电连接器及其电气元件制造技术

用于电路衬底上的具有隔件（１０）和一批细长导线（８）的电连接器（１）。导线设于隔件（１０）的通道（２５）内。各导线的尾端终止于此隔件表面上的插孔（１１）中，便于电连接器与衬底连接。隔件的通道保持导线尾端一致并在导线周围提供适应热膨胀与收缩效应的间隙。来自插孔（１１）的有或没有预成型焊球（１２）的焊锡膏凝结成至少是部分伸到插孔之外的球形体，用以在导线与电路衬底间进行连接。在导线（８）的端部上熔接一球形导体。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
具有球形接触面的高密度连接器本申请是对先前提出的美国临时申请系列No.60/030799〔1996，11，14提出，题名为“球形栅极阵列高密度连接器(代理人审查No.EL-4474P)〕请求优先权。本专利技术涉及电连接器，具体涉及到高密度I/O连接器，例如可利用焊球接触面连接于电路衬底上的这类连接器。为减小电子设备的特别是个人便携式器件的尺寸，以及为给这类设备另增设功能的努力，正推动着所有的部件特别是电连接器的小型化。使电连接器小型化的努力包括缩短单排或双排线性连接中终端间的间距，以使装配于电路衬底上的指定用于置放连接器的紧凑区域内的连接器能够互联较多个数的I/O或其它线路。上述小型化的努力也使制造工艺测重于用来将部件安装到电路衬底上的表面安装技术(SMT)。增加使用SMT和要求线性连接器的细微间距两者相结合的结果，使得利用当前可以援引的安装设计来安装连接器的SMT已接近了高容量与低成本的极限。之所以到达了这种极限是由于进一步减小终端的间距大大增加了焊锡膏回流时相邻焊盘或终端间桥连的风险。为了满足已增加的I/O密度的需要，提出了阵列式电连接器。这类电连接器具有二维阵列的终端尾端并能提供改进了的密度。但是这类连接器在由SMT技术相对于电路衬底安装时带来了一定困难，这是因为这些终端中即使不是全部也是绝大多数的表面安装尾端必须连接于连接器体之下。结果由于在有故障时难以凭目力检查焊接头，就必须采用高度可靠的安装技术。用于其它电子器件的安装技术已提出了在难以检验位置处要有可靠的焊接头。例如在把集成电路(IC)安装到塑料或陶瓷衬底上时，已越来越多地采用焊球和其它类似封装件来提供这种可靠的连接。在焊球技术中，连接到IC封装件上的焊球定位于通常用筛网或屏网涂布有焊锡膏层的电路衬底的电接触盘上。然后将此单元加热到这样一个温度，在此-->温度下，焊锡膏和至少一部分焊球会熔化而熔融到形成于电路衬底的底下导电盘上。这一加热过程通常称之为焊锡回流。由此将IC连接到衬底上而不需IC上的外引线。虽然应用焊球与类似系统来将IC连接到衬底上具有许多优点，但近来则希望有相应的装置能将电连接器或类似部件安装到电路衬底之上。在安装电连接器中应用这种技术已落后于其在安装IC中的应用，这这是因为把焊球工艺用于将电连接器或类似部件安装到电路衬底上会带来IC安装置时未曾遇到过的问题。例如已采用了焊球的IC通常会提供平齐的连接面。相反，连接器通常则不提供平齐的连接面，而是出现一系列的通常称之为终端尾端的细长导线。将焊球连接到终端尾端梢部提供的小端面上与将其连接到平整表面上相比，会带来制造上的困难。除了制造中的困难外，连接器由于它与电路衬底间的热膨胀系数(CTE)差的效应，通常易受焊接头应力的影响。这种易受影响的性质主要决定于连接器与IC间的尺寸与几何结构的差异。例如，IC安装面通常约为2.5cm的平方面。另一方面，连接器安装面一般具有窄的宽度(例如≤0.5cm)和较大的长度(例如≥5.0cm)。主要是由于连接器有较大的长度，它与电路衬底间的CTE差将比IC与电路衬底间的CTE差潜在有对焊接头大得多的影响。经由焊球技术连到电路衬底上的连接点，与传统的SMT连接技术相比，也更易受接头应力的影响。例如，用传统的SMT将连接器终端尾端水平地连接到电路衬底上时能提供焊接头用的较大的连接面。传统SMT技术中焊接头的附加表面压较强，因而较能经受连接器、终端尾端与电路衬底间的CTE差。另一方面，焊球连接中是把连接器终端尾端垂直地连接到电路衬底上，以终端尾端与电路衬底直接匹配，而减少了连接表面积的大小。由于连接面较小的结果，CTE差就更可能使终端尾端将应力集中于电路衬底的接头上，导致失效或质量问题。此外，在绝大多数的电路衬底的应用中，表面安装连接中的部件安装面必须满足严格的共面性要求。这样，应用焊球将连接器接附到电路衬底上时就需要这些焊球共面以保证一基本上平整的安装界面。于是，在最后的涂布中，焊球将回流并均匀地焊接到平面电路衬底上。在一定-->的安装连接下，焊料共面性有显著差别时，在连接头回流到印刷电路板上时，就会产生不良的焊接性能。因此，用户规定有很严的共面性要求例如约0.1～0.2mm的要求以实现高的焊接可靠性。通过提供采用焊球技术的连接，可以满足甚至有时超过共面性的要求。与常规的SMT不同，焊球可以通过加热变形来桥连终端尾端与电路衬底连接件间的间隙而吸收终端尾端长度的变化。本专利技术认识到有需要改进电连接器设备以及伴随的电连接器构造技术，以克服现有电连接器的缺点。为了满足上述要求，本专利技术提供了一种改进了的电连接器，用来在电部件的接触部与电路衬底的接触部之间形成电连，同时还提供了构造这种电连接器的方法。此电连接器包括：连接器体；一批电接点，设在此连接体上且布置成能与电部件的接触部分匹配；一批细长的电导线，或称之为终端尾端，设于连接体上并布置成与电路衬底形成电连。这些细长的导线与对应的电接点电连。衬底接点例如焊球则经对焊连接到各细长导线的端部，使得在细长导线与电路衬底的接触部之间能有选择地形成电连。各细长导线设于一隔件通道中，此通道的横剖面直径稍大于细长导线的横剖面直径。结果在导线与通道侧壁之间形成有间隙。这种横剖面最好大致呈矩形。各通道终止于横过隔件平面中设置的插孔内。插孔具有矩形的顶部孔口，它沿隔件的长向上较长。此外，隔件与细长导线邻近的一部分涂有抗迁移溶液，例如疏油-疏水性的含氟化合物聚合物，以促进焊球的形成与连接过程。制造上述连接器过程中所遇到的主要困难涉及到将衬底接触材料(例如焊球)熔接到细长导线尾端上的方法。本专利技术完成了这项困难的连接工作，它首先是在导线的平面内形成了上述的插孔。在此，上述平面是由能独立形成且连到连接体上的或是作为与此连接体成整体的部件形成的隔件提供。不论是哪种情形，细长导线的尾端都插入隔件中形成的通道内，使得尾端都终止于安装面的预定范围内并暴露于插孔中。然后以焊锡充填此插孔。最后，依据两种实施形式，将衬底接点熔接到细长导线的尾端上。-->在第一实施形式中，将预制的衬底接点件例如焊球置于焊锡膏中。然后将细长导线的尾端、焊球(衬底接点件)与焊锡膏将热到焊锡膏熔点以上的预定温度，使得熔融焊锡凝聚于焊盘周围，使焊球熔接到细长导线端上。依据第二实施形式，不采用预制的衬底接点件，而是将预定数量的焊锡膏涂布到插孔及其上方。然后将所述尾端与焊锡膏加热到焊锡膏熔点以上的预定温度。结果，焊锡膏凝结成连接细长导线端部的球体并避开了插孔。如上所述的于细长导线上形成衬底接点的方法还可进一步改进，即用例如疏油性含氟聚合物的抗迁移溶液对上述插孔进行涂层。然后，在将焊锡膏加热后，焊锡膏便从插孔的已处理表面与分隔件上排斥出。结果使形成了较均匀的球。若使尾端的一部分纯化，致焊锡膏不接附到此钝化的部分上，则可以再次改进此衬底接点的连接方法。结果，焊料便只附着于细长导线的端稍处。通过使尾端钝化或涂以抗迁移溶液或兼用这两者，可在尾端限制焊料的流动。下面参照附图进一步描述本专利技术的方法与连接器，附图中：图1是代表本专利技术连接器一最佳实施形式的插件边缘连接器的顶视平面图；图2是图1所示插件边缘连接器的前视图；图3是图1所示插件边缘连接器的侧视图；图4是通过图1中4-4本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在电子部件接触部与电路衬底接触部之间形成电连的电连接器，此电连接器包括： 连接器体； 设在连接器体之上并布置成能与电子部件接触部作电气匹配的一批电接点； 形成用来将连接器安装到电路衬底上的安装界面的隔件，隔件中有一批通道； 设在连接器体上且布置成能与电路衬底形成电连的一批细长导线，每根导线与所述这批电接点中对应的一个电连，每根导线都有一尾端自由地设于隔件的一个相应通道中；以及 一批衬底接点件，每个都有一弧形的衬底接触面连接到相应的一个细长导线的尾端上，使得这些细长导线和电路衬底的接点部之间能有选择地适应于电连。

【技术特征摘要】
US 1996-11-14 030799;US 1997-5-2 8511651.用于在电子部件接触部与电路衬底接触部之间形成电连的电连接器，此电连接器包括：连接器体；设在连接器体之上并布置成能与电子部件接触部作电气匹配的一批电接点；形成用来将连接器安装到电路衬底上的安装界面的隔件，隔件中有一批通道；设在连接器体上且布置成能与电路衬底形成电连的一批细长导线，每根导线与所述这批电接点中对应的一个电连，每根导线都有一尾端自由地设于隔件的一个相应通道中；以及一批衬底接点件，每个都有一弧形的衬底接触面连接到相应的一个细长导线的尾端上，使得这些细长导线和电路衬底的接点部之间能有选择地适应于电连。2.如权利要求1所述电连接器，特征在于，所述衬底接点件是焊球，而所述通道的横剖面积大于所述细长导线的横剖面积。3.如权利要求1所述电连接器，特征在于，它还包括一批设于所述隔件安装界面上的插孔，而每个插孔与所述这批通道中之一通连。4.如权利要求3所述电连接器，特征在于，所述插孔的侧边尺寸大于所述衬底接点件横剖面的相应尺寸，而使衬底接点件能与插孔的侧边分开一定间隙。5.如权利要求4所述电连接器，特征在于，各衬底接点件熔接到细长导线的一个尾端之上，形成一个部分地伸至插孔之外的球体。6.如权利要求1所述电连接器，特征在于，所述插孔有一长向，此长向的长度与所述隔件的长度基本一致。7.如权利要求1所述电连接器，特征在于，所述衬底接点件的光面性在0.1～0.2mm的范围。8.如权利要求1所述电连接器，特征在于，一个衬底接点件熔接到细长导线的基本上呈球形的一个尾端之上。-->9.如权利要求1所述电连接器，特征在于，所述细长导线经钝化处理，使得所述衬底接点件能在它的单个表面上作连接。10用来与电路衬底形成电连的电连接器，此电连接器包括：隔件，它具有与电路衬底形成界面的平表面并有一批设在所述界面上的插孔，每个插孔有一个从插孔底部通过所述隔件的对应通道，所述插孔具有形成一孔口的侧边；一批各具有尾端的细长导线，其中的每根细长导线设在所选定的一个通道中之中，使得尾端在相应插孔中终止于上述平表面一预定范围内；以及熔接于细长导线相应尾端上的导电材料，此导电材料具有部分伸到插孔孔口外的球形体。11.如权利要求10所述电连接器，特征在于，所述导体材料的熔点低于所述细长导线的熔点，以便用来使所述细长导线与电路衬底熔接。12.如权利要求1所述电连接点，特征在于，所述导电材料是焊料。13.用来在具有电接点部的第一电气元件和具有电接点部的第二电器元件间形成电连的电连接器，此电连接器包括：连接器体；设在连接器体上的第一电接点，后者包括一用来与第一电气元件的电接点部匹配的导电表面，使得能在此第一电接点与第一电气元件间有选择地形成电连；隔件，包括一平表面和设在此平表面内的插孔以及一使此插孔与隔件一第二表面相连的通道，第二电接点，包括导电材料的异形体，后者具有使电连接器与第二电气元件电接点部相连接的外表面；具有尾端的细长导线，它在第一与第二电接点间形成电连，所述连接器体与隔件沿细长导线的长度相分开，细长导线的尾端设在所述隔件的通道内并在插孔中终止于所述平表面的预定范围内，其中所述尾端与导电材料熔接。14.如权利要求13所述电连接器，特征在于，所述导体材料的异形体部分地伸到插孔之外。-->15....

【专利技术属性】
技术研发人员：斯坦利W奥尔森，
申请(专利权)人：连接器系统工艺公司，
类型：发明
国别省市：AN[菏属安的列斯群岛]