CN112433072A - 一种用于宽带射频bga接口系统级封装产品的测试夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具，包括压力施加装置、测试夹具底座、测试母板、弹性膜片和定位机构；所述压力施加装置包括导向机构、压板、旋压螺母和旋拧把手；所述导向机构中具有导向槽，并在导向槽上部分具有与旋压螺母匹配的螺纹孔；所述压板安装在导向槽中，所述旋压螺母置于螺纹孔中；所述旋拧把手旋拧旋压螺母。本发明的压力施加装置采用一个旋压螺母对压板施加压力，压板在下压的过程中对待测BGA封装产品施压稳定均匀，待测BGA封装产品上的每个BGA焊球对弹性膜片的压缩量一致，射频信号连通稳定可靠。

Description

一种用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具

技术领域

本发明涉及微波毫米波组件及器件测试领域，尤其是一种用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具。

背景技术

在射频产品测试中，随着宽带射频BGA接口系统级封装产品的出现，需要对各种尺寸的BGA封装射频产品进行射频性能的测试。BGA封装产品射频性能测试夹具的关键在于BGA球与夹具的射频互连对位，及信号连通稳定性。

目前常见的互连方法主要有：

(1)弹性探针连接形式，采用阵列排布探针实现各BGA球与测试夹具母板间的连通，这种连接形式已大量应用在低频数字BGA封装产品中，弹性探针应用在射频BGA封装产品需要经过射频匹配仿真来确定探针的尺寸，同时由于探针尺寸较长，引入的测试插损也较大。

(2)弹性膜片连接形式，其利用弹性膜片材料在压缩时电阻率发生变化的原理来实现信号的阻断与导通，但弹性膜片厚度较薄，允许的压缩量较小，且对下压时的压力均匀性要求较高。

专利号CN110108907A公开了一种BGA封装产品性能测试夹具，该专利中采用的是弹性膜片来连通测试母板和BGA封装产品的方案。且该专利中是采用4个蝶形螺母对压板施加压力，进一步的压板对BGA封装产品施加压力的方法来连通信号。这种方法有几个缺点：

1)每次拆装BGA封装产品都需要拆下4个蝶形螺母和压板，然后再装上去，拆装效率低；

2)弹性膜片较薄，下压量小，要求均匀施压，而实际上压板的施压是靠4个蝶形螺母，该方案不可能对4个螺母同时进行旋拧，所以无法达到均匀施压的目的，因此该加压方案稳定性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具，包括压力施加装置、测试夹具底座、测试母板、弹性膜片和定位机构；所述压力施加装置安装在测试夹具底座上；所述测试母板安装在压力施加装置和测试夹具底座之间；所述弹性膜片置于测试母板的BGA焊盘侧；所述定位机构安装在压力施加装置和测试夹具底座之间，用于对待测BGA封装产品的放置位置进行限位，以确保BGA焊球与测试母板的BGA焊盘间的对位；

所述压力施加装置包括导向机构、压板、旋压螺母和旋拧把手；所述导向机构中具有导向槽，并在导向槽上部分具有与旋压螺母匹配的螺纹孔；所述压板通过安装螺钉和第一压簧安装在导向槽中，所述旋压螺母置于螺纹孔中并处于压板上方；所述旋拧把手旋拧旋压螺母；当旋拧把手旋松旋压螺母时，所述压板在第一压簧回复力的作用下远离待测BGA封装产品，使压板对待测BGA封装产品处于未施加压力状态下，待测BGA封装产品的BGA焊球、弹性膜片、测试母板的BGA焊盘之间存在间隙，无法导通；当旋拧把手旋紧旋压螺母时，旋压螺母带动压板朝向待测BGA封装产品移动，可对待测BGA封装产品进行施加压力，在施加压力到一定程度后，弹性膜片对应BGA焊球的区域产生压缩，电阻率减小，使得待测BGA封装产品的BGA焊球与测试母板的BGA焊盘接触导通，实现BGA封装产品射频性能的测试。

进一步，所述导向机构包括支撑座和翻转导向板；所述支撑座和翻转导向板的一端，通过第一销轴和扭簧铰接；所述翻转导向板的另一端通过第二压簧和第二销轴安装有卡扣，所述支撑座的另一端设有与卡扣匹配的第一限位槽；当旋转翻转导向板至与支撑座平行的位置时，卡扣卡入支撑座的第一限位槽，并在第二压簧的压力作用下实现自锁；当卡扣从支撑座的第一限位槽中弹出，所述翻转导向板依靠扭簧的回复力转动至与支撑座垂直的位置。

进一步，所述翻转导向板上刻有尺寸刻度。

进一步，所述定位机构包括定位框以及定位框背面的至少两个一体加工的定位销钉；所述定位框通过若干螺钉固定在支撑座上，并加工有第二限位槽，用于对待测BGA封装产品的放置位置进行限位；所述测试母板上具有与定位销钉匹配的定位销孔，所述定位销钉穿过弹性膜片与定位销孔对位装配，用于实现装入定位框的待测BGA封装产品的BGA焊球与测试母板的BGA焊盘精确对位。

进一步，所述测试母板背面表贴有N个第一射频连接器；所述测试夹具底座的四周设置有N个第二射频连接器，用于外接测试仪器；各个第一射频连接器在测试夹具底座内通过射频电缆与对应的第二射频连接器互连。

进一步，每根射频电缆等长，并在测试夹具底座内集成有电缆校准直通头。

进一步，所述旋压螺母与压板之间装有圆柱滚子轴承。

进一步，所述测试母板上设有保护盖板。

进一步，所述旋拧把手、旋压螺母和压板的中部开窗。

进一步，所述旋拧把手和旋压螺母采用分离式设计。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的压力施加装置采用一个旋压螺母对压板施加压力，压板在下压的过程中对待测BGA封装产品施压稳定均匀，待测BGA封装产品上的每个BGA焊球对弹性膜片的压缩量一致，射频信号连通稳定可靠。

2、本发明的压力施加装置采用铰链和卡扣自锁方案，可实现快速拆装BGA封装产品，大大提高了测试效率。

3、本发明的翻转导向板上刻有尺寸刻度，可清晰看到旋拧旋压螺母时的下压量，避免对BGA封装产品造成损伤。

4、本发明的定位机构能够保证BGA封装产品的射频信号精确地传输到测试母板上。

5、本发明的每根电缆等长，并在测试夹具底座内集成有电缆校准直通头，电缆的插损可经过电缆校准直通头校准去除，插损更小，测试精度更高。

6、本发明的旋压螺母与压板之间装有圆柱滚子轴承，减小了旋压螺母在旋拧过程中的摩擦力，在对压板施加压力时更省力。

7、本发明的测试母板上设有保护盖，防止多余物进入造成短路。

8、本发明的所述旋拧把手、旋压螺母和压板的中部开窗，对于还未封盖的BGA封装产品，可实现一边测试其射频性能，同时还能实时对BGA封装产品内进行调试。

9、本发明的旋拧把手和旋压螺母是分离式设计，当BGA产品在压力作用下信号连通时，旋拧把手可方便的拆卸，降低夹具的剖面高度，更有利于测试工具的使用。

10、本发明的压板和定位框采用螺钉固定，方便拆卸，支持更换压板和定位框。针对任意尺寸的BGA封装产品，只需更换相应尺寸的定位框和压板，即可实现任意BGA封装产品的测试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具的结构示意图。

图2为本发明实施例的压力施加装置的结构示意图。

图3为本发明实施例的用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具的结构轴侧示意图。

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，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的一种用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具，包括压力施加装置、测试夹具底座、测试母板、弹性膜片和定位机构；所述压力施加装置安装在测试夹具底座上；所述测试母板安装在压力施加装置和测试夹具底座之间；所述弹性膜片置于测试母板的BGA焊盘侧；所述定位机构安装在压力施加装置和测试夹具底座之间，用于对待测BGA封装产品的放置位置进行限位，以确保BGA焊球与测试母板的BGA焊盘间的对位；

所述压力施加装置包括导向机构、压板、旋压螺母和旋拧把手；所述导向机构中具有导向槽，并在导向槽上部分具有与旋压螺母匹配的螺纹孔；所述压板通过安装螺钉和第一压簧安装在导向槽中，所述旋压螺母置于螺纹孔中并处于压板上方；所述旋拧把手旋拧旋压螺母；当旋拧把手旋松旋压螺母时，所述压板在第一压簧回复力的作用下远离待测BGA封装产品，使压板对待测BGA封装产品处于未施加压力状态下，待测BGA封装产品的BGA焊球、弹性膜片、测试母板的BGA焊盘之间存在间隙，无法导通；当旋拧把手旋紧旋压螺母时，旋压螺母带动压板朝向待测BGA封装产品移动，可对待测BGA封装产品进行施加压力，在施加压力到一定程度后，弹性膜片对应BGA焊球的区域产生压缩，电阻率减小，使得待测BGA封装产品的BGA焊球与测试母板的BGA焊盘接触导通，实现BGA封装产品射频性能的测试。

通过上述可知，本发明的压力施加装置采用一个旋压螺母对压板施加压力，压板在下压的过程中对待测BGA封装产品施压稳定均匀，待测BGA封装产品上的每个BGA焊球对弹性膜片的压缩量一致，射频信号连通稳定可靠。

所述导向机构包括支撑座和翻转导向板；所述导向槽和螺纹孔均在翻转导向板上；所述支撑座和翻转导向板的一端，通过第一销轴和扭簧铰接；所述翻转导向板的另一端通过第二压簧和第二销轴安装有卡扣，所述支撑座的另一端设有与卡扣匹配的第一限位槽；当旋转翻转导向板至与支撑座平行的位置时，卡扣卡入支撑座的第一限位槽，并在第二压簧的压力作用下实现自锁；当卡扣从支撑座的第一限位槽中弹出，所述翻转导向板依靠扭簧的回复力转动至与支撑座垂直的位置。本发明的压力施加装置采用铰链和卡扣自锁方案，可实现快速拆装BGA封装产品，大大提高了测试效率。

所述翻转导向板上刻有尺寸刻度，可清晰看到旋拧旋压螺母时的下压量，避免对BGA封装产品造成损伤。需要说明的是，尺寸刻度一般设置在与旋压螺母匹配的周围，便于刻度与下压量对应。

所述定位机构包括定位框以及定位框背面的至少两个一体加工的定位销钉；所述定位框通过若干螺钉固定在支撑座上，并加工有第二限位槽，用于对待测BGA封装产品的放置位置进行限位；所述测试母板上具有与定位销钉匹配的定位销孔，所述定位销钉穿过弹性膜片与定位销孔对位装配，用于实现装入定位框的待测BGA封装产品的BGA焊球与测试母板的BGA焊盘精确对位。本发明的定位机构能够保证BGA封装产品的射频信号精确地传输到测试母板上。

所述测试母板背面表贴有N个第一射频连接器；所述测试夹具底座的四周设置有N个第二射频连接器(如毫米波连接器)，用于外接测试仪器；各个第一射频连接器在测试夹具底座内通过射频电缆与对应的第二射频连接器互连。通过射频电缆连接第一射频连接器和第二射频连接器，使得外接的测试仪器能够通过测试母板连接至待测BGA封装产品，实现BGA封装产品射频性能的测试。作为优选方式，每根射频电缆等长，并在测试夹具底座内集成有电缆校准直通头，电缆的插损可经过电缆校准直通头校准去除，插损更小，测试精度更高。

所述旋压螺母与压板之间装有圆柱滚子轴承，减小了旋压螺母在旋拧过程中的摩擦力，在对压板施加压力时更省力。

所述测试母板上设有保护盖，用于对测试母板上裸漏的器件等进行保护，防止多余物进入造成短路。

所述旋拧把手、旋压螺母和压板的中部开窗，对于还未封盖的BGA封装产品，可实现一边测试其射频性能，同时还能实时对BGA封装产品内进行调试。例如，可采用显微镜在线观察未封盖BGA封装产品内的细节，同时可将工具(如手术刀、探头等)伸入BGA封装产品内进行在线排故。另外，所述旋拧把手和旋压螺母是分离式设计，当BGA产品在压力作用下信号连通时，旋拧把手可方便的拆卸，降低夹具的剖面高度，更有利于测试工具的使用。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

如图2和3所示，图中测试母板尺寸为150mm×100mm×1.5mm，其内布有射频信号及低频控制信号传输线，测试母板采用M2的螺钉固定在测试夹具底座上，测试母板装有裸露器件的部分(如低频连接器等)采用保护盖板进行保护，避免多余物进入引起短路，测试母板背面表贴的第一射频连接器通过射频电缆连接到测试夹具底座侧面的第二射频连接器，实现射频信号从测试母板传输到测试夹具底座对外的第二射频连接器上。压力施加装置通过4个M6的螺钉固定在测试夹具底座上，其中定位框通过其上的定位销钉穿过弹性膜片并精确的装配在测试母板上的定位销钉孔内，确保待测BGA封装产品的BGA焊球和测试母板上的BGA焊盘精确对位。在实际测试过程中，按压卡扣，翻转导向板自动弹开，在定位框的第二限位槽中装入待测BGA封装产品，然后旋转翻转导向板至卡扣自锁，然后顺时针旋拧把手(旋紧)，在旋压螺母带动下，压板对待测BGA封装产品施加压力，弹性膜片在BGA焊球处产生一定的压缩量后电阻减小，使得待测BGA封装产品的BGA焊球与测试母板的BGA焊盘接触导通，实现BGA封装产品射频性能的测试。同时本实施实例中旋拧把手、旋压螺母和压板都是开窗的，进一步的，旋拧把手和旋压螺母是可分离的，在待测BGA封装产品压紧导通后，旋压螺母具有自锁作用，可拆下旋拧把手，降低测试夹具的整体剖面高度，对未封盖的待测BGA封装产品，可采用显微镜观察以及采用手术刀、探头伸进待测BGA封装产品内进行调试。本发明实例测试夹具内集成有电缆校准直通头，可方便的校准掉电缆的插损，可最大程度降低夹具对BGA产品测试的影响。经过实物测试，在DC-40GHz的频段内，本发明测试夹具驻波＜2，测试夹具带来的插损误差在0.5dB以内，测试精度很高。经过测试，安装一件BGA封装产品至旋压螺母拧紧到BGA产品的射频信号稳定连通的时间只需要5S，拆取一件BGA封装产品的时间＜3S，BGA封装产品的拆装效率大大提高，相比专利CN110108907A中的测试夹具，大大提高了测试效率。

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 (10)

1.一种用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具，其特征在于，包括压力施加装置、测试夹具底座、测试母板、弹性膜片和定位机构；所述压力施加装置安装在测试夹具底座上；所述测试母板安装在压力施加装置和测试夹具底座之间；所述弹性膜片置于测试母板的BGA焊盘侧；所述定位机构安装在压力施加装置和测试母板之间，用于对待测BGA封装产品的放置位置进行限位，以确保BGA焊球与测试母板的BGA焊盘间的对位；

所述压力施加装置包括导向机构、压板、旋压螺母和旋拧把手；所述导向机构中具有导向槽，并在导向槽上部分具有与旋压螺母匹配的螺纹孔；所述压板通过安装螺钉和第一压簧安装在导向槽中，所述旋压螺母置于螺纹孔中并处于压板上方；所述旋拧把手旋拧旋压螺母；当旋拧把手旋松旋压螺母时，所述压板在第一压簧回复力的作用下远离待测BGA封装产品，使压板对待测BGA封装产品处于未施加压力状态下，待测BGA封装产品的BGA焊球、弹性膜片、测试母板的BGA焊盘之间存在间隙，无法导通；当旋拧把手旋紧旋压螺母时，旋压螺母带动压板朝向待测BGA封装产品移动，可对待测BGA封装产品进行施加压力，在施加压力到一定程度后，弹性膜片对应BGA焊球的区域产生压缩，电阻率减小，使得待测BGA封装产品的BGA焊球与测试母板的BGA焊盘接触导通，实现BGA封装产品射频性能的测试。

2.根据权利要求1所述的用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具，其特征在于，所述导向机构包括支撑座和翻转导向板；所述支撑座和翻转导向板的一端，通过第一销轴和扭簧铰接；所述翻转导向板的另一端通过第二压簧和第二销轴安装有卡扣，所述支撑座的另一端设有与卡扣匹配的第一限位槽；当旋转翻转导向板至与支撑座平行的位置时，卡扣卡入支撑座的第一限位槽，并在第二压簧的压力作用下实现自锁；当卡扣从支撑座的第一限位槽中弹出，所述翻转导向板依靠扭簧的回复力转动至与支撑座垂直的位置。

3.根据权利要求1所述的用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具，其特征在于，所述翻转导向板上刻有尺寸刻度。

4.根据权利要求1所述的用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具，其特征在于，所述定位机构包括定位框以及定位框背面的至少两个一体加工的定位销钉；所述定位框通过若干螺钉固定在支撑座上，并加工有第二限位槽，用于对待测BGA封装产品的放置位置进行限位；所述测试母板上具有与定位销钉匹配的定位销孔，所述定位销钉穿过弹性膜片与定位销孔对位装配，用于实现装入定位框的待测BGA封装产品的BGA焊球与测试母板的BGA焊盘精确对位。

5.根据权利要求1所述的用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具，其特征在于，所述测试母板背面表贴有N个第一射频连接器；所述测试夹具底座的四周设置有N个第二射频连接器，用于外接测试仪器；各个第一射频连接器在测试夹具底座内通过射频电缆与对应的第二射频连接器互连。

6.根据权利要求5所述的用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具，其特征在于，每根射频电缆等长，并在测试夹具底座内集成有电缆校准直通头。

7.根据权利要求1所述的用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具，其特征在于，所述旋压螺母与压板之间装有圆柱滚子轴承。

8.根据权利要求1所述的用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具，其特征在于，所述测试母板上设有保护盖板。

9.根据权利要求1所述的用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具，其特征在于，所述旋拧把手、旋压螺母和压板的中部开窗。

10.根据权利要求1所述的用于宽带射频BGA接口系统级封装产品的测试夹具，其特征在于，所述旋拧把手和旋压螺母采用分离式设计。

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