自动化测试装置及自动化测试方法与流程

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(complementarymetaloxidesemiconductor，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(printedcircuitboard，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(antennainpackage，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(ballgridarray，简称bga)封装或栅格阵列(landgridarray，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。

技术实现要素：

基于此，为了解决现有技术中天线封装(aip)形式的cmos太赫兹芯片在自动化测试中所遇到的兼容性问题，特提出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；

所述扇出电路板设置于机械手的下压块下方并与所述下压块固定连接；所述扇出电路板的底面设置有天线焊盘、扇出微带线、基座针接触点、高频地；所述天线焊盘通过所述扇出微带线连接至所述基座针接触点，所述高频地环绕在所述基座针接触点周围；

所述扇出电路板的中心设置有第一吸嘴通孔，所述机械手的吸嘴穿过所述第一吸嘴通孔；

所述测试垫片设置于所述扇出电路板的下方并与所述扇出电路板固定连接；所述测试垫片在与所述扇出电路板的天线焊盘相对应位置处设置与所述天线焊盘尺寸相匹配的天线通孔，所述天线通孔为高频信号提供辐射路径；

所述测试垫片的中心设置有与所述第一吸嘴通孔相对应的第二吸嘴通孔；所述机械手的吸嘴穿过所述第一吸嘴通孔后继续向下穿过所述第二吸嘴通孔，以便于将其吸力作用在置于所述测试垫片下方的芯片上；

所述台阶式基座包括高层台阶基座、低层台阶基座；所述高层台阶基座环绕在所述低层台阶基座周围并构成倒梯形凹槽；所述倒梯形凹槽用于容纳位于所述测试垫片下方的芯片；

所述高层台阶基座中设置有高频针；当所述机械手下压时，所述高频针的一端与所述扇出电路板上的基座针接触点相接触，所述高频针的另一端连接至自动化测试电路板。

在一种实施例中，所述扇出电路板的边缘处设置有固定螺丝孔、定位孔，所述扇出电路板通过所述固定螺丝孔、所述定位孔与所述下压块固定连接。

在一种实施例中，所述天线焊盘的尺寸及位置与芯片正面的天线尺寸及位置相对应，使得所述天线焊盘与天线之间构成信号通路；所述基座针接触点设置在芯片封装范围外，高频信号通过所述扇出微带线被扇出至芯片封装范围之外并到达所述基座针接触点，环绕在所述基座针接触点周围的高频地为信号传输提供参考地。

在一种实施例中，在所述扇出电路板底面侧位于所述第一吸嘴通孔两侧设置有测试垫片连接孔；所述测试垫片的正面设置有与所述测试垫片连接孔位置相对应的扇出电路板连接孔；所述扇出电路板及所述测试垫片通过所述测试垫片连接孔、所述扇出电路板连接孔及连接件相连接。

在一种实施例中，所述天线通孔在所述测试垫片的底面侧呈喇叭状开口。

在一种实施例中，所述低层台阶基座中设置有低频针；当所述机械手下压时，所述低频针的一端与芯片背面的锡球相接触，所述低频针的另一端连接至自动化测试电路板；

所述高频针的周围设置有与所述高频地对应的高频地针；当所述机械手下压时，所述高频地针与所述扇出电路板上的高频地相接触。

此外，为解决现有技术中的技术问题，特提出了一种自动化测试方法，包括：

将扇出电路板设置于机械手的下压块下方并固定连接至所述下压块；在所述扇出电路板的底面设置有天线焊盘、扇出微带线、基座针接触点、高频地；所述天线焊盘通过所述扇出微带线连接至所述基座针接触点，所述高频地环绕在所述基座针接触点周围；

在所述扇出电路板的中心设置有第一吸嘴通孔，所述机械手的吸嘴穿过所述第一吸嘴通孔；

将测试垫片设置于所述扇出电路板的下方并固定连接至所述扇出电路板；所述测试垫片在与所述扇出电路板的天线焊盘相对应位置处设置与所述天线焊盘尺寸相匹配的天线通孔，所述天线通孔为高频信号提供辐射路径；

在所述测试垫片的中心设置有与所述第一吸嘴通孔相对应的第二吸嘴通孔；所述机械手的吸嘴穿过所述第一吸嘴通孔后继续向下穿过所述第二吸嘴通孔；将用于测试的芯片置于所述测试垫片下方，开启所述机械手的吸嘴，所述吸嘴将其吸力作用于芯片上；

台阶式基座包括高层台阶基座、低层台阶基座；所述高层台阶基座环绕在所述低层台阶基座周围并构成倒梯形凹槽；所述倒梯形凹槽用于容纳位于所述测试垫片下方的芯片；所述机械手带动所述扇出电路板及所述测试垫片向下运动，从而将所述吸嘴吸起的芯片下压并固定至所述倒梯形凹槽中；

所述高层台阶基座中设置有高频针；当所述机械手下压时，所述高频针的一端与所述扇出电路板上的基座针接触点相接触，所述高频针的另一端连接至自动化测试电路板；

芯片正面的天线发出的高频信号经过所述测试垫片的天线通孔后到达所述扇出电路板的天线焊盘，所述天线焊盘与天线之间构成信号通路；所述天线焊盘接收的高频信号通过所述扇出微带线被扇出至所述基座针接触点；所述高频针与扇出电路板上的基座针接触点相接触后将高频信号引导传输至自动化测试电路板上进行测试。

在一种实施例中，所述扇出电路板的边缘处设置有固定螺丝孔、定位孔，所述扇出电路板通过所述固定螺丝孔、所述定位孔固定连接至所述下压块。

在一种实施例中，所述天线焊盘的尺寸及位置与芯片正面的天线尺寸及位置相对应，使得所述天线焊盘与天线之间构成信号通路；将所述基座针接触点设置于芯片封装范围外，高频信号通过所述扇出微带线被扇出至芯片封装范围之外并到达所述基座针接触点，环绕在所述基座针接触点周围的高频地为信号传输提供参考地。

在一种实施例中，所述扇出电路板底面位于所述第一吸嘴通孔两侧设置有测试垫片连接孔；所述测试垫片的正面设置有与所述测试垫片连接孔位置相对应的扇出电路板连接孔；所述扇出电路板及所述测试垫片通过所述测试垫片连接孔、所述扇出电路板连接孔及连接件相连接。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

本发明提出的自动化测试装置及自动化测试方法，通过增加少量低成本部件就可与传统的自动化测试系统完全兼容，且能够有效测试aip封装天线的射频性能，能够实现cmos太赫兹芯片的低成本测试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为现有技术中bga/lga封装芯片测试的示意图；

图2为现有技术中aip封装芯片正面的示意图；

图3为现有技术中aip封装芯片底面的示意图；

图4为现有技术中aip封装芯片测试的示意图；

图5为本发明中自动化测试装置的示意图；

图6为本发明中扇出电路板的底面示意图；

图7为本发明中测试垫片的正面示意图；

图8为本发明中测试垫片的背面示意图；

图9为本发明中测试垫片的横截面示意图；

其中包括：下压块11、41、51，吸嘴12、42、52，基座13，bga/lga封装芯片14，锡球15，基座针16，自动化测试电路板17、57，接收天线21，发射天线22，低频信号锡球31、561，天线43、562，aip封装芯片44、56，扇出电路板53，扇出微带线531、66，测试垫片54，天线通孔541，台阶式基座55，高频针551，低频针552，固定螺丝孔61，定位孔62，测试垫片连接孔63，天线焊盘64，基座针接触点65，高频地67，第一吸嘴通孔69，天线通孔(正面)71、天线通孔(背面)81，第二吸嘴通孔72、82，扇出电路板连接孔73。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图5所示，本发明公开了一种自动化测试装置，包括扇出电路板53、测试垫片54、台阶式基座55；

所述扇出电路板53(fanoutpcb)设置于机械手的下压块51下方并与所述下压块51固定连接；

具体地，如图6所示，所述扇出电路板53的边缘处设置有固定螺丝孔61、定位孔62，所述扇出电路板53通过所述固定螺丝孔61、所述定位孔62与所述下压块51固定连接；

所述扇出电路板53的正面朝上面向所述下压块51；

其中，如图6所示，所述扇出电路板的底面设置有天线焊盘64、扇出微带线66、基座针接触点65、高频地67；所述天线焊盘64通过所述扇出微带线66连接至所述基座针接触点65，所述高频地67环绕在所述基座针接触点65周围；

具体地，所述天线焊盘64的尺寸及位置与芯片正面的天线尺寸及位置相对应，使得所述天线焊盘64与天线562之间构成信号通路；所述基座针接触点65设置在芯片封装范围外，高频信号通过所述扇出微带线66被扇出至芯片封装范围之外并到达所述基座针接触点65，环绕在所述基座针接触点65周围的高频地67为信号传输提供参考地；

所述扇出电路板53的中心设置有第一吸嘴通孔69，所述机械手的吸嘴52穿过所述第一吸嘴通孔69；

所述测试垫片54设置于所述扇出电路板53的下方并与所述扇出电路板53固定连接；

具体地，如图6、7所示，在所述扇出电路板底面侧位于所述第一吸嘴通孔69两侧设置有测试垫片连接孔63；所述测试垫片54的正面设置有与所述测试垫片连接孔63位置相对应的扇出电路板连接孔73；所述扇出电路板53及所述测试垫片54通过所述测试垫片连接孔63、所述扇出电路板连接孔73及连接件相连接；

如图5、7所示，所述测试垫片在与所述扇出电路板的天线焊盘相对应位置处设置与所述天线焊盘尺寸相匹配的天线通孔541、71，所述天线通孔541、71为高频信号提供辐射路径；

特别地，如图8、9所示，所述天线通孔81在所述测试垫片的底面侧呈喇叭状开口；

特别地，所述喇叭状开口的角度为90°；

如图7、8所示，所述测试垫片的中心设置有与所述第一吸嘴通孔69相对应的第二吸嘴通孔72、82；所述机械手的吸嘴52穿过所述第一吸嘴通孔69后继续向下穿过所述第二吸嘴通孔72、82，以便于将其吸力作用在置于所述测试垫片下方的芯片上；

其中，所述台阶式基座55包括高层台阶基座、低层台阶基座；所述高层台阶基座环绕在所述低层台阶基座周围并构成倒梯形凹槽；所述倒梯形凹槽用于容纳位于所述测试垫片下方的芯片；

所述高层台阶基座中设置有高频针551；当所述机械手下压时，所述高频针551的一端与所述扇出电路板53上的基座针接触点65相接触，所述高频针551的另一端连接至自动化测试电路板57；

所述低层台阶基座中设置有低频针552；当所述机械手下压时，所述低频针552的一端与芯片背面的锡球相接触，所述低频针552的另一端连接至自动化测试电路板57；

所述高频针551的周围设置有与所述高频地对应的高频地针；当所述机械手下压时，所述高频地针与所述扇出电路板53上的高频地67相接触；

所述高层台阶基座中的高频针551与扇出电路板上的基座针接触点65相接触，从而将高频信号引导传输至自动化测试电路板上进行测试；由于测试垫片和芯片本身的厚度，低频信号对应的低频针552与高频信号对应的高频针551的长度不同，即这两种基座针处于不同高度上，因此采用台阶式基座的结构，将高频信号对应的高频针551设置在高层台阶基座中且周围由高频地包围，而低频信号对应的低频针552设置在低层台阶基座中。

此外，本发明还公开了一种自动化测试方法，包括：

将扇出电路板设置于机械手的下压块下方并固定连接至所述下压块；

具体地，所述扇出电路板的边缘处设置有固定螺丝孔、定位孔，所述扇出电路板通过所述固定螺丝孔、所述定位孔固定连接至所述下压块；

所述扇出电路板的正面朝上面向所述下压块；

在所述扇出电路板的底面设置有天线焊盘、扇出微带线、基座针接触点、高频地；所述天线焊盘通过所述扇出微带线连接至所述基座针接触点，所述高频地环绕在所述基座针接触点周围；

具体地，所述天线焊盘的尺寸及位置与芯片正面的天线尺寸及位置相对应，使得所述天线焊盘与天线之间构成信号通路；将所述基座针接触点设置于芯片封装范围外，高频信号通过所述扇出微带线被扇出至芯片封装范围之外并到达所述基座针接触点，环绕在所述基座针接触点周围的高频地为信号传输提供参考地；

在所述扇出电路板的中心设置有第一吸嘴通孔，所述机械手的吸嘴穿过所述第一吸嘴通孔；

将测试垫片设置于所述扇出电路板的下方并固定连接至所述扇出电路板；

具体地，所述扇出电路板底面位于所述第一吸嘴通孔两侧设置有测试垫片连接孔；所述测试垫片的正面设置有与所述测试垫片连接孔位置相对应的扇出电路板连接孔；所述扇出电路板及所述测试垫片通过所述测试垫片连接孔、所述扇出电路板连接孔及连接件相连接；

所述测试垫片在与所述扇出电路板的天线焊盘相对应位置处设置与所述天线焊盘尺寸相匹配的天线通孔，所述天线通孔为信号提供辐射路径；

特别地，所述天线通孔在所述测试垫片的底面侧呈喇叭状开口；

特别地，所述喇叭状开口的角度为90°；

在所述测试垫片的中心设置有与所述第一吸嘴通孔相对应的第二吸嘴通孔；所述机械手的吸嘴穿过所述第一吸嘴通孔后继续向下穿过所述第二吸嘴通孔；将用于测试的芯片置于所述测试垫片的下方，开启所述机械手的吸嘴，所述吸嘴将其吸力作用于芯片上；

其中，所述台阶式基座包括高层台阶基座、低层台阶基座；所述高层台阶基座环绕在所述低层台阶基座周围并构成倒梯形凹槽；所述倒梯形凹槽用于容纳位于所述测试垫片下方的芯片；

所述机械手带动所述扇出电路板及所述测试垫片向下运动，从而将所述吸嘴吸起的芯片下压并固定至所述倒梯形凹槽中；

所述高层台阶基座中设置有高频针；当所述机械手下压时，所述高频针的一端与所述扇出电路板上的基座针接触点相接触，所述高频针的另一端连接至自动化测试电路板；

芯片正面的天线发出的高频信号经过所述测试垫片的天线通孔后到达所述扇出电路板的天线焊盘，所述天线焊盘与天线之间构成信号通路；所述天线焊盘接收的高频信号通过所述扇出微带线被扇出至所述基座针接触点；

所述高频针与扇出电路板上的基座针接触点相接触后将高频信号引导传输至自动化测试电路板上进行测试；

所述低层台阶基座中设置有低频针；当所述机械手下压时，所述低频针的一端与芯片背面的锡球相接触，所述低频针的另一端连接至自动化测试电路板；

在所述高频针的周围设置有与所述高频地对应的高频地针；当所述机械手下压时，所述高频地针与所述扇出电路板上的高频地相接触；

由于测试垫片和芯片本身的厚度，低频信号对应的低频针与高频信号对应的高频针的长度不同，即这两种基座针处于不同高度上，因此采用台阶式基座的结构，将高频信号对应的高频针设置在高层台阶基座中且周围由高频地针包围，而低频信号对应的低频针设置在低层台阶基座中。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

通过扇出电路板及测试垫片很好地解决了aip封装形式的cmos太赫兹芯片在现有的自动化测试环节中遇到的天线收发路径遮挡问题：高频信号从aip天线通过辐射穿过测试垫片上的天线收发孔后到达扇出电路板上的收发天线焊盘，再经过扇出微带线、高频针接触点以及台阶式基座中的高频针到达自动化测试电路板，天线辐射成为高频信号的必经路径，使得天线功能和性能得到直接测试；

aip封装形式的cmos太赫兹芯片正面的天线没有与任何部件接触，从而避免了自动化测试过程中对天线结构造成损伤；

本发明中自动化测试装置所涉及的扇出电路板、测试垫片及台阶式基座的成本很低且为一次性投资，与现有技术已有的自动化测试系统能够最大程度地相互兼容，大大降低了cmos太赫兹芯片在自动化测试环节中的成本。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。