專利名稱：球柵陣列連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般地，本發(fā)明涉及電連接器。更具體地，本發(fā)明涉及球柵陣列(“BGA”)連接器，它允許連接器殼體與容納在該殼體內(nèi)的引線框組件之間有相對移動，這甚至是在該連接器連接到諸如印刷電路板等基板之后。
背景技術(shù)：
印刷電路板(“PCB”)通常用于安裝電子元件，并且用于在那些元件與該PCB外部的元件之間提供電連接。常規(guī)PCB的一個問題是可撓性。在經(jīng)歷振動、組裝和裝卸負(fù)載時的附著電氣元件的重量的影響下，PCB發(fā)生彎曲。最后，將帶有附著電氣元件的PCB組裝在機架中，例如組裝在計算機系統(tǒng)中。裝卸和運輸機架組件可以在元件重量的影響下引起PCB彎曲。
另外，電氣元件正變得越來越重。附著到PCB的電氣元件除了別的以外還包括附著到中央處理單元(CPU)上的散熱片和風(fēng)扇組件。這些組件的重量常常在1磅以上或者更重，這增大了PCB上的負(fù)擔(dān)。
在致力于提高PCB上的電氣元件密度的過程中，可以使用BGA工藝將電氣元件附著到PCB上。例如，BGA微處理器通過該電微處理器的每個BGA連接器上的焊球和PCB表面上的電觸點形成它的電連接。BGA元件需要它們可以附著到剛性基板。實質(zhì)上，這些BGA元件是在沒有插入觸點或者導(dǎo)線的情況下直接被焊接到電路板上。BGA元件一般在球柵陣列封裝和電路板之間包括幾十或幾百個焊接接頭。任何明顯的電路板彎曲都可能使焊接接頭切變、壓縮、老化并隨后斷裂。
本領(lǐng)域非常需要提供一種BGA連接器，其能夠在各種負(fù)載下發(fā)生撓曲，以使施加到焊球連接上的壓力最小化。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的電連接器可以包括引線框組件和連接器殼體。該引線框組件可以包括引線框和至少部分延伸穿過引線框的電觸點。殼體在一個或多個方向上容納該引線框組件，并且也使該引線框組件能夠相對于該殼體在一個或多個方向上移動。甚至是在該連接器安裝到印刷電路板之后，該殼體和引線框組件也可以相對于彼此移動。例如，根據(jù)本發(fā)明的電連接器可以用于背板應(yīng)用中。
引線框組件可以包括從其中延伸的突起，殼體通過該突起容納該引線框。該突起可以從引線框開始延伸或者從電觸點開始延伸。該連接器殼體可以包括突起插座，該突起插座限定突起延伸所進入的開口。為了使突起能夠在開口內(nèi)移動，開口可以大于突起的橫截面積。該突起插座可以是有彈性的，以便于將引線框組件插入到殼體中。
連接器也可以包括觸點收容薄片(wafer)，該薄片具有在其中延伸的孔。觸點的端子部分至少部分延伸進入該孔中。該孔使觸點的端子部分能夠在一個或多個方向上移動，并且也在每個方向上容納該端子部分。
焊球可以連接到觸點的端子部分。該焊球的直徑可以大于該孔的寬度。因此，可以將薄片容納在焊球和引線框之間，并且可以限制觸點進入到該孔中的運動。


圖1A和1B示出了根據(jù)本發(fā)明的連接器的示例性實施例；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的插入模制引線框組件的示例性實施例；圖3提供了根據(jù)本發(fā)明的球柵陣列連接器的示例性實施例的局部視圖，其不具有薄片或者焊球；圖4提供了根據(jù)本發(fā)明的球柵陣列連接器的示例性實施例的局部視圖，其不具有焊球。
圖5提供了形成在多個電觸點上的球柵陣列的局部視圖，其不具有薄片；圖6提供了根據(jù)本發(fā)明的連接器的底部透視圖，其具有附著到殼體上的焊柱。
具體實施例方式
圖1A和1B示出了根據(jù)本發(fā)明的球柵陣列(“BGA”)連接器100的示例性實施例，該BGA連接器100具有球柵側(cè)100A(圖1A清楚示出)和插座側(cè)100B(圖1B清楚示出)。雖然將此處所述的連接器描述為球柵陣列連接器，但是應(yīng)該理解除了BGA外，也可以使用貫通管腳安裝或者表面安裝。如圖所示，BGA連接器100可以包括由諸如塑料等電絕緣材料制成的殼體101，其限定出內(nèi)部腔。殼體101可以容納一個或多個插入模制引線框組件(“IMLA”)115。雖然可以認(rèn)為殼體101可以容納任意數(shù)量的IMLA 115，但是在示例性實施例中，殼體101容納十個IMLA 115。
圖2示出了IMLA 115的示例性實施例。如圖所示，IMLA 115可以包括一組或多組導(dǎo)電觸點211，這些導(dǎo)電觸點211延伸穿過包覆成型殼體215。包覆成型殼體215可以由諸如塑料等電絕緣材料制成。形成差分信號對的相鄰觸點211在延伸穿過包覆成型殼體215時朝向彼此或者遠(yuǎn)離彼此緩慢前進，以便在形成該差分信號對的觸點之間維持基本恒定的差分阻抗分布。為了布置成列，觸點211可以沿包覆成型殼體215的長度設(shè)置(例如，沿如圖2所示的“Y”方向)。
例如，觸點211可以是雙梁式插座觸點。這種雙梁式插座觸點可以適于在與電氣設(shè)備配合期間收容互補梁式觸點。如圖2所示，每個觸點211可以具有雙梁式插座部分217和端子部分216。如下文所述，端子部分216適于收容焊球120。
IMLA 115還可以包括一個或多個容納突起204。在示例性實施例中，各個突起204可以設(shè)置在IMLA 115的每個端部上。例如，在IMLA 115的端部的觸點211可以具有延伸超過包覆成型殼體215的表面的突起204。在該實施例中，突起204可以由與觸點211相同的材料(例如導(dǎo)電材料)制成?？蛇x地，突起204可以從包覆成型殼體215開始延伸，并且可以附著到包覆成型殼體215上或者與包覆成型殼體215一體形成。在這種實施例中，突起204可以由與包覆成型殼體215相同的材料(例如電絕緣材料)制成。
如圖3清楚示出，連接器殼體101可以包括一個或多個突起插座302。在示例性實施例中，各對突起插座302設(shè)置在殼體101的兩側(cè)，從而在第一方向(例如圖3所示的Y方向)上容納相關(guān)的IMLA 115。每個突起插座302可以具有開口322，以收容各自的突起204。每個這種開口可以由形成在突起插座內(nèi)部的多個面332限定。突起插座302可以是有彈性的，使得它們可以進行充分的位移以將相關(guān)的IMLA 115插入到殼體101中。隨著IMLA 115插入到殼體101中，突起插座204會迅速恢復(fù)，并由此可以將突起204設(shè)置在突起插座302中的開口322內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，突起插座322可以在所有方向上將IMLA容納在殼體內(nèi)，并還允許IMLA 115在殼體內(nèi)沿所有方向移動。
為了使IMLA 115能夠在Y方向上移動，引線框215不需要一直延伸到突起插座302的內(nèi)表面305。當(dāng)包覆成型殼體215的端部接觸到相關(guān)突起插座302的內(nèi)表面305時，突起插座302阻止包覆成型殼體215沿Y方向進一步移動。IMLA 115在Y方向上相對于殼體101移動的距離可以通過調(diào)整包覆成型殼體215的端部與殼體101的內(nèi)表面305之間的距離來調(diào)節(jié)。因此，突起插座302可以在Y方向上將IMLA 115容納在殼體101內(nèi)，同時允許IMLA在Y方向上移動。
為了使IMLA 115能夠在X和Z方向上相對于殼體101移動，可以使插座開口322略大于突起204(適于由該開口322收容的)的橫截面(在X-Z平面)。當(dāng)突起204接觸到其中一個面332時，該面332阻止突起204(并由此，包覆成型殼體215)在IMLA 115移動的任一方向(例如X或Z方向)上進一步移動。插座開口322和突起204的橫截面之間尺寸的相對差確定了IMLA 115可以相對于殼體101在X和Z方向上的移動量。因此，突起插座302可以在X和Z方向上容納IMLA 115，同時允許IMLA在X-Z平面上移動。
在本發(fā)明的示例性實施例中，突起204在X方向上的尺寸大約為0.20mm，而在Z方向上的尺寸大約為1.30mm。插座開口322在X方向上的尺寸大約為0.23mm，而在Z方向上的尺寸大約為1.45mm。包覆成型殼體215的每個端部與殼體101的各個內(nèi)表面305之間的距離可以大約為0.3mm。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的連接器100可以包括球柵陣列148。通過在每個電觸點211的末端216上形成各個焊球120來形成所述球柵陣列148。這樣，球柵陣列連接器100可以設(shè)置在諸如印刷電路板等基板上，其中該基板具有與球柵陣列148互補的焊盤陣列。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，連接器100可以包括觸點收容基板或者薄片107，其容納觸點的末端，同時允許該末端移動。薄片107可以由諸如塑料等電絕緣材料制成。
如圖4清楚示出，薄片107可以包括孔456的陣列。每個孔456可以收容各個觸點211的各個端子部分216。每個孔456由各組面478限定，各組面478在X和Y方向上容納該端子。為了允許端子在X和Y方向上移動，孔456可以略大于該孔456適于收容的端子216的橫截面(在X-Y平面上)。如圖所示，面478可以如此限定孔456，使得其中至少一個面的長度大于觸點的寬度。因此，觸點的端子部分可以自由設(shè)置或“浮動”在孔456之內(nèi)。即，觸點的端子部分不必與限定出孔456的任何一個面接觸?？?56與端子216之間尺寸的相對差確定了該端子可以在X和Y方向上移動的量。因此，薄片107可以在X和Z方向上容納觸點211的端子部分，同時允許該端子部分216在X-Y平面中移動。
如圖所示，孔456一般為正方形，盡管應(yīng)當(dāng)理解，可以將孔456限定為任何所需的形狀。在本發(fā)明的示例性實施例中，觸點211的端子部分216的尺寸可以是大約0.2mm乘以大約0.3mm?？?56的尺寸可以是大約0.6mm乘以大約0.6mm。
為了制造連接器100，可以將IMLA 115按照上述插入并鎖入殼體101中。然后，將薄片107設(shè)置在包覆成型殼體215的球側(cè)表面229上，其中觸點211的端子部分216延伸到孔456中。然后，使用公知技術(shù)在觸點211的端子部分216上形成各個焊球120。圖5示出了形成在各個觸點的端子部分408上的多個焊球120，該觸點的端子部分408延伸穿過包覆成型殼體215。應(yīng)該注意，雖然期望在形成焊球120之前將薄片設(shè)置到引線框上，但是圖5示出了具有焊球而沒有薄片的連接器。
為了在觸點的末端上形成焊球，可以將焊膏沉積到孔456中，其中觸點的末端延伸進入孔456中?？梢詫⒑盖驂喝牒父嘀幸缘挚恐∑?07的表面。為了防止通過孔將觸點拉入到殼體中，焊球的直徑應(yīng)大于孔的寬度?？梢詫⑦B接器組件(其至少包括與殼體和薄片結(jié)合的觸點)加熱到高于焊料的熔融溫度的溫度。這引起焊料回流，在觸點尾部形成大致球形的焊料塊，并將焊球冶金結(jié)合到觸點上。
優(yōu)選地，孔456的寬度小于焊球的直徑，使得焊球防止觸點可能被拉入殼體中。類似地，焊球的直徑大于孔的寬度，這能夠使薄片107被容納在焊球120和引線框組件的包覆成型殼體之間。
如圖6所示，連接器殼體115也可以包括一個或多個焊柱160。焊柱160適于收容在PCB板所限定出的孔中，該焊柱160可以容納焊料或可焊表面。
如上所述，在焊球回流之前，IMLA可以相對于殼體115自由移動。這種移動或者浮動允許IMLA在焊球回流期間自對準(zhǔn)。例如，當(dāng)焊球在回流期間熔化時，液體焊料中的表面張力產(chǎn)生了自對準(zhǔn)效應(yīng)。本發(fā)明使IMLA能夠受益于液體焊球的自對準(zhǔn)特性。一旦回流完成，則觸點、殼體和焊柱都相對于PCB固定。經(jīng)固定的焊柱有助于防止作用在殼體上沿平行于PCB的方向傳遞到焊球。
應(yīng)當(dāng)理解，已經(jīng)提供的前述示例性實施例僅僅用于解釋目的，而并非被解釋作為對本發(fā)明的限制。在此所使用的詞是用于說明和解釋的詞，而不是用于限制的詞。此外，雖然此處參考特定結(jié)構(gòu)、材料和/或?qū)嵤├榻B了本發(fā)明，但是并不是要將本發(fā)明限制到此處所公開的特例。相反，本發(fā)明擴展到所有功能上等效的結(jié)構(gòu)、方法和使用，例如在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在具有本說明書的教導(dǎo)之后，可以對此做出各種改型，并且在沒有偏離本發(fā)明的在這方面的范圍和精神的情況下可以做出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種電連接器，包括連接器殼體，其限定出內(nèi)腔；以及引線框組件，其位于由該連接器殼體所限定的該內(nèi)腔中，該引線框組件包括至少部分延伸穿過包覆成型引線框殼體的電觸點，其中該引線框組件和該連接器殼體相對于彼此在兩個相反方向中的每一個方向上自由移動。
2.如權(quán)利要求1所述的電連接器，其中該殼體在該電觸點連接到基板之后相對于該引線框組件在兩個相反方向上自由移動。
3.如權(quán)利要求1所述的電連接器，還包括薄片，其限定出至少一個電觸點收容孔，其中該電觸點收容孔收容該電觸點，并且該電觸點收容孔至少部分由寬度大于該電觸點寬度的面限定。
4.如權(quán)利要求3所述的電連接器，其中該薄片附著到該連接器殼體，并且其中該薄片和該引線框組件相對于彼此在兩個相反方向中的每一個方向上自由移動。
5.如權(quán)利要求3所述的電連接器，其中該薄片附著到該連接器殼體上，并且其中該連接器殼體和該薄片作為單個單元在該電觸點附著到基板之后相對于該引線框組件在兩個相反方向中的每一個方向上自由移動。
6.如權(quán)利要求1所述的電連接器，其中該殼體在第二方向上容納該引線框組件，并且允許該引線框組件相對于該殼體在該第二方向上移動。
7.如權(quán)利要求6所述的電連接器，其中該第二方向與該第一方向垂直。
8.如權(quán)利要求6所述的電連接器，其中該殼體在第三方向上容納該引線框組件，并且允許該引線框組件相對于該殼體在該第三方向上移動。
9.如權(quán)利要求8所述的電連接器，其中該第三方向與該第一方向垂直。
10.如權(quán)利要求9所述的電連接器，其中該第三方向與該第二方向垂直。
11.如權(quán)利要求1所述的電連接器，其中該引線框由電絕緣材料制成。
12.如權(quán)利要求1所述的電連接器，其中該引線框組件包括多個電觸點，所述電觸點至少部分延伸穿過該引線框，并且焊球附著到所述多個電觸點中的至少一個電觸點。
13.如權(quán)利要求12所述的電連接器，其中所述多個電觸點以線性陣列設(shè)置。
14.如權(quán)利要求1所述的電連接器，其中該引線框組件包括從其中延伸的突起，該殼體通過該突起容納該引線框。
15.如權(quán)利要求14所述的電連接器，其中該突起從該引線框開始延伸。
16.如權(quán)利要求14所述的電連接器，其中該突起從該電觸點開始延伸。
17.如權(quán)利要求14所述的電連接器，其中該殼體包括突起插座，其限定出該突起延伸所進入的開口。
18.如權(quán)利要求17所述的電連接器，其中該開口大于該突起的橫截面積。
19.如權(quán)利要求17所述的電連接器，其中該突起插座是彈性的。
20.一種電連接器，包括電觸點；以及連接器殼體，其在第一方向上容納該電觸點，并且允許該電觸點相對于該殼體在該第一方向上移動。
21.如權(quán)利要求20所述的電連接器，其中該殼體在第二方向上容納該電觸點，并且允許該電觸點相對于該殼體在該第二方向上移動。
22.如權(quán)利要求21所述的電連接器，其中該第二方向與該第一方向垂直。
23.如權(quán)利要求21所述的電連接器，其中該殼體在第三方向上容納該電觸點，并且允許該電觸點相對于該殼體在該第三方向上移動。
24.如權(quán)利要求23所述的電連接器，其中該第三方向與該第一方向垂直。
25.如權(quán)利要求24所述的電連接器，其中該第三方向與該第二方向垂直。
26.一種電連接器，包括電觸點，其具有端子部分；以及觸點收容薄片，其具有至少部分限定出孔的面，該孔延伸穿過該薄片；其中該觸點的端子部分至少部分延伸進入該孔中，該孔允許該觸點的所述端子部分在第一方向上移動，并且該面在該第一方向上容納該觸點的所述端子部分。
27.如權(quán)利要求26所述的電連接器，其中該孔允許該觸點的所述端子部分在第二方向上移動，并且該觸點收容薄片具有至少部分限定該孔的第二表面，并且該第二表面在該第二方向上容納該觸點的所述端子部分。
28.如權(quán)利要求27所述的電連接器，其中該第二方向與該第一方向垂直。
29.如權(quán)利要求26所述的電連接器，還包括連接到該觸點的所述端子部分的焊球。
30.如權(quán)利要求29所述的電連接器，其中該焊球限制該薄片沿該觸點的長度移動。
31.如權(quán)利要求29所述的電連接器，其中該焊球限制該電觸點移動進入到該孔。
32.如權(quán)利要求29所述的電連接器，還包括引線框，該電觸點至少部分延伸穿過該引線框，其中該薄片容納在該焊球和該引線框之間。
33.如權(quán)利要求29所述的電連接器，其中該孔具有寬度，并且該焊球的直徑大于該孔的寬度。
34.一種用于電連接器的殼體，該殼體包括突起插座，適于在第一方向上容納引線框組件，該插座具有開口以收容從該引線框組件延伸的突起，使得該突起插座允許該引線框組件在該第一方向上移動。
35.一種觸點收容薄片，包括基板，具有多個延伸穿過其中的孔，其中每個所述孔適于收容各個電觸點的各個端子部分，并且其中每個所述孔具有各自的寬度，該寬度大于該孔適于收容的所述電觸點的所述端子部分的橫截面積。
全文摘要
公開了一種其中具有引線框組件和連接器殼體的電連接器。該引線框組件可以包括引線框和至少部分延伸穿過該引線框的電觸點。該連接器殼體在一個或多個方向中的每一個方向上容納該引線框組件，并還允許該引線框組件相對于該殼體在每一個方向上移動。在將連接器安裝到諸如印刷電路板等基板上之后，該殼體相對于該引線框組件在至少一個方向上自由移動。該連接器可以也包括觸點收容薄片，其具有至少部分限定孔的面，該孔延伸穿過該薄片。觸點的端子部分可以至少部分延伸進入到該孔中。限定該孔的面在多個方向中的每一個方向上容納該觸點的端子部分，并還允許該觸點的端子部分在每個方向上移動。
文檔編號H01R13/514GK101019280SQ200580030635
公開日2007年8月15日 申請日期2005年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月14日
發(fā)明者史蒂文·米尼克, 唐納德·小哈珀 申請人:Fci公司