TWM595761U

TWM595761U - 封裝積體電路之能量衰減測試裝置

Info

Publication number: TWM595761U
Application number: TW109202033U
Authority: TW
Inventors: 魏遜泰; 王偉丞; 曹富雄; 高瑋呈
Original assignee: 中華精測科技股份有限公司
Priority date: 2020-02-24
Filing date: 2020-02-24
Publication date: 2020-05-21

Abstract

本新型提供一種封裝積體電路之能量衰減測試裝置，包含腔體、測試座、接收元件、以及介質板。該測試座連接該腔體之第一內側壁，提供承載一封裝積體電路。該接收元件連接該腔體之第二內側壁。該介質板為訊號吸收材料，設置於該測試座和該接收元件之間。封裝積體電路之訊號發射單元沿著該第一內側壁朝向該第二內側壁的方向發射出一無線訊號，經由該介質板吸收部分該無線訊號之能量，使得該無線訊號衰減，衰減後的該無線訊號到達該接收元件。

Description

封裝積體電路之能量衰減測試裝置

本新型是關於一種封裝積體電路之測試裝置，特別是關於一種在有限空間中衰減封裝積體電路發出之無線訊號並量測之的測試裝置。

現今，封裝之積體電路（integrated circuit，IC）的測試是運用SMA高頻電纜接頭（SMA connector）和同軸電纜（coaxial cable）將電路板中的負載板（load board）與自動測試設備（automatic test equipment，ATE）連接。並且，封裝IC經由測試座（socket）與負載板電性連接以藉由自動測試設備測試和分析封裝IC的性能表現。又，目前還發展出一種具有測試迴路的電路板的測試裝置，其是藉由將封裝IC與該電路板連接，接著控制封裝IC發送強訊號。該強訊號經過電路板的測試迴路送回到封裝IC。由於該強訊號通過測試迴路後會被損耗，因此回送到封裝IC的訊號為一弱訊號。藉此設計，能直接地測試封裝IC對訊號的接收靈敏度。上述傳統的測試方法皆是採用有線式方式來傳遞訊號。具體來說，訊號的傳遞路徑為從封裝IC發送之後，經由測試座再傳送至負載板。然而，當傳統的測試裝置在傳遞高頻訊號時，有線式訊號傳遞方法會導致高頻訊號在阻抗控制不易的位置（如電路板的導通孔或測試座的接腳）發生嚴重衰減，進而造成高頻訊號失真而無法量測。

另一方面，隨著電子產品朝向精密與多功能化發展，應用在電子產品內的IC結構也趨於複雜。舉例來說，採用天線封裝（antenna in package，AiP）技術的IC其具有收發無線訊號的能力，ATE若是要測試這類型技術的IC的空中下載（Over The Air，OTA）無線訊號收發，現有的有線式量測方式已不敷使用。而且，在有限的測量空間中，通常封裝IC距離接收器距離很近，無法輕易的在有限的測量空間中進行如傳統有線式量測的方式量測弱訊號的接收靈敏度。

有鑑於此，有必要提出一種在有限空間中，能針對OTA傳輸能量造成衰減並且測試的架構，以解決習知技術中存在的問題。

為解決上述習知技術之問題，本新型之目的在於提供一種在有限空間中衰減封裝積體電路發出之無線訊號並量測之的測試裝置。

為達成上述目的，本新型提供一種封裝積體電路之能量衰減測試裝置，包含一腔體、一測試座、一接收元件、以及一介質板。該腔體包含一第一內側壁和一第二內側壁，該第一內側壁相對於該第二內側壁，該第一內側壁和該第二內側壁間隔一縱向距離。該測試座，連接該腔體之該第一內側壁，供承載一封裝積體電路，該封裝積體電路包含一訊號發射單元。該接收元件，連接該腔體之該第二內側壁，該接收元件與放置在該測試座上之該封裝積體電路之該訊號發射單元對準，以及響應於該封裝積體電路與該測試座電性連接。該介質板，包含訊號吸收材料，設置於該測試座和該接收元件之間。其中，該封裝積體電路之該訊號發射單元沿著該第一內側壁朝向該第二內側壁的方向發射出一無線訊號，經由該介質板吸收部分該無線訊號之能量，使得該無線訊號衰減，衰減後的該無線訊號到達該接收元件。

在一較佳實施例中，該介質板之中心軸和該測試座之中心軸重合。

在一較佳實施例中，該接收元件之中心軸和該測試座之中心軸重合。

在一較佳實施例中，該介質板覆蓋該封裝積體電路之該訊號發射單元發射之該無線訊號之發射範圍。

在一較佳實施例中，該介質板依該第一內側壁的法線方向投影於該第一內側壁所在之平面的投影面積小於等於該第一內側壁的面積。

在一較佳實施例中，該介質板與該測試座之距離和該介質板與該接收元件之距離相等。

在一較佳實施例中，該介質板之該訊號吸收材料係為一非均質材料。

在一較佳實施例中，該介質板之該訊號吸收材料係一均質材料。

在一較佳實施例中，該均質材料係非金屬材料。

在一較佳實施例中，進一步包含：一分析儀器，設置在該腔體之外部，與該測試座和該接收元件電性連接，該分析儀器根據該衰減後的該無線訊號產生一測試結果。

相較於先前技術，本新型之封裝積體電路之能量衰減測試裝置的該介質板的該訊號吸收材料能吸收並且衰減該無線訊號之能量，因此，該測試訊號自該封裝積體電路發射出後，穿過該介質板，無線訊號之能量將由強轉弱。而衰減後的該無線訊號到達該接收元件，因而能在有限的空間中進行該封裝積體電路弱訊號的接收靈敏度測試。

爲了讓本新型之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本新型較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請參照第1圖，第1圖顯示本新型之較佳實施例之封裝積體電路之能量衰減測試裝置10之剖面示意圖。測試裝置10適用於量測封裝積體電路2發出之符合任一種無線標準或協議的無線訊號，包括但不限於WiFi （IEEE802.11家族）、WiMAX （IEEE 802.16家族）、IEEE 802.20、長期演進技術（long term evolution，LTE）、EV-DO、演進式高速封包存取（high speed packet access evolution，HSPA+）、高速下行封包接入（high speed downlink packet access evolution，HSDPA+）、高速上行封包接入（high speed uplink packet access，HSUPA+）、GSM增強數據率演進（enhanced data rates for GSM evolution，EDGE）、全球行動通訊系統（global system for mobile communications，GSM）、通用封包無線服務（general packet radio service，GPRS）、分碼多重進接（code division multiple access，CDMA）、分時多工（time division multiple access，TDMA）、數位增強無線電話系統（digital enhanced cordless telecommunications，DECT）、藍牙、其衍生者、以及被規定爲3G、4G、5G、及任何其它無線協議的訊號。封裝積體電路2例如是採用天線封裝的積體電路（integrated circuit with antenna in package，AiP IC）。

如第1圖所示，測試裝置10包含腔體110、基座120、載板130、測試座140、接收元件150、介質板160、和分析儀器170。基座120、載板130、測試座140皆設置在腔體110的第一內側壁111；接收元件150則設置在腔體110的第二內側壁112；分析儀器170架設在腔體110的外部。具體來說，腔體110在測試裝置10進行測試時，處於一密閉狀態，包含第一內側壁111和第二內側壁112。第一內側壁111相對於第二內側壁112。基座120固定在第一部111的第一內側壁111，且基座120藉由第一導線171與分析儀器170電性連接。舉例來說，第一導線171可從腔體110的內部貫穿通過腔體110並延伸到腔體110的外部。可選地，第一導線171可為多段式結構，並且腔體110的壁面設置有對應的插接介面，使得第一導線171的該等分段藉由插接介面連接，進而實現第一導線171與分析儀器170電性連接。載板130設置在基座120上且與基座120電性連接。較佳地，載板130包含電路板和形成在電路板上的轉接中介板（interposer）。載板130與基座120皆設計有對應的訊號走線。測試座140包含絕緣基座141和複數個針腳142，其中絕緣基座141固定在載板130上，且該等針腳142與載板130的對應元件（例如接觸墊）對準。接收元件150設置在腔體110的第一部111之第二內側壁112。接收元件150藉由第二導線172與分析儀器170電性連接，其中第二導線172可採用與第一導線171相同或相似的接線設計。

如第1圖所示，腔體110的第一內側壁111和第二內側壁112彼此間隔一縱向距離H，此外，封裝積體電路2包含訊號發射單元21。接收元件150與放置在測試座140上之封裝積體電路2之訊號發射單元21對準。舉例來說，接收元件150與測試座140可以斜向設置也可以正對設置。本新型一較佳實施例將接收元件150之中心軸和測試座140之中心軸重合，也就是說，封裝積體電路2之訊號發射單元21將會以最短距離向接收元件150發射無線訊號32。

可以理解的是，當腔體110處於密閉狀態時，腔體110可作為空中下載（over-the-air，OTA）系統的暗室（chamber）。具體來說，腔體110的內部設置有吸波材料，並且當腔體110處於密閉狀態時，腔體110的內部會形成一個完整且無反射的量測空間。藉此設計，可減少外在環境的干擾，降低訊號損失，進而使量測結果更為準確。

如第1圖所示，測試裝置10包含還包含介質板160，設置在測試座140與接收元件150之間，也就是封裝積體電路2之訊號發射單元21向接收元件150發射無線訊號32的路徑之間。介質板160包含訊號吸收材料，藉由介質板160的設置，能夠吸收部分封裝積體電路2之訊號發射單元21發射出的既有強度的無線訊號32的能量，當無線訊號32經過介質板160之後，無線訊號32的部分能量被吸收，進而成為衰減後的無線訊號32’被接收元件150接收訊號。

介質板160的造型受到腔體110內部造型的限制，依第一內側壁的法線方向投影於第一內側壁所在之平面的投影面積小於等於第一內側壁的面積，具體來說，在本新型一較佳實施例中，介質板160的造型覆蓋封裝積體電路2之訊號發射單元21發射之無線訊號32之發射範圍。

介質板160的位置將依據封裝積體電路2之無線訊號32之發射範圍進行調整，具體來說，介質板160與測試座之距離D1和介質板160與該接收元件150之距離D2之和小於等於第一內側壁111和第二內側壁112彼此間隔之縱向距離H；本新型一較佳實施例設定介質板160與測試座之距離D1和介質板160與該接收元件150之距離D2相等。另外，在本新型一較佳實施例設定介質板160之中心軸和測試座之中心軸重合，如此一來，介質板160能以最有效率的配置，對無線訊號32產生衰減效果。

介質板160的材質將依據封裝積體電路2之無線訊號32之發射強度進行調整，透過變換介質板160的材質組成，則可以因應不同的封裝積體電路2的測試需求。舉例來說，當封裝積體電路2之訊號發射單元21發射出的無線訊號32較強，則選用吸波效果較好的材料，藉以衰減強的無線訊號32；反之，當封裝積體電路2之訊號發射單元21發射出的無線訊號32較弱，則選用吸波效果較差的材料，藉以衰減強的無線訊號32。同時，介質板160的訊號吸收材料可以是一均質材料或是非均質材料。當介質板160選用均質材料時，主要選用非金屬材料以免對裝積體電路2之訊號發射單元21發射出的無線訊號32產生屏蔽效應；當介質板160選用非均質材料時，可以採用多層材料貼合，對於不同的訊號強度、訊號波型進行相對應的吸收、衰減。

當測試裝置10進行測試時，每一針腳142之一端與載板130上的對應元件（例如接觸墊）電性接觸。因此，針腳142的兩端分別與封裝積體電路2和載板130電性連接。在測試時，分析儀器170發出一測試訊號31。測試訊號31沿著第一導線171傳遞至基座120。然後，基座120將測試訊號31依序經由載板130和測試座140傳遞至封裝積體電路2。封裝積體電路2根據測試訊號31而發出無線訊號32，例如毫米波（mmWave）射頻訊號，再經過介質板160的訊號吸收材料吸收部份的無線訊號32，使得無線訊號32衰減，衰減後的無線訊號32’到達接收元件150。此外，本新型之測試裝置10尤其適用mmWave頻率的量測，甚至mmWave以上的量測頻率都可適用此測試裝置10。接收元件150接收衰減後的無線訊號32’，並根據衰減後的無線訊號32’產生中間訊號33。接著，中間訊號33經由第二導線172傳遞至分析儀器170。最後，分析儀器170接收中間訊號33，並根據中間訊號33產生一測試結果。

可選地，接收元件150包含標準積體電路（golden IC）。標準積體電路與待測的封裝積體電路2是採用相同製程生產。標準積體電路是選自於電特性表現皆符合規範的積體電路。本新型藉由IC對IC的收發設計，可簡化測試裝置10的結構與製造成本。詳言之，理論上，標準積體電路與封裝積體電路2具有相同的訊號的收發能力，故IC對IC的配置相當於封裝積體電路2是在自發自收訊號。也就是說，藉由分析儀器170發出的測試訊號31的數值可預先計算出封裝積體電路2應當發出的無線訊號32的理論值。應當理解的是，訊號在傳遞過程中會有一定的路徑所耗，故可將理論能量值減去路徑損耗後獲得一預定能量值，其相當於標準積體電路應當接收到的數值。因此，標準積體電路可藉由其內部的處理器比對預定能量值與接收到的無線訊號32的實際能量值而產生比對結果（即中間訊號33）。中間訊號33帶有對預定能量值與無線訊號32的實際能量值是否相同的訊息（例如以0或1表示）。藉此，分析儀器170可根據中間訊號33產生封裝積體電路2的接收靈敏度是否符合規範的測試結果。反觀，傳統OTA系統是採用天線與反射片作為接收元件，其需要搭配複雜的演算與昂貴的運算儀器，進而增加生產成本。進一步來說，習知技術的接收元件的設計複雜，例如必須符合天線發送訊號時對遠近場的要求、實現球面波與平面波的轉換等。並且，天線接收的訊號需要傳送至分析儀器以進行一系列複雜的分析與運算，最終才能獲得測試結果。因此，傳統的測試裝置存在結構設置困難、運算複雜、製造成本高昂等缺點。

綜上所述，本新型之封裝積體電路之能量衰減測試裝置的該介質板的該訊號吸收材料能吸收並且衰減該無線訊號之能量，因此，該測試訊號自該封裝積體電路發射出後，穿過該介質板，無線訊號之能量將由強轉弱。而衰減後的該無線訊號到達該接收元件，因而能在有限的空間中進行該封裝積體電路弱訊號的接收靈敏度測試。

以上僅是本新型的較佳實施方式，應當指出，對於所屬領域技術人員，在不脫離本新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視爲本新型的保護範圍。

10:測試裝置 110:腔體 111:第一內側壁 112:第二內側壁 120:基座 130:載板 140:測試座 141:絕緣基座 142:針腳 150:接收元件 160:介質板 170:分析儀器 171:第一導線 172:第二導線 2:封裝積體電路 21:訊號發射單元 31:測試訊號 32:無線訊號 32’:衰減後的無線訊號 33:中間訊號 H:縱向距離 D1:介質板與測試座之距離 D2:介質板與接收元件之距離

第1圖顯示本新型之較佳實施例之封裝積體電路之能量衰減測試裝置之剖面示意圖。

10:測試裝置

110:腔體

111:第一內側壁

112:第二內側壁

120:基座

130:載板

140:測試座

141:絕緣基座

142:針腳

150:接收元件

160:介質板

170:分析儀器

171:第一導線

172:第二導線

2:封裝積體電路

21:訊號發射單元

31:測試訊號

32:無線訊號

32’:衰減後的無線訊號

33:中間訊號

H:縱向距離

D1:介質板與測試座之距離

D2:介質板與接收元件之距離

Claims

一種封裝積體電路之能量衰減測試裝置，包含：一腔體，包含一第一內側壁和一第二內側壁，該第一內側壁相對於該第二內側壁，該第一內側壁和該第二內側壁間隔一縱向距離；一測試座，連接該腔體之該第一內側壁，供承載一封裝積體電路，該封裝積體電路包含一訊號發射單元；一接收元件，連接該腔體之該第二內側壁，該接收元件與放置在該測試座上之該封裝積體電路之該訊號發射單元對準，以及響應於該封裝積體電路與該測試座電性連接；以及一介質板，包含訊號吸收材料，設置於該測試座和該接收元件之間；其中，該封裝積體電路之該訊號發射單元沿著該第一內側壁朝向該第二內側壁的方向發射出一無線訊號，經由該介質板吸收部分該無線訊號之能量，使得該無線訊號衰減，衰減後的該無線訊號到達該接收元件。
如請求項1之封裝積體電路之能量衰減測試裝置，其中，該介質板之中心軸和該測試座之中心軸重合。
如請求項2之封裝積體電路之能量衰減測試裝置，其中，該接收元件之中心軸和該測試座之中心軸重合。
如請求項1之封裝積體電路之能量衰減測試裝置，其中，該介質板覆蓋該封裝積體電路之該訊號發射單元發射之該無線訊號之發射範圍。
如請求項1之封裝積體電路之能量衰減測試裝置，其中，該介質板依該第一內側壁的法線方向投影於該第一內側壁所在之平面的投影面積小於等於該第一內側壁的面積。
如請求項1之封裝積體電路之能量衰減測試裝置，其中，該介質板與該測試座之距離和該介質板與該接收元件之距離相等。
如請求項1之封裝積體電路之能量衰減測試裝置，其中，該介質板之該訊號吸收材料係為一非均質材料。
如請求項1之封裝積體電路之能量衰減測試裝置，其中，該介質板之該訊號吸收材料係一均質材料。
如請求項8之封裝積體電路之能量衰減測試裝置，其中，該均質材料係非金屬材料。
如請求項1之封裝積體電路之能量衰減測試裝置，進一步包含：一分析儀器，設置在該腔體之外部，與該測試座和該接收元件電性連接，該分析儀器根據該衰減後的該無線訊號產生一測試結果。