无损测试毫米波BGA封装组件的方法与流程

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(ballgridarraypackage)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(multichipmodule)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。

技术实现要素：

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。