转接装置及转接装置的制造方法与流程

1.本发明属于封装测试技术领域，更具体地说，是涉及一种转接装置及转接装置的制造方法。


背景技术：

2.qfn封装全称是quad flat no-lead package，即方形扁平无引脚封装，bga的全称ball grid array，即焊球阵列封装，它们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)互接。采用该类技术封装的器件是一种表面贴装器件，其特点体积小，表贴安装，应用便捷。在电子系统里，qfn/bga封装是一种非常常用的封装形式。但随着电子系统应用频率逐渐向毫米波段迈进，可应用在高频率的qfn/bga封装也日益增多。不论是国内还是国外，都已有成熟的高频率qfn/bga封装产品应用。但在研制过程中，如何实现高频段甚至毫米波频段的qfn/bga封装准确测试，则成为必须要解决的问题。为了准确指导高频qfn/bga封装研制和应用，必须要有可实现高频段测试、无损伤测试、高精度测试、低插损测试的工具或工装，才能准确评估qfn/bga封装器件性能。
3.现在主要通过按压夹具将qfn/bga封装产品固定在设有pcb板的测试夹具上，测试夹具的pcb板和qfn/bga封装产品还需要相应的测试转换装置。主流的测试转换装置有弹性中介片(interposer)等，其主要由膜性软介质组成，膜性软介质中间嵌入镀金的金属柱后，金属柱下面再放入导电且可弯曲的柔性导电介质。现有弹性中介片与器件焊盘接触的部位为针尖结构(易划伤器件焊盘)，当器件焊盘接触金属柱并施加一定压力后，柔性导电介质与测试工装上的测试基板焊盘接触，实现信号导通这种形式可实现无损测试，而且保证每个测试点都能接触到测试焊盘。但该类型转接片其价格昂贵(单片价格在三万元人民币左右，多为国外进口)，柔性导电介质易变形、易脱落、使用寿命短，一般在十几个或者几十个极限环境试验(例温度循环)后会损坏，无法满足大量测试的需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种转接装置，旨在解决或者至少在一定程度上改善现有qfn/bga封装产品测试用转接装置价格高、寿命低的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，提供一种转接装置，包括位于被测试件和测试pcb板之间的第一微波介质基板以及第二微波介质基板；所述第一微波介质基板上设有若干第一金属化过孔，所述第一金属化过孔的一端固设有第一焊盘，所述第一金属化过孔的另一端固设有第二焊盘，所述第二焊盘上还固设有导电球结构；所述第二微波介质基板上设有若干第二金属化过孔，所述第二金属化过孔的一端固设有与所述导电球结构相连的第三焊盘，所述第二金属化过孔的另一端固设有第四焊盘；
6.所述第一焊盘用于与被测试件和测试pcb板二者其中之一抵接并电连接，所述第四焊盘用于与被测试件和测试pcb板二者其中另一抵接并电连接。
7.进一步地，所述导电球结构为弹性金属球结构。
8.进一步地，所述转接装置还包括与所述第一微波介质基板固定相连的支撑介质板，所述支撑介质板位于所述第一微波介质基板和所述第二微波介质基板之间，所述支撑介质板上设有供所述导电球结构和所述第二焊盘穿过的通孔，所述支撑介质板与所述第二微波介质基板弹性连接。
9.进一步地，所述支撑介质板与所述第二微波介质基板通过弹性粘结剂粘接。
10.进一步地，所述第一金属化过孔内固定填充有第一金属导电柱，所述第一金属导电柱分别与所述第一焊盘和所述第二焊盘电性连接。
11.进一步地，所述第一金属导电柱为铜柱构件。
12.进一步地，所述第二金属化过孔内固定填充有第二金属导电柱，所述第二金属导电柱分别与所述第三焊盘和所述第四焊盘电性连接。
13.进一步地，所述第二金属导电柱为铜柱构件。
14.本发明的再一目的是提供一种转接装置的制造方法，包括：
15.获取所述第一微波介质基板，并在所述第一微波介质基板上制作所述第一金属化过孔、所述第一焊盘和所述第二焊盘；
16.获取所述第二微波介质基板，并在所述第二微波介质基板上制作所述第二金属化过孔、所述第三焊盘和所述第四焊盘；
17.分别对所述第一焊盘、所述第二焊盘、所述第三焊盘和所述第四焊盘进行电镀，以加厚、平整所述第一焊盘、所述第二焊盘、所述第三焊盘和所述第四焊盘；
18.进行植球操作，以使所述第二焊盘和所述第三焊盘通过所述导电球结构相连。
19.本发明提供的转接装置，与现有技术相比，通过设置具有第一金属化过孔的第一微波介质基板、第二金属化过孔的第二微波介质基板以及电连接第一微波介质基板和第二微波介质基板的导电球结构，以此实现被测试件和测试pcb板的电连接测试，整个装置制造成本低廉，使用寿命长。
附图说明
20.图1为本发明实施例提供的转接装置应用时的示意图；
21.图2为本发明实施例提供的转接装置安装在测试夹具上时过程示意图；
22.图3为本发明实施例提供的转接装置的示意图；
23.图4为本发明实施例提供的转接装置的剖视示意图；
24.图5为本发明实施例提供的转接装置制造过程中第一微波介质基板完成制作第一金属化过孔、第一焊盘和第二焊盘后的示意图；
25.图6为本发明实施例提供的转接装置制造过程中第一微波介质基板完成填充、固定金属导电柱后的示意图；
26.图7为本发明实施例提供的转接装置制造过程中第一微波介质基板完成第一焊盘和第二焊盘的加厚和平整作业后的示意图。
27.图中：1、第一焊盘；2、第二焊盘；3、第一微波介质基板；4、第一金属化过孔；5、导电球结构；6、第一金属导电柱；7、支撑介质板；8、被测试件；9、测试pcb板；10、固定夹具；11、按压结构；12、转接装置；13、第二微波介质基板；14、第三焊盘；15、第四焊盘；16、弹性粘结剂。
具体实施方式
28.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
29.需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
32.请参见图1至图7，现对本发明提供的转接装置的实施例进行说明。所述的转接装置12，包括在使用时位于被测试件8和测试pcb板9之间的第一微波介质基板3和第二微波介质基板13。
33.第一微波介质基板3上设有若干第一金属化过孔4，第一金属化过孔4的一端固设有第一焊盘1，第一金属化过孔4的另一端固设有第二焊盘2。第二焊盘2上固设有导电球结构5。当然，第一焊盘1和第二焊盘2肯定与第一金属化过孔4的孔壁是电性连接的。导电球结构5也必然与第二焊盘2是电性连接的。导电球结构5可以是锡球结构、合金球结构或铜球结构等导电球结构。
34.第二微波介质基板13上设有若干第二金属化过孔，第二金属化过孔的一端固设有第三焊盘14，第二金属化过孔的另一端固设有第四焊盘15。第三焊盘14与导电球结构5相连。当然，第三焊盘14和第四焊盘15肯定与第二金属化过孔的孔壁是电性连接的。导电球结构5也必然与第三焊盘14是电性连接的。
35.第一焊盘1用于与被测试件8和测试pcb板9二者其中之一抵接并电连接，第四焊盘15用于与被测试件8和测试pcb板9二者其中另一抵接并电连接。
36.为便于表述，下面以测试时第一焊盘1与被测试件8抵接并电连接、第四焊盘15与测试pcb板9抵接并电连接为例进行说明，本发明实施例提供的转接装置12实际上是测试夹具的一部分。测试夹具包括固定夹具10、固定安装于固定夹具10上的测试pcb板9、本发明实施例提供的转接装置12和与固定夹具10可拆卸连接的按压结构11。对被测试件8进行测试时，本发明实施例提供的转接装置位于测试pcb板9的上侧，被测试件8位于本发明实施例提供的转接装置的上侧，按压结构11位于被测试件8的上侧，按压结构11与固定夹具10安装相连，已将被测试件8和本发明实施例提供的转接装置固定。固定夹具10、测试pcb板9和按压
结构11都是现有技术，在此不再赘述。
37.在本实施例中，第一微波介质基板3和第二微波介质基板13可采用常规的硬度高、介电常数低、高频性能好的射频微波介质材料(即常见的射频/微波基板)，此类基板的金属化过孔制作、印刷电路等加工工艺已经相当成熟，加工成本低廉(成本约几百元)，使用寿命长，而且设计简单，工艺可重构性强。利用印刷电路工艺，可以在第一微波介质基板3和/或第二微波介质基板13上制作与被测试件8端口相对应的电路图形。第一焊盘1和第四焊盘15通常具有一个平整的接触面，其与被测试件8的管脚(或焊盘)或测试pcb板9的焊盘接触面积更大，该接触面的形状可以根据被测试件8的管脚(或焊盘)或测试pcb板9的焊盘而改变，并且不会划伤被测试件8的管脚(或焊盘)或测试pcb板9焊盘，以便于第一焊盘1与被测试件8的管脚良好接触和导电或者便于第四焊盘15与测试pcb板9的焊盘良好接触。第二焊盘2则连接有导电球结构5，第三焊盘14通过导电球结构5与第二焊盘2电性连接。整个结构所采用材质和工艺都比较低廉，制造成本低，而且第一微波介质基板3较为结实，第一焊盘1、第二焊盘2和导电球结构5的连接结构较为结实，不易脱落，使用寿命长；同理第二微波介质基板13使用寿命也较长。并且，经实际测试，本装置可以适用毫米波的测试，频率可达40ghz，插损＜-1db，频率最高可测试到40ghz，温度范围-65℃-150℃。
38.事实上，经申请人调研发现，导电球结构5极易被污染，导电球结构5如果长时间直接接触被测试件8的管脚(或焊盘)或测试pcb板9的焊盘，就容易被污染，被污染容易造成导通性能下降，甚至没有导通效果。所以在本实施例中，特地设置了与导电球结构5相连的第二微波介质基板13，利用第二微波介质基板的焊盘与被测试件8的管脚(或焊盘)或测试pcb板9的焊盘直接接触，避免导电球结构5直接接触，避免其受到污染，提高使用寿命。
39.在这种情况下，在导电球结构5下安装一层介质基板，极大的保护了导电球结构5，使导通性能和使用寿命大大加强。
40.本发明实施例提供的转接装置，与现有技术相比，通过设置具有第一金属化过孔的第一微波介质基板、第二金属化过孔的第二微波介质基板以及电连接第一微波介质基板和第二微波介质基板的导电球结构，以此实现被测试件和测试pcb板的电连接测试，整个装置制造成本低廉，使用寿命长。
41.在一些实施例中，导电球结构为弹性金属球结构。事实上，经申请人调研发现，不管是被测试件8的管脚(或焊盘)还是测试pcb板9的焊盘都存在一些加工误差，这些加工误差会导致被测试件8的管脚(或焊盘)或测试pcb板9的焊盘的接触面不平整，这会导致接触不良。在本实施例中将导电球结构5设置为弹性导电球结构，可以在测试时，借用按压结构11的压合力、并充分利用导电球结构5的弹性，使导电球结构5补偿被测试件8的管脚(或焊盘)或测试pcb板9的焊盘的接触面不平整，使第一焊盘1或第四焊盘15能够充分与被测试件8的管脚(或焊盘)或测试pcb板9的焊盘接触，避免产生接触不良的问题，从而真正实现在大规模产品上的测试应用。弹性导电球结构可采用一些具有弹性性能的合金球等结构。
42.在一些实施例中，请参见图2至图4及图6至图7，第一金属化过孔4内固定填充有第一金属导电柱6，第一金属导电柱6分别与第一焊盘1和第二焊盘2电性连接。第一金属化过孔4填充第一金属导电柱6后与第一微波介质基板3形成类同轴的传输结构，具有更好的测试性能。
43.在一些实施例中，第二金属化过孔内固定填充有第二金属导电柱，第二金属导电
柱分别与第三焊盘14和第四焊盘15电性连接。第二金属化过孔填充第二金属导电柱后与第二微波介质基板13形成类同轴的传输结构，具有更好的测试性能。
44.在一些实施例中，第一金属导电柱6为铜柱构件，以具有更好的测试性能。
45.在一些实施例中，第二金属导电柱为铜柱构件，以具有更好的测试性能。
46.在一些实施例中，请参见图1至图4，本发明实施例提供的转接装置12还包括与第一微波介质基板3相连的支撑介质板7，支撑介质板7位于第一微波介质基板3和第二微波介质基板13之间。支撑介质板7上设有供导电球结构5和第二焊盘2穿过的通孔。支撑介质板7与第二微波介质基板13弹性连接。导电球结构5凸出于支撑介质板7或者是第三焊盘14能够伸入到通孔内，以实现导电球结构5与第三焊盘14的连接。
47.支撑介质板7的设置主要是为了填充第一微波介质基板3和第二微波介质基板13之间的空间，测试使用时，利用导电球结构5的弹性，可将第一微波介质基板3和第二微波介质基板13分别与被测试件8和测试pcb板9的板体抵接，而支撑介质板7在第一微波介质基板3和第二微波介质基板13之间可以起到“承上启下”的作用，使第一微波介质基板3和第二微波介质基板13在测试时间接互相作用。而支撑介质板7与第二微波介质基板13弹性连接就和导电球结构5的弹性设置一样。
48.这样在测试时，第一微波介质基板3或第二微波介质基板13可直接与测试pcb板9的板体抵接，以避免第一焊盘1或第四焊盘15与测试pcb板9上的焊盘的抵接而压坏测试pcb板9的焊盘。支撑介质板7的材质不限，也可以采用与微波介质基板3相同的材质。
49.在一些实施例中，请参见图3，支撑介质板7与第二微波介质基板13可通过弹性粘结剂16粘接的形式实现弹性连接。
50.在一些实施例中，请参见图1至图2，在测试使用时，第一焊盘1与被测试件8抵接并电连接，第四焊盘15与测试pcb板9抵接并电连接。
51.本发明的另一个目的是提供一种转接装置的制造方法，请参见图3至图7，用于对本发明实施例提供的转接装置进行制造。所述的转接装置的制造方法包括以下步骤：
52.s100获取第一微波介质基板3，并在第一微波介质基板3上制作第一金属化过孔4、第一焊盘1和第二焊盘2，本步骤中的工艺较为成熟，工艺成本较低；
53.s300获取第二微波介质基板13，并在第二微波介质基板13上制作第二金属化过孔、第三焊盘14和第四焊盘15，本步骤中的工艺较为成熟，工艺成本较低；
54.s500分别对第一焊盘1、第二焊盘2、第三焊盘14和第四焊盘15进行电镀平整，以对第一焊盘1、第二焊盘2、第三焊盘14和第四焊盘15进行加厚和平整作业，加厚和平整后的第一焊盘1、第二焊盘2、第三焊盘14和第四焊盘15分别具有平整的接触面，硬度得到显著提高，并且相应凸出于第一微波介质基板3或第二微波介质基板13，以便于第一焊盘1和第四焊盘15分别与外焊盘更好的接触，也便于第二焊盘2和第三焊盘14进行植球作业；
55.s700进行植球操作，以使第二焊盘2和第三焊盘14通过导电球结构5相连。
56.本发明实施例提供的转接装置的制造方法，工艺简单，制造过程快，造价较低。
57.在一些实施例中，植球操作为利用焊接，将导电球结构5分别连接第二焊盘2和第三焊盘14。
58.在一些实施例中，第一金属化过孔4和第二金属化过孔的孔径一般为100-150um，电镀平整后的第一焊盘1和第二焊盘2的高度分别比第一微波介质基板3高约40-80um；电镀
平整后的第三焊盘14和第四焊盘15的高度分别比第二微波介质基板13高约40-80um。
59.在一些实施例中，本发明实施例提供的转接装置的制造方法还包括步骤s200向第一金属化过孔4中填充、固定第一金属导电柱6。该步骤位于步骤s100和步骤s300之间，在第一金属化过孔4填充第一金属导电柱6后，与第一微波介质基板3形成类同轴的传输结构，具有更好的测试性能。
60.在一些实施例中，本发明实施例提供的转接装置的制造方法还包括步骤s400向第二金属化过孔中填充、固定第二金属导电柱。该步骤紧随步骤s300之后，在第二金属化过孔填充第二金属导电柱后，与第二微波介质基板13形成类同轴的传输结构，具有更好的测试性能。
61.在一些实施例中，本发明实施例提供的转接装置的制造方法还包括步骤s600获取支撑介质板7，并将支撑介质板7与第一微波介质基板3相连，以及步骤s800将支撑介质板7与第二微波介质基板13弹性连接。步骤s600位于步骤s500和步骤s700之间，步骤s800位于步骤s700之后。
62.在一些实施例中，支撑介质板7与第一微波介质基板3采用胶粘固定连接，支撑介质板7与第二微波介质基板13使用弹性粘结剂16粘接。
63.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。