專利名稱：電子部件的連接裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可以將電子部件可拆卸地裝到印刷電路上的連接裝置或者說插座。所述連接裝置尤其是用于利用球形觸點陣列盒(boitiers a billes)、即球形觸點網(wǎng)格陣列(BGA ball gridarray)技術的部件。所述BGA部件在其下表面具有球形或球缺形焊點的網(wǎng)格或者說矩陣。所述印刷電路在其用來接納所述部件的區(qū)域具有與所述部件的球形焊點網(wǎng)格相對應的圓觸片矩陣。將所述電子部件安裝到所述印刷電路上之后，例如通過在加熱爐中進行處理而實現(xiàn)焊接，從而在所述部件和印刷電路之間建立起連接。在對電路進行改進或調整時，在進行維修操作方面，或者當部件出現(xiàn)故障時，要求能夠將安裝在所述印刷電路上的電子部件替換下來。這種操作應當能夠簡便地進行而不需要重新焊接。為了解決此問題，提出過包括兩個組件的連接裝置。第一個組件是陰性件，其下表面被焊接到所述印刷電路上，其上表面則具有一個陰性連接件。連接裝置的第二個組件在上表面具有一個圓柱形片狀體的網(wǎng)格陣列，在此陣列上可以焊接一個BGA部件。該陽性件的下表面具有若干陽性連接件。當所述連接裝置的上半部被插入其下半部時，所述陽性連接件和陰性連接件相互配合，從而實現(xiàn)在所述電子部件和所述印刷電路之間所希望實現(xiàn)的電連接。但是，這種連接裝置仍然存在一些如下文所概括的缺陷。為了補償所述印刷電路和所述連接裝置的陰性上半部之間的平坦性缺陷，有人提出將所述陰性連接件浮動地安裝在連接裝置的主體中。但是，這樣的浮動安裝加上焊接缺陷的存在，就易于導致待焊接的兩部件的相互排斥(repousser)。這樣的話，連接裝置的陰性部分就仍然處于較高位置而無法保證實現(xiàn)其與印刷電路的連接。另一方面，某些部件比如微處理器，需要許多的接頭。而將所述陽性部分向所述陰性部分上連接時向部件所施加的力是與接觸件的數(shù)目成比例的，當裝配連接裝置的陽性部分和陰性部分時，就有損壞部件的危險。最后，由于連接裝置所使用的材料不是透明的，為了檢查所述部件和連接裝置的陽性部分之間或者所述陰性部分與所述印刷電路之間的焊接情況，就需要使用X射線設備。
本發(fā)明的目的是彌補上述缺陷，提出一種確保良好的電連接的連接裝置，該裝置還可以減小為實現(xiàn)連接而接合其陽性和陰性部分時所需施加給部件的力。本發(fā)明的該連接裝置為此具有權利要求1所限定的特征。
本發(fā)明要實現(xiàn)的所述連接裝置另外還允許簡便地檢查焊接狀況而無需使用X射線設備。從下文的說明以及從屬權利要求可以看出本發(fā)明其他的優(yōu)點。
下面參照附圖對本發(fā)明加以說明。附圖簡要地以舉例而非限制性的形式示出了本發(fā)明的用于電子部件的連接裝置的一種實施例。


圖1是本發(fā)明的一種電子部件連接裝置的立體透視圖。
圖2是示于圖1的連接裝置的陽性部分的側視圖。
圖3是示于圖1的連接裝置的陰性部分的側視圖。
圖4是一個用來安裝到連接裝置陽性部分的主體中的一個陽性接觸件的側視圖。
圖5是一個用來安裝到連接裝置陰性部分的主體中的一個陰性接觸件的局部剖面圖。
參見圖1，所述連接裝置包括兩個不同的部分，第一部分是陽性部分1，用來接納所述電子部件(圖中未示出)，第二部分是陰性部分2，用來焊接到印刷電路(圖中未示出)上。所述陽性部分1由一個絕緣塑料主體3構成。該陽性部分1的上表面是圓柱形片狀體4的網(wǎng)格或者說陣列。這些圓柱形片狀體4在其基準線上，在結構布局上對應于在BGA技術電子部件下表面上設置的球形或球缺形焊點。這樣，就可以將所述電子部件焊接到所述主體3的上表面上。在所述主體3中安裝有陽性接觸件5、6。每個陽性接觸件5的上端與相應的片狀體4相接觸。這樣就在部件的觸點和突出于主體3下表面的陽性接觸件5、6的端部之間建立了連接。陽性接觸件5、6浮動地安裝到主體3中，以補償BGA部件可能存在的平坦性缺陷。為此，在所述主體3中鉆的孔的直徑比接觸件5、6的直徑稍大。但是，我們已經(jīng)知道，比較大的浮動性加上焊接缺陷，例如由部件的球形觸點的表面可潤濕性不佳而導致的缺陷，就易于使要焊接的兩元件相互排斥。在這樣的情況下，所述電子部件就仍然處于較高位置，部件的球形觸點與所述片狀體4之間的連接就沒有保障。這就是為什么要將此特征限于只是極輕微的浮動性。例如，浮動間隙可以在50到100微米之間，最好是75微米。這種極微小的浮動在焊接時可以抑制所述的接觸件相互排斥的效果。借助于這種數(shù)量級的浮動，可使要焊接的元件的相對位置確保良好的電接觸。
連接裝置陰性的下半部2也由與主體3相同的介電塑料制成的主體7構成。其在下表面上有球形或球缺形觸點的網(wǎng)格或者矩陣，它們與安裝在主體7中的陰性接觸件8相接觸。該陰性部分的下表面被焊接在印刷電路的相應的片狀體上。由于與前述相同的原因，陰性接觸件8浮動地安裝在主體7中。浮動間隙如同所述陽性部分一樣，在50到100微米之間，最好為75微米。
最好選擇一種透明的塑料來分別制成陽性部分1和陰性部分2的主體3、7。這種材料，除了其介電特性之外，還應當抗高溫，在高于部件焊接操作溫度的溫度下不變形、不改變其透明性。例如，由EMS-CHEMIE AG公司銷售的一種材料比如GRILAMID TR 70就非常適用。使用透明的、在進行焊接操作后仍保持透明的材料，對于所述連接裝置的主體的制作來說，可允許對完成的焊接情況進行可視地檢查。借助于簡單的顯微鏡，可以很容易地檢查焊接情況，尤其是可以檢查是否有短路。由于此項特征，可以避免使用昂貴的設備比如X射線檢查設備來完成所述檢查工作。
從圖2可以看出，某些陽性接觸件6，尤其是位于連接裝置的板體的中央部分的接觸件，其長度要比位于連接裝置邊角的陽性接觸件5短。
圖3示出了相反的情況，圖中所示的陰性接觸件8的所有尺寸都是差不多的。
圖4示出了陽性接觸件5、6的各種可能的實施方式中的一種。所述接觸件包括一個安裝在連接裝置主體3中的上半部和一個用來與陰性接觸件相配合以建立連接的下半部。所述陽性接觸件的所述上半部構成在主體3上露出來的圓柱形小板4，用來通過焊接接納所述電子部件。所述陽性接觸件是以導電材料制成的，比如銅，或者銅和黃銅的合金。這些接觸件另外還可以例如鍍一薄層金。
圖3示出了用來安裝到連接裝置陰性件2的主體7中的一個陰性接觸件8。該陰性接觸件8為中空的圓柱體形式，在其下端堵有一個焊接球9。在該圓柱體內部設置有一個彈性固定夾10，后者的直徑在其上部大致與所述主體相同，并向下部收縮。所述彈性夾可以接納所述陽性接觸件5、6的突出部分，一旦接合完成即將之固定在有效位置。這些普通的彈性夾10可以有若干個縱向唇片或者縱向裂11，在所述陽性接觸件5、6插入時分開。它們的材料也具有良好的導電性，并經(jīng)過了表面處理，使得所述陽性件易于插入陰性件。例如，可以對露出于所述陽性接觸件主體之外的部分以及所述陰性接觸件8的內部或其配備的彈性夾10進行潤滑。所述潤滑可以通過各種方法實現(xiàn)，例如用絲網(wǎng)印刷法實現(xiàn)沉積，或者用其他任何已知的方法。
與這種連接裝置相聯(lián)系的另一個重要的問題，來自于將所述陽性部分插入所述陰性部分所需的力。事實上，實現(xiàn)所述連接所需的力是由彈性夾10的機械特性所決定的。如果取每接觸件35克力這樣的通常值，那么，要將如圖1所示的包括388個接頭的連接裝置的兩部分裝配起來，所需的力接近14千克?？紤]到電子部件的抗壓應力強度特性，所述值是有限制的。在電子部件需要更多的接頭的情況下，裝配時損壞部件的危險就增加了。
部件拔出的問題不那么重要，因為拔出一個陽性接觸件5、6所需的力明顯地低于插入所需的力。另一方面，人們通常還使用一種適應拔出工具，后者工作時支承在連接裝置的主體上，因此在拔出操作時保護了電子部件不受損害。
在插入時，當陽性接觸件5、6與彈性夾10接觸并分開該彈性夾的唇片時，所產(chǎn)生的為主要的力。在所述彈性夾張開之后，所需的剩余力就明顯地降低。為了減小將陽性部分連接到陰性部分上所需的力，本發(fā)明的連接裝置的陽性接觸件5、6具有至少兩種不同的長度。在連接操作時，所述陽性接觸件5、6與陰性接觸件8相配合。可以注意到，所有的陰性連接件8的尺寸都是相同的。這樣，就能夠形成兩個相繼的接觸平面。如圖1和圖2所示，某些陽性接觸件5是一種長度，形成第一接觸平面，另外的陽性接觸件6是另一種較短的長度，形成第二接觸平面。
這樣，所述陽性部分向所述陰性部分中的插入就是漸進地進行的。第一步，只有具有較長長度的陽性接觸件5接觸并分開相應的陰性接觸件8的彈性夾10。在所述陰性接觸件8到位之后，就輪到所述具有較短長度的陽性接觸件6分開相應的陰性接觸件8的彈性夾10。這樣，插入所需的力就被分配到了兩個階段。為了對要施加的力實現(xiàn)充分的分布，30％到45％，最好是37％的陽性接觸件具有較短的長度。
為了方便連接裝置的陽性部分在插入時在陰性部分上找正，最好將較長的接觸件設置在連接裝置的陽性部分2的主體的四角。在一種變型中，較長的陽性接觸件5在觸點陣列的外圍分布。
對于長度一般約為3mm的陽性接觸件，所述第一接觸平面的接觸件5和所述第二接觸平面的接觸件6之間的長度差約為350微米。一般，形成所述第一接觸平面的陽性接觸件5和形成所述第二接觸平面的陽性接觸件6之間的長度差為陽性接觸件5的長度的3％到25％之間，最好是8％到14％之間。
為了實現(xiàn)連接裝置的所述陽性部分在所述陰性部分中的漸進插入，也可以使一部分陰性接觸件8的彈性夾10設置在離插入孔的某種距離上，另一部分陰性接觸件8的彈性夾10設置在離插入孔的另一個更大的距離上。當然，也可以將具有不同長度的陽性接觸件5、6和彈性夾10設置在離陽性接觸件的插入口不同的距離上的陰性接觸件8組合起來，從而實現(xiàn)所述漸進插入功能。這樣，通過將兩方面的特征并合起來，在接合時可以獲得至少四個接觸平面。
也可以通過使用具有三種或四種不同長度的陽性接觸件來實現(xiàn)兩個以上的接觸平面，平面數(shù)的選擇取決于連接裝置結構的選擇。
顯然，接觸件的數(shù)目以及接觸件在連接裝置上的分布可以隨要安裝的BGA部件而變化，而且本發(fā)明的連接裝置的特征不會因為連接裝置的幾何形狀不同而有任何變化。
對所述連接裝置的說明是基于這樣的假設所述陰性件2是要焊接到所述印刷電路上的，所述陽性件是要用來安裝所述BGA部件的。顯然，情況也可以象權利要求所述的那樣反過來而并不超出本發(fā)明的范圍可以是陽性件焊接在所述印刷電路上，與在上表面上接納所述電子部件的陰性件相配合。
權利要求
1.一種可以將電子部件可拆卸地連接到印刷電路上的連接裝置，其包括兩個部分，第一部分在其下表面上具有若干允許將其焊接到印刷電路上的裝置(9)，第二部分的上表面上設置有若干適于通過焊接接納一電子部件的裝置(4)，所述兩部分之一(1)包括一個主體(3)，后者具有一系列陽性接觸件(5、6)，所述兩部分中的另一部分(2)包括一個主體(7)，后者上設置有相應的陰性接觸件(8)，用來與所述陽性接觸件(5、6)相配合，以在所述電子部件和印刷電路之間建立起連接，其特征在于，使所述接觸件(5、6、8)在所述第一部分向第二部分上接合時形成至少兩個相繼的接觸平面。
2.如權利要求1所述的連接裝置，其特征在于，某些陽性接觸件(5)是一種長度，形成第一接觸平面，另外的陽性接觸件(6)是另一種較短的長度，形成第二接觸平面。
3.如權利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述陰性接觸件(8)具有彈性夾(10)，用來接納相應的陽性接觸件，其特征還在于，一部分陰性接觸件(8)的彈性夾(10)設置在離插入孔的某種距離上，另一部分陰性接觸件(8)的彈性夾(10)設置在離所述插入孔的另一個更大的距離上，以形成至少兩個相繼的接觸平面。
4.如前述權利要求之任何一項所述的連接裝置，其特征在于，具有更長的長度的陽性接觸件(5)占接觸件總數(shù)的比例在55％到70％之間，最好為63％。
5.如前述權利要求之任何一項所述的連接裝置，其特征在于，形成所述第一接觸平面的接觸件(5、8)分布在連接裝置的外圍。
6.如前述權利要求之任何一項所述的連接裝置，其特征在于，形成所述第二接觸平面的接觸件(6、8)設置在連接裝置主體(3、7)各邊的中部。
7.如前述權利要求之任何一項所述的連接裝置，其特征在于，形成所述第一接觸平面的陽性接觸件(5)和形成所述第二接觸平面的陽性接觸件(6)之間的長度差為陽性接觸件(5)的長度的3％到25％之間，最好是8％到14％之間。
8.如前述權利要求之任何一項所述的連接裝置，其特征在于，陽性接觸件(5、6)和陰性接觸件(8)分別浮動地安裝在連接裝置的陽性部分(1)和陰性部分(2)的主體(3、7)中，浮動間隙限于50到100微米之間，最好為75微米。
9.如前述權利要求之任何一項所述的連接裝置，其特征在于，所述連接裝置的兩部分的主體(3、7)由透明的絕緣材料制成。
10.如前述權利要求之任何一項所述的連接裝置，其特征在于，所述陽性接觸件(5、6)和陰性接觸件(8)被潤滑，以便于連接裝置的陰性部分(1)和陰性部分(2)的接合。
全文摘要
一種可以將電子部件可拆卸地連接到印刷電路上的連接裝置,其包括一個陰性部分(2)和一個陽性部分(1),所述陰性部分(2)上裝有陰性連接件(8),并在其下表面上具有若干允許將其焊接到印刷電路上的裝置(9),所述陽性部分(2)的上表面上設置有若干適于通過焊接接納一電子部件的裝置(4),其下表面上則具有與陰性件(2)的所述陰性接觸件(8)相應的陽性接觸件(5、6)。所述陽性部分和陰性部分的主體(3、7)以透明材料制成。所述陽性接觸件(5、6)和陰性接觸件(8)留有游隙地安裝在所述陽性部分和陰性部分的主體中。所述陽性接觸件具有不同的長度,使得在所述陽性部分(1)插入所述陰性部分(2)時形成兩個相繼的接觸平面。
文檔編號H01R33/76GK1258430SQ98805649
公開日2000年6月28日 申請日期1998年5月28日 優(yōu)先權日1997年5月30日
發(fā)明者帕特里克·利奧塔爾 申請人:烏爾特拉精密控股有限公司