TW202240178A - 用於具有天線的積體電路的積體電路測試 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於測試具有射頻(RF)天線的積體電路的測試系統和方法。系統包括：用於接收具有RF發射天線的被測設備(DUT)的對準板；包圍但與發射天線分開的外殼；可伸縮外殼中的接收天線；以及連接至接收天線的轉換電路。轉換電路被配置為把來自DUT的RF輸出轉換為直流(DC)電壓。直流電壓用作RF輸出的代理，以測試DUT。當測試帶有RF端口的晶片時，一個或多個晶片被外殼包圍，外殼是非無線電反射的，並包括用於接收在外殼周圍分配的RF輸出的多個天線，或單個天線。如果使用多個接收天線，則順序測試還可以檢測定向傳輸方向圖，以確認方向已正確校準。

Description

用於具有天線的積體電路的積體電路測試

本公開總體上涉及測試半導體設備及/或積體電路的領域。更具體地，本公開涉及用於測試帶有天線或天線被安裝在半導體設備的頂部或側面上和/或封裝中的積體電路的半導體設備和/或積體電路的系統和方法。

可以發送或接收射頻(radio frequency；RF)信號的晶片(例如半導體設備和/或積體電路)需要像其他晶片一樣進行測試，但是它們會帶來特殊的問題。例如，發射天線在不同晶片上的放置可能不一致，因此接收和測試信號強度可能需要昂貴且複雜的定制設置才能從測試一個晶片過渡到測試另一個晶片。隨著天線被集成到晶片的封裝中以節省空間並提高性能，封裝中的天線(Antennas in Package；AiP)越來越流行。天線通過空中(Over the Air ；OTA)傳輸功率，因此在嘗試使用天線測試晶片時會引起問題，因為天線通常位於封裝與晶片的輸入/輸出端口相對的一側，並且需要與封裝的多個側面相連的接口，在使用傳統測試儀的傳統處理程序中進行測試時，這會帶來許多問題。為了測試帶有天線的晶片，需要一個接收天線，並且需要一個相應的發射天線，以將天線信號提供給晶片封裝中的一個。在5G應用中測試這些天線的一些新想法是使用喇叭天線(horn antennas)或探頭(probes)，並通過波導或同軸電纜將信號路由到可以將信號路由至測試儀的插座。這兩種方法都非常昂貴，並且佔用了太多空間，因此在機械上不可行。

為了避免定制設置帶有RF天線的測試晶片(例如半導體器件和/或積體電路(IC))的成本，可以創建一個具有小型柔性接收天線的測試系統，以接收RF輸出信號。它來自機箱內多個位置的被測設備(DUT)，並具有將RF信號轉換為直流(DC)電壓的電路，其中DC電壓電平與RF輸出信號電平成正比。天線通過空中(OTA)傳輸功率。如果測試系統中有足夠的天線和/或RF檢測器，則可以使用DC電壓從DC測量中重建天線方向圖。該測試系統可以用於帶波束控制的天線，根據波束的控制方式，它們會在直流電壓中產生不同的結果。可以將具有已知天線方向圖和操縱能力的校準設備(黃金部件)放置在測試系統的測試夾具(也稱為對準板)中，並且可以記錄每個天線方向圖(antenna pattern)的測量直流電壓方向圖，然後將其提供給具有相似天線的重複設備以限制/方向圖，以確定天線響應是否滿足方向圖要求。可以記錄測量的DC電壓的黃金單位(黃金單位可以定義為已知其天線方向圖的性能和/或特性的單位，黃金單位可以校準為發射器和/或接收器，並且可以用於在最小和/或最大性能水平上測試接收機和/或發射機)和單元，以便可以測量相應的DC電壓水平或極限，以確定被測天線是否在極限範圍內工作或是否迅速失效，並且比使用波導喇叭或其他探頭系統便宜得多。用於測試系統外殼內部結構的材料可以設計成“類天線罩天線(Radome like)”，這意味著來自晶片的信號在以DUT晶片封裝中的天線工作頻率通過外殼時，將具有最小的傳輸損耗。天線罩可以定義為保護雷達設備的圓頂或其他結構，並由對無線電波透明的材料製成。利用本文公開的實施例，可以準確地測量DUT的天線的性能。

還公開了一種用於測試具有RF天線的積體電路的系統，該系統具有以下任何一項或全部：對準板，用於接收具有至少一RF發射天線的DUT；包圍但與發射天線分開的外殼；容納在外殼中的接收天線；射頻-直流電壓轉換電路(RF to DC voltage conversion circuit)，連接到接收天線，用於將DUT的射頻輸出轉換為直流電壓；從而該DC電壓被用作該RF輸出的代理以測試該DUT。

還公開了一種具有射頻天線的積體電路測試方法，該方法具有以下任何或所有以下步驟：將具有射頻天線的被測器件(DUT)插入對準板中； 通過包含接收天線的外殼將RF天線包圍；以及將在接收天線處接收的RF信號轉換成相應的DC電壓，該電壓表示在接收天線處的RF信號強度。

還公開了一種通過切掉接收天線的一部分將接收天線調諧到預定期望頻率的方法。

還公開了一種用透氣材料構成的外殼以允許受控的空氣流入由外殼所定義的空間中以控制DUT環境溫度的方法。

還公開了一種用無線電吸收材料構成的殼體的方法，以防止RF信號從外殼的多個壁反射以及防止可能破壞天線測量的任何多重路徑(any multi-pathing)。

由於法規要求，某些任務關鍵型天線封裝(antenna in package；AiP)晶片(例如半導體器件和/或積體電路(IC))可能需要在腔室(外殼)中進行大量測試。通常，AiP晶片製造商可能會在晶圓級執行嚴格的測試，並在最終的OTA測試中執行最少的測試，以確定天線安裝是否造成了晶片損壞。本文公開的實施例可以方便的方式在RF腔室中促進最終的OTA測試，這可以節省時間並降低測試成本。

代替使用實際的天線方向圖，該天線方向圖通常需要很長時間才能進行準確的測量，並且需要很大的空間才能在天線信號的遠場中獲得測量結果，本文公開的實施例針對最終的OTA測試，在該測試中，將天線的RF信號的性能與實際的“黃金”單元(已知具有確切的所需特性的單元)進行比較，或者與可能代表平均、最佳、最壞情況下將要測試的設備的性能。使用這些經過測試的設備，可以確定在每種測試方案下測試的每個天線的一組相應的DC特性/方向圖(characteristics/pattern)，其可以導致DC限制/方向圖(limits/pattern)，進而基於它們與可接受的黃金單元測試得出的直流特性之間的關係來確定未來測試的AiP晶片是好是壞。取決於天線在測試系統外殼中的位置以及天線的RF信號可能會遭受損耗的事實(1/R ²，R是發射天線與接收天線之間的距離，距離R越遠，RF信號的損耗就越大，在發射天線處輸出的RF信號的強度是R ²乘上在接收天線處接收的RF信號的強度)，測試系統可能需要在接收端之間進行一些RF放大天線和RF檢測器，以在RF檢測器的預定動態範圍內獲得信號。注意：術語“接收天線”在本文(包括申請專利範圍)中可以與“發射天線”互換，因為可能需要在一種或兩種模式下測試DUT。

在一個實施例中，可以使用用於發射天線和接收天線之間的內部結構的材料(例如將DUT保持在適當位置的結構)。這樣，材料特性在天線工作頻率下具有最小的RF傳輸損耗，即類似於天線罩(Radome)材料。

可以將不同的測量/接收天線放置在一個外殼中，包括將接收天線分開以測量DUT的天線波束，以及DUT天線上方的高度(接收天線與被測設備天線之間的距離)可以設置為生成RF功率電平，以便RF信號完全在預定的RF檢測器動態範圍之內。如果DUT的天線能夠控制波束，則不同的波束位置可以產生不同的功率測量值，最好從RF檢測器輸出的DC電壓得出。與其他解決方案相比，這種測試方法非常快速且易於實施，需要使用軟體算法從DC電壓中重建天線RF信號方向圖，並且需要對測量/接收天線進行校準，以便將輸出的檢測到的電壓轉換為準確的RF功率電平。接收天線和電路(例如轉換電路和/或增益電路)最好由柔軟的薄基板材料製成，以便它們可以黏附到測試腔室/外殼中的任何曲面上。隨著設備(RF)頻率的增加，波長變短，因此天線方向圖尺寸將減小，因此可以在測試系統的外殼中放置更多電路(例如轉換電路和/或增益電路)以接收封裝的設備天線方向圖，可以更輕鬆地根據RF檢測器的DC電壓來重新創建天線方向圖。可以將帶通濾波器添加到接收天線電路設計中，並以天線頻率作為通帶，以減少檢測器接收到的不想要的RF信號，這可能是由於多徑噪聲(從牆壁反射的RF信號)引起的。為了減少多徑噪聲，可以使用雷達吸收材料或塗料來幫助衰減接收天線未接收到的RF信號，並降低多徑信號從外殼表面反射到接收天線的可能性。

為了將DUT封裝固定在對準板上，並且不干擾DUT封裝天線方向圖，對準板可以是四個分開的部件，在移動件周圍有類似橡皮筋的材料，以將DUT固定在適當的位置。其他固定方法是使用對準板框架底部的切口，然後用真空將DUT下拉。另一種選擇是使用滑動機構來夾緊DUT的側面並將DUT固定在適當的位置。例如，參見2020年4月14日提交的標題為“空中(OTA)晶片測試系統”的共同擁有的美國專利申請案第63/009,836號，其全部內容通過引用合併於此。可以使用法拉第籠的原理，將網狀網製成容納接收天線的外殼的頂部區域，該網孔的開口使得測試頻率下的DUT信號波長無法逃逸，但允許氣流控制測試系統(測量設備)內部的溫度(熱，冷，環境等)。

DUT的天線可以使用對工作頻率不可見並且在測試頻率下具有最小衰減的材料(例如天線罩(Radome)材料)壓緊。這與DUT天線上的覆蓋以保護其不受元件影響的原理相同。如果DUT天線位於DUT的邊緣，則校準板應在該側具有開口，並具有足夠的邊緣以將DUT固定在適當的位置。在校準板上可以有滾珠導向裝置，以進行最終的精確定位。這可能需要用類似天線罩的材料製成球引導器(在DUT天線的工作頻率上是無形且無損的)。

由於發生天線放置的地方的RF功率下降為1/R ²，將決定定制電路(例如放大器)的規格，以使功率水平達到RF檢測器的預定動態範圍內。測試系統的校準以及隨後對黃金部件的測試可以為每個單獨的測試確定來自RF檢測器的DC電壓可接受的限制/方向圖/範圍(limits/pattern/ranges)。光束轉向測試將需要在外殼中使用多個接收天線，並且取決於光束轉向的方式，RF檢測器的輸出DC電壓會發生波動。

電路將根據客戶需要的位置(相對於封裝中的DUT天線)而變化。接收天線距離DUT天線越遠，接收天線/放大器組合的放大或增益就越多，以確保信號在RF檢測器的預定動態範圍內。貼片天線(例如印在平坦基板上的天線)是非常窄的頻帶設備，因此對於某些應用而言，可能無需帶通濾波就可以工作。其他類型的天線也可以用在測量系統中，例如偶極子(dipoles)，螺旋(spiral)等。所需的天線RF信號方向圖越準確，就需要越多的天線鏈(電路中的元件越多)，並且該軟體從RF檢測器提供的DC電壓重建RF方向圖就越複雜。如果測試系統的目標是僅監視包含天線的封裝功率，則設計中不需要開關和發射器路徑。為防止發生不必要的多徑噪聲並干擾測量，需要在接收天線周圍的外殼的腔體的區域中包含用於吸收RF信號的環保吸收材料，或者可能用以衰減從外殼表面/壁反彈的RF信號的吸收塗料。吸收材料在測試頻率和/或AiP裝置的頻率下應具有良好的衰減特性。

第1圖是根據一個實施例的使用伸縮式外殼的測試系統100的示意圖，其中天線被插入到由外殼定義的空間中。

系統100用於測試諸如具有天線的半導體器件和/或積體電路(IC)的晶片。系統100包括外殼(120、130)。外殼(120、130)包括上部120和下部130。上部120和下部120限定了外殼120、130的腔體。可以調整外殼的高度，以適應發射(例如DUT天線)的RF頻率。上部120和下部130可以壓配合在一起。在一個實施例中，上部120可以伸縮進入下部130(或者反之亦然)以調節腔體的高度以適應不同的頻率或方向場。上部120和下部130也可以通過具有連接機構和鎖定機構(例如一個或多個螺栓和一個或多個螺母)的連接組件(未示出)連接，或者可以具有氣動或齒輪傳動裝置調整高度。可以調節連接組件(例如，可以調節(減小和/或增大)腔體內的螺栓或間隔件的長度，以調節外殼(120、130)的高度。

上部120包括至少一個開口，使得電路板保持器170可以通過該開口插入到外殼(120、130)的腔體中。上部120可以是正方形、矩形或圓形，只要兩個部分處於可滑動的配合關係即可。上部120的四個側面中的每一個都可以包括開口，並且每個開口可以允許將電路板保持器插入到外殼的腔體中，或者可以在插入過程中自動移除上部，然後更換上部以進行測試。還可以調整機器人以了解特定測試所需的精確望遠鏡高度，並針對不同頻率的後續測試進行調整。系統100還包括對準板160，以將DUT(未示出)保持在對準板160的中間的凹槽中。在第1圖所示的實施例中，DUT在DUT的面對電路板保持器170的頂表面上包括一個或多個天線。電路板保持器170可以保持諸如第5圖的電路之類的柔性電路。將理解的是，電路板保持器170可以保持電路的一個或多個元件(例如，接收天線)。還應當理解，術語“接收天線(receiving antenna)”被稱為測試系統的天線，用於接收從DUT天線(AiP)輸出的RF信號以測試DUT天線的性能。接收天線也可以用作將RF信號發送到DUT天線以測試DUT天線的響應性/靈敏度的發送天線。DUT天線可以向測試儀(的接收天線)發送RF信號，也可以從測試儀(的發送天線)接收RF信號。

系統100進一步包括插座150、安裝在插座150上的可選的夾板140、負載板180和安裝在負載板上的剛性板110(有關插座、夾板、負載板和測試儀的詳細說明，請參見第2圖)。剛性板110可以幫助將剛性板110和負載板180之間的外殼(120、130)和其他部件保持在適當的位置。

第2圖是根據一個實施例的用於AiP晶片(DUT，未示出)的最終OTA測試的測試系統的測試組件200的構件的分解圖。將理解的是，未示出諸如安裝和操縱測試組件的各種構件的緊固件和/或零件之類的連接組件。

測試組件200包括加強件210、負載板(未示出)、插座220、對準板230、可選的夾板240、外殼(250和260)以及電路板保持器270。

加強件210可以向負載板(子板，未示出，見第1圖)提供結構支撐，以最小化撓度以確保插座220與負載板接觸。

負載板用於將信號從DUT(通過插座220)路由(route)至測試儀(未示出)，反之亦然。該測試儀用於測試DUT(例如，通過向DUT發送命令/輸入和/或通過從DUT接收數據/輸出)。負載板安裝到測試儀中的測試頭上。在測試組件200中，負載板設置在加強件210和插座220之間。

插座220用於提供DUT的輸入/輸出到測試儀(通過負載板)的路徑。

裝置對準板230將DUT(例如，晶片，未示出)對準插座220。對準板230被對準並且通過例如穿過插座220和負載板的孔的緊固件附接到加強件210。對準板230具有：凹槽/開口(例如，在對準板230的中間)，帶有對準特徵；和保持器(例如，z方向上擋塊)，用於保持DUT並將DUT與插座220對準(以使DUT的輸入和/或輸出引腳/焊墊/線與插座220的IO引腳/焊墊/線對齊)。

夾板240是可選的。在測試期間，夾板240可以將DUT牢固地保持在負載板上(通過對準板230和插座220)。在一實施例中，真空(代替夾板240)可用作DUT的壓緊機構。在另一個實施例中，可以使DUT的對準(通過對準板230)盡可能平齊，並且可以將DUT固定在拐角處而不是使用夾板。

外殼(250和260)具有上部260和下部250。外殼(250和260)的壁可以具有吸收無線電的吸收劑(例如塗料)，以吸收RF信號，從而可以減少反射的噪聲/信號。下部250具有由可選的內部結構251或下部250的壁形成的腔體。下部250的壁和上部260的壁可以由RF信號隔離材料(例如，填充有RF吸收泡沫的RF吸收材料)製成。在一實施例中，內部結構251可以是可選的。在另一個實施例中，內部結構251可以由例如DUT的天線以其操作的特定頻率的透射的雷達天線罩材料(例如，對於RF無線電波透明的材料)製成。在一實施例中，內部結構251包括三側壁框架(three sided frame of walls)，其為下部250提供支撐。未示出的是被提供來接收貼片天線和由三側壁框架界定的電路板270的狹槽。

在這樣的實施例中，內部結構/壁251可從下部250移除，使得每次當DUT的天線的頻率改變時，內部結構/壁251可以用不同的材料替換。

上部260或下部250可以固定到夾板240(或者如果夾板240是可選的，則固定到對準板230)。外殼的非固定部分(下部250和上部260)是可調節高度的，因此可以調節外殼的腔體空間的高度，以適應測試DUT天線的不同頻率。 在一實施例中，上部260可伸縮到下部250中(反之亦然)以調節外殼的腔體空間的高度。在另一個實施例中，可以在上部260和下部250之間使用隔離物，以調節外殼的腔體空間的高度。當調節外殼的腔體空間的高度時，可以使用鎖定機構(未示出，諸如螺母)將上部260和/或下部250鎖定在適當的位置，使得上部260和/或下部250在測試期間是固定的。如先前的實施例中所解釋的，氣動或機械系統可用於調節高度。

上部260具有用於安裝OTA的RF信號電路板保持器270的開口。電路板保持器270可以包括波導或傳感器，以將接收到的輸入信號轉換為諸如電磁波，無線電波等的波。電路板保持器270連接到測試儀。在一實施例中，電路板保持器270包括具有天線的電路(見第5圖)。電路板保持器270上的電路的天線可以是貼片/焊墊天線(通常是窄帶天線)。在一實施例中，電路板保持器270上的電路的天線可以是偶極和/或單極天線(例如，寬帶)。在一個實施例中，上部260具有多達四(4)個開口(在上部的每個側表面上)，用於容納四(4)個電路板保持器270(見第3a-3d和4圖)。

在一實施例中，可以有1個、2個、3個或4個(或更多個)貼片天線，以便它們可以操縱並確定DUT天線指向的方向(例如，通過從DUT的信號上拾取不同的RF功率電平)，其例如是通過使用DUT的預定天線信號方向圖模式來完成。參見第6a-6c圖。應當理解，如果DUT的天線正在移動，則可能需要重新校準過程(例如，如果一個貼片天線用於測試)。使用不止一個貼片天線可以幫助減少/消除重新校準的需求。這樣，可以將電壓(對應於某些RF功率電平)傳輸到測試儀，而不是傳輸RF功率(遭受1/R ²損耗)。因此，期望將RF電壓電路放置在靠近天線的位置。在另一個實施例中，可以調整4個貼片天線中的每一個以處理不同的頻率，因此可以同時測試DUT的多個天線(請參見第6c圖)。

由於可以調整外殼(250、260)的腔體的高度(注意信號損失，以1/R ²表示)，取決於DUT的天線的頻率，電路板保持器270上的天線可以被配置為總是在DUT天線信號方向圖(足夠的距離，以便信號方向圖可以形成為可識別的方向圖，並且可以容易地檢測和確定RF信號功率以對應於天線頻率)的遠場中。在一個實施例中，5GHz的遠場對應於大約17-20mm的距離(在DUT的天線與電路板保持器270上的電路的天線之間，即，外殼的腔體空間的高度)； 81GHz(用於汽車中的天線)遠場對應於大約1mm的距離；5GHz頻段對應於大約10mm的距離。頻率越低(波長越大)，距離越遠。本文公開的實施例可以用於測試不同天線的不同頻率(例如，在大約5-40GHz處)。

第3a-3d和4圖示出了第2圖的測試組件200的外殼(250、260)的各種實施例。第3a-3d和4圖中的一些實施例還示出了圖2的電路板保持器270(一些實施例可以容納多達4個電路板保持器)。

再次參考第2圖，在一個實施例中，DUT、夾板240和外殼(250和260)可以附接到處理機的拾取臂或其他機器人機構上(可以是x2、x4、x8等等，具體取決於測試人員的資源，處理程序的結構和/或機制的複雜性)。處理機的拾取臂可以從輸入托盤/盒中拾取DUT(例如晶片)，將DUT插入對準板230中，將DUT與夾板240一起壓在對準板230上(或插座220)，等待測試完成，將DUT從握持狀態釋放，拿起DUT，然後將DUT返回輸出托盤/盒式磁帶。

操縱者的拾取臂可以調節空間的腔體的高度(例如，通過調節上部260或下部250的伸縮)，以確定遠場和/或近場測試的理想“最佳位置(sweet spot)”。可以使用天線方向圖識別算法和閉環反饋控制方案手動或自動進行調整。

將理解的是，近場和遠場是發射天線周圍的電磁(electromagnetic；EM)場的區域。通常，天線的目的是使用遠場(主要工作區域)進行長距離無線通信。通常，遠場帶有相對均勻的波形。近場通常是指電磁波的傳播受到干擾的區域。這樣，在確定天線信號方向圖時，最好使用遠場(相對均勻的波形，較少的干擾和/或噪聲)天線信號方向圖，並且可以確定並用電壓電平表示遠場的RF功率(對應於特定頻率的天線)。

在一些實施例中，DUT的天線在DUT的頂側(而DUT的引腳/焊墊/端子/線在DUT相反於頂側的底側)。參見第1圖和第6a-6c圖。將理解的是，如果在DUT的天線與電路板保持器270上的天線之間存在分量，則天線信號可以被衰減。如第1圖和第6a-6c圖所示， 當DUT的天線在DUT的頂部時，具有外殼(250、260)的腔體，並且DUT的天線與電路板保持器270上的天線之間沒有其他組件。

在一個實施例中，DUT的天線可以在一個或多個側面上(通常在一個或多個側面的中間)，而不是在DUT的頂面上。在這樣的實施例中，對準板230(通常會隨著時間而磨損)可以將DUT對準DUT的拐角處。參見第7圖，其中顯示了第2圖的另一個對準板。電路板保持器270可以設置在測試組件的壁與DUT的天線之間的狹槽/間隙中。對準板上有一個或多個切口/開口，因此沒有其他組件阻塞DUT的天線與電路板保持器270上的天線之間的無線電路徑。如上所述，DUT的天線與電路板保持器270上的天線之間的距離可以由測試時的DUT的天線的頻率來確定。

第3a-3d圖和第4圖是根據一個實施例的測試系統的外殼(310、320、330、340和350)的示意圖。

外殼(310、320)包括上部310和下部320。上部310包括開口311，以允許電路板保持器插入到外殼(310、320)的腔體中。上部310還包括支撐器312，以將電路板保持器的一部分支撐(保持在腔內)。下部320包括內部結構321、外壁322和凹槽323。

外殼(330、340)包括上部330和下部340。外殼(330、340)的結構與外殼(310、320)的結構相同(或相似)，除了上部330的每一側具有開口(這允許電路板保持器能夠插入外殼的腔體中)和支撐器(支撐相應的電路板保持器)，並且下部340的每一側都具有凹槽。

350是外殼的上部，外殼350具有通過外殼的開口插入外殼的腔體中的電路板保持器351。電路352佈置在電路板保持器351上。電路352可以是柔性電路，包括電性連接到連接器354的焊墊/貼片天線353。

第5圖是根據一個實施例的電路400的示意圖。電路400可以是RF測量和/或轉換電路，其包括：天線；放大器；和RF檢測器/轉換器，其將RF信號改變為相應的DC電壓或電流。取決於所需的測量，還可以將可選的可變衰減器併入電路400。而且，取決於天線增益和RF檢測所需的並行度，一個或多個低噪聲放大器(low noise amplifier；LNA)或沒有LNA可以根據接收天線與DUT天線之間的距離而被併入電路400中。還可以包括一個開關，以將測試儀從接收模式更改為發射模式，或者成為用於不同接收天線的檢測器。

電路400可以設置在第2圖的電路板保持器270上。電路400包括天線410、電性連接到天線410的低噪聲放大器(LNA)420以及電性連接到LNA 420的RF檢測器440。在一個實施例中，在天線410和LNA 420之間，可以存在開關415，該開關415將天線410選擇性地電性連接到LNA 420，或者將天線410選擇性地電性連接到(測試儀的)RF信號發射器。在一個實施例中，在LNA 420和RF檢測器440之間，可以存在可選的濾波器430，其電性連接到LNA 420和RF檢測器440。連接器(未示出)可以將RF檢測器440的輸出連接到測試儀。

天線410可以是(接收和/或發送)天線或用於測試DUT天線的黃金天線單元。作為接收天線，天線410可以接收從DUT的天線所輸出的RF信號，並且將接收到的RF輸出信號發送到LNA 420。當RF信號從DUT的天線輻射時，RF信號會從外殼壁反彈並產生(多路徑)噪聲。噪聲通常包括那些不直接從DUT的天線傳播到天線410的信號。

LNA 420可以是在不顯著降低其信噪比(signal-to-noise ratio；SNR)的情況下放大非常低功率的信號(例如，來自天線的RF信號)的電子放大器。典型的放大器會同時增加信號功率和輸入端的噪聲，但放大器也會引入一些額外的噪聲。LNA可以最大程度地減少這種額外的噪聲。另外，天線410接收的RF信號的損耗會降低接收到的SNR：例如，3dB的損耗會使SNR降低3dB。LNA可以提供足夠的增益(以增強信號)來抵消損耗並減少不想要的噪聲。通過使用靠近信號源(例如，天線410)的LNA，可以通過由LNA創建的信號增益來減小來自電路中的接收鏈(receive chain)的後續級的噪聲的影響。LNA可以提高所需RF信號的功率，同時盡可能減少噪聲和失真，因此可以在系統的後期階段實現所需信號的最佳檢索。

LNA 420可以電性連接到可選的濾波器430。濾波器430可以是例如窄帶濾波器。窄帶濾波器可以具有窄帶通。帶通是濾波器允許通過的頻譜範圍。濾波器430可以是27GHz-29GHz(例如28GHz)的窄帶濾波器。濾波器430可以過濾由於多路徑或反彈噪聲引起的噪聲(反彈信號由於延遲而可以是頻率外的，或者不那麼強大以至於不能被檢測/拾取)。

濾波器430可以電性連接至RF檢測器440。由於經由LNA和濾波器對噪聲進行了濾波/降低，因此RF檢測器440可以獲得由天線410輻射/接收的實際RF信號。射頻檢測器可以將射頻信號(射頻功率)轉換為相應的DC電壓。

可以使用可選的衰減器(變壓器/阻抗，未示出)以將天線410的阻抗向下(例如，從電路400的中間處的約200-300歐姆降低到約100歐姆，以及在連接器(未顯示，連接器示例請參見第3a-3d和4圖)處降低到50歐姆或大約50歐姆)。

當將測試儀(用於測試DUT的測試設備/裝備)用作發射器(RF信號發生器)並且將DUT的天線用作電路板接收器時，可以包括開關415以將測試儀切換為RF信號發送器或接收器。電路400可以是柔性電路(例如，該電路具有柔性基板，使得該電路可以圍繞任何合適的表面彎曲)。

應當理解，用於測量天線方向圖(例如，來自DUT天線的RF信號方向圖)的波導(例如，40-60GHz或60-90GHz，取決於波導的開口)通常非常昂貴的。波導所需的空間(外殼的腔體)相對較大。還需要電纜(也很昂貴)，以將信號從波導傳輸到具有高頻功能的測試儀(HF測試儀也很昂貴)。 電路400可以通過例如將(DUT的天線的)RF信號方向圖轉換為數位信號並在測試儀處重新編譯來自數字覆蓋區的RF信號來節省成本，而不是使用波導，電纜和高頻測試儀。最多可以使用四(4)個貼片天線(貼片/跡線的尺寸可以確定其可以接收的頻率，例如，參見第6a-6c圖)來替換波導天線。貼片天線可用於處理不同的頻率(例如，每個貼片天線對應於特定頻率)。

在電路400的末端(通常附接/連接一個連接器)，信號(代表RF信號方向圖的數位電壓)可以跨線發送(例如，長度不受限制，可能需要繼電器/放大器，沒有1/R ²損耗 )。應當理解，將需要軟體算法來將天線信號輸出轉換為數字表示，反之亦然。還應當理解，RF功率越多，相應的電壓將越高(例如，30dB的RF功率可以對應於1伏，而小於30dB的RF功率將對應於小於1伏)。還應當理解，天線可以具有特定的RF電磁(EM)輻射束/信號方向圖。如果天線受到不同的激發(例如，以不同的角度或使用不同的天線)，則天線可能具有不同的信號方向圖。

第6a-6c圖示出了根據一個實施例的測試系統的外殼510、520、530的示意圖，示出了接收和發射天線。

外殼510具有在頂部的天線511和在底部的天線512。天線511、512之一可以是連接到測試儀或DUT天線的天線(用於接收和/或發送)。天線511、512之一可以是28GHz天線(尺寸為3.422×4.178mm)，39GHz天線(尺寸為2.33358×2.852mm)等。應當理解，可以通過切掉天線的一部分來實現將天線的尺寸調諧到預定的期望頻率。將理解的是，可以將天線旋轉到適當的位置以確定天線轉向，或者可以併入2個或4個或更多的接收天線以監視DUT天線轉向。

外殼520包括在頂部和拐角處的天線521、522、523和524，以及在底部的天線525。電路板保持器可用於每個頂部天線，以將具有天線的電路插入外殼。可以在門上使用一個開口，以將DUT插入對準板而不會干擾天線。頂部天線或底部天線可以是連接到測試儀或DUT天線的(用於接收和/或發送的)天線。外殼530包括在頂部和拐角處的天線531、532、533和534，以及在底部的天線535、536、537和538。頂部天線或底部天線可以是連接到測試儀或DUT(DUT表面上有4個天線/端口)天線的(用於接收和/或發送的)天線。外殼530在頂部具有用於插入DUT的開口(未示出)，或者可以在將DUT插入外殼之後將外殼530移動到適當位置。

應當理解，外殼510、520、530可以是第3a-3d和4圖中公開的外殼。外殼510、520、530中/上的天線可以是貼片/平板天線。

第7圖是根據一個實施例的測試系統的對準板600的示意圖。

對準板600包括框架610和保持器620。在框架610的表面上，可以存在狹槽611、612、613、614，用於電路板插入其中，例如具有天線以及可能如上所述的RF至電壓電路的垂直電路板。狹槽611(及612、613、614)與保持器620之間的距離被設計用於不同的RF頻率(由於1/R ²損耗)。保持器620的每一側上都有開口/切口/間隙。因此，當DUT上的天線端口(未顯示)與間隙620對齊並且DUT天線位於DUT的側面(最多四個側面)時，DUT天線可以與DUT上的天線通信。 電路板保持器沒有障礙物(即，在電路板保持器上的電路的開口和天線之間沒有放置其他組件)。

在第8圖中，貼片天線353可以被垂直地容納在各個狹槽611-614內，使得天線353直接面對DUT天線。第7和8圖示出了多個間隔開且線性對準的狹縫是可能的，使得可以根據期望的頻率來調節兩個天線之間的距離。狹縫也可以橫向偏移，使得有限的天線瞄準是可能的。

貼片天線可以通過切割施加到基板上的跡線而調諧到不同的頻率。例如，基板可以具有電性連接到測試儀的替代跡線。例如，基板可以具有一對相對的跡線，其被設計用於一個頻率，並且在基板上的其他位置，是另一頻率不同的天線。可以通過從導體上的電/機械切換到另一天線或通過切除(斷開)跡線部分以實現不同的諧振頻率而無需物理上換出天線來獲得與一個天線的連接。

第9圖和第10圖示意性地示出了通過切割跡線422來調諧貼片天線的結構和方法。還可以考慮使用機械手段，優選的方法是使用切割雷射器460將雷射束421投射在貼片天線的導電跡線上。在一個實施例中，可以通過切掉一部分跡線寬度來減小跡線的厚度。在另一個實施例中，跡線422可以被切掉或與天線引線(未示出)斷開，以有效地縮短天線並由此提高其頻率。

可選地，可以通過滑出天線殼體中的接收狹槽中的天線單元(基板上的貼片天線)來測試不同的頻率。

在此闡述的本發明及其應用的描述是說明性的，並且無意於限制本發明的範圍。在此專利文件的研究中，本領域的普通技術人員將理解本文公開的實施例的變化和修改是可能的，並且實施例的各個要素的實際替代方案和等同方案對本領域的普通技術人員將是顯而易見的。在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，可以對本文公開的實施方式進行這些和其他變型和修改。

一些方面：

要注意的是，以下方面中的任何一個可以彼此組合。

方面1：.一種用於測試具有射頻(RF)天線的積體電路的測試系統，包括： 對準板，用於接收具有至少一個RF發射天線的被測設備(DUT)； 包圍但與發射天線分開的外殼； 外殼中的接收天線； 連接到接收天線的轉換電路， 其中，轉換電路被配置為把來自DUT的RF輸出轉換為直流(DC)電壓，從而DC電壓被用作RF輸出的代理以測試DUT。

方面2： 根據方面1所述的系統，其中，該外殼具有上部、下部以及連接該上部和該下部的間隔件，其中： 接收天線設置在外殼的上部； 上部和下部在接收天線和DUT之間形成腔體； 間隔件被配置為針對不同的RF頻率調整腔體的高度。

方面3：根據方面1或方面2所述的系統，其中，發射天線位於DUT面向接收天線的頂表面上。

方面4：根據方面1所述的系統，其中，發射天線位於DUT面向接收天線的側面上。

方面5：根據方面1至3任一項所述的系統，其中，外殼具有四個側面，外殼的每個側面都有一個開口，每個開口都裝有一個接收天線。

方面6：根據方面1至5任一項所述的系統，其中，轉換電路包括開關，該開關被配置為將接收天線電性連接至測試儀，該測試儀被配置為測試DUT的RF輸出。

方面7：根據方面1至6任一項所述的系統，其中： 轉換電路包括一個低噪聲放大器和一個射頻檢測器； 該低噪聲放大器被配置為電性連接到該接收天線； 該低噪聲放大器還被配置為放大由該接收天線接收的來自該DUT的RF輸出； RF檢測器配置為電性連接至低噪聲放大器；以及 RF檢測器還被配置為將放大的RF輸出轉換為DC電壓。

方面8：根據方面7所述的系統，其中： 轉換電路還包括濾波器； 濾波器配置為電性連接至低噪聲放大器和RF檢測器； 濾波器設置在轉換電路中的低噪聲放大器和射頻檢測器之間；以及 濾波器被配置為過濾放大的RF輸出中的噪聲。

方面9：一種使用射頻(RF)天線測試積體電路的方法，該方法包括步驟： 將具有至少一個射頻發射天線的被測設備(DUT)插入對準板中； 通過容納接收天線的外殼包圍發射天線； 通過接收天線接收來自DUT的RF輸出；以及 通過轉換電路，將接收天線接收的RF輸出轉換為直流(DC)電壓，該電壓被用作RF輸出的代理以測試DUT。

方面10：根據方面9所述的方法，還包含步驟： 通過切掉接收天線的一部分，將接收天線調諧到預定的所需頻率。

方面11：根據方面9或方面10所述的方法，還包含步驟： 用透氣材料構成外殼，以使受控空氣流入外殼所限定的空間，從而控制DUT溫度。

方面12：根據方面9至11任一項所述的方法，還包含步驟： 用非無線電反射材料(non-radio reflective material)構造外殼，以防止在該外殼的多個壁上的RF反射。

方面13：一種用於測試具有至少一射頻(radio frequency；RF)天線的積體電路設備的測試系統，包括： 對準板，用於接收具有至少一RF發射天線的被測設備(device under test；DUT)； 接收天線； 包圍但與該至少一RF發射天線分開的外殼，該外殼包括： a.第一靜態部分； b.第二可移動部分，該第二可移動部分包括用於該接收天線的容器；及 c.該第二可移動部分沿著大體上正交於該DUT的軸線可伸縮地移動，進而可以增加或減小該DUT與該第二可移動部分之間的距離；以及 該接收天線在該外殼中， 其中，該DUT和該接收天線之間的距離是可調整的。

方面14：根據方面13所述的系統，更包含連接到該接收天線的轉換電路，其中該轉換電路被配置為把來自該DUT的RF輸出轉換為直流(direct current；DC)電壓，從而該DC電壓被用作該RF輸出的代理以測試該DUT。

方面15：根據方面13所述的系統，其中該外殼的第二可移動部分至少部分地圍繞該外殼的第一靜態部分。

方面16：根據方面13所述的系統，其中該容器包括在該外殼的第二可移動部分中的間隔開的一對狹槽，並且其中該接收天線包括寬度尺寸被形成為可接收在該狹槽中的基板。

方面17：根據方面13所述的系統，其中該接收天線包括在基板上的導電跡線。

方面18：根據方面17所述的系統，其中該導電跡線包括多個可切斷部分，其可與該導電跡線的其他部分電性斷開以改變該接收天線的頻率響應。

方面19：根據方面13所述的系統，其中該外殼具有四側面，該外殼的每個側面具有開口，每個開口容納接收天線。

方面20：一種用於測試積體電路設備的測試系統，該積體電路設備具有頂部、底部、與帶有拐角的邊緣表面，該拐角位在該邊緣表面的相交處，並且至少一射頻(radio frequency；RF)天線安裝在該邊緣表面上，其中該系統包括： 用於容納被測設備(device under test；DUT)的對準板，該對準板具有安裝在該邊緣表面上的至少一RF發射天線； 接收天線；以及 DUT保持器設備，該DUT保持器設備包括： 多個角保持器，用於接合該DUT的至少兩個角，該些角保持器定義間隙，該間隙與該至少一RF發射天線對齊；及 大致平坦的部分，鄰近該間隙，其中該大致平坦的部分包括至少一狹槽，用於接收該接收天線。

方面21：根據方面20所述的系統，其中該至少一狹槽包括與該DUT上的發送天線具有不同距離的間隔開的多個狹槽，並且其中該接收天線的尺寸被形成為適合於任何狹槽。

方面22：根據方面20所述的系統，其中該些狹槽共線地對準。

方面23：根據方面20所述的系統，更包括連接到該接收天線的轉換電路，其中： 該轉換電路被配置為把來自該DUT的RF輸出轉換為直流(direct current；DC)電壓，從而該DC電壓被用作該RF輸出的代理以測試該DUT；以及 該轉換電路包括低噪聲放大器和RF檢測器。

方面24：根據方面23所述的系統，其中： 該低噪聲放大器被配置為電性連接到該接收天線， 該低噪聲放大器還被配置為放大由該接收天線接收的來自該DUT的RF輸出； 該RF檢測器配置為電性連接至低噪聲放大器；以及 該RF檢測器還被配置為將放大的RF輸出轉換為DC電壓。

方面25：根據方面23所述的系統，其中： 該轉換電路還包括濾波器； 該濾波器配置為電性連接至該低噪聲放大器和該RF檢測器； 該濾波器設置在該轉換電路中的該低噪聲放大器和該RF檢測器之間；以及 該濾波器配置為過濾放大的RF輸出中的噪聲。

方面26： 一種使用射頻(radio frequency；RF)天線測試積體電路的方法，該方法包括步驟： 將具有至少一RF發射天線的被測設備(device under test；DUT)插入對準板中； 通過外殼來包圍該發射天線，其中該外殼具有與該DUT間隔開的頂壁； 放置間隔開的多個接收天線在面對該發射天線的該頂壁上；以及 提供一調節器，該調節器能夠改變該頂壁和該DUT之間的距離，以適應不同頻率下的測試。

方面27：根據方面26所述的方法，更包含步驟：通過切割該些接收天線的多個部分，將該些接收天線調諧到預定的所需頻率。

方面28：根據方面26所述的方法，更包含步驟：用透氣材料構成該外殼，以使受控空氣流入該外殼所定義的空間，從而控制DUT溫度。

方面29：根據方面26所述的方法，更包含步驟：用透氣材料構成該外殼，以使受控空氣流入該外殼所定義的空間，從而控制DUT溫度。

方面30：根據方面26所述的方法，更包含步驟：用非無線電反射材料構成該外殼，以防止在該外殼的多個壁上的RF反射。

在本說明書中使用的術語旨在描述特定實施例，而不旨在進行限制。除非另外明確指出，否則術語“一(a)”，“一個(an)”和“該(the)”也包括複數形式。當在本說明書中使用時，術語“包括”和/或“包含”規定了所述特徵，整數，步驟，操作，元件和/或組件的存在，但不排除一個或多個的存在或增加。 其他更多功能，整數，步驟，操作，元素和/或組件。

關於前面的描述，應當理解，可以在不脫離本公開的範圍的情況下，特別是在所使用的建築材料以及部件的形狀，尺寸和佈置方面進行詳細的改變。本說明書和所描述的實施例僅是示例性的，本公開的真實範圍和精神由所附申請專利範圍所指示。

100:系統 110:剛性板 120:外殻/上部 130:外殻/下部 140:夾板 150:插座 160:對準板 170:電路板保持器 180:負載板 200:測試組件 210:加強件 220:插座 230:對準板 240:夾板 250:外殻/下部 251:內部結構/壁 260:外殻/上部 270:電路板保持器 310:外殼/上部 311:開口 312:支撐器 320:外殼/下部 321:內部結構 322:外壁 323:凹口 330:外殼/上部 340:外殼/下部 350:外殼/上部 351:電路板保持器 352:電路 353:天線 354:連接器 400:電路 410:天線 415:開關 420:低噪聲放大器/LNA 421:雷射束 422:跡線 430:濾波器 440:RF檢測器 460:切割雷射器 510、520、530:外殼 511、512:天線 521~525:天線 531~538:天線 600:對準板 610:框架 611~614:狹槽 620:保持器

參考形成本公開的一部分的附圖，這些附圖示出了可以實踐本說明書中描述的系統和方法的實施例。 第1圖是根據一實施例的使用伸縮式外殼的測試系統的示意圖，其中天線插入到由外殼定義的空間中。 第2圖是根據一實施例的用於AiP晶片的最終OTA測試的測試組件的分解圖。 第2a圖是外殼/蓋的俯視圖。 第2b圖是第2a圖沿線A-A的剖視圖。 第2c圖是外殼/蓋的底部透視圖。 第3a、3b、3c與3d圖是根據一實施例的測試系統的外殼的示意圖。 第4圖是第2c圖的底部平面圖。 第5圖是根據一實施例的電路的示意圖。 第6a、6b與6c圖示出了根據一實施例的測試系統的外殼的示意圖，該外殼示出了接收和發射天線。 第7圖是根據一實施例的測試系統的對準板的示意圖。 第8圖是類似於第7圖的視圖，其具有側面安裝的接收天線。 第9圖是兩個雷射切割天線調諧器的示意圖。 第10圖是具有替代雷射天線調諧器的類似於第9圖的視圖。 相同的附圖標記始終表示相同的部分。

200:測試組件

210:加強件

220:插座

230:對準板

240:夾板

250:外殻/下部

251:內部結構/壁

260:外殻/上部

270:電路板保持器

Claims (18)

1. 一種用於測試具有至少一射頻(radio frequency；RF)天線的積體電路設備的測試系統，包括： 對準板，用於接收具有至少一RF發射天線的被測設備(device under test；DUT)； 接收天線； 包圍但與該至少一RF發射天線分開的外殼，該外殼包括： a.第一靜態部分； b.第二可移動部分，該第二可移動部分包括用於該接收天線的容器；及 c.該第二可移動部分沿著大體上正交於該DUT的軸線可伸縮地移動，進而可以增加或減小該DUT與該第二可移動部分之間的距離；以及 該接收天線在該外殼中， 其中，該DUT和該接收天線之間的距離是可調整的。
2. 如請求項1所述的系統，更包含連接到該接收天線的轉換電路，其中該轉換電路被配置為把來自該DUT的RF輸出轉換為直流(direct current；DC)電壓，從而該DC電壓被用作該RF輸出的代理以測試該DUT。
3. 如請求項1所述的系統，其中該外殼的第二可移動部分至少部分地圍繞該外殼的第一靜態部分。
4. 如請求項1所述的系統，其中該容器包括在該外殼的第二可移動部分中的間隔開的一對狹槽，並且其中該接收天線包括寬度尺寸被形成為可接收在該狹槽中的基板。
5. 如請求項1所述的系統，其中該接收天線包括在基板上的導電跡線。
6. 如請求項5所述的系統，其中該導電跡線包括多個可切斷部分，其可與該導電跡線的其他部分電性斷開以改變該接收天線的頻率響應。
7. 如請求項1所述的系統，其中該外殼具有四側面，該外殼的每個側面具有開口，每個開口容納接收天線。
8. 一種用於測試積體電路設備的測試系統，該積體電路設備具有頂部、底部、與帶有拐角的邊緣表面，該拐角位在該邊緣表面的相交處，並且至少一射頻(radio frequency；RF)天線安裝在該邊緣表面上，其中該系統包括： 用於容納被測設備(device under test；DUT)的對準板，該對準板具有安裝在該邊緣表面上的至少一RF發射天線； 接收天線；以及 DUT保持器設備，該DUT保持器設備包括： 多個角保持器，用於接合該DUT的至少兩個角，該些角保持器定義間隙，該間隙與該至少一RF發射天線對齊；及 大致平坦的部分，鄰近該間隙，其中該大致平坦的部分包括至少一狹槽，用於接收該接收天線。
9. 如請求項8所述的系統，其中該至少一狹槽包括與該DUT上的發送天線具有不同距離的間隔開的多個狹槽，並且其中該接收天線的尺寸被形成為適合於任何狹槽。
10. 如請求項9所述的系統，其中該些狹槽共線地對準。
11. 如請求項8所述的系統，更包括連接到該接收天線的轉換電路，其中： 該轉換電路被配置為把來自該DUT的RF輸出轉換為直流(direct current；DC)電壓，從而該DC電壓被用作該RF輸出的代理以測試該DUT；以及 該轉換電路包括低噪聲放大器和RF檢測器。
12. 如請求項11所述的系統，其中： 該低噪聲放大器被配置為電性連接到該接收天線， 該低噪聲放大器還被配置為放大由該接收天線接收的來自該DUT的RF輸出； 該RF檢測器配置為電性連接至低噪聲放大器；以及 該RF檢測器還被配置為將放大的RF輸出轉換為DC電壓。
13. 如請求項11所述的系統，其中： 該轉換電路還包括濾波器； 該濾波器配置為電性連接至該低噪聲放大器和該RF檢測器； 該濾波器設置在該轉換電路中的該低噪聲放大器和該RF檢測器之間；以及 該濾波器配置為過濾放大的RF輸出中的噪聲。
14. 一種使用射頻(radio frequency；RF)天線測試積體電路的方法，該方法包括步驟： 將具有至少一RF發射天線的被測設備(device under test；DUT)插入對準板中； 通過外殼來包圍該發射天線，其中該外殼具有與該DUT間隔開的頂壁； 放置間隔開的多個接收天線在面對該發射天線的該頂壁上；以及 提供一調節器，該調節器能夠改變該頂壁和該DUT之間的距離，以適應不同頻率下的測試。
15. 如請求項14所述的方法，更包含步驟：通過切割該些接收天線的多個部分，將該些接收天線調諧到預定的所需頻率。
16. 如請求項14所述的方法，更包含步驟：用透氣材料構成該外殼，以使受控空氣流入該外殼所定義的空間，從而控制DUT溫度。
17. 如請求項15所述的方法，更包含步驟：用透氣材料構成該外殼，以使受控空氣流入該外殼所定義的空間，從而控制DUT溫度。
18. 如請求項14所述的方法，更包含步驟：用非無線電反射材料構成該外殼，以防止在該外殼的多個壁上的RF反射。

Images