封装天线良率检测装置
阅读说明：本技术 封装天线良率检测装置 (Package antenna yield detection device ) 是由 苏胜义 乔鸿培 李子胜 蔡宪毅 黄荣书 叶柏榕 邱邦诚 邱宗文 于 2020-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种封装天线良率检测装置,供检测一封装天线是否为良品,其包括测试箱、测试载板、N个标准天线及测试机。测试箱具有测试窗户,测试载板包括有射频信号线,N个标准天线分别设置在测试箱内的不同位置,测试机包括信号产生器、信号分析仪及运算控制单元；信号分析仪接收封装天线发射的辐射电磁波或N个标准天线发射的测试信号,并产生相对应的振幅信号,运算控制单元接收振幅信号,且将振幅信号与一个预设标准值相比对以判断封装天线是否为良品,因此,本发明不需要如传统技术全面量测封装天线的球面场型就能判断是否为良品。(The invention relates to a package antenna yield detection device for detecting whether a package antenna is good or not. The test box is provided with a test window, the test carrier plate comprises a radio frequency signal wire, the N standard antennas are respectively arranged at different positions in the test box, and the test machine comprises a signal generator, a signal analyzer and an operation control unit; the signal analyzer receives the radiation electromagnetic waves emitted by the packaged antenna or the test signals emitted by the N standard antennas and generates corresponding amplitude signals, the operation control unit receives the amplitude signals and compares the amplitude signals with a preset standard value to judge whether the packaged antenna is good or not, and therefore the method can judge whether the packaged antenna is good or not without the need of comprehensively measuring the spherical field pattern of the packaged antenna like the prior art.)
技术领域
本发明涉及检测装置，特别涉及一种封装天线良率检测装置。
背景技术
参阅图1，传统封装天线良率检测装置包括隔离箱110、标准天线120及网络分析仪130，隔离箱110的顶面具有开口111，标准天线120设置于隔离箱110中并位于隔离箱110的底面上。传统封装天线良率检测需将封装天线140设置于测试载板150上，接着将封装天线140对准隔离箱110的开口111后将测试载板150设置于隔离箱110的顶面上，使封装天线140位于开口111且面向隔离箱110内的标准天线120，网络分析仪130电连接标准天线120及封装天线140，并通过标准天线120去量测封装天线140的收发功能是否正常。
现今5G系统的封装天线具有波束切换功能，甚至是多波束的场型，然而传统封装天线良率检测装置只有检测单一个固定方向的辐射参数(例如振幅)，并不适用于现今5G的封装天线，只检测单一方向的辐射参数难以满足5G通信时代的封装天线需求。另一方面，若要对每一颗出厂的封装天线做全球面的辐射场型量测，则每一颗封装天线所花费的检测时间将增加许多，因此对封装天线进行全球面的辐射场型量测只适用研发阶测试，而不适用于工厂制造时的高速检测。
发明内容
为了解决前述的缺点，本发明提出了一种不需要全面量测封装天线球面场型，而是通过相关于封装天线场型的多个振幅信号，借此快速检测封装天线良率的装置。
本发明封装天线良率检测装置供检测封装天线是否为良品，包括有：
测试箱，具有测试窗户，测试窗户用以供封装天线的电磁波穿透入测试箱内；
测试载板，包括有射频信号线以电连接封装天线；
N个标准天线，分别间隔设置在测试箱内部的不同位置，N是大于或等于2的正整数；以及
测试机，其包括信号产生器、信号分析仪及运算控制单元；
射频信号线一端与封装天线电连接，另一端与信号产生器电连接；
信号分析仪电连接每一个标准天线，并通过每一个标准天线接收来自封装天线的一辐射电磁波，且根据每一个标准天线所接收到的辐射电磁波的振幅对应产生一个振幅信号；
运算控制单元电连接信号分析仪以接收各个振幅信号，且将各个振幅信号与一个预设标准值相比对以判断此封装天线是否为良品。
优选地，每一个该标准天线具有一个编号i，信号分析仪根据编号i的标准天线所接收到的辐射电磁波的振幅对应产生编号i的振幅信号Ai，其中，变量i为1~N中的任一个整数，运算控制单元将编号i的振幅信号Ai与编号i的预设标准值Si相比对，若每一个振幅信号Ai与预设标准值Si间的差值均小于一阈值SD(i)，则判断此封装天线为良品。
另一种封装天线良率检测装置，供检测封装天线是否为良品，包括有：
测试箱，具有测试窗户，测试窗户用来让封装天线的电磁波穿透入测试箱内
测试载板，包括有射频信号线以电连接封装天线；
N个标准天线，分别间隔设置在测试箱内部的不同位置，N是大于或等于2的正整数；以及
测试机，包括信号产生器、信号分析仪及运算控制单元；
射频信号线一端与封装天线电连接，另一端与信号分析仪电连接；
信号产生器电连接每一个标准天线，并通过每一个标准天线发射测试信号；
信号分析仪通过测试载板及封装天线接收各个测试信号，并根据各个测试信号的振幅产生相对应的振幅信号；
运算控制单元电连接信号分析仪以接收各个振幅信号，且将各个振幅信号与预设标准值相比对以判断此封装天线是否为良品。
优选地，每一个该标准天线具有一个编号i，信号产生器通过编号i的各个标准天线发射编号i的测试信号，其中变量i=1~N，信号分析仪接收编号i的测试信号，并根据接收后的编号i的测试信号对应产生编号i的振幅信号Ai，运算控制单元将编号i的振幅信号Ai与编号i的预设标准值Si相比对，若每一个振幅信号Ai与预设标准值Si间的差值均小于阈值SD(i)，则判断该个封装天线为良品。
优选地，测试箱包括顶板、底板及四片侧板，四片侧板围绕设置于顶板及底板之间，并分别连接于顶板及底板的四边，测试窗户设置于顶板上。
优选地，本发明包括至少一个反射镜，该至少一个反射镜设置于测试箱中且分别贴附于四片侧板上。
优选地，测试载板还包括一条基频控制线，这条基频控制线的一端电连接封装天线，另一端用以接收波束切换控制信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是︰利用设置在测试箱内的N个﹙N=2、3、4、5…﹚标准天线与封装天线两者间做无线电磁波的收发，并以测试机将N个振幅信号与预设标准值做简单的比对就能相较传统技术只从一个角度量测得到更精准的结果，且降低封装天线检测所耗费的时间，另一方面，由于本发明是用来大量逐一检测封装天线出厂质量是否合格，而非精准量测辐射场型，所以本发明的测试箱内甚至也不需要贴昂贵的吸波材料，因此相较传统天线场型量测更具低成本、易建置、可移动的优势。
附图说明
图1是本发明封装天线良率检测装置第一较佳实施例的剖面侧视示意图。
图2是第一较佳实施例的测试机的方块示意图。
图3是本发明第一较佳实施例的局部示意图。
图4是本发明第一较佳实施例的示意图，说明标准天线的数量是4个。
图5是本发明第一较佳实施例的示意图，说明标准天线的数量是8个。
图6是本发明第一较佳实施例还包括一切换开关的示意图。
图7是本发明第二较佳实施例的剖面侧视示意图。
图8是本发明第三较佳实施例还包括多个平面反射镜的示意图。
图9是本发明第三较佳实施例还包括多个凹面反射镜的示意图。
图10是封装天线的示意图。
图11是一种传统封装天线良率检测装置的示意图。
符号说明：
1,140：封装天线；
10：封装测试基座；
11、12、13、14：封装天线切换开关；
2：测试箱；
21：顶板；
211：测试窗户；
22：底板；
23：侧板；
3、150：测试载板；
31：射频信号线；
32：基频控制线；
4、120：标准天线；
5：测试机；
51：信号产生器；
52：信号分析仪；
521：信号切换开关；
53：运算控制单元；
54：可编程逻辑控制器；
55：电源供应器；
9：反射镜；
110：隔离箱；
111：开口；
130：网络分析仪；
Ai：振幅信号；
Si：预设标准值；
SD(i)：阈值；
W：电磁波。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参阅图1及图2，于第一较佳实施例中，本发明封装天线良率检测装置用以检测封装天线1的良率，本发明包括测试箱2、测试载板3、N个标准天线4及测试机5，在第一较佳实施例中，封装天线1作为发射天线而N个标准天线4作为接收天线。
测试箱2为活动式结构，可折叠收阖而呈平板状或是撑开而呈箱型，也可以是固定式的长方箱型，测试箱2包括顶板21、底板22及四片侧板23。四片侧板23围绕设置于顶板21及底板22之间，并分别连接于顶板21及底板22的四边，顶板21有测试窗户211，测试窗户211供用以让封装天线1所发出的电磁波W穿透入测试箱2内。
N个标准天线4分别间隔地设置在测试箱2内部的不同位置，N是大于或等于2的正整数。图3显示的是N=3的实施状态，图4显示的是N=4的实施状态，即四个标准天线4设置于测试箱2的底板22，图5显示的是N=8的实施状态，即其中四个标准天线4设置于测试箱2的底板22，另外四个标准天线4分别设置于测试箱2内的四片侧板23。
测试机5如图2所示包括信号产生器51、信号分析仪52、运算控制单元53、可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller, PLC）54及电源供应器55，其中，信号产生器51、信号分析仪52及运算控制单元53分别电连接可编程逻辑控制器54。
请配合参看图1及图3，测试载板3设置于顶板21上，测试载板3上设置有一个封装测试基座10，封装测试基座10用以设置封装天线1，封装天线1可外露于封装测试基座10的底面，将封装天线1固定于测试箱2的测试窗户211处，使封装天线1面向设置于测试箱2中的这N个标准天线4，且信号产生器51及运算控制单元53设置于测试载板3上。测试载板3包括一条射频信号线31及一条基频控制线32，射频信号线31的一端电连接封装天线1，射频信号线31的另一端电连接信号产生器51，测试机5还可以通过射频信号线31以传导的方式量测封装天线1的射频传导特性参数(例如S参数)，基频控制线32的一端电连接封装天线1，基频控制线32的另一端用以接收运算控制单元53所传输的波束切换控制信号，此波束切换控制信号用以控制封装天线1的波束成型，此外，测试机5还可以通过基频控制线32量取封装天线1的基频特性参数(例如直流位准验证及供给)。
信号分析仪52电连接每一个标准天线4，并通过每一个标准天线4去接收封装天线1所产生的辐射电磁波，每一个标准天线4标示為编号i，信号分析仪52根据编号i的各个标准天线4所接收到的辐射电磁波的振幅对应产生编号i的振幅信号Ai，其中，变量i为1~N中任一整数。
运算控制单元53将编号i的振幅信号Ai与编号i的预设标准值Si相比对以检测封装天线1是否为良品，若每一个振幅信号Ai与相对应的预设标准值Si间的差值均小于阈值SD(i)则判断封装天线1质量良好，为良品，相反则判断封装天线1存在损坏，为不良品。如此判断的原因在于本发明可应用在于封装天线经由产线制造后的逐一检测流程，在量产前可以先选取已知良好的封装天线1，并经由本实施例量得对应编号i=1~N的振幅信号Ai，其中，每一个标准天线4接收良好的封装天线1所发射的辐射电磁波，信号分析仪52根据编号i的各标准天线4所接收到的辐射电磁波的振幅，产生良好的该个封装天线1对应编号i=1~N的该个振幅信号Ai，并依序当作编号i=1~N的该個预设标准值Si，而如果是良品的封装天线1所量到对应编号i的各个振幅信号Ai会与对应编号i的各个预设标准值Si趋近一致，优选地，各个振幅信号Ai可几乎等于各个预设标准值Si，相对地，非良品的封装天线1所量到的各个振幅信号Ai中，其中至少会有一个或多个显著地偏离各个预设标准值Si，也就是至少一个|Ai-Si|> SD(i)，i=1~N的任一者。
另外，信号分析仪52可以是如图1所示的多连接埠，通过各连接埠与每一个标准天线4电连接，信号分析仪52也可以如图6所示的单连接埠再串接一个1×N的信号切换开关521在这N个标准天线4与信号分析仪52之间，使信号分析仪52通过信号切换开关521与这N个标准天线4电连接。
图7是本发明的第二较佳实施例，第二较佳实施例与第一较佳实施例的差异在于︰这N个(N=7)标准天线4作为发射天线而封装天线1作为接收天线，信号分析仪52及运算控制单元53设置于测试载板3上，信号产生器51电连接每一个标准天线4，并通过编号i的各个标准天线4发射编号i的测试信号，其中变量i=1~N，而射频信号线31的一端电连接封装天线1，另一端电连接信号分析仪52，信号分析仪52通过测试载板3及封装天线1去接收编号i的测试信号，并对应接收后的编号i的这个测试信号产生编号i的一个振幅信号Ai。
同样地，运算控制单元53将编号i的振幅信号Ai与编号i的一个预设标准值Si相比对以检测封装天线1是否为良品，若每一个振幅信号Ai与相对应的预设标准值Si间的差值均小于阈值SD(i)则判断封装天线1良好，相反则损坏。而于本发明的第二较佳实施例中，预设标准值Si是选取自已知良好的一个封装天线1，并经由本实施例量得对应编号i=1~N的振幅信号Ai，其中，信号产生器51通过编号i的各个标准天线4发射编号i的一个测试信号，其中变量i=1~N，信号分析仪52根据已知良好的封装天线1所接收的编号i的测试信号，对应产生编号i的振幅信号Ai，并依序当作编号i=1~N的预设标准值Si。
参阅图8及图9，是本发明第三较佳实施例的示意图，第三较佳实施例相较第一或第二较佳实施例进一步包括︰分别贴附于这些侧板23的两反射镜9。两反射镜可为平面镜或凹面镜，而于图8中各个反射镜9以平面镜表示，于图9中各个反射镜9以凹面镜表示，这两反射镜9用来将封装天线1所偏向这些侧板23的辐射波束反射到这N个标准天线4，如此，运算控制单元6还可以通过这些标准天线4搜集封装天线1于各种不同波束成型﹙beamforming﹚时直接入射或是反射的多种环境信号，并加以储存形成大数据数据库，特别是将已判断为不良品的封装天线1于各种波束切换时这N个标准天线4所收到来自封装天线1的多个信号储存，并利用人工智能(AI)技术归纳出不良品的封装天线1大多是切换到何种波束型态时发生错误，并由此倒推如图10中所示的封装天线1其封装天线切换开关11~14中的哪一个或多个发生损坏。
与现有技术相比，本发明封装天线良率检测装置的有益效果是︰(1)、利用设置在测试箱2内的N个﹙N=2、3、4、5…﹚标准天线4与封装天线1两者间做无线电磁波的收发，再以运算控制单元53将N个振幅信号Ai与预设标准值Si做简单的比对，就能取得相较于图11所示的先前技术技术只从一个角度量测得到更精准的结果，且降低封装天线检测所耗费的时间，另一方面，由于本发明是用来大量逐一检测封装天线出厂的质量是否合格，而非精准量测封装天线的辐射场型，所以本发明中的测试箱2内不需要贴附昂贵的吸波材料，因此相较传统天线场型量测更具低成本、易建置、可移动的优势；及(2)、相较传统技术还可以如前所述判断一颗封装天线1中有哪些封装天线切换开关11~14发生损坏。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
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