背景技术：
本说明书涉及一种测试半导体装置的方法，且涉及一种包括半导体装置和测试设备的设备。
当今的具有诸如天线或发射器的集成辐射元件的射频(rf)收发器集成电路(ic)需要在生产中进行测试。该测试可包括内部管芯的测试和天线/发射器本身的测试，以及会影响天线/发射器的性能的封装件的特性(诸如实现天线/发射器的所需方向特性所需的“人造电介质”)的测试。
通常，该测试只能通过从发送器天线/发射器到接收器天线/发射器的外部环回路径来完成。ic发送功率、发送和接收天线/发射器增益和接收器噪声系数的严格规范参数要求该环回路径非常精确，尽管在生产测试场地上的环境条件极富挑战性。
在先进的雷达收发器ic中，最近发展的技术是将发送天线和接收天线集成到封装件中(天线在封装件中(aip))。另一种技术是将发射器集成到封装件中——这些发射器经由波导连接到封装件的外部天线。对于此类ic，rf发送器输出功率和接收器噪声系数是关键参数，但是测量它们是非常困难的，因为测量结果非常依赖于许多条件，诸如：
·集成天线的方向性特性；
·集成天线与片上有源装置(例如低噪声放大器(lna)、功率放大器(pa))的阻抗和匹配；
·用于实现集成天线的辐射方向性的叠层材料的介电性质(例如，δk和tan8)；
·集成天线相对于用于测量的参考天线的x/y和z位移；和
·测量天线对ic封装件的接触压力。
如果经由外部环回路径将来自ic发送天线的rf信号馈送到ic接收天线，使得ic可测量所接收信号的振幅和相位，可减轻这些依赖性。
环回路径可以使用波导来实现。波导的参数，诸如壁厚、表面粗糙度和对集成天线的对准精度，很大程度上影响测量。因此，希望有一种标准化的环回装置，用于所有需要精确测量rf参数的情况，例如包括：
·ic制造商处的验证；
·oem制造商处的验证；
·ic制造商的生产测试；
·oem的客户拒绝分析；
·ic制造商的客户拒绝分析；
·客户现场的资格(例如，寿命测试)；和
·在现场，即在汽车车间的新外部天线调整。
目前还没有一种用于在不同地点将高精度、高灵敏度与天线或发射器未对准相结合，但将低灵敏度与该环回装置的未对准相结合的标准化环回装置的解决方案。
技术实现要素：
本公开的各方面在所附的独立和从属权利要求中进行阐述。来自从属权利要求的特征的组合可以适当地与独立权利要求的特征进行组合，而不仅仅是如权利要求中明确阐述的那样。
根据本公开的方面，提供了一种设备，所述设备包括：
半导体装置，所述半导体装置包括集成电路和在所述装置的表面处的多个外部辐射元件，所述辐射元件包括至少一个发送元件和至少一个接收元件；和
测试设备，用于测试所述半导体装置，所述测试设备包括：
表面，用于抵靠所述装置的所述表面放置；以及
至少一个波导，其中每个波导延伸穿过所述测试设备，用于将由所述装置的所述发送元件中的一个发送的电磁辐射路由至所述装置的所述接收元件中的一个，其中每个波导包括多个波导开口，用于电磁耦合到位于所述装置的所述表面处的所述多个辐射元件中的对应的辐射元件，
其中所述测试设备的每个波导的所述波导开口之间的间距大于或小于所述装置的所述对应的辐射元件之间的间距。
根据本公开的另一方面，提供了一种测试半导体装置的方法，所述方法包括：
提供半导体装置，所述半导体装置包括集成电路和在所述装置的表面处的多个外部辐射元件，所述辐射元件包括至少一个发送元件和至少一个接收元件；
提供用于测试所述半导体装置的测试设备，所述测试设备包括：
表面，用于抵靠所述装置的所述表面放置；以及
至少一个波导，其中每个波导延伸穿过所述测试设备，用于将由所述装置的所述发送元件中的一个发送的电磁辐射路由至所述装置的所述接收元件中的一个，其中每个波导包括多个波导开口，用于电磁耦合到位于所述装置的所述表面处的所述多个辐射元件中的对应的辐射元件，
其中所述测试设备的每个波导的所述波导开口之间的间距大于或小于所述装置的所述对应的辐射元件之间的间距；和
经由所述测试设备的至少一个波导将电磁辐射从至少一个所述发送元件发送到至少一个所述接收元件。
通过在测试设备的每个波导的波导开口与装置的对应的辐射元件之间包括故意的非零间距失配，可以降低对波导开口与辐射元件之间的进一步非故意失配(例如，由于制造变化或其他原因引起)的灵敏度。
半导体装置的辐射元件例如可以包括天线和/或发射器。因此，发送元件例如可以包括发送天线或发送发射器，而接收元件例如可以包括接收天线或接收发射器。
测试设备的每个波导的波导开口之间的间距可以比装置的对应的辐射元件之间的间距大或小至少0.1％。测试设备的每个波导的波导开口之间的间距可以比装置的对应的辐射元件之间的间距大或小至少1％。
在一些实施例中，测试设备的每个波导的波导开口之间的间距可以小于装置的对应的辐射元件之间的间距。在其他实施例中，测试设备的每个波导的波导开口之间的间距可以大于装置的对应的辐射元件之间的间距。
波导中的至少一个可以被配置成将由装置的所述发送元件中的一个发送的电磁辐射路由到装置的多个接收元件。考虑到发送元件的发送功率可能超过单个接收元件可接收的功率，这可以允许多个接收元件共同用于测试发送元件(反之亦然)。
该设备波导可以具有：
第一分支，用于传送由所述发送元件发送的电磁辐射；和
至少两个另外的分支，所述至少两个另外的分支耦合到所述第一分支，用于将所述电磁辐射路由到所述多个接收元件。
半导体装置可以包括位于封装件中的半导体管芯。多个外部辐射元件所位于的装置的表面可以是封装件的外表面。
半导体装置可包括：
位于封装件中的半导体管芯；和
载体，其中所述封装件安装在载体上，
其中所述多个外部辐射元件所位于的所述装置的所述表面是所述载体的表面。
附图说明
以下将参照附图仅作为例子描述本公开的实施例，在附图中，相同的附图标记涉及相同的元件，其中：
图1a示出了使用带状线天线的半导体装置；
图1b示出了使用外部发射器的半导体装置；
图1c示出了使用集成发射器的半导体装置；
图2a、图2b和图2c示出了根据本公开的实施例的半导体装置、介电层和柱塞；
图3示出了根据本公开的实施例的半导体装置和介电层；
图4示出了根据本公开的实施例的半导体装置和柱塞；
图5a和图5b示出了根据本公开的实施例的半导体装置、介电层和柱塞；
图6a和图6b示出了根据本公开的实施例的半导体装置、介电层和柱塞；
图7示出了根据本公开的实施例的半导体装置和柱塞；
图8示出了根据本公开的实施例的半导体装置和测试设备；
图9示出了半导体装置的辐射元件的横向位置与测试设备中的波导开口之间的失配的影响；和
图10至图12各自示出了根据本公开的实施例的测试设备中的半导体装置的辐射元件的横向位置与波导开口之间的失配的影响。
具体实施方式
下面参考附图描述本公开的实施例。
图1a、图1b和图1c各自示出了半导体装置10的例子。
图1a中的装置10包括形成集成电路的半导体管芯6，该集成电路通常可以包括用于发送/接收和处理例如在汽车工业中使用的毫米波信号的电路。半导体管芯6可以封装在密封剂4中。在该例子中，半导体管芯6安装在诸如印刷电路板的载体2的表面上。载体2可包括例如ro3003或rf4材料。载体和半导体管芯6之间的电连接8可以使用例如图1a至图1c所示的焊球阵列来形成，尽管也可以使用本领域已知类型的其他类型的连接。
图1a、图1b和图1c中的每一个中的半导体装置10包括位于装置10的表面上的多个辐射元件。在图1a和图1b的例子中，以带状线天线12、14的形式提供辐射元件，所述带状线天线12、14包括位于载体2的表面上的金属带。辐射元件包括多个发送元件12和多个接收元件14。辐射元件和半导体管芯6之间的电连接16可以由位于载体2的表面上的金属迹线和前述电连接8的组合来形成。
图1b所示的半导体装置10类似于图1a所示的半导体装置，除了装置10还包括可位于半导体管芯6和载体2顶部的波导天线20。波导天线20包括信道18，用于向/从多个接收元件14和多个发送元件12引导电磁辐射。这些信道可以在发送元件阵列22和接收元件阵列24中终止。在图1b的例子中，发送元件22和接收元件24形成半导体装置10的辐射元件。图1b的例子中的带状线天线和辐射元件的布置可以称为外部发射器。
图1c所示的半导体装置10类似于图1c所示的半导体装置，除了图1c中的装置10不包括如上关于图1a和图1b所述的带状线天线之外。相反，图1c中的装置10包括用于发送毫米波信号的发送元件32和用于发送设置在密封剂4内的毫米波信号的接收元件34。半导体管芯6与发送元件32与接收元件34之间的电连接36可穿过密封剂(和/或经由电连接8)。类似于图1b的半导体装置10，图1c中的半导体装置10包括波导天线20，波导天线20可以位于半导体管芯6和载体2的顶部。波导天线20包括信道38，用于向/从接收元件34和发送元件32引导电磁辐射。同样，这些信道可以在发送元件阵列22和接收元件阵列24中终止。在图1c的例子中，发送元件22和接收元件24还形成半导体装置10的辐射元件。在图1c的例子中，发送元件32和接收34以及辐射元件22、24的布置可以称为集成发射器。
在图1a中，可以认为密封剂4形成半导体管芯6的封装件。在图1b和图1c中，可以认为密封剂4和/或波导天线20形成半导体管芯6的封装件。
如前所述，为了测试图1a至图1c所示类型的半导体装置10，必须测试辐射元件的操作。该测试可以涉及将柱塞抵靠半导体装置10的表面放置，该柱塞具有用于电磁耦合到装置10的辐射元件的波导开口。柱塞可包括环回路径，允许装置10的接收元件接收由装置10的发送元件发送的电磁辐射(毫米波信号)。目前还没有一种在不同地点将高精度、高灵敏度与辐射元件未对准相结合，但将低灵敏度与该环回路径装置的未对准相结合的标准化环回路径装置的解决方案。
现在将结合图2a至图12描述根据本公开的实施例的测试设备。
图2a示出了共享上述关于图1a至图1c类型的特征的半导体装置10。装置10包括可以设置在密封剂30中的半导体管芯6。装置10还包括波导天线20，波导天线20包括布置成阵列的多个辐射元件，该阵列包括设置在装置10的表面处的发送元件22和接收元件24。半导体管芯6、密封剂30和波导天线20可安装在载体20的表面上，如关于图1b至图1c所解释的。
该实施例中的测试设备包括可以包括在柱塞中的介电部分40。在图2b中示出了介电部分40，省略了柱塞的其余部分(下面将参照图2c描述柱塞的另外的细节)。介电部分40可以以层的形式提供。介电部分40具有表面(图2b中所示的介电部分40的下侧)，其可以被放置成抵靠包括装置10的辐射元件的半导体装置10的表面。将被放置成抵靠包括装置10的辐射元件的半导体装置10的表面上的表面可以例如基本上是平面的，尽管其通常也可以被成形为与半导体装置10的表面的轮廓相匹配。介电部分40还可具有表面42(其通常是介电部分40的与将被放置成抵靠半导体装置10的表面相对的表面)。柱塞的另外的特征(诸如柱塞的多个波导开口，将在下面描述)可以定位成抵靠介电部分40的表面42。
转向图2c，柱塞还可包括块50，块50还可以容纳多个波导开口60和波导52。该块可包括金属(例如铜)。波导开口60布置在与发送元件22和接收元件24的位置相对应的位置中，从而允许多个波导开口60电磁耦合到位于设备的表面处的多个辐射元件中的对应的发送/接收元件，所述发送元件和接收元件设置在装置10的表面处。
波导52可以包括从波导开口60延伸到柱塞中的信道，以便将由发送元件22发送的电磁辐射路由到如前所解释的环回布置中的接收元件24。波导可用电介质填充。每个波导可以在发送元件22中的至少一个和接收元件24中的至少一个之间延伸。如图2c所示，波导开口60可以随着远离波导52延伸而向外逐渐变细，以便提供与介电部分40中的电磁场的更好匹配。
介电部分40被配置成提供匹配界面，用于将柱塞的多个波导开口60电磁耦合到半导体装置10的多个辐射元件(发送元件22和接收元件24)。为此，介电部分40的材料可以根据特定应用和在装置10的测试中使用的电磁波长来选择。适用于介电部分40的材料包括高密度聚乙烯(hdpe)和聚碳酸酯，诸如makrolon或peek，或陶瓷材料。也可以选择介电部分40的厚度t(见图2b)，以便增强柱塞的多个波导开口60与半导体装置10的多个辐射元件(发送元件22和接收元件24)之间的匹配界面。特别地，可以将介电部分40的厚度t选择为λ/2，其中λ是将要在半导体装置10的测试期间使用的电磁辐射(即，由发送元件22发送并由接收元件24接收)的波长。注意，λ表示介电部分40内部的电磁辐射的波长。仅作为例子，在介电部分40包括hdpe的情况下，并且考虑77ghz的例子频率，厚度t可以选择为大约2.7mm。在另一例子中，其中介电部分40包括makrolon，并且再次考虑77ghz的例子频率，厚度t可以选择为大约2mm。
介电部分40还可用于提供密封，以防止在使用测试设备测试半导体装置10期间的不需要的气流。例如，通过将介电部分40抵靠包括装置10的辐射元件的半导体装置10的表面放置，介电部分40可以密封包括辐射元件的半导体装置10的表面。这可防止装置10的辐射元件周围的气流，否则气流会影响测试结果。还注意到，介电部分40可以密封柱塞的波导开口60，再次防止不需要的气流。
尽管图2a至图2c的实施例是关于如图1b和图1c所示的具有波导天线20的半导体装置来描述的，但是可以设想柱塞也可以与图1a所示类型的半导体装置10一起使用。在这种情况下，柱塞的波导开口60可以直接与载体2的表面上的带状线天线12、14耦合，在这种实施例中，带状线天线12、14形成装置10的辐射元件。
在一些实施例中，介电部分可包括弯曲表面，用于将由多个发送元件22发送的装置10的电磁辐射耦合到柱塞的所述多个波导开口的波导开口60。相反，弯曲表面还可以允许将由波导开口60中的一个发送的电磁辐射耦合到装置的多个接收元件24。图3示出了这种实施例的例子。与图2b一样，图3中的介电部分40显示为省略了柱塞的其余部分，以便显示弯曲表面44的构造。弯曲表面可以用作透镜天线。当从柱塞的(一个或多个)波导观察时，该实施例中的弯曲表面44是凹形的。在其他实施例中，当从柱塞的(一个或多个)波导观察时，弯曲表面44可以是凸起的。例如，弯曲表面44可以具有如图3所示的基本上圆柱形轮廓，然而也可以设想其他表面轮廓。弯曲表面44的曲率可以根据用于形成介电部分40的材料的介电常数来选择。在弯曲表面44与柱塞的波导开口60之间产生的空间可以填充另一种电介质，诸如空气。
在一些实施例中，柱塞的波导中的至少一个可以被配置成将由装置10的发送元件22中的一个发送的电磁辐射路由到装置10的多个接收元件24。下面将结合图4、图5a和图5b的实施例描述这种情况的例子。
图4示意性地示出了根据本公开的实施例的将柱塞的多个波导开口60耦合到半导体装置10的多个发送元件22(tx1、tx2、tx3)和多个接收元件24(rx1、rx2、rx3、rx4)。在该实施例中，柱塞的波导62将电磁辐射从发送元件tx1路由到接收元件rx4，而波导66将电磁辐射从发送元件tx2路由到接收元件rx3。因此，波导62、66各自在单个发送元件22和单个接收元件24之间路由电磁辐射。然而，如图4所示，本实施例中的波导64将电磁辐射从发送元件tx3路由到接收元件rx1以及接收元件rx2。考虑到发送元件22的发送功率可能超过单个接收元件24可接收的功率，这种布置可以允许多个接收元件24共同用于测试发送元件22(反之亦然)的装置10。
为了实现将电磁辐射从装置10的发送元件22路由到装置10的多于一个的接收元件24，所使用的波导(例如，见图4中的波导64)可以包括多个分支。例如，在图4中，图4中的波导64包括用于传送由发送元件tx1发送的电磁辐射的第一分支64a、用于将电磁辐射路由到接收元件rx1的第二分支64b和用于将电磁辐射路由到接收元件rx2的第三分支64c。在该实施例中，波导64的第一分支64a因此在位置65处分成两个分离的分支64b、64c。
图5a和图5b示出了具有至少一个上述关于图4所述类型的分支波导的柱塞的例子构造。图5a是3d视图，而图5b是从具有辐射元件的半导体装置10的表面上方观察的平面图。半导体装置10本身也在图5a中示出。
图5a和图5b中的波导62、64、66的布置类似于图4中所示的布置，其中波导62、66各自在单个发送元件22和单个接收元件24之间路由电磁辐射，且波导64包括多个分支，所述多个分支用于将电磁辐射从装置10的发送元件22路由到装置10的多于一个接收元件24。图5a和图5b还包括在块50中的切口70，其可以接收柱塞的喷嘴，用于在测试过程期间将柱塞移动到位。如图5a和图5b所示，波导62、64、66可以围绕切口70成形，例如波导64的分支在切口的一侧分开，并且通向装置10的接收元件24的分支可以在切口70的相对侧上延伸穿过柱塞。
图6a和图6b示出了具有至少一个上述关于图4所述类型的分支波导的柱塞的例子构造。图6a是横截面图，而图6b是从表面上方观察的具有辐射元件的半导体装置10的平面图。半导体装置10本身也在图6a中示出。
图6a和图6b中的波导62、64、66的布置也类似于图4中所示的布置，其中波导62、66各自在单个发送元件22和单个接收元件24之间路由电磁辐射，且波导64包括多个分支，所述多个分支用于将电磁辐射从装置10的发送元件22路由到装置10的多于一个接收元件24。
在该实施例中，使用位于柱塞上的印刷电路板(pcb)100实现波导的路由。pcb100包括图案化的金属特征102，其被成形和配置成在波导中路由电磁辐射。可以设想，本文关于图6a和图6b描述的类型的pcb100也可以用于在柱塞中实现路由，该柱塞不包括诸如波导64的分支波导，但是其中每个波导将电磁辐射从装置10的单个发送元件22路由到单个接收元件24。
在一些实施例中，波导中的一个或多个可以设置有衰减部分，用于衰减由半导体装置10的一个/多个发送元件22发送的电磁辐射，然后将其返回到装置10的一个/多个接收元件24。图7的实施例中示出了这样的例子。如图7所示，衰减部分90可以位于波导68内部。适合于衰减部分的材料包括吸收泡沫，诸如可从ecosorb获得的那些。考虑到一个/多个发送元件22的发送功率可以超过单个接收元件24可接收的功率，衰减部分90可以允许半导体装置10的接收元件24接收来自半导体装置10的一个(或多个)发送元件22的电磁辐射。
在测量毫米波装置的rf参数的标准方法中，在验证、生产测试期间，在客户验证地点和在现场的修理车间中直接测量毫米波集成电路的rf参数。这通常需要毫米波测试实验室设备，标准化的测量天线和若干要标准化的测量参数。尽管这种测量的努力和成本很高，但是结果常常太不精确并且不能充分重复和再现。因此，该过程不适合于在变化的环境中进行精确的毫米波雷达测量，其中测量设备和若干其他参数是变化的，难以标准化。
如前所解释的，毫米波装置的测试可以通过形成环回路径来执行，其中由装置的发送元件发送的电磁辐射可以环回到装置的接收元件。这种测试可以涉及以下步骤。
首先，可以在毫米波rf实验室中直接测量若干集成电路上的rf参数。然后，可以使用包含环回路径的外部装置来确定这些集成电路的rf参数。rf实验室可以将由实验室设备测量的rf参数与由环回方法测量的rf环回参数相关联。然后，在标准化条件下测量的rf环回参数可以用作参考。
因此，按照这种方法，向客户保证的是使用标准化环回装置通过环回测试测量的参数，而不是在毫米波rf实验室中测量的那些参数。换句话说，向客户保证的是在使用环回装置时由集成电路测量的接收功率和接收噪声电平。不能保证的是发送器输出功率或接收器噪声系数。
然后，环回装置可以在需要rf参数的所有情况下使用，例如在验证、生产测试、客户拒绝的测试、在客户地点和汽车修理车间的测试中。
图8示意性地示出了用于使用环回方法测试本文所述类型的半导体装置的测试机构。该机构包括测试设备100，其可以包括具有波导开口60的波导，用于将由在测试中的装置10的发送元件22发送的电磁辐射环回至装置10的接收元件24。为了简单起见，图8所示的装置10包括单个发送元件22和单个接收元件，而测试设备包括两个相应的波导开口60和单个非分支波导。然而，可以理解，下面将要描述的原理也适用于装置10，其包括多于一个的发送元件22和/或接收元件24，并且适用于包括对应的波导开口60的测试设备，以及包括如关于图4和图5a至图5b所解释的分支波导的测试设备。
图8所示类型的测试机构的潜在问题是，测试设备100的波导开口60与在测试中的装置10的辐射元件22、24未对准可能会导致测试结果不准确。在图8中，将装置10的发送元件22和测试设备100的对应的波导开口60之间的横向未对准表示为δxtx，而将装置10的接收元件22和测试设备100的对应的波导开口60之间的未对准表示为δxrx。
图9示出了上述未对准的影响。图9中的垂直轴表示装置10的发送元件22与测试设备100的对应的波导开口60之间的耦合因子(以db为单位)(左侧曲线)和装置10的接收元件24与测试设备100的对应的波导开口60之间的耦合因子(右侧曲线)。耦合因子显示为未对准δxtx(左侧曲线)和未对准δxrx(右侧曲线)的函数。注意，对于每个辐射元件22、24，假设当δxtx和δxrx为零时，即当每个辐射元件22、24与其对应的波导开口60彼此直接相对地定位而没有任何横向未对准(由图9中的tx1和rx1表示)时，出现峰值耦合因子。从图9中的曲线可以看出，耦合因子随着正或负未对准δxtx、δxrx的增加而减小。
可以理解，假设发送元件22与接收元件24之间的固定横向间距等于测试设备100的对应的波导开口60之间的固定横向距离，则发送元件22与其对应的测试设备100的波导开口60之间的横向未对准会导致接收元件24与其对应的测试设备100的波导开口60之间的对应的横向未对准。也就是说，在图9中，通常δxtx＝δxrx。
图9中的tx2和rx2对应于小的未对准，而tx3和rx3对应于较大的未对准。由于辐射元件/波导开口的小的未对准，与tx1、rx1(δxtx＝δxrx＝0)相比，tx2、rx2处的每个辐射元件/波导开口对的耦合因子减小，而由于辐射元件/波导开口的较大的未对准，与tx2、rx2相比，tx3、rx3处的每个辐射元件/波导开口对的耦合因子进一步减小。
根据本公开的实施例，有意使测试设备100的波导开口60之间的横向间距大于或小于装置10的对应的发送元件22与接收元件24之间的横向间距。如现在将关于图10所解释的，这自动地(并且反直觉地)导致在测试中的装置10的发送元件22和接收元件24与测试设备100的对应的波导开口60之间的未对准。
类似于图9，图10示出了在测试中的装置10的发送元件22与其对应的测试设备100的波导开口60之间的耦合因子(左侧曲线)，以及在测试中的装置10的接收元件24与其对应的测试设备100的波导开口60之间的耦合因子(右侧曲线)。在该实施例中，测试设备100的波导开口60之间的横向间距有意地小于发送元件22和接收元件24之间的横向间距。当测试设备100移动到其测量位置时，因此在发送元件22与其对应的波导开口60和/或接收元件24与其对应的波导开口60之间总是存在至少一些未对准。
在图10中，示出了测试设备100的三个例子位置：tx1、rx1；tx2、rx2；和tx3、rx3。
注意，位置tx2、rx2在发送元件22与其对应的测试设备100的波导开口60之间以及在接收元件24与其对应的波导开口60之间引起等量的未对准(尽管方向相反)。也就是说，对于位置tx2、rx2，(δxtx＝-δxrx)。
在位置tx1、rx1处，发送元件22与其对应的波导开口60之间的未对准相对于位置tx2、rx2减小，而接收元件24与其对应的波导开口60之间的未对准增大。类似地，在位置tx3、rx3处，发送元件22与其对应的波导开口60之间的未对准相对于位置tx2、rx2增大，而接收元件24与其对应的波导开口60之间的未对准减小。因此，可以理解，存在由于相对于位置tx2、rx2的未对准而导致的总耦合因子的减小被抵消的趋势(考虑到环回测试布置要求穿过测试设备100的波导的电磁辐射在装置10与测试设备100之间耦合两次：一次在发送元件22处，一次在接收元件24处)。因此，前述测试设备100的波导开口60之间的横向间距的有意减小已经导致耦合因子对测试设备100的波导开口60与在测试中的装置10的波导开口之间的未对准(相对于位置tx2、rx2)的灵敏度总体减小。对于一阶近似，总耦合因子tx1 rx1≈tx2 rx2≈tx3 rx3。使用具有环回波导布置的测试设备100，这可以提高本文所述类型的半导体装置10上的测试的精度和可重复性。
例如参考图11可以理解，尽管在图10的实施例中，波导开口60之间的横向间距小于发送元件22和接收元件24之间的横向间距，但是在波导开口60之间的横向间距大于发送元件22与接收元件24之间的横向间距的情况下可以产生类似的益处。在图11中，再次示出了测试设备100的三个例子位置，尽管这次是针对波导开口60之间的横向间距大于发送元件22与接收元件24之间的横向间距的测试设备100，所述三个例子位置为：tx1、rx1；tx2、rx2；和tx3、rx3。
同样，位置tx2、rx2在发送元件22与其对应的测试设备100的波导开口60之间以及在接收元件24与其对应的波导开口60之间引起等量的未对准(尽管方向相反)。也就是说，对于位置tx2、rx2，(-δxtx＝δxrx)。
在图11中，在位置tx1、rx1处，发送元件22与其对应的波导开口60之间的未对准相对于位置tx2、rx2再次减小，而接收元件24与其对应的波导开口60之间的未对准再次增大。类似地，在位置tx3、rx3处，发送元件22与其对应的波导开口60之间的未对准相对于位置tx2、rx2再次增大，而接收元件24与其对应的波导开口60之间的未对准再次减小。因此，还可以理解，由于相对于位置tx2、rx2的未对准而导致的总耦合因子的降低有抵消的趋势。因此，前述在测试设备100的波导开口60之间的横向间距的有意增加已经导致了耦合因子对测试设备100的波导开口60与在测试中的装置10的波导开口之间的未对准(相对于位置tx2、rx2)的灵敏度的总体降低。此外，对于一阶近似，总耦合因子tx1 rx1≈tx2 rx2≈tx3 rx3。与图10的实施例一样，使用具有环回波导布置的测试设备100，这因此可以提高本文所述类型的半导体装置10上的测试的精度和可重复性。
测试设备100的波导开口60之间的横向间距可以与发送元件22与接收元件24之间的横向间距不同(即大于或小于)一个量，该量例如可以根据耦合因子曲线的形状(例如斜率、宽度等)来选择。通常可以设想测试设备100的波导开口60之间的间距可以比装置10的对应发送元件22与接收元件24之间的间距大或小至少0.1％，或至少1％。
根据本公开的实施例，在波导开口之间的有意的更小或更大的横向间距可以在任何测试设备中使用，所述测试设备具有：
测试设备，用于测试所述半导体装置，所述测试设备包括：
表面，用于抵靠所述装置的所述表面放置；和
至少一个波导，其中每个波导延伸穿过所述测试设备，用于将由所述装置的所述发送元件中的一个发送的电磁辐射路由至所述装置的所述接收元件中的一个，其中每个波导包括多个波导开口，用于电磁耦合到位于所述装置的所述表面处的所述多个辐射元件中的对应的辐射元件。
例如，测试设备可以包括上面关于图1a至图7中的任何一个描述的类型的测试设备，尽管可以设想在这些实施例中可以存在或不存在先前描述的介电部分40。
在测试中的半导体装置可以包括集成电路和位于装置的表面处的多个外部辐射元件，外部辐射元件包括至少一个发送元件和至少一个接收元件。作为例子，在测试中的装置可以是上面关于图1a至图7中任何一个描述的类型的装置10。
例如关于图1a至图1c所描述的对包括封装件中的天线(aip)或封装件中的发射器(lip)的半导体装置10的测试通常可以不简单地涉及对装置10的辐射元件的测试。该测试还可以涉及对装置10的任何内部天线(例如图1b所示的带状线天线12、14或图1c所示的发送元件32和接收元件34)进行测试。测试还可以涉及所谓的“人造电介质”，这是确保发送元件和接收元件具有预期的方向特性的结构。
温度循环、老化和/或生产变化/缺陷可能会导致以不同方式显现的缺陷。在一些情况下，装置10的发送元件或接收元件中的一个的位置可以被移动到与制造期间预期的位置不同的位置。在更频繁的情况下，几何天线位置可以保持相同，但是视在天线位置(即根据天线方向性的有效位置)可以改变。这可能会导致装置的天线的rf特性(例如，增益、方向性)改变，就好像天线的位置已经改变了一样，即使天线的实际位置可能保持不变。希望在环回测试期间也考虑这些影响。虽然希望这些测量对测试设备的未对准不敏感，但也希望它们对天线本身的任何(实际的或视在的)变化敏感。
图12示出了在测试中的装置10的发送元件22与其对应的测试设备100中的波导开口60之间的耦合因子，以及装置10的接收元件24与其对应的测试设备100中的波导开口60之间的耦合因子。在图12中，假定测试设备100中的波导开口60之间的横向间距小于发送元件22与接收元件24之间的横向间距，如上面关于图10所述。
在图12中，位置tx、rx2被认为是“标称”位置，并且对应于图10中的位置tx2、rx2。图12还示出了与tx、rx2的两个例子偏差，即tx、rx1和tx、rx3。tx、rx1和tx、rx3各自对应于半导体装置10的发送元件22与接收元件24之间的横向间距(实际的或视在的)的变化。特别地，在tx、rx1的情况下，发送元件22与接收元件24之间的横向间距增加，而在tx、rx3的情况下，发送元件22与接收元件24之间的横向间距减小。
可以看出，与tx2、rx2相比，距离(tx、rx3)的少量增加导致接收元件24处的耦合更差。同样，距离(tx、rx1)的少量减小导致接收元件24处的耦合更好。因此，与标准情况tx rx2相比，总环回传输因子tx rx1、tx rx3的变化在该例子(tx rx1＞＞tx rx2；tx rx3＜＜tx rx2)中是大的。因此，可以理解，尽管测试设备100的波导开口之间的横向间距有意地不同于由tx、rx2表示的“标称”间距，但测试过程对在测试中的装置10的辐射元件中的横向间距的变化的灵敏度通常较大。尽管已经在假设波导开口60的横向间距有意地小于在测试中的装置10的发送元件22与接收元件24的横向间距(按照图10)的情况下解释了图12，但是可以理解，对于波导开口60的横向间距，测试过程对在测试中的装置10的辐射元件中的横向间距的变化的灵敏度通常也较大，所述波导开口60的横向间距有意地大于在测试中的装置10的发送元件22与接收元件24的横向间距(按照图11)。
因此，已经描述了一种测试半导体装置的方法。一种包括半导体装置和测试设备的设备。所述半导体装置包括集成电路和在所述装置的表面处的多个外部辐射元件，所述辐射元件包括发送元件和接收元件。所述测试设备包括用于抵靠所述装置的所述表面放置的表面。所述测试设备还包括至少一个波导，其延伸穿过所述测试设备，用于将由所述装置的所述发送元件中的一个发送的电磁辐射路由到所述装置的所述接收元件中的一个。每个波导包括多个波导开口，用于电磁耦合到位于所述装置的所述表面的所述多个辐射元件中的对应的辐射元件。每个波导的所述波导开口之间的间距大于或小于所述对应的辐射元件之间的间距。
尽管已经描述了本公开的特定实施例，但是应当理解，可以在权利要求的范围内进行许多修改/添加和/或替换。
1.一种设备，其特征在于，包括：
半导体装置，所述半导体装置包括集成电路和在所述装置的表面处的多个外部辐射元件，所述辐射元件包括至少一个发送元件和至少一个接收元件；以及
测试设备，用于测试所述半导体装置，所述测试设备包括：
表面，用于抵靠所述装置的所述表面放置；以及
至少一个波导，其中每个波导延伸穿过所述测试设备，用于将由所述装置的所述发送元件中的一个发送的电磁辐射路由至所述装置的所述接收元件中的一个，其中每个波导包括多个波导开口，用于电磁耦合到位于所述装置的所述表面处的所述多个辐射元件中的对应的辐射元件，
其中所述测试设备的每个波导的所述波导开口之间的间距大于或小于所述装置的所述对应的辐射元件之间的间距。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述测试设备的每个波导的所述波导开口之间的间距比所述装置的所述对应的辐射元件之间的间距大或小至少0.1％。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述测试设备的每个波导的所述波导开口之间的间距比所述装置的所述对应的辐射元件之间的间距大或小至少1％。
4.根据在前的任一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述测试设备的每个波导的所述波导开口之间的所述间距小于所述装置的所述对应的辐射元件之间的所述间距。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述测试设备的每个波导的所述波导开口之间的所述间距大于所述装置的所述对应的辐射元件之间的所述间距。
6.根据在前的任一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述波导中的至少一个被配置成将所述装置的所述发送元件中的一个发送的电磁辐射路由到所述装置的多个接收元件。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述波导包括：
第一分支，用于传送由所述发送元件发送的电磁辐射；以及
至少两个另外的分支，所述至少两个另外的分支耦合到所述第一分支，用于将所述电磁辐射路由到所述多个接收元件。
8.根据在前的任一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述半导体装置包括位于封装件中的半导体管芯，且其中所述多个外部辐射元件所位于的所述装置的所述表面是所述封装件的外表面。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述半导体装置包括：
位于封装件中的半导体管芯；以及
载体，其中所述封装件安装在载体上，
其中所述多个外部辐射元件所位于的所述装置的所述表面是所述载体的表面。
10.一种测试半导体装置的方法，其特征在于，所述方法包括：
提供半导体装置，所述半导体装置包括集成电路和在所述装置的表面处的多个外部辐射元件，所述辐射元件包括至少一个发送元件和至少一个接收元件；
提供用于测试所述半导体装置的测试设备，所述测试设备包括：
表面，用于抵靠所述装置的所述表面放置；以及
至少一个波导，其中每个波导延伸穿过所述测试设备，用于将由所述装置的所述发送元件中的一个发送的电磁辐射路由至所述装置的所述接收元件中的一个，其中每个波导包括多个波导开口，用于电磁耦合到位于所述装置的所述表面处的所述多个辐射元件中的对应的辐射元件，
其中所述测试设备的每个波导的所述波导开口之间的间距大于或小于所述装置的所述对应的辐射元件之间的间距；以及
经由所述测试设备的至少一个波导将电磁辐射从至少一个所述发送元件发送到至少一个所述接收元件。
技术总结