CN2849734Y - 一种微波芯片测试装置 - Google Patents

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孙晓玮
钱蓉
喻筱静
张健
王闯
李凌云
余稳
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Abstract

本实用新型公开了一种微波芯片测试装置，包括中间设有缺口的环型介质衬底，衬底的上表面附着有输入输出信号线、直流馈电线和调配块，介质衬底为，中间缺口处设有外层镀金的金属垫块，被测芯片附着在金属垫块的上表面，直流馈电线上固接有贴片电容，直流馈电线的一端通过跳线与MIM电容的上电极相连，再经上电极连接到被测芯片的直流馈点。本实用新型不仅消除了直流探针对微波芯片测试结果的影响，而且通过在信号的输入输出端设置调配块，在测试的微波芯片的性能同时，可调谐微波芯片的性能达到所需要的频响，可以广泛适用于各种微波芯片的测试需要。

Description

一种微波芯片测试装置
技术领域：
本实用新型涉及一种微波芯片测试装置，它可以广泛应用于各种功能的微波芯片测试，测试频率可在40GHz以下适用。
背景技术：
目前，微波芯片的测试大都使用矢量网络分析仪配合探针台进行测试，芯片的直流馈电一般采用直流探针压在芯片的直流馈电块上。对于低频或者射频频段的芯片，这样的测试方法对于测试结果及成本没有影响。但是如果频率继续升高，到达微波或者毫米波，直流探针附带的高频效应将影响微波芯片的测试结果，而且直流探针馈电的方法，无法在芯片外使用旁路电容来消除这个附加的影响，在芯片内部制作较大面积的旁路电容，在成本和工艺上都很难实现。如果通过对直流探针进行精确建模和测试，去除嵌入的直流探针对微波性能的影响，但是该方法需要巨大的人力和物力，从而使该方法不切实际。
发明内容：
本实用新型的目的在于设计一种低成本、工艺简单的微波芯片测试装置，能克服现有的微波芯片存在的上述缺陷，使之可以广泛适用于各种微波芯片的测试需要。
本实用新型解决技术问题的技术方案：一种微波芯片测试装置，包括一介质衬底，所述衬底的上表面附着有输入输出信号线、直流馈电线和调配块，所述介质衬底为中间设有缺口的环型衬底，衬底中间缺口处设有外层镀金的金属垫块，被测芯片附着在金属垫块的上表面；所述输入、输出信号线分别设置在被测芯片的左右两侧，输入输出信号线一端通过跳线与被测芯片相连接，所述调配块设置在输入和输出的信号线的上下两侧；所述直流馈电线设置在被测芯片的上下两侧，所述直流馈电线的一端通过跳线与MIM电容的上电极相连，再经上电极由跳线连接到被测芯片的直流馈点，所述直流馈电线上固接有贴片电容，所述的直流馈电线的数量与被测微波芯片上的直流馈电点数量相同，且一一对应。
贴片电容用来滤除电源的杂波，应当靠近被测得微波芯片，但是应留出金丝焊点的位置。信号线的输入和输出根据被测芯片频率、衬底材料相对介电常数和厚度的不同而不同；直流馈电线对于线宽和长度没有严格要求，只要符合直流电流容量即可；调配块的大小位置与所测微波芯片的功能和频率、以及实际印刷电路板工艺所能制作的最小线宽和间隙有关，需要经过计算，精确确定该调配块的位置等其他参数。
所述跳线为金丝跳线，每根直流馈电线与MIM、MIM与被测芯片之间的金丝跳线各为1根，所述输入输出信号线与被测芯片之间的金丝跳线为2根。
所述直流馈电线由SMA接头引出，由同轴线馈电。
如果被测芯片的频率在30GHz以下，测试装置信号线由SMA接头引出，由同轴线输出和输出信号；如果被测芯片的频率在30GHz以上则测试装置的信号线由K接头引出，由同轴线输入和输出信号。
所述衬底呈“回”字型，所述金属垫块略大于被测芯片尺寸，所述被测芯片与金属垫块的厚度之和与介质衬底的厚度相适应。以便于被测微波芯片与外围电路的金丝联接。
所述的直流馈电线电容的电容量为10uF，MIM电容的电容量为100pF，其电容量与测试的微波芯片无关。
所述介质衬底以及金属垫块下部还设有金属热沉，所述金属垫块和金属热沉为铜块外表面镀金。
所述的金属垫块与热沉、金属垫块与被测微波芯片、衬底与热沉、贴片电容的固定和SMA接头与信号线、直流馈电线之间的连接都用金锡焊料粘接，之后置于烘箱内烘干固定。
由以上公开的技术方案可知，本实用新型与现有的微波芯片测试装置相比具有如下优点：避免了传统的在线测试装置的直流探针引起的寄生效应，该寄生效应可能会引起芯片振荡而无法正常工作，使之可以广泛适用于各种微波芯片的测试需要。而且通过在信号的输入输出端加了调配块，在测试的微波芯片的性能同时，也可以调谐微波芯片的性能达到所需要的频响。此外，本实用新型还具有结构简单、成本低等优点。
附图说明：
图1为本实用新型微波芯片测试装置的平面俯视图。
图2为本实用新型所涉及的一种微波芯片测试装置的待测芯片与测试装置电路的连接安装的A-A断面结构示意图。
图3为利用本实用新型所测芯片的饱和功率输出曲线。
其中：1为被测的微波芯片，2为贴片电容的接地通孔，3为被测微波芯片的直流馈电线，4为SMA连接件，5为贴片电容，6为直流馈电跳线，7为MIM电容，8为微波信号通路的跳线，9为输入或输出微波信号线，10为输入输出调配块，11为SMA或K接头，12为测试装置的介质衬底，13为金锡焊料层，14为金属垫块，15为金属热沉。
具体实施方式：
本实用新型设计的微波芯片测试装置结合实际被测芯片实施例及详细说明如下：
如图1所示，本实用新型设计的一种微波芯片的测试装置。信号线9的输入和输出根据被测芯片频率、介质衬底材料相对介电常数和厚度的不同而不同，本实施例中因为被测芯片1是32GHz的功率放大器，该芯片1的衬底厚度为0.1mm，所以我们选择测试装置的衬底12的厚度为0.254mm(包括上层金属9的厚度)的5880材料，相对介电常数为2.2；金属垫块14的厚度为0.15mm，金锡焊料13的厚度约为0.02mm，这样被测芯片1与整个测试装置基本等高，利于微波信号跳线8的粘接；输入输出信号线9的宽度为0.78mm，使得在该传输线的特征阻抗为50Ω；兼顾加工精度和调配精度，调配块10的大小选为0.1mm×0.78mm，间隙为0.1mm；在每个直流馈电线3上，都需要一个贴片电容5来滤除电源的杂波，该贴片电容5的容值为10uF，其中贴片电容5接地的通孔2大小根据工艺直径约为0.3mm；直流馈电线3由金丝6跳线至MIM电容7上电极，再由MIM电容7上电极跳线至芯片1的直流馈点，该MIM电容7的容值为100pF；
所述的直流馈电线3与外围的接头4上下各四个，同时也可以根据被测芯片的直流馈电数目不同而不同。
所述的贴片电容5和通孔2的数目与直流馈电线3的数目相同，上下各四个，同时可以对应不同的直流馈电线3的数目可相应调整。
所述的微波信号线9与外围的接头11，根据被测芯片频率的不同可以选择SMA或K接头。
所述的金属热沉15的高低可视需要做适当调整。
所述的微波信号线9、直流馈电线3、调配块10、金属垫块14和金属热沉15，均应在加工完毕后进行镀金，以便于金锡焊料13粘接，同时也有利于微波信号跳线8和直流馈电跳线6的粘接。
图3是利用本实用新型测试的毫米波功率放大器，其中虚线是采用连续波测试方法所测得到的功率放大器饱和输出功率，直线是采用直流脉冲测试方法所测得的功率放大器饱和输出功率。而采用传统的直流探针台在线测试，因为直流探针的寄生效应引起芯片直流振荡而无法测试。

Claims (7)

1.一种微波芯片测试装置，包括一介质衬底，其特征在于：所述衬底的上表面附着有输入输出信号线、直流馈电线和调配块，所述介质衬底为中间设有缺口的环型衬底，衬底中间缺口处设有外层镀金的金属垫块，被测芯片附着在金属垫块的上表面；
所述输入、输出信号线分别设置在被测芯片的左右两侧，输入输出信号线一端通过跳线与被测芯片相连接，所述调配块设置在输入和输出的信号线的上下两侧；
所述直流馈电线设置在被测芯片的上下两侧，所述直流馈电线的一端通过跳线与MIM电容的上电极相连，再经上电极由跳线连接到被测芯片的直流馈点，所述直流馈电线上固接有贴片电容，所说的直流馈电线的数量与被测微波芯片上的直流馈电点数量相同，且一一对应。
2.根据权利要求1所述的微波芯片测试装置，其特征在于：所述跳线为金丝跳线，每根直流馈电线与MIM、MIM与被测芯片之间的金丝跳线各为1根，所述输入输出信号线与被测芯片之间的金丝跳线为2根。
3.根据权利要求1所述的微波芯片测试装置，其特征在于：所述直流馈电线由SMA接头引出，由同轴线馈电。
4.根据权利要求1所述的微波芯片测试装置，其特征在于：如果被测芯片的频率在30GHz以下，测试装置信号线由SMA接头引出，由同轴线输出和输出信号；如果被测芯片的频率在30GHz以上则测试装置的信号线由K接头引出，由同轴线输入和输出信号。
5.根据权利要求1所述的微波芯片测试装置，其特征在于：所述衬底呈“回”字型，所述金属垫块略大于被测芯片尺寸，所述被测芯片与金属垫块的厚度之和与介质衬底的厚度相适应。
6.根据权利要求1所述的微波芯片测试装置，其特征在于，所述贴片电容的电容量为10uF，MIM电容的电容量为100pF。
7.根据权利要求5所述的微波芯片测试装置，其特征在于，所述介质衬底以及金属垫块下部还设有金属热沉，所述金属垫块和金属热沉为铜块外表面镀金。
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