專利名稱：具有bga連接的印刷電路板組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有球柵陣列(BGA)連接的印刷電路板組件。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，球柵陣列連接器是眾所周知的，美國(guó)專利號(hào)5,730,606里廣泛論述了該類連接器，其整個(gè)內(nèi)容在這里并入作為參考。這類連接器通常包括可熔元件(最好是球形的焊球)，可熔元件位于電路基板的電接觸片(contact pad)上或置于一個(gè)球形的收容孔(pocket)中。多個(gè)焊球通常作為一個(gè)球柵陣列引用。一個(gè)集成電路可以安裝在一個(gè)塑料或陶瓷的基板PCB材料(FR-4)上，和球柵陣列形成電連接。球柵陣列連接器的優(yōu)點(diǎn)在于封裝尺寸更小、優(yōu)良的電性能和更低的輪廓線(profile)。
球柵陣列已經(jīng)用于與印刷電路板連接。例如，F(xiàn)CI Electronics公司的美國(guó)專利號(hào)6,183,301 B1和6,083,047已經(jīng)公開了具有球柵陣列連接的印刷電路板，其整個(gè)內(nèi)容在這里并入作為參考。一般地，本發(fā)明涉及一種具有改進(jìn)的BGA連接的改進(jìn)了的電連接器。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及在印刷電路板的走線和可熔元件或焊球之間具備改進(jìn)連接的改進(jìn)了的印刷電路板組件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)電連接器包括具有一個(gè)基底的外殼、至少一個(gè)電路板、至少一個(gè)可熔元件和一個(gè)金屬元件。至少一個(gè)電路板置于所述外殼內(nèi)，并包含至少一條信號(hào)線。至少一個(gè)可熔元件置于外殼的基底內(nèi)，金屬元件把信號(hào)線的第一個(gè)端點(diǎn)連接到至少一個(gè)可熔元件上。盡管金屬元件可以有許多實(shí)施例，但是金屬元件最好有一對(duì)臂狀物，在其之間安裝至少一個(gè)電路板。
連接器也可以具有至少一個(gè)焊片，其把金屬元件連接到信號(hào)線的第一個(gè)端點(diǎn)上。焊片最好置于印刷電路板的一個(gè)側(cè)面的一部分上。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，連接器具有另一個(gè)置于焊片另一側(cè)面上的焊片，使得金屬元件和兩個(gè)焊片相接觸，從而在至少一個(gè)可熔元件和印刷電路板信號(hào)線之間形成電連接。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，至少一個(gè)電路板包括一個(gè)可以插入到外殼中并從外殼拔出的組件。至少一個(gè)印刷電路板最好插入外殼基底的一個(gè)插槽中，且金屬元件置于基底插槽內(nèi)。
外殼基底最好在每個(gè)插槽內(nèi)具有一些貫穿孔，貫穿孔與印刷電路耦合組件的每條信號(hào)線相對(duì)應(yīng)。每個(gè)貫穿孔下方有一個(gè)內(nèi)置可熔元件的收容孔。每個(gè)金屬元件最好從插槽開始穿過貫穿孔延伸至收容孔中。于是形成一個(gè)從信號(hào)線到金屬元件再到可熔元件的電連接。通過把其它電子元件的焊片的接點(diǎn)與此可熔元件相匹配，可以使其它電氣元件和此連接器相匹配。
在其他優(yōu)選實(shí)施例中，沒有使用金屬元件。在這些實(shí)施例中，電路板組件插入一個(gè)基底插槽中，焊劑被加熱后在基底插槽內(nèi)流動(dòng)，從而在焊劑和電路板信號(hào)線之間形成電連接。焊劑還流過基底從而與可熔元件相接。于是形成一個(gè)從PCB信號(hào)線到焊劑再到可熔元件的電連接。
本發(fā)明的其他特性將在下文闡述。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的連接器的組件圖；圖2是圖1示出的優(yōu)選實(shí)施例的一部分的組件圖；圖3是圖1示出的連接器的基底部分的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的頂部透視圖；圖3A是圖3中的細(xì)節(jié)部分3A的放大圖；圖4是圖3示出的基底的底部透視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)印刷電路板和一個(gè)基底的組件圖；圖5A是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)印刷電路板和一個(gè)基底的組件圖；圖5B是穿過已安裝組件的圖5A示出的一個(gè)基底收容孔的剖面圖；圖6A是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)印刷電路板和一個(gè)基底的組件圖；圖6B是穿過已安裝組件的圖6A示出的一個(gè)基底收容孔的剖面圖；圖7是一個(gè)將要連接到一個(gè)電氣元件上的圖1示出的連接器的優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)電連接器10的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的組件。如此實(shí)施例所示，連接器10是一個(gè)直角連接器，但這并不是必需的。連接器10最好有一個(gè)外殼12，多個(gè)印刷電路板組件14和一個(gè)基底16。其中印刷電路板組件最好可以從外殼12上拔出。
在圖1的優(yōu)選實(shí)施例中，連接器10有五個(gè)印刷電路板組件14。本發(fā)明的連接器10可以有任意數(shù)量的印刷電路板14，為了說(shuō)明的目的，圖中顯示了十一個(gè)。印刷電路板14可以包含許多應(yīng)用程序以及與應(yīng)用程序有關(guān)的電路。
圖1描述了外殼12的一個(gè)實(shí)施例的一部分。外殼12可以使用任何合適的材料制成，譬如熱塑性塑料。外殼12有多個(gè)導(dǎo)入孔(leadin hole)18。導(dǎo)入孔用于安插適配連接器(圖中沒有示出)的端子。外殼12可以有任意數(shù)量的導(dǎo)入孔，因此圖1只示出了外殼12的一部分。如圖所示，每個(gè)導(dǎo)入孔18和印刷電路板組件14的接觸端子20對(duì)齊。
每個(gè)圖2所示的印刷電路板組件14最好包括一個(gè)基板16，基板上有多條信號(hào)線22和多條地線24?；?6有一個(gè)與地線24相通的接地觸點(diǎn)。接地觸點(diǎn)最好是一個(gè)可熔元件，焊球則更佳。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)印刷電路板焊片28可連接到信號(hào)線22上。在其他優(yōu)先實(shí)施例中，沒有使用焊片。印刷電路板焊片28最好是由焊料構(gòu)成。置于基板上方的是一種介電材料，譬如可以是一個(gè)絕緣隔板30。置于絕緣隔板上方的是一個(gè)絕緣罩32。介電材料30和絕緣罩32連接到基板16上，以形成一個(gè)圖2所示的印刷電路板組件14。置于每個(gè)信號(hào)線22的一端的是一個(gè)接觸端子20。如圖1和圖2所示，接觸端子20和外殼的導(dǎo)入孔18對(duì)齊。接觸端子20用于接納其他連接器相應(yīng)的觸點(diǎn)，從而在信號(hào)線22和其他電氣元件之間形成電連接。
圖3和圖4的透視圖示出的是一個(gè)外殼基底16，其連接在圖1所示的印刷電路板組件14上。圖3是基底16的頂部透視圖，圖4是基底16的底部透視圖。外殼基底16最好由高溫塑料材料制成。基底16最好構(gòu)造成一個(gè)單片并被澆鑄，但不必一定如此。如圖6的剖面圖(下文將闡述)所示，基底16用于在信號(hào)線22和電線24與其他電氣元件，譬如印刷電路版，之間形成連接。
如圖3所示，可以有多個(gè)插槽36置于基底16內(nèi)。每個(gè)插槽36可以安插一個(gè)如組件圖5A所示的印刷電路板組件14。盡管圖5顯示只有一個(gè)印刷電路板組件14將要插入到一個(gè)插槽36中，但應(yīng)理解印刷電路板組件14可以置于如圖1所示的每個(gè)基底插槽36中。可以進(jìn)一步理解，基底16可以包含任意數(shù)量的插槽36。
在每個(gè)插槽內(nèi)有多個(gè)貫穿孔38。一個(gè)貫穿孔38對(duì)應(yīng)于印刷電路板的一條信號(hào)線22，這點(diǎn)根據(jù)圖5最容易理解。可以使用任意數(shù)量的貫穿孔。貫穿孔38從基底頂部延伸到基底底部?jī)?nèi)置的收容孔39，參考圖3、圖4和圖5A不難理解這點(diǎn)。和基底頂部相反，基底底部最好是扁平的，沒有任何插槽。
圖5B是穿過已安裝組件的圖5A示出的一個(gè)收容孔39的剖面圖，是每個(gè)收容孔的代表。如圖所示，一個(gè)金屬元件44穿過貫穿孔38向下延伸到收容孔39中。在示出的優(yōu)選實(shí)施例中，貫穿孔38的直徑或者橫截面小于收容孔39。這是因?yàn)樨灤┛?8只需具備可以安插一個(gè)管腳(prong)44的大小，而收容孔39必須具備足以容納可熔元件48的大小。貫穿孔38和收容孔39的形狀和大小可以是各式各樣的，但必須適合任何相配的金屬元件44和可熔元件48。
在一種優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)金屬元件40置于每個(gè)貫穿孔38內(nèi)。如圖3和圖4所示，金屬元件40從基底頂部開始，穿過貫穿孔38延伸至基底收容孔39中。金屬元件40可以采用任何一種形狀。例如，如圖5所示，金屬元件40可以有一個(gè)穿過貫穿孔并延伸至貫穿孔底部的管腳44和一對(duì)電氣連接到電路板的信號(hào)線的管腳46，如圖5和圖6所示。每個(gè)印刷電路板組件14最好有一個(gè)置于其側(cè)面較低部位上的焊片28。焊片28和信號(hào)線22有電連接。管腳對(duì)46可以與焊片相接觸，從而使信號(hào)線22和金屬元件40形成電連接。
如圖4所示，置于每個(gè)收容孔39內(nèi)的是一個(gè)可熔元件48。當(dāng)連接器10連接到另一元件，例如另一個(gè)電路板上時(shí)，可熔元件48在此印刷電路板組件的信號(hào)線22和另一元件的電路之間提供電連接?？扇墼?8最好是焊球。每個(gè)可熔元件48置于一個(gè)基底收容孔39內(nèi)。金屬元件的單個(gè)管腳44延伸至此收容孔中，使得可熔元件熔化時(shí)可以附著到此基底收容孔中各自的單個(gè)管腳上，從而形成電連接。
圖7描述的是連接器10適配于另一個(gè)電氣元件50(在本實(shí)施例中示出的示一個(gè)印刷電路板)的示意性剖面圖。圖7還描述了電氣元件50、可熔元件48和電路板組件14之間的電連接。如圖所示，印刷電路板組件14的每個(gè)可熔元件48延伸到靠近匹配印刷電路板組件50的對(duì)應(yīng)的接受孔52(最好是一個(gè)焊片)上。于是在印刷電路板組件10和匹配印刷電路板組件50之間形成電連接。匹配印刷電路板組件50在此作為示例提供。應(yīng)當(dāng)理解許多其他適配組件或連接器都可以和組件10配合使用，這里組件50只是為了說(shuō)明的目的而提供。
如圖所示，組件14插進(jìn)一個(gè)基底插槽36中，固定在金屬元件40的管腳對(duì)46之間。焊片28和一個(gè)管腳對(duì)46接觸，從而在該組件信號(hào)線和金屬元件40之間形成電連接。單個(gè)管腳44從管腳對(duì)46和插槽36延伸至收容孔39內(nèi)，并在收容孔里連接到可熔元件48上。如圖所示，貫穿孔38比收容孔39窄，可容納單個(gè)管腳44，而收容孔39則可以容納更大的可熔元件48。置于插槽36、貫穿孔38和收容孔39內(nèi)的是焊劑，其熔化后可以使金屬元件40、焊片28和可熔元件熔合在一起。
如上所述的連接器50和基底16相適配。圖7還示出了和可熔元件48相適配的連接器的觸點(diǎn)52。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，如圖6A和6B所示，未使用金屬元件44。這兩幅圖和圖5A和5B類似，不同之處僅在于沒有使用金屬元件40。每個(gè)印刷電路板組件14插進(jìn)一個(gè)基底插槽36中。焊劑70或其他合適的材料置于插槽36內(nèi)和基底貫穿孔38和收容孔39中。焊劑70加熱后在插槽、貫穿孔和收容孔中流動(dòng)，并附著到焊片或信號(hào)線上。于是焊劑70提供一條從信號(hào)線到可熔元件的電連接。盡管在本實(shí)施例中使用了焊片，但其不是必需的。
形成連接器10的方法最好包括如下步驟組裝每個(gè)印刷電路板組件14，接著把每個(gè)印刷電路板組件14插進(jìn)一個(gè)外殼12。如果使用金屬元件40，此方法還包括把每個(gè)信號(hào)線置于金屬元件40的管腳對(duì)之間。然后通過把電路板組件插入基底插槽完成此方法。如果使用焊劑，則加熱焊劑使之在插槽36里及信號(hào)線和金屬元件40周圍流動(dòng)。接著把每個(gè)可熔元件48插入外殼基底收容孔39?；?6連接到印刷電路板組件上，再把基底16和組件14一起連接到外殼12上。接著把一個(gè)電氣元件和基底16對(duì)齊，并連接到基底16上。如圖5所示，此過程包括在每個(gè)可熔元件48和電連接器50的一個(gè)相應(yīng)元件之間形成電連接，這可通過加熱使可熔元件48流動(dòng)形成電連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于利用金屬元件40在電路板組件14和焊球48之間形成電連接，與焊球48熔化后直接附著到電路板組件14上相比，金屬元件40可以提供更加可靠的連接。而且，金屬元件40可以為電路板組件14提供更好的橫向支承。
本發(fā)明使用基底16的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于基底16為電路板組件14和其他電氣元件50提供了一個(gè)匹配結(jié)構(gòu)?；兹菁{焊球，提供一個(gè)安裝電路板組件的結(jié)構(gòu)，并為熔化焊球以在焊球和電氣元件50間形成一條可靠連接提供了分立的收容孔。
本發(fā)明廣義上包括一個(gè)在內(nèi)壁上具有可熔元件的印刷電路板組件10。應(yīng)當(dāng)理解，盡管上文已經(jīng)在描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)的同時(shí)，闡述了當(dāng)前發(fā)明的眾多特性和優(yōu)點(diǎn)，但這些僅是示意性說(shuō)明，只要在本發(fā)明的主旨和所附的權(quán)利要求書所聲稱的條款的廣義保護(hù)范圍內(nèi)，可以對(duì)細(xì)節(jié)部分(尤其是部件的外形、大小和排列)作出改變。
權(quán)利要求
1.一種電連接器，其包括包含一個(gè)基底的外殼；至少一個(gè)置于外殼內(nèi)的電路板，其包含至少一條具有第一個(gè)端點(diǎn)的信號(hào)線；至少一個(gè)置于外殼基底內(nèi)的可熔元件；把所述信號(hào)線的第一端連接到至少一個(gè)可熔元件上的金屬元件。
2.權(quán)利要求1所述的連接器，還包括至少一個(gè)把金屬元件連接到信號(hào)線的第一端上的焊片。
3.權(quán)利要求1所述的連接器，其中金屬元素包含一個(gè)從可熔元件延伸到信號(hào)線第一端的觸點(diǎn)。
4.權(quán)利要求3所述的連接器，其中觸點(diǎn)包含一對(duì)臂狀物，在臂狀物中安裝至少一個(gè)電路板。
5.權(quán)利要求3所述的連接器，其中基底包括一個(gè)帶有用于安插至少一個(gè)電路板的插槽的第一側(cè)面，帶有供每個(gè)可熔元件使用的收容孔的第二側(cè)面，和一個(gè)將每個(gè)收容孔連接到插槽的貫穿孔。
6.權(quán)利要求5所述的連接器，其中金屬元件從基底插槽開始，穿過基底貫穿孔，延伸至基底收容孔中，從而使至少一個(gè)信號(hào)線和至少一個(gè)可熔元件形成電連接。
7.權(quán)利要求1所述的連接器，其中金屬元件包括焊劑。
8.權(quán)利要求1所述的連接器，其中至少一個(gè)電路板還包括一個(gè)連接到信號(hào)線的第二端點(diǎn)的端子。
9.權(quán)利要求8所述的連接器，其中外殼還包括一個(gè)帶有導(dǎo)入孔的表面，所述端子置于該導(dǎo)入孔內(nèi)。
10.一種電連接器，其包括包含一個(gè)基底和一個(gè)帶有多個(gè)導(dǎo)入孔的表面的外殼；多個(gè)置于外殼基底內(nèi)的可熔元件；多個(gè)置于外殼內(nèi)、可插入到外殼中并從外殼上拔出的電路板；所述多個(gè)電路板中的每個(gè)電路板包括多條信號(hào)線和地線；及多個(gè)從每條信號(hào)線開始延伸的端子，每個(gè)端子延伸至多個(gè)導(dǎo)入孔中的一個(gè)導(dǎo)入孔內(nèi)；及一個(gè)從每個(gè)可熔元件開始延伸的觸點(diǎn)，每個(gè)觸點(diǎn)和一條信號(hào)線有電連接。
11.權(quán)利要求10所述的連接器，還包括多個(gè)接觸片，其置于多個(gè)電路板中的每個(gè)電路板的每個(gè)表面上，和一個(gè)或多個(gè)觸點(diǎn)有電連接。
12.權(quán)利要求10所述的連接器，其中觸點(diǎn)有兩個(gè)可以接納多個(gè)電路板中的一個(gè)電路板的臂狀物。
13.權(quán)利要求10所述的連接器，其中多個(gè)電路板安裝到觸點(diǎn)上。
14.權(quán)利要求10所述的連接器，其中多個(gè)電路板還包括接地觸點(diǎn)端子。
15.權(quán)利要求10所述的連接器，其中每個(gè)電路板還包括一個(gè)其中設(shè)置有信號(hào)線和地線的基板，及一個(gè)位于基板上方的絕緣板。
16.權(quán)利要求15所述的連接器，其中每個(gè)電路板還包括一個(gè)置于基板和絕緣板之間的絕緣隔板。
17.權(quán)利要求10所述的連接器，其中多個(gè)可熔元件包括焊球。
18.一種電連接器，其包括包含一個(gè)基底和帶有多個(gè)導(dǎo)入孔的表面的外殼；多個(gè)置于外殼基底內(nèi)的可熔元件；多個(gè)置于外殼內(nèi)、可插入到外殼中并從外殼上拔出的電路板；多個(gè)電路板中的每個(gè)電路板包括多條信號(hào)線和地線；及多個(gè)從每個(gè)信號(hào)線開始延伸的端子，每個(gè)端子延伸至多個(gè)導(dǎo)入孔中的一個(gè)導(dǎo)入孔內(nèi)；及一對(duì)置于每個(gè)電路板的一端的每個(gè)側(cè)面上的接觸片；一個(gè)從每個(gè)可熔元件延伸至每對(duì)接觸片的觸點(diǎn)。
19.權(quán)利要求18所述的連接器，其中每個(gè)觸點(diǎn)還包括一對(duì)分別和一個(gè)接觸片接通的臂狀物。
20.權(quán)利要求18所述的連接器，其中觸點(diǎn)包括一個(gè)可供多個(gè)電路板中的一個(gè)電路板插入的凹槽。
全文摘要
一種電連接器，具有包含一個(gè)或多個(gè)印刷電路板組件的外殼。每個(gè)印刷電路板組件有多條信號(hào)線和地線。連接在印刷電路板組件上的是一個(gè)基底。多個(gè)插槽置于基底的一個(gè)側(cè)面內(nèi)，用于安插印刷電路板組件?；琢硪幻嬗卸鄠€(gè)收容孔，用于接收多個(gè)可熔元件，可熔元件最好是焊球。基底內(nèi)的貫穿孔提供了一條插槽至收容孔的通道。焊球通過金屬元件，如觸點(diǎn)或焊劑，連接到延伸至插槽內(nèi)的信號(hào)線的端點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01R12/20GK1669189SQ03817149
公開日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月29日
發(fā)明者史蒂文·K·福曼 申請(qǐng)人:Fci公司