DE102016111884A1 - Vorrichtung, System und Verfahren zum automatischen Testen integrierter Antennen - Google Patents

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Abstract

Hier wird ein Testaufbau zum Testen eines System-in-Package mit einer integrierten Antenne beschrieben. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel um-fasst der Testaufbau einen Träger mit einer darauf angeordneten HF-Sonde und einen Testsockel mit nachgiebigen elektrischen Kontakten. Der Testsockel ist auf dem Träger montiert und stellt einen elektrischen Kontakt zu Kontakten des Gehäuses (Package) her, wenn es auf dem Sockel platziert wird. Der Testsockel hat eine Öffnung, welche oberhalb der HF-Sonde angeordnet ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zum automatischen Testen integrierter Antennen wie sie z.B. in Radarsensoren verwendet werden.
  • Hintergrund
  • In Radaranwendungen wie z.B. Radar-Abstands- und Geschwindigkeitssensoren werden häufig Antennen verwendet, welche z.B. zusammen mit einem Hochfrequenz-(HF-)Frontend in einem Chipgehäuse integriert sind. Insbesondere im Automobilbereich besteht ein größer werdender Bedarf an Radarsensoren, die in sogenannten Abstandsregeltempomat-(adaptive cruise control, ACC, oder radar cruise control)Systemen verwendet werden. Derlei Systeme können beispielsweise automatisch die Geschwindigkeit eines Automobils anpassen, um einen sicheren Abstand zu anderen vorausfahrenden Automobilen oder Objekten einzuhalten.
  • Moderne Radarsysteme können hochintegrierte HF-Schaltungen nutzen, welche alle Kernfunktionen des HF-Frontends eines Radar-Transceivers in einem einzigen Chip-Gehäuse vereinigen (Single-Chip-Transceiver). Derlei HF-Frontends können unter anderem einen spannungsgesteuerten Oszillator (voltage controlled oscillator, VCO), Verstärker wie beispielsweise Leistungsverstärker oder rauscharme Verstärker (low noise amplifiers, LNAs) sowie Mischer umfassen, um die HF-Signale in ein Basisband oder ein Zwischenfrequenz-(ZF-)band hinunterzumischen. Des Weiteren kann ein Single-Chip-Transceiver eine oder mehrere Antennen aufweisen, welche folglich als Antenna-in-Package (AiP, Antenne im Gehäuse) bezeichnet werden. Abgesehen von den Antennen und dem HF-Frontend kann auch die analoge Basisband-Signalverarbeitungskette in dem gleichen Chipgehäuse inkludiert sein. Daher werden diese hochintegrierten HF-Transceiver, wie sie beispielsweise in Radarsensoren verwendet werden, als System-in-Package (SiP) bezeichnet.
  • In Automobilen eingesetzte Radaranwendungen sind verschiedenen Normen betreffend die Straßenverkehrssicherheit unterworfen, beispielsweise die ISO-Norm 262626 betreffend funktionale Sicherheit mit dem Titel „Road vehicles – Functional safety“. Um eine einwandfreie Funktion eines Radarsensors zu gewährleisten, kann der HF-Transceiverchip am Ende des Produktionsprozesses verschiedenen Tests (End-of-Line-Test, EOL-Test) unterzogen werden. Von besonderem Interesse ist die elektromagnetische Performanz des HF-Transceivers und der Antennen. Es scheint jedoch keine zufriedenstellenden Ansätze zum Testen von Systems-in-Packages (SiP) mit einer monolithisch integrierten Mikrowellenschaltung (monolithic microwave inte-grated circuit, MMIC) sowie von Antennas-in-Package (AiP) zu geben. Gemäß bekannten Ansätzen wird das SiP zum Testen auf eine Leiterplatte (printed circuit board, PCB) gelötet, und Tests werden mit dem kompletten Modul durchgeführt, welches zumindest den SiP und die Leiterplatte umfasst. Jedoch ist ein solcher Ansatz für EOL-Tests nicht geeignet.
  • Im Hinblick auf obige Ausführungen besteht ein Bedarf an einer Vorrichtung und einem Verfahren, welches ein verbessertes EOL-Testen der elektromagnetischen Performanz integrierter HF-Transceiver mit integrierten Antennen (AiP) erlaubt
  • Zusammenfassung
  • Hier wird ein Testaufbau (test set-up) zum Testen eines System-in-Package mit einer integrierten Antenne beschrieben. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel umfasst der Testaufbau einen Träger mit einer darauf angeordneten HF-Sonde und einen Testsockel mit nachgiebigen elektrischen Kontakten. Der Testsockel ist auf dem Träger montiert und stellt einen elektrischen Kontakt zu Kontakten (interconnects) des Gehäuses (package) her, wenn es auf dem Sockel platziert wird, wobei der Testsockel eine Öffnung hat, welche oberhalb der HF-Sonde angeordnet ist.
  • Des Weiteren wird hier ein System zum Testen eines System-in-Package mit einer integrierten Antenne beschrieben. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel weist das System einen Wafer-Chuck, der dazu ausgebildet ist, das Gehäuse (package) aufzunehmen, und eine automatische Testeinrichtung auf, die einen Träger mit einer darauf angeordneten HF-Sonde und weiter einen auf dem Träger montierten Testsockel mit nachgiebigen elektrischen Kontakten umfasst. Der Wafer-Chuck ist dazu ausgebildet, das Gehäuse auf dem Testsockel zu platzieren, sodass die nachgiebigen Kontakte des Testsockels einen elektrischen Kontakt zu den Kontakten des Gehäuses herstellen, wobei der Testsockel eine Öffnung hat, welche oberhalb der HF-Sonde angeordnet ist.
  • Des Weiteren wird ein Verfahren zum Testen eines System-in-Package mit einer integrierten Antenne beschrieben. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren das Platzieren des Gehäuses (package) auf einem Testsockel mittels eines Wafer-Chucks, wobei der Testsockel auf einem Träger befestigt ist und nachgiebige elektrische Kontakte aufweist, welche einen elektrischen Kontakt zu Kontakten des Gehäuses herstellen. Das Verfahren umfasst weiter die Verwendung einer auf dem Träger montierten HF-Sonde, um Nahfeldmessungen eines elektromagnetischen Feldes zu erhalten, welches von der integrierten Antenne ausstrahlt, wobei das elektromagnetische Feld sich durch eine Öffnung in dem Testsockel erstreckt. Fernfelddaten werden basierend auf den Nahfeldmessungen berechnet.
  • Kurze Beschreibung der Abbildungen
  • Die Erfindung lässt sicher mit Bezug auf die folgenden Abbildungen und Beschreibungen besser verstehen. Die in den Abbildungen dargestellten Komponenten sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; vielmehr wird Wert darauf gelegt, das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip zu erläutern. Des Weiteren bezeichnen in den Abbildungen gleiche Bezugsziechen korrespondierende Teile. Zu den Abbildungen:
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das exemplarisch die Struktur eines Radarsensors darstellt.
  • 2 illustriert schematische ein Beispiel eines System-in-Package (SiP), das einen MMIC und eine integrierte Antenne aufweist und auf einer Leiterplatte befestigt ist.
  • 3 illustriert schematisch einen Testaufbau zum Testen eines System-in-Package (SiP), das in einem EOL-Test von einem Wafer-Chuck gehalten wird.
  • 4 stellt ein Blockdiagramm des Testaufbaus aus 3 dar, das mit einer automatischen Testeinrichtung (automatic test equipment, ATE) verbunden ist.
  • 5 stellt ein Flussdiagramm einer Testprozedur dar, welche mit der ATE aus 4 durchgeführt wird.
  • Detailierte Beschreibung
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden im Kontext eines Radar-Transceivers diskutiert. Es sei jedoch erwähnt, dass die vorliegende Erfindung auch auf andere von Radar verschiedene Anwendungen angewendet werden kann, wie beispielsweise HF-Transceiver in HF-Kommunikationseinrichtungen. Tatsächlich hängt der hier beschriebene Ansatz zum Testen der elektromagnetischen Performanz eines System-in-Package mit integrierter Antenne nicht von einer bestimmten Anwendung des Systems ab.
  • 1 stellt ein Blockdiagramm dar, das exemplarisch die Struktur eines Radarsensors illustriert. Jedoch kann man ähnliche Strukturen auch in HF-Transceivern finden, die in anderen Anwendungen wie beispielsweise Kommunikationssysteme eingesetzt werden. Demnach sind mindestens eine Sendeantenne 10 (TX-Antenne) und mindestens eine Empfangsantenne 11 (RX-Antenne) mit einem Radar-Frontend 12 verbunden, welches all jene Schaltungskomponenten beinhaltet, welche für die HF-Signalverarbeitung benötigt werden. Solche Schaltungskomponenten umfassen zum Beispiel HF-Leistungsverstärker, rauscharme Verstärker (low noise amplifiers, LNAs), Richtkoppler, wie beispielsweise Rat-Race-Koppler und Zirkulatoren, sowie Mischer zum Hinuntermischen von HF-Signalen in das Basisband oder ein Zwischenfrequenz-(ZF-)Band oder zum Heraufmischen von Basisbandsignalen oder ZF-Signalen in das HF-Band. Es sei angemerkt, dass statt einzelnen Antennen auch Antennen-Arrays verwendet werden können. Das dargestellte Beispiel ist ein bistatisches (oder pseudo-monostatisches) Radarsystem mit separaten RX- und TX-Antennen. Im Falle eines monostatischen Radarsystems kann eine einzelne Antenne oder ein einzelnes Antennen-Array sowohl zum Empfangen als auch zum Senden elektromagnetischer (Radar-)Signale verwendet werden.
  • Im Falle eines frequenzmodulierten Dauerstrich-(frequency-modulated continuous-wave, FMCW)Radarsystems sind die von der TX-Antenne 10 ausgestrahlten HF-Signale im Bereich oberhalb von ungefähr 20 GHz (z.B. 24 GHz und 77 GHz in Automobilanwendungen) und aus sogenannten „Chirps“ (Frequenzrampen) zusammengesetzt. Die von der RX-Antenne 11 empfangenen HF-Signale beinhalten die Radarechos, d.h. die an den sogenannten Radar-Targets zurückgestreuten Signale. Wie erwähnt, werden die empfangenen HF-Signale in das Basisband hinuntergemischt und im Basisband mittels analoger Signalverarbeitung (siehe 1, Basisband-Signalverarbeitungskette 13) weiter verarbeitet, was im Wesentlichen eine Filterung und einer Verstärkung des Basisbandsignals umfasst. Das Basisbandsignal wird schließlich mittels eines Analog-Digital-Wandlers digitalisiert und im Digitalbereich weiter verarbeitet (siehe 1, digitale Signalverarbeitungskette 14), beispielsweise mittels eines digitalen Signalprozessors. Das Gesamtsystem wird von einem Systemcontroller 15 gesteuert, welcher zumindest teilweise mittels eines Prozessors, beispielsweise eines Mirkocontrollers, implementiert werden kann, der geeignete Software ausführt.
  • In modernen Radarsystemen ist das HF-Frontend in einer sogenannten monolithisch integrierten Mikrowellenschaltung 21 (mono-lithic microwave integrated circuit, MMIC) integriert, welche (optional) auch die analoge Basisbandsignalverarbeitungskette (z.B. Verstärker, Filter, etc.) oder Teile davon beinhalten kann. in den hier beschriebenen Beispielen sind der MMIC 21 und die Antennen 10, 11 in einem einzigen Gehäuse (package) integriert, wie beispielsweise ein Extended Wafer Level Ball Grid Array (eWLB) Gehäuse 2. eWLB ist eine bekannte Herstellungstechnologie für integrierte Schaltungen. Wie in 2 dargestellt werden die Gehäusekontakte (package interconnects) durch Lotkugeln 24 gebildet, welche mit den jeweiligen in einer sogenannten Umverteilungsschicht 22 (redistribution layer, RDL) gebildeten Kontaktflächen 26 verbunden sind; die RDL 22 kann eine Kupferschicht und auf einem künstlichen Wafer aufgebracht sein, der aus Silizium-Chips (z.B. MMIC 21) und einer Vergussmasse 20 (mold compound) aufgebaut ist. Eine oder mehrere Antennen 25 können auch in der Umverteilungsschicht 22 integriert sein, zum Beispiel in Form von Patch-Antennen (vgl. Antennen 10, 11 des in 1 gezeigten Systems). Auf diese Weise wird ein sehr kompaktes System-in-Package (SiP) mit integrierten Antennas-in-Package (AiP) gebildet. Ein Feld von kleinen Lotkugeln 24 (d.h. ein Ball-Grid-Array) kann auf der Oberfläche der Umverteilungsschicht 22 befestigt werden, wobei jede Lotkugel 24 an einer korrespondierenden in der Umverteilungsschicht 22 gebildeten Kontaktfläche 26 (contact pad) befestigt ist. Die Lotkugeln 24 stellen elektrische Kontakte für das System-in-Package dar und ermöglichen eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen 26 der RDL 22 und korrespondierenden Lötflächen (solder pads) auf einer Leiterplatte (printed circuit board, PCB). Es sei angemerkt, dass, obwohl in den hier beschriebenen Beispielen Patch-Antennen verwendet werden, andere Typen von Antennen ebenso verwendet werden können, wie beispielsweise ringförmige Antennen (circular antennas), gefaltete Dipol-Antennen, Fraktalantennen, etc.
  • In der Anwendung (z.B. einem Radarsensormodul) oder zu Testzwecken wird wie in 2 gezeigt das eWLB-Gehäuse 2 mit MMIC 21 und Patch-Antenne 25 (mittels eines Lötprozesses) auf einer Leiterplatte 30 (PCB) befestigt, wobei jede Kugel 24 des eWLB-Gehäuses 2 auf eine korrespondierende in der obersten Metallisierungsschicht des PCBs 30 gebildete Lötfläche 31 aufgelötet wird. Die Metallisierungsschicht umfasst auch einen Reflektor 35, welcher im Wesentlichen eine Metallfläche (metal pad) ist, die eine ähnliche Größe hat wie die eine oder mehrere Antennen 25, und welcher im Wesentlichen parallel zu der (den) Antenne(n) 25 angeordnet ist, wenn das Gehäuse 2 auf dem PCB 30 befestigt ist. eWLB-Gehäuse und Prozesse zum Herstellen von eWLB-Gehäusen sind an sich bekannt im Bereich der Halbleiterfertigung und werden daher hier nicht weiter diskutiert. Es sei angemerkt, dass, obwohl in den hier beschriebenen Beispielen eWLB-Gehäuse gezeigt sind, die vorliegende Offenbarung nicht auf derartige Chip-Gehäuse beschränkt ist und die hier beschriebenen Konzepte auch auf andere Typen von Chip-Gehäusen angewendet werden können.
  • Der Reflektor 35 hat eine signifikante Auswirkung auf die Abstrahlcharakteristik (Strahlungsmuster, radiation pattern) der Antenne 25. Da viele Antennen in zwei entgegengesetzte Richtungen im Wesentlichen gleich abstrahlen (z.B. zeigen die beiden Hauptkeulen einer im Wesentlichen planaren Antenne in zwei entgegengesetzte Richtungen von jener Ebene weg, in der die planare Antenne angeordnet ist), wird ein Reflektor verwendet, um die elektromagnetische Strahlung, welche von der Antenne in die „falsche“ (unerwünschte) Richtung abgestrahlt wird, umzulenken. In dem Beispiel aus 2 reflektiert der Reflektor 35 jene elektromagnetische Strahlung, welche zunächst in Richtung des PCBs 30 abgestrahlt wurde, in eine Richtung vom PCB 30 weg. Im Wesentlichen kann der Reflektor 35 auch als Teil einer Antennenanordnung (aufgebaut aus Patch-Antenne 35 und Reflektor 35) betrachtet werden, die eine Richtcharakteristik hat. Dabei beeinflusst ein Abstand d1 (siehe 2) zwischen Antenne 25 und Reflektor 35 die Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung.
  • Beim Betrachten der in 2 dargestellten Struktur sieht man, dass ein Testen von MMIC 21 und der integrierten Antenne(n) 25 in einem EOL-Test nicht ohne weiteres möglich ist, da der Reflektor 35 nicht vorhanden ist, wenn das Chip-Gehäuse 2 nicht auf das PCB 30 aufgelötet ist. Jedoch wäre ein automatisches EOL-Testen wünschenswert, um einige wichtige Parameter des Systems zu erhalten wie beispielsweise die effektiv abgestrahlte isotrope Leistung (effective isotropically radiated power, EIRP), gesendete HF-Leistung, effektiver Antennengewinn, Systemverstärkung (d.h. die Verstärkung der analogen im MMIC angeordneten HF-Frontendschaltung, z.B. die Summe der Verstärkungen von Antenne, LNA, Mischer und Basisbandfilter und -verstärker), etc.
  • 3 illustriert schematisch einen Testaufbau (test set-up), der das Testen eines System-in-Package (SiP) mit integrierten Antennen wie beispielsweise das eWLB-Gehäuse aus 2 in einem EOL-Test erlaubt, während das Gehäuse noch an einem Blue-Tape befestigt ist und von einem Wafer-Chuck 1 (Vakuum-Chuck) gehalten wird. Blue-Tape ist ein gebräuchlicher Name für ein Klebeband, welches als Träger für einen Wafer verwendet wird, bevor die einzelnen Chips (dies) oder eWLB-Gehäuse vereinzelt werden. Das Blue-Tape ist in 3 nicht gezeigt. Es wäre jedoch zwischen Wafer-Chuck 1 und dem eWLB-Gehäsue 2 angeordnet. Der Wafer-Chuck 1 hält das Chip-Gehäuse 2 durch Ansaugen. Das heißt, es wird in einer seichten, vom Chip-Gehäuse 2 bedeckten Vertiefung 11 in der Oberfläche des Chucks 1 ein Vakuum erzeugt. Die Abluft wird über einen Luftauslass 12 des Chucks abgeleitet. Zweck, Verwendung und Funktion von Wafer-Chucks sind gut bekannt im Bereich der Halbleiterfertigung und werden daher hier nicht weiter diskutiert.
  • Gemäß dem in 3 dargestellten Beispiel wird das Chip-Gehäuse 2 (device unter test, DUT) nicht fest mit einem PCB verbunden (wie es bei Verwendung eines Lötprozesses der Fall wäre), sondern vielmehr auf einem Testsockel 41 platziert, der eine Vielzahl von Pogo-Pins 42 aufweist, um die Lotkugeln 24 des Chip-Gehäuses 2 zu kontaktieren. Der Testsockel 41 ist an einem Träger befestigt, welcher im vorliegenden Beispiel ein Testboard (PCB 40) ist. Testsockel mit Pogo-Pins und der en Verwendung zum Testen von Chips sind an sich bekannte und werden daher hier nicht weiter im Detail diskutiert. Jedoch weist der Testsockel 41 anders als konventionelle Testsockel eine Öffnung 44 auf, die ein direkt der (den) Antenne(n) 25 – wenn auf dem Testsockel 41 platziert – gegenüber liegendes Durchgangsloch bildet. Während des Testbetriebs des MMICs 21 erlaubt das Durchgangsloch (Öffnung 44) ein Ausbreiten der Strahlung hin zum Testsockel 41, um durch diesen hindurch zu treten und eine oder mehrere weitere Antennen 43 zu erreichen, welche in der obersten Metallisierungsschicht des darunter liegenden Trägers (Test-PCB 40) gebildet sind. Die metallische Oberfläche des Wafer-Chucks 1 fungiert als Reflektor, der Strahlung, welche sich zum Wafer-Chuck 1 hin ausbreitet, zu reflektieren, so dass diese zum Träger (Test-PCB 40) hin umgelenkt wird.
  • Die integrierte Antenne 25 (AiP) und die metallische Oberfläche des Wafer-Chuck 1 bilden eine Antennenanordnung ähnlihc der Anordnung aus 2, bei der die integrierte Antenne 25 mit dem Reflektor 35 auf dem PCB 30 gepaart ist. Während jedoch in dem Beispiel aus 2 der Reflektor 35 unterhalb der integrierten Antenne 25 (nahe der unterseitigen Oberfläche des Chip-Gehäuses, an der die Lotkugeln 24 angeordnet sind) angeordnet ist, liegt der Wafer-Chuck 1, der in dem Beispiel aus 3 den Reflektor bildet, an der oberseitigen Oberfläche des Chip-Gehäuses 2 an und ist folglich oberhalb der integrierten Antenne 25 angeordnet. Folglich sind der Reflektor 35 in dem Beispiel aus 2 und der Wafer-Chuck 1 in dem in 3 gezeigten Testaufbau an entgegengesetzten Seiten des Chip-Gehäuses 2 angeordnet. Des Weiteren können der Reflektor 25 aus 2 und der Wafer-Chuck 1 aus 3 in verschiedenen Abständen von der integrierten Antenne 25 angeordnet sein.
  • Das PCB 40 und die darauf angeordneten Komponenten können als Teil einer automatischen Testeinrichtung (automatic test equipment, ATE) betrachtet werden. Die auf dem Test-PCB 40 angeordnete Antenne 43 ist mit einer Testschaltung verbunden, welche dazu ausgebildet ist, die von der integrierten Antenne 25 abgestrahlten elektromagnetischen Signale zu empfangen und elektromagnetische Testsignale für den Empfang durch die integrierte Antenne 25 zu senden. Es können mehr als eine Antenne auf dem PCB angeordnet und mit der Testschaltung verbunden sein und, wie erwähnt, kann das Chip-Gehäuse 2 mehr als eine integrierte Antenne beinhalten. Die Testschaltung kann zumindest teilweise auf dem Test-PCB 40 angeordnet sein. In manchen Ausführungsbeispielen weist das Test-PCB 40 jedoch lediglich Schnittstellen zu einem externen Testgerät auf, welches die von der (den) Antenne(n) 43 abzustrahlenden Signale generieren kann oder welches die von der (den) Antenne(n) 43 empfangenen Signale auswertet.
  • 4 illustriert ein Blockdiagramm des in 3 gezeigten Testaufbaus. Das zu testende Bauelement (device unter test, DUT), d.h. das eWLB-Gehäuse 2 aus 3, ist mittels Pogo-Pins 42 mit einem Testsockel 41 gekoppelt sowie mittels elektromagnetischer Kopplung der integrierten Antenne(n) 25 mit der (den) auf dem PCB 40 angeordneten Antenne(n) 43, was als Teil einer automatischen Testvorrichtung 4 (ATE) betrachtet werden kann. Der die Pogo-Pins tragende Testsockel 41 ist ebenfalls auf dem PCB 40 befestigt. Es sei jedoch betont, dass andere von Pogo-Pins verschiedene Arten von lösbaren Kontaktierungen in alternativen Ausführungsbeispielen verwendet werden können. Beispiele für geeignete Alternativen umfassen beliebige Arten nachgiebiger elektrischer Kontakte wie beispielsweise Membranen (z.B. mit darauf fotolithographisch gebildeten Streifenleitungen), Federkontakte, Nadelkontakte, Kontaktflächen mit leitfähigen Elastomeren, etc. Die Verwendung dieser Beispiele für die temporäre Kontaktierung von Halbleiterchipgehäusen, Halbleiterplättchen (dies) und Wafern zu Testzwecken (ähnlich wie es mit Pogo-Pins gemacht wird) ist an sich bekannt und wird daher hier nicht weiter erläutert. Beispielsweise sind sogenannte „Probe Cards“ mit einer Membran zum Kontaktieren eines Halbleiterchips (z.B. ein eWLB-Gehäuse) kommerziell erhältlich, z.B. von Cascade Microtech Inc. In diesem Beispiel kann die Probe-Card (Sondenkarte) als Träger 40 betrachtet werden und die Membran als Teil des Testsockels.
  • Die Signalverarbeitung der von der ATE 4 über die Pogo-Pins 42 oder die Antenne(n) 43 empfangenen Signale ist an sich bekannt und wird daher an dieser Stelle lediglich kurz zusammengefasst. zunächst sei erwähnt, dass die Antenne 43 auch als Messsonde (probe) für Messungen im Nahfeld der integrierten Antenne 25 betrachtet werden kann (auch „Nahfeld-Sonde“, near field probe, genannt). Für eine Frequenz von 77 GHz ist die korrespondierende Wellenlänge rund 4,3 mm und der Abstand zwischen DUT 2 und PCB 40 liegt auch im Bereich einiger weniger Millimeter und folglich im Nahfeld der integrierten Antenne 25. Verschiedene Typen von Nahfeld-Sonden sind bekannt und die Antenne 43 kann auch durch andere Typen von Nahfeldsonden ersetzt werden. In diesem Zusammenhang wird auf die folgenden Publikationen verwiesen: S. Dieter, W. Menzel, "High-Resolution Probes for Near-Field Measurements of Reflectarray Antennas", IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 8, pp. 157–160, 2009; S. Dieter, Z. Yang, W. Menzel, "A 77 GHz Near-Field Probe with Integrated Illuminating Waveguide", Proc. of the 6th German Microwave Conference, pp. 1–4, 2011; and Z. Tsai et al., "A V-Band On-Wafer Near-Field Antenna Measurement System Using an IC Probe Station", IEEE Trans. on Antennas and Propagation, vol. 61, no. 4, pp. 2058–2067, 2013. Diese Publikationen werden hiermit in ihrer Gesamtheit mittels Bezugnahme eingebunden.
  • Um die gewünschten Messergebnisse wie z.B. die EIRP aus Nahfeld-Messungen an der integrierten Antenne 25 zu erhalten, können die gemessenen Daten verarbeitet werden, um die korrespondierende Fernfeld-Charakteristik (far field pattern) der Antenne zu berechnen. Eine mögliche Methode zum „Konvertieren“ der Nahfeld-Messungen, um die Fernfeld-Charakteristik zu erhalten, wird in der Publikation M. Farouq, M. Serhir, D. Picard, "Antenna Characterization From Arbitrary Near Field Measurement Geometry", Proc. of the 2014 IEEE Conf. on Antenna Measurements & Applications (CAMA), pp. 1–4, 2014, präsentiert, welche hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme einbezogen wird. Der Abstand d2 (siehe 3) zwischen der integrierten Antenne 25 und der Oberfläche des Chucks 1, der als Reflektor fungiert, kann in dem für diese Berechnungen verwendeten mathematischen Modell berücksichtigt werden.
  • 5 illustriert ein exemplarisches Verfahren zum automatischen Testen eines DUT mit einer AiP. Demnach wird ein Wafer-Chuck (siehe 3) verwendet, um das DUT (z.B. ein eWLB-Gehäuse mit integrierter Antenne) auf einen Testsockel zu platzieren, der auf einem PCB montiert ist, welches Teil einer ATE ist (Block 51). Anschließend kommuniziert die ATE mit dem DUT, beispielsweise mittels elektrischer Kontakte, welche von dem Testsockel zur Verfügung gestellt werden, und veranlasst das DUT ein HF-Signal zu generieren, welches von der (den) integrierten Antenne(n) abgestrahlt wird. Mittels der HF-Sonde (z.B. Antenne 43, gezeigt in 3) werden Nahfeldmessungen durchgeführt (Block 52). Wie oben diskutiert können das Fernfeld der integrierten Antenne 25 repräsentierende Daten aus den Nahfeldmessungen berechnet werden (Block 53). Schließlich können interessierende Parameter, welche das DUT charakterisieren, aus den berechneten Fernfelddaten abgeleitet werden. Derlei Parameter können EIRP, abgestrahlte HF-Leistung, effektiver Antennengewinn, etc. sein. Um die erwähnten Berechnungen durchzuführen, kann das die ATE einen Prozessor beinhalten (z.B. einen Personal Computer), der geeignete Software ausführt. In einem Beispiel kann die ATE eine Prozessoreinheit (z.B. einen Personal Computer) aufweisen, welche zur Durchführung der erwähnten Berechnungen programmiert ist, um die gesuchten Fernfelddaten und/oder die (den) gesuchten Parameter des DUT zu erhalten.
  • Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere Implementierungen beschrieben und dargestellt wurde, können an den dargestellten Beispielen Änderungen und/oder Modifizierungen vorgenommen werden, ohne den Geist und den Umfang der beigefügten Ansprüche zu verlassen. Insbesondere bezüglich der verschiedenen Funktionen, die von den oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Einheiten, Baugruppen, Vorrichtungen, Schaltungen, Systemen, usw.) ausgeführt werden, sollen die Bezeichnungen (einschließlich des Bezugs auf ein „Mittel“), die verwendet werden, um solche Komponente zu beschreiben, auch jeder anderen Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (d.h. die funktional gleichwertig ist), auch wenn sie der offenbarten Struktur, die in den hier dargestellten beispielhaften Implementierungen der Erfindung die Funktion ausführt, nicht strukturell gleichwertig ist.
  • Des Weiteren, obwohl ein bestimmtes Merkmal der Erfindung nur in Bezug auf eine von mehreren Implementierungen offenbart wurde, können solche Eigenschaften mit einer oder mehreren Eigenschaften der anderen Implementierungen kombiniert werden, falls wünschenswert oder vorteilhaft für eine beliebige oder bestimmte Anwendung. Des Weiteren, insoweit Bezeichnungen wie „einschließlich“, einschließen“, „aufweisend“, „hat“, „mit“ oder Variationen derselben entweder in der detaillierten Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, sollen solche Bezeichnungen einschließend verstanden werden, ähnlich der Bezeichnung „umfassen“.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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    • Publikation M. Farouq, M. Serhir, D. Picard, "Antenna Characterization From Arbitrary Near Field Measurement Geometry", Proc. of the 2014 IEEE Conf. on Antenna Measurements & Applications (CAMA), pp. 1–4, 2014 [0028]

Claims (16)

  1. Ein Testaufbau zum Testen eines System-in-Package mit einer integrierten Antenne, der Testaufbau weist auf: einen Träger mit einer darauf angeordneten HF-Sonde; einen Testsockel mit nachgiebigen elektrischen Kontakten, wobei der Testsockel auf dem Träger montiert ist und einen elektrischen Kontakt zu Kontakten des Gehäuses herstellt, wenn es auf dem Sockel platziert wird, wobei der Testsockel eine Öffnung hat, welche oberhalb der HF-Sonde angeordnet ist.
  2. Der Testaufbau gemäß Anspruch 1, wobei die Öffnung eine Passage für die elektromagnetische Strahlung durch den Testsockel hindurch zur Verfügung stellt, sodass die von dem Gehäuse austretende Strahlung die Öffnung passiert und die HF-Sonde erreicht.
  3. Der Testaufbau gemäß Anspruch 1 oder 2, der weiter aufweist: einen Wafer-Chuck, der dazu ausgebildet ist, das Gehäuse aufzunehmen.
  4. Der Testaufbau gemäß Anspruch 3, wobei der Wafer-Chuck dazu ausgebildet ist, das Gehäuse auf den Testsockel zu platzieren, sodass die nachgiebigen elektrischen Kontakte mit den Kontakten des Gehäuses elektrisch verbunden sind.
  5. Der Testaufbau gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei due nachgiebigen elektrischen Kontakte durch eines der folgenden gebildet werden: nachgiebige Pins, Federkontakte, Pogo-Pins, Nadelkontakte, elektrisch leitfähige Elastomer-Kontakte und auf einer Membran gebildete elektrische Leitungen.
  6. Der Testaufbau gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Träger eine Leiterplatte oder eine Sondenkarte ist.
  7. Ein System zum Testen eines System-in-Package mit einer integrierten Antenne, das System umfasst: einen Wafer-Chuck, der dazu ausgebildet ist, das Gehäuse aufzunehmen; eine automatische Testeinrichtung auf, die einen Träger mit einer darauf angeordneten HF-Sonde und weiter einen auf dem Träger montierten Testsockel mit nachgiebigen elektrischen Kontakten aufweist; wobei der Wafer-Chuck dazu ausgebildet ist, das Gehäuse auf dem Testsockel zu platzieren, sodass die nachgiebigen Kontakte des Testsockels einen elektrischen Kontakt zu den Kontakten des Gehäuses herstellen, und wobei der Testsockel eine Öffnung hat, welche oberhalb der HF-Sonde angeordnet ist.
  8. Das System gemäß Anspruch 7, wobei die automatische Testeinrichtung dazu ausgebildet ist, das System-in-Package zu veranlassen, ein HF-Signal zu generieren, welches von der integrierten Antenne abgestrahlt ist.
  9. Das System gemäß Anspruch 8, wobei die automatische Testeinrichtung dazu ausgebildet ist, ein von der HF-Sonde geliefertes Messsignal zu empfangen.
  10. Das System gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der Abstand zwischen dem Gehäuse und der HF-Sonde derart ist, dass für ein gegebenes HF-Band, in dem das HF-Signal enthalten ist, sich die HF-Sonde im Nahfeld der integrierten Antenne des Gehäuses befindet.
  11. Das System gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die automatische Testeinrichtung dazu ausgebildet ist, basierend auf dem von der HF-Sonde gelieferten Messsignal Daten zu berechnen, welche das Fernfeld der integrierten Antenne repräsentieren.
  12. Das System gemäß Anspruch 11, wobei die automatische Testeinrichtung dazu ausgebildet ist, zumindest einen Parameter des System-in-Package oder der integrierten Antenne aus den berechneten Daten abzuleiten.
  13. Ein Verfahren zum Testen eines System-in-Package mit einer integrierten Antenne, das Verfahren umfasst: Platzieren des Gehäuses auf einem Testsockel mittels eines Wafer-Chucks, wobei der Testsockel auf einem Träger befestigt ist und nachgiebige elektrische Kontakte aufweist, welche einen elektrischen Kontakt zu Kontakten des Gehäuses herstellen; Verwenden einer auf dem Träger montierten HF-Sonde, um Nahfeldmessungen eines elektromagnetischen Feldes zu erhalten, welches von der integrierten Antenne ausstrahlt, wobei das elektromagnetische Feld sich durch eine Öffnung in dem Testsockel erstreckt. Berechnen von Fernfelddaten werden basierend auf den Nahfeldmessungen berechnet.
  14. Das Verfahren gemäß Anspruch 13, das weiter umfasst: Steuern des System-in-Package über die nachgiebigen elektrischen Kontakte des Testsockels, um ein HF-Signal zu generieren, welches der integrierten Antenne zugeführt ist und ein elektromagnetisches Feld bewirkt.
  15. Das Verfahren gemäß Anspruch 13, das weiter umfasst: Berechnen eines oder mehrerer Parameter des System-in-Package oder integrierten Antenne oder beiden basierend auf den berechneten Fernfelddaten.
  16. Das System gemäß Anspruch 15, wobei der eine oder die mehreren Parameter zumindest eines der folgenden umfassen: EIRP, gesendete HF-Leistung, effektiver Antennengewinn und Systemverstärkung.
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