CN109655733B - 无损测试毫米波bga封装组件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种无损测试毫米波BGA封装组件的方法，旨在提供一种易于拆装、灵活度高且对被测BGA封装组件无二次损伤的无损测试方法。本发明通过下述技术方案予以实现：测试时，金属盒体(1)将被测BGA封装组件(2)倒扣在第一介质基板(7)上，BGA封装组件(2)的焊球与高频毛纽扣(5)及低频毛纽扣(6)实现弹性触碰；低频毛纽扣(6)接触低频转接线(14)的圆片，连通指状线形成的低频测试接口；高频信号通过高频毛纽扣(5)垂直过渡到高阻抗匹配线(11)，通过低阻抗匹配线(12)传输到共面传输线(13)形成的标准50欧姆通用高频测试接口；通过共面线(13)及低频转接线(14)，可对BGA封装组件(2)的性能进行无损测试。

Description

无损测试毫米波BGA封装组件的方法
技术领域
本发明属于微波技术领域，具体为用于对毫米波BGA封装组件性能进行测试的方法。
背景技术
近年来，毫米波器件性能的不断提高，成本的不断降低，有力地促进了毫米波在各个领域的应用。随着毫米波电路集成度的提高，具有高密度高低频I/O接口，能适用于大规模SMT组装工艺的球栅阵列BGA(Ball Grid Array Package)封装已作为一种主流封装技术。BGA球栅阵列封装是在封装体基板的底部制作阵列焊球作为电路的I/O端与印刷线路板(PCB)互连。采用该项技术封装的器件是一种表面贴装型器件，能够实现多芯片组件MCM(MultiChip Module)的高密度、高性能集成。
在毫米波频段，将多个毫米波芯片封装成BGA组件，在表贴焊接在PCB板上之前，须确保芯片封装后组件的功能状态正常。因此，需要先对封装组件进行测试，以便根据其性能指标进行筛选。若BGA封装组件采用焊接装配到PCB板进行测试的方式，在测试完成后取下BGA封装组件的过程，会对BGA封装的焊球造成一定损伤。因此，这对毫米波BGA封装组件的无损测试提出了迫切需求。
在毫米波频段，测试插座不仅需要保证BGA封装与PCB板的低频电气连通，还需考虑高频传输匹配问题。在现有的无损测试的方法中，通常将弹簧、弹性针，弹性银颗粒及弹性银纽扣等作为BGA封装组件的焊球与微波PCB板之间的连接媒介。弹簧式可用频率较低，难以用于毫米波频段；而弹性针、弹性银颗粒及弹性银纽扣虽具有优异的高频传输特性，但成本较高且加工周期长。另外，弹性针还易对焊球造成损伤。
发明内容
本发明的目的是针对现有毫米波BGA封装组件测试方法中的不足，提供一种易于拆装、灵活度高、成本低廉且对被测BGA封装组件无二次损伤的无损测试方法。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：一种无损测试毫米波BGA封装组件的方法，具有如下特征：在第二介质基板15的正面覆铜面上，刻蚀一块向上对应BGA封装组件2上高频焊球3的接地铜面10和与其正交并对应低频焊球4的带圆片指状的低频转接线14，并在所述接地铜面10的长条方向上制出带圆片的高阻抗匹配线11和与其延伸相连的低阻抗匹配线12，以及与所述低阻抗匹配线12终端相连的共面传输线13，金属化过孔17将正面接地铜面10与背面大面积下接地铜面16连通，保证良好的高频接地，在第一介质基板7背面覆铜面刻蚀与接地铜面10位置对应且形状相同的焊接铜面9，并在基板上7制出与被测BGA封装组件2焊球一一对应的非金属化过孔8；第一介质基板7通过其焊接铜面9与第二介质基板(15)焊接固联为一体，然后将作为连接BGA封装组件2与第二介质基板15之间的垂直连接媒介的毛纽扣，填装于第一介质基板7的非金属化过孔8中，构成测试插座；测试时，金属盒体1将被测BGA封装组件2倒扣在第一介质基板7上，BGA封装组件2的焊球弹性触碰上述毛纽扣；低频毛纽扣6接触低频转接线14的圆片，连通指状线形成的低频测试接口；高频信号通过高频毛纽扣5垂直过渡到高阻抗匹配线11，通过低阻抗匹配线12传输到共面传输线13形成的标准50欧姆通用高频测试接口；从而对BGA封装组件2的性能进行测试。
本发明相对于现有技术具有如下有益效果：
结构简单，提高测试的可靠性。本发明采用毛纽扣作为高低频信号垂直传输媒介：高频毛纽扣5和第一介质基板7共同构成介质填充类同轴传输线实现高频信号传输；单只低频毛纽扣6直接弹性压接互联，实现低频信号的传输。毛纽扣的压缩量能够确保BGA封装2的焊球与第二介质基板15上的走线实现良好电气连接。且毛纽扣具有很小的弹性接触力，测试过程中能够保护BGA封装组件的焊球不受损伤。
可适应工程变化，设计灵活度高。本发明采用介质基板支撑毛纽扣的结构，将高频毛纽扣5及低频毛纽扣6填装于第一介质基板7的非金属化过孔8中：低频毛纽扣6穿过非金属化过孔8与第二介质基板15上的低频转接线14的圆片弹性接触实现低频电气连接；高频毛纽扣5穿过非金属化过孔8，其中心毛纽扣与高阻抗匹配线11的圆片弹性连接，其余毛纽扣与接地铜面10弹性连接。高频毛纽扣5与第一介质基板7形成的介质类同轴传输线结构，和高阻抗匹配线11及低阻抗匹配线12共同参与阻抗匹配。可根据BGA封装组件测试的具体需求，调节第一介质基板7的材料与厚度、高阻抗匹配线11与低阻抗匹配线12的尺寸来优化应用频段的高频传输性能，提升了不同频段和带宽设计的灵活性。
成本低廉，加工周期短。本发明在多个方面进行低成本设计，采用的第一介质板7的过孔均无需金属化，省去了第一介质基板的上铜面电路；将两只单层介质基板通过焊接堆叠固联，避免使用多层PCB叠压工艺。
采用本发明的用于毫米波BGA封装组件与PCB互联可分离的测试方法，可以避免焊接过程，保护被测BGA焊球不受损伤；同时还有利于BGA封装组件的筛选、调试及修复工作；能用于对毫米波频段BGA封装组件的快速无损测试。
附图说明
图1是本发明一种无损测试毫米波BGA封装组件的方法的叠层示意图。
图2是图1分解示意图。
图3是图1的仰视分解示意图。
图中：1金属盒体，2BGA封装组件，3高频焊球，4低频焊球，5高频毛纽扣，6低频毛纽扣，7第一介质基板，8非金属化过孔，9焊接铜面，10接地铜面，11高阻抗匹配线，12低阻抗匹配线，13共面传输线，14低频转接线，15第二介质基板，16大面积下接地铜面，17金属化过孔。
为了使本发明的目的及技术方案更加清晰，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。
具体实施方式
参阅图1-图3。根据本发明，在第二介质基板15的正面覆铜面上，刻蚀一块向上对应BGA封装组件2上高频焊球3的接地铜面10和与其正交并对应低频焊球4的带圆片的指状低频转接线14，并在所述接地铜面10的长条方向上制出带圆片的高阻抗匹配线11和与其延伸相连的低阻抗匹配线12，以及与所述低阻抗匹配线12终端相连的共面传输线13，第二介质基板15的背面覆铜形成大面积下接地铜面16，并采用U形金属化过孔17将接地铜面10与大面积下接地铜面16连通，保证高频良好的接地效果；在第一介质基板7背面刻蚀形状与接地铜面10对应位置相同的焊接铜面9，并制出与被测BGA封装组件2焊球一一对应的非金属化过孔8。第二介质基板15的长宽尺寸大于第一介质基板7的长宽尺寸，保证两者固联后露出共面传输线13与低频转接线14形成的对外测试接口。
测试前，第一介质基板7通过其背面焊接铜面9与第二介质基板15焊接固联；将高频毛纽扣5及低频毛纽扣6填装于第一介质基板7的非金属化过孔8中，高频连接毛纽扣5穿过非金属化过孔8，其中心毛纽扣与高阻抗匹配线11的圆片弹性连接，其余毛纽扣与接地铜面10弹性连接；低频毛纽扣6穿过非金属化过孔8与低频转接线14上的线阵圆片实现性弹性连接，构成固联一体的测试插座。
测试时，金属盒体1将被测BGA封装组件2倒扣固联在第一介质基板7上，使BGA封装组件2的焊球与上述毛纽扣实现弹性触碰；低频毛纽扣6向上与BGA封装组件低频焊球4弹性触碰，向下与低频转接线14的线阵圆片接触，形成低频连通的测试接口；BGA封装组件2高频焊球3上的高频信号通过高频毛纽扣5垂直过渡，经高阻抗匹配线11与低阻抗匹配线12，传输到共面传输线13形成的标准50欧姆通用高频测试接口；最终形成图1所示的具有低频转接线14及共面传输线13的对外测试接口，可对毫米波BGA封装组件的性能进行无损测试的典型测试插座结构。
测试完成后，可直接将被测BGA封装组件2拆下；该测试插座可重复利用。
本发明在使用时，可根据BGA封装组件焊球不同分布形式的应用需求，改变第一介质基板7的过孔位置及大小；同时，基于被测BGA封装组件2的工作频段，灵活地调节第一介质基板7的材料与厚度以及高阻抗匹配线11与低阻抗匹配线12的尺寸进行高频阻抗匹配设计。在特定的工作频段内，可通过仿真设计实现高频信号的良好传输。
以上所述的具体实施例，对本发明进行了进一步详细地阐述。应当理解，本处描述的具体实施例仅以解释本发明，并不限于本发明中的BGA封装组件的焊球分布形式及对外高低频的测试接口数量。

Claims (9)

1.一种无损测试毫米波BGA封装组件的方法，具有如下特征：在第一介质基板（7）制出与被测BGA封装组件（2）焊球一一对应的非金属化过孔（8），在第二介质基板（15）的正面覆铜面上，刻蚀一块向上对应BGA封装组件（2）上高频焊球（3）的接地铜面（10）和与其正交并对应低频焊球（4）的带圆片指状的低频转接线（14），并在所述接地铜面（10）的长条铜面上制出带圆片的高阻抗匹配线（11）和与其延伸相连的低阻抗匹配线（12），以及与所述低阻抗匹配线（12）终端相连的共面传输线（13）；然后将第一介质基板（7）和第二介质基板（15）层叠固联为一体，将作为连接BGA封装组件（2）与第二介质基板（15）之间的垂直连接媒介的高频毛纽扣（5）及低频毛纽扣（6），填装于第一介质基板（7）的非金属化过孔（8）中，形成上下弹性触碰的电气连通结构，构成测试插座；测试时，金属盒体（1）将被测BGA封装组件（2）倒扣在第一介质基板（7）上，BGA封装组件（2）的焊球弹性触碰上述毛纽扣；低频毛纽扣（6）接触低频转接线（14）的圆片，连通指状线形成的低频测试接口；高频信号通过高频毛纽扣（5）垂直过渡到高阻抗匹配线（11），通过低阻抗匹配线（12）传输到共面传输线（13）形成的标准50欧姆通用高频测试接口，对BGA封装组件（2）的性能进行无损测试。
2.如权利要求1所述的一种无损测试毫米波BGA封装组件的方法，其特征在于：在所述毛纽扣中，高频毛纽扣（5）与第一介质基板（7）构成介质类同轴线，并弹性触碰高阻抗匹配线（11）。
3.如权利要求1所述的一种无损测试毫米波BGA封装组件的方法，其特征在于：所述圆片及围绕接地铜面（10）实现高频电气连接，从而形成了高频毛纽扣（5）向上弹性触碰BGA封装组件（2）上的高频焊球（3），向下弹性接触高阻抗匹配线（11），沿低阻抗匹配线（12）连通到共面传输线（13），构成BGA封装组件（2）传输高频信号的对外测试接口。
4.如权利要求1所述的一种无损测试毫米波BGA封装组件的方法，其特征在于：低频毛纽扣（6）向上弹性触碰BGA封装组件（2）上的低频焊球（4），向下弹性接触低频转接线（14）上的线阵圆片，沿低频转接线（14）传输低频信号，形成BGA封装组件（2）传输低频信号的对外测试接口。
5.如权利要求1所述的一种无损测试毫米波BGA封装组件的方法，其特征在于：测试前，将高频毛纽扣（5）填装于第一介质基板（7）的非金属化过孔（8）中，高频连接毛纽扣（5）穿过非金属化过孔（8），其中心毛纽扣与高阻抗匹配线（11）的圆片弹性连接，其余毛纽扣与接地铜面（10）弹性连接。
6.如权利要求1所述的一种无损测试毫米波BGA封装组件的方法，其特征在于：第二介质基板（15）的长宽尺寸大于第一介质基板（7）的长宽尺寸。
7.如权利要求1所述的一种无损测试毫米波BGA封装组件的方法，其特征在于：第一介质基板（7）刻蚀底面覆铜面与接地铜面（10）位置对应且形状相同的焊接铜面（9），用于与第二介质基板（15）焊接固联。
8.如权利要求1所述的一种无损测试毫米波BGA封装组件的方法，其特征在于：第二介质基板（15）底面覆铜面接地铜面（16），金属化过孔（17）将接地铜面（10）与大面积下接地铜面（16）连通，保证良好的高频接地效果。
9.如权利要求1所述的一种无损测试毫米波BGA封装组件的方法，其特征在于：第一介质基板（7）与第二介质基板（15）通过焊接构成固联一体的测试插座。
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