CN112485646A - 基于毛纽扣的bga芯片垂直互连测试模块 - Google Patents

基于毛纽扣的bga芯片垂直互连测试模块 Download PDF

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Abstract

基于毛纽扣的BGA芯片垂直互连测试模块，包括基座，所述基座的内部安装有PCB电路板，所述PCB电路板的表面嵌入有外部接口、第一SMA连接器以及第二SMA连接器；所述PCB电路板的表面设有毛纽扣模块，所述毛纽扣模块内置有矩形阵列分布的射频微波检测体，所述射频微波检测体的底端电性连接PCB电路板，所述射频微波检测体为毛纽扣连接器；所述毛纽扣模块的顶部活动卡装有上盖板合件,所述上盖板合件包括外座体和浮动部件；本发明通过内导体结构实现阻抗匹配，减小不连续性，基于毛纽扣伸缩的特性，射频微波检测体不用焊接，而是以压接的方式实现射频微波检测体、待测BGA芯片以及PCB板之间的连接，使得微波信号以及电信号良好的匹配传输，降低信号失配现象。

Description

基于毛纽扣的BGA芯片垂直互连测试模块
技术领域
本发明属于电路电子测试技术领域，特别涉及基于毛纽扣的BGA芯片垂直互连测试模块。
背景技术
随着电子装备***中制造工艺和集成电路设计能力的不断进步，微电子制造工业中芯片功能的增强和集成规模的不断扩大，需要的输入/输出引线也越来越多,大大增加了以BGA(Ball Grid Array)芯片封装为代表的应用与普及。因此对BGA芯片高效地检测有着迫切的需求。
传统的芯片测试模块由于频率较低视为集中参数电路，一般只考虑芯片以及其他器件IV性能、逻辑功能，而忽略了连接这些器件的传输线对信号的影响。其芯片测试模块一般包括带有探针孔的金属型导向板、固定座和保持板以及弹簧探针，并将弹簧探针直接设置在探针孔内，在测试过程中，弹簧探针结构测试通过频率低，阻抗大，无法满足高频和高速测试。随着电路***时钟频率的提高和芯片核心运算速度的不断加快，测试电路特性更接近分布参数电路，芯片测试模块要充分考虑传输线分布参数特性，减小不连续性，才能使其能够满足高频微波信号和高速测试的需求。
现有的芯片测试模块中的射频微波检测体、PCB电路板以及待测BGA芯片引脚之间为焊接连接，此种结构，不便于更换待测BGA芯片，操作不够灵活，并且焊接设计对待测BGA芯片的引脚有损伤，导致芯片的测试数据不够准确。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了基于毛纽扣的BGA芯片垂直互连测试模块，具体技术方案如下：
基于毛纽扣的BGA芯片垂直互连测试模块，包括基座，所述基座的内部安装有PCB电路板，所述PCB电路板的表面嵌入有外部接口、第一SMA连接器以及第二SMA连接器；
所述第一SMA连接器包括第一连接端子、第二连接端子，所述第二SMA连接器包括第三连接端子、第四连接端子，所述第一连接端子到第三连接端子的电路传输线长度与所述第二连接端子到第四连接端子的电路传输线长度相同；
所述PCB电路板的表面设有毛纽扣模块，所述毛纽扣模块内置有矩形阵列分布的射频微波检测体，所述射频微波检测体的底端电性连接PCB电路板，所述射频微波检测体为毛纽扣连接器；
所述毛纽扣模块的顶部活动卡装有上盖板合件,所述上盖板合件包括外座体和浮动部件，所述外座体卡装于毛纽扣模块的顶部，所述外座体的内部安装有浮动部件，所述浮动部件间隔位于射频微波检测体的正上方，所述浮动部件、射频微波检测体之间的间隙为BGA芯片安装区域，所述浮动部件用以下压BGA芯片。
进一步的，所述毛纽扣模块包括外框体、定位板、介质基座；所述外框体的内部开设有凹槽，所述凹槽的内部中部嵌入有介质基座，所述介质基座的内部中部嵌入有矩形阵列的射频微波检测体，所述凹槽的内部安装有定位板，所述定位板的中部开设有BGA芯片安装孔，所述BGA芯片安装孔相对位于射频微波检测体的上方。
进一步的，所述浮动部件包括旋钮、轴套，所述轴套的顶端设有旋钮，所述轴套的底部螺旋贯穿于外座体，所述轴套的底端设有压块，所述压块相对置于BGA芯片安装孔的正上方。
进一步的，所述外座体包括盖板、弹簧以及夹板，所述盖板的中心处螺旋贯穿轴套，所述夹板对称安装于盖板的两侧，所述夹板的中部与盖板转动连接，所述夹板的底端为锁紧端、顶端为活动端，所述锁紧端夹持于外框体的侧部，所述活动端的内壁嵌入有弹簧，所述弹簧背离夹板的另一端嵌入于外框体内。
进一步的，所述外框体的侧壁开设有内凹的锁紧槽，所述夹板的锁紧端夹持嵌入于锁紧槽内。
进一步的，所述介质基座的内部由上至下依次开设有连续的第一内孔、第二内孔以及第三内孔；所述第一内孔的内径与第三内孔的内径相同，所述第二内孔的内径小于第一内孔的内径，所述第一内孔的顶端为喇叭状；所述第一内孔与第二内孔形成第一补偿台阶，所述第二内孔与第三内孔形成第二补偿台阶，所述射频微波检测体的顶端与第一补偿台阶、第二补偿台阶配合装配。
进一步的，所述射频微波检测体包括探针保护帽和弹性探针，所述弹性探针置于第三内孔中，所述弹性探针与PCB电路板的焊盘连接，所述弹性探针的顶端设有探针保护帽，所述弹性探针为毛纽扣结构，所述探针保护帽包括上柱体、下柱体，所述上柱体贯穿第一内孔、第二内孔，所述下柱体的外径大于上柱体的外径，所述下柱体置于第三内孔中且与第二补偿台阶抵触。
本发明的有益效果是：
1、通过内导体结构实现阻抗匹配，减小不连续性，基于毛纽扣伸缩的特性，射频微波检测体不用焊接，而是以压接的方式实现射频微波检测体、待测BGA芯片以及PCB板之间的连接，使得微波信号以及电信号良好的匹配传输，降低信号失配现象。
2、免焊接方式不仅提高了芯片测试模块的可靠性，同时也极大提高芯片的测试效率。
附图说明
图1示出了本发明的基于毛纽扣的BGA芯片垂直互连测试模块的结构示意图；
图2示出了本发明的上盖板合件结构示意图；
图3示出了本发明的毛纽扣模块结构示意图；
图4示出了本发明的上盖板合件与毛纽扣模块连接结构示意图；
图5示出了本发明的介质基座与射频微波检测体连接结构示意图；
图中所示：1、基座；2、PCB电路板；3、上盖板合件；31、旋钮；32、轴套；321、压块；33、盖板；34、弹簧；35、夹板；351、活动端；352、锁紧端；4、毛纽扣模块；41、外框体；411、锁紧槽；42、定位板；421、BGA芯片安装孔；43、介质基座；431、第一内孔；432、第二内孔；433、第三内孔；44、射频微波检测体；441、探针保护帽；442、弹性探针；5、外部接口；6、第一SMA连接器；61、第一连接端子；62、第二连接端子；7、第二SMA连接器，71、第三连接端子；72、第四连接端子。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
基于毛纽扣的BGA芯片垂直互连测试模块，包括基座1，所述基座1的内部安装有PCB电路板2，所述PCB电路板2的表面嵌入有外部接口5、第一SMA连接器6以及第二SMA连接器7；
所述第一SMA连接器6包括第一连接端子61、第二连接端子62，所述第二SMA连接器7包括第三连接端子71、第四连接端子72，所述第一连接端子61到第三连接端子71的电路传输线长度与所述第二连接端子62到第四连接端子72的电路传输线长度相同；
SMA连接器及其传输线的长度是等长的，既可以做单端***损耗测试校准，也可以做差分对***损耗测试校准，第一连接端子61到第三连接端子71的电路传输线长度是芯片测试链路的电路传输线长度的两倍，当测得芯片链路的***损耗减去校准线***损耗的一半，就是芯片实际的***损耗，因此，得到了更精确的芯片测试数据；
所述PCB电路板2的表面设有毛纽扣模块4，所述毛纽扣模块4内置有矩形阵列分布的射频微波检测体44，所述射频微波检测体44的底端电性连接PCB电路板2，所述射频微波检测体44为毛纽扣连接器；
PCB电路板2包括顶层，射频层，电源层，地层，控制层，底层，过孔。顶层上面有单个焊盘和阵列焊盘，SMA连接器压接于顶层的单个焊盘上面，毛纽扣模块放置于顶层的阵列焊盘上面，过孔安装于顶层上端，外部接口与过孔相连接，焊接与电路板上端，射频信号布线在射频层，电源信号布线在电源层，控制信号布线在控制层。
所述毛纽扣模块4的顶部活动卡装有上盖板合件3,所述上盖板合件3包括外座体和浮动部件，所述外座体卡装于毛纽扣模块4的顶部，所述外座体的内部安装有浮动部件，所述浮动部件间隔位于射频微波检测体44的正上方，所述浮动部件、射频微波检测体44之间的间隙为BGA芯片安装区域；浮动部件在向下运动时，会下压BGA芯片，使得BGA芯片能够与射频微波检测体44充分连接，不需要通过焊接技术让它们相互连接，被测对象无损伤，在芯片测试过程中省时省力，提高芯片测试效率；同时，外座体与毛纽扣模块卡装连接，便于上盖板合件拆卸，可以灵活、方便的更换被测对象。
如图2所示，所述浮动部件包括旋钮31、轴套32，所述轴套32的顶端设有旋钮31，所述轴套32的底部螺旋贯穿于外座体，所述轴套32的底端设有压块321，所述压块321相对置于BGA芯片安装孔421的正上方；轴套螺纹贯穿，可实现转动轴套时，即可带动压块上下运动，压块便可向下运动压紧BGA芯片。
如图3所示，所述毛纽扣模块4包括外框体41、定位板42、介质基座43；所述外框体41的内部开设有凹槽，所述凹槽的内部中部嵌入有介质基座43，所述介质基座43的内部中部嵌入有矩形阵列的射频微波检测体44，所述凹槽的内部安装有定位板42，所述定位板42的中部开设有BGA芯片安装孔421，所述BGA芯片安装孔421相对位于射频微波检测体44的上方；BGA芯片安装孔421用以作为BGA芯片的安装区域。
如图4所示，所述外座体包括盖板33、弹簧34以及夹板35，所述盖板33的中心处螺旋贯穿轴套32，所述夹板35对称安装于盖板33的两侧，所述夹板35的中部与盖板33转动连接，所述夹板35的底端为锁紧端352、顶端为活动端351，所述锁紧端夹持于外框体41的侧部，所述活动端的内壁嵌入有弹簧34，所述弹簧34背离夹板35的另一端嵌入于外框体41内；在弹簧的作用下，夹板可夹持在外框体上，实现上盖板合件与毛纽扣模块的装配固定，可操作活动端，利用杠杆原理，带动锁紧端向外运动，即可实现夹板与毛纽扣模块分离；从而便于上盖板合件的装配固定和分离拆卸。
所述外框体41的侧壁开设有内凹的锁紧槽411，所述夹板35的锁紧端夹持嵌入于锁紧槽411内；锁紧槽与夹板的配合，便于定位。
如图5所示，所述介质基座43的内部由上至下依次开设有连续的第一内孔431、第二内孔432以及第三内孔433；所述第一内孔431的内径与第三内孔433的内径相同，所述第二内孔432的内径小于第一内孔431的内径，所述第一内孔431的顶端为喇叭状；所述第一内孔431与第二内孔432形成第一补偿台阶，所述第二内孔432与第三内孔433形成第二补偿台阶，所述射频微波检测体44的顶端与第一补偿台阶、第二补偿台阶配合装配；
所述射频微波检测体44包括探针保护帽441和弹性探针442，所述弹性探针442置于第三内孔433中，所述弹性探针442与PCB电路板2的焊盘连接，所述弹性探针442为毛纽扣结构，毛纽扣是由一根金属丝经一定的工艺制作成型的具有特定外形尺寸的弹性体；
所述弹性探针442的顶端设有探针保护帽441，所述探针保护帽441包括上柱体、下柱体，所述上柱体贯穿第一内孔431、第二内孔432，所述下柱体的外径大于上柱体的外径，所述下柱体置于第三内孔433中且与第二补偿台阶抵触；整个射频SMA连接器基于50Ω的特性阻抗设计，为了形成补偿，探针保护帽做成阶梯结构，形成高抗补偿，第一补偿台阶、第二补偿台阶，可以用于调节射频微波检测体与BGA芯片接触处的阻抗匹配；弹性探针采用毛纽扣结构，作为射频微波信号主要传输通道，同时在与被测物体接触部位也构置了同轴结构的传输通道，可通过设置补偿结构以较好的达到阻抗匹配效果以减少射频微波信号的反射。
采用一体式集成设计，可对被测对象所有的微波信号、控制信号、电源端口作对应的检测端口引出，体积较小，可以满足进线测试的需求。
PCB板上有校准测试端，可以方便地减掉测试电路SMA连接器及电路传输线的***损耗，得到更精确的芯片测试数据。
本发明在实施时，将待测的BGA芯片置于BGA芯片安装孔421内，使得BGA芯片的底部引脚与射频微波检测体44的探针保护帽441初步接触；
扣合上盖板合件3，弹簧34反向推动夹板35，使得夹板35的锁紧端352扣合嵌入外框体41的锁紧槽411内，此时盖板33压紧在外框体41上，压块321位于BGA芯片的正上方；
拧动旋钮31，轴套32沿着盖板33内的螺孔向下旋动，进而带动压块321向下运动，压块321下压BGA芯片，BGA芯片的下引脚与探针保护帽441充分接触，探针保护帽441推动弹性探针442发生形变，毛纽扣结构的弹性探针442与PCB电路板2充分电性接触。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于毛纽扣的BGA芯片垂直互连测试模块，其特征在于：包括基座(1)，所述基座(1)的内部安装有PCB电路板(2)，所述PCB电路板(2)的表面嵌入有外部接口(5)、第一SMA连接器(6)以及第二SMA连接器(7)；
所述第一SMA连接器(6)包括第一连接端子(61)、第二连接端子(62)，所述第二SMA连接器(7)包括第三连接端子(71)、第四连接端子(72)，所述第一连接端子(61)到第三连接端子(71)的电路传输线长度与所述第二连接端子(62)到第四连接端子(72)的电路传输线长度相同；
所述PCB电路板(2)的表面设有毛纽扣模块(4)，所述毛纽扣模块(4)内置有矩形阵列分布的射频微波检测体(44)，所述射频微波检测体(44)的底端电性连接PCB电路板(2)，所述射频微波检测体(44)为毛纽扣连接器；
所述毛纽扣模块(4)的顶部活动卡装有上盖板合件(3),所述上盖板合件(3)包括外座体和浮动部件，所述外座体卡装于毛纽扣模块(4)的顶部，所述外座体的内部安装有浮动部件，所述浮动部件间隔位于射频微波检测体(44)的正上方，所述浮动部件、射频微波检测体(44)之间的间隙为BGA芯片安装区域。
2.根据权利要求1所述的基于毛纽扣的BGA芯片垂直互连测试模块，其特征在于：所述毛纽扣模块(4)包括外框体(41)、定位板(42)、介质基座(43)；所述外框体(41)的内部开设有凹槽，所述凹槽的内部中部嵌入有介质基座(43)，所述介质基座(43)的内部中部嵌入有矩形阵列的射频微波检测体(44)，所述凹槽的内部安装有定位板(42)，所述定位板(42)的中部开设有BGA芯片安装孔(421)，所述BGA芯片安装孔(421)相对位于射频微波检测体(44)的上方。
3.根据权利要求2所述的基于毛纽扣的BGA芯片垂直互连测试模块，其特征在于：所述浮动部件包括旋钮(31)、轴套(32)，所述轴套(32)的顶端设有旋钮(31)，所述轴套(32)的底部螺旋贯穿于外座体，所述轴套(32)的底端设有压块(321)，所述压块(321)相对置于BGA芯片安装孔(421)的正上方。
4.根据权利要求3所述的基于毛纽扣的BGA芯片垂直互连测试模块，其特征在于：所述外座体包括盖板(33)、弹簧(34)以及夹板(35)，所述盖板(33)的中心处螺旋贯穿轴套(32)，所述夹板(35)对称安装于盖板(33)的两侧，所述夹板(35)的中部与盖板(33)转动连接，所述夹板(35)的底端为锁紧端(352)、顶端为活动端(351)，所述锁紧端(352)夹持于外框体(41)的侧部，所述活动端(351)的内壁嵌入有弹簧(34)，所述弹簧(34)背离夹板(35)的另一端嵌入于外框体(41)内。
5.根据权利要求4所述的基于毛纽扣的BGA芯片垂直互连测试模块，其特征在于：所述外框体(41)的侧壁开设有内凹的锁紧槽(411)，所述夹板(35)的锁紧端夹持嵌入于锁紧槽(411)内。
6.根据权利要求2所述的基于毛纽扣的BGA芯片垂直互连测试模块，其特征在于：所述介质基座(43)的内部由上至下依次开设有连续的第一内孔(431)、第二内孔(432)以及第三内孔(433)；所述第一内孔(431)的内径与第三内孔(433)的内径相同，所述第二内孔(432)的内径小于第一内孔(431)的内径，所述第一内孔(431)的顶端为喇叭状；所述第一内孔(431)与第二内孔(432)形成第一补偿台阶，所述第二内孔(432)与第三内孔(433)形成第二补偿台阶，所述射频微波检测体(44)的顶端与第一补偿台阶、第二补偿台阶配合装配。
7.根据权利要求6所述的基于毛纽扣的BGA芯片垂直互连测试模块，其特征在于：所述射频微波检测体(44)包括探针保护帽(441)和弹性探针(442)，所述弹性探针(442)置于第三内孔(433)中，所述弹性探针(442)与PCB电路板(2)的焊盘连接，所述弹性探针(442)为毛纽扣结构，所述弹性探针(442)的顶端设有探针保护帽(441)，所述探针保护帽(441)包括上柱体、下柱体，所述上柱体贯穿第一内孔(431)、第二内孔(432)，所述下柱体的外径大于上柱体的外径，所述下柱体置于第三内孔(433)中且与第二补偿台阶抵触。
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