一种用于试验的陶瓷柱栅阵列的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于试验的陶瓷柱栅阵列，属于电子装联【技术领域】。本发明的CCGA实现了对真实CCGA器件的完全模拟。自制CCGA试验件选用和真实器件完全相同的陶瓷基板材料，焊柱，焊膏，以及相应的加工制作工艺。本发明通过在CCGA上设计菊花链电路，与印制板菊花链电路相配合，可以有效监测CCGA器件引脚焊接过程中电性能的变化情况。避免了实际使用中的CCGA器件进行电性能测试过程中，需设计大量的外围电路，使用相应的元器件，并对各器件进行焊接，成本昂贵，过程复杂。
【专利说明】一种用于试验的陶瓷柱栅阵列
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于试验的陶瓷柱栅阵列，属于电子装联【技术领域】。
【背景技术】
[0002]陶瓷柱栅阵列(Ceramic Column Grid Array,以下简称CCGA)组件是陶瓷球栅阵列(CBGA)封装的一个扩展。CCGA并不使用高熔体球，而是通过使用高熔圆柱体，更灵活的互连，实现了可靠性的显着提高。CCGA封装还具备耐高温、耐高压和良好的抗潮湿性能等特性。目前，CCGA已广泛应用于军事、航空和航天电子产品中，成为设计人员优选的封装形式。
[0003]但CCGA器件特殊的封装形式也加大了工艺实施和质量保证的难度；该类器件主要生产厂家为国外军事领域的巨头企业，国内对该类器件的研究才刚刚起步，业内对CCGA器件焊接的可靠性却远未达到理想的水平，特别是在需要反复经受力学振动和温度循环等试验的航天产品应用中，器件失效案例也时有发生。
[0004]国内对CCGA器件的焊接可靠性研究刚刚起步。传统对新器件焊接可靠性试验方式是直接选用真实器件进行焊接试验，这种方式可以在大量试验的基础上得到真实的工艺参数，但需耗费一定数量的真实器件。当器件价格较低，可以较容易大量采购到时，才可实施。但宇航级的CCGA器件价格在每片十万以上，且可获得性极差，造成无法开展传统意义上以大量样本为基础的工艺试验。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于试验的陶瓷柱栅阵列，制造成本只需千元，解决了 CCGA器件价格昂贵，可获取性差等因素，无法对其开展大量工艺试验的难题，该工装上设计的专用菊花链电路可用来有效检测CCGA器件的焊接质量，避免了工艺试样件没有内部芯片无法检测焊接性能的影响。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0007]本发明的一种用于试验的陶瓷柱栅阵列，该陶瓷柱栅阵列包括陶瓷基板、焊柱和印制板；
[0008]所述陶瓷基板材料为Al2O3，在1600°C温度下共烧得到陶瓷基板，陶瓷基板的底面丝网印刷有直径为0.8mm的焊盘及菊花链电路；焊盘间距为1.27mm ；
[0009]焊柱直径为0.5mm，材料为Pb90Snl0，通过回流焊接的方式与陶瓷基板对应焊盘焊接，共需717根；
[0010]印制板上有用丝网印刷的焊盘及菊花链电路；焊盘直径为0.8mm，焊盘间距为1.27mm ；
[0011]印制板上有和陶瓷基板相对应的菊花链电路，陶瓷基板上的菊花链电路与印制板上的菊花链电路通过焊柱形成闭环电路；
[0012]焊柱通过焊接的方式焊接在陶瓷基板的焊盘和对应的印制板的焊盘之间；[0013]陶瓷基板外形尺寸为35mm*35mm，四角为1.27*45°的直倒角，厚度为2.5mm。
[0014]所述的焊柱高度为2.2mm圆柱体，焊柱分布为27*27，间距为1.27mm的均匀阵列；
[0015]焊柱的两端都选用熔点为183°C的Pb37Sn63焊料。
[0016]有益效果
[0017]本发明的CCGA克服了焊接试验成本昂贵的难题，只需传统试验方法不到百分之一的成本，为开展大子样量的CCGA器件焊接试验提供解决方案。
[0018]本发明的CCGA实现了对真实CCGA器件的完全模拟。自制CCGA试验件选用和真实器件完全相同的陶瓷基板材料，焊柱，焊膏，以及相应的加工制作工艺。
[0019]本发明通过在CCGA上设计菊花链电路，与印制板菊花链电路相配合，可以有效监测CCGA器件引脚焊接过程中电性能的变化情况。避免了实际使用中的CCGA器件进行电性能测试过程中，需设计大量的外围电路，使用相应的元器件，并对各器件进行焊接，成本昂贵，过程复杂。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为陶瓷基板上的焊盘的位置分布图及菊花链电路示意图；
[0021]图2为印制板上的焊盘的位置分布图及菊花链电路示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0023]实施例
[0024]一种用于试验的陶瓷柱栅阵列，该陶瓷柱栅阵列包括陶瓷基板、焊柱和印制板；
[0025]所述陶瓷基板材料为Al2O3，在1600°C温度下共烧得到陶瓷基板，陶瓷基板的底面丝网印刷有直径为0.8mm的焊盘及菊花链电路；焊盘间距为1.27mm ；
[0026]焊柱直径为0.5mm，材料为Pb90Snl0，通过回流焊接的方式与陶瓷基板对应焊盘焊接，共需717根；焊柱通过钎料丝切成长度为2.2mm的短柱；
[0027]印制板上有用丝网印刷的焊盘及菊花链电路；焊盘直径为0.8mm，焊盘间距为
1.27mm ；
[0028]印制板上有和陶瓷基板相对应的菊花链电路，陶瓷基板上的菊花链电路与印制板上的菊花链电路通过焊柱形成闭环电路；
[0029]焊柱通过焊接的方式焊接在陶瓷基板的焊盘和对应的印制板的焊盘之间；
[0030]陶瓷基板外形尺寸为35mm*35mm，四角为1.27*45°的直倒角，厚度为2.5mm。
[0031]所述的焊柱高度为2.2mm圆柱体，焊柱分布为27*27，间距为1.27mm的均匀阵列；
[0032]焊柱的两端都选用熔点为183°C的Pb37Sn63焊料。
[0033]陶瓷基板上的焊盘的位置分布图如图1所示，焊盘分布为27*27，27行编号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27 ；27 列编号为 A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、R、T、U、V、W、Y、AA、AB、AC、AD、AE、AF、AG。在四角
上分别缺少3个焊盘。共有焊盘数位27*27-3*4=717个。
[0034]菊花链电路如图1所示，连接关系为:B2连接C1、AE1连接AF2、AG3连接AG25、AF26连接AE27、C27连接B26、A25连接A3 ；A4连接B3、C2连接D1、AD1连接AE2、AF3连接AG4、AG24 连接 AF25、AE26 连接 AD27、D27 连接 C26、B25 连接 A24 ；A5 连接 B4、C3 连接 D2、El连接F1、G1连接H1、J1连接K1、L1连接Ml、NI连接PU Rl连接T1、U1连接V1、W1连接YUAAl 连接 AB1、AC I 连接 AD2、AE3 连接 AF4、AG5 连接 AG6、AG7 连接 AG8、AG9 连接 AG IO、AGll 连接 AG12、AG13 连接 AG14、AG15 连接 AG16、AG17 连接 AG18、AG19 连接 AG20、AG21 连接 AG22、AG23 连接 AF24、AE25 连接 AD26、AC27 连接 AB27、AA27 连接 Y27、W27 连接 V27、U27连接T27、R27连接P27、N27连接M27、L27连接K27、J27连接H27、G27连接F27、E27连接D26、C25连接B24; A6连接B5、C4连接D3、E2连接F2、G2连接H2、J2连接K2、L2连接M2、N2连接P2、R2连接T2、U2连接V2、W2连接Y2、AA2连接AB2、AC2连接AD3、AE4连接AF5、AF6 连接 AF7、AF8 连接 AF9、AFlO 连接 AFl1、AF12 连接 AF13、AF14 连接 AF15、AF16 连接AF17、AF18 连接 AF19、AF20 连接 AF21、AF22 连接 AF23、AE24 连接 AD25、AC26 连接 AB26、AA26 连接 Y26、W26 连接 V26、U26 连接 T26、R26 连接 P26、N26 连接 M26、L26 连接 K26、J26连接 H26、G26 连接 F26、E26 连接 D25、C24 连接 B23、A22 连接 A21; Dll 连接 D10、D9 连接 E8、F7连接G6、H5连接J4、K4连接L4、M4连接N4、P4连接R4、T4连接U4、V4连接W4、Y5连接AA6、AB7 连接 AC8、AD9 连接 AD10、ADll 连接 AD12、AD13 连接 AD14、AD15 连接 AD16、AD17连接 AD18、AD19 连接 AC20、AB21 连接 AA22、Y23 连接 W24、V24 连接 U24、T24 连接 R24、P24连接N24、M24连接L24、K24连接J23、H22连接G2UF20连接E19、D18连接D17; L13连接M13、M12 连接 N12、P12 连接 R12、T12 连接 U12、U13 连接 U14、U15 连接 U16、U17 连接 T17、R17 连接 P17、N17 连接 M17、M16 连接 M15、N13 连接 N14、N15 连接 N16、P13 连接 P14、P15连接P16、R13连接R14、R15连接R16、T13连接T14、T15连接T16、U13连接U14、U15连接U16。
[0035]印制板上的焊盘的位置分布图如图2所示，印制板焊盘编号规则与陶瓷基板焊盘—致。
[0036]菊花链电路如图2所示，连接关系为:A3连接B2、AF2连接AG3、AG25连接AF26、AE27 连接 C27、B26 连接 A25;B3 连接 C2、D1 连接 AD1、AE2 连接 AF3、AG4 连接 AG24、AF25 连接AE26、AD27连接D27、C26连接B25;B4连接C3、D2连接EUFl连接GUHl连接JUKI连接L1、M1连接N1、Pl连接RUTl连接U1、V1连接W1、Y1连接AAUABl连接AC1、AD2连接AE3、AF4 连接 AG5、AG6 连接 AG7、AG8 连接 AG9、AG10 连接 AG11、AG12 连接 AG13、AG14 连接AG15、AG16 连接 AG17、AG18 连接 AG19、AG20 连接 AG21、AG22 连接 AG23、AF24 连接 AE25、AD26 连接 AC27、AB27 连接 AA27、Y27 连接 W27、V27 连接 U27、T27 连接 R27、P27 连接 N27、M27 连接 L27、K27 连接 J27、H27 连接 G27、F27 连接 E27、D26 连接 C25、B24 连接 A23; B5 连接C4、D3连接E2、F2连接G2、H2连接J2、K2连接L2、M2连接N2、P2连接R2、T2连接U2、V2连接W2、Y2连接AA2、AB2连接AC2、AD3连接AE4、AF5连接AF6、AF7连接AF8、AF9连接AF10、AFll 连接 AF12、AF13 连接 AF14、AF15 连接 AF16、AF17 连接 AF18、AF19 连接 AF20、AF21 连接 AF22、AF23 连接 AE24、AD25 连接 AC26、AB26 连接 AA26、Y26 连接 W26、V26 连接U26、T26 连接 R26、P26 连接 N26、M26 连接 L26、K26 连接 J26、H26 连接 G26、F26 连接 E26、D25连接C24、B23连接A22;A11连接BlUBll连接ClUCll连接DlUDlO连接D9、E8连接F7、G6连接H5、J4连接K4、L4连接M4、N4连接P4、R4连接T4、U4连接V4、W4连接Y5、AA6连接 AB7、AC8 连接 AD9、AD10 连接 AD11、AD12 连接 AD13、AD14 连接 AD15、AD16 连接 AD17、AD18 连接 AD19、AC20 连接 AB21、AA22 连接 Y23、W24 连接 V24、U24 连接 T24、R24 连接 P24、N24 连接 M24、L24 连接 K24、J23 连接 H22、G21 连接 F20、E19 连接 D18、D17 连接 C17、C17连接B17、B17连接A17; A13连接B13、B13连接C13、C13连接D13、D13连接E13、E13连接F13、F13 连接 G13、G13 连接 H13、H13 连接 J13、J13 连接 K13、K13 连接 L13、M13 连接 M12、N12 连接 P12、R12 连接 T12、U12 连接 U13、N13 连接 P13、R13 连接 T13、N14 连接 N15、P14连接P15、R14连接R15、T14连接T15、U14连接U15、U16连接U17、T16连接T17、R16连接R17、P16 连接 P17、N16 连接 N17、M16 连接 M17、M15 连接 L15、L15 连接 K15、K15 连接 J15、J15 连接 Η15、Η15 连接 G15、G15 连接 F15、F15 连接 Ε15、Ε15 连接 D15、D15 连接 C15、C15连接Β15、Β15连接Α15。
[0037]由于陶瓷基板上的菊花链电路与印制板上的菊花链电路通过焊柱形成闭环电路，所以通过对菊花链上不同位置的测试点电阻值的观测，可有效判定焊点焊接质量。
[0038]本发明未详细说明内容为本领域技术人员公知技术。
【权利要求】
1.一种用于试验的陶瓷柱栅阵列，其特征在于:该陶瓷柱栅阵列包括陶瓷基板、焊柱和印制板； 陶瓷基板的底面丝网印刷有直径为0.8mm的焊盘及菊花链电路；焊盘间距为1.27mm ； 印制板上有用丝网印刷的焊盘及菊花链电路；焊盘直径为0.8mm，焊盘间距为1.27mm ； 印制板上有和陶瓷基板相对应的菊花链电路，陶瓷基板上的菊花链电路与印制板上的菊花链电路通过焊柱形成闭环电路。
2.根据权利要求1所述的一种用于试验的陶瓷柱栅阵列，其特征在于:陶瓷基板外形尺寸为35mm*35mm,四角为1.27*45°的直倒角，厚度为2.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于试验的陶瓷柱栅阵列，其特征在于:焊柱高度为2.2mm圆柱体，焊柱分布为27*27，间距为1.27mm的均匀阵列。
4.根据权利要求1所述的一种用于试验的陶瓷柱栅阵列，其特征在于:焊柱的两端都选用熔点为183°C的Pb37Sn63焊料。
5.根据权利要求1所述的一种用于试验的陶瓷柱栅阵列，其特征在于:陶瓷基板材料为Al2O3，在1600°C温度下共烧得到陶瓷基板。
6.根据权利要求1所述的一种用于试验的陶瓷柱栅阵列，其特征在于:焊柱直径为0.5mm，材料为Pb90Snl0，通过回流焊接的方式与陶瓷基板对应焊盘焊接。
【文档编号】H05K1/11GK103687291SQ201310692766
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】廖声冲, 何伟, 李国丛, 王佳 申请人:北京遥测技术研究所, 航天长征火箭技术有限公司