專利名稱：用于承座格柵插入物或電連接器的觸點組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種電氣互連裝置，尤其是涉及位于集成電路封裝與基板之間的電氣界面上或電連接器與另一電連接器之間的電氣界面上的觸點。
背景技術(shù)：
高密度集成電路(IC)封裝將LSl/VLSt型半導體器件封裝在殼體中是大家所熟知的。這些集成電路封裝的輸入/輸出腳通常以稠密方式布置(有時候多于200個緊密地間隔開的觸點)，集成電路封裝的輸入/輸出腳直接焊接至基板，例如印刷布線或電路板(PCB)，會產(chǎn)生與任何焊接錯誤的檢驗及修正有關(guān)的問題。
承座格柵陣列(LGA)連接器用以互連集成電路封裝至印刷電路板(PCB)是大家所熟知的。承座格柵陣列(LGA)連接器在與印刷電路板連接時典型上不需要焊接程序。參照圖1，現(xiàn)有技術(shù)的承座格柵陣列(LGA)組件用以將具有形成在底表面上的多個扁平接觸墊12的1C封裝7互連到以規(guī)則形式布置在印刷電路板9表面上的接觸墊16上。目前的技術(shù)允許導電性墊12及導電性墊16以中心至中心的間隔大概是1/2mm到1mm(如圖1中“a”所指示的尺寸)被排列，其具有進一步小型化的可能且是不可避免的。
現(xiàn)有技術(shù)的承座格柵陣列(LGA)組件大家所熟知的，它包括絕緣殼體及多個彈性導電性觸點，所述觸點容納在形成在殼體中的通道內(nèi)。彈性導電性觸點典型上在絕緣殼體的上表面及下表面上具有暴露的部分以接合扁平接觸墊12、16。當1C封裝7被精確地放置的與印刷電路板9覆蓋對齊接合時，扁平接觸墊12與扁平接觸墊16接合，一個正常力量被施加至每一個彈性導電性觸點的暴露的部分以與各個接觸墊電氣及機械接合。
與現(xiàn)有技術(shù)的承座(land)格柵陣列(LGA)相關(guān)的彈性導電性觸點具有各式各樣的形狀。一種一般使用的彈性導電性觸點的形式是包括通過彎曲部分連接的兩個自由瑞，所述彎曲部分提供在與1C封裝及印刷電路板接合時的彈性能量的儲存?，F(xiàn)有技術(shù)的彈性導電性接點一般是彈簧形式的單一金屬結(jié)構(gòu)，以提供在工作時所需的彈性反應(yīng)，同時亦用作導電性元件用以電氣連接。典型地，一種貴金屬及阻擋層金屬電鍍組合應(yīng)用至彈簧表面以預(yù)防腐蝕且用以加強電氣接觸。通常的情形是電鍍并不具有足夠的厚度用于沿彈簧表面的電氣導通。現(xiàn)有技術(shù)的彈性導電性觸點的范例可能在美國第2,153,177；3,317,885；3,513,434；3,795,884；4,029,375；4,810,213；4,820,376；4,838,815；4,922,376；5,030,109；5,061,191；5,232,372及5,473,510號專利案中可發(fā)現(xiàn)到。上述專利在此列為本專利申請案之參考文獻。
現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個問題是用以構(gòu)成彈簧的非常好的材料，例如高強度鋼，并不是非常好的電導體。換句話說，一種良好的電導體，例如銅合金或貴重的金屬，通常并不是好的彈簧材料。需要一種更簡化的彈性導電性觸點，該彈性導電性觸點結(jié)合了彈簧特性及高導電性看起來相對的需求。因此，需要一種使用在承座格柵陣列(LGA)插座或電連接器的改良的電氣觸點，該改良的電氣觸點可以克服現(xiàn)有的電氣接觸之缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電氣觸點，包括第一構(gòu)件，該第一構(gòu)件具有彈簧特性，及第二構(gòu)件，該第二構(gòu)件纏繞在第一構(gòu)件的至少一部分周圍，其中第二構(gòu)件具有較第一構(gòu)件大的導電率。
在一個實施例中，一個或更多的導體走纏繞在彈簧的至少一部分上以增加電流承載能力。
在另一實施例中，彈簧形成為線圈或螺旋狀，且具有金屬線纏繞在螺旋狀彈簧的至少一部分上。在本實施例的一個形式中，彈簧具有多圈且全屬線纏繞在多圈中的至少兩圈的周圍。在本實施例的另一個形式中，彈簧具有多多圈，且金屬線纏繞在所有圈周圍。在另一個替代的實施例中，多個彈簧嚙合在一起以提供增強的機械及電氣效能。
因此本發(fā)明總體上提供一種電氣觸點，該觸點具有用以儲存彈性能量的裝置及用以導電的裝置，所述導電的裝置至少纏繞在用以儲存彈性能量的裝置。有利地的是，用以導電的裝置具有較儲存彈性能量的裝置大的導電率。
在本發(fā)明的另一個實施例中，提供一種插入物連接器，其具有框架，該框架包括頂表面，底表面及以一型態(tài)排列且向著框架頂表面和底表面開口的多個孔。提供多個彈簧，其中每一個彈簧具有纏繞在彈簧的至少一部分周圍的導體，其中導體具有較彈簧大的導電率。且其中所述多個彈簧之一被放置在多個孔中每一個內(nèi)，以便每一個導體的至少一部分暴露在框架頂表面及底表面之上。


通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細描述，本發(fā)明的這些和其他特點和優(yōu)點將被完全批露或更加明顯，其中相同的標號表示相同的部件，其中圖1為現(xiàn)有技術(shù)IC封裝及印刷電路板的透視圖；圖2是IC封裝安裝到印刷電路板上的透視圖，根據(jù)本發(fā)明實施例形成的插入物放置在它們之間；圖3是依據(jù)本發(fā)明實施例所形成的第一構(gòu)件的正視圖；圖4是依據(jù)本發(fā)明實施例所形成的第一構(gòu)件的正視圖，第一構(gòu)件具有圍繞在其周圍的第二構(gòu)件以形成墊接合接觸組件；圖5是第二構(gòu)件的另一實施例的放大分解局部透視圖；圖6是第一構(gòu)件的另一實施例的放大分解局部透視圖；圖7是依據(jù)本發(fā)明另一實施例所形成的第一構(gòu)件的正視圖，該第一構(gòu)件具有圍繞在其周圍的另一實施例的第二構(gòu)件以形成根據(jù)本發(fā)明另一實施例的墊接合觸點組件；圖8是插入物之斷面圖，其具有由至少兩個分散式屬構(gòu)件所形成的多個墊接合觸點組件；圖9是圖8所示插入物的分解部分斷面圖，其具有部分IC封裝放置在該插入物之上；圖10是插入物的斷面固，根據(jù)本發(fā)明另一實施例其具有由至少兩個分散式金屬構(gòu)件所形成的多個墊接合觸點組件；圖11是圖10所示插入物的分解部分斷面圖，其具有部分IC封裝放置在該插入物之上；圖12是依據(jù)本發(fā)明另一實施例的墊接合觸點組件的正視圖，其具有多重導體纏繞在至少一個第一構(gòu)件周圍；圖13是正視圖，其示出了圖12中本發(fā)明另一實施例具有兩個導體纏繞在一圈的周圍；圖14是正視圖，其示出了圖12中依據(jù)本發(fā)明另一實施例的墊接合觸點組件的正視圖，其由圖6中所示的雙金屬的材料形成；及圖15是示意圖，其示出了依據(jù)本發(fā)明另一實拖例具有兩個螺旋彈簧，它們纏繞在一起且被導體纏繞。
具體實施例方式
優(yōu)選實施例的描述要與附圖結(jié)合在一起閱讀，其被考慮為本發(fā)明整體描述的一部分。所繪附圖并不需要按比例布置且為了清楚及簡潔起見本發(fā)明的某些功能可能在大小上被過大的顯示或在某些附圖中形成。在此描述中，相關(guān)術(shù)語，例如，“水平”、“垂直”、“上”、“下”、“頂”，和“底”以及它們的派生術(shù)語(例如“水平地”，“向下地”、“向上地”等等)，應(yīng)當解釋為在下面的討論中描述或顯示在附圖中的方位。這些相關(guān)術(shù)語是為了方便描述且通常并不旨在需要特定方向。適當時，包括“向內(nèi)地”相對于“向外地”，“縱向地”相對于“橫向地”及類似者的術(shù)語將被解釋相對于其他一個或相對于延長的軸線，或軸線或旋轉(zhuǎn)的中心。除了特別地描述外，否則關(guān)于附著，耦合及類似者，例如“連接的”及“互連的”的術(shù)語是指一種關(guān)系，其中結(jié)構(gòu)是通過中介結(jié)構(gòu)直接或間接地緊固或附著另一個上，以及可移動或剛性附著或關(guān)系。術(shù)語“可操作的連接”是這樣一種附著，耦合或連接，即允許相關(guān)的結(jié)構(gòu)能夠通過這種關(guān)系如期望地操作。在該申請中，裝置加功能條款是通過所描述或示出地預(yù)期去涵蓋所描述的結(jié)構(gòu)、建議或明顯的表達以執(zhí)行所列舉的功能，不僅包括結(jié)構(gòu)性等效而且包括等效性結(jié)構(gòu)。
參照圖1至4，本發(fā)明提供一種墊接合觸點組件20，其由至少兩個分散材料形成，優(yōu)選的是兩種不同的金屬。在優(yōu)選實施例中，墊接合觸點組件20適于使用在承座格柵陣列(LGA)插入物25中，該承座格柵陣列(LGA)插入物25用將集成電路(1C)封裝7互連至印刷電路板9。承座格柵陣列(LGA)插入物25包括殼體或框架27，該殼體或框架27具有多個孔29，所述多個孔以格柵或陣列方式排列，所述陣列對應(yīng)于多個導電墊12及導電墊16的陣列。限定多個孔29的框架27的部分都被成形和確定尺寸，以便接受及支撐墊接合觸點組件20。還提供了用以緊固地將承座格柵陣列(LGA)插入物25安裝至印刷電路板9的裝置，且一般地用30表示。
參照圖3及4，墊接合觸點組件20包括第一構(gòu)件33及第二構(gòu)件34。第一構(gòu)件33包括特別適合用作儲存彈性能量裝置的材料及結(jié)構(gòu)。例如，第一構(gòu)件33可由眾所周知的具有較好的機械特性的一組金屬中的一種形成，例如鋼、黃銅磷青銅、鈹銅，或包含了其他元素化合物以增強其彈簧特性的前述金屬的各種合金，所述機械特性包括高彈性模數(shù)、高屈服強度，可成形性，及在高溫時的松弛阻力。第二構(gòu)件34包括特別適合用于導電的材料及結(jié)構(gòu)。例如，第二構(gòu)件34可能由眾所周知的具有較好的導電特性、熱傳導性及可形成性的一組金屬中的一種形成，例如黃金、銅、鈀、白金或其他高導電性金屬或其他用以導電的裝置。雖然不是優(yōu)選的，顯示類似的電氣及結(jié)構(gòu)特性的非金屬，例如復合材料，聚合物或其類似者，也可能被使用以形成墊接合觸點組件20，且這也在本發(fā)明的范圍中。
在優(yōu)選實施例中，第一構(gòu)件33可能由金屬線、細條、管子、帶子或其他適合地可形成的原材料制成線圈或螺旋彈簧，其包括多個第一構(gòu)件圈35，且包括頂圈35a及底圈35b(圖3)。第二構(gòu)件34可能由金屬線、細條、管子、帶子或其他適合地可形成的原材料形成，所述材料適于纏繞在第一構(gòu)件33周圍以形成多個第二構(gòu)件圈36。在第一構(gòu)件33形成為線圈之前，或之后，第二構(gòu)件34可能纏繞在第一構(gòu)件33的周圍，只要多個第二構(gòu)件圈36被放置在第一構(gòu)件圈35之上。
當然，第一構(gòu)件33(第二構(gòu)件34纏繞在其周圍)可能被形成各種儲存彈性能量的結(jié)構(gòu)及裝置，當被壓縮、展開或彎曲時所述結(jié)構(gòu)和裝置顯示彈簧特性。第一構(gòu)件33所選擇的結(jié)構(gòu)必須具有彈性常數(shù)以產(chǎn)生彈簧剛度，工作期間該彈簧剛度足以提供可接受水平的接觸力，以及適合于順從及恢復。當與該第一構(gòu)件33結(jié)合時，第二構(gòu)件34顯示出多個曲線狀的，向外指向的接觸表面43。在工作時，壓縮第二構(gòu)件34會沿著墊12和16與接觸表面43之間的界面產(chǎn)生擦拭作用，其是對良好的電氣接觸的一個需求。必須注意的是為了與墊12、16表面接觸在此顯示出多重接觸表面43，由此提供多余的電氣及機械觸點。眾所周知的貴金屬及半貴金屬表面涂層可沉積在第一構(gòu)件33或第二構(gòu)件34中之一或兩者的表面上，以進一步增強墊接合觸點組件20的電氣、機械及/或腐蝕抵抗能力。
在另一個實施例中，第二構(gòu)件34的表面可能包括凹處，肋條或波紋45(參照圖5及圖7)。在工作時，壓縮第二構(gòu)件34會沿著墊12、16及凹處、肋條或波紋45之間的界面產(chǎn)生擦拭作用，以增強界面的電氣傳輸特性。在另一個實施例中，墊接合觸點組件20形成為一體的細條，例如二金屬細條或金屬線47，其包括內(nèi)部彈簧金屬部分50及外部導電性金屬部分52(參照圖6及圖14)，以便第一構(gòu)件33彈簧可以不需要增加第二構(gòu)件34的第二步驟形成。為了電氣接觸及導電性，導電性細條形式的第二構(gòu)件34可能被配置在第一構(gòu)件33上，或可能有兩個或更多第二構(gòu)件34(參照圖12及圖13)。在本發(fā)明的另一個實施例中，墊接合觸點組件20形成為纏繞在一起的兩個螺旋彈簧(參照圖15)。
參照圖8及圖9，墊接合觸點組件20垂直安排在承座格柵陣列(LGA)插入物25的框架27的每一個孔29中。在此結(jié)構(gòu)中，頂圈35a暴露在框架27的頂表面之上且底圈35b暴露在框架27的底表面之上，以便多個第二構(gòu)件圈36被放置在適當位置以接合導電性墊12陣列及導電性墊16陣列。在這種方式中，每一個墊接合觸點組件20為每一個導電性墊12及導電性墊16提供許多電氣接合表面，由此提供多余的電氣互連。中間的第一構(gòu)件圈35用以在與IC封裝7及印刷電路板9接合時提供彈性能量的儲存。
在本發(fā)明另一個實施例中，墊接合觸點組件20相對于框架27水平地定位，以便頂圈35a及底圈35b與限定內(nèi)部孔29的框架27的表面機械接合(參照圖10及11)。在此實施例中，放置在頂圈35a及底圈35b中間的第一構(gòu)件33圈上的第二構(gòu)件36的部分暴露在框架27頂表面及底表面之上，以便多個第二構(gòu)件36被放置在適當位置以接合導電性墊12陣列及導電性墊16陣列。再次，中間的第一構(gòu)件圈35用以在與IC封裝7及印刷電路板9接合時提供彈性能量的儲存。
需要理解的是，本發(fā)明并不限于上述描述和示出的特點結(jié)構(gòu)，而是包括權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)的修改或等同物。
權(quán)利要求
1.一種電氣觸點，包括具有彈簧特性的第一構(gòu)件，及纏繞在第一構(gòu)件的至少一部分周圍的第二構(gòu)件，其中所述第二構(gòu)件具有比第一構(gòu)件大的導電率。
2.一種電氣觸點，包括彈簧，所述彈簧具有導體，所述導體纏繞在彈簧的至少一部分周圍，其中所述導體具有比彈簧大的導電率。
3.如權(quán)利要求2所述的電氣觸點，其中所述彈簧具有多圈，且所述導體是纏繞在彈簧的至少兩圈周圍的金屬線，其中所述金屬線實質(zhì)上具有比彈簧大的導電率。
4.如權(quán)利要求2所述的電氣觸點，其中所述彈簧具有多圈，且導體是金屬線，所述金屬線纏繞在彈簧的至少兩圈周圍，以便形成多個第二圈。
5.如權(quán)利要求2所述的電氣觸點，其中所述彈簧具有多個第一圈，且導體是金屬線，所述金屬線實質(zhì)上纏繞在彈簧的所有圈周圍，以便形成多個導體圈。
6.如權(quán)利要求2所述的電氣觸點，其中所述彈簧包括線圈，該線圈包括多圈，且限定了頂圈及底圈，且所述導體至少纏繞在彈簧的頂圈及底圈周圍。
7.如權(quán)利要求5所述的電氣觸點，其中所述多個導體圈提供了多個向外指向的彎曲接觸表面。
8.如權(quán)利要求2所述的電氣觸點，其中所述彈簧包括螺旋彈簧，且所述導體包括金屬線，該金屬線纏繞在螺旋彈簧的至少一部分周圍，其中金屬線具有實質(zhì)上比螺旋彈簧大的導電率。
9.如權(quán)利要求2所述的電氣觸點，其中所述導體包括外表面，該外表面至少是凹處、肋條或波紋中的一種。
10.如權(quán)利要求4所述的電氣觸點，其中所述向外指向的彎曲接觸表面在接觸墊上產(chǎn)生擦拭作用。
11.如權(quán)利要求2所述的電氣觸點，其中所述彈簧由具有內(nèi)部金屬芯體和外部金屬套層的雙金屬材料形成，其中外部金屬套層具有比內(nèi)部全屬芯體大的導電率。
12.一種電氣觸點，包括彈簧，該彈簧具有纏繞在彈簧的至少一部分周圍的導體，其中所述導體具有比彈簧大的導電率，且所述彈簧包括至少兩個線圈。
13.一種電氣觸點，包括用以儲存彈性能量的裝置及纏繞在用以儲存彈性能量的裝置的至少一部分周圍并用以導電的裝置，其中用以導電的裝置具有比用以儲存彈性能量的裝置大的導電率。
14.一種電氣觸點，包括彈簧，該彈簧具有至少纏繞在其至少一部分周圍的至少一個導體，其中該至少一個導體具有比彈簧大的導電率。
15.如權(quán)利要求14所述的電氣觸點包括至少兩個纏繞在彈簧至少一部分周圍的導體。
16.一種插入物，包括框架，該框架具有頂表面，底表面及多個孔，所述多個孔以一型態(tài)排列且向框架的頂表面及底表面上開口及多個彈簧，每一個彈簧都具有纏繞在該彈簧至少一部分周圍的導體，其中導體具有比彈簧大的導電率且其中所述多個彈簧之一被放置在每一個所述孔中，以便每一個導體的至少一部分暴露在框架的頂表面及底表面之上。
17.如權(quán)利要求16所述的插入物，其中所述多個彈簧中的每一個彈簧包括多個圈，所述多個圈包括頂圈及底圈，且所述導體至少圍繞所述彈簧的頂圈及底圈纏繞。
18.如權(quán)利要求17所述的插入物，其中所述多個彈簧中的每一個彈簧這樣定向，即所述頂圈暴露在框架的頂表面之上，且底圈暴露在框架的底表面之上。
19.如權(quán)利要求17所述的插入物，其中所述多個彈簧中的每一個彈簧都具有多個第一圈，且所述導體包括金屬線，所述金屬線實質(zhì)上圍著所述多個第一圈纏繞，以便形成多個導體圈。
20.如權(quán)利要求19所述的插入物，其中所述多個彈簧中的每一個彈簧包括多個圈，所述多個圈限定了頂圈及底圈，且所述導體至少圍著所述彈簧的頂圈及底圈纏繞。
21.如權(quán)利要求19所述的插入物，其中所述多個導體圈提供了多個向外指向的彎曲接觸表面。
22.如權(quán)利要求19所述的插入物，其中所述多個彈簧中的每一個彈簧包括多個圈，所述多個圈包括頂圈及底圈，且所述導體圍著所述多個圈的全部纏繞。
23如權(quán)利要求19所述的插入物，其中所述多個彈簧中的每一個這樣定向，即所述頂圈接合限定了所述孔的框架的一部分，且底圈接合限定了所述孔的框架的另一部分。
24.一種電連接器，包括殼體，該殼體具有第一表面，第二表面及多個孔，所述多個孔以一型態(tài)排列且向殼體的第一表面及第二表面上開口及多個彈簧，每一個彈簧都具有纏繞在該彈簧至少一部分周圍的導體，其中導體具有比彈簧大的導電率且其中所述多個彈簧之一被放置在所述多個孔的每一個中，以便每一個導體的至少一部分暴露在殼體的第一表面及第二表面之上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電氣觸點，包括第一構(gòu)件(33)，其具有彈簧性能，及第二構(gòu)件(34)，其纏繞在第一構(gòu)件的至少一部分周圍，其中第二構(gòu)件具有比第一構(gòu)件大的導電率。在一個實施例中，導體纏繞彈簧的至少一部分。在另一實施例中，彈簧形成線圈或螺旋狀，且金屬線纏繞螺旋彈簧的至少一部分。在本實施例的一個形式中，彈簧具有多個圈且金屬線纏繞在多個圈中的至少兩圈周圍。在本實施例的另一個形式中，彈簧具有多個圈且金屬線纏繞在多個圈中的所有圈周圍。還提供一種具有的框架(27)的插入物連接器，該框架具有頂表面，底表面及多個孔，所述多個孔以一型態(tài)排列且向框架的頂表面及底表面上開口及多個彈簧，每一個彈簧都具有纏繞在該彈簧至少一部分周圍的導體，其中導體具有比彈簧大的導電率；且其中所述多個彈簧之一被放置在每一個所述孔中，以便每一個導體的至少一部分暴露在框架的頂表面及底表面之上。
文檔編號H01L23/32GK1608334SQ02803975
公開日2005年4月20日 申請日期2002年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月31日
發(fā)明者李澤豫 申請人:高度連接密度公司