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
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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