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CN114401053A - 用于测试集成天线的微电子器件的无线测试系统 - Google Patents

用于测试集成天线的微电子器件的无线测试系统 Download PDF

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CN114401053A CN202111461147.7A CN202111461147A CN114401053A CN 114401053 A CN114401053 A CN 114401053A CN 202111461147 A CN202111461147 A CN 202111461147A CN 114401053 A CN114401053 A CN 114401053A
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Abstract

本发明提供一种无线测试系统，包括：负载板，具有上表面和下表面，其中，所述负载板包括设置在所述负载板上的测试天线；插槽，用于接收具有天线结构的被测器件DUT，所述插槽设置在所述负载板的上表面上，其中，所述天线结构与所述测试天线相对应；处理器，用于拾取所述DUT并且将所述DUT传送到所述插槽，其中所述处理器包括用于保持和按压所述DUT的夹具，在测试期间，所述夹具被接地并且作为接地反射器，所述接地反射器对所述DUT的辐射场型进行反射，使得所述DUT的辐射场型从向上方向反转到朝向所述测试天线的向下方向。本发明技术方案可以减小DUT的天线结构与测试天线之间的路径损耗。

Description

用于测试集成天线的微电子器件的无线测试系统
技术领域
本发明涉及在无线通信设备中的半导体器件的空口上(over-the-air，OTA)测试系统，半导体器件可以例如基于毫米波(millimeter-wave，mmW)的封装內天线(antenna-in-package，AiP)器件。
背景技术
随着对基于mmW的RF系统的需求的增加，对于将这些RF系统集成在基于硅的集成电路上而不是使用基于分立的III/V的半导体组件存在相应的兴趣。毫米波频率通常定义在约30GHz和300GHz之间。基于毫米波的RF系统的常见应用包括例如汽车雷达和高频通信系统。
经过复杂处理的半导体器件经受各种类型的电测试，以测试它们的特性及其缺陷。通常使用RF自动测试设备来测试微电子器件(诸如集成了RF收发器电路的芯片封装)的射频(radio frequency，RF)。为了测试具有集成天线或无线的被测器件(device undertest，DUT)的这种芯片封装，通常使用导电连接到RF仪器电路的负载板。RF仪器电路设置在负载板下方。负载板可以耦接到插槽(socket)以接收芯片封装。处理器臂用于拾取DUT并将DUT放置在插槽上。
然而，使用传统RF自动测试设备对基于mmW的AiP器件的最终测试是有问题的。例如，传统RF自动测试设备的处理器臂的夹具(clamp)可能降低或阻挡DUT的辐射。处理器臂可能阻碍外部测试天线设置。为避免这种情况，需要特殊和复杂的机械设计。另外，由于RF仪器电路设置在负载板下方，因此需要长电缆来连接测试天线。长电缆阻碍了处理器臂的移动。DUT天线与测试天线之间的长距离和长电缆导致显著的信号路径损耗，这限制了进入DUT的最大激发功率(stim power)并降低了测试覆盖范围。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有高准确度和高性能的改进的空口上(OTA)无线测试系统。
根据本发明的一个方面，一种无线测试系统包括具有上表面和下表面的负载板。负载板具有设置在负载板上的测试天线。用于接收具有天线结构的被测器件(DUT)的插槽设置在负载板的上表面上。天线结构与测试天线对准。无线测试系统还包括用于拾取DUT并将DUT传送到插槽的处理器(handler)。处理器具有用于保持和按压DUT的按压部件。该按压部件在测试期间接地，并且用作接地反射器，对所述DUT的辐射场型进行反射，使得所述DUT的辐射场型从向上方向反转到朝向所述测试天线的向下方向。其中，在本发明各实施例中，按压部件也可以称为夹具(clamp)，例如后续图1中的夹具。
根据一些实施例，RF仪器电路设置在负载板下方。
根据一些实施例，负载板通过电缆或连接器电连接到RF仪器电路。
根据一些实施例，测试天线通过电缆电耦接到RF仪器电路。
根据一些实施例，测试天线和RF仪器电路之间的连接通过无线传输来实现。
根据一些实施例，空气净化盖(air-purge cover)设置在负载板下方，该空气净化盖限定了填充有室温干燥空气的内部空间。
根据一些实施例，RF仪器电路设置在内部空间中。
根据一些实施例，DUT包括封装的半导体管芯或集成电路模块，其中具有集成的mmW天线结构。
根据一些实施例，DUT包括具有至少一个集成的RF管芯的片上系统(system-on-chip，SoC)，封装内天线(antenna-in-package，AiP)，封装内系统(system-in-a-package，SiP)，封装上封装(package-on-package，PoP)或模块。
根据一些实施例，按压部件是金属按压部件。
根据一些实施例，负载板包括在负载板的上表面上的第一连接垫和第二连接垫。根据一些实施例，插槽包括多个第一弹簧针，用于提供与DUT和负载板上的第一连接垫的临时的导电连接。
根据一些实施例，在测试期间，具有面向(也可以称为朝向)按压部件的天线结构的DUT保持抵靠第一弹簧针，使得多个第一弹簧针与DUT的下表面上的相应接触点对准并且电连接。
根据一些实施例，多个第一弹簧针中的至少一些被设置为围绕测试天线，以便在插槽中和测试天线的正上方限定波导(wave-guiding)通道。
根据一些实施例，波导通道是插槽中的通孔。
根据一些实施例，无线测试系统还包括设置在插槽的垂直壁部分中的多个第二弹簧针。
根据一些实施例，多个第二弹簧针中的每一个的下端电连接到负载板上的第二连接垫，并且多个第二弹簧针中的每一个的上端电连接到按压部件上。
根据一些实施例，第二连接垫是接地垫，并且按压部件通过第二连接垫和多个第二弹簧针接地。
根据本发明的另一方面，一种无线测试系统包括具有上表面和下表面的负载板，用于接收具有天线结构的被测器件(DUT)的插槽，其中插槽设置在负载板的上表面上，无线测试系统还包括用于拾取DUT并将DUT传送到插槽的处理器。处理器包括用于保持和按压DUT的按压部件。其中具有测试电路的基板嵌入在按压部件中。
根据一些实施例，基板被按压部件的上部和下部夹在中间，并且按压部件的下部位于基板和DUT的顶表面之间。
根据一些实施例，测试电路包括测试天线，检测器，收发器，上变频器和/或下变频器。
根据一些实施例，负载板包括位于负载板的上表面上的第一连接垫和第二连接垫。
根据一些实施例，插槽包括多个第一弹簧针，用于提供与DUT和负载板上的第一连接垫的临时的导电连接。
根据一些实施例，在测试期间，具有面向按压部件的天线结构的DUT保持抵靠第一弹簧针，使得多个第一弹簧针与DUT的下表面上的相应接触点对准并电连接。
根据一些实施例，无线测试系统还包括设置在插槽的垂直壁部分中的多个第二弹簧针。
根据一些实施例，多个第二弹簧针中的每一个的下端电连接到负载板上的第二连接垫，并且多个第二弹簧针中的每一个的上端电连接到基板上。
根据本发明的又一方面，一种无线测试系统包括具有上表面和下表面的负载板。负载板包括设置在负载板上的测试天线。插槽被设置在负载板的上表面上。具有天线结构的翻转的被测器件(DUT)被安装在插槽的腔(cavity)内。无线测试系统还包括用于拾取DUT并将DUT传送到插槽的处理器。处理器包括用于保持和按压DUT的按压部件。基板被嵌入到按压部件中。
根据一些实施例，基板被按压部件的上部和下部夹在中间，并且其中下部位于基板和DUT之间。
根据一些实施例，基板被按压部件的上部和下部夹在中间，并且其中下部位于基板和DUT之间。
根据一些实施例，无线测试系统还包括在下部中的多个第一弹簧针，用于提供与DUT和基板的临时的导电连接。
根据一些实施例，无线测试系统还包括设置在插槽的垂直壁部分中的多个第二弹簧针。
根据一些实施例，多个第二弹簧针中的每一个的下端电连接到负载板上的第二连接垫，并且多个第二弹簧针中的每一个的上端电连接到基板上。
根据本发明的又一方面，一种无线测试系统包括具有上表面和下表面的负载板。用于接收具有天线结构的被测器件(DUT)的插槽设置在负载板的上表面上。无线测试系统还包括用于拾取DUT并将DUT传送到插槽的处理器。处理器包括用于保持和按压DUT的按压部件。波导通道至少被设置在插槽中。
根据一些实施例，波导通道被设置在按压部件中和插槽中。
根据一些实施例，波导通道被设置在插槽中和负载板中。
根据一些实施例，波导通道被设置在按压部件中，插槽中和负载板中。
根据一些实施例，无线测试系统还包括设置在负载板下方的空气净化盖，该空气净化盖限定填充有室温干燥空气的内部空间。
根据一些实施例，无线测试系统还包括设置在负载板下方和所述内部空间中的射频(RF)仪器电路。
根据一些实施例，无线测试系统还包括固定在负载板的下表面上的适配器，并且适配器通过同轴电缆连接到RF仪器电路。
根据一些实施例，波导通道的末端(distal end)与适配器对准。
本发明技术方案可以减小DUT的天线结构与测试天线之间的路径损耗。在阅读了在各个附图和附图中示出的优选实施例的以下详细描述之后，本发明的这些和其他目的无疑将对本领域普通技术人员变得显而易见。
附图说明
包括附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包含在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明一个实施例示出的用于测试具有集成mmW天线结构的DUT的示例性OTA mmW测试系统的示意性横截面图；
图2是根据本发明另一实施例示出的用于测试具有集成mmW天线结构的DUT的无线测试系统的示意性横截面图；
图3是根据本发明的又一实施例示出的用于测试具有集成mmW天线结构的DUT的无线测试系统的示意性横截面图；以及
图4是根据本发明的又一实施例示出的用于测试具有集成mmW天线结构的DUT的无线测试系统的示意性横截面图。
具体实施方式
在本发明的如下细节描述中，参考了附图，附图作为形成本发明的一部分并且其中通过图示的方式示出了可以实践本发明的特定优选实施例。这些实施例以适当的细节来描述使得本领域技术人员能够实施，并且，应该理解的是，也可以使用其他实施例并且可以在不脱离本申请的精神和范围的基础做出机械的，结构的，程序上的改变。后续的详细描述不应理解为对本发明的限制，本发明的范围应由所附权利要求定义。
应该理解的是，虽然术语第一，第二，第三，主要，次要等可以被使用来描述各种元件，组件，区域，层和/或部分，这些元件，组件，区域，层和/或部分并不限于使用这些术语。这些术语仅仅用于将一个元件，组件，区域，层或部分与另一个元件，组件，区域，层或部分区分开。所以，在不脱离本发明的创造性概念的教导下，后续讨论的第一或者主要元件，组件，区域，层或部分也可以被称为第二或者次要元件，组件，区域，层或部分。
可以使用空间相对术语，例如“在下方”，“在…之下”“低于”“在…下方”“在上方”，“高于”“在…上”等等，来简单的描述一个元件或者特征与另一个元件或者特征的关系。应当理解的是，除了图中描述的方向之外，空间相对术语还涵盖使用中或者操作中的器件的不同方向。例如，如果图中的器件被翻转过来，相对于其他元件或者特征被描述为“在…之下”或者“在下方”或者“在…下方”的元件将被定向成在其他元件或者特征之上或者在其他元件或者特征的上方。所以，示例性术语“在…下方”和“在…之下”“下方”能够涵盖上方和下方的方向。器件可以以任何方式定向(旋转90度或者在其他方向)并且使用的空间相对描述符被相应的解释。此外，应当理解的是，当某层被称为在两个层之间，可能该层是两个层之间的唯一层，或者也可以存在一个或者多个中介(intervening)层。
本文所描述的术语仅用于描述特定实施例，并不意在对本发明的限制。如果本文没有明确的指出其他方式，则本文所使用的单数形式“a”,“an”和“the”也意在包含复数形式。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征，整数，步骤，操作，元件和/或组件的存在，但不排除存在或者添加一个或多个其他特征，整数，步骤，操作，元素，组件和/或其组。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合，并且可以缩写为“/”。
应当理解，当元件或层被称为“在…上/之上”，“连接到”，“耦接到”或“邻近”另一个元件或层时，它可以直接在其他元件或者层的上方，连接，耦接，邻近其他元件或层，或者可以存在中介元件或层。相反，当元件被称为“直接在......上/之上”，“直接连接到”，“直接耦接到”或“紧邻”另一元件或层时，则不存在中介元件或层。
应当注意的是：(i)在整个附图中相同的特征将由相同的参考标记表示，并且不一定在它们出现的每个图中详细描述，并且(ii)一系列附图可以示出单个项目的不同方面，每个方面与可能出现在整个序列中的各种参考标记相关联，或者与仅出现在序列的选定图形中的参考标记相关联。
无线微电子器件通常经历多种测试以确保足够的性能并验证其RF功能。某些测试由标准强制执行，而其他测试则作为产品开发和验证的一部分执行。特定类别的测试是测试一个或多个无线发射器和接收器之间的通信的空口上(OTA)性能。
当射频信号从发射器发射到接收器时，信号沿着具有不同到达角，信号延迟，极化(polarization)和功率的一个或多个路径在无线电信道中传播，这导致在在收到的信号中的不同持续时间和强度的衰落。此外，由于其他发射器引起的噪声和干扰会干扰无线电连接。
本发明涉及半导体集成电路器件的无线测试，例如基于毫米波(mmW)的封装内天线(AiP)器件。提供了一种改进的OTA无线测试系统或OTA mmW测试系统，以解决现有技术无线测试系统的缺点和不足。本发明特别适用于具有集成mmW天线结构的RF微电子被测器件或集成电路被测器件的OTA测试或辐射测试。集成天线结构可以具有以阵列设计的多个元件，其可以由集成RF发射器和/或接收器电路驱动和/或感测。集成天线结构可以操作或具有20GHz至300GHz(毫米波频率)范围内的辐射场型。例如，天线结构可以在大约24GHz，60GHz，77GHz或79GHz的频带中操作，但不限于此。
在非限制性示例中，通过附图描绘的配置可适用于DUT或AiP的无线测试，DUT或AiP具有产生无线电或微波域中的电磁波的发射器，发射天线，接收天线，接收器和处理器，用于确定物体的属性。例如，来自发射器的无线电波从物体反射并返回到接收器，提供有关物体的位置和速度的信息。
图1是根据本发明一个实施例示出的用于测试具有集成mmW天线结构的DUT的示例性OTA无线测试系统的示意性横截面图。如图1所示，OTA无线测试系统(下文称为“无线测试系统”)1a包括负载板10，例如具有上表面10a和下表面10b的印刷线路板或印刷电路板。负载板10还可以称为测试板，其通常包括芯(例如，FR4覆铜层压芯)，多个电介质构建层，以及芯的相对表面上的迹线。印刷电路板的不同层中的迹线通过电镀通孔彼此电性连接。
负载板10可以机械连接到空气净化盖(或壳体)20，以便限定可以填充室温干燥空气的内部空间210。根据一个实施例，RF仪器电路220可以安装在内部空间210中，但不限于此。根据一个实施例，负载板10可以包含专用于测试特定DUT 100的定制电路。例如，负载板10可以是定制的RF负载板，其已经被特别修改以用于特定DUT 100的辐射，电气和物理特性。根据一个实施例，例如，负载板10通过RF电缆和/或连接器电连接到RF仪器电路220。应当理解，负载板10还可以连接到DC电源，接地，数字输入/输出和/或计算机，为简单起见未示出。
根据一个实施例，DUT 100可以是具有集成的mmW天线结构101(下文中称为“天线结构”)的封装的半导体管芯(die)或集成电路模块。DUT 100可以是具有至少一个集成的RF管芯102的片上系统(system-on-chip，SoC)，封装内天线(antenna-in-package，AiP)，系统级封装(system-in-a-package，SiP)，封装上封装(package-on-package，PoP)或模块。RF管芯102可具有与天线结构101相关联并耦接到天线结构101的片上RF发射器和/或接收器电路。
根据一个实施例，插槽30设置在负载板10的上表面10a上，以接收已经被自动处理器50拾取并传送给它的DUT 100。根据一个实施例，插槽(例如，定制测试插槽)可包括腔310，腔310接收并容纳DUT 100和直接保持并按压DUT 100的处理器50的夹具502的至少一下部。根据一个实施例，DUT 100可以通过自动处理器50安装在插槽30中，自动处理器50可以拾取DUT 100并将其放置在插槽30上。在一些实施例中，自动处理器50可以紧固(grip)或保持DUT 100和插槽30的组合，并且可以将它们安装在负载板10上。
一旦DUT 100已经安装在插槽30中，DUT 100的电源和信号引脚导电地耦接到RF仪器电路220的DUT侧。计算机(未示出)连接到RF仪器电路220的测试器侧。然后，计算机运行软件以进行测试程序，在测试程序中命令RF仪器电路220刺激DUT 100并捕获DUT的RF输出响应，然后以数字形式存储。
根据一个实施例，夹具502可以由金属或金属合金构成。插槽30用于将负载板10的金属线或接触垫与DUT 100的接触点106电连接。例如，插槽30包括多个弹簧针301，用于提供与DUT 100和负载板10上的连接垫111的临时导电连接。在测试期间，DUT 100具有朝向夹具502的天线结构101a和101b，DUT 100被保持抵靠弹簧针301，使得这些弹簧针301与DUT100的下表面上相应的接触点106对准并电连接到相应的接触点106。根据一个实施例，在插槽30的垂直壁部分30a中设置多个弹簧针302。每个弹簧针302的一端(下端)电连接到负载板10上的连接垫112。每个弹簧针302的另一端(上端)电连接到夹具502。
根据一个实施例，负载板10还包括至少一个测试天线121。在图1中，为了说明的目的，示出了对应于RF发射(Tx)和RF接收(Rx)信号的两个测试天线121a和121b。根据一个实施例，连接垫112和测试天线121可以制造在负载板10的顶部金属层中，但不限于此。在一些实施例中，连接垫112和测试天线121可以制造在负载板10的内部金属层或底部金属层中。根据一个实施例，两个测试天线121a和121b可以分别通过电缆240a和240b电耦接到RF仪器电路220。在一些实施例中，测试天线121和RF仪器电路220之间的连接可以通过无线传输而不是电缆240来实现。
根据一个实施例，连接垫112可以是接地垫，并且夹具502可以在测试期间接地。通过提供这样的配置，金属夹具502可以用作接地反射器，其反射DUT 100的辐射场型，使得将DUT 100的辐射场型从向上方向反转到向下方向(如箭头610所示)。
根据本发明的一个实施例，弹簧针301和302可以由金属材料构成，例如铜，但不限于此。根据一个实施例，至少一些弹簧针301可以被设计为围绕两个测试天线121a和121b中的每一个，以便分别在两个测试天线121a和121b的正上方定义波导通道C1和C2(也称为限定波导通道C1和C2)。根据一个实施例，波导通道C1和C2是插槽30中的两个通口或通孔330a和330b。通口或通孔330a和330b被至少一些弹簧针301包围以便减小DUT100和测试天线121之间的路径损耗。因此，天线结构101对应于测试天线121。在其他实施例中，天线结构101与测试天线121对准。
图2是根据本发明另一实施例示出的用于测试具有集成mmW天线结构的DUT的无线测试系统的示意性横截面图。如图2所示，无线测试系统1b包括负载板10，例如具有上表面10a和下表面10b的印刷线路板或印刷电路板。负载板10通常包括芯(例如，FR4覆铜层压芯)，多个电介质构建层，以及芯的相对表面上的迹线。印刷电路板的不同层中的迹线通过电镀通孔彼此电性连接。
负载板10可以机械连接到空气净化盖或壳体20，以便限定可以填充室温干燥空气的内部空间210。根据一个实施例，负载板10可以包含专用于测试特定DUT 100的定制电路。例如，负载板10可以是定制的RF负载板，其已经被特别修改以用于特定DUT 100的辐射，电气和物理特性。应当理解，负载板10还可以连接到DC电源，接地，数字输入/输出和/或计算机，为简单起见未示出。
根据一个实施例，DUT 100可以是具有集成的mmW天线结构101的封装的半导体管芯或集成电路模块。DUT 100可以是具有至少一个集成的RF管芯102的片上系统(system-on-chip，SoC)，封装内天线(antenna-in-package，AiP)，系统级封装(system-in-a-package，SiP)，封装上封装(package-on-package，PoP)或模块。RF管芯102可具有与天线结构101相关联并耦接到天线结构101的片上RF发射器和/或接收器电路。
根据一个实施例，插槽30设置在负载板10的上表面10a上，以接收已经被自动处理器50拾取并传送给它的DUT 100。根据一个实施例，插槽30(例如，定制的测试插槽)可包括腔310，腔310接收并容纳DUT 100以及直接保持并按压DUT 100的处理器50的夹具502的至少一下部。根据一个实施例，DUT 100可以通过自动处理器50安装在插槽30中，自动处理器50可以拾取DUT 100并将其放置在插槽30上。在一些实施例中，自动处理器50可以紧固(grip)或保持DUT 100和插槽30的组合，并且可以将它们安装在负载板10上。
根据一个实施例，具有测试电路520的基板510被嵌入在夹具502中。根据一个实施例，基板510可以被夹具502的上部502a和下部502b夹在中间。根据一个实施例，夹具502的上部502a可以由金属或金属合金构成。根据一个实施例，夹具502的下部502b可以由允许RF信号通过的非金属材料构成。下部502b和DUT 100设置在插槽30的腔310中。
根据一个实施例，基板510可以是印刷线路板或印刷电路板，但不限于此。根据一个实施例，测试电路520可以包括测试天线，检测器，收发器，能够在mmW和非mmW之间转换信号的上变换器和下变换器。例如，测试电路520可以是对应于下面的天线结构101的测试天线。在其他实施例中，天线结构101与测试天线121对准。天线结构101辐射的mmW的方向为向上方向，由箭头610指示。
插槽30用于将负载板10的金属线或接触垫与DUT 100的接触点106电连接。例如，插槽30包括多个弹簧针301，用于提供与DUT 100和负载板10上的连接垫111的临时导电连接。在测试期间，具有朝向夹具502的天线结构101的DUT 100保持抵靠弹簧针301，使得这些弹簧针301与DUT100的下表面上的相应接触点106对准并电连接。根据一个实施例，在插槽30的垂直壁部分30a中设置多个弹簧针302。每个弹簧针302的一端(下端)与负载板10上的连接垫112电连接。每个弹簧针302的另一端(上端)电连接到基板510。
图3是根据本发明的又一实施例示出的用于测试具有集成mmW天线结构的DUT的无线测试系统的示意性横截面图。如图3所示，类似的，无线测试系统1c包括负载板10，例如具有上表面10a和下表面10b的印刷线路板或印刷电路板。负载板10通常包括芯(例如，FR4覆铜层压芯)，多个电介质构建层，以及芯的相对表面上的迹线。印刷电路板的不同层中的迹线通过电镀通孔彼此电连接。
负载板10可以机械连接到空气净化盖或壳体20，以便限定可以填充室温干燥空气的内部空间210。根据一个实施例，RF仪器电路220可以安装在内部空间210中，但不限于此。根据一个实施例，负载板10可以包含专用于测试特定DUT 100的定制电路。例如，负载板10可以是定制的RF负载板，其已经被特别修改以用于特定DUT 100的辐射，电气和物理特性。应当理解，负载板10还可以连接到DC电源，接地，数字输入/输出和/或计算机，为简单起见未示出。
根据一个实施例，DUT 100可以是具有集成的mmW天线结构101的封装的半导体管芯或集成电路模块。DUT 100可以是具有至少一个集成的RF管芯102的片上系统(system-on-chip，SoC)，封装内天线(antenna-in-package，AiP)，系统级封装(system-in-a-package，SiP)，封装上封装(package-on-package，PoP)或模块。RF管芯102可具有与天线结构101相关联并耦接到天线结构101的片上RF发射器和/或接收器电路。
根据一个实施例，插槽30设置在负载板10的上表面10a上，以接收已经被自动处理器50拾取并传送给它的翻转的DUT 100。根据一个实施例，插槽(例如，定制的测试插槽)可以包括腔310，腔310接收并容纳翻转的DUT 100，以及直接按压DUT 100的夹具502的至少一下部502b。根据一个实施例，DUT 100可以通过自动处理器50安装在插槽30中，自动处理器50可以拾取DUT 100并将DUT 100放置在插槽30上。在一些实施例中，自动处理器50可以紧固或保持DUT 100和插槽30的组合，并且可以将它们安装在负载板10上。
根据一个实施例，具有互连电路的基板510嵌入在夹具502中。根据一个实施例，基板510可以被夹具502的上部502a和下部502b夹在中间。根据一个实施例，夹具502的上部502a可以由金属，金属合金或非金属材料构成。根据一个实施例，夹具502的下部502b可以由金属，金属合金或非金属材料构成。下部502b和DUT 100被设置在插槽30的腔310中。
根据一个实施例，基板510可以是印刷线路板或印刷电路板，但不限于此。根据一个实施例，基板510通过设置在夹具502的下部502b中的弹簧针301电连接到翻转的DUT 100的接触点106。根据一个实施例，通过设置在插槽30的垂直壁部分30a中的弹簧针302，基板510电连接到负载板10。可以通过弹簧针302将来自负载板10的电源信号和/或控制信号提供给基板510。
根据一个实施例，负载板10还包括至少一个测试天线121。根据一个实施例，连接垫112和测试天线121可以制造在负载板10的顶部金属层中，但是不限于此。在一些实施例中，连接垫112和测试天线121可以制造在负载板10的内部金属层或底部金属层中。根据一个实施例，通过电缆240测试天线121可以电耦接到RF仪器电路220。在一些实施例中，测试天线121和RF仪器电路220之间的连接可以通过无线传输来实现。
一旦翻转的DUT 100已经安装在插槽30中，其电源和信号引脚导电地耦接到RF仪器电路220的DUT侧。计算机(未示出)连接到RF仪器电路220的测试器侧。然后，计算机运行软件以进行测试程序，在测试程序中命令RF仪器电路220激励DUT 100并捕获DUT的RF输出响应，然后以数字形式存储RF输出响应。天线结构101的辐射的mmW的方向为向下方向，由箭头610表示。由于DUT 100在安装在插槽30中时被翻转，所以天线结构101和测试天线121之间的距离减小。因此，可以最小化路径损耗并且测试覆盖范围更高。
图4是根据本发明的又一实施例示出的用于测试具有集成mmW天线结构的DUT的无线测试系统的示意性横截面图。如图4所示，相似的，无线测试系统1d包括负载板10，例如具有上表面10a和下表面10b的印刷线路板或印刷电路板。负载板10通常包括芯(例如，FR4覆铜层压芯)，多个电介质构建层，以及芯的相对表面上的迹线。印刷电路板的不同层中的迹线通过电镀通孔彼此电连接。
负载板10可以机械连接到空气净化盖或壳体20，以便限定可以填充室温干燥空气的内部空间210。根据一个实施例，RF仪器电路220可以安装在内部空间210中，但不限于此。根据一个实施例，负载板10可以包含专用于测试特定DUT 100的定制电路。例如，负载板10可以是定制的RF负载板，其已经被特别修改以用于特定DUT 100的辐射，电气和物理特性。根据一个实施例，通过RF电缆和/或连接器，负载板10电连接到RF仪器电路220。应当理解，负载板10还可以连接到DC电源，接地，数字输入/输出和/或计算机，为简单起见未示出。
根据一个实施例，DUT 100可以是具有至少一集成的mmW天线结构101的封装的半导体管芯或集成电路模块。DUT 100可以是具有至少一个集成的RF管芯102的片上系统(system-on-chip，SoC)，封装内天线(antenna-in-package，AiP)，系统级封装(system-in-a-package，SiP)，封装上封装(package-on-package，PoP)或模块。RF管芯102可具有与天线结构101相关联并耦接到天线结构101的片上RF发射器电路和/或接收器电路。
根据一个实施例，插槽30设置在负载板10的上表面10a上，以接收已经被自动处理器50拾取并传送给它的DUT 100。根据一个实施例，插槽30(例如，定制的测试插槽)可包括腔310，腔310接收并容纳DUT 100，以及直接支持并按压DUT 100的处理器50的夹具502的至少一下部。根据一个实施例，DUT 100可以通过自动处理器50安装在插槽30中，自动处理器50可以拾取DUT 100并将其放置在插槽30上。在一些实施例中，自动处理器50可以紧固(grip)或保持DUT 100和插槽30的组合，并且可以将它们安装在负载板10上。
根据一个实施例，夹具502可以由金属，金属合金或非金属材料构成。根据一个实施例，插槽30可以由酚醛树脂(phenol formaldehyde)(或酚醛塑料)或特氟隆(Teflon)构成，但不限于此。插槽30用于将负载板10的金属线或接触垫与DUT 100的接触点106电连接。例如，插槽30包括多个弹簧针301，用于提供与DUT 100和负载板10上的连接垫111的临时导电连接。在测试期间，DUT 100被保持抵靠弹簧针301，使得这些弹簧针301与DUT 100的下表面上的相应接触点106对准并电连接。
根据一个实施例，在夹具502和插槽30中提供至少一个波导通道，用于将辐射的RF信号引导到负载板10。例如，如图4所示的四个波导通道WG1，WG2，WG3和WG4。四个示例性波导信道WG1，WG2，WG3和WG4分别对应于DUT100的四个天线结构101a～101d。应该理解，DUT 100的四个天线结构101a～101d在图4中示出仅用于说明目的，本发明不限于此。应当理解，四个天线结构101a～101d被示出以解释根据天线结构101a-101d的不同方向，位置或排列可以使用各种波导通道结构。
应当理解，波导通道WG1，WG2，WG3和WG4的形状和尺寸可以根据各种设计要求而改变。例如，波导通道的靠近DUT中的天线结构的一端可以具有喇叭形截面轮廓。这种喇叭形端部结构也在图4中示出。在图4中，波导通道WG1和WG2的末端(distal end)是喇叭形的，该末端是靠近DUT中的天线结构的一端。
根据一个实施例，例如，波导通道WG1的另一个末端与适配器AP1对准，适配器AP1固定在负载板10的下表面10b上。适配器AP1可以连接到同轴电缆CA1。通过适配器AP1和同轴电缆CA1，引导的mmW信号或RF信号可以被传输到RF仪器电路220。根据一个实施例，例如，波导通道WG2的另一个末端可以与测试天线121对准。测试天线121可以通过电缆240电耦接到RF仪器电路220。或者，测试天线121和RF仪器电路220之间的连接可以通过无线传输而不是电缆240来实现。
根据一个实施例，例如，波导通道WG1包括三个部分：S11，S12和S13。部分S11设置在夹具502中。部分S12设置在插槽30中。部分S13设置在负载板10中。根据一个实施例，例如，部分S11和部分S12是中空的通孔，通孔的内壁镀有金属层PM。负载板10中的部分S13不是中空的通孔。负载板10中的部分S13是由延伸通过负载板10的整个厚度的金属壁MW限定的通道。通道的部分S13可以完全填充负载板10的介电材料。在一个实施例中，在通道中没有形成金属布线层，以便不妨碍mmW信号或RF信号的传输。
根据一个实施例，例如，波导通道WG2包括两个部分：S21和S22。部分S21设置在夹具502中。部分S22设置在插槽30中。根据一个实施例，波导通道WG1的部分S12和波导通道WG2的部分S22设置在插槽30的垂直壁部分30a中。根据一个实施例，例如，波导通道WG3包括两个部分：S31和S32。部分S31设置在插槽30的基部30b中。部分S32设置在负载板10中。根据一个实施例，例如，波导通道WG4包括两个部分：S41和S42。部分S41设置在插槽30的垂直壁部分30a中。部分S42设置在负载板10中。部分S32和部分S42具有类似于部分S13的结构。部分S32和部分S42分别与适配器AP2和AP3对准。适配器AP2和AP3固定在负载板10的下表面10b上。适配器AP2可以连接到同轴电缆CA2。适配器AP3可以连接到同轴电缆CA3。
因为没有电缆穿过负载板10并且在负载板10中没有形成空心孔，所以使用本发明是有利的。在低温测试期间湿度隔离得到极大改善。
本领域技术人员将容易地观察到，可以在保留本发明的教导的同时对装置和方法进行多种修改和更改。因此，上述公开内容应被解释为仅受所附权利要求的范围和界限的限制。

Claims (6)

1.一种无线测试系统，其特征在于，包括：
负载板，具有上表面和下表面；
插槽，用于接收具有天线结构的被测器件DUT，所述插槽设置在所述负载板的上表面上；
处理器，用于拾取所述DUT并且将所述DUT传送到所述插槽，其中所述处理器包括用于保持和按压所述DUT的按压部件；以及
波导通道，所述波导通道具有靠近所述DUT的天线结构的一端，所述波导通道至少设置在所述插槽和所述负载板中；其中，所述波导通道在所述负载板中没有形成空心孔。
2.根据权利要求1所述的无线测试系统，其特征在于，所述波导通道设置在所述按压部件，所述插槽和所述负载板中。
3.根据权利要求2所述的无线测试系统，其特征在于，在所述按压部件中的波导通道是中空的通孔，在所述插槽中的波导通道是中空的通孔。
4.根据权利要求1所述的无线测试系统，其特征在于，进一步包括：
空气净化盖，设置在所述负载板的下方，以限定填充室温干燥空气的内部空间。
5.根据权利要求1所述的无线测试系统，其特征在于，所述波导通道的靠近所述DUT的天线结构的一端具有喇叭形截面轮廓。
6.根据权利要求1所述的无线测试系统，其特征在于，进一步包括：
适配器，固定在所述负载板的下表面上，所述适配器通过同轴电缆与所述RF仪器电路连接，其中，所述波导通道的末端与所述适配器对准。
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