文献标识码: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200903
中文引用格式: 张晓庆,刘德喜,祝大龙,等. DC-40 GHz通用化BGA封装的射频微系统测试技术研究[J].电子技术应用,2021,47(1):2-6,10.
英文引用格式: Zhang Xiaoqing,Liu Dexi,Zhu Dalong,et al. Research on generalized testing technology of DC-40 GHz RF microsystem in BGA package[J]. Application of Electronic Technique,2021,47(1):2-6,10.
0 引言
球栅阵列(Ball Grid Array,BGA)封装技术由美国Motorola公司于1989年开发,其使用焊球取代传统封装的金属丝和连接器,并以面阵列的形式排列于基板背面来连接集成电路中传输的电信号[1],从而实现在I/O数目上的大大增加,同时可以使电信号连接距离大幅缩小,提高信号传递速度,减少信号损耗与延迟。随着微电子封装技术向小尺寸、低功耗、高性能等方向飞速发展,射频微系统集成技术符合未来电子器件小型化发展趋势的要求[2],因此作为常用实现形式之一的BGA封装技术近年来愈发受到关注。
由于球栅阵列(BGA)封装端口非连接器结构,无法直接连接矢量网络分析仪进行S参数测量,因此对BGA封装的测试夹具的引入必不可少。为实现夹具与测试封装的可重复使用,目前采用的测试夹具与BGA封装一般以压接为主,常见的互连方法主要有弹性探针连接[3]、铆纽扣连接形式、膜片连接形式[4]等,其中膜片连接方法适用于数字信号和10 GHz以内的射频信号传输测试,对更高频率的射频信号的性能测试效果较差;铆纽扣连接方法可以完成25 GHz以下射频信号的测试,但其装配及返修更换非常复杂,且其插损较大。因此,引入一种易加工易操作、电接触良好、造价低廉且可重复使用的BGA封装测试方法可以为射频BGA封装的设计与加工带来很大便利。
基于上述需求,本文设计了一种用于射频微系统BGA封装模块的微波测试夹具,并为其设计了相应校准件。提出的微波测试方法为免焊接测试,因此具有可重复使用的特点;对设计的测试夹具进行仿真分析,仿真结果显示夹具具有良好的电接触性,且由于其特殊的焊球压触点形状,使用该测试夹具对BGA封装模块进行测试时对焊球的损坏较小;设计的测试夹具具有易加工、安装难度小、取放料方便等优点。同时,根据直通反射延迟线(Through-Reflect-Line,TRL)校准原理为该测试夹具设计了相应的校准件并仿真分析,其中开路校准件的回波损耗小于0.11 dB,接近全反射,直通和延迟线校准件的插入损耗都小于0.28 dB,满足TRL校准的设计要求,可以有效消除测试夹具带来的误差项。
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作者信息:
张晓庆,刘德喜,祝大龙,史 磊,刘亚威
(北京遥测技术研究所,北京100094)