КОНТАКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЧ-МИКРОСХЕМ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к контактным устройствам. Может быть использована для обеспечения электрического контакта между выводами микросхемы и контактными площадками на печатной плате без использования различных способов поверхностного монтажа микрокомпонентов. Изделие предназначено для обеспечения возможности измерения электрических характеристик при проведении необходимых видов испытаний на этапах разработки и изготовления электронной компонентной базы.
Известно контактное устройство для испытания микросхем, в котором электрическое соединение обеспечивается при помощи плоского контакта с двумя параллельными электропроводящими ветвями /1/. При измерениях микросхема закрепляется в устройстве посредством прижима к контактам, которые соединяются при прижатии с выводами микросхемы. Недостатком рассматриваемого контактирующего устройства является невозможность измерения электрических характеристик высокочастотных сигналов.
Известно контактное устройство, применяемое при производстве интегральных микросхем для измерения их электрических параметров /2/. Контактное устройство для подключения интегральной микросхемы содержит основание с контактами, поворотную раму и фиксатор поворотной рамы, при этом поворотная рама шарнирно установлена на основании и содержит два роликовых элемента, которые взаимодействуют с интегральной микросхемой, причем точки касания роликовых элементов интегральной микросхемы расположены симметрично относительно контактов основания. Основным недостатком данного контактного устройства является узкий частотный диапазон работы с высокочастотными сигналами.
Известно контактирующее устройство, применяемое для обеспечения надежного электрического контакта выводов проверяемой микросхемы с выводами печатной платы /3/. Контактирующее устройство содержит корпус, включающий основание, крышку, шарнирно закрепленную на нем с одной стороны, выполненную с возможностью фиксации запорным элементом в прижатом к основанию состоянии. В данном устройстве контактирующий узел включает в себя дополнительный вкладыш, в который установлены гильзы плунжерных пружинных контактных элементов. К недостаткам этого контактирующего устройства можно отнести конструктивную сложность и невозможность работы в широком частотном диапазоне.
Наиболее близким, принятым за прототип, является соединительное устройство для подключения изделия электронной компонентной базы к печатной плате /4/. Применение предложенного соединительного устройства для изделий ЭКБ позволяет обеспечить возможность проведения приемочных, периодических, квалификационных и сертификационных испытаний каждого элемента ЭКБ отдельно и неограниченное число раз. Соединительное устройство для изделий ЭКБ также может применяться для макетирования радиоэлектронной аппаратуры, а также для обеспечения возможности оперативной замены изделий ЭКБ в радиоэлектронной аппаратуре специального назначения. Устройство содержит корпус, состоящий из основания и крышки, шарнирно присоединенной к основанию с одной стороны и выполненной с возможностью фиксации запорным элементом в прижатом к основанию состоянии, съемную панель, прикрепленную к основанию, переходную панель, предназначенную для размещения на ней изделия электронной компонентной базы. Крышка содержит прижимной элемент. Основание выполнено с возможностью неподвижного прикрепления к печатной плате и снабжено выемкой, в которую вставлена контактная панель, содержащая плунжерные пружинные контактные элементы, закрепленные в ней с возможностью их возвратно-поступательного перемещения и расположенные с возможностью подключения изделия электронной компонентной базы к печатной плате путем соединения их контактов при прижатии крышки к основанию. Такое соединительное устройство имеет достаточно сложную конструкцию расположения плунжерных контактов, что делает невозможным самостоятельную замену пользователем в случае поломки контакта. Также рассмотренные способы обеспечения электрического контакта между контактными площадками микросхемы и печатной платой не позволяют проводить измерения в широком диапазоне частот.
Задачей полезной модели является создание конструкции контактирующего устройства, позволяющего проводить измерение электрических высокочастотных характеристик в широком частотном диапазоне.
Контактирующее устройство для СВЧ-микросхем, состоящее из основания, позиционирующей рамки, крышки с прижимом для СВЧ-микросхем, состоящим из прижимного элемента и прижимного винта, вкрученного в шестигранную стойку, установленную в крышке, а также крышка снабжена штифтом для позиционирования, отличающееся наличием платы основания и платы для размещения СВЧ-микросхемы с рамкой позиционирования, между которыми установлены пружинные контакты питания и управления и с внутренней стороны припаяны коаксиальные пружинные СВЧ-контакты, расположенные в держателе в основании.
На Фиг. 1 представлено изображение контактирующего устройства, где:
1 - плата основания;
2 - основание;
3 - держатель пружинных контактов;
4 - коаксиальные пружинные СВЧ-контакты;
5 - пружинные контакты питания и управления;
6 - печатная плата для размещения измеряемой СВЧ-микросхемы;
7 - рамка для позиционирования измеряемой СВЧ-микросхемы;
8 - винты для крепления рамки к основанию;
9 - позиционирующая крышка;
10 - прижимной элемент;
11 - шестигранная стойка с резьбой;
12 - винты для крепления крышки контактирующего устройства;
13 - прижимной винт;
14 - штифт для позиционирования элементов контактирующего устройства.
На Фиг. 2 представлена сборка пружинных контактов, иллюстрирующая способ их установки, где 1 - плата основания, 4 - пружинные СВЧ-контакты, 5 - пружинные контакты питания и управления, 6 - печатная плата для размещения измеряемой СВЧ-микросхемы.
Выполнение указанной задачи достигается за счет того, что контактирующее устройство состоит из платы основания 1, на которой размещены отверстия для установки пружинных контактов, основания контактирующего устройства 2 с держателем пружинных контактов 3, платы для размещения измеряемой микросхемы 6, рамки для точного позиционирования измеряемой СВЧ-микросхемы 7, крышки в составе с прижимом СВЧ-микросхемы 9. Проходя через отверстия контакты упираются в площадки посадочного места на измерительной оснастке. Плата основания позиционируется на измерительной оснастке при помощи штифтов 14. На плате основания размещено основание контактирующего устройства, в центре которого расположен держатель пружинных контактов. Он представляет собой пластиковую колодку с отверстиями диаметром, равным диаметру используемого пружинного контакта. Отверстия расположены таким образом, чтобы пружинные контакты 4, 5 располагались ровно под контактными площадками измеряемой микросхемы. Контакты устанавливаются в держатель и более широкой частью упираются в монтажный поясок металлизированного отверстия на плате. На основание контактирующего устройства при помощи штифтов позиционируется печатная плата для размещения измеряемой СВЧ-микросхемы. СВЧ-микросхемы на посадочном месте устанавливают при помощи рамки. Сверху всей конструкции устанавливается крышка с прижимом. Прижим состоит из прижимного элемента 10 и прижимного винта 13. В крышке над микросхемой и прижимным элементом расположена шестигранная стойка с резьбой 11, в которую вкручивается прижимной винт. Под давлением прижимного элемента пружинные контакты сжимаются, обеспечивая надежный электрический контакт между контактными площадками микросхемы и платой.
Измерение высокочастотных характеристик микросхем будет проводиться при помощи коаксиального контакта. Он представляет собой пружинный контакт в качестве центрального проводника и слой экранирования, разделенные между собой диэлектриком. Диаметр отверстий в платах основания и для размещения измеряемой микросхемы подобраны таким образом, что экран коаксиального контакта запаивается с внутренней стороны на плату основания и плату размещения измеряемой СВЧ-микросхемы, а пружинящая часть контакта проходит насквозь (Фиг. 2). Такая технология обеспечения электрического контакта для измерения высокочастотных характеристик позволит работать в широком диапазоне частот.
В качестве примера можно привести контактирующее устройство для микросхемы усилителя мощности СВЧ в корпусе QFN с габаритными размерами 3×3 мм. Такое контактирующее устройство имеет посадочное, на котором пружинные контакты размещены по периметру с шагом 0,5 мм. В области размещения центрального контакта микросхемы расположено 9 пружинных контактов для обеспечения наилучшего контакта с землей измерительной оснастки. Контактирующее устройство содержит два пружинных коаксиальных СВЧ-контакта. Диаметр экрана СВЧ-контактов подобран таким образом, чтобы точка пайки на платах приходилась на соседние контакты с сигнальным. Размер окна для размещения микросхемы в позиционирующей рамке 3×3 мм. В таком исполнении контактирующее устройство позволит провести измерение электрических характеристик микросхемы в широком диапазоне частот.
Предложенное техническое решение позволяет обеспечить проведение измерений высокочастотных электрических характеристик в широком диапазоне частот.
Источники информации:
1. Патент РФ № RU 2724129.
2. Патент РФ № RU 2674582.
3. Патент РФ № RU 200248.
4. Патент РФ № RU 179608 - прототип.