專利名稱：具有應(yīng)力釋放的電連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電連接器。特別地，本發(fā)明涉及具有應(yīng)力釋放特征的電連接器。
各種類型的電連接器依賴表面固定技術(shù)(SMT)將連接器觸點固定到基層基板。SMT連接器比早期的連接器具有更多優(yōu)點，如簡化制造和降低成本。
雖然提供了這些優(yōu)點，但使用SMT也會引起其它問題。例如，一個擔(dān)憂涉及觸點與基層基板之間的焊接點吸收例如由裝運、操作、裝配以及熱循環(huán)引起的力的能力。這些環(huán)節(jié)中的任何一個損壞將使焊接點變得不穩(wěn)定，對整個連接器產(chǎn)生不利影響。
球格陣列(BGA)技術(shù)是SMT的一種。概括地說，利用BGA的電連接器有一個帶觸點的殼?？扇墼?，典型的是焊接球，固定到每個觸點。焊接球作為觸點與基板表面之間的基本連接。逆流過程將焊接球熔化到基板。在逆流過程期間，發(fā)生BGA技術(shù)有益的“自對中”特征。特別地，作為焊接逆流，焊接表面張力有助于將連接器適當?shù)嘏c基層基板上的導(dǎo)電墊對齊。
對于SMT連接器，BGA連接器中的焊接點上力也提出了一個擔(dān)憂。由于BGA連接器的自對中能力，但是，許多使用在STM連接器的解決方案不能用于BGA連接器。因此，需要開發(fā)為BGA連接器提供應(yīng)力釋放的技術(shù)。
本發(fā)明的目的是提供具有應(yīng)力釋放特征的電連接器。
本發(fā)明的另一目的是提供具有應(yīng)力釋放特征的表面固定電連接器。
本發(fā)明的另一目的是提供具有應(yīng)力釋放特征球格陣列電連接器。
本發(fā)明的另一目的是向與連接器自對中能力兼容的球格陣列電連接器提供應(yīng)力釋放特征。
本發(fā)明的另一目的是提供以簡化步驟制造的電連接器。
本發(fā)明的這些和其它目的通過可固定到基板的電連接器在本發(fā)明的一個方面中實現(xiàn)。電連接器包括一個殼，以及兩者都固定到罩的表面固定觸點和夾具。夾具可以是表面固定夾具。連接器還包括通常包圍殼的罩，其中夾具是罩的一部分。表面固定觸點可包括焊接球形式的可熔元件。表面固定觸點可形成矩陣陣列。同樣，電連接器可以如此構(gòu)造，使它固定到基板時保持基本平行。電連接器可包括固定到基板的支座，其中采用支座使殼與基板表面保持一定距離。支座可以是罩的一部分。
本發(fā)明的這些和其它目的通過球格陣列連接器在本發(fā)明的一個方面中實現(xiàn)，球格陣列連接器包括一個殼，殼中的多個觸點，多個固定到觸點用于將連接器固定到基板的可熔元件，以及固定到殼的夾具。夾具可以是表面固定夾具。球格陣列連接器還可包括通常包圍殼的罩，其中夾具是罩的一部分。同樣，球格陣列連接器可包括從殼伸展的支座，并適于使殼與觸點表面保持一定距離。支座可以是罩的一部分。球格陣列連接器可以如此構(gòu)造，使它固定到基板時保持基本平行。
本發(fā)明的這些和其它目的通過將電連接器固定到觸點的方法在本發(fā)明中的一個方面中實現(xiàn)。本方法包括提供基板和具有觸點和夾具的電連接器，并將觸點和夾具固定到基板。觸點可固定到基板表面。觸點可在夾具固定之前固定，例如利用焊接技術(shù)允許連接器在基板上自對中。電連接器可包括固定到基板的罩。本方法還可包括構(gòu)造電連接器，使當它固定到基板時保持基本平行。同樣，本方法包括在基板上平衡電連接器，這樣電連接器在它們被連接期間保持與基板基本平行。電連接器可以是球格陣列連接器。
本發(fā)明的這些和其它目的通過將電連接器固定到基板的方法在本發(fā)明的一個方面中實現(xiàn)。本方法包括提供基板和具有觸點和夾具的電連接器，并將觸點固定到基板。本方法還包括在基板上平衡電連接器，使電連接器在形成第一和第二焊接點時保持與基板基本平行。這種平衡可以從電連接器移去和/或增加材料來實現(xiàn)?；蛘?，這種平衡可以在形成第一和第二焊接點期間在電連接器和/或基板上施加外力來實現(xiàn)。
本發(fā)明的這些和其它目的通過改進的具有多個能夠支撐標定質(zhì)量而沒有不希望的可熔元件扁度的可熔元件的陣列連接器。標定質(zhì)量小于連接器質(zhì)量。這種改進包括連接器上的一個特征，防止不希望的可熔元件的扁度。該部件可包括支座。或者，該特征可包括從連接器殼移去的材料區(qū)域。
本發(fā)明的這些和其它目的通過改進的電連接器在本發(fā)明的一個方面中實現(xiàn)，改進的電連接器可固定到基板，具有可熔元件陣列，并顯示相對于可熔元件不平衡。這種改進包括在連接器上的一個特征，防止這種不平衡在將連接器固定到基板時造成連接器不希望的斜度。該特征可以是支座。或者，該特征可包括從連接器殼移去的材料區(qū)域。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，參考說明書和附圖，可使本發(fā)明的其它用途和優(yōu)點變得更清楚，其中，

圖1是本發(fā)明的第一替換實施例的頂部透視圖；圖2A是圖1中電連接器的底部透視圖；圖2B是圖1中電連接器側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明第二替換實施例的頂部透視圖；圖4A是圖3中電連接器的底部透視圖；圖4B是圖3中具有替換殼實施例的電連接器的底部透視圖；圖5是圖3修正的電連接器透視圖，以保證根據(jù)本發(fā)明在逆流過程期間連接器保持與基板基本平行。
這里描述的每一個替換實施例涉及到具有應(yīng)力釋放特征的表面固定電連接器。優(yōu)選地，如焊接球的可熔元件利用球格陣列(BGA)技術(shù)將觸點固定到基板上的導(dǎo)電元件。由于逆流期間，BGA連接器可以精確地相對于基板上的導(dǎo)體墊保持平行(稱為“自對中”)這里討論的應(yīng)力釋放特征最好不干擾這個需要的特性。下面詳細說明每個替換實施例。
圖1,2A和2B顯示了電連接器100。插座底板連接器100使用美國專利號6,116,926中的許多特征，并在這里結(jié)合參考。由于詳細討論連接器100內(nèi)部特征對于理解本發(fā)明是不需要的，下面僅簡述內(nèi)部特征。
連接器100是模塊化的，由一系列子組件101形成。后絕緣殼103和前絕緣殼105組合在一起并包圍子組件101形成連接器100。前殼105包括從匹配連接器(如圖3,4A和4B所示)接受導(dǎo)電銷的引入開口107。開口107形成差動對布置，兩行接受信號銷開口107s被一行接受對地銷的開口107g側(cè)翼包圍。
外部罩109至少可包圍后殼103。罩109最好由適當?shù)目珊附硬牧现瞥桑玢~合金。罩109最好至少沿連接器100的三個側(cè)面伸展，后壁和兩個側(cè)壁。為保持在連接器100上，罩109也可包括彎曲接頭110，該接頭沿連接器100底臂部分伸展(即，面向基板S的壁)。
子組件101包含連接器100的對地觸點113和信號觸點115。對地觸點和信號觸點113,115與匹配連接器對應(yīng)的對地銷和信號銷匹配。不同于美國專利號6,116,926所示的，連接器100的信號觸點和對地觸點表面固定到基板S，典型的是多層電路板(MLB)。
表面固定連接器100的選優(yōu)方法利用BGA技術(shù)。在這里結(jié)合參考的國際專利公開號WO98/15991(國際專利申請?zhí)朠CT/US97/18354)描述了各種連接器和利用BGA技術(shù)制造連接器的方法。
可熔元件117固定到觸點113,115的末端區(qū)。最好，可熔元件是在逆流期間熔合到觸點113,115的焊接球。觸點113,115可在焊接球117熔合的末端區(qū)有接頭。但是，可以使用任何將可熔元件117固定到觸點113,115的其它方法，如將觸點113,115末端置于連接器殼的凹槽(圖4B中)中。
如圖1所示，基板S有一個連接到適當軌跡(未示出)的導(dǎo)電墊陣列，例如為傳輸信號或為接地之用。墊C對應(yīng)固定到連接器100上的觸點113,115的可熔元件117陣列。
逆流過程，通常緊隨將焊接球117熔合到觸點113,115的逆流過程，將焊接球117熔合到墊C。通常，墊C在其上有黏膠(未示出)，以接受并將焊接球117臨時固定到基板S。通常延伸在置于基板S上的模板(未示出)兩端的隔離膠在需要的位置上提供適當量的焊接黏膠。逆流過程將焊接球117熔合到基板S上的墊C，由此在觸點113,115和基板S之間產(chǎn)生電路。
由于機械加載需要和這些類型連接器的耐久性，如直角連接器100的底板連接器可以要求應(yīng)力釋放特征以保護由焊接球117形成的焊接點。因此，基板S在適當?shù)奈恢冒硗獾膶?dǎo)電墊H，如在導(dǎo)電墊C周圍。導(dǎo)電墊H最好與外部罩109的接頭111匹配。這樣，接頭111作為夾具將罩109固定到基板S表面。
用于將焊接球117固定到基板S的逆流過程最好也將導(dǎo)電罩109固定到基板S。由于有導(dǎo)電墊C，導(dǎo)電墊H在隔離膠作用期間接受焊接黏膠。逆流過程將罩109熔合到基板S。
將導(dǎo)電罩109固定到基板S作為對連接器100的應(yīng)力釋放。因為罩109表面固定到基板S，連接器100的應(yīng)力釋放特征在逆流期間不干擾可熔元件117的自對中特性。
本發(fā)明可保護焊接球因為連接器的重量在逆流期間被扁平。這種扁平可能造成在鄰近焊接球之間不需要的橋路。這可以通過許多技術(shù)來實現(xiàn)。例如，連接器可包括一個支座。支座限制了當焊接球熔化時連接器接近基板的能力。換句話說，支座防止了由于連接器重量扁平焊接球以及與鄰近焊接球可能的橋路。支座可由任何適當?shù)牟牧现瞥?。另外，如圖2B所示，罩109作為支座。罩109僅允許焊接球117的一部分延伸超過罩109的距離d。作為例子，支座可允許至40％，最好是30％的焊接球的扁度。選擇距離d以限制在逆流過程中鄰近焊接球的橋路。這樣，罩109作用如一支座，防止連接器100在逆流期間在PCB上傾斜。
圖3,4A和4B顯示了電連接器200。底板插頭連接器200最好與底板插座連接器100匹配。很清楚，連接器100,200被用在底板系統(tǒng)，如，連接子卡與母卡。
連接器200使用了美國專利申請系列號09/302,027中描述的許多特征，在這里結(jié)合參考。由于詳細討論連接器200內(nèi)部特征對于理解本發(fā)明是不需要的，下面僅簡述內(nèi)部特征。
連接器200包括帶開口的絕緣殼201，通過開口接受信號銷103，對地銷205和對地罩207信號和對地銷203,205從殼201延伸，并對應(yīng)連接器100中引入開口107的布置，用于匹配信號和對地觸點113,115(如圖1,2A和2B中所示)。對地罩207。保留在殼201中，嚙合對地銷205并用于包圍信號銷203。
外部罩209可包圍殼201。罩209最好由適當?shù)目珊附硬牧现瞥桑玢~合金。如圖3,4A和4B所示，罩209可以沿連接器200的側(cè)壁延伸。為將罩209保持在連接器200上，罩209也可包括沿部分連接器200底壁(即，面向基板S的壁)延伸的彎曲接頭211。
如連接器100(如圖1,2A和2B所示)，連接器200表面固定至基板S，最好使用在國際專利公開號WO98/15991中討論的BGA技術(shù)?？扇墼?13固定至觸點203,205的末端。最好，可熔元件213是在逆流過程中熔合到觸點203,205的焊接球。觸點203,205可在焊接球213熔合的末端區(qū)有接頭。但是，可以使用任何將可熔元件213固定到觸點203,205的其它方法，如在連接器殼201(如圖4B所示)底表面中的凹槽215。
如圖3所示，基板S有一個連接到適當軌跡(未示出)的導(dǎo)電墊C的陣列，例如用于傳輸信號或接地之用。墊C對應(yīng)固定在連接器200上的觸點203,205的可熔元件213的陣列。
逆流過程，通常緊隨將焊接球213熔合到觸點203,205的逆流過程，將焊接球213熔合到墊C。通常，墊C在其上有黏膠(未示出)，以接受并將焊接球213臨時固定到基板S。通常延伸在置于基板S上的模板(未示出)兩端的隔離膠在需要的位置上提供適當量的焊接黏膠。逆流過程將焊接球213熔合到基板S上的墊C，由此在觸點203,205和基板S之間產(chǎn)生電路。
如連接器100(如圖1,2A和2B所示)，連接器200可要求應(yīng)力釋放特征來保護由焊接球213形成的焊接點。因此，基板S在適當?shù)奈恢冒硗獾膶?dǎo)電墊H，如在導(dǎo)電墊C周圍。導(dǎo)電墊H最好與外部罩209的接頭211的位置匹配。這樣，接頭111作為夾具將殼109固定到基板S的表面。
用于將焊接球213固定到基板S的逆流過程最好也將導(dǎo)電罩209固定到基板S。由于有導(dǎo)電墊C，導(dǎo)電墊H在隔離膠作用期間接收焊接黏膠。逆流過程將罩209熔合到基板S。
將導(dǎo)電罩209固定到基板S作為對連接器200的應(yīng)力釋放。因為罩209表面固定到基板S，連接器200的應(yīng)力釋放特征在逆流期間不干擾可熔元件213的自對中特性。
圖4B顯示了具有替換殼實施例的連接器200。特別地，圖4B顯示了帶有一件連續(xù)殼結(jié)構(gòu)216的連接器200。另外，殼216包括球凹槽215，用于接收焊接黏膠和焊接球213。凹槽也接收觸點203,205的固定部分。
如參考連接器100的前面所述(如圖1,2A和2B所述)，本發(fā)明可防止在逆流期間由于連接器重量焊接球被扁平。這種扁平可能造成在鄰近焊接球之間不需要的橋路。這可以通過許多技術(shù)來實現(xiàn)。例如，連接器可包括一個支座。支座限制了當焊接球熔化時連接器接近基板的能力。換句話說，支座防止了由于連接器重量扁平焊接球以及與鄰近焊接球可能的橋路。支座可由任何其它適當?shù)牟牧现瞥伞Ｈ鐖D2B所示，罩209僅允許焊接球213的一部分延伸超過罩209的一個距離。距離也可被選擇以限制在逆流過程中鄰近焊接球的橋路。這樣，罩209作用如一支座，防止連接器200在逆流期間在PCB上傾斜。
圖5是本發(fā)明如何保證BGA連接器在逆流期間保持與基板基本平行的另一個實施例。如參考連接器100和200所討論的，BGA連接器通過將焊接球加熱直到焊料熔化并熔合到基板上的導(dǎo)電墊而連接至基板。焊接的表面張力對中基板軌跡上的連接器。但是，在連接器必須以不平衡狀態(tài)制造的應(yīng)用中(即，連接器在焊接的一側(cè)比另一側(cè)有更大的重量)，在逆流期間連接器相對于基板傾斜。結(jié)果，某些焊接點在小于標定機械力下可能失敗。同樣，傾斜可能造成鄰近焊接球的不需要的橋路。本發(fā)明保證在逆流期間使連接器保持與基板基本平行。
如圖5所述，連接器200上殼201的部分(為清晰起見，以虛線顯示)可移去和/或增加使連接器200的質(zhì)量在球格陣列上保持均勻平衡。特別地，部分502和505可從殼201的較重部分移去。部分503和504可加到殼201的較輕部分。雖然圖5顯示了在一定位置的部分502-505，但應(yīng)該理解，部分502-505的位置以及大小和重量隨連接器200的物理特性而變化。
雖然圖5顯示了通過修正連接器的物理特性保持連接器200在基板上平衡，但應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明可利用許多技術(shù)實現(xiàn)這種平衡。例如，在逆流期間，在連接器200的某一區(qū)域施加外力。確定這種力的大小以便克服由球格陣列上殼的不平衡造成的連接器200和基板的傾斜關(guān)系。在另一個實施例中，相似的力可加到基板S，以及連接器或非連接器上。因此，本發(fā)明包括克服在球格陣列上連接器固有不平衡的任何技術(shù)，并允許在逆流后使連接器保持與連接的基板基本平行。雖然本發(fā)明的平衡方面是參考連接器200討論的，但是應(yīng)該理解，這種平衡可應(yīng)用于任何連接器，例如包括插座連接器100(如圖1,2A和2B所述)。
雖然是結(jié)合各種特征的優(yōu)選實施例來說明本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，也可應(yīng)用其它類似的實施例或通過對描述的實施例修正和變形完成本發(fā)明相同的功能而不偏離。因此，本發(fā)明不限于任何單個實施例，而根據(jù)所附權(quán)利要求書更廣泛地給予解釋。
權(quán)利要求
1.一種電連接器，可固定到基板，包括殼；固定到所述殼的表面固定觸點；以及固定到所述殼的夾具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電連接器，其中所述夾具是表面固定夾具。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電連接器，還包括通常包圍所述殼的罩，其中所述夾具是罩的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電連接器，其中表面固定觸點包括可熔元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電連接器，其中所述可熔元件是焊接球。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電連接器，其中所述電連接器這樣構(gòu)造，使它在固定到所述基板時保持基本平行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電連接器，其中多個所述表面固定觸點形成一個矩陣陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電連接器，還包括固定到所述殼的支座，其中所述支座適于使所述殼與所述基板表面保留一距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電連接器，其中所述支座是所述罩的一部分。
10.一種球格陣列連接器，包括殼；固定到所述殼的多個觸點；固定到所述觸點用于將所述連接器固定到基板的多個可熔元件；以及固定到所述殼的夾具。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電連接器，其中所述夾具是表面固定夾具。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電連接器，還包括通常包圍所述殼的罩，其中所述夾具是所述罩的一部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電連接器，其中所述支座是所述罩的一部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電連接器，還包括從所述殼延伸的支座并適于在所述殼與所述基板之間保留一距離。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電連接器，其中所述可熔元件是焊接球。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電連接器，其中所述球格陣列連接器這樣構(gòu)造，使它在固定到所述基板時保持基本平行。
17.將電連接器固定到基板的一種方法，包括提供具有觸點和夾具的電連接器；提供基板；將所述觸點固定到所述基板；以及將所述夾具固定到所述基板。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述固定所述夾具包括向所述連接器提供罩；將所述罩固定到所述基板。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括這樣構(gòu)造所述電連接器，使它在固定到所述基板時保持基本平行。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括在所述基板上平衡所述電連接器，使所述電連接器在所述固定期間保持與所述基板基本平行。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述電連接器是球格陣列連接器。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述固定包括將所述夾具焊接到所述基板。
23.將電連接器固定到基板的一種方法，包括提供具有觸點和夾具的電連接器；提供基板；將所述觸點固定到所述基板；以及在所述基板上平衡所述電連接器，使所述電連接器在所述形成所述第一和第二焊接點期間保持與所述基板基本平行。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述平衡包括從所述電連接器移去材料。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述平衡包括向所述電連接器增加材料。
26.在具有多個能夠支撐標定質(zhì)量而沒有所述可熔元件不希望的扁度的可熔元件的陣列連接器中，所述標定質(zhì)量小于所述連接器質(zhì)量，其中改進包括所述連接器上的特征，使它防止所述可熔元件的所述不希望的扁度。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的陣列連接器，其中所述特征包括一個支座。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的陣列連接器，其中所述特征包括從所述連接器殼移去的材料的區(qū)域。
29.在可固定到基板的電連接器中，所述連接器具有可熔元件陣列并顯示相對于所述可熔元件的不平衡，其中改進包括在所述連接器上的一個特征，防止所述不平衡在將所述連接器固定到基板時造成所述連接器不希望的斜度。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的連接器，其中所述特征包括一個支座。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的連接器，其中所述特征包括從所述連接器殼移去材料的一個區(qū)域。
全文摘要
一種可固定到基板的電連接器。該電連接器包括殼,以及兩者都固定到殼的表面固定觸點和夾具。夾具可以是表面固定夾具。球格陣列連接器包括殼,多個固定到殼的觸點,多個固定到觸點用于將連接器固定到觸點的可熔元件,以及固定到殼的夾具。夾具可以是表面固定夾具。一種將電連接器固定到基板的方法。該方法包括提供基板和具有觸點和夾具的電連接器,并將觸點和夾具固定到基板。觸點可被固定到基板表面。
文檔編號H01R13/658GK1297266SQ00134880
公開日2001年5月30日 申請日期2000年10月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月19日
發(fā)明者瑪林·E·哈恩, 約瑟夫·B·叔艾, 斯坦利·A·克利恩 申請人:連接器系統(tǒng)工藝公司