TWI697681B - 用於測試集成天線的微電子器件的無線測試系統 - Google Patents

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Abstract

提供一種無線測試系統，包括：負載板，具有上表面和下表面，其中，所述負載板包括設置在所述負載板上的測試天線；插槽，用於接收具有天線結構的被測器件DUT，所述插槽設置在所述負載板的上表面上，其中，所述天線結構與所述測試天線相對應；處理器，用於拾取所述DUT並且將所述DUT傳送到所述插槽，其中所述處理器包括用於保持和按壓所述DUT的按壓部件，在測試期間，所述按壓部件被接地並且作為接地反射器，所述接地反射器對所述DUT的輻射場型進行反射，使得所述DUT的輻射場型從向上方向反轉到朝向所述測試天線的向下方向。

Description

用於測試集成天線的微電子器件的無線測試系統
本發明涉及在無線通訊設備中的半導體器件的空口上(over-the-air，OTA)測試系統，半導體器件可以例如基於毫米波(millimeter-wave，mmW)的封裝內天線(antenna-in-package，AiP)器件。
隨著對基於mmW的RF系統的需求的增加，對於將這些RF系統集成在基於矽的積體電路上而不是使用基於分立的III/V的半導體元件存在相應的興趣。毫米波頻率通常定義在約30GHz和300GHz之間。基於毫米波的RF系統的常見應用包括例如汽車雷達和高頻通信系統。
經過複雜處理的半導體器件經受各種類型的電測試，以測試它們的特性及其缺陷。通常使用RF自動測試設備來測試微電子器件(諸如集成了RF收發器電路的晶片封裝)的射頻(radio frequency，RF)。為了測試具有集成天線或無線的被測器件(device under test，DUT)的這種晶片封裝，通常使用導電連接到RF儀器電路的負載板。RF儀器電路設置在負載板下方。負載板可以耦接到插槽(socket)以接收晶片封裝。處理器臂用於拾取DUT並將DUT放置在插槽上。
然而，使用傳統RF自動測試設備對基於mmW的AiP器件的最終測試是有問題的。例如，傳統RF自動測試設備的處理器臂的夾具(clamp)可能降 低或阻擋DUT的輻射。處理器臂可能阻礙外部測試天線設置。為避免這種情況，需要特殊和複雜的機械設計。另外，由於RF儀器電路設置在負載板下方，因此需要長電纜來連接測試天線。長電纜阻礙了處理器臂的移動。DUT天線與測試天線之間的長距離和長電纜導致顯著的信號路徑損耗，這限制了進入DUT的最大激發功率(stim power)並降低了測試覆蓋範圍。
本發明的一個目的是提供一種具有高準確度和高性能的改進的空口上(OTA)無線測試系統。
根據本發明的一個方面，一種無線測試系統包括具有上表面和下表面的負載板。負載板具有設置在負載板上的測試天線。用於接收具有天線結構的被測器件(DUT)的插槽設置在負載板的上表面上。天線結構與測試天線對準。無線測試系統還包括用於拾取DUT並將DUT傳送到插槽的處理器(handler)。處理器具有用於保持和按壓DUT的按壓部件。該按壓部件在測試期間接地，並且用作接地反射器，對所述DUT的輻射場型進行反射，使得所述DUT的輻射場型從向上方向反轉到朝向所述測試天線的向下方向。其中，在本發明各實施例中，按壓部件也可以稱為夾具。
根據一些實施例，RF儀器電路設置在負載板下方。
根據一些實施例，負載板通過電纜或連接器電連接到RF儀器電路。
根據一些實施例，測試天線通過電纜電耦接到RF儀器電路。
根據一些實施例，測試天線和RF儀器電路之間的連接通過無線傳輸來實現。
根據一些實施例，空氣淨化蓋(air-purge cover)設置在負載板下方，該空氣淨化蓋限定了填充有室溫乾燥空氣的內部空間。
根據一些實施例，RF儀器電路設置在內部空間中。
根據一些實施例，DUT包括封裝的半導體管芯或積體電路模組，其中具有集成的mmW天線結構。
根據一些實施例，DUT包括具有至少一個集成的RF管芯的片上系統(system-on-chip，SoC)，封裝內天線(antenna-in-package，AiP)，封裝內系統(system-in-a-package，SiP)，封裝上封裝(package-on-package，PoP)或模組。
根據一些實施例，按壓部件是金屬按壓部件。
根據一些實施例，負載板包括在負載板的上表面上的第一連接墊和第二連接墊。
根據一些實施例，插槽包括多個第一彈簧針，用於提供與DUT和負載板上的第一連接墊的臨時的導電連接。
根據一些實施例，在測試期間，具有面向(也稱為朝向)按壓部件的天線結構的DUT保持抵靠第一彈簧針，使得多個第一彈簧針與DUT的下表面上的相應接觸點對準並且電連接。
根據一些實施例，多個第一彈簧針中的至少一些被設置為圍繞測試天線，以便在插槽中和測試天線的正上方限定(define)波導(wave-guiding)通道。
根據一些實施例，波導通道是插槽中的通孔。
根據一些實施例，無線測試系統還包括設置在插槽的垂直壁部分中的多個第二彈簧針。
根據一些實施例，多個第二彈簧針中的每一個的下端電連接到負載板上的第二連接墊，並且多個第二彈簧針中的每一個的上端電連接到按壓部件上。
根據一些實施例，第二連接墊是接地墊，並且按壓部件通過第二連 接墊和多個第二彈簧針接地。
根據本發明的另一方面，一種無線測試系統包括具有上表面和下表面的負載板，用於接收具有天線結構的被測器件(DUT)的插槽，所述插槽設置在所述負載板的上表面上，無線測試系統還包括用於拾取DUT並將DUT傳送到插槽的處理器。處理器包括用於保持和按壓DUT的按壓部件。其中具有測試電路的基板嵌入在按壓部件中。
根據一些實施例，基板被按壓部件的上部和下部夾在中間，並且按壓部件的下部位於基板和DUT的頂表面之間。
根據一些實施例，測試電路包括測試天線，檢測器，收發器，上變換器和/或下變換器。
根據一些實施例，負載板包括位於負載板的上表面上的第一連接墊和第二連接墊。
根據一些實施例，插槽包括多個第一彈簧針，用於提供與DUT和負載板上的第一連接墊的臨時的導電連接。
根據一些實施例，在測試期間，具有面向按壓部件的天線結構的DUT保持抵靠第一彈簧針，使得多個第一彈簧針與DUT的下表面上的相應接觸點對準並電連接。
根據一些實施例，無線測試系統還包括設置在插槽的垂直壁部分中的多個第二彈簧針。
根據一些實施例，多個第二彈簧針中的每一個的下端電連接到負載板上的第二連接墊，並且多個第二彈簧針中的每一個的上端電連接到基板上。
根據本發明的又一方面，一種無線測試系統包括具有上表面和下表面的負載板。負載板包括設置在負載板上的測試天線。插槽被設置在負載板的上表面上。具有天線結構的翻轉的被測器件(DUT)被安裝在插槽的腔(cavity) 內。無線測試系統還包括用於拾取DUT並將DUT傳送到插槽的處理器。處理器包括用於保持和按壓DUT的按壓部件。基板被嵌入到按壓部件中。
根據一些實施例，基板被按壓部件的上部和下部夾在中間，並且其中下部位於基板和DUT之間。
根據一些實施例，基板被按壓部件的上部和下部夾在中間，並且其中下部位於基板和DUT之間。
根據一些實施例，無線測試系統還包括在下部中的多個第一彈簧針，用於提供與DUT和基板的臨時的導電連接。
根據一些實施例，無線測試系統還包括設置在插槽的垂直壁部分中的多個第二彈簧針。
根據一些實施例，多個第二彈簧針中的每一個的下端電連接到負載板上的第二連接墊，並且多個第二彈簧針中的每一個的上端電連接到基板上。
根據本發明的又一方面，一種無線測試系統包括具有上表面和下表面的負載板。用於接收具有天線結構的被測器件(DUT)的插槽設置在負載板的上表面上。無線測試系統還包括用於拾取DUT並將DUT傳送到插槽的處理器。處理器包括用於保持和按壓DUT的按壓部件。波導通道至少被設置在插槽中。
根據一些實施例，波導通道被設置在按壓部件中和插槽中。
根據一些實施例，波導通道被設置在插槽中和負載板中。
根據一些實施例，波導通道被設置在按壓部件中，插槽中和負載板中。
根據一些實施例，無線測試系統還包括設置在負載板下方的空氣淨化蓋，該空氣淨化蓋限定填充有室溫乾燥空氣的內部空間。
根據一些實施例，無線測試系統還包括設置在負載板下方和所述內部空間中的射頻(RF)儀器電路。
根據一些實施例，無線測試系統還包括固定在負載板的下表面上的適配器，並且適配器通過同軸電纜連接到RF儀器電路。
根據一些實施例，波導通道的末端(distal end)與適配器對準。
本發明技術方案可以減小DUT的天線結構與測試天線之間的路徑損耗。
在閱讀了在各個附圖和附圖中示出的優選實施例的以下詳細描述之後，本發明的這些和其他目的無疑將對本領域普通技術人員變得顯而易見。
1a，1b，1c，1d:無線測試系統
10:負載板
10a:上表面
10b:下表面
240，240a，240b:電纜
50:處理器
502:夾具
101，101a，101b:天線結構
102:RF管芯
302:彈簧針
30:插槽
30a:垂直壁部分
100:DUT
610:箭頭
330a，330b:通孔
111:連接墊
112:連接墊
121，121a，121b:測試天線
210:內部空間
220:RF儀器電路
20:空氣淨化蓋
520:測試電路
510:基板
310:腔
502a:上部
502b:下部
PM:金屬層
WG1，WG2，WG3，WG4:波導通道
101a:101d:天線結構
S11，S12，S13:波導通道WG1的部分
S21，S22:波導通道WG2的部分
S31，S32:波導通道WG3的部分
S41，S42:波導通道WG4的部分
AP1，AP2，AP3:適配器
CA1，CA2，CA3:電纜
包括附圖以提供對本發明的進一步理解，並且附圖包含在本說明書中並構成本說明書的一部分。附圖示出了本發明的實施例，並與說明書一起用於解釋本發明的原理。
第1圖是根據本發明一個實施例示出的用於測試具有集成mmW天線結構的DUT的示例性OTA mmW測試系統的示意性橫截面圖； 第2圖是根據本發明另一實施例示出的用於測試具有集成mmW天線結構的DUT的無線測試系統的示意性橫截面圖； 第3圖是根據本發明的又一實施例示出的用於測試具有集成mmW天線結構的DUT的無線測試系統的示意性橫截面圖；以及； 第4圖是根據本發明的又一實施例示出的用於測試具有集成mmW天線結構的DUT的無線測試系統的示意性橫截面圖。
在本發明的如下細節描述中，參考了附圖，附圖作為形成本發明的 一部分並且其中通過圖示的方式示出了可以實踐本發明的特定優選實施例。這些實施例以適當的細節來描述使得所屬領域具有通常知識者能夠實施，並且，應該理解的是，也可以使用其他實施例並且可以在不脫離本申請的精神和範圍的基礎做出機械的，結構的，程式上的改變。後續的詳細描述不應理解為對本發明的限制，本發明的範圍應由所附申請專利範圍定義。
應該理解的是，雖然術語第一，第二，第三，主要，次要等可以被使用來描述各種元件，組件，區域，層和/或部分，這些元件，組件，區域，層和/或部分並不限於使用這些術語。這些術語僅僅用於將一個元件，組件，區域，層或部分與另一個元件，組件，區域，層或部分區分開。所以，在不脫離本發明的創造性概念的教導下，後續討論的第一或者主要元件，組件，區域，層或部分也可以被稱為第二或者次要元件，組件，區域，層或部分。
可以使用空間相對術語，例如“在下方”，“在…之下”“低於”“在…下方”“在上方”，“高於”“在…上”等等，來簡單的描述一個元件或者特徵與另一個元件或者特徵的關係。應當理解的是，除了圖中描述的方向之外，空間相對術語還涵蓋使用中或者操作中的器件的不同方向。例如，如果圖中的器件被翻轉過來，相對於其他元件或者特徵被描述為“在…之下”或者“在下方”或者“在…下方”的元件將被定向成在其他元件或者特徵之上或者在其他元件或者特徵的上方。所以，示例性術語“在…下方”和“在…之下”“下方”等能夠涵蓋上方和下方的方向。器件可以以任何方式定向(旋轉90度或者在其他方向)並且使用的空間相對描述符被相應的解釋。此外，應當理解的是，當某層被稱為在兩個層之間，可能該層是兩個層之間的唯一層，或者也可以存在一個或者多個仲介(intervening)層。
本文所描述的術語僅用於描述特定實施例，並不意在對本發明的限制。如果本文沒有明確的指出其他方式，則本文所使用的單數形式“a”， “an”和“the”也意在包含複數形式。將進一步理解，當在本說明書中使用時，術語“包括”和/或“包含”指定所述特徵，整數，步驟，操作，元素和/或元件的存在，但不排除存在或者添加一個或多個其他特徵，整數，步驟，操作，元素，元件和/或其組。如這裡所使用的，術語“和/或”包括一個或多個相關所列項目的任何和所有組合，並且可以縮寫為“/”。
應當理解，當元件或層被稱為“在….上/之上”，“連接到”，“耦接到”或“鄰近”另一個元件或層時，它可以直接在其他元件或者層的上方，連接，耦接，鄰近其他元件或層，或者可以存在仲介元件或層。相反，當元件被稱為“直接在......上/之上”，“直接連接到”，“直接耦接到”或“緊鄰”另一元件或層時，則不存在仲介元件或層。
應當注意的是：(i)在整個附圖中相同的特徵將由相同的參考標記表示，並且不一定在它們出現的每個圖中詳細描述，並且(ii)一系列附圖可以示出單個項目的不同方面，每個方面與可能出現在整個序列中的各種參考標記相關聯，或者與僅出現在序列的選定圖形中的參考標記相關聯。
無線微電子器件通常經歷多種測試以確保足夠的性能並驗證其RF功能。某些測試由標準強制執行，而其他測試則作為產品開發和驗證的一部分執行。特定類別的測試是測試一個或多個無線發射器和接收器之間的通信的空口上(OTA)性能。
當射頻信號從發射器發射到接收器時，信號沿著具有不同到達角，信號延遲，極化(polarization)和功率的一個或多個路徑在無線電通道中傳播，這導致在在收到的信號中的不同持續時間和強度的衰落。此外，由於其他發射器引起的雜訊和干擾會干擾無線電連接。
本發明涉及半導體積體電路器件的無線測試，例如基於毫米波(mmW)的封裝內天線(AiP)器件。提供了一種改進的OTA無線測試系統或OTA mmW測試系統，以解決先前技術中無線測試系統的缺點和不足。本發明特別適用於具有集成mmW天線結構的RF微電子被測器件或積體電路被測器件的OTA測試或輻射測試。集成的天線結構可以具有以陣列設計的多個元件，其可以由集成的RF發射器和/或接收器電路驅動和/或感測。集成的天線結構可以操作或具有20GHz至300GHz(毫米波頻率)範圍內的輻射場型。例如，天線結構可以在大約24GHz，60GHz，77GHz或79GHz的頻帶中操作，但不限於此。
在非限制性示例中，通過附圖描繪的配置可適用於DUT或AiP的無線測試，DUT或AiP具有產生無線電或微波域中的電磁波的發射器，發射天線，接收天線，接收器和處理器，用於確定物體的屬性。例如，來自發射器的無線電波從物體反射並返回到接收器，提供有關物體的位置和速度的資訊。
第1圖是根據本發明一個實施例示出的用於測試具有集成mmW天線結構的DUT的示例性OTA無線測試系統的示意性橫截面圖。如第1圖所示，OTA無線測試系統(下文稱為“無線測試系統”)1a包括負載板10，例如具有上表面10a和下表面10b的印刷線路板或印刷電路板。負載板10還可以稱為測試板，其通常包括芯(例如，FR4覆銅層壓芯)，多個電介質構建層，以及芯的相對表面上的跡線。印刷電路板的不同層中的跡線通過電鍍通孔彼此電性連接。
負載板10可以機械連接到空氣淨化蓋(或殼體)20，以便限定可以填充室溫乾燥空氣的內部空間210。根據一個實施例，RF儀器電路220可以安裝在內部空間210中，但不限於此。根據一個實施例，負載板10可以包含專用於測試特定DUT 100的定制電路。例如，負載板10可以是定制的RF負載板，其已經被特別修改以用於特定DUT 100的輻射，電氣和物理特性。根據一個實施例，例如，負載板10通過RF電纜和/或連接器電連接到RF儀器電路220。應當理解，負載板10還可以連接到DC電源，接地，數位輸入/輸出和/或電腦，為簡單起見未示出。
根據一個實施例，DUT 100可以是具有集成的mmW天線結構101(下 文中稱為“天線結構”)的封裝的半導體管芯(die)或積體電路模組。DUT 100可以是具有至少一個集成的RF管芯102的片上系統(system-on-chip，SoC)，封裝內天線(antenna-in-package，AiP)，系統級封裝(system-in-a-package，SiP)，封裝上封裝(package-on-package，PoP)或模組。RF管芯102可具有與天線結構101相關聯並耦接到天線結構101的片上RF發射器和/或接收器電路。
根據一個實施例，插槽30設置在負載板10的上表面10a上，以接收已經被自動處理器50拾取並傳送給它的DUT 100。根據一個實施例，插槽(例如，定制測試插槽)可包括腔310，腔310接收並容納DUT 100和直接保持並按壓DUT 100的處理器50的夾具502的至少一下部。根據一個實施例，DUT 100可以通過自動處理器50安裝在插槽30中，自動處理器50可以拾取DUT 100並將其放置在插槽30上。在一些實施例中，自動處理器50可以緊固(grip)或保持DUT 100和插槽30的組合，並且可以將它們安裝在負載板10上。
一旦DUT 100已經安裝在插槽30中，DUT 100的電源和信號引腳導電地耦接到RF儀器電路220的DUT側。電腦(未示出)連接到RF儀器電路220的測試器側。然後，電腦運行軟體以進行測試程式，在測試程式中命令RF儀器電路220刺激DUT 100並捕獲DUT的RF輸出回應，然後以數位形式存儲。
根據一個實施例，夾具502可以由金屬或金屬合金構成。插槽30用於將負載板10的金屬線或接觸墊與DUT 100的接觸點106電連接。例如，插槽30包括多個彈簧針301，用於提供與DUT 100和負載板10上的連接墊111的臨時導電連接。在測試期間，DUT 100具有朝向夾具502的天線結構101a和101b，DUT 100被保持抵靠彈簧針301，使得這些彈簧針301與DUT100的下表面上相應的接觸點106對準並電連接到相應的接觸點106。根據一個實施例，在插槽30的垂直壁部分30a中設置多個彈簧針302。每個彈簧針302的一端(下端)電連接到負載板10上的連接墊112。每個彈簧針302的另一端(上端)電連接到夾具502。
根據一個實施例，負載板10還包括至少一個測試天線121。在第1圖中，為了說明的目的，示出了對應於RF發射(Tx)和RF接收(Rx)信號的兩個測試天線121a和121b。根據一個實施例，連接墊112和測試天線121可以製造在負載板10的頂部金屬層中，但不限於此。在一些實施例中，連接墊112和測試天線121可以製造在負載板10的內部金屬層或底部金屬層中。根據一個實施例，兩個測試天線121a和121b可以分別通過電纜240a和240b電耦接到RF儀器電路220。在一些實施例中，測試天線121和RF儀器電路220之間的連接可以通過無線傳輸而不是電纜240來實現。
根據一個實施例，連接墊112可以是接地墊，並且夾具502可以在測試期間接地。通過提供這樣的配置，金屬夾具502可以用作接地反射器，其反射DUT 100的輻射場型，使得將DUT 100的輻射場型從向上方向反轉到向下方向(如箭頭610所示)。
根據本發明的一個實施例，彈簧針301和302可以由金屬材料構成，例如銅，但不限於此。根據一個實施例，至少一些彈簧針301可以被設計為圍繞兩個測試天線121a和121b中的每一個，以便分別在兩個測試天線121a和121b的正上方定義波導通道C1和C2(也稱為限定波導通道C1和C2)。根據一個實施例，波導通道C1和C2是插槽30中的兩個通口或通孔330a和330b。通口或通孔330a和330b被至少一些彈簧針301包圍以便減小DUT100和測試天線121之間的路徑損耗。因此，天線結構101對應於測試天線121。在其他實施例中，天線結構101與測試天線121對準。
第2圖是根據本發明另一實施例示出的用於測試具有集成mmW天線結構的DUT的無線測試系統的示意性橫截面圖。如第2圖所示，無線測試系統1b包括負載板10，例如具有上表面10a和下表面10b的印刷線路板或印刷電路板。負載板10通常包括芯(例如，FR4覆銅層壓芯)，多個電介質構建層，以及芯的相 對表面上的跡線。印刷電路板的不同層中的跡線通過電鍍通孔彼此電性連接。
負載板10可以機械連接到空氣淨化蓋或殼體20，以便限定可以填充室溫乾燥空氣的內部空間210。根據一個實施例，負載板10可以包含專用於測試特定DUT 100的定制電路。例如，負載板10可以是定制的RF負載板，其已經被特別修改以用於特定DUT 100的輻射，電氣和物理特性。應當理解，負載板10還可以連接到DC電源，接地，數位輸入/輸出和/或電腦，為簡單起見未示出。
根據一個實施例，DUT 100可以是具有集成的mmW天線結構101的封裝的半導體管芯或積體電路模組。DUT 100可以是具有至少一個集成的RF管芯102的片上系統(system-on-chip，SoC)，封裝內天線(antenna-in-package，AiP)，系統級封裝(system-in-a-package，SiP)，封裝上封裝(package-on-package，PoP)或模組。RF管芯102可具有與天線結構101相關聯並耦接到天線結構101的片上RF發射器和/或接收器電路。
根據一個實施例，插槽30設置在負載板10的上表面10a上，以接收已經被自動處理器50拾取並傳送給它的DUT 100。根據一個實施例，插槽30(例如，定制的測試插槽)可包括腔310，腔310接收並容納DUT 100以及直接保持並按壓DUT 100的處理器50的夾具502的至少一下部。根據一個實施例，DUT 100可以通過自動處理器50安裝在插槽30中，自動處理器50可以拾取DUT 100並將其放置在插槽30上。在一些實施例中，自動處理器50可以緊固(grip)或保持DUT 100和插槽30的組合，並且可以將它們安裝在負載板10上。
根據一個實施例，具有測試電路520的基板510被嵌入在夾具502中。根據一個實施例，基板510可以被夾具502的上部502a和下部502b夾在中間。根據一個實施例，夾具502的上部502a可以由金屬或金屬合金構成。根據一個實施例，夾具502的下部502b可以由允許RF信號通過的非金屬材料構成。下部502b和DUT 100設置在插槽30的腔310中。
根據一個實施例，基板510可以是印刷線路板或印刷電路板，但不限於此。根據一個實施例，測試電路520可以包括測試天線，檢測器，收發器，能夠在mmW和非mmW之間轉換信號的上變換器和下變換器。例如，測試電路520可以是對應於下面的天線結構101的測試天線。在其他實施例中，天線結構101與測試天線121對準。天線結構101輻射的mmW的方向為向上方向，由箭頭610指示。
插槽30用於將負載板10的金屬線或接觸墊與DUT 100的接觸點106電連接。例如，插槽30包括多個彈簧針301，用於提供與DUT 100和負載板10上的連接墊111的臨時導電連接。在測試期間，具有朝向夾具502的天線結構101的DUT 100保持抵靠彈簧針301，使得這些彈簧針301與DUT100的下表面上的相應接觸點106對準並電連接。根據一個實施例，在插槽30的垂直壁部分30a中設置多個彈簧針302。每個彈簧針302的一端(下端)與負載板10上的連接墊112電連接。每個彈簧針302的另一端(上端)電連接到基板510。
第3圖是根據本發明的又一實施例示出的用於測試具有集成mmW天線結構的DUT的無線測試系統的示意性橫截面圖。如第3圖所示，類似的，無線測試系統1c包括負載板10，例如具有上表面10a和下表面10b的印刷線路板或印刷電路板。負載板10通常包括芯(例如，FR4覆銅層壓芯)，多個電介質構建層，以及芯的相對表面上的跡線。印刷電路板的不同層中的跡線通過電鍍通孔彼此電連接。
負載板10可以機械連接到空氣淨化蓋或殼體20，以便限定可以填充室溫乾燥空氣的內部空間210。根據一個實施例，RF儀器電路220可以安裝在內部空間210中，但不限於此。根據一個實施例，負載板10可以包含專用於測試特定DUT 100的定制電路。例如，負載板10可以是定制的RF負載板，其已經被特別修改以用於特定DUT 100的輻射，電氣和物理特性。應當理解，負載板10還可以 連接到DC電源，接地，數位輸入/輸出和/或電腦，為簡單起見未示出。
根據一個實施例，DUT 100可以是具有集成的mmW天線結構101的封裝的半導體管芯或積體電路模組。DUT 100可以是具有至少一個集成的RF管芯102的片上系統(system-on-chip，SoC)，封裝內天線(antenna-in-package，AiP)，系統級封裝(system-in-a-package，SiP)，封裝上封裝(package-on-package，PoP)或模組。RF管芯102可具有與天線結構101相關聯並耦接到天線結構101的片上RF發射器和/或接收器電路。
根據一個實施例，插槽30設置在負載板10的上表面10a上，以接收已經被自動處理器50拾取並傳送給它的翻轉的DUT 100。根據一個實施例，插槽(例如，定制的測試插槽)可以包括腔310，腔310接收並容納翻轉的DUT 100，以及直接按壓DUT 100的夾具502的至少一下部502b。根據一個實施例，DUT 100可以通過自動處理器50安裝在插槽30中，自動處理器50可以拾取DUT 100並將DUT 100放置在插槽30上。在一些實施例中，自動處理器50可以緊固或保持DUT 100和插槽30的組合，並且可以將它們安裝在負載板10上。
根據一個實施例，具有互連電路的基板510嵌入在夾具502中。根據一個實施例，基板510可以被夾具502的上部502a和下部502b夾在中間。根據一個實施例，夾具502的上部502a可以由金屬，金屬合金或非金屬材料構成。根據一個實施例，夾具502的下部502b可以由金屬，金屬合金或非金屬材料構成。下部502b和DUT 100被設置在插槽30的腔310中。
根據一個實施例，基板510可以是印刷線路板或印刷電路板，但不限於此。根據一個實施例，基板510通過設置在夾具502的下部502b中的彈簧針301電連接到翻轉的DUT 100的接觸點106。根據一個實施例，通過設置在插槽30的垂直壁部分30a中的彈簧針302，基板510電連接到負載板10。可以通過彈簧針302將來自負載板10的電源信號和/或控制信號提供給基板510。
根據一個實施例，負載板10還包括至少一個測試天線121。根據一個實施例，連接墊112和測試天線121可以製造在負載板10的頂部金屬層中，但是不限於此。在一些實施例中，連接墊112和測試天線121可以製造在負載板10的內部金屬層或底部金屬層中。根據一個實施例，通過電纜240測試天線121可以電耦接到RF儀器電路220。在一些實施例中，測試天線121和RF儀器電路220之間的連接可以通過無線傳輸來實現。
一旦翻轉的DUT 100已經安裝在插槽30中，其電源和信號引腳導電地耦接到RF儀器電路220的DUT側。電腦(未示出)連接到RF儀器電路220的測試器側。然後，電腦運行軟體以進行測試程式，在測試程式中命令RF儀器電路220激勵/激發DUT 100並捕獲DUT的RF輸出回應，然後以數位形式存儲RF輸出回應。天線結構101的輻射的mmW的方向為向下方向，由箭頭610表示。由於DUT 100在安裝在插槽30中時被翻轉，所以天線結構101和測試天線121之間的距離減小。因此，可以最小化路徑損耗並且測試覆蓋範圍更高。
第4圖是根據本發明的又一實施例示出的用於測試具有集成mmW天線結構的DUT的無線測試系統的示意性橫截面圖。如第4圖所示，相似的，無線測試系統1d包括負載板10，例如具有上表面10a和下表面10b的印刷線路板或印刷電路板。負載板10通常包括芯(例如，FR4覆銅層壓芯)，多個電介質構建層，以及芯的相對表面上的跡線。印刷電路板的不同層中的跡線通過電鍍通孔彼此電連接。
負載板10可以機械連接到空氣淨化蓋或殼體20，以便限定可以填充室溫乾燥空氣的內部空間210。根據一個實施例，RF儀器電路220可以安裝在內部空間210中，但不限於此。根據一個實施例，負載板10可以包含專用於測試特定DUT 100的定制電路。例如，負載板10可以是定制的RF負載板，其已經被特別修改以用於特定DUT 100的輻射，電氣和物理特性。根據一個實施例，通過RF 電纜和/或連接器，負載板10電連接到RF儀器電路220。應當理解，負載板10還可以連接到DC電源，接地，數位輸入/輸出和/或電腦，為簡單起見未示出。
根據一個實施例，DUT 100可以是具有至少一集成的mmW天線結構101的封裝的半導體管芯或積體電路模組。DUT 100可以是具有至少一個集成的RF管芯102的片上系統(system-on-chip，SoC)，封裝內天線(antenna-in-package，AiP)，系統級封裝(system-in-a-package，SiP)，封裝上封裝(package-on-package，PoP)或模組。RF管芯102可具有與天線結構101相關聯並耦接到天線結構101的片上RF發射器電路和/或接收器電路。
根據一個實施例，插槽30設置在負載板10的上表面10a上，以接收已經被自動處理器50拾取並傳送給它的DUT 100。根據一個實施例，插槽30(例如，定制的測試插槽)可包括腔310，腔310接收並容納DUT 100，以及直接支援並按壓DUT 100的處理器50的夾具502的至少一下部。根據一個實施例，DUT 100可以通過自動處理器50安裝在插槽30中，自動處理器50可以拾取DUT 100並將其放置在插槽30上。在一些實施例中，自動處理器50可以緊固(grip)或保持DUT 100和插槽30的組合，並且可以將它們安裝在負載板10上。
根據一個實施例，夾具502可以由金屬，金屬合金或非金屬材料構成。根據一個實施例，插槽30可以由酚醛樹脂(phenol formaldehyde)(或酚醛塑料)或特氟隆(Teflon)構成，但不限於此。插槽30用於將負載板10的金屬線或接觸墊與DUT 100的接觸點106電連接。例如，插槽30包括多個彈簧針301，用於提供與DUT 100和負載板10上的連接墊111的臨時導電連接。在測試期間，DUT 100被保持抵靠彈簧針301，使得這些彈簧針301與DUT 100的下表面上的相應接觸點106對準並電連接。
根據一個實施例，在夾具502和插槽30中提供至少一個波導通道，用於將輻射的RF信號引導到負載板10。例如，如第4圖所示的四個波導通道WG1， WG2，WG3和WG4。四個示例性波導通道WG1，WG2，WG3和WG4分別對應於DUT 100的四個天線結構101a~101d。應該理解，DUT 100的四個天線結構101a~101d在第4圖中示出僅用於說明目的，本發明不限於此。應當理解，四個天線結構101a~101d被示出以解釋根據天線結構101a-101d的不同方向，位置或排列可以使用各種波導通道結構。
應當理解，波導通道WG1，WG2，WG3和WG4的形狀和尺寸可以根據各種設計要求而改變。例如，波導通道的靠近DUT的天線結構的一端可以具有喇叭形截面輪廓SW。這種喇叭形端部結構也在第4圖中示出。在第4圖中，波導通道WG1和WG2的末端(distal end)是喇叭形的，該末端是靠近DUT中的天線結構的一端。
根據一個實施例，例如，波導通道WG1的另一個末端與適配器AP1對準，適配器AP1固定在負載板10的下表面10b上。適配器AP1可以連接到同軸電纜CA1。通過適配器AP1和同軸電纜CA1，引導的mmW信號或RF信號可以被傳輸到RF儀器電路220。根據一個實施例，例如，波導通道WG2的另一個末端可以與測試天線121對準。測試天線121可以通過電纜240電耦接到RF儀器電路220。或者，測試天線121和RF儀器電路220之間的連接可以通過無線傳輸而不是電纜240來實現。
根據一個實施例，例如，波導通道WG1包括三個部分：S11，S12和S13。部分S11設置在夾具502中。部分S12設置在插槽30中。部分S13設置在負載板10中。根據一個實施例，例如，部分S11和部分S12是中空的通孔，通孔的內壁鍍有金屬層PM。負載板10中的部分S13不是中空的通孔。負載板10中的部分S13是由延伸通過負載板10的整個厚度的金屬壁MW限定的通道。通道的部分S13可以完全填充負載板10的介電材料。在一個實施例中，在通道中沒有形成金屬佈線層，以便不妨礙mmW信號或RF信號的傳輸。
根據一個實施例，例如，波導通道WG2包括兩個部分：S21和S22。部分S21設置在夾具502中。部分S22設置在插槽30中。根據一個實施例，波導通道WG1的部分S12和波導通道WG2的部分S22設置在插槽30的垂直壁部分30a中。根據一個實施例，例如，波導通道WG3包括兩個部分：S31和S32。部分S31設置在插槽30的基部30b中。部分S32設置在負載板10中。根據一個實施例，例如，波導通道WG4包括兩個部分：S41和S42。部分S41設置在插槽30的垂直壁部分30a中。部分S42設置在負載板10中。部分S32和部分S42具有類似於部分S13的結構。部分S32和部分S42分別與適配器AP2和AP3對準。適配器AP2和AP3固定在負載板10的下表面10b上。適配器AP2可以連接到同軸電纜CA2。適配器AP3可以連接到同軸電纜CA3。
因為沒有電纜穿過負載板10並且在負載板10中沒有形成空心孔，所以使用本發明是有利的。在低溫測試期間濕度隔離得到極大改善。
所屬領域具有通常知識者將容易地觀察到，可以在保留本發明的教導的同時對裝置和方法進行多種修改和更改。因此，上述公開內容應被解釋為僅受所附申請專利範圍的範圍和界限的限制。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1a:無線測試系統
10:負載板
10a:上表面
10b:下表面
240，240a，240b:電纜
50:處理器
502:夾具
101，101a，101b:天線結構
102:RF管芯
302:彈簧針
30:插槽
30a:垂直壁部分
100:DUT
610:箭頭
330a，330b:通孔
111:連接墊
112:連接墊
121，121a，121b:測試天線
210:內部空間
220:RF儀器電路
20:空氣淨化蓋

Claims (18)

  1. 一種無線測試系統，包括：負載板，具有上表面和下表面，其中，所述負載板包括設置在所述負載板上的測試天線；插槽，用於接收具有天線結構的被測器件DUT，所述插槽設置在所述負載板的上表面上，其中，所述天線結構與所述測試天線相對應；處理器，用於拾取所述DUT並且將所述DUT傳送到所述插槽的腔中，其中所述處理器包括用於保持和按壓所述DUT的按壓部件，在測試期間，所述按壓部件被接地並且作為接地反射器，所述接地反射器對所述DUT的輻射場型進行反射，使得所述DUT的輻射場型從向上方向反轉到朝向所述測試天線的向下方向；其中，在所述插槽的垂直壁中設置多個彈簧針，多個彈簧針中的每個彈簧針的一端電連接到所述負載板上的接地墊，另一端電連接到所述按壓部件。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之無線測試系統，其中，射頻RF儀器電路被設置在所述負載板的下方。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述之無線測試系統，其中，所述負載板通過電纜或者連接器電性連接到所述RF儀器電路。
  4. 根據申請專利範圍第3項所述之無線測試系統，其中，所述測試天線通過所述電纜與所述RF儀器電路電耦接。
  5. 根據申請專利範圍第2項所述之無線測試系統，其中，所述測試天線與所述RF儀器電路之間的連接通過無線通訊實現。
  6. 根據申請專利範圍第2項所述之無線測試系統，還包括：空氣淨化蓋，被設置在所述負載板的下方，以限定填充室溫乾燥空氣的內部空間。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述之無線測試系統，其中，所述DUT包括具有集成的mmW天線結構的封裝的半導體管芯或者積體電路模組。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述之無線測試系統，其中，所述DUT包括具有至少一個集成的RF管芯的系統上晶片SoC，封裝內天線AiP，系統級封裝SiP，封裝上封裝PoP，或者模組。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述之無線測試系統，其中，所述插槽包括多個第一彈簧針，用於提供與所述DUT和所述負載板上的第一連接墊的臨時的導電連接。
  10. 根據申請專利範圍第9項所述之無線測試系統，其中，在所述測試期間，具有朝向所述按壓部件的天線結構的所述DUT被保持抵靠所述多個第一彈簧針，使得所述多個第一彈簧針與所述DUT的下表面上的相應接觸點對準並電連接。
  11. 根據申請專利範圍第10項所述之無線測試系統，其中，所述多個第一彈簧針中至少一些被設置包圍所述測試天線，以限定在所述插槽中和位於所述測試天線的正上方的波導通道。
  12. 一種無線測試系統，包括：負載板，具有上表面和下表面；插槽，用於接收具有天線結構的被測器件DUT，所述插槽設置在所述負載板的上表面上；處理器，用於拾取所述DUT並將所述DUT傳送到所述插槽的腔中，其中所述處理器包括用於保持和按壓所述DUT的按壓部件；基板，具有測試電路，其中所述基板嵌入在所述按壓部件中，其中，所述天線結構與所述測試電路對準；多個彈簧針，被提供在所述插槽的垂直壁中，每個彈簧針的一端與所述負載板電連接，每個彈簧針的另一端電連接到所述基板。
  13. 根據申請專利範圍第12項所述之無線測試系統，其中，所述基板被所述按壓部件的上部和下部夾在中間，並且所述下部位於所述基板和所述DUT的頂表面之間。
  14. 根據申請專利範圍第12項所述之無線測試系統，其中，所述測試電路包括測試天線，檢測器，收發器，上轉換器和/或者下轉換器。
  15. 一種無線測試系統，包括：負載板，具有上表面和下表面；插槽，用於接收具有天線結構的被測器件DUT，所述插槽設置在所述負載板的上表面上； 處理器，用於拾取所述DUT並且將所述DUT傳送到所述插槽，其中所述處理器包括用於保持和按壓所述DUT的按壓部件；以及波導通道，所述波導通道具有靠近所述DUT中的天線結構的一端，所述波導通道至少設置在所述插槽和所述負載板中；其中，所述波導通道在所述負載板中没有形成空心孔。
  16. 根據申請專利範圍第15項所述之無線測試系統，其中，所述波導通道設置在所述按壓部件，所述插槽和所述負載板中；其中，在所述按壓部件中的波導通道是中空的通孔，在所述插槽中的波導通道是中空的通孔。
  17. 根據申請專利範圍第15項所述之無線測試系統，進一步包括：空氣淨化蓋，設置在所述負載板的下方，以限定填充室溫乾燥空氣的內部空間。
  18. 根據申請專利範圍第15項所述之無線測試系統，進一步包括：適配器，固定在所述負載板的下表面上，所述適配器通過同軸電纜與RF儀器電路連接，其中，所述波導通道的末端與所述適配器對準。
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