表面安裝技術(smt)器件連接器的製作方法

2023-10-25 05:27:42 3

專利名稱：表面安裝技術(smt)器件連接器的製作方法
表面安裝技術(SMT)器件連接器技術領域
本技術的實施例總體涉及器件連接器的領域。
技術背景
典型地，傳統雙列直插式存儲模塊(DIMM)連接器包括板鎖(board lock)，所述板鎖將DIMM連接器定位和支撐(stake)在印製線路板(PWB)或襯底上的DIMM連接器覆蓋區。 板鎖被定向為與DIMM連接器絕緣體主體的縱軸垂直，並且還在DIMM連接器的縱軸的方向上保持和約束DIMM連接器。在焊接期間，DIMM連接器絕緣體與PWB層壓板之間的任何熱膨脹係數(CTE)差可以導致對DMM連接器、焊點(solder joint)和/或PWB的有害影響。 如果將DIMM連接器約束在PWB內(例如通過板鎖約束)，則這些有害影響更加明顯。這些有害影響的示例是DMM連接器與PWB之間的焊點上的應力、由於DMM連接器和/或PWB的翹曲和彎曲而引起的開路和短路、以及焊點失效的增大的可能性。
典型地，部分地由於DMM連接器與PWB的機械連接強度，經由電鍍穿孔(PTH)技術將DIMM連接器安裝至襯底。然而，在一些實例中，由於可能妨礙利用PTH安裝技術的設計需求，可能不能實現PTH。


圖1示意了根據本發明的實施例的SMT器件連接器的示例。
圖2示意了根據本發明的實施例的SMT組裝件(assembly)的示例。
圖3示意了根據本發明的實施例的SMT組裝件的示例。
本說明書中參照的附圖應當被理解為不是按比例繪製的，除非特別聲明。
具體實施方式
現在將詳細參照本技術的實施例，其示例在附圖中示意。儘管將結合各個實施例來描述該技術，但是應當理解，並不意在將本技術限於這些實施例。相反，本技術意在覆蓋可在由所附權利要求限定的各個實施例的精神和範圍內包含的備選、修改和等同替代方案。
此外，在以下具體實施方式
中，闡述了許多具體細節，以提供對本技術的透徹理解。然而，可以在沒有這些具體細節的情況下實施本技術。在其他實例中，並未詳細描述公知的方法、過程、組件和電路，以便不會不必要地使本實施例的各方面晦澀難懂。
將DIMM卡連接在DIMM連接器中會引起對DIMM連接器與襯底之間的連接點的過度的力，這是由於DIMM卡可以充當連接器的擴展並充當可給焊點加應力從而斷裂的大槓桿。因此，典型地，DIMM連接器通過PTH連接至襯底，這部分地由於PTH焊點的機械強度是與襯底的焊接附著的最強手段。
一般地，PTH組件將具有與PWB上的多個電鍍穿孔(例如通孔)相對應的多個引腳。 將PTH組件置於PWB上，其中，引腳安置於對應的穿孔中。通過波焊接工藝來對具有PTH組件的PWB進行放置，該波焊接工藝對板中的組件引腳從其伸出的底側施加焊料。焊料經由毛細管作用進入電鍍穿孔，並且隨後固化。因此，組件電氣和機械連接至PWB。
相應地，在襯底中的對應的穿孔中插入的DIMM連接器的引腳的機械強度是與表面安裝技術(SMT)的更普遍的安裝工藝相比典型地經由PTH將DIMM連接器安裝至襯底的一個原因。然而，可能有利的是，經由SMT而不是PTH將DIMM連接器安裝至襯底。
一般地，SMT組件具有與PWB上的焊盤(bonding pad)相對應的可焊接引線。將焊膏壓鋼印到PWB的焊盤上。然後，將SMT組件置於PWB上，並且將SMT組件與對應的塗覆有焊膏的焊盤對齊並置於這些焊盤中。典型地，在傳送帶化的回流焊爐或者使PWB和組件的溫度達到焊膏的熔點之上的溫度的其他加熱器件中對具有所放置的SMT組件的PWB進行加熱。在冷卻PWB和組件之後，焊料返回至將組件電氣和機械接合至PWB的固態。
圖1至3示意了 SMT器件連接器和SMT組裝件的示例。圖1示意了根據本發明的實施例的用於將可移除組件(未示出)連接至襯底160的SMT器件連接器100。圖1示意了在關係上與襯底160對齊的SMT器件連接器100。
圖2示意了 SMT組裝件200的分解等距視圖，SMT組裝件200包括可移除組件150 (如DIMM卡)、SMT器件連接器100 (例如，SMT DMM連接器、外圍組件互連(PCI )、Rambus直插式存儲模塊(RIMM)連接器)和襯底160 (如PWB)。圖2示意了可移除組件150、SMT連接器器件100和襯底160之間的物理關係。
圖3示意了經由可焊接引線155電氣連接至襯底160的SMT器件連接器的側視圖。 可焊接引線155與襯底160上的焊盤165相對應。焊膏130布置在焊盤165上，如以上針對SMT工藝所述。
SMT器件連接器100包括頂出器(ejector) 130、絕緣外殼135、應力消除樁110和定位樁114。頂出器130用於從SMT器件連接器頂出可移除組件。在一個實施例中，該可移除組件是DIMM卡，SMT器件連接器是SMT DIMM連接器。應當認識到，SMT器件連接器可以是能夠焊接至PWB電氣和機械互連的任何SMT器件連接器。
絕緣外殼135用於接收可移除組件(如DIMM卡)。絕緣外殼包括底表面137。底表面包括多個可焊接引線155 (圖3所示)，可焊接引線155與襯底160上的多個焊盤165 (圖 3所示)相對應。在SMT工藝期間，如上所述，通過焊接將引線機械和電氣連接至焊盤。
定位樁114沿著SMT器件連接器上的縱軸而中央定位，並用於在SMT工藝期間將 SMT器件連接器和多個焊點與襯底160的對應焊盤165對齊定位。定位樁114剛性地安置於襯底160上的對應PTH 115內，並隨後在SMT工藝期間焊接至板。換言之，PTH 115是接收定位樁114的孔隙(aperture)。在一個實施例中，定位樁114包括便於將定位樁插入對應的PTH 115中的圓形遠端。在另一實施例中，定位樁114是從SMT器件連接器的底表面伸出的矩形截面。矩形截面包括前壁125和側壁，其中，前壁比側壁長。前壁125或縱壁被定向為與SMT器件連接器的縱軸140垂直。在一個實施例中，SMT器件連接器100的縱軸 140是從遠端延伸至相對遠端的軸。
在一個實施例中，定位樁114是位於PTH 115中的金屬樁(如圖2所示)。PTH 115 包括便於在SMT工藝期間將SMT器件連接器焊接至襯底160的焊膏130。
在另一實施例中，定位樁114是由PTH或非電鍍穿孔(NPTH)接收的金屬板鎖。在另一實施例中，定位樁114是NPTH中的非焊接塑料樁。
應力消除樁110從絕緣外殼135的安裝表面137伸出。應力消除樁110與襯底160 中的應力消除樁孔隙111相對應。應力消除樁110安置在應力消除孔隙111內，並隨後在 SMT工藝期間焊接至襯底160。在一個實施例中，應力消除孔隙111是PTH。在另一實施例中，應力消除樁110是非焊接塑料樁。在另一實施例中，應力消除樁110是由PTH或非電鍍穿孔(NPTH)接收的金屬板鎖。
應力消除樁110被配置為在SMT工藝期間以及在焊接工藝之後使連接器針對在 SMT器件連接器100上引發的應力而穩定。在SMT回流工藝期間，將SMT器件連接器100 和襯底160加熱至焊膏的熔點之上的溫度。如果SMT器件連接器100的CTE與襯底160的 CTE不同(典型地，存在微小差異)，則SMT器件連接器不與襯底160成比例地擴張(expand)， 這可能導致對SMT器件連接器和襯底這二者都引發應力。此外，如果在SMT回流工藝期間 SMT器件連接器剛性地附於襯底，則由於襯底的熱引發的尺寸改變，促使SMT器件連接器擴張(反之亦然)，這可能導致SMT器件連接器和襯底翹曲。相應地，在SMT器件連接器和PWB 這二者上都引發應力。特別地，傳統板鎖限制了機械力經過連接器的平移，這可能導致焊點在焊接之後破裂。傳統板鎖可以是NPTH或PTH。NPTH的示例是不可焊接塑料樁或未焊接 (unsoldered)金屬樁。PTH的示例是可焊接金屬樁。
此外，SMT器件連接器和襯底的翹曲產生了 SMT器件連接器與襯底之間的間隙，這是由於SMT器件連接器和襯底不共面。由此，當手動連接器件(如DIMM)和/或從SMT器件連接器移除該器件時，對SMT器件連接器和襯底施加將翹曲「弄平(flatten)」的力。對翹曲的弄平引發了 SMT器件連接器、襯底和任何周圍組件上的應力。此外，還對SMT器件連接器和襯底施加力矩，這還引發周圍組件上的附加應力。
應力消除孔隙111允許應力消除樁110沿SMT器件連接器100的縱軸140的方向自由滑動，這是由於在SMT器件連接器的縱軸的方向上，應力消除孔隙111的長度比應力消除樁110的長度更長，直到軟焊料已被固化為止。換言之，不需要應力消除樁以在SMT器件連接器的縱向方向上制約SMT器件連接器。然而，應力消除孔隙111在與SMT器件連接器 100的縱軸140正交的方向上約束了應力消除樁110，以便於將SMT器件連接器定位在襯底 100上的SMT器件連接器覆蓋區。應當認識到，應力消除孔隙111包括便於將SMT器件連接器安裝至襯底160的焊膏130。
在一個實施例中，共同地，定位樁114和應力消除樁110用於相同功能，包括但不限於(1)在焊接工藝期間使連接器穩定；以及(2)對連接器樁焊接添加支持，以幫助對抗可能在卡插入/抽出期間損壞焊點的槓桿效應(levering effect)。
由於體積位移(volume displacement)，應力消除樁110提供了充足的焊接槽填充。換言之，應力消除樁110的體積在應力消除孔隙111內提供了充足的焊料位移。
在SMT器件連接器和襯底這二者由於SMT回流工藝的加熱而擴張時，應力消除孔隙111允許SMT器件連接器100擴張，並增加了保持與襯底160共面的機會，即使它們具有不同CTE也是如此。特別地，在SMT器件連接器100擴張時，應力消除樁110在SMT應力消除孔隙111內自由滑動。由此，SMT器件連接器在回流工藝期間在襯底上保持平坦(flatter)， 這是由於SMT器件連接器能夠在SMT回流的加熱和冷卻期間鬆弛。相應地，在焊點上引發更小的應力，這就得到了改進的焊點可靠性(例如，更少的開路和短路)。
應當認識到，典型地，始終存在一些CTE失配，因此始終存在一定的扭曲或彎曲度。然而，位於應力消除孔隙111中的應力消除樁110通過在回流工藝期間不以錯誤的方式約束連接器來最小化扭曲或彎曲。此外，位於應力消除孔隙111中的應力消除樁110的定向在不將其釘在PTH的邊界處的情況下允許一定擴張。
在一個實施例中，應力消除樁110包括圓形遠端，該圓形遠端便於將樁插入對應的應力消除樁孔隙中，不論是通過機器放置還是通過手放置。例如，圓形(例如鍬狀)有助於防止在插入期間絆住角。在另一實施例中，應力消除樁Iio是從SMT器件連接器100的安裝表面137伸出的矩形截面。矩形截面包括前壁127和側壁，其中，前壁比側壁長。前壁 127或縱壁被定向為與SMT器件連接器100的縱軸140平行。
應力消除樁110包括穿孔120。穿孔120與前壁127正交地伸出。穿孔120被配置為增強SMT器件連接器與襯底之間的焊點強度。
在一個實施例中，應力消除樁110具有約為襯底160的厚度一半的長度(從安裝表面137至樁110的遠端的距離)。在另一實施例中，應力消除樁110長度允許有效地使用埋入插入式回流(BIR)技術。一般地，Β^涉及在SMT工藝期間將電鍍穿孔部分焊接至襯底上的電鍍穿孔中，其中，引腳故意地更短，近似為PWB的厚度的一半，以便於引腳周圍良好的圓周和縱向焊料聚結。B^依賴於在表面安裝膏鋼印工藝期間沉積在襯底(如PWB)的頂側上且沉積到PTH中的焊膏，以提供SMT引線和PTH引腳這二者的焊點形成所必須的焊料和焊劑。在焊爐回流工藝期間，焊料被熔化，並沿焊尾(solder-tail)的表面和襯底的電鍍穿孔筒(例如槽111)的壁變溼。表面張力和毛細管作用在引腳(例如樁110)周圍並沿該引腳分布焊料。
由此描述了本發明的各個實施例。儘管在具體實施例中描述了本發明，但是應當認識到，本發明不應被解釋為受這些實施例限制，而是應當根據以下權利要求來解釋。
權利要求
1.一種表面安裝技術SMT器件連接器(100)，用於將可移除組件(150)連接至襯底 (160)，所述器件連接器包括用於接收所述可移除組件(150)的絕緣外殼(135)，其中，所述絕緣外殼(135)被表面安裝至所述襯底(160)上的SMT器件連接器位置；以及從所述絕緣外殼(135)的安裝表面(137)伸出的兩個應力消除樁(110)，所述兩個應力消除樁(110)與所述襯底(160)中的兩個應力消除樁孔隙(111)相對應，並且所述兩個應力消除樁(110)不需要沿所述絕緣外殼(137)的縱軸(140)而被約束在所述對應的應力消除樁孔隙(111)中，以在SMT回流期間消除所述SMT器件連接器(100)上的應力。
2.根據權利要求1所述的SMT器件連接器，其中，所述SMT器件連接器包括 SMT雙列直插式存儲模塊DIMM連接器(100)。
3.根據權利要求1所述的SMT器件連接器，包括從所述絕緣外殼安裝表面(137)中央伸出的定位樁(114)，用於將所述SMT器件連接器 (100)定位至所述對應的SMT器件連接器位置，並且所述定位樁(114)剛性地安置於所述襯底(160)中。
4.根據權利要求1所述的SMT器件連接器，其中，所述定位樁(114)包括 與所述絕緣外殼縱向方向垂直的縱向表面(125)。
5.根據權利要求1所述的SMT器件連接器，其中，所述兩個應力消除樁(110)中的每一個包括與所述絕緣外殼縱向方向平行的縱向表面(127)。
6.根據權利要求1所述的SMT器件連接器，其中，所述兩個應力消除樁中的每一個包括與所述應力消除樁縱向表面(127)正交的穿孔(120)。
7.一種表面安裝技術SMT組裝件(200)，包括 SMT器件連接器(100)；襯底(160)，其中，所述SMT器件連接器(100)被表面安裝至所述襯底(160)； 從所述SMT器件連接器的安裝表面(137 )伸出的兩個應力消除樁(110 )，所述兩個應力消除樁(110)與所述襯底中的兩個應力消除樁孔隙(111)相對應，並且所述兩個應力消除樁(110)不需要沿所述SMT器件連接器(100)的縱軸(140)而被約束在所述對應的應力消除樁孔隙(111)中，以在SMT回流期間消除所述SMT器件連接器(100)上的應力。
8.根據權利要求7所述的SMT組裝件，其中，所述SMT器件連接器包括 SMT雙列直插式存儲模塊DIMM連接器(100)。
9.根據權利要求7所述的SMT組裝件，包括 與所述SMT器件連接器(100)相連接的DMM (160)。
10.根據權利要求7所述的SMT組裝件，包括從所述SMT器件連接器安裝表面(137)伸出的定位樁(114)，所述定位樁(114)剛性地安置於所述襯底(160)中的對應的定位樁孔隙(115)中。
11.根據權利要求10所述的SMT組裝件，其中，所述定位樁(114)從所述SMT器件連接器安裝表面(137)的中央伸出。
12.根據權利要求7所述的SMT組裝件，其中，所述兩個應力消除樁(110)從所述SMT器件連接器安裝表面(137)的相對遠端伸出。
13.根據權利要求7所述的SMT組裝件，其中，所述定位樁(114)包括 與所述SMT器件連接器縱向方向垂直的縱向表面(125)。
14.根據權利要求7所述的SMT組裝件，其中，所述兩個應力消除樁(111)中的每一個包括與所述SMT器件連接器縱軸(140)平行的縱向表面(127)。
全文摘要
一種表面安裝技術SMT器件連接器(100)，用於將可移除組件(150)連接至襯底(160)。所述SMT器件連接器(100)包括用於接收所述可移除組件(150)的絕緣外殼(135)，並且所述絕緣外殼(135)被表面安裝至所述襯底(160)上的SMT器件連接器位置。所述SMT器件連接器還包括從所述絕緣外殼(135)的安裝表面(137)伸出的兩個應力消除樁(110)。所述兩個應力消除樁(110)與所述襯底(160)中的兩個應力消除樁孔隙(111)相對應，並且所述兩個應力消除樁(110)不需要沿所述絕緣外殼(137)的縱軸(140)而被約束在對應的應力消除樁孔隙(111)中，以在SMT回流期間消除所述SMT器件連接器(100)上的應力。
文檔編號H01R13/66GK102484330SQ200980161182
公開日2012年5月30日 申請日期2009年8月31日 優先權日2009年8月31日
發明者M. 弗裡德曼 G. 申請人:惠普發展公司，有限責任合夥企業