具有精确工作范围的小型阵列接触制造技术

一种安排在连接器元件阵列中的连接器元件之接触，同时具有所欲机械和电性质，如强健的工作范围所界定。一阵列节距较佳在约０．０５ｍｍ至约１．２７ｍｍ之范围，且较佳在约０．０５ｍｍ至约１ｍｍ之范围。此接触包含一基部和一弹性可变形部，系从包含此基部之平面突出，且提供约０．０ｍｍ至约１．０ｍｍ之工作范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体系关于电连接器，尤其关于用以结合电子组件之弹性电连接器。
技术介绍
用来连接如印刷电路板之组件的传统电连接器，系利用广泛种类之技术加以制造。常见方法之一系使用复数个模锻(stamped)金属弹簧，其形成后接着被个别插入一绝缘载体，以形成电连接元件的阵列。其他制作电连接器的方法包含使用非等向导电黏着剂、射出成型导电黏着剂、束线导电元件、以及小金属块。当想要提高装置性能时，驱使封装技术朝向缩小各电连接器(亦称做“接脚(lead)”)间的间隔(或节距)，因此存在着缩小个别连接器元件尺寸的需求。同时，每个封装件的连接器总数一直在增加。举例而言，现有积体电路封装件可具有1mm或更小之节距，以及600或更多的连接。再者，积体电路装置系设计以于持续增高的频率操作。举例而言，使用在计算、电信通讯、以及网路应用的积体电路装置，可造作在几十亿赫(GHz)之频率。电子装置之操作频率、封装尺寸、以及装置封装的接脚数，对用来测试或连接这些电子装置的互连系统带来严厉的要求。特别是互连系统之机械、电、和可靠度性能准则变得益发严苛。要用在高速、小尺寸和大量接脚数的积体电路装置的电和机械可靠度规格，会开出上述传统互连技术无法轻易满足之要求。一般而言，电性能最佳化的传统连接器系统具有不良的机械和可靠度性质，而机械性能最佳化和改良的可靠度的连接器系统具有不良的电特性。近日的互连系统遭遇的特别问题是，欲连接的电子组件中接脚的不共面性(non-coplanarity)。举例而言，一平面封装件中元件的共面性存在于那些元件位在一共同参考几何平面时。于传统封装件中，导致封装件之连接器元件(或接脚)不共面性的因素包含制程差异和基板翘曲(warpage)。对安排为一阵列之传统连接器元件而言，封装件中各处的共面性差异可能超过连接器元件之垂直公差(tolerance)，而导致一些元件中电连接失效。共面性问题不限于积体电路封装件，亦可能存在于这些积体电路封装件要附接的印刷电路板中。共面性问题可能存在于一PC板上之一区域(area)阵列的基板栅格阵列垫(land grid array pads)，此乃由于PC板基板翘曲。一般传统PC板中平坦度(flattness)之偏差，为每英寸75至125微米或更多的等级。此外，电连接器阵列的电路板、封装、和其他组件中的平面性之偏差，常不随其他尺寸(如阵列间隔和连接器大小)的缩小而下降。因此，举例而言，电路板或其他具有小节距的元件，按触之位置甚至会产生大的垂直偏差。对连接器接触间的节距小于约2毫米的传统连接器而言，当节距下降，更难生产可弥补此类的共面性偏差，且仍要能实现可接受电接触特性(如低电阻和低电感)的弹性接触。附图说明图1系为本专利技术之一连接器元件中一接触的性质图。图2系一示意图，显示一例示完全形成的单侧旋梁接触200的平面图。图2b系一示意图，描绘图2之接触沿线A-A’之剖面。图3系一示意图，例示在制程中间阶段之图2之单侧旋梁接触。图3b系一示意图，例示图3之接触的立体图。图4系一例示的单侧旋梁接触之电阻和负载对位移图。图5系应用于一例示延伸的旋梁接触的负载-位移图。图6系一示意图，为一例示双侧凸缘接触的平面图。图6b为具有根据图6之接触结构及1.27mm阵列节距的接触，dB损耗为频率之函数的图式。图6c为具有根据图6之接触结构的双侧凸缘接触，负载和电阻对位移的图。图7描绘负载和电阻对位移图，其为安排于0.5mm节距之阵列，且具有图2接触结构形状之接触。图8为负载-位移资料图，其为安排于127mm节距阵列之“半硬”接触，且具有图2和2b揭露之结构。图9是一示意图，显示设计用以接触焊料球之一例示三凸缘接触。图9b系负载-位移图，例示9之接触的三个负载-卸载循环。图10例示根据本专利技术之一配置，形成阵列接触之制程涉及的范例步骤。图11a至11h例示根据本专利技术之另一配置，形成阵列接触之另一制程涉及的范例步骤。本专利技术特征之一为一连接器元件之一或更多接触的工作范围(working range)，连接器元件系安排在连接器元件阵列中，其中阵列间隔(亦称做节距，意指分隔最接近的相邻连接器中心的距离)在约0.05mm至约5mm之范围中，且较佳在约0.05mm至2mm之范围中。术语“连接器元件”文中系指可在导电元件间形成导电路经的任何实体(entity)。每一连接器元件包含一接触，其可更包含复数个接触部，其中至少一个接触部在一位移范围(a range of displacement)实质上为可弹性地变形。如文中使用，术语“工作范围”表示一性质或性质群组符合预定准则之范围。工作范围是可变形接触部可机械地移开之距离(位移)范围，而符合预定性能准则，包括单不限于，物理特性(如弹性和空间记忆(spatial memory))，以及电性质，如电阻、阻抗、电感、电容及/或弹性行为。于一配置中，接触位于一连接器元件共面阵列之一连接器元件中，此连接器共面阵列包含一平面连接器。较佳地，每一接触除了一弹性可变形部外，尚具一基部系包含导电材料，此弹性可变形部包含导电材料系延伸自基部，并突出于含有连接器阵列之平面的表面上方。籍着使用镀膜(film coating)、微影图案化、蚀刻和成形技术，制造可变形弹性部和基部一体成形的一接触。本专利技术之许多配置可形成阵列中的小接触，具有约0.05mm至约5mm范围的节距，且如文中所示，为约0.5mm至约1.27mm范围的节距，而提供传统科技无法达到的工作范围。本专利技术之一配置中，接触的横向尺寸在约0.5mm至约100mm范围内于另一配置中，如文中所示，可变形接触部显示一适合的工作范围，约0.0mm至约1.0mm范围内。于另一配置中，一单侧接触之可变形接触部正规化(normalized)工作范围约为0.20至约0.44范围，而双侧接触则约为0.40至约0.88范围。双侧接触系在一基板相对表面上具有接触。双侧连接器可使用文中所述技术制造，且可形成于一电路中。如文中使用，术语“正规化工作范围”为一无因次(dimensionless)量，代表一接触之工作范围除以接触所在之连接器阵列的阵列节距。图1系本专利技术之一连接器元件中一接触的性质图。此图绘出一电连接器元件之电阻和所加外力相对接触位移的图。对给定的应用而言，连接器元件可能需要满足一特定阻值，其一般由可容忍电阻之上限界定。此外，对大部分弹性连接器件元件之应用而言，一施加位移应不超过一值，超过此值弹性接触部则不表现弹性方式。因此，图1之范围中，一工作范围可界定为施加位移范围的绝对值，此范围是连接器元件具有低于可容忍电阻的阻值范围，且是弹性部对施加位移或力维持弹性反映的范围。图1中，可容忍电阻限制由Rmax代表。如所绘示，测量的电阻随接触位移增加而减少，且在Dmin时，电阻达到Rmax之值。因此工作范围的下限可设定在位移值Dmin，超过时连接器电阻就减少于Rmax。力曲线Force1在接触位移高达标为Dplastic之值的范围内，显示可再现的(reproducible)行为。于此线性范围中，位移或力可以施加于一接触，当外部位移移走时，此接触具有可变形接触部之完全弹性回复。如例示，在位移超过Dplastic时，增加接触位移伴随少量增加或没有增加施加力，此表示塑性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种于一接触阵列中之电接触，该阵列具一节距小于约１．５ｍｍ，该接触之设置系满足包含一工作范围之特定设计要求，该接触之制造步骤包含：微影图案化及蚀刻一导电层，电镀导电材料于该图案化导电层上，以及实施一成形制程于该图案化导电层上，以形成一弹性接触部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：德克D布朗，约翰D威廉斯，
申请(专利权)人：内奥科尼克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]