TWI708067B - 用於自動測試設備之校準裝置 - Google Patents

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Abstract

實例性自動測試設備(ATE)包括：一測試儀器，其用於輸出測試信號以測試一受測試裝置(DUT)，且用於基於該等測試信號接收回應信號；一裝置介面板(DIB)，其連接至該測試儀器，該DIB包含一應用空間，該應用空間具有該DUT連接至其之一位點，該等測試信號及該等回應信號行進通過該位點；及校準電路系統，其處該於DIB上之該應用空間中。該校準電路系統包括通訊介面，經由該通訊介面傳遞通訊，其中該等通訊包含至該校準電路系統之控制信號及來自該校準電路系統之量測信號。該校準電路系統亦包括非揮發性記憶體以儲存校準資料，且基於該等控制信號可控制該校準電路系統，以將該等測試信號自該測試儀器傳遞至該DUT，且將該等回應信號自該DUT傳遞至該測試儀器。

Description

用於自動測試設備之校準裝置
本說明書大體上係關於用於在自動測試設備(ATE)中使用之校準裝置。
自動測試設備(ATE)包括用於將信號發送至受測試裝置(DUT)及自受測試裝置接收信號的電子設備，以測試DUT之操作。ATE包括經校準以供操作之測試儀器，諸如微波儀器。測試儀器可在靠近儀器之輸入端或輸出端的特定連接器處對功率、雜訊、阻抗或其他參數進行校準。此位置被稱為校準平面，並且係指定或已知測試儀器效能之位置。
儀器的校準平面最經常在實體上且在電氣上不同於位於DUT接針或球處之最佳校準平面。已實施解決方案以延伸儀器校準平面朝向DUT，且從而縮減校準平面與DUT之間的路徑之長度。此等解決方案包括：加入固定偏移增益/衰減，以特性化中介互連(裝置介面板-DIB)及計算適當調整；開發可用來計算調整之DUT封裝中的校準標準；或調整參數直至達成所要結果。當應用於即時量測時，此等解決方案之各者具有複雜性、準確性(且因此良率)、上市時間及測試限制成本之權衡。實際校準平面與DUT之間的路徑之校準的總體設計可影響信號效能，從而可影響儀器之準確操作且因此影響裝置良率及成本。
實例性自動測試設備(ATE)包含：一測試儀器，其用於輸出測試信號以測試一受測試裝置(DUT)，且用於基於該等測試信號接收回應信號；一裝置介面板(DIB)，其連接至該測試儀器，該DIB包含一應用空間，該應用空間具有該DUT連接至其之一位點，且該等測試信號及該等回應信號行進通過該位點；及校準電路系統，其處於該DIB上之該應用空間中。該校準電路系統包含一通訊介面，經由該通訊介面傳遞通訊。該等通訊包含至該校準電路系統之控制信號及來自該校準電路系統之量測信號。該校準電路系統亦包含非揮發性記憶體以儲存校準資料，且基於該等控制信號可控制該校準電路系統，以將測試信號自該測試儀器傳遞至該DUT，且將該等回應信號自該DUT傳遞至該測試儀器。該實例性ATE可單獨或結合地包括下列特徵中之一或多項。
該DIB可包含位點或接針，且該校準電路系統可置放成相鄰於位點或接針，且可用以校準不相鄰於位點或接針之該測試儀器。該校準電路系統可包含一分離器、組合器或電路系統，該電路系統為可控制以將測試信號傳遞至DUT，且自DUT傳遞回應信號。該校準電路系統可包含一溫度偵測器以偵測該校準電路系統處之溫度，其中該等量測信號中之至少一者表示所偵測之溫度。該校準電路系統可包含一信號功率偵測器以偵測該等測試信號或該等回應信號中之至少一者的信號功率，其中該等量測信號中之至少一者表示所偵測之信號功率。該功率偵測器可經組態以使用一參考信號以用於自校準。該校準電路系統可被電磁隔離。
該校準電路系統可包含開關電路系統，連同短路、開路及已 知阻抗負載電路，其中該開關電路系統為可控制以將該等測試信號發送至該短路、該開路或該已知阻抗負載電路中之至少一者，且自該短路、該開路或該已知阻抗負載電路中之至少一者接收反射信號。該校準電路系統可包含一驗證電路，該驗證電路具有一特定校準，其中該開關電路系統為可控制以將該等測試信號發送至該驗證電路以驗證基於來自該短路、該開路、該已知阻抗負載電路或一阻抗標準中之至少一者的該等反射信號所判定之S參數。
該ATE可包含一測試電腦，該測試電腦用於編排DUT之測試；及一控制器，其用以介接在該測試電腦與該校準電路系統之間。該控制器可用於自該測試電腦接收資料，且用於基於該資料產生至校準電路系統之控制信號，且亦用於基於在該校準電路系統處所獲得之一或多個參數來校正該測試儀器有源及/或量測信號，且亦用於讀取來自該校準電路系統之所儲存資料及該校準電路系統之狀態。該校準電路系統可包含阻抗，基於該等控制信號以及由該校準及該測試儀器所導出之資訊可調諧該阻抗。
該校準電路系統可包含儲存校準資料之記憶體，其中該校準資料對該校準電路系統係特定的。該校準電路系統可包含串聯連接的至少兩個開關。
該校準電路系統可包含：一第一開關，其為可控制以自該測試儀器接收該等測試信號且輸出該等測試信號，及接收該等回應信號且將該等回應信號傳遞至該測試儀器；一第二開關，其與該第一開關串聯，該第二開關為可控制以接收由該第一開關輸出之該等測試信號且將該等測試信號發送至該DUT，及自該DUT接收該等回應信號且將該等回應信號輸出 至該第一開關；及一第三開關，其與該第一開關串聯，該第三開關為可控制以自該第一開關接收該等測試信號且將該等測試信號發送至一短路、一開路、一阻抗負載電路及阻抗中之一或多者，以用於判定s參數校準。該校準電路系統可包含一功率偵測器。該第一開關為可控制以將測試信號傳遞至該功率偵測器。該功率偵測器之輸出可能係用於該等量測信號中之至少一者的基礎。
該校準電路可包含在一信號路徑中之一衰減器或一可程式化衰減器，測試信號沿著該信號路徑傳遞。該校準電路可包含在一信號路徑中之一放大器或一可程式化增益放大器，測試信號沿著該信號路徑傳遞。該校準電路系統可包含與該第一開關串聯的一功率分配器或分離器電路。該功率分配器或分離器電路可經組態以接收該等測試信號且將該等測試信號發送至該DUT，及自該DUT接收該等回應信號且輸出該等回應信號。
該校準電路系統可包含：一開關，其為可控制以自該測試儀器接收該等測試信號且輸出該等測試信號，及接收該等回應信號且將該等回應信號傳遞至該測試儀器；及一功率偵測器。該開關為可控制以將該等測試信號傳遞至該功率偵測器。該功率偵測器之輸出可能係用於所量測之校準信號中之至少一者的基礎。
行進通過該校準電路之信號可包含單端、差動信號，或差動至單端信號之轉換或單端至差動信號之轉換。
實例性ATE可包含：一測試儀器，其用於輸出測試信號以測試一受測試裝置(DUT)，且用於基於該DUT之測試來接收回應信號；一探針卡，其與該測試儀器通訊，其中該探針卡包含探針，該等探針經組態 以接觸該DUT，且其中該等測試信號及該等回應信號行進通過該等探針；及校準電路系統，其處於該等探針或該探針卡上。該校準電路系統可包含一通訊介面，經由該通訊介面傳遞通訊。該等通訊可包含至校準電路系統之控制信號及來自校準電路系統之量測信號。基於該等控制信號可控制該校準電路系統，以將該等測試信號自該測試儀器傳遞至該DUT，且將該等回應信號自該DUT傳遞至該測試儀器。該實例性ATE可單獨或結合地包括下列特徵中之一或多項。
在該校準電路系統處於該等探針上的情況下，該校準電路系統可包含三維(3D)結構，該三維結構具有電路路徑，該等電路路徑由空氣或由其他介電質圍繞，且該等電路路徑包含去往或來自該等探針之一信號路徑。該ATE可包含記憶體以儲存校準標準，該等校準標準以低頻率量測，且用來導出校準標準之高頻率特性。
可結合包括發明內容這一段在內之本說明書中所描述的任二或多個特徵，以形成在本文中未具體描述之實施方案。
本文所描述之測試系統及技術，或其部分可實施為電腦程式產品/由電腦程式產品控制，該電腦程式產品包括指令，該等指令儲存於一或多個非暫時性機器可讀取儲存媒體上，且可在一或多個處理裝置上執行以控制(例如，協調)本文所描述之操作。本文所描述之測試系統及技術或其部分可實施為設備、方法或電子系統，其等可包括一或多個處理裝置及記憶體，以儲存可執行指令來實施各種操作。
在附圖與下文描述中提出一或多個實施方案的細節。經由描述及圖式，且經由申請專利範圍，可明白其他特徵及優點。
10‧‧‧自動測試設備(ATE)
11‧‧‧測試頭
12‧‧‧測試電腦
13A‧‧‧測試儀器
13B‧‧‧測試儀器
13C‧‧‧測試儀器
13N‧‧‧測試儀器
14‧‧‧連接介面/介面
15‧‧‧測試儀器輸出端
16‧‧‧裝置介面板(DIB)
20‧‧‧連接器
21‧‧‧位點
22‧‧‧應用空間
23‧‧‧校準裝置
25‧‧‧實例性實施方案/裝置/校準裝置
26A‧‧‧開關/第一開關
26B‧‧‧開關/第二開關
26C‧‧‧開關/第三開關
27‧‧‧功率偵測器/信號功率偵測器
28‧‧‧儲存器
29‧‧‧控制器
30‧‧‧記憶體
31‧‧‧測試信號介面
33A‧‧‧信號路徑
33B‧‧‧信號路徑
33C‧‧‧信號路徑
33D‧‧‧信號路徑
34‧‧‧短路/測試電路
35‧‧‧開路/測試電路
36‧‧‧負載電路/阻抗負載電路/測試電路
37‧‧‧驗證電路/測試電路
38‧‧‧功率偵測器
39‧‧‧溫度偵測器
40‧‧‧加熱裝置/加熱器
41‧‧‧實例性實施方案/校準裝置
42‧‧‧開關
43‧‧‧測試信號介面/功率偵測器
44‧‧‧控制信號介面/控制器
45‧‧‧記憶體
45A‧‧‧輸出通道
45B‧‧‧輸出通道
45C‧‧‧輸出通道
45D‧‧‧輸出通道
47‧‧‧通道
50‧‧‧實例性實施方案/校準裝置
51‧‧‧第一開關
52‧‧‧第二開關
54‧‧‧控制器
55‧‧‧記憶體
56‧‧‧功率偵測器
57‧‧‧儲存器
60‧‧‧測試信號介面/測試介面
61‧‧‧控制信號介面/控制介面
63‧‧‧電路路徑/路徑
65A‧‧‧信號路徑/路徑
65B‧‧‧信號路徑/路徑
65C‧‧‧信號路徑/路徑
65D‧‧‧信號路徑/路徑
66A‧‧‧可程式化衰減器
66B‧‧‧可程式化衰減器
66C‧‧‧可程式化衰減器
66D‧‧‧可程式化衰減器
68‧‧‧阻抗電路
69‧‧‧信號路徑
70‧‧‧實例性實施方案/實施方案
71‧‧‧單個開關
72‧‧‧單個輸出端
73‧‧‧測試電路
74‧‧‧功率偵測器
圖1係實例性測試系統之方塊圖。
圖2係可用於圖1之測試系統中的實例性校準裝置之方塊圖。
圖3係可用於圖1之測試系統中的實例性校準裝置之方塊圖。
圖4係可用於圖1之測試系統中的實例性校準裝置之方塊圖。
圖5係可用於圖1之測試系統中的實例性校準裝置之方塊圖。
不同圖式中類似的參考數字指示類似的元件。
本文描述用於搭配ATE使用之實例性校準裝置。實例性校準裝置經組態以用於靠近DUT置放，且可經組態以校準功率、雜訊、阻抗或其他參數。在實例性實施方案中，校準裝置可經定位於含有DUT位點連接之應用空間中、於接觸DUT之探針或卡上、或超出測試儀器之輸出介面的任何其他適當位置。校準裝置可用來校準信號直至其置放位置，從而有效率地將校準平面自靠近測試儀器輸出端移動至校準裝置之位置，且從而縮減校準平面與DUT之間的路徑之長度。一般而言，校準平面越接近DUT，將存在信號到達DUT之準確性的越大可信度。相應地，考慮到包括校準裝置之大小的技術考量，可能有利的係，將校準裝置定位成盡可能接近DUT。
圖1展示其中可使用校準裝置之實例性ATE 10的組件。然而，值得注意的是，校準裝置不限於搭配圖1之ATE使用，或搭配本文所描述之DUT使用，而是可用於包括測試環境之外部的任何適當技術情境中。在圖1中，虛線指示裝置之間的潛在信號路徑。
ATE 10包括一測試頭11及一測試電腦12。測試頭11介接至對其執行測試之DUT(未展示)，且測試電腦12與測試頭11通訊以控制測試。例如，測試電腦可將測試程式集下載至測試頭上之測試儀器，然後該等測試儀器運行測試程式集以測試與測試頭通訊之DUT。本文所描述之校準裝置可搭配圖1之測試組態使用；然而，本文所描述之校準裝置用途不限於此，或不限於任何特定測試組態。
ATE 10包括測試儀器13A至13N。在此實例中，測試儀器中之一或多者係用於對相對應DUT執行射頻(RF)測試及其他測試之微波測試儀器。然而，其他類型之測試儀器可用來代替或補充微波測試儀器。各測試儀器可經組態以輸出測試信號以測試DUT，且自DUT接收信號。所接收之信號可包括回應信號，該等回應信號基於測試信號及/或不由測試信號提示(例如，不回應於測試信號)的源自DUT之信號。
ATE 10包括一連接介面14，該連接介面將測試儀器輸出端15連接至DIB 16。連接介面14可包括連接器20或用於在測試儀器與DIB 16之間路由信號之其他裝置。例如，連接介面可包括一或多個電路板或其上安裝有此類連接器之其他基板。可使用其他類型連接。至此，連接介面14係校準平面，來自測試儀器之信號校準至該校準平面(例如，具有已知值或其他特性)。本文所描述之校準裝置將校準平面移動成與連接介面相比更接近DUT，因此，增加信號路徑之長度，經過該信號路徑的信號具有可靠值或其他特性。
在圖1之實例中，DIB 16電氣且機械地連接至測試頭11。DIB包括位點21，該等位點可包括接針、跡線或其他電氣且機械連接點， DUT可連接至該等點。測試信號、回應信號及其他信號通過DUT與測試儀器之間的位點。DIB 16亦尤其包括連接器、傳導跡線及電路系統，以用於在測試儀器、連接至位點21之DUT與其他電路系統之間路由信號。DIB的其上駐留有此類連接器、電路及/或位點之部分稱為應用空間22。在一些實施方案中，應用空間可相鄰於位點21且與位點21處於相同平面上。例如，應用空間可緊鄰於位點。在一些實施方案中，應用空間可處於介面14處之連接與實際DUT之間的另一適當位置中。例如，應用空間可處於DIB 16之頂部平面上方或下方。例如，應用空間可處於DIB 16之下側上。例如，空間可接近於探針。
在一些實施方案中，一校準裝置23相鄰於位點。校準裝置23可相對小，例如，表面面積大約25mm×25mm或更小，然而校準裝置不限於此等尺寸，且亦可大於25mm×25mm。校準裝置23經組態以校準來自不相鄰於位點或接針之測試儀器的信號。在一些實施方案中，測試儀器與測試相關之DUT之間的信號行進通過校準裝置。
在此情境中，校準包括但不侷限於：識別校準裝置之位置處的信號特性；且指示測試儀器以至少部分地基於彼等信號特性改變其輸出。例如，若來自測試儀器13A之輸出信號被控制成+1分貝(dB)，且校準裝置量測遠端路徑位置處之實際位準為-2dB，則測試儀器與校準裝置之間的路徑損耗被判定成3dB。相應地，測試儀器可經指示以使其輸出信號功率增加3dB(或在儀器或路徑中進行其他校正)，以在校準裝置之輸出端處產生所要+1dB信號。校準亦包括但不侷限於：識別校準裝置之位置處的信號特性；且基於例如所儲存之資料、校準標準、或來自測試電腦或其他來 源之指令來改變校準裝置本身上之彼等信號特性，以使得自校準裝置輸出至(數個)DUT之信號具有所要值或特性。校準標準可以低頻率及由控制器所使用之值量測，以導出校準標準之高頻率特性。高頻率校準標準可用來控制校準裝置之操作。
在此情境中，術語高或較高及低或較低係相對的，不具有任何特定數值含義。對於RF信號而言，例如，在一些實施方案中，較高頻率信號具有滿足或超過50MHz之頻率，且較低頻率信號具有小於50MHz之頻率；在一些實施方案中，較高頻率信號具有滿足或超過6GHz之頻率，且較低頻率信號具有小於6GHz之頻率；在一些實施方案中，較高頻率信號具有滿足或超過20GHz之頻率，且較低頻率信號具有小於20GHz之頻率；在一些實施方案中，較高頻率信號具有滿足或超過60GHz之頻率，且較低頻率信號具有小於60GHz之頻率；等等。
在一些實施方案中，校準裝置23位於相鄰於位點之應用空間22中，從而將校準平面有效率地移動至應用空間。在一些實施方案中，校準裝置實施於積體電路(IC)或多晶片模組(MCM)上，該多晶片模組具有適當電路系統及板上記憶體，以用於儲存校準資料及其他資料。然而，其他適當構造技術可用於補充或代替IC或MCM。例如，可使用PCB或併合積體電路。校準裝置包括：一或多個測試信號介面，可經由該一或多個測試信號介面傳輸測試信號及其他信號至DUT/自DUT傳輸測試信號及其他信號；及控制信號介面，可經由該控制信號介面傳輸諸如關於校準裝置上之操作、控制及量測的信號之其他信號。
在一些實施方案中，校準裝置包括校準電路系統，該校準電 路系統與應用空間中之其他電路系統電磁隔離。校準電路系統包括上述通訊介面，即，測試信號介面及控制信號介面。校準電路系統亦包括一或多個開關、一或多個分離器、一或多個組合器及/或開關電路系統，該開關電路系統為可控制以將測試信號傳遞至位點中之DUT，且將回應信號或其他信號自DUT傳遞至測試儀器，如本文所描述。校準電路系統亦包括記憶體(例如，非揮發性記憶體)，該記憶體用以儲存校準資料及其他資料，該校準資料及其他資料可用來校準裝置上之信號或用於報告給測試儀器或測試電腦。校準電路系統亦包括一控制器，該控制器用以控制校準裝置之操作。
圖2展示校準裝置23之實例性實施方案25，該校準裝置可安裝於DIB(諸如DIB 16)之應用空間中。校準裝置25之組件部分包括但不限於：開關26A、26B、26C、功率偵測器27、用於儲存校準資料及標準之儲存器28、用於控制電路系統之操作的控制器29、可能係或可能不係控制器之部分的記憶體30、及可能係或可能不係控制器之部分的溫度偵測器39，以及各種埠及阻抗。在一些實施方案中，開關可具有與所展示不同的組態，且可存在不同數目個開關。控制器29可包括一或多個處理裝置，該一或多個處理裝置經程式化以控制校準裝置中之開關及其他電路系統的操作。可基於例如儲存於裝置上之記憶體中的資料及/或基於經由控制介面所接收之信號來實施控制，以校準裝置本身上之信號及/或基於在裝置處所獲得之資訊來校準測試儀器。控制器可經由控制信號介面44來與測試電腦通訊，該控制信號介面可包括如所展示之多個信號線路，該等信號線路用以支援與測試電腦之資訊交換。
在圖2之實例性實施方案中，來自諸如測試儀器13A之測 試儀器的測試信號到達裝置25之測試信號介面31處。在此實例中，第一開關26A可控制(例如，回應於由控制器輸出之信號)以接收彼等測試信號且將測試信號輸出至附加開關，及自彼等附加開關接收回應信號(或其他信號)且將彼等信號傳回至測試儀器。
在此實例中，附加開關包括第二開關26B，該第二開關與第一開關26A串聯。第二開關26B實施多工器功能，且可控制(例如，回應於由控制器輸出之信號)以接收由第一開關輸出之測試信號，且經由適當(數個)信號路徑33A、33B將測試信號選擇性地輸出至一或多個DUT。第二開關26B亦為可控制以經由適當(數個)信號路徑33A、33B自一或多個DUT接收回應信號(或其他信號)，且將彼等回應信號(或其他信號)路由回到第一開關，以用於後續傳輸至測試儀器。在此實例中，第二開關26B亦為可控制以將信號路由至測試電路，該等測試電路包括開路35及驗證電路37。
在此實例中，附加開關包括第三開關26C，該第三開關與第一開關26A串聯。第三開關26C實施多工器功能，且可控制(例如，回應於由控制器輸出之信號)以接收由第一開關輸出之測試信號，且經由適當(數個)信號路徑33C、33D將測試信號選擇性地輸出至一或多個DUT。第三開關26C亦為可控制以經由適當(數個)信號路徑33C、33D自一或多個DUT接收回應信號(或其他信號)，且將彼等回應信號(或其他信號)路由回到第一開關，以用於後續傳輸至測試儀器。在此實例中，第三開關26C亦為可控制以將信號路由至測試電路，該等測試電路包括短路34及負載電路36。
以上，測試電路包括但不限於：短路34、開路35、阻抗負載電路36及驗證電路37，該驗證電路具有已知阻抗以用於S參數校準。在操作中，開關為可控制以將測試信號發送至短路、開路、已知阻抗或驗證電路中之一或多者，且自短路、開路、已知阻抗負載電路或驗證電路接收反射信號。諸如向量分析器之測試儀器或測試電腦中之電路系統量測至校準裝置之信號、及自此等測試電路反射之信號，以確認校準及判定S參數。
如上所述，校準裝置25包括控制器29，該控制器用以控制校準裝置之操作。控制器29亦經組態(例如，程式化)以充當測試電腦12與校準電路系統之間的介面。例如，控制器29可經組態以自測試電腦接收資料，且產生控制信號以基於彼資料控制校準電路系統。控制器亦經組態以基於在校準裝置處所獲得之一或多個參數來校正測試儀器有源及/或量測信號。可使用儲存於記憶體30中之資料及校準裝置處之信號的狀態，及藉由相應地基於資料及狀態來控制校準電路系統而實施控制及校正。例如，控制器可控制開關或校準裝置上之其他電路系統，影響信號時序、信號位準、或其他適當信號特性以達成所要(例如，校準)信號輸出。儲存於記憶體中之探針校準標準亦可存取控制器29，且用來適當地校準行進通過校準裝置之信號。
校準裝置25亦包括溫度偵測器39。溫度偵測器39經組態以偵測校準電路系統處之溫度，且輸出表示所偵測之溫度的一或多個量測信號。量測信號可輸出至控制器29以用於報告給測試電腦，或可自溫度偵測器直接輸出信號至測試電腦。關於接近於DUT之溫度的資訊可影響各種信號特性，且可用於校準或其他目的。
校準裝置25亦可包括信號功率偵測器27，該信號功率偵測器用以偵測行進通過校準裝置之信號(測試信號、回應信號或其他信號)的功率。在圖2之實例性實施方案中，功率偵測器產生表示經偵測之信號功率的一或多個量測信號，且將信號功率輸出至控制器(用於後續輸出至測試電腦)或直接輸出至測試電腦。信號功率可用來適當改變測試儀器輸出，以用於校準或其他目的。在一些實施方案中，信號功率偵測器經組態以用作參考信號來實現校準裝置之自校準。
在一些實施方案中，校準裝置25可包括一或多個加熱裝置40及/或冷卻裝置(例如，帕耳帖(Peltier)裝置)，以實施裝置上溫度控制。可藉由監測溫度偵測器39且控制加熱器40之控制器29適當地控制加熱及/或冷卻裝置之操作。實施溫度控制以在周圍環境改變時穩定校準電路系統之效能。可藉由將溫度敏感組件保持在其原始校準溫度、藉由在短時間內將溫度設定成已知溫度、藉由使電路逐步通過熱校準，或藉由抵消電路系統中之RF功率變化來使溫度敏感組件穩定。
圖3展示校準裝置23之另一實例性實施方案41。此實施方案服務單個DUT接針，且未如圖2之實施方案的做法多工測試信號。因此，在某些情況下，圖3之實施方案在大小上可比圖2之實施方案製作得更小。校準裝置41之組件部分包括但不限於：開關42、功率偵測器38、控制器44及記憶體45，該記憶體用於儲存校準資料與其他資料及阻抗標準。控制器亦可包括如圖1之實施方案中的溫度偵測器。諸如圖2中所展示之彼等的其他組件亦可包括在校準裝置41中。例如，校準裝置41之面積可小於25mm×25mm。在其他實施方案中，校準裝置可小於20mm×20mm、小 於15mm×15mm、小於10mm×10mm等等。
在此實例中，校準裝置41包括：連接至測試信號介面43之開關42，經由該測試信號介面傳輸信號至DUT/自DUT傳輸信號；及一或多個控制信號介面44，經由該一或多個控制信號介面傳輸用於校準裝置之操作、控制及量測的信號。藉由控制器44控制開關42，以經由輸出通道45A至45D將接收自測試介面43之信號發送至一或多個DUT，且經由測試介面43發送接收自輸出通道之信號。如所述，此等後面的信號可回應於測試信號，或該等信號可獨立於測試信號由DUT輸出。
亦可由控制器44控制開關42，以將測試信號發送至測試電路34、35、36及37，如以上所描述。發送至接地之信號可反射回來，且由測試儀器、測試電腦或其他適當電路系統使用該等信號以判定信號特性。
亦可由控制器44控制開關42以將測試信號發送至功率偵測器43。功率偵測器43經組態以偵測信號峰值或RMS功率或峰值或RMS或峰至峰電壓、取樣信號等，且經由類比至數位控制器(ADC)報告所得量測信號給控制器44，該類比至數位控制器可能係外部的(離散的)或嵌入微控制器中。如本文所描述，控制器44可報告此資訊給測試電腦，該測試電腦可使用彼資訊來控制測試系統之其他態樣，且產生用於儲存在校準裝置41上之校準資料。控制器44亦可自功率偵測器43接收溫度資訊且輸出彼資訊。在一些實施方案中，圖3之實施方案可包括功率參考(未展示)，該功率參考可切換地連接至功率偵測器。在一些實施方案中，功率參考提供基線，由功率偵測器比較信號功率與該基線。
圖4展示校準裝置23之另一實例性實施方案50，該實例性 實施方案展示1：3開關、後續接著1：4開關。在此實例中，校準裝置50包括第一開關51及與第一開關51串聯之第二開關52。校準裝置50亦包括控制器54、記憶體55(其可在控制器內部或外部)、功率偵測器56及儲存器57，其等如上文相對於圖2及圖3所描述的操作。諸如圖2及圖3中所展示之彼等的其他組件亦可包括在校準裝置41中。校準裝置50可能係約25mm×25mm或更小，如以上所描述。
第一開關51連接至測試信號介面60，經由該測試信號介面傳輸信號至DUT/自DUT傳輸信號。控制器54連接至一或多個控制信號介面61，經由該一或多個控制信號介面傳輸用於校準裝置上之操作、控制及量測的信號。由控制器54控制第一開關60以經由電路路徑63發送接收自測試介面60之信號，且經由測試介面60發送接收自電路路徑63之信號。如所述，此等後面的信號可回應於測試信號，或該等信號可獨立於測試信號由DUT輸出。如圖4中所展示，經由路徑63在第一開關51與第二開關52之間傳遞信號。
由控制器54控制第二開關52以沿著四個信號路徑65A、65B、65C、65D中之一者將信號自第一開關輸出至位點21中之DUT，或自信號路徑接收信號且將彼信號輸出至第一開關52(其經由測試介面60輸出信號)。在此實例中，各路徑65A、65B、65C、65D可包括衰減器或可程式化衰減器66A、66B、66C、66D，以用於適當控制信號位準。在可程式化衰減器的情況下，控制器54可基於校準資料及/或儲存於例如校準裝置上之記憶體55中的標準，或基於經由控制介面61自例如測試電腦接收之信號來控制衰減。調整各路徑中之衰減的量可實現獨立等化或控制信號功率。其他 信號調整電路系統亦可包括在信號路徑中。
亦可控制第一開關51以將測試信號輸出至阻抗電路68，可由控制器基於例如外部控制信號及/或由校準及測試儀器所導出之資訊來調諧該阻抗電路。阻抗電路68之輸出可發送回到測試儀器、測試電腦或其他適當電路系統，以用來判定信號特性。
亦控制第一開關51以沿著信號路徑69將測試信號輸出至諸如測試電腦、測試儀器等之外部電路系統，而沒有顯著的修改及/或自彼信號路徑接收信號。
圖2及圖4展示具有四個多工器位置之校準裝置的實施方案；且圖3展示校準裝置之實施方案，該實施方案描繪具有單個1：10開關而非如圖2中所展示之1：4開關的級聯。在一些實施方案中，校準裝置可具有雙向配置。其他切換配置可用於權衡效能，例如以改良損耗或隔離，同時達成可比較的功能。輸入/輸出切換可終止未使用埠或反映未使用埠(例如，圖3之通道47處的埠)。回送路徑可包括在校準裝置中，以用於自測試或自校準。射頻(RF)功率參考可包括在校準裝置中，以在校準功率偵測器RF信號特性及報告彼資訊給控制器中使用。雜訊源及其所儲存之校準資料可包括在校準裝置中，以用於將雜訊引入至信號中。如適當，可由控制器存取及控制雜訊源。以加熱、冷卻、絕緣或一些組合之形式進行的溫度感測及穩定可用來改良裝置穩定性。裝置可安裝於屏蔽體中，或以其他方式具備與外部干擾信號之隔離。
在一些實施方案中，作為校準之部分，校準裝置採用絕緣及主動熱穩定以及溫度相依之校準資料。例如，在電路中使用電阻器之溫度 係數。在一些實施方案中，校準裝置包括用於外部測試設備之連接的埠。
在一些實施方案中，校準裝置採用阻抗標準，該等阻抗標準不係適合於經校準之測試儀器的操作頻率範圍之OSLT(開路-短路-負載-貫通)標準。在圖2之實施方案中，開路、短路、負載用於阻抗標準。在圖4之實施方案中，可調諧阻抗用來產生跨史密斯圖(Smith Chart)擴展之阻抗。在其他實施方案中，阻抗標準可能係偏移短路、TRL(貫通、反射、線)，或其他適當阻抗集。在一些實施方案中，可使用單個已知的可調諧阻抗，取代三個或三個以上經切換阻抗標準。在一些實施方案中，在DC下量測一或多個校準標準，且使用結果來導出校準標準之高頻率模型。此之兩個實例包括例如：(i)在DC下及在以高頻率均勻移除主誤差項之溫度內準確地量測負載電阻器；及(ii)使用dc參考來設定可用來校準位準偵測器之AC功率參考。DC係可追蹤的且使用現有系統資源在系統中經準確地判定。
在一些實施方案中，可在校準裝置之DUT側(例如，輸出路徑)上併入可調諧阻抗(例如，並聯電容器)，以在測試期間使校準裝置阻抗與DUT阻抗匹配。
在一些實施方案中，可用功率分配器或分離器電路替換輸出多工器(例如，圖2之開關26B)。例如，在圖2及圖4中，可用一或多個功率分配器或分離器電路替換開關26B或52，以控制輸出至信號路徑/自信號路徑輸出至DUT之信號。
在一些實施方案中，可在一或多個輸出信號路徑中併入高功率終端或衰減器，以減少高功率信號。在一些實施方案中，主動或被動放大可併入至一或多個輸出信號路徑中，以增加信號功率或減少雜訊。
在一些實施方案中，校準裝置可包括一或多個埠上之一差動信號路徑或差動至單端變換。例如，差動信號路徑或差動至單端變換可併入至控制信號埠及/或測試信號埠上。
圖5展示不具有多工器位置(例如，單個輸出端)之校準裝置23的另一實例性實施方案70。在此實例中，校準裝置50包括單個開關71，該單個開關提供單個輸出端72至DUT，以及輸出至測試電路73及功率偵測器74。實施方案70之組件以相似於圖1至圖4中之彼等相同組件的方式操作，惟不具有多個DUT輸出除外。
如上所述，校準裝置可置放於應用空間中，該應用空間比連接介面14(圖1)更靠近DUT。在一些實施方案中，校準裝置可經製作成甚至小於如以上所描述。例如，可使用積體電路技術來製造整個電路，以顯著地縮減大小。例如，諸如3D印刷或其他類型之積層製造技術或減材製造技術(additive or subtractive manufacturing techniques)的三維(3D)製程可用來使用由空氣(或其他適當)介電質圍繞之導體生產本文所描述之類型的校準裝置，該導體具有往返於探針之間的一或多個低損耗信號路徑。所得校準裝置可製作有增加的效能且亦製作得較小。因此，校準裝置可置放成甚至比應用空間更接近DUT。例如，校準裝置(其實例展示於圖2、圖3、圖4及圖5中)可置放於探針之尖端處或靠近探針之尖端，以用於測試。
例如，在一些實施方案中，測試系統可包括與測試儀器通訊之探針卡。探針卡包括探針，該等探針經組態以接觸DUT，使得測試信號、回應信號、控制資料及其他信號行進通過該等探針。探針隨著至DUT之接觸點靠近而變得較小。校準裝置/電路系統可併入在探針本身上、或尖端處、 靠近尖端或探針卡上。校準裝置/電路系統可具有本文所描述之任何適當特徵，惟可以較小比例實施之特徵除外。校準裝置可經併入作為不由DUT佔據之區域中的DUT晶圓設計之部分。校準裝置可經定位且用作為補償磨損之週期性探針尖端清潔及校準製程之部分。
總之，本文所描述之校準裝置可實施在相對小的封裝中，該封裝可置放成相對接近於DUT。因此，可已知及控制DUT處或靠近DUT之信號位準。校準裝置特徵經併入至系統軟體中且由系統軟體控制，因此在使用者看來似乎校準儀器處於校準裝置之輸出端/輸入端處。可經由例如調整信號路徑而自動移除信號誤差，或在測試儀器中數學地移除信號誤差。
因為校準裝置處於儀器-DIB配對平面(連接介面)之後，所以校準裝置可經組態以移除由於DIB板之不可重複嵌合所致之誤差，從而增強校準。校準裝置亦可改良測試器及DIB之複本至複本重現性(copy-to-copy repeatability)。
在微波儀器的情況下，針對彼等儀器可產生之全部位準及頻率來校準彼等儀器，此係全部積體電路(IC)需求之超集。然而，特定IC及接針將僅使用彼等位準及頻率之小百分比。因為校準裝置處於DIB上且指派需求子集給特定IC接針，所以可針對適合接針之振幅及頻率的特定集來校準該校準裝置，校準裝置經指派給該接針。
可適當結合圖2至圖4之實施方案的任何特徵以產生替代實施方案。
雖然本說明書描述與「測試」及「測試系統」相關的實例性實施方案，但本文所描述之裝置及方法可用於任何適當系統中，且不限於 測試系統或本文所描述之實例性測試系統。
如本文所描述執行的包括經由操縱器控制之測試可使用硬體或硬體及軟體之組合來實施及/或控制。例如，像本文所描述之測試系統的測試系統可包括位於各種點處之各種控制器及/或處理裝置。中央電腦可協調各種控制器或處理裝置中之操作。中央電腦、控制器及處理裝置可執行各種軟體常用程式來實現對測試及校準之控制及協調。
可至少部分地使用一或多個電腦程式產品來控制包括經由操縱器控制之測試，該一或多個電腦程式產品為例如有形地體現於一或多個資訊載體(諸如一或多個非暫時性機器可讀取媒體)中之一或多個電腦程式，該一或多個電腦程式用於由一或多個資料處理設備(例如，可程式化處理器、電腦、多個電腦及/或可程式化邏輯組件)執行或用以控制該一或多個資料處理設備之操作。
可用包括編譯或解譯語言之任何形式的程式設計語言撰寫的電腦程式可部署為任何形式，包括單獨程式或一模組、組件、副常式或其他適用於運算環境中的單元。可將電腦程式部署成在一台電腦或多台電腦上執行，多台電腦可位於同一現場或分散在多個現場並以網路互連。
與實施全部或部分的測試及校準相關聯的動作可藉由一或多個可程式化處理器來執行，該一或多個可程式化處理器執行一或多個電腦程式，以執行本文所描述之功能。全部或部分的測試及校準可使用特殊目的邏輯電路系統來實施，例如，FPGA(現場可程式化閘陣列)及/或ASIC(特殊應用積體電路)。
舉例來說，適於執行電腦程式的處理器包括通用及特殊目的 之微處理器這兩種、及任何種類之數位電腦的任何一或多個處理器。一般而言，處理器將接收來自唯讀儲存區或隨機存取儲存區或兩者的指令與資料。電腦元件(包括伺服器)包括一或多個用於執行指令的處理器及一或多個用於儲存指令與資料的儲存區裝置。一般而言，電腦亦將包括一或多個機器可讀取儲存媒體，或在操作上耦合以接收來自一或多個機器可讀取儲存媒體的資料，或將資料傳送至一或多個機器可讀取儲存媒體，或以上兩者，該一或多個機器可讀取儲存媒體為諸如用於儲存資料的大容量PCB(例如，磁碟、磁光碟或光碟)。適用於體現電腦可程式指令及資料的機器可讀取儲存媒體包括所有形式非揮發性儲存區，舉例而言，包括：半導體儲存區裝置，例如EPROM、EEPROM及快閃儲存區裝置；磁碟(例如，內部硬碟或可移除式磁碟)；磁光碟；以及CD-ROM及DVD-ROM光碟。
如本文所使用之任何「電氣連接(electrical connection)」可暗含直接實體連接或包括中介組件但仍然允許電信號在經連接之組件之間流動的有線或無線連接。除非另外說明，否則無論用語「電氣(electrical)」是否用來修飾「連接(connection)」，本文所提及的涉及電路系統之任何「連接」包括電氣連接，並非一定是直接實體連接。如本文所使用之結構組件之間的任何「連接」可暗含直接實體連接或包括介入一或多個中介組件或其他結構之實體連接。
本文所述之不同實施的元件可相結合，以形成在上文未具體提出的其他實施例。在未對操作產生負面影響的情況下，元件可不列入本文所述之結構中。此外，各種分開的元件可結合為一或多個個別元件，以執行本文所述之功能。
10‧‧‧自動測試設備(ATE)
11‧‧‧測試頭
12‧‧‧測試電腦
13A~13N‧‧‧測試儀器
14‧‧‧連接介面/介面
15‧‧‧測試儀器輸出端
16‧‧‧裝置介面板(DIB)
20‧‧‧連接器
21‧‧‧位點
22‧‧‧應用空間
23‧‧‧校準裝置

Claims (23)

  1. 一種自動測試設備(ATE)，其包括：一測試儀器，其用於輸出測試信號以測試一受測試裝置(DUT)，且用於基於該等測試信號接收回應信號；一裝置介面板(DIB)，其連接至該測試儀器，該DIB包含一應用空間，該應用空間具有該DUT連接至其之一位點，該等測試信號及該等回應信號行進通過該位點；以及校準電路系統，其處於該DIB上之該應用空間中，該校準電路系統包含一通訊介面，經由該通訊介面傳遞通訊，該等通訊包含至該校準電路系統之控制信號及來自該校準電路系統表示在該校準電路系統的一位置處測試信號特性之特性信號，該校準電路系統包含非揮發性記憶體以儲存校準資料，且基於該等控制信號可控制該校準電路系統，以將該等測試信號自該測試儀器傳遞至該DUT，且將該等回應信號自該DUT傳遞至該測試儀器，其中該測試儀器經組態以基於該等特性信號產生該校準資料。
  2. 如請求項1之ATE，其中該DIB包含位點或接針，且該校準電路系統置放成相鄰於該等位點或該等接針。
  3. 如請求項1之ATE，其中該校準電路系統包含一分離器、一組合器或電路系統，該電路系統為可控制以將測試信號傳遞至DUT，且自該等DUT傳遞該等回應信號。
  4. 如請求項1之ATE，其中該校準電路系統包含一溫度偵測器以偵測該校準電路系統處之一溫度，以及輸出表示所偵測之該溫度的一量測信 號。
  5. 如請求項1之ATE，其中該校準電路系統包含一信號功率偵測器，以偵測該等測試信號或該等回應信號中之至少一者的一信號功率，以及輸出表示所偵測之該信號功率的一特性信號。
  6. 如請求項5之ATE，其中該信號功率偵測器經組態以使用一參考信號以用於自校準。
  7. 如請求項1之ATE，其中該校準電路系統被電磁隔離於來自在該應用空間中的其它電路系統。
  8. 如請求項1之ATE，其中該校準電路系統包含開關電路系統，且其中該校準電路系統進一步包含一短路、一開路及一已知阻抗負載電路，該開關電路系統為可控制以將該等測試信號發送至該短路、該開路或該已知阻抗負載電路中之至少一者，且自該短路、該開路或該已知阻抗負載電路中之該至少一者接收反射信號。
  9. 如請求項8之ATE，其中該校準電路系統進一步包含一驗證電路，該驗證電路具有一特定校準，該開關電路系統為可控制以將該等測試信號發送至該驗證電路，以驗證基於來自該短路、該開路、該已知阻抗負載電路之該至少一者的反射信號或基於一阻抗標準所判定之S參數。
  10. 如請求項1之ATE，其進一步包含：一測試電腦，其用於編排該DUT之測試；及一控制器，其介接在該測試電腦與該校準電路系統之間，該控制器用於自該測試電腦接收資料，且用於基於該資料產生至該校準電路系統的該等控制信號，該控制器亦用於基於來自該校準電路系統處所獲得之 一或多個特性信號來校正測試儀器有源及/或量測信號，該控制器用於讀取來自該校準電路系統之儲存資料及該校準電路系統之一狀態。
  11. 如請求項1之ATE，其中該校準電路系統包含阻抗，基於該等控制信號及由該校準電路系統及該測試儀器所導出之資訊可調諧該阻抗。
  12. 如請求項1之ATE，其中該校準資料對該校準電路系統係特定的。
  13. 如請求項1之ATE，其中該校準電路系統包含串聯連接的至少兩個開關。
  14. 如請求項1之ATE，其中該校準電路系統包含：一第一開關，其為可控制以自該測試儀器接收該等測試信號且輸出該等測試信號，及接收該等回應信號且將該等回應信號傳遞至該測試儀器；一第二開關，其與該第一開關串聯，該第二開關為可控制以接收由該第一開關輸出之該等測試信號且將該等測試信號發送至該DUT，及自該DUT接收該等回應信號且將該等回應信號輸出至該第一開關；及一第三開關，其與該第一開關串聯，該第三開關為可控制以自該第一開關接收該等測試信號且將該等測試信號發送至一短路、一開路、一阻抗負載電路或阻抗中之一或多者，以用於判定s參數校準。
  15. 如請求項14之ATE，其中該校準電路系統包含一功率偵測器，且其中該第一開關為可控制以將該等測試信號傳遞至該功率偵測器，該功率偵測器之一輸出係用於至少一量測信號的一基礎。
  16. 如請求項1之ATE，其中該校準電路系統包含一信號路徑中之一衰減器或可程式化衰減器，該等測試信號沿著該信號路徑傳遞。
  17. 如請求項1之ATE，其中該校準電路包含一信號路徑中之一放大器或一可程式化增益化放大器，該等測試信號沿著該信號路徑傳遞。
  18. 如請求項1之ATE，其中該校準電路系統包含：一功率分配器或分離器電路，其與一第一開關串聯，該功率分配器或分離器電路經組態以接收該等測試信號且將該等測試信號發送至該DUT，及自該DUT接收該等回應信號且輸出該等回應信號。
  19. 如請求項1之ATE，其中該校準電路系統包含：一開關，其為可控制以自該測試儀器接收該等測試信號且輸出該等測試信號，及接收該等回應信號且將該等回應信號傳遞至該測試儀器；及一功率偵測器，其中該開關為可控制以將該等測試信號傳遞至該功率偵測器，該功率偵測器之一輸出係用於該等特性信號中之至少一者的一基礎。
  20. 如請求項1之ATE，其中行進通過該校準電路系統之信號包含單端、差動信號，或差動至單端信號或單端至差動信號之一轉換。
  21. 一種自動測試設備(ATE)，其包括：一測試儀器，其用於輸出測試信號以測試一受測試裝置(DUT)，且用於基於該DUT之測試而接收回應信號；一探針卡，其與該測試儀器通訊，該探針卡包含探針，該等探針經組態以接觸該DUT，該等測試信號及該等回應信號行進通過該等探針；及校準電路系統，其處於該等探針或該探針卡上，該校準電路系統包 含一通訊介面，經由該通訊介面傳遞通訊，該等通訊包含至該校準電路系統之控制信號及來自該校準電路系統表示在該校準電路系統的一位置處測試信號特性之特性信號，基於該等控制信號可控制該校準電路系統，以將該等測試信號自該測試儀器傳遞至該DUT，且將該等回應信號自該DUT傳遞至該測試儀器，其中該測試儀器經組態以基於該等特性信號產生校準資料。
  22. 如請求項21之ATE，其中，在該校準電路系統處於該等探針上的一情況下，該校準電路系統包含一三維(3D)結構，該三維結構具有電路路徑，該等電路路徑由空氣或由其他介電質圍繞，且該等電路路徑包含去往或來自該等探針之一信號路徑。
  23. 如請求項21之ATE，其進一步包含記憶體以儲存校準標準，該等校準標準以低頻率量測，且用來導出該等校準標準之高頻率特性。
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