便适当操作。如果没有这种金属接地，天线阵列530的天线元件540将完全失谐，导致收发器输入/输出处的辐射不良和严重阻抗失配。对于这种DUT的生产测试，测试器或测试布置可以提供所需的金属接地。
根据图6的自动化测试设备
图6示出自动化测试设备(ATE)800的实施例，自动化测试设备(ATE)800包括与图1的测试布置100类似的测试布置850以及DUT 860。测试布置850包括测量探针810和测试夹具820或DUT位置。测试夹具820包括接地平面或接地区域830。接地平面用作DUT 860的天线阵列870的接地区域。由测试器或测试布置或由测试夹具或由ATE所提供的用于DUT天线的接地平面830处在具有测试夹具820的表面的平面中，大约在接触球的底部(即测试夹具侧)，也就是说，如果该模块或DUT安装在未来应用场景中的电路板上，其将会是形成该接地平面的该电路板的金属化表面。
DUT 860定位在测试夹具820中并且电耦合到测试布置850。DUT 860包括DUT天线阵列870，其能够根据测试布置850的电子信号880发送无线信号890。用于发送的无线信号890的吸收器840定位在DUT 860上方与接地区域830相对，在DUT天线阵列870的辐射近场距离中。吸收器允许保持ATE结构紧凑，同时避免在天线阵列870的天线辐射器元件之间的不想要的耦合，以及避免天线馈电阻抗匹配条件的不希望的劣化，也叫作失谐。
DUT天线阵列870的天线元件由探针天线810探测，探针天线810定位为使得测试夹具820位于DUT 860与探针天线810之间。
ATE 800中与上述测试布置类似的测试布置850向DUT 860的DUT天线阵列870发送电信号880。DUT天线阵列870发送信号890，该信号由测试布置850的探针天线810接收。接收到的信号用于测试DUT 860。
因为图1的测试布置100的探针可以非常靠近DUT放置，所以它可以容易地集成在自动化测试单元中或者在可以用于电子地测试大量集成电路的DUT位置中。
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Claims (19)

1.一种测试布置(100、200、300、850)，用于测试被测装置DUT(110、210、310、410、860)，所述被测装置包括电路(120、320、420、520)和耦合到所述电路的天线(130、270、330、430、530、870)，
其中所述测试布置包括DUT位置(140、340、820)和探针(180、250、380、810)，
其中所述测试布置包括接地区域(160、230、360、460、830)，所述接地区域被配置为用作所述DUT的所述天线的天线接地区域，
其中所述接地区域包括开口(170、240、370)，
其中所述DUT位置处于所述接地区域的第一侧，以及
其中所述探针被布置在所述接地区域的第二侧并适于经由所述开口耦合到所述DUT的所述天线，
以便探测当所述DUT的所述电路对所述DUT的所述天线馈电时的信号(890)和/或
以便将由所述天线馈送到所述DUT的所述电路的信号耦合到所述天线。
2.根据权利要求1所述的测试布置，其中所述探针是导电的。
3.根据权利要求1或2所述的测试布置，其中所述探针形成传输线或者为传输线的一部分。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的测试布置，其中所述探针处于所述天线的电抗近场区域中。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的测试布置，其中所述接地区域和/或所述探针集成到所述DUT位置中。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的测试布置，其中所述探针被布置为耦合到通过所述接地区域中的所述开口泄漏的场，以探测由所述DUT的所述天线在所述接地区域的所述第一侧的方向上辐射的信号。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的测试布置，其中所述开口和所述探针定位在所述接地区域的中心区域中，所述接地区域用作所述DUT的贴片天线的接地区域。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的测试布置，
其中所述DUT位置包括至少一个接触区域(150a、150b、220、222a-222d、350a、350b、450a、450b、480、510)，其中布置了用于接触所述DUT的接触装置(150a、150b、220、222a-222d、350a、350b、450a、450b、480、510)，以及
其中在其后面布置了所述探针的所述接地区域位于所述接触区域旁边，
使得当所述DUT放置在所述DUT位置中时所述DUT的触点接触所述接触装置，并且使得当所述DUT放置在所述DUT位置中时所述DUT的集成天线在所述接地区域附近。
9.根据权利要求1至8中的一项所述的测试布置，
其中在其后面布置了所述探针的所述接地区域被布置在所述测试布置的与同一DUT相关联的两个接触区域之间，
使得当所述DUT放置在所述DUT位置中时，被布置在所述DUT的两个接触区域之间的所述DUT的集成天线处于在其后面布置了所述探针的所述接地区域的附近。
10.根据权利要求1至10中的一项所述的测试布置，
其中在其后面布置了所述探针的所述接地区域处于具有用于接触所述DUT的触点的平面中。
11.根据权利要求1至10中的一项所述的测试布置，
其中所述开口是缝隙，并且
所述探针的主延伸部在+/-20度的容差内与所述缝隙的主延伸部正交或平行。
12.根据权利要求1至11中的一项所述的测试布置，
其中所述开口是缝隙，并且
其中所述缝隙的主延伸部短于或等于在所述DUT的所述天线的频率范围的中心频率处的自由空间波长的0.2倍。
13.根据权利要求1至12中的一项所述的测试布置，
其中所述开口或缝隙被布置为使得由所述DUT的所述天线激发的在所述缝隙的位置处的所述接地区域中的局部电流方向在+/-20度的容差内垂直于所述缝隙的主延伸部。
14.一种自动化测试设备ATE，具有包括根据权利要求1至13中任一项所述的测试布置的单个位点或多个位点，其中所述测试布置适于测试DUT，所述DUT包括电路和耦合到所述电路的天线。
15.根据权利要求14所述的ATE，其中所述DUT包括多个天线和一个或多个电路。
16.根据权利要求15所述的ATE，其中所述测试布置包括一个或多个接地板，每个接地板分别具有一个或多个开口和一个或多个探针。
17.根据权利要求1至16中的一项所述的ATE，其中所述测试布置在所述DUT的第一侧的所述DUT的天线的辐射近场区域中或远场区域中包括吸收器材料(840)，所述DUT的第一侧与所述DUT的天线接地侧相对。
18.一种用于测试被测装置DUT的方法，所述DUT包括电路和耦合到所述电路的天线，
其中所述测试布置包括接地区域，所述接地区域用作所述DUT的天线的天线接地区域，
其中所述接地区域包括开口，
其中探针经由所述开口耦合到所述DUT的所述天线。
19.根据权利要求18所述的用于测试被测装置DUT的方法，
其中所述探针经由所述开口耦合到所述DUT的所述天线，
以便探测当所述DUT的所述电路对所述DUT的所述天线馈电时的信号和/或
以便将由所述天线馈送到所述DUT的所述电路的信号耦合到所述天线。
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