專利名稱：具有涂敷有電介質(zhì)的金屬基底的電互連裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有在兩個電部件之間提供電連接的觸點的電互連裝置。
技術背景電互g置用于##件例如微處理器電連接至印刷電路板。典型的互連裝置用 多個金屬觸點在部件之間傳輸電子信號。增加互連裝置的傳輸率和減小總尺寸是工業(yè)ii4亍的目才示。為了提高這些電子信號的傳輸率，已經(jīng)作出努力來增加互連裝置內(nèi)的連接的密 度。在某些互連裝置中，用注模塑料外殼用來接收和支持多個電觸點。然而，橫跨塑料外殼的精確位置(TP)、幾何形狀和共面性受到聚合物對注模工藝的相應和 可變性的限制。此外，這種塑料夕卜殼容易收縮、翹曲、彎曲和撓曲。同樣，有利 的是，信號觸點之間互相屏蔽并防止其間的串擾。然而，雖然這些塑料外殼結構 可以將金屬觸點彼此隔離，但它們不提供屏蔽。為了屏蔽信號觸點并提供較^il 種非導電連接器中通?？色@得的更大的接i45^圣，該塑料外殼結構可以噴涂金屬 或者配設接地平面。然而，^^制造滿A^來越小的連接器的需要的塑料外殼。 分隔觸點的各薄壁可能不牢固并易于折斷。正如Trout等人的美國專利No. 6, 945， 788中所揭示的，建議將剛硬的金屬基 底結構作為塑料外殼的替換物用于支撐信號觸點。這些金屬基底結構的尺寸確定 得安裝于塑料外殼內(nèi)，并包括尺寸確定得接收信號觸點的多個孔。該金屬基底結 構提供了抗收縮的剛石^&底。為了#^言號觸點彼此絕緣并將信號觸點固定于孔內(nèi)， 可以用絕緣塑料將每個信號觸點進行過模(overmold),將其擠壓到基底。雖然在 絕緣信號觸點方面有效，但是將各個信號觸點過模的工藝增加了制造工藝的時間 和成本。因此,期望提^"種電互連裝置，能實現(xiàn)制造經(jīng)濟的耐用結構中的高觸點密度。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明4是供了一種電互連裝置，包括由金屬形成并具有頂面以及相對的底面的
支撐基底。該支撐基底具有從頂面到底面延伸穿過的觸點接收孔。每個觸點接收 孔由孔壁所確定，并且將電觸點設置在每個孔中。每個孑L具有涂覆孔壁并將孔中 的電觸點與支撐基底的金屬絕緣的電介質(zhì)涂層。


通過參照下面結合附圖對本發(fā)明實施例所作的描述，本發(fā)明的上述和其它特征 和目標以及實現(xiàn)它們的方式，將變得更加顯而易見衛(wèi)本發(fā)明自身將得以更好的理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的插口連接器裝置的頂視圖； 圖2是圖1的插口連接器裝置的側(cè)視圖；圖3是圖2的插口連接器裝置的沿著線3-3截取的局部頂視剖面視圖； 圖4是圖1的插口連接器裝置的沿著線4-4截取的局部側(cè)視剖面視圖； 圖5是圖1的插口連接器裝置的沿著線5-5截取的另一局部側(cè)視剖面視圖；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的插口連接器裝置的局部側(cè)視剖面視圖。 相應的附圖標^i4及各圖指^4目應部件。雖然附圖描述了本發(fā)明的實施例，但 各圖并非一定成比例，而且可以放大某些特征以便更好地闡述和解釋本發(fā)明。盡 管在此作出的例示說明以幾種形式解釋了本發(fā)明的實施例，但是以下公開的實施 例并不是窮舉或者i^為將本發(fā)明的范圍限制于公開的M形式。
具體實施方式
參考圖1-5, M^"根據(jù)本發(fā)明一實施例的插口連接器裝置10形式的電互連裝 置進行描述。正如圖1-2和4-5中所圖示和以下進一步詳細描述的，電互連裝置 采呈3擬冊陣列(ba11 grid array) (BGA)插口連接器裝置10的形式，其可以用于 將諸如微處理器等裝置與電路^^接或電連接。然而，盡管本發(fā)明以BGA插口連 接器的情形舉例說明，但本發(fā)明不限于BGA插口連接器。而且，本發(fā)明可適用于 任何電互連結構，包括例如焊盤柵陣列(land grid array) (LGA)插口、柱柵陣 列(column grid array) (CGA)、直角連4妄器和后4反連4姿器。如圖1-2和4-5中所示，插口連接器裝置10通常包括支撐基底12和支撐在基 底12上的電觸點18。支撐基底12包括頂面22、相對的底面24和從頂面22到底 面24延伸穿過基底12的觸點接收孔14的陣列。每個觸點接收孔14由孔壁20限 定，并且尺寸確定得用以接收一個電觸點18。觸點接收孔14的陣列可以任何形式 排列，并可以包括^f^f可數(shù)量的孔14。盡管圖1-5的解釋性實施例示出了觸點接收 孔的陣列，但是支撐基底12可包括單一一個的觸點接收孔。現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖2和4-5,支撐基底12由多個金屬層或片26a-26g形成， 一個疊置 在另一個之上并通過任何合適的方法相互接合，包括例如公開于美國專利申請公 開號No. 2005 / 0221634中所^C^者，該申請以Hi 1 ty等人的名義于2004年4月5 日提交、美國專利申請序列號為No. 10/818,038、題目為^^的三維金屬層疊結 構及方法、轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并包含在此引作參考。^"金屬層26a-26g由 剛性基底金屬(base metal)諸如銅、鐵、鋼、鋁、錫、鎳、鈷、鈦、鋅或它們的 各種M形成。每個金屬層26a-26g可由相同或不同的基底金屬形成。在某些情 況下，有利的是頂層26a由第一金屬形成，而底層26g由不同的第二金屬形成。 例如，當裝置10結合于CGA裝置中用于將芯片連接于電路板時，頂層26a可由諸 如銅等金屬制成，而與電路板的熱膨脹系數(shù)(CTE)相匹配，而底層26g可由^ 制成以匹配芯片的陶資的CTE。而且，在該特定實施例中，裝置10可由配裝在一 起的兩個部件組成，第一件包括頂層26a而第二件包括底層26g。仍然參考圖2和4-5,[層26a-26g具有厚度t，其可以才艮據(jù)應用場合而變 化。例如，在一例示性實施例中，每個層26a-26g的厚度在大約0. l訓和0. 3mm 之間，并因此，金屬基底12具有在大約0. 7mm和2. 1隱之間的總厚度T。每個層 26a-26g包括孔的陣列，當各層26a-26g適當:Nl^于準并一個疊置在另一個之上以形 成觸點接收孔14時，所述孔的陣列彼此協(xié)同配合。每個層26a-26g可包括用于對 準的結構特征，例如凹口、溝槽、點、針頭、倒鉤或孔(未示出)，以便于層26a-26g 的適當對準和疊置。層26a-26g可由已知方式形成，包4套例如化學蝕刻或才莫壓。應該理解的是，盡管支撐基底12被示出為具有7個金屬層26a-26g,但是本 發(fā)明的支撐基底可具有^^可數(shù)量的層。而且，每個層26a-26g不需要厚度相等， 而可以改變厚度。此外，基底12的總厚度可以改變。還應該理解的是，支撐基底 12可由單一金屬層形成而不是由多金屬層的疊層形成，如圖6所示且以下將進一 步詳細討論。此外，每個金屬層不必具有相同的幾何形狀。而是，各層可包括各 種幾何變化例如F射弟、臺肩、穴或孔。此外，支撐基底，特別是頂面和底面22、 24和/或孔14的孔壁20，可包括毛刺、脊、突出部或其它面部結構特征以輔助 將電介質(zhì)層16 4給到支撐基底12。仍然參考圖3-5,插口連接器裝置10還包括電介質(zhì)層16,其將孔壁20涂覆并
絕緣。電介質(zhì)層16還可以從孔14向夕卜延伸以涂覆支撐基底12的整個或部分頂面 和底面22、 24。電介質(zhì)層16由能夠?qū)⒔饘僦位?2與設置在孔14中的觸點 18絕緣的電介質(zhì)材料形成。正如以下進一步詳細討論的，電介質(zhì)材沖te應該足夠 耐用以當觸點18 ^v孔14中時阻止被觸點18穿透。合適的電介質(zhì)材料可以包括 陶瓷、玻璃和塑料，包括熱固性聚合物和熱聚合物。合適的電介質(zhì)材料可以呈任 何形式，包括粉末、液體和/或氣體以及，如果需要，可以用任何合適的方法， 例如熱、輻射和催化劑，予以固化。例如,適于用作電介質(zhì)材料的熱塑性樹脂粉 末涂層可包括聚酰胺、聚酯、聚酯酮醚(polyether-ether-ketone) (PEEK)、聚丙 烯、聚乙蹄和各種含氟聚合物。在一特定實施例中，該電介質(zhì)材料是Scotchcast 電樹脂(Electrical Resin) 5230N、可獲自St. Paul, Minnesota的3M的環(huán)IU對脂。 適當?shù)氖袌錾峡少I到的熱塑性粉末涂層材料的其他范例包括Rohm&Haas聚酰胺和 聚酯、Victrex PEEK和來自Solvay Solexis的Hyf Ion含氟聚合物。適當?shù)氖袌?上可買到的熱固性粉末涂層的范例包括來自DuPont的Stator Red環(huán)lli對脂、來 自Akzo Nobel的Resicoat環(huán)^N"月旨、來自Morton International的Mor—Temp 硅樹脂和來自Solvay的Tor Ion聚S^fe"酰亞胺?？梢圆捎胇f可合適的涂覆技術將電介質(zhì)材料^口于支撐基底12，包括「例如請爭 電流4b床方法、'液蘸'凃lt方法(liquid dip coating method)、電解;兄積方法、汽 相淀積方法、過模(overmolding)和噴涂。在一特定實施例中，Scotchcast 電樹 脂5230N采用靜電流化床方法i^K電介質(zhì)層16具有厚度U其可以根據(jù)觸點18 和孔14的尺寸和結構而改變。在一特定實施例中，電介質(zhì)層16的厚度td在大約 0. 075mm到0. 125mm ( 0. 003英寸-O. 005英寸)之間。如上所建i義的，電介質(zhì)材料可以施用于每個孔14的孔壁20，使得電介質(zhì)層16 涂覆孔壁20。電介質(zhì)材料也可以施用于鄰近孔14的支撐基底12的部分頂面和/ 或底面22、 24，以在觸點18和金屬支撐基底12之間提供進一步的絕緣。通itt 免將電介質(zhì)材^H4擇'hiM^用于孔壁20和部分頂面和底面22、 24，而是4、之以將 電介質(zhì)材料施用于支撐基底12的包括孔壁20和頂面M面22、24的所有暴露面， 連接器裝置10的制造效率可進一步提高。應該理解的是，不需要涂覆多個孔14 中的^""個的孑L壁20。例如，可能希望僅涂覆所選的一個或幾個孔14 ，在這 種情況下，那些不需要電介質(zhì)層16的孔14可a用電介質(zhì)材料期間堵上?，F(xiàn)參考圖4-5,每個觸點18由導電金屬例如銅、鐵、鋼、鋁、錫、鎳、鈷、 鈦、鋅或它們的合金形成。每個觸點18包括彈性體部分36,其構作成配a涂覆 的孔14內(nèi)并適于向外撐靠于孑L壁20，由itbit過干涉國e^將主體36^f緣在孔14內(nèi)。 更M的是，主體36呈針孔眼觸點的形式。每個觸點18還包括從主體36—端伸 出并從鄰近支撐基底12頂面22的孔14突出的上球觸點38。下銷觸點40從主體 36的與上觸點38相對的端部延伸，并從支撐基底12的相鄰底面24的孔14突出。 盡管典型實施例的觸點18示于圖1-6中，并且在上面描述為針目W求觸點，但是本 發(fā)明可以采用任何已知的觸點設計。通過插入下銷觸點40穿過孔14并迫4ti體36 ii^孔14，觸點18直接^v 涂覆孔14。當主體36定位于孔14中時，主體36偏壓射'j靠電介質(zhì)層16，但不 穿透電介質(zhì)層16。 一旦插入孔14,主體36通過干涉酉e/^抵靠于電介質(zhì)層16而保 持在孔14中。金屬支撐基底12賦予連接器裝置10以阻止彎曲和撓曲的剛性而穩(wěn)定的支撐結 構，而電介質(zhì)層16將觸點18與金屬支撐基底12絕緣。電介質(zhì)層16還消除了裝 入孔14之前對觸點18進行過才莫或涂覆的需求，并允許觸點18直接^孔14?，F(xiàn)轉(zhuǎn)到圖6，示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的連接器裝置110。連接器裝置110 包括支撐基底112，該支撐基底112由單一金屬層而不是多^r屬層形成。孑L114 延伸穿it^底112并接^Jl蟲點118。如上面針對連接器裝置10所述，孑L1"相用 電介質(zhì)層116涂覆。支撐基底112的單一金屬層可由已知的方法包括例如化學蝕 刻或一莫壓形成。
權利要求
1、一種電互連裝置(10)，包括由金屬形成并具有頂面(22)以及相對的底面(24)的支撐基底(12)，該支撐基底具有從頂面到底面延伸穿過的觸點接收孔(14)，每個觸點接收孔由孔壁(20)確定，以及設置在各孔中的電觸點(18)，其特征在于每個孔具有涂覆于孔壁并將孔中的電觸點與支撐基底的金屬絕緣的電介質(zhì)涂層(16)。
2、 權利要求l中的電互i^置，其中支撐基底包括多個一個疊置在另一個之 上的蝕刻^r屬層(26)。
3、 權利要求l中的電互連裝置，其中電介質(zhì)層包括塑料。
4、 權利要求l中的電互連裝置，其中電介質(zhì)層包括陶瓷。
5、 權利要求l中的電互連裝置，其中電介質(zhì)層涂覆于部分頂面和底面。
6、 權利要求l中的電互連裝置，其中每個電觸點包括主體部分(36)，通過干 涉配合抵靠于涂覆于孔壁的電介質(zhì)層而保持在孔中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電互連裝置(10)包括由金屬形成并具有頂面(22)以及相對的底面(24)的支撐基底(12)。該支撐基底具有從頂面到底面穿過延伸的觸點接收孔(14)。每個觸點接收孔由孔壁(20)所確定，且電觸點(18)設置在每個孔中。每個孔具有涂覆孔壁并將孔中的電觸點與支撐基底的金屬絕緣的電介質(zhì)層(16)。
文檔編號H01R43/18GK101118996SQ20071012928
公開日2008年2月6日 申請日期2007年5月8日 優(yōu)先權日2006年5月8日
發(fā)明者劉易斯·B·勒納, 安德魯·D·巴爾薩澤, 查爾斯·R·馬爾斯特羅姆, 瑪喬麗·K·邁爾斯, 邁克爾·F·勞布, 阿塔利·S·泰勒 申請人:蒂科電子公司