具有聯鎖接觸系統的電互連組件的製作方法
2024-03-09 03:04:15
專利名稱：具有聯鎖接觸系統的電互連組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電互連組件，其具有聯鎖接觸系統(interlockingcontact system)，用於將第一電路元件電連接到一個或多個第二電路元件。
背景技術：
對於那些應用於計算機領域的連接器，當前連接器設計趨勢是在各種電路裝置之間提供既有高密度又有高可靠性的連接器。由於不適當的器件連接導致的潛在系統故障，導致這種連接必須有高可靠性。而且，為了確保諸如連接器、卡、晶片、板、和模塊的各種部件的有效修理、升級、測試、和/或替換，人們非常期望這種連接在最終產品中是可分開並可重連接的。
在當今工業中最常用的有焊接到鍍金屬的通孔或過孔中的針型連接器。將連接器體上的插腳插入印刷電路板上的鍍金屬通孔或過孔，並用傳統的方法將其焊接在適當的位置。然後將另一個連接器或封裝半導體器件插入並通過機械幹擾或者摩擦由連接器體保持住。在將這些連接器焊接到電路板的整個過程中使用的錫鉛合金焊料以及相關化學物，由於其環境影響而經受了增加的考驗。在焊接過程中這些連接器的塑料殼體經受大量熱活動，其使得該部件受到應力，並威脅到可靠性。
連接器體上的焊接接觸典型地是用於通過連接器連接的器件的機械支撐，且經受疲勞、應力變形、焊接橋接、和共面誤差，潛在地導致過早損壞或連續性的喪失。特別地，當將匹配的連接器或半導體器件插入以及從附在印刷電路板上的連接器移除時，可能超過焊接到電路板的接觸上的彈性極限，導致連續性的喪失。當器件的插拔超過一定次數後，這些連接器通常會不可靠。這些器件還具有相對較長的電長度，這會降低系統性能，尤其是對於高頻或低功率元件。可使用這些連接器製成的相鄰器件引線之間的間距或間隔也由於短路的危險而受到限制。
另一種電互連方法公知為絲焊，其涉及到將軟金屬線(例如金)從一個電路機械壓縮到或熱壓縮到另一個電路。然而，因為可能的金屬線斷裂和並發的金屬線處理中的機械困難，這種焊接不容易適用於高密度連接。
一種替換的電互連技術涉及在各電路元件之間放置焊球等。使焊料回流以形成電互連。雖然此技術已經證明在提供多種結構的高密度互連方面是成功的，但此技術不允許電路部件容易地分離以及隨後的重新連接。
一種具有多個導電路徑的彈性體也已經被用作互連器件。嵌入彈性片中的導電元件在與彈性片形成接觸的兩個相對的端子之間提供電連接。支撐導電元件的彈性材料在使用中壓縮，以允許導電元件一定程度的運動。這種彈性連接器每一接觸需要較高的力，以獲得充分的電連接，加劇在匹配表面之間的非平面性。導電部件的位置一般不可控。彈性連接器在相關的電路元件之間的互連中可能還表現較高的電阻。與電路部件的互連會對灰塵、碎屑、氧化、溫度波動、振動、和其它可能不利地影響連接的環境因素敏感。
發明內容
本發明旨在提供一種電互連組件，用於將第一電路元件上的端子和第二電路元件上的端子電互連。電互連組件包括殼體(housing)，其具有在第一表面與第二表面之間延伸的多個通孔。多個電接觸件位於多個通孔內。接觸件具有至少一個和殼體形成扣合(snap-fit)關係的接合件。殼體上的穩定結構在至少一個方向上限制接觸件的偏斜(deflection，偏轉)。
本發明也旨在提供一種電互連組件，其具有多個定位成具有和殼體的聯鎖關係的電接觸件。殼體上的穩定結構在至少一個方向上限制接觸件的偏斜。密封層充分地密封位於接觸件與殼體之間的通孔。
這樣，在故障、升級、或結構改變時可將第一電路元件拆除和替換。正常緊密的連接器的短的電長度使得具有優異的信號完整性，且使總尺寸近似於當前封裝技術。通過消除了將第一電路元件焊接到模塊中的必要，本發明大大地減少了已知的良好管芯(die)或老化(burn-in)封裝集成電路的隱含問題。在可替換的晶片模塊應用中替換單一器件的能力尤其重要。
關係可以是扣合、壓配合、捲曲等。此關係優選地允許接觸件在至少兩個自由度內相對於殼體移動。在一個實施例中，關係允許接觸件沿著垂直於至少一個表面延伸的縱向軸移動。
在一些實施例中，至少一個彈性元件定位成將接觸件偏壓向第一表面。穩定結構優選地在至少兩個方向上限制接觸件的偏斜。電接觸件的遠端優選地具有與其中一個電路元件上的端子的形狀相對應的形狀。
殼體可選地是多層結構，其中一層包括接觸耦合層或穩定層、和/或電路層，諸如柔性電路元件。
利用接觸件與第一電路元件之間的壓縮力、焊接、楔形結合，導電粘合劑、超聲焊接、絲焊、以及機械耦合，可將電接觸件電耦合到第一表面。電接觸件與在其中一個電路元件上的電接點可選地形成扣合關係。
引出(extraction，抽出)層可選地位於第一表面與第一電路元件之間。引出層典型地是柔性片。中間接觸裝置可選地位於接觸件與第一電路元件上的接點之間。
在一個實施例中，接觸件包括連接在U型結構的中心部分的一對杆(beam)和一對形成擴大的開口的位於中心部分附近的相對的突起。此突起可鬆開地使擴大的開口與殼體上的元件耦合。
在另一個實施例中，殼體包括上部和下部，其中，與接觸件的聯鎖關係通過相對於下部變換上部而形成。在另一個實施例中，在殼體內的通孔是不可模製的部件，典型地用多層結構形成。
圖1是根據本發明的具有接觸系統的電互連組件的側視截面示意圖。
圖2是圖1中接觸系統的一部分的更具體的側視截面示意圖。
圖3是將圖2中的接觸件耦合到殼體的聯鎖操作的側視截面示意圖。
圖4是圖2中的接觸件在接合位和分離位的操作的側視截面示意圖。
圖5是在圖2中接觸件的殼體內的橫向運動的側視截面示意圖。
圖6是電耦合到一對電路元件的圖1的電互連組件的側視截面示意圖。
圖7是根據本發明的接觸系統的殼體的一部分的頂視示意圖，示出了鑽孔圖案。
圖8是根據本發明的接觸系統的可選殼體的一部分的頂視示意圖，示出了鑽孔圖案和拉長的接觸件。
圖9是根據本發明的具有由兩個分散的殼體部分構成的聯鎖部分的互連組件的側視示意圖。
圖10是根據本發明的具有由兩個分散的殼體部分構成的聯鎖部分的可選互連組件的側視示意圖。
圖11是根據本發明的具有兩個杆接觸件的可選互連組件的側視截面圖。
圖12是根據本發明的具有兩個杆接觸件的另一可選互連組件的側視截面圖。
圖13是示出了從圖12的互連組件中移除電路元件的側視截面圖。
圖14是根據本發明的可選互連組件的側視截面圖，該互連組件允許接觸件的外延(extensive)軸向位移。
圖15是根據本發明的可選互連組件的側視截面圖。
圖16A-16C示出了構造圖15所示的互連組件的一種方法。
圖17A示出了根據本發明的具有附加電路平面的可選互連組件。
圖17B示出了圖17A的接觸耦合層。
圖17C-17D示出了圖17A的互連組件的操作。
圖18示出了根據本發明的具有密封層的可選互連組件。
圖19是根據本發明的互連組件的頂視圖。
圖20是根據本發明的可選互連組件的側視截面圖。
圖21是根據本發明的可選互連組件的側視截面圖。
圖22是根據本發明的可選互連組件的側視截面圖。
圖23-27是根據本發明的可選連接器部件的側視截面圖。
圖28是根據本發明的可選互連組件的側視截面圖。
具體實施例方式
圖1示出了根據本發明的互連組件20。互連組件20包括接觸系統22和具有電絕緣特性的殼體24。殼體24包括多個通孔26。接觸件28A、28B、28C、和28D(總體稱作「28」)位於至少一些通孔26中，並耦合到殼體24。在示出的實施例中，互連組件20電耦合到電路元件40。在此使用時，術語「電路元件」是指，例如，封裝的集成電路器件、未封裝的集成電路器件、印刷電路板、柔性電路、裸片器件、有機或無機襯底、剛性電路、或任何其他能夠傳送電流的器件。
殼體24可以由絕緣材料(例如塑料)來構造。合適的塑料包括酚醛塑料、聚酯、以及可從Phillips Petroleum Company得到的Ryton。可選地，殼體24可以由金屬(例如鋁)製成，其具有不導電錶面，諸如受過陽極化處理的表面。對於一些應用，金屬殼體可以提供接觸件的額外屏蔽。在一個可選實施例中，將殼體接地到電氣系統，這樣提供受控的阻抗環境。一些接觸件可以通過允許它們接觸金屬殼體的未塗覆表面而接地。如上所述，在此使用時，「電絕緣連接器殼體」或「模塊殼體」是指一種殼體，其或者是不導電的或者充分地覆蓋有不導電材料以防止在接觸件與殼體之間不必要的導電性。
本發明的殼體可以由多個分散的層構成。這些層能被蝕刻或消融和層疊而不需要昂貴的模具。這些層能創建殼體形狀，其具有比用模製和機加工的方法可能形成的大得多的縱橫比(aspect ratio)。這些層也允許生成不可能用傳統的模製和機加工技術製造的內部特徵或空腔，此處稱為「不可模製的形狀」。本殼體也允許加入硬化層(諸如金屬、陶瓷、或可選的填充樹脂)，以維持那些模製或機加工的部件可能彎曲的地方的平面度。
本發明的殼體可選地包括電路、電源、和/或接地平面，以在給定的場合選擇性地連接或絕緣接觸件。可選擇性地結合或不結合這些層，以提供鄰接的材料或可鬆開的層。在此使用時，「結合」是指，例如，粘合劑結合、溶劑結合、超聲焊接、熱粘合、或任何其他適於連接殼體的相鄰層的技術。可實現不同接觸件的多重層彼此相互作用，同時永久地接合或分離。層能被構造成剛性地保持接觸件或允許接點浮動(float)或沿著接觸件的X、Y、和/或Z軸移動。層能構建成使得接觸件的底部作為插入過程的結果處於密封的條件下，以防止焊料或焊劑在回流的過程中產生毛細現象(wicking)，或者界面能在組裝後密封。
圖2示出了聯鎖到殼體24的一個接觸件28的更多細節。接觸件28具有第一接合部30和第二接合部36。當將第一和第二電路元件34、40偏壓向殼體24時，第一接合部30定位為與第一電路元件34上的端子32電耦合，第二接合部36定位為與第二電路元件40上的端子38電耦合。可以應用任何固定方法，包括螺栓連接、夾緊、和粘合。
接觸件28包括一個聯鎖件42和連接到聯鎖件42的過渡部44。在示出的實施例中，聯鎖件42尺寸在至少一個方向上比過渡部44大。殼體24中的通孔26包括至少一個尺寸足以容納接觸件28上的聯鎖件42的聯鎖件46。在示出的實施例中，聯鎖件42是球形結構且聯鎖件46是一個承窩。在此使用時，「聯鎖」是指機械耦合，其中一部分被另一部分套住或鎖住，其方式為允許其中一個部件的至少一部分在至少一個自由度內相對於另一部件移動，例如通過鉤住、扣合、非結合過盈配合、榫形接合。「聯鎖件」是指用於聯鎖的構件。
殼體24包括開口48，其大到足以容納過渡部44，但是在至少一個方向上比聯鎖件42小，以使得接觸件28不會從殼體24中掉出。從而聯鎖件42能被緊固到聯鎖件46，且過渡部44延伸通過開口48。
圖3是示出了在接觸件28被安裝到殼體24中之前和之後的複合視圖。在開口48的任意一邊上的部分50、52和/或聯鎖件42是足夠柔性的，以允許聯鎖件42扣合到相應的聯鎖件46中。在此使用時，「扣合」是指通過接觸件和/或殼體的充分地彈性形變而聯鎖。
圖4示出了接觸件28在殼體24中的操作。殼體24包括頂面60和底面62。頂面60適合於偏壓向第一電路元件34，底面62適合於偏壓向第二電路元件40(例如，見圖2)。當第一電路元件34沒有緊固到殼體24時，接觸件28的第一接合部30被彈性件64偏壓至突起到頂面60之上(位置A)。當第一電路元件34偏壓向殼體24時，第一接合部30向著底面62(位置B)移動。當第一和第二電路元件34、40都偏壓向殼體24時，第二接合部36的位置偏壓向第二電路元件40。
在圖4中示出的實施例中，第一接合部30的偏壓至少部分地，由位於第一接合部30之下的彈性件64所提供。彈性件64可以是任何適於提供必要的偏壓力的形狀，包括球形、圓柱形、和矩形。它可以用許多方式緊固，包括被粘結到殼體24和/或接觸件28，被壓配合到限定在殼體或接觸件上的空腔中，或僅僅陷在殼體與接觸件之間限定的空間中。將第一電路元件34偏壓向殼體24時，彈性件64被壓縮，此刻，由彈性件64在尖端部分66的力和在第一接合部30的力生成的力臂，導致一個力，該力將第二接合部36偏壓向緊固到殼體24的底面62的第二電路部件40。
應該指出，在此文中名稱「頂部」和「底部」僅僅是為了便於區分接觸系統的不同部分以及接觸系統所應用的環境。這些和其它的方向性的標記不是企圖限制本發明的範圍以要求殼體定位於任何特殊的方向。
本接觸系統22也可包括為接觸件提供應力解除的部件。例如，在一個圖4中最佳示出的實施例中，第二接合部36具有拱形底面，以當第一接觸部被第一電路元件34壓下時，允許接觸件28滾動。接觸件28和殼體24也會是足夠順從(compliant)以提供應力解除。
接觸件28優選地由銅或類似金屬材料(諸如磷青銅或鈹銅)製成。接觸件優選地鍍有耐蝕金屬材料(諸如鎳、金、銀、鈀、或其多層)。在一些實施例中，接觸件除了接合部以外其餘被密封。密封材料典型地是基於矽的，Shore A硬度計示數為約20到約40。合適的密封材料的實例包括可從Dow Corning Silicone of Midland得到的Sylgard，可從Master Bond Silicone of Hackensack，NJ得到的MI和Master Sil 713。
圖5示出了接觸件28在殼體24內的橫向運動或移動。移動量，d，優選地比聯鎖件42的寬度和開口48的寬度之差小，以使得接觸件28不會落到聯鎖件46外。
圖6示出了操作中的本互連組件20。互連組件20優選地在第一與第二電路元件34、40之間被壓縮。可選的對準件70形成器件位置71，其使得在第一電路器件34上的端子32與接觸件28的第一接合部30對準(見圖2)。對準件70可選地包括第二彈性件72，其在接觸件28A和28D上提供額外的偏壓力。圖6的互連組件20可選地被設計成接收多個電路元件34，諸如美國專利第5,913,687；6,178,629；和6,247,938號中所披露的可替換晶片模，其全部內容結合於此以供參考。
在示出的實施例中，第一電路元件34是LGA器件，第二電路元件40是PCB。通過將每一個接觸件28的第二接合部36置於PCB40上的導電焊盤38上，使殼體24可選地緊固到PCB 40。LGA器件34被壓向接觸系統22時，第一接合部30朝主彈性體64壓下。接觸件28的拱形第二接合部36在PCB 40上各個導電焊盤38上方一定程度地滾動和滑動，並且被偏壓嚮導電焊盤38，確保可靠的電接觸。聯鎖件42傾向於向上移動，但被來自於殼體24蓋或副彈性體72的向下的力抑制住。
在圖7和圖8的實施例中，接觸件80形狀是細長的，殼體82包括細長的空腔84，其容納各個接觸件80，並防止它們側向轉動或移動。細長的空腔或狹槽84能用多種方法製成，包括機械或雷射打孔、蝕刻、模製等。
圖9示出了根據本發明的具有二部件結構的(two-part)殼體102的互連組件100。殼體102包括頂部104和底部106。聯鎖部分108優選地延伸越過在頂部104和底部106之間的介面110。通過相對於底部106沿著方向112移動上部104，聯鎖部分108套住在接觸件116上的聯鎖件114。聯鎖件114優選地將接觸件116保持在殼體102中，但是不限制或約束接觸件116在與第一和第二電路元件118、120耦合所必須的運動範圍內的運動。彈性件122將接觸件116偏壓向電路元件118、120。
圖10示出了根據本發明的具有二部件結構的殼體132的另一互連組件130。頂部134和底部136形成聯鎖部分138，其套住在連接器元件142上的聯鎖件140。副彈性件144可選地位於鄰近聯鎖部分138處。彈性件144、146將接觸件142偏壓向電路元件148、150。
圖11是根據本發明的可選互連組件200的側視截面圖。在圖11的實施例中，殼體202包括接觸耦合層204、對準層206、和穩定層208。接觸耦合層204包括一對被中心元件212分離開的通孔210。接觸對準層206也包括一對通孔214，其大致上與通孔210對準。通孔214被中心元件216分離開。圖11的實施例中的穩定層208包括單個的通孔218，其大致上與通孔214對準。
本發明的接觸系統220包括多個以扣合關係與殼體202耦合的接觸件222。在圖11的實施例中，接觸件222具有一般的U型配置，其一對杆224A、224B(總稱為「224」)在中心部分226處結合。杆224包括一對相對的突起228A、228B(總稱為「228」)，位於中心部分226附近，其形成擴大的開口227。在突起228之間的間隙230小於擴大的開口227，但優選地比中心元件212的寬度小。
為了安裝本互連組件200，杆224的遠端232A、232B(總稱為「232」)插入穿過通孔210。當突起228A、228B遇到中心元件212時，接觸件222和/或中心元件212充分地彈性變形，以形成扣合耦合。一旦被安裝，突起228將接觸件222保持到中心元件212。突起228優選地定位於對著或靠近接觸對準層206上的中心元件216，從而最小化接觸件222相對於殼體202的旋轉。中心元件216也在第一接合部234之間維持間隙。
可調整擴大的開口227和中心元件212的尺寸和形狀，以允許接觸件222相對於殼體202有一定程度的移動。接觸件222沿著縱軸250的運動和大致上圍繞中心元件212的旋轉，在實現與電路元件240、242相穩定和可靠的電耦合方面具有特殊的意義。
接觸件222包括靠近遠端232的第一接合部234和在中心部226附近的第二接合部236。用焊接、壓縮力、或其結合的方法，能將第一和第二接合部234、236電耦合到第一和第二電路元件240、242。接觸件222的第一接合部234的構造特別適於與第一電路元件240上的焊球244接合。接觸件222能被配置成可以與各種電路元件240電耦合，包括例如柔性電路、帶狀連接器、電纜、印刷電路板、球柵陣列(BGA)、連接盤柵陣列(LGA)、塑料鉛晶片載體(PLCC)、針柵陣列(PGA)、小外形集成電路(SOIC)、雙列直插式組件(DIP)、四列扁平封裝(QFP)、無鉛晶片載體(LCC)、晶片級封裝(CSP)、或封裝或未封裝集成電路。
第一電路元件240與殼體202形成壓縮關係時，接觸件222的遠端232沿著方向246向著穩定層208的側壁248移動。側壁248限制遠端232的位移。
圖12是根據本發明的可選互連組件300的側視截面圖。多個接觸件302A、302B、302C、302D、302E(總稱為「302」)位於殼體304的通孔326中，大致上如結合附圖11所述。在圖12的實施例中，電路層306和可選加強層308位於接觸耦合層310和接觸對準層312之間。電路層306可以是電源層、接地層、或任何其它電路結構。在示出的實施例中，通孔326是不可模製的，且典型地通過由多層形成殼體304而製造。
如結合圖11所述，接觸件302耦合到接觸耦合層310。接觸件302的第一接合部318優選地配置成與第一電路元件322上的焊球320形成扣合接合。在一些實施例中，在焊球320與第一接合部318之間的扣合關係足以將第一電路元件322保持到互連組件300上。
圖12的實施例包括引出層314，其連接到接觸對準層312的頂面316。諸如通過低粘性壓敏粘結劑，優選地將引出層314可分離地連接到表面316。在優選實施例中，引出層314由柔性片材構成，其能夠從接觸對準層312的頂面316剝離。如圖13所示，引出層314沿著方向324剝離時，第一電路元件322安全地與接觸件302的第一接合部318分離。
圖14示出了根據本發明的可選互連組件400。接觸件402大致上如圖11所示配置。相對的突起404A、404B在中心元件408上施加壓縮力406。然而，在圖14所示的實施例中，中心元件408不約束接觸件402沿著軸410的運動。相反地，為了獲得最佳的位置以將第一電路元件412耦合到第二電路元件414，接觸件402可沿著軸410滑動。
在示出的實施例中，第一電路元件412是具有多個端子416的LGA器件。中間接觸裝置418提供在端子416與接觸件402的第一接合部420之間的界面。中間接觸裝置418包括具有多個導電元件424的載體422。在示出的實施例中，導電元件424的下部模擬適合與第一接合部420耦合的BGA器件。導電元件424的上部適合與在第一接觸件412上的接觸焊盤416耦合。載體422可以是柔性的或是剛性的。在優選的實施例中，載體422是柔性電路元件，其具有電路痕跡，其承載功率、信號、和/或為第一和第二電路元件412、414提供接地層。
圖15是根據本發明的可選互連組件500的截面圖。接觸件502包括擴大的第二接合部504，其具有位於第二接合部504與杆508之間的狹窄的接合區506。在示出的實施例中，第一電路元件510是BGA器件，其具有與杆508壓縮耦合的焊球512。
相對於接觸耦合層514的厚度，接合區506的長度允許接觸件502在殼體520內沿著軸516浮動。穩定層524的側壁522和接觸對準層528的側壁526限制杆508的橫向位移。
圖16A到圖16C示出了製造圖15的連接500的一個方法。如在圖16A中所示的，接觸耦合層514包括一系列的被多個鄰近的狹縫532包圍的通孔530。接觸件502的第二接合部504插入通孔530中。接觸耦合層514部分地由於狹縫532而發生彈性變形，以允許第二接合部504穿過通孔530。接觸耦合層514的彈性形變產生了與接觸件502的扣合關係。根據狹縫532的結構，接觸件502可以圍繞著接合區506具有一些旋轉自由513(見圖15)。結果，連接器500能被設計成接觸件502具有一個或兩個自由度。
圖16B示出了接觸對準層528的安裝。接觸對準層528通常是分開的和分立的結構，其結合到接觸耦合層514。
圖16c示出了穩定層524的安裝。在示出的實施例中，穩定層524包括多個適合接收BAG器件510上的焊球512的通孔536。通孔536能可選地包括一對相對的凹部538，接觸件502的杆508能偏轉到其中。凹部538還限制接觸件502在殼體520內沿著方向540的旋轉。
圖17A到17D示出了根據本發明的可選互連組件800的不同的方面。接觸件804與接觸耦合層806上的中心元件812滑動接合。在一個實施例中，接觸件804與中心元件812形成摩擦配合。在另一個實施例中，介電層816、818位於中心元件812之上和之下，以套在或保持互連組件800上的接觸件804。接觸件804可選地被折彎到接觸耦合層806。可選地，用各種技術諸如熱或超聲焊接、粘結、機械連接等，將接觸件804連接到中心元件812。
上和下介電層816、818防止接觸件804在壓縮的過程中短路和翻轉。可將另外的電路層820和介電覆蓋層822可選地添加到當前互連組件800。在一個實施例中，接觸耦合層806包括柔性電路元件。在圖17A-17D的實施例中，柔性電路元件在連接到接觸耦合層806之前是單獨的(singulated)。
如圖17B所示，接觸耦合層806包括多對相鄰的狹槽808、810。接觸耦合層806在狹槽808和810之間的中心部分812充當扭杆。接觸件804插入穿過狹槽808，定位於中心區812上。可選地，順從的部件804能通過單狹槽814耦合到接觸耦合層806。
如圖17C和17D中最佳示出的，中心部分812扭曲和/或變形，以允許接觸件804補償在第一和第二電路元件824、826(見圖17A)中的非平面性。當被第一和第二電路元件824、826壓縮時，接觸件804的遠端828、830也彎曲。通過改變載體806上的中心部分812的尺寸和形狀、接觸件804的遠端828、830的尺寸和形狀(見圖17A)、和/或通過由更堅硬的或更不堅硬的材料(其阻止順從件804的位移)來構造載體806，可調整偏移量和對偏移的阻力。
圖18示出了互連組件840，其是圖17A到17D的互連組件800的變化。如上所述，互連組件840包括多個耦合到接觸耦合層844的離散的接觸件842。遠端846定位為與第一電路元件850上的端子848電耦合。焊球852取代圖17A中的遠端830。焊球852定位為與第二電路元件856上的端子854電耦合。
在一個實施例中，介電層856和/或介電層858優選地在接觸件842與接觸耦合層844之間形成密封。介電層856、858可選地是密封材料，其在接觸件842的周圍流動以密封任何間隙。密封材料優選地是可流動的聚合材料，其固化以形成非易碎的密封。在一個實施例中，遠端860和/或846被平面化以除去任何積聚的密封材料856、858。密封材料防止焊料發生通過接觸耦合層844的毛細現象。在一個實施例中，密封材料856、858有助於保持耦合到接觸耦合層844的接觸件842。
圖19是根據本發明的互連組件900的頂視圖。本文中任何公開的接觸件結構都能夠被應用在互連組件900中。殼體902包括孔陣列904，通過它將接觸件的遠端與電路元件耦合。優選地通過柔性電路元件906、908將額外的電路層優選地從互連組件900側接入。
圖20是根據本發明的可選互連組件1000的側視截面圖。殼體1002包括接觸耦合層1004和穩定層1006。接觸耦合層1004包括適於與接觸件1010耦合的通孔1008。
接觸件1010包括三個適於與焊球1014(見圖11，諸如在BGA器件上所看到的)或在中間接觸裝置1018上的導電元件1016(例如見圖14)電耦合的杆1012a、1012b、1012c(總稱為「1012」)。最左邊的接觸件1010相對於接觸件成90°方位，以使得更好地示出杆1012的結構。
接觸件1010的近端1020包括狹窄區1022，其與接觸耦合層1004中的開口1008形成扣合關係。為了獲得最佳的位置以耦合第一電路元件(未示出)和第二電路元件1028上的焊球1014或中間接觸裝置1018，接觸件1010可沿著軸1024移動。杆1012沿著方向1028彎曲，受到側壁1032限制，以與焊球1014或導電元件1016形成最佳電接合。
可選地將密封層1030(諸如可流動的密封材料)施加到接觸耦合層1004的暴露表面。密封層1030優選地密封圍繞接觸件1010的開口1008。
圖21是示出了根據本發明的可選互連組件1050的側視截面圖。殼體1052包括接觸耦合層1054、對準層1056、和穩定層1058。接觸耦合層1054包括通孔1060，其與接觸件1064上的狹窄區1062形成扣合關係。
接觸件1064包括兩個適於與BGA器件或在中間接觸裝置上的導電元件(見圖14)電耦合的杆1066a、1066b(總稱為「1066」)。最左邊的接觸件1064相對於其它接觸件成90°方位，以更好地示出杆1066的結構。
為了獲得相對於電路元件1070、1072的最佳定位，接觸件1064可沿軸1068移動。杆1066沿方向1074彎曲，受到側壁1076限制，以與焊球1078形成最佳電接合。
圖22是示出了可選互連組件1100的側視截面圖，除了接觸件1064與殼體1102聯鎖以外，基本上如圖21所示。可選地將密封層1104施加到殼體1102的表面1106。密封層1104可幫助在殼體1102中保持接觸件1064和/或防止焊料通過毛細作用向上到接觸件1064。
圖23示出了根據本發明的另一連接件1150。扣合件1152與殼體1154聯鎖。遠端1156沿方向1158彎曲，受到隔板1164上的側壁1160限制。對準件1162與殼體1154接合，以保持接觸件1150相對於電路元件(未示出)來確定方位。
圖24示出了與接觸耦合層1172聯鎖的可選連接器元件1170。圖25示出了與接觸耦合層1176聯鎖的連接器元件1174。圖26示出了與接觸耦合層1180聯鎖的連接器元件1178。圖27示出了與接觸耦合層1184聯鎖的連接器元件1182。圖23-27的連接器元件可用於本文所披露的各個實施例。
圖28示出了可選互連組件1200，其是圖17A和圖18的互連組件的變化。互連組件1200包括接觸耦合層1202，多個離散的接觸件1204、1206耦合至該接觸耦合層。彎曲部1208和焊球1210幫助將接觸件1204保持到接觸耦合層1202上。當與第一電路元件1214耦合時，彎曲部1208允許遠端1212彎曲。
接觸件1204包括第一和第二彎曲部1216、1218。彎曲部1218可形成0到約90°的角，以將接觸件1206鎖定在適當的位置，以減少互連組件1200的過高，並增加拉出強度或焊接縫的可靠性。通過以小於90°的角形成彎曲部1218，當與第二電路元件1222壓縮耦合時，近端1220能夠彎曲。
彎曲部1208、1216、1218可單獨使用或和與接觸耦合層1206耦合的扣合結合使用。在一個實施例中，將密封材料1224施加到接觸耦合層1202的一面或兩面以防止焊錫，諸如焊球1210通過毛細作用向上到接觸件1204、1206。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
(按照條約第19條的修改)1.一種電互連組件，用於將第一電路元件上的端子與第二電路元件上的端子電互連，所述電互連組件包括殼體，包括多個層，所述多個層形成多個基本上不可模製的通孔，所述通孔在所述殼體的第一表面與第二表面之間延伸；多個接觸件，位於多個所述通孔中；以及密封層，其沿著所述第一表面和所述第二表面中的至少一個，基本上密封位於所述接觸件與所述殼體之間的所述通孔。
2.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述接觸件與所述殼體形成聯鎖關係。
3.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述接觸件與所述殼體形成扣合關係。
4.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述接觸件與所述殼體形成壓配合關係。
5.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述密封層包括可硬化的聚合材料。
6.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，在所述殼體上的對準層在至少兩個方向上限制所述接觸件的偏斜。
7.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述接觸件的遠端的形狀對應於一個所述電路元件上的端子的形狀。
8.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述殼體中的至少一層包括電路層。
9.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述多個通孔排布成二維陣列。
10.根據權利要求1所述的電互連組件，包括至少一個副接觸件，其與至少一個所述接觸件機械耦合。
11.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述接觸件包括一對蛇形杆，形成至少兩個環。
12.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述接觸件包括一對重疊尖端。
13.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述接觸件包括一對杆，其與所述基本上不可模製的通孔形成扣合關係。
14.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述接觸件的一部分延伸超出所述第一或第二表面。
15.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，利用所述接觸件與所述第一電路元件之間的壓縮力、焊接、楔形結合、導電粘合劑、超聲焊接、絲焊、以及機械耦合中的一種或多種，將所述接觸件耦合到所述殼體的至少一層。
16.一種電互連組件，用於將第一電路元件上的端子與第二電路元件上的端子電互連，所述電互連組件包括殼體，包括多個層，所述多個層形成多個基本上不可模製的通孔，所述通孔在所述殼體的第一表面與第二表面之間延伸；多個接觸件，位於多個所述通孔中；穩定層，其位於所述殼體上，在至少一個方向上限制所述接觸件的偏斜；以及密封層，其沿著所述第一表面和所述第二表面中的至少一個，基本上密封在所述接觸件與所述殼體之間的所述通孔。
權利要求
1.一種電互連組件，用於將第一電路元件上的端子與第二電路元件上的端子電互連，所述電互連組件包括殼體，具有多個在第一表面與第二表面之間延伸的通孔；多個電接觸件，位於多個所述通孔中，所述接觸件具有至少一個與所述殼體形成扣合關係的接合件；以及穩定結構，其位於所述殼體上，在至少一個方向上限制所述接觸件的偏斜。
2.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述扣合關係允許所述接觸件在至少兩個自由度內相對於所述殼體移動。
3.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述扣合關係允許所述接觸件沿著垂直於至少一個所述表面延伸的縱軸移動。
4.根據權利要求1所述的電互連組件，包括至少一個彈性件，其定位成將所述接觸件偏壓向所述第一表面。
5.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述穩定結構在至少兩個方向上限制所述接觸件的偏斜。
6.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述殼體的至少一個所述表面包括至少一個對應於一個所述電路元件的器件位置。
7.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述電接觸件的遠端的形狀對應於一個所述電路元件上的端子的形狀。
8.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述通孔包括不可模製的部件。
9.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述殼體包括多層結構，其中，一個所述層包括柔性電路元件。
10.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，利用所述接觸件與所述第一電路元件之間的壓縮力、焊接、楔形結合、導電粘合劑、超聲焊接、絲焊，以及機械耦合中的一種或多種，將所述電接觸件電耦合到所述第一表面。
11.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述電接觸件與一個所述電路元件上的電接點形成扣合關係。
12.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述殼體包括多層結構，其中，一個所述層包括電路層。
13.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述殼體包括多層結構，其中，一個所述層包括接觸耦合層。
14.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述殼體包括多層結構，其中，一個所述層包括穩定層。
15.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述電接觸件在靠近第一遠端處的橫截面比在第二遠端處大。
16.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述多個通孔排布成二維陣列。
17.根據權利要求1所述的電互連組件，包括引出層，其位於所述第一表面與所述第一電路元件之間。
18.根據權利要求17所述的電互連組件，其中，所述引出層包括柔性片。
19.根據權利要求1所述的電互連組件，包括中間接觸裝置，其位於所述接觸件與所述第一電路元件上的接點之間。
20.根據權利要求1所述的電互連組件，包括密封層，其基本上密封位於所述接觸件與所述殼體之間的所述通孔。
21.根據權利要求1所述的電互連組件，其中，所述接觸件包括一對杆，連接在U型構造中的中心部分；以及一對相對的突起，其位於所述中心部分附近，形成擴大的開口，其中，所述突起可鬆開地使所述擴大的開口與所述殼體上的部件耦合。
22.一種電互連組件，用於將所述第一電路元件上的端子與所述第二電路元件上的端子電互連，所述電互連組件包括殼體，具有多個在第一表面與第二表面之間延伸的通孔；多個電接觸件，其位於多個所述通孔中，並與所述殼體具有聯鎖關係；穩定結構，其位於所述殼體上，在至少一個方向上限制所述接觸件的偏斜；以及密封層，基本上密封位於所述接觸件與所述殼體之間的所述通孔。
23.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，所述聯鎖關係包括扣合關係。
24.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，所述聯鎖關係包括壓配合關係。
25.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，所述接觸件被捲曲到所述殼體上。
26.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，聯鎖關係允許所述接觸件在至少兩個自由度內相對於所述殼體移動。
27.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，所述聯鎖關係允許所述接觸件沿著垂直於至少一個所述表面延伸的縱軸移動。
28.根據權利要求22所述的電互連組件，包括至少一個彈性件，其定位成將所述接觸件偏壓向所述第一表面。
29.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，所述穩定結構在至少兩個方向上限制所述接觸件的偏斜。
30.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，所述殼體的至少一個所述表面包括至少一個對應於一個所述電路元件的器件位置。
31.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，所述電接觸件的遠端的形狀對應於一個所述電路元件上的端子的形狀。
32.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，所述殼體包括多層結構，其中，一個所述層包括柔性電路元件。
33.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，所述殼體包括多層結構，其中，一個所述層包括電路層。
34.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，所述殼體包括多層結構，其中，一個所述層包括接觸耦合層。
35.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，所述殼體包括多層結構，其中，一個所述層包括穩定層。
36.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，利用所述接觸件與所述第一電路元件之間的壓縮力、焊接、楔形結合、導電粘合劑、超聲焊接、絲焊、以及機械耦合中的一種或多種，將所述電接觸件電耦合到所述第一表面。
37.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，所述電接觸件與一個所述電路元件上的電接點形成扣合關係。
38.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，所述電接觸件在靠近第一遠端處的橫截面比在第二遠端處大。
39.根據權利要求32所述的電互連組件，其中，所述多個通孔排布成二維陣列。
40.根據權利要求22所述的電互連組件，包括引出層，其位於所述第一表面與所述第一電路元件之間。
41.根據權利要求40所述的電互連組件，其中，所述引出層包括柔性片。
42.根據權利要求22所述的電互連組件，包括中間接觸裝置，其位於所述接觸件與所述第一電路元件上的接點之間。
43.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，所述接觸件包括一對杆，連接在U型構造中的中心部分；以及一對相對的突起，其位於所述中心部分附近，形成擴大的開口，其中，所述突起可鬆開地使所述擴大的開口與所述殼體上的元件耦合。
44.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，所述殼體包括上部和下部，其中，通過相對於所述下部移動所述上部來形成與所述接觸件的所述聯鎖關係。
45.根據權利要求22所述的電互連組件，其中，所述通孔包括不可模製的部件。
全文摘要
一種電互連組件，用於將第一電路元件上的端子與第二電路元件上的端子電互連。電互連組件包括殼體，其具有多個在第一表面與第二表面之間延伸的通孔。多個電接觸件位於多個通孔中。接觸件具有至少一個與殼體形成扣合關係的接合件。在殼體上的穩定結構在至少一個方向上限制接觸件的偏斜。
文檔編號H01R13/24GK1823560SQ200480020239
公開日2006年8月23日 申請日期2004年7月15日 優先權日2003年7月16日
發明者詹姆斯·拉思伯恩, 馬丁·卡韋恩 申請人:格瑞費克斯公司