专利名称：Rf芯片测试方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及射频(RF)测试方法，并且还涉及适于实现这种方法的测试系统。本发明特别(但并不只是)可应用于测试集成电路芯片的RF功能以及测试这种功能是否符合预定的无线电标准或规范。
在制造射频集成电路(IC或“芯片”)中需要进行测试，以确定所制造的IC是否符合无线电标准(例如BIuetoothTM，GSMTM，IEEE802.15.4)以及在其它方面是否可操作。通常，取放机将待测试的芯片器件放入一个适当构造的测试板或专门的自动测试设备(ATE)的“测试头”。ATE将适当的测试信号施加到受测器件(DUT)，以及通过或者弃用器件。这种单个的芯片测试的问题是很耗费时间，从而增加了总制造成本。
在测试RF芯片的功能是否符合无线电标准中存在的另一个特定问题是，规范可能要求ATE同时产生若干特定的模拟RF信号，以便测试例如DUT的接收器的干扰性能。因此需要有专用的信号产生硬件，这增加了ATE的成本，从而又增加了生产商的开支。此外，施加这种信号通常要通过将长的探头下伸到与芯片的管脚引线接触，这需要一套专门构造和控制的测试套件。使用这种探头导致不确定的和难以定量的损耗，从而降低了任何此类测试的精度。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于测试RF芯片的改进的方法和系统。
按照本发明的第一方面，提供了一种用于测试多个集成电路芯片是否符合无线电标准的方法，每个芯片具有发送和接收RF信号的发射装置和接收装置，这种方法包括●将这些芯片放置成相互接近；●相对一个已知良好的基准芯片测试每个芯片的发射装置；●选择若干芯片形成一个产生组，而剩下的芯片形成一个接收组；以及●用产生组产生的信号测试接收组。
按照本发明的另一个方面，提供了一种测试多个集成电路芯片的测试系统，每个芯片具有发送和接收RF信号的发射装置和接收装置，这种系统包括计算机，所述计算机具有用于与其所连接的测试装置通信、对所述测试装置进行控制和从所述测试装置获取数据的通信、控制和数据获取装置；包括多个适于物理地接纳放置于其中的芯片并与该芯片电子地接口的芯片插口的所述测试装置，每个插口配有信号传播和衰减装置，用来在计算机的控制下向每一个其他插口发送信号和从每一个其他插口接收信号；其中在操作中计算机选择一组芯片以产生通过传播装置向一组接收测试芯片传播的测试信号。
本发明的方法和系统实现了申请人的这一设想，即许多在RF领域内的是否符合标准的测试需要产生若干信号，而在系统内可以利用正被测试的RF芯片来产生这样的信号。因此，提供了一种系统，其中利用一组例如已经通过发射产生测试的芯片来产生测试其他芯片的接收硬件所需的信号。
优选的是，所选的芯片的数量与特定测试所需的信号的数量相应。例如，在一个干扰测试中，必须在某些规定的信道上产生一个“想要的”信号和两个其他“干扰信号”，以确定接收器的质量。在这样一个示例性测试中，因此需要选择三个芯片来进行测试。如果考虑在系统内装有八个芯片的情况，这样的干扰测试要求选择三个芯片(产生组)来向剩下的五个芯片(接收测试组)提供三个信号。测试后，可以选择刚受测试的五个芯片中的三个芯片作为产生组，以向先前的产生组提供信号。于是，这样的干扰测试为了测试所有的八个芯片只需要两次“通过(pass)”，而不需要额外的信号产生硬件。与此相比，在传统的系统中需要八个单独的测试，该传统系统还需要信号产生硬件来为上述示例性测试产生三个信号和单独地探测(这具有包括由于这样的探测导致的未知损耗的缺点)。
有益地的是，每个芯片的信号可以通过可编程衰减器衰减后再提供给测试芯片组。这允许测试所需的发射和接收功率的不平衡。例如，蓝牙规范要求发射功率为0dBm，而芯片接收硬件需要-70dBm左右的信号，因此要求由这组芯片产生的信号有70dB的衰减。
在一个优选实施例中，计算机是一个带有将其与测试板接口的数字数据获取卡的标准PC。对卡所获取的数据的控制和测试例程和分析以软件形式提供。因此，这种数字测试设备是比较经济和灵活的，可以就按照顾客需要安装或下载的不同无线电规范进行不同测试。
下面将结合附图仅以举例的方式对本发明进行说明，在附图中
图1为一个作为受测器件(DUT)的RF芯片的电路的方框图；图2为一个用来测试如图1所示的芯片的系统的示意图；图3为代表实现本发明的方法的示例性步骤的流程图；图4为代表实现本发明的方法的示例性步骤的另一个流程图，其中执行互调和其他接收器测试。
应指出的是，这些附图只是示意性的，并没有按比例绘制。为了清晰和方便起见，在这些附图中各部件的相对尺寸和比例已经作了放大或缩小。相同的附图标记通常用来标注在有所修改和不同的实施例中的相应或类似的功能部件。
图1示出了一个RF芯片的典型收发信机的体系结构。这个体系结构包括一个基带部分10，它与发射链20连接，发射链20包括一个用来将预定的数字信号变换成一个模拟信号的数字-模拟变换器(DAC)、一个将这个信号与频率合成器块22的输出混频的混频级和一个放大所得到的信号的功率放大器。接收链30包括一个天线滤波器、一个低噪声放大器、一个混频级和信道滤波和解调级。这样的具有用于产生和发射/接收信号的发射和接收装置的普通收发信机为熟悉该技术领域的人员所周知。在例如移动电话或个人数字助理(PDA)的应用中，收发信机连接到一个用于辐射或接收所辐射信号的天线上。在一个测试环境内，在合并入诸如移动电话之类的最终产品之前，收发信机块(Tx)20和接收器块(Rx)30连接到芯片的相关管脚上(如果已封装)，或连接到施加在含有收发信机电路的硅管芯上的适当测试位置上的焊盘/探头上(如果在封装前进行测试的话)。
用来产生例如蓝牙信号的集成电路可以通过诸如图1所示的体系结构与一个分层协议一起来产生蓝牙信号。如在蓝牙规范v1.1中所拟定的蓝牙协议或规范要求这样的芯片的无线电性能满足一定测试要求。上述规范的20-32页(在这里引用以作参考，读者可以参看)特别规定了以下测试发射器的输出功率和功率控制、灵敏度、干扰性能、互调特性和接收器信号强度指标。
应指出的是，这些测试中的几个要求同时产生若干信号。具体地说，接收器的干扰性能的表征包括共同信道和邻信道测试，所述测试各要求产生两个发射信号。接收器的互调特性的表征和测试需要产生三个信号频率为f0、功率电平超过基准灵敏度电平6dB的想要的信号，频率为f1、功率电平为-39dBm的静态正弦波信号，以及频率为f2、功率电平为-39dBm的蓝牙已调制信号，使得f0-2f1-f2和mod(f2-f1)＝n*1MHz，其中n可以为3、4或5。通常，相对于一个预定的标准(例如0.1％)测量误码率(BER)，以给出通过/未通过这些测试的结果。
图2为实现本发明的数字测试系统的图示。这个系统包括一个呈现为PC 40的计算机，它具有一个显示器和一个数字获取卡(DAQ)55，一个适当的例子是National lnstrumentsTM的PCI 7030/6030E。测试例程、控制和分析软件在适当的媒体60上提供给计算机，也可以通过一个适当的互联网链路(未示出)下载。计算机和DAQ通过一个SCSI链路70接到测试板或“测试头”80上，当然也可以用其他适当的接口链路70(常见的例子有IEEE1394“Firewire(火线)”和USB)。
测试板80在这个实施例中包括八个用来接纳要测试的无线电芯片的芯片插口82a、b、c(图中标为X1、X2至X7和GS)。每个插口与安放在其中的芯片电子地接口(通过在诸如拉伸引脚或焊起盘之类的技术领域内众所周知的技术)。提供了适当设计的具有可编程衰减器86(A1至A7、Ags)的轨道88，用来互连芯片插口和将信号从一个芯片插口传播给另一个芯片插口。控制和输入/输出(I/O)数据通过测试头链路70在计算机40与插口之间传递。在这个实施例中，插口82c用来插一个“黄金样本”芯片。这个芯片预先已经被测试和表征，并被用作与刚制造的其他芯片的特性相比较的基准。
图3例示了由图2所示系统执行的由软件60实现的测试方法的流程图示例。在这种方法中，芯片被装载入插口82a、b。而黄金样本装载在黄金样本插口82c内。在按照本发明的这种基本方法中，首先相对于黄金样本测试每个芯片的发射电路20(步骤100)。例如，可以测量出每个收发信机的功率输出，并与在所规定的蓝牙要求范围之内的已知黄金样本功率输出相比较。测试了所有装载的芯片X1-X7后，计算机确定(步骤102)每个芯片的测量结果是通过还是未通过，并将结果存储在存储器内。然后，测试转到测试每个芯片的接收器链30，确定是否符合规范。
在步骤104，计算机选择第一组芯片(例如为安放在由图2中标为82b的虚线方框所示的插口X5、X6和X7内的芯片)，它们形成一个用于产生必须由剩下的测试芯片82a接收的信号的信号产生组，以便测试那些剩下的芯片的接收器电路30。在计算机控制下，接收芯片组内的芯片各收到由第一组产生的信号，从而可以并行地对各芯片的接收器电路30进行测试(步骤106)。在这个实施例中，来自X5、X6和X7的所发射信号分别由可编程衰减器A5、A6和A7衰减后通过信号传播轨道88传送给由X1、X2、X3和X4构成的接收器测试组82a。步骤106后，所述产生组成为一个接收组，以允许对这些芯片的接收器电路进行测试，并且选择一个新的第二产生组(“SEL 2G”步骤108)，以产生测试信号。在步骤110，接着测试这个接收组(先前作为第一产生组)，并分析测试得到的结果。
这样，测试无线电芯片的接收器功能所需的RF模拟信号由一组本身形成测试的一部分的芯片“板上”地产生。此外，信号被并行路由给测试芯片，因此节约了时间，并高效地同时测试芯片的接收器组。
图4示出了一个给出评估BIuetoothTM无线电芯片所必须的测试要求的特定例子的流程图，其中应用了实现本发明的方法。在这个特定例子中，需要相对于一个黄金样本测试被标为X1至X7的七个芯片的发射特性(功率输出和控制)和接收器特性(互调、共同信道、相邻信道、灵敏度和接收器信号强度指标(RSSI))，其中●方框120-和黄金样本芯片一样装载IC Xi(i＝1至7)；●方框122-IC Xi向黄金样本芯片发射第一频率f1的信号si，衰减器Ai被编程为降低信号si的功率，此后；●在方框124，分析由黄金样本接收到的信号si的BER，并做出Xi的发射器满足下面哪一条的判定不在规范内(框126)，Xi被表征为次品，不纳入任何进一步的测试，在规范范围之内，将这个结果存储起来，以及●在方框128，确定所有的芯片是否都已测试(i＜7？)。如果还有芯片需测试，令i＝i+1，程序流沿路径130返回方框122。一旦所有芯片都已测试(i＝7)，程序流转到方框132进行下一步所需的测试；
●方框132-执行互调测试，以确定接收器特性。选择X1、X2和X3分别提供想要的信号、干扰信号和共同信道信号。将A1、A2和A3编程成限制输出；●方框134-由X1、X2和X3向剩下的芯片X4、X5、X6和X7提供这些信号，并对于每个IC分析结果以确定其未通过-方框136-因为接收器不在规范内而弃用该IC，或者通过，在这种情况下流程转到●方框138，其中选择X4、X5和X6来产生互调测试信号，并将可编程衰减器A4、A5和A6编程成限制输出，然后●方框140，由X4、X5和X6向剩下的芯片X1、X2和X3提供信号，并对于每个IC分析结果以确定其未通过-方框142-因为接收器不在规范内而弃用该IC，或者通过，在这种情况下流程转到●方框144，其中对先前通过发送器测试(方框124)和互调接收器测试(方框134和140)的那些芯片执行剩下的RF测试(共同信道、相邻信道、灵敏度和RSSI校准)，然后●将已通过所有测试的那些IC标为在测试规范要求范围之内。
在以上各实施例中，参照已封装的BluetoothTM无线电芯片说明了一个示例性测试系统和方法。
在另一个实施例中，接纳芯片的插口用适当设计的可以在其上放置单个管芯的焊盘代替。然后可以如前面所说明的那样执行测试。于是，在这个实施例中，制造商能在封装之前测试呈现为单个管芯形式的集成电路芯片，从而能更快地进行封装过程“上游”的质量测试。
熟悉测试技术的人员可以看到，实现图3和图4的示例性测试流程图对于数字测试设备设计人员来说是软件设计的问题。熟悉设计和建造测试头和测试系统技术的人员可以按例行方式实现这种测试系统的总体软件控制、接口和分析各个方面。诸如用来把持芯片和将芯片装载上测试头/从测试头卸下的“取放”机之类的自动测试设备的其它众所周知的功能以及用油墨标记测试不合格的芯片虽然在以上实施例中没有提到，但可以认为是与以上实施例兼容的。
此外，在上述实施例中，本发明的方法和系统方面被描述为应用于封装好的芯片或单个管芯IC，该IC是BluetoothTM兼容的设计。熟悉该技术领域的人员可以看到，本发明的测试方法和系统方面可以很容易应用于需要确认其是否符合设计它们的特定规范的其他不同的无线电芯片。许多无线电芯片需要测试所谓的“前端线性”，其中无线电规范规定所要求的线性和绝对标准。例如，诸如IEEE802.15.4(“ZigBee”)、“GSM”和所谓的“3G”电话标准之类的无线电标准需要能从体现本发明的规范测试设备和方法获益的无线电芯片。
通过阅读本公开内容，对于熟悉该技术的人员来说其他各种修改都是显而易见的。这样的修改可以涉及在设计、制造和运用RF测试系统、测试头及其组件中已知的其他功能，在不背离本发明的精神实质和专利保护范围的前提下，可以代替或附加于本文已经描述的特征来使用所述其它功能。
权利要求
1.一种用于测试多个集成电路芯片是否符合无线电标准的方法，其中每个芯片具有发送和接收RF信号的发射装置和接收装置，这种方法包括●将所述芯片放置成相互接近；●相对一个已知的良好的基准芯片测试每个芯片的发射装置(100)；●选择若干芯片形成一个产生组，而剩下的芯片形成一个接收组(104)；以及●用由产生组产生的信号测试接收组(106)。
2.一种按照权利要求1所述的方法，其中所述芯片在测试前被安装在测试板上。
3.一种按照权利要求1或权利要求2所述的方法，其中对产生组和接收组的选择(104，106)被重复执行(108，110)，直到所有的芯片都已得到测试。
4.一种按照权利要求3所述的方法，其中被选择形成一个产生组的芯片的数量至少部分由测试要求确定。
5.一种按照权利要求4所述的方法，其中所述测试要求规定了一种测试，需要至少两个所产生的信号。
6.一种按照权利要求4或权利要求5所述的方法，其中所述测试要求规定了一种互调测试，需要三个所产生的信号。
7.一种用于测试多个集成电路芯片的测试系统，每个芯片具有发送和接收RF信号的发射装置(10，20)和接收装置(10，30)，所述系统包括计算机(40)，所述计算机具有用于与其所连接的测试装置通信、对所述测试装置进行控制和从所述测试装置获取数据的通信、控制和数据获取装置(55)；包括多个适于物理地接纳放置于其中的芯片并与该芯片电子地接口的芯片插口(82a，b，c)的所述测试装置(80)，其中每个插口配有信号传播装置(88)和衰减装置(86)，用来在计算机(40)的控制下向每一个其他插口发送信号和从每一个其他插口接收信号；以及其中在操作中计算机选择一组芯片(82b)，以产生通过传播装置向一组接收测试芯片(82a)传播的测试信号。
8.一种按照权利要求7所述的系统，其中所述插口位于测试板80上。
9.一种按照权利要求7或权利要求8所述的系统，其中所述由所选择的组产生的信号是射频信号。
10.一种测试板(80)，所述测试板包括多个适于物理地接纳放置于其中的芯片并与该芯片电子地接口的芯片插口(82a，b，c)，其中每个插口配有信号传播装置(88)和衰减装置(86)，用来向每一个其它插口发送由至少一个芯片产生的测试信号，以及从每一个其它插口接收所述测试信号。
11.一种计算机程序，所述计算机程序包括用于当所述程序在一个测试计算机(40)上运行时执行按照权利要求1至4的任何一条所述的方法的指令。
12.一种计算机可读的存储媒体(60)，在所述存储媒体上记录有代表指令的数据，在所述数据加载到一个测试计算机(40)上时，所述指令使所述测试计算机(40)执行按照权利要求1至6的任何一条所述的方法。
全文摘要
本发明描述了一种测试RF芯片是否符合无线电规范的方法和系统。这种系统包括一个具有多个互连的用于接收待测试的芯片的插口(82a，b，c)的测试板(80)。在测试中，用在一组测试芯片内的发射器电路(20)产生的信号来测试装载入系统的其他芯片的接收器(30)的功能。这样，对于需要若干模拟无线电信号的测试来说，可以用由其它芯片产生的信号同时测试多个芯片。此外，这种系统不需要昂贵的专用RF模拟信号产生设备。
文档编号G01R1/04GK1685239SQ03822895
公开日2005年10月19日 申请日期2003年9月12日 优先权日2002年9月28日
发明者B·J·格思里, A·G·斯彭塞 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
