[发明专利]自动化测试装置及自动化测试方法

说明书

本发明公开了一种自动化测试装置，包括扇出电路板、测试垫片、台阶式基座；扇出电路板底面设置有天线焊盘、扇出微带线、基座针接触点、高频地；天线焊盘通过扇出微带线连接至基座针接触点，高频地环绕在基座针接触点周围；测试垫片设置天线通孔，为高频信号提供辐射路径；台阶式基座包括的高层台阶基座中设置有高频针；当机械手下压时高频针一端与基座针接触点相接触，另一端连接至自动化测试电路板。此外，本发明还公开了一种自动化测试方法。采用本发明的自动化测试装置，通过增加少量低成本元件就可与传统自动化测试系统兼容，解决了天线收发路径遮挡问题且避免了天线损坏，能够有效测试封装天线性能，实现AiP封装太赫兹芯片的低成本测试。

技术领域

本发明涉及芯片测试技术领域，特别涉及一种自动化测试装置及自动化测试方法。

背景技术

现有技术中，由于太赫兹(100GHz～10THz)芯片具有极高的空间分辨率和时间分辨率，其在军事雷达、电子对抗等技术领域得到了十分广泛的应用。近年来，随着互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)工艺的不断发展进步，太赫兹芯片逐渐从III-V族化合物材料转向通过CMOS工艺制造，从而大大降低了流片成本，使得太赫兹芯片在安检成像、工业雷达等民用领域的规模化生产和应用成为可能。

然而，发明人经研究发现，现有技术中的太赫兹芯片通常在印刷电路板(PrintedCircuit Board，简称PCB)上设计收发天线，高频信号经过封装路径和PCB走线后其发射功率和噪声系数等重要性能受到限制，特别是在相控阵等应用中，太赫兹芯片常常需要组成阵列，因此在PCB上需要设计实现大量收发天线，导致布局布线非常复杂，大大增加设计难度和制造成本。天线封装(Antenna in Package，简称AiP)技术是目前能够有效解决上述技术问题的一种方法：AiP技术将天线直接设置在芯片封装正面，缩短了高频信号路径，直接提升了发射功率和噪声系数等射频性能；同时，简化了PCB天线布线设计，节省了PCB的设计和制造成本。然而，AiP封装形式的CMOS太赫兹芯片与现有技术中的芯片自动化测试系统并不兼容。

以基于球栅阵列(Ball Grid Array，简称BGA)封装或栅格阵列(Land GridArray，简称LGA)封装的自动化测试系统为例，机械手下压在芯片封装正面，将芯片固定在基座(Socket)中，测试信号由芯片背面的锡球(Ball)经过基座上的高频针与自动化测试电路板进行通信从而完成芯片测试；

在如图1所示的BGA/LGA类型封装的CMOS太赫兹芯片14中，高频信号通过位于芯片14背面的锡球15传输至自动化测试电路板17；进行自动化测试时，机械手的下压块11及吸嘴12会紧贴芯片14正面，将芯片14固定在基座13中，高频信号通过锡球15与基座13中基座针16的一端相接触，基座针16的另一端连接至自动化测试电路板17上的接触点，从而将高频信号引导至自动化测试电路板17上做进一步处理及射频性能测试。

在AiP封装的CMOS太赫兹芯片中，太赫兹收发天线位于芯片封装正面，如图2所示的例子中，芯片正面一共包含左侧4个接收天线21和右侧4个发射天线22，而其余的电源、地及低频信号锡球31均位于芯片背面，如图3所示；AiP封装形式虽然缩短了高频信号路径，简化了阵列化应用场景下的PCB布局布线，但在现有的传统自动化测试系统中，机械手的下压块41及吸嘴42遮挡了天线43的收发路径(图4中箭头所示)，使得AiP封装芯片的天线及射频性能无法得到有效测试，同时机械手直接下压还存在损坏天线的风险，如图4所示；对于以上技术问题，定制专门适用于AiP封装芯片的机械手设备虽然有可能解决，但是成本高且周期长，如此一来虽然CMOS工艺降低了制造成本，其测试环节却又极大提升了成本，且测试成本在CMOS太赫兹芯片的总成本中占比极高，大大限制了其在低成本民用领域的应用。由此可见，由于AiP封装芯片的自动化测试是CMOS太赫兹芯片规模化生产和应用的必要步骤，在保证测试覆盖性的同时降低自动化测试成本已成为CMOS太赫兹芯片领域的重要研究课题。

发明内容