CN100420099C - 具有栅格阵列接口的折叠式柔性电路互连器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种折叠式电路互连器(100)，其增大了栅格阵列接口的互连焊盘数量，该接口可用于容纳来自不同电路元件(172、174、190、220)的大量输出。电路互连器(100)包括能折叠的基体(110)、与基体(110)的表面(112)相邻的导体层(120)、和具有互连焊盘的焊盘阵列(140)，所述互连焊盘在电路互连器(100)的第一末端(116)处连接到导体层(120)。焊盘阵列(140)是栅格阵列接口的一部分。还公开了一种光学模块(200)，其包括所述电路互连器(100)和光学单元(220)。折叠式电路互连器(100)还包括在第二末端(118)处的、连接到所述导体层(120)的电接口(150)。所述折叠式电路互连器(100)使用所述电接口(150)连接到光学单元(220)。电路互连器(100)使用在第一末端(116)处的焊盘阵列(140)来将光学单元(220)连接到母板(174)上。

Description

具有栅格阵列接口的折叠式柔性电路互连器
技术领域
本发明涉及电子封装。具体而言，本发明涉及使用栅格阵列的高密度电子互连器。
背景技术
在许多现代高密度电子封装应用中，栅格阵列接口(GAI)被用作将高密度集成电路(ICs)和/或其他高引脚电子元件或模块接口或连接到载波电路或电路互连器的手段。而且，GAIs被采用来将电路互连器连接到载波电路，并有时用来连接元件和元件。这种GAIs的例子包括球栅阵列(BGA)和针栅阵列(PGA)，但不限于此。载波电路的例子包括印刷电路板(PCB)，而电路互连器的例子包括被称为“柔性(flex)”电路的柔性多触点互连器。GAI提供了电子元件、载波电路和电路互连器中的基本上任何一对之间的高密度、并行电子接口。诸如装备有GAI的柔性电路之类的电路互连器被称为栅格阵列互连器。
例如，典型的栅格阵列互连器可以包括位于柔性电路一端的BGA。BGA包括电触点或焊盘的第一2维阵列、与第一焊盘阵列相似的第二2维焊盘阵列、以及桥接或连接这两个焊盘阵列的导电凸起或球体(典型地为焊锡球)。具体而言，第一焊盘阵列可以布置在电路元件的连接表面上，所述电路元件例如是IC封装、电子模块或PCB。第二或“匹配”焊盘阵列可以位于所述电路元件将要连接到的柔性电路的连接表面上。焊锡球阵列将第一和第二焊盘阵列相互机械连接和电连接，而形成栅格阵列互连器的BGA。采用PGA的栅格阵列互连器与配备BGA的互连器在概念上相似，除了在一个连接表面上用针脚阵列取代焊盘阵列而在另一个连接表面上用容纳针脚的孔或座的阵列取代第二焊盘阵列。针脚还取代凸起或球体(即焊锡球)阵列。
栅格阵列互连器的特征由阵列深度(即栅格阵列中的行数)和阵列中的列之间的“间距”或间隔来表征。不幸的是在这种栅格阵列互连器中，许多情况下都会遇到对阵列深度的实际限制。为了克服实际的阵列深度限制，一般或者增大阵列的间距，向电路互连器增加额外的导体层和过孔，或者将电路互连器制造得比GAI宽，以允许除了从栅格阵列的末端还可以从阵列的侧面访问阵列的行。增大间距易于减小阵列的整体密度。增加一个或多个导体层产生多层电路允许下面的多层避开第一行而访问后面的行。然而，增加层可能极大地增大栅格阵列互连器的成本，并且对某些高频应用可能是不实际或不明智的。类似地，增大电路互连器的宽度以允许从多个侧面访问阵列在某些情况下可能是不允许的，尤其是当栅格阵列互连器的间隔很重要的情况下。
发明内容
根据本发明，一种柔性、基于电路的栅格阵列互连器是很有帮助的，其与传统栅格阵列互连器的深度相比具有增大的栅格阵列接口的焊盘阵列深度。而且，根据本发明的柔性电路互连器很适合于高频信号情况，例如但不限于当采用微波传输带(microstrip)和/或共面波导(coplanarwaveguide，CPW)传输线以沿着所述柔性电路互连器传送信号时。
本发明提供了一种电路互连器，包括：基体，在所述互连器的第一末端处具有折叠；和被所述基体所支承的导体层，所述导体层包括高频传输线和栅格阵列接口的焊盘阵列，所述栅格阵列接口的所述焊盘阵列与所述第一末端相邻，所述传输线连接到所述焊盘阵列的焊盘，其中所述折叠在所述互连器的第一部分和第二部分之间，使得所述第一部分沿着所述互连器从所述折叠延伸出去的长度方向平行于所述第二部分，且其中所述互连器将不同的电路元件连接到一起而无需将所述元件竖直堆叠以进行互连。
本发明提供了一种折叠式柔性电路互连器，包括：柔性基体，在所述互连器的第一末端处具有第一折叠并在所述互连器的第二末端处具有第二折叠，所述第二末端和所述第一末端是所述互连器的相反两端；和被所述基体所支承的导体层，所述导体层包括一个或多个电迹线和栅格阵列接口的焊盘阵列，所述焊盘阵列与所述第一末端相邻并连接到所述电迹线中的一个或多个，其中所述互连器的第一部分和第二部分在所述第一折叠和第二折叠之间，使得所述第一部分平行于所述第二部分，且所述基体形成环，且其中所述折叠式柔性电路互连器将不同的电路元件连接到一起而无需将所述元件竖直堆叠以进行互连。
本发明还提供了一种光学模块，包括光学单元和折叠式柔性电路互连器，所述互连器具有第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分在所述互连器的第一末端处的第一折叠和所述互连器的第二末端处的第二折叠之间，所述第二末端和所述第一末端是所述互连器的相反两端，所述第一部分沿着所述互连器的长度方向平行于所述第二部分，其中所述折叠式柔性电路互连器将所述光学单元连接到母板上而无需将所述光学单元和所述母板竖直堆叠以进行互连。
根据本发明，增大了焊盘阵列可得到的深度而不需要多层柔性电路，该深度很适合于微波应用。而且，提供增大的焊盘阵列深度而不会随之增大所述焊盘阵列附近区域中的柔性电路互连器的宽度。照这样，所述柔性电路互连器的宽度大约是所述焊盘阵列附近区域中所述栅格阵列接口(GAI)的宽度。根据本发明，例如但不限于集成电路(IC)、电子模块、和印刷电路板(PCB)或母板之类的电路元件被连接起来。所述焊盘阵列是GAI的一部分，所述GAI例如是但不限于球栅阵列(BGA)和针栅阵列(PGA)。以下将参考附图详细描述本发明的这些和其他特征与优点。
附图说明
参考以下结合附图的详细描述，本发明的各种特征和优点将更容易理解，附图中相似的标号标示相似的结构元件，其中：
图1A图示了根据本发明一个实施例的折叠式柔性电路互连器的透视图。
图1B图示了图1A中图示的折叠式柔性电路互连器的侧视图。
图1C图示了图1B中图示的柔性电路互连器在该柔性电路互连器第一末端附近的放大侧视图。
图1D图示了在中心线两侧都具有焊盘的球栅阵列(BGA)焊盘阵列的示例性实施例的俯视图。
图2A图示了根据本发明具有直线结构的电接口的折叠式柔性电路互连器的实施例的透视图。
图2B图示了根据本发明具有BGA焊盘阵列的电接口的折叠式柔性电路互连器的实施例的透视图。
图2C图示了根据本发明另一实施例具有双直列阵列电接口的折叠式柔性电路互连器的透视图。
图2D图示了根据本发明另一实施例具有矩形边阵列电接口的折叠式柔性电路互连器的透视图。
图3A图示了在矩形边阵列的上半部分和下半部分之间有断口的矩形边阵列式电接口的实施例。
图3B图示了在对角线上相对的转角处有断口的矩形边阵列式电接口的另一个实施例。
图4A图示了根据本发明一个实施例，将子系统模块连接到母板上的折叠式柔性电路互连器的实施例的透视图。
图4B图示了在使用图4A图示的折叠式柔性电路互连器实施例的折叠式柔性电路互连器和母板之间的球栅格阵列连接的放大侧视图。
图4C图示了根据本发明另一个实施例，将子系统模块连接到母板上的折叠式柔性电路互连器的实施例的透视图。
图5A图示了采用根据本发明的折叠式柔性电路互连器的光学模块。
图5B图示了图5A中图示的折叠式柔性电路互连器的一部分的放大截面图。
具体实施方式
图1A图示了根据本发明一个实施例的折叠式柔性电路互连器100的透视图。图1B图示了图1A中图示的折叠式柔性电路互连器100的侧视图。本发明的折叠式柔性电路互连器100方便了一对电路元件的互连。而且，通过从GAI的焊盘阵列部分按两个不同的迹线组来布置电迹线并且其中每组都沿基本相反的方向布置，叠式柔性电路互连器100与传统柔性电路互连器相比增大了互连器100的栅格阵列接口(GAI)可得到的阵列深度。折叠式柔性电路互连器100中靠近焊盘阵列第一侧的折叠实际上改变了一个迹线组的方向，由此使得所有迹线最终能够沿着折叠式柔性电路互连器以相似的方向行进。
折叠式柔性电路互连器100包括柔性基体110，所述柔性基体110具有第一或“顶”表面112和第二或“底”表面114。折叠式柔性电路互连器100还包括与柔性基体110的顶表面112相邻的导体层120。在一些实施例中，除了与顶表面112相邻的导体层120之外还可以包括一个或多个导体层120。例如，作为接地面的其他导体层120可以与柔性基体110的底表面相邻。折叠式柔性电路互连器100的第一部分102基本上平行于互连器100的第二部分104，如图1A和1B所示。第一和第二部分102、104是柔性基体110和导体层120的相对平坦的区域。
柔性基体110由相对较薄、机械可弯的、电绝缘材料构成。在一些实施例中，基体110本来就是柔性的。在其他实施例中，基体110在制造折叠式柔性电路互连器100期间表现出机械可弯性，但其他情况下是相对刚性或半刚性的材料。通常，柔性基体110在使用期间表现出机械可弯性。可以使用本领域公知的多种材料来制造柔性基体110，这些材料包括但不限于聚酰胺、聚酯和聚四氟乙烯(PTFE)中的一种或多种。在根据本发明的一个实施例中，柔性基体110由聚酰胺制造成。然而，事实上印刷电路板制造领域中公知的任何材料，特别是柔性电路的制造中所使用的材料，都在本发明的范围内。
一般地，柔性基体110的厚度大大小于基体110的宽度或长度。在许多实施例中，柔性基体110的厚度通常在0.03毫米(mm)和1mm之间。而且一般地，柔性基体110的宽度通常小于基体110的长度。因此，例如厚度可以约为0.1mm，而宽度可以是在10mm的量级上，并且长度可以为100mm或更大。然而最后，柔性基体110的厚度、宽度和长度取决于折叠式柔性电路互连器100的具体使用或应用，在此处并不意味着是限制。
导体层120包括通常使用印刷电路制造方法来形成或界定的电迹线或迹线。导体层120包括可以在印刷电路应用中使用的任何导体材料。例如，可以采用包括但不限于铜、金、铝、镍、焊锡和类似的金属及金属合金的导体材料。在一些实施例中，导体层120包括多层不同金属。这样，导体层120可以包括例如被镍层覆盖的铜层，所述镍层被金层覆盖。在一些实施例中，使用传统的PCB或柔性电路方法将导体层120粘接到或制造在柔性基体110上，包括但不限于使用热定型粘合剂或环氧树脂粘合剂将导体层120粘接到柔性基体110上。在其他实施例中，可以使用蒸气沉积、溅射沉积或导体材料沉积的其他方法来将导体层120沉积到柔性基体110上。通常当导体层120沉积到基体110上时，例如使用电镀将一层附加的导体材料层沉积到初始沉积的导体材料层上面。
导体层120包括一个或多个电迹线。设置电迹线以沿着柔性电路互连器100传送电信号。电迹线也可以传送电力或者用作电接地(例如接地面)。当有两个或更多导体层120时，相邻的层可以合作来传送电信号。例如，第一导体层120的电迹线可以是微波传输线，所述微波传输线与第二导体层120的接地面相结合来工作。导体层120所用的微波传输线的类型可以包括但不限于微波传输带、共面波导、鳍线(fin line)和带状线(stripline)型传输线。而且，该传输线可以是单端传输线和差分传输线之一或全部。
折叠式柔性电路互连器100还包括在柔性基体110中、并在柔性电路互连器100的第一末端116处的相邻(多个)导体层120中的折叠130。在第一末端116处的折叠130在柔性电路互连器100的第一部分102和第二部分104之间。在折叠130处，柔性基体110和相邻导体层120被弯曲或折叠约180度，以获得基本平行的第一和第二部分102、104，如图1A与1B所示。换句话说，作为折叠130的结果，折叠式柔性电路互连器100的第一部分102中柔性基体110的底表面114与折叠式柔性电路互连器100的第二部分104中柔性基体110的底表面114相邻并且相面对。为了简化而非限制，至少折叠130有助于将柔性电路互连器100的第一部分102与第二部分104区别开。
通常，折叠130具有大于零的最小半径rmin。图1C图示了图1B中图示的柔性电路互连器100在该柔性电路互连器100的第一末端116附近的放大侧视图。一般地，确定最小半径rmin以最小化柔性基体110和相邻(多个)导体层120上的应变。在一些实施例中，确定最小半径rmin以有助于在折叠130附近区域中的信号传输。例如，可以选择最小半径rmin以使得折叠130对沿着受控阻抗传输线传播的高频信号的影响最小，此受控阻抗传输线例如是导体层120的微波传输带传输线。在另一个例子中，可以选择最小半径rmin以容纳由导体层120的电迹线所传送的给定最大电流值。
折叠式柔性电路互连器100还包括在柔性电路互连器100的第一部分内与柔性电路互连器100的第一末端116相邻的焊盘阵列140。焊盘阵列140可以被视为导体层120的一部分，因为焊盘阵列140包括与导体层120的各个迹线互连的导体焊盘140的阵列。焊盘阵列140提供了在折叠式柔性电路互连器100的导体层120与不同的电路元件(图1A、1B和1C中未示出)之间进行电连接的方式。例如，该电路元件可以是PCB，例如母板、子系统模块、IC封装或在电子系统中使用的任何类似的设备或电路元件。焊盘阵列140是包括但不限于球栅格阵列(BGA)和针栅格阵列(PGA)的任何类型的栅格阵列接口(GAI)的一部分。焊盘阵列140具有任意阵列形状，包括但不限于矩形形状、多边形形状和基本上圆形的形状。在根据本发明的一个实施例中，焊盘阵列140是具有矩形形状的球栅格阵列(GBA)的一部分。为了简化以下讨论，焊盘阵列140将被称为具有矩形形状的BGA焊盘阵列140，而不会丧失对本发明范围内的其他类型的焊盘阵列140的一般性。
根据本发明的一个实施例，导体层120的第一组电迹线122与BGA焊盘阵列140在BGA焊盘阵列140第一侧142的各个焊盘相连接。第二组电迹线124与BGA焊盘阵列140在BGA焊盘阵列140第二侧144的各个焊盘相连接。BGA焊盘阵列140的第二侧144与柔性电路互连器100的第一末端116相邻。第一组电迹线122从BGA焊盘阵列140的第一侧142处的各个焊盘沿着柔性电路互连器100的第一部分102向柔性电路互连器100的第二末端118延伸。第二组电迹线124从BGA焊盘阵列140的第二侧144处的各个焊盘绕过折叠130并沿着第二部分104向柔性电路互连器100的第二末端118延伸。BGA焊盘阵列140的第二侧144与其第一侧142基本相对。假想的中心线146界定了穿过焊盘阵列140的直线，其将第一组122的迹线和焊盘与第二组124的迹线和焊盘分隔开。然而，一个或多个来自第一组122或第二组124的电迹线跨过假想中心线146而与相对侧的BGA焊盘阵列140的各个焊盘相连接，也是在本发明的范围内的。
图1D图示了BGA焊盘阵列140的示例性实施例的俯视图，其具有位于假想中心线146任一侧的焊盘。具体地，第一组122的电迹线与BGA焊盘阵列140相对中心线146在第一侧142上的各个第一组焊盘相接，而第二组124的电迹线与BGA焊盘阵列140相对中心线146在第二侧144上的各个第二组焊盘相接。
注意，虽然为了简化和清楚起见而将相接的迹线组122、124和各个焊盘分隔开的假想中心线146图示为直线，但其也可以是曲线(未示出)。例如，当或者如果整个BGA焊盘阵列140的连接密度改变时，中心线146是曲线。具体而言，第一组122的一些电迹线可以连接到更接近(或视为在其内)BGA焊盘阵列140的第二侧144的各个焊盘上，而不是更接近第一侧142的焊盘。
折叠式柔性电路互连器100还包括与折叠式柔性电路互连器100的第二末端118相邻的电接口150。电接口150提供了第二末端118与另一个不同电路元件(图1A、1B和1C中未示出)之间的连接。具体而言，当在与第一末端116相邻的BGA焊盘阵列140处和与第二末端118相邻的电接口150处分别被连接到各个电路元件时，折叠式柔性电路互连器100用作不同电路元件之间的电互连器。实质上，折叠式柔性电路互连器100以类似于电路元件之间的互连电缆的方式工作。有利的是，不同电路元件不需要堆叠在一起或者甚至不需要彼此相邻，因为折叠式柔性电路互连器100将它们彼此互连在一起。例如，折叠式柔性电路互连器100可以将与电接口150连接的子系统模块(图1A、1B和1C中未示出)互连到与BGA焊盘阵列140连接的母板上(图1A、1B和1C中未示出)。例如，参见以下将进一步描述的图4A与图4B。
电接口150可以被实现为很多种专用结构中的一种，而仍然在本发明的范围之内。例如，在一些实施例中，电接口150可以具有直线结构，其中(多个)导体层120的电迹线在以直线样式沿着第二末端118的末端边缘排列的连接焊盘处终止。图2A图示了根据本发明一个实施例，具有直线结构的电接口150的折叠式柔性电路互连器100的实施例的透视图。如图2A所示，电接口150被分割为两半，两半中不同的一半分别包括在柔性电路互连器100的第一部分102和第二部分104中。
在其他实施例中，电接口150基本上整个位于柔性电路互连器100与第二末端118相邻的第一部分102中或者第二部分104中。例如，在这种实施例中，电接口150可以包括但不限于BGA、PGA、单直列阵列、双直列阵列、矩形边阵列或以上组合的焊盘阵列。图2B图示了根据本发明的折叠式柔性电路互连器100的实施例的透视图，其中电接口150是BGA焊盘阵列。如图2B所示，作为示例，BGA电接口150位于柔性电路互连器100的第一部分102中。柔性电路互连器100的这种实施例可以用来将一对PCB连接到一起，例如，在BGA焊盘阵列140和BGA电接口150的每一个处分别连接一个PCB。
图2C图示了根据本发明另一实施例的折叠式柔性电路互连器100的透视图，其中电接口150是双直列阵列。如图2C所示，双直列阵列150位于折叠式柔性电路互连器100的第二部分104中与第二末端118相邻。双直列阵列150可以适合于接受、安装和电连接到针型或表面安装型双直列封装中的一个或全部。例如，柔性电路互连器100的这种实施例可以用来将在柔性电路互连器100的第二末端118附近的电接口150处的双直列封装中容纳的IC，连接到在互连器100的第一末端116附近的BGA焊盘阵列140处的母板上。
图2D图示了根据本发明另一实施例的折叠式柔性电路互连器100的透视图，其中电接口150是矩形边阵列。如图2D所示，矩形边阵列150位于折叠式柔性电路互连器100的第二部分104中。例如，柔性电路互连器100的这种实施例可以用来将电接口150处的子系统模块连接到在各个相对末端118、116的BGA焊盘阵列140处的母板上。在图2A-2D的每一个中，为了简化起见省略了导体层120的电迹线，并且为了清楚起见只图示了电接口150的触点焊盘和BGA焊盘阵列140的焊盘。
在具有位于第一或者第二部分102、104中的电接口150的实施例中，柔性电路互连器100一般还包括相对于上述第一折叠130的另一个或者第二折叠130′。第二折叠130′位于柔性电路互连器100的第二末端118处，如图1A、1B、2B、2C和2D中所示。第二折叠130′基本上类似于第一末端处的第一折叠130，这是因为第二折叠130′：基本上将柔性基体110和导体层弯曲约180度；在柔性电路互连器100的第一部分102和第二部分104之间；并且基本上在第二末端118处将第一和第二部分102、104连接起来。作为第二折叠130′的结果，第一和第二部分102、104的“接合”可以是虚的或实际的。当折叠式柔性电路互连器100被制造为沿着柔性基体110的长度没有实际或物理断开的连续“环”时，发生“虚的”接合。当折叠式柔性电路互连器100被制造为平面带，然后被弯曲或折叠以形成“环”时，发生“实际的”接合。在两种情况下，折叠130′基本上将柔性电路互连器100再弯曲180度以易于连接部分102、104。因为折叠103、130′分别出现在两个末端116、118，所以此处柔性电路互连器100的部分102或部分104中的哪一个被称为第一或第二部分是任意选择的而不是限制。同样地，此处末端116、118中的哪一个是第一末端或第二末端也是任意选择的而不是限制。
对于采用实际接合的折叠式柔性电路互连器100的实施例，一般需要仔细考虑在何处“断开”由相接合的柔性基体110形成的环。换句话说，如果折叠式柔性电路互连器100将被制造为平面带然后被折叠来形成环，通常沿着互连器100选择一个方便断开的点。通常，在BGA焊盘阵列140和电接口150之间的柔性基体110和导体层120的环或区域不会在任何点断开。这种断开点在接合期间将需要桥接(多个)导体层120的电迹线，并至少产生一个附加步骤。相反，通常将断开点选择在BGA焊盘阵列140或电接口150内，使得在互连到不同电路元件的同时完成接合。
例如，断口可以沿着BGA焊盘阵列140的中心线146(或曲线)定位。使断口沿着中心线146定位很方便，因为根据此处的界定，没有迹线横穿中心线146，即使中心线146是曲线。因此，在接合这种断口位置期间不要求桥接电迹线。类似地，通常可以在电接口150内选择方便的断口位置。例如，对于图2D中图示的电接口150的直线结构，存在自然的断点。图3A图示了矩形边阵列式电接口150的实施例，其在矩形边阵列150的上半部分和下半部分之间有断口。图3B图示了矩形边阵列150的另一个实施例，其示出了另一个通常很方便的断口位置。在迹线确实跨过中心线146的其他情况下，例如当BGA内与焊盘阵列140相关的连接密度不均匀时，断口位置一般可以确定在或者其中，或者柔性电路互连器中方便地不要求桥接的其他地方。所有这种位置都在本发明的范围内。而且，虽然不是理想的，但将断口定位成最后还是需要桥接电迹线或焊盘，也在本发明的范围内。
在一些实施例中，可以采用一个或多个刚性件来向折叠式柔性电路互连器100提供结构支承。在这种实施例中，折叠式柔性电路互连器100可选地可以包括刚性件160。取决于实施例，刚性件160可以用导电材料或非导电材料制造。例如，在一些实施例中导电金属板可以用作刚性件160。除了为折叠式柔性电路互连器100提供结构支承，导电刚性件160，尤其是金属板导电刚性件160可以帮助安装到BGA焊盘阵列140和/或电接口150上的电路元件散热。而且，导电刚性件160可以用来在柔性电路互连器100的第一和第二部分102、104之间提供电屏蔽。在其他实施例中，可以采用非导电刚性件160来分别将第一和第二部分102、104的相邻表面上的电迹线电绝缘。图2D、4A、4B、5A和5B中图示了刚性件160。
除了以上详细描述的部分，折叠式柔性电路互连器100还可以包括将一个导体层120的迹线或其他部分电连接到一个或多个其他导体层120的过孔或其他类似结构。而且，可以涂覆例如阻焊(solder mask)之类的涂覆层和额外绝缘层，以覆盖在柔性基体表面112、114的一个或全部上或相邻的导体层120的部分。例如，可以涂覆保护性绝缘涂覆层以覆盖与柔性基体110的顶表面112相邻的导体层120的迹线。涂覆层中与BGA焊盘阵列140的焊盘一致的孔或空隙可以用作阻焊，以防止焊锡回流期间焊锡球与相邻的焊盘短接。可以结合折叠式柔性电路互连器100而采用柔性基体110的这种涂覆层或者附加层中的任何一种，并且仍然在本发明的范围内。
如上所述，折叠式柔性电路互连器100有助于连接两个不同的电路元件。图4A图示了将子系统模块172连接到母板174上的折叠式柔性电路互连器100的实施例的透视图。具体而言，互连器100在图4A中图示为到母板174的“第一”或“底”侧或表面的示例性连接。图4B图示了折叠式柔性电路互连器100的BGA焊盘阵列140和母板174之间的球栅阵列连接的放大侧视图，该球栅阵列连接在图4A中未图示。采用焊锡球176来将折叠式柔性电路互连器100的BGA焊盘阵列140电连接到母板174的匹配BGA焊盘阵列178。在图4A中，使用子系统模块172的与矩形边阵列150对齐的连接针脚173，来将子系统模块172焊接到矩形边阵列150上。
如图4A所示，利用了柔性基体110的柔性。具体而言，折叠式柔性电路互连器100的弯曲180使得子系统模块172能够相对母板174成一定角度(不限于图示的直角)而定位。图4A还图示了刚性件160。刚性件160位于弯曲180之前和之后两侧。图2C和2D也图示了弯曲180，并且图2D也图示了刚性件160。虽然图2D和图4A中通过举例图示了在弯曲180之前和之后的刚性件160，但刚性件160可以位于折叠式柔性电路互连器100中的任何位置并且仍然在本发明的范围内。具体而言，刚性件160的位置一般由折叠式柔性电路互连器100的具体实施所规定。
图4C图示了根据本发明另一个实施例，将子系统模块连接到母板上的折叠式柔性电路互连器的实施例的透视图。具体而言，图4C所图示的折叠式柔性电路互连器100具有到母板174的“第二”或“顶”侧或表面的示例性连接。该连接采用了使用焊锡球(未示出)来将包括折叠式柔性电路互连器100的BGA焊盘阵列140的栅格阵列接口，连接到母板174的匹配BGA焊盘阵列。不同于本领域公知的其他柔性电路互连器，折叠式柔性电路互连器100允许BGA焊盘阵列140位于互连器100的第一或第二部分102、104，使得提供了连接到母板174的顶侧或底侧的灵活性。
此外，除了电接口150折叠式柔性电路互连器100可选地可以包括用于一个或多个电子部件(即其他(多个)不同电路元件)的一个或多个电接口。例如，如图4C所示，电子部件190可以安装到位于第一部分102中靠近第一折叠130的其他接口上。(多个)其他接口可以是上述用于电接口150的任意电接口类型，或者是不同接口。电子部件190可以是例如驱动电路或时钟和数据恢复电路，或者另一个不同电路元件。在实践中，这种其他电子部件190可以提供任何数量的功能，并且可以安装到各个其他接口，所述其他接口基本上位于第一部分102和第二部分104之一或全部中沿着折叠式柔性电路互连器100的长度方向的任何位置。
图5A图示了采用根据本发明实施例的折叠式柔性电路互连器210的光学模块200。图5B图示了图5A中图示的折叠式柔性电路互连器210的一部分的放大截面图。光学模块200从光纤通道发射和/或接收多个光学信号。光学模块200将接收到的光学信号转换成高频电信号。高频电信号被传输到母板(未示出)来处理。由位于折叠式柔性电路互连器210的一个末端的附近或邻近处的BGA焊盘阵列212来提供到母板的连接。例如，除了本发明的折叠式柔性电路互连器210外，光学模块200基本上与Giboney等人的美国专利NO.6,318,909B1所描述的相似，其在此处通过引用而被结合。折叠式柔性电路互连器210基本上与上述折叠式柔性电路互连器100相似。
具体而言，光学模块200包括光学单元220，光学单元220例如是但不限于高通道数光学单元(high channel count optical unit)220。光学单元220可以是光学接收器、光学发射器或者光学收发器。例如，光学单元220可以是基本上与Giboney等人的美国专利NO.6,318,909B1所描述的相似的芯片安装盒(chip mounted enclosure，CME)，其在此处通过引用而被结合。光学单元220连接到折叠式柔性电路互连器210的矩形边阵列214，所述矩形边阵列214在末端处或者其附近或邻近处，该末端与离BGA焊盘阵列212最近的末端相对。光学单元220的封装针脚(未示出)可以利用任何传统的连接技术而连接到矩形边阵列214的焊盘(未示出)上，这些技术包括但不限于引线接合(wire bonding)、焊接和导电粘合剂粘合。而且，结合BGA焊盘阵列212而采用焊锡球来将折叠式柔性电路互连器210连接到母板的匹配BGA焊盘阵列(未示出)上。折叠式柔性电路互连器210的微波传输线迹线216(在图5B中示出了，但为了清楚在图5A中省略了)将矩形边阵列214连接到BGA焊盘阵列212上。折叠式柔性电路互连器210的接地面218(同样在图5B中示出了，但为了清楚在图5A中省略了)通过矩形边阵列214连接到光学单元220的地，并通过BGA焊盘阵列212连接到母板的地。柔性基体217分隔开并支承微波传输带迹线216和接地面218。传输带迹线216和接地面218沿着折叠式柔性电路互连器210的第一部分210a和第二部分210b两者的柔性基体217的相对表面延伸。通常，微波传输带迹线216沿着折叠式柔性电路互连器210的顶表面或外表面延伸，而接地面218沿着折叠式柔性电路互连器210的底表面或内表面延伸。
光学单元220从一个或多个信号通道接收和/或发射光学信号，所述一个或多个信号通道由一个或多个光纤光学线(未示出)所传送。例如当光学单元220接收光学信号时，光学信号被光学单元220转换成高频电信号。此电信号被折叠式柔性电路互连器210的微波传输线迹线216传送到母板来处理。类似地，当光学单元220发射光学信号时，来自母板的电信号被微波传输线迹线216传送到光学单元220。在光学单元220中，电信号被转换成光学信号并被发射到(多条)光纤光学线中。当光学单元220是收发器时，光学单元220既发射又接收光学信号。
例如，所述一个或多个通道可以由多个并行光纤传送，每个光纤对应一个通道。在另一个例子中，单个光纤可以包含多个通道，每个通道由不同的波长或频率传送(例如，波分复用)。在另一个例子中，多个通道可以由多个并行光纤的组合来传送，所述光纤中的一个或多个可以传送多个通道。在最后一个例子中，光学单元220可以被称为并行光学波分复用光学单元220。
第一和第二部分210a、210b之间的刚性件219有助于向折叠式柔性电路互连器210提供结构支承。此外，在光学单元220附近，刚性件219还可以用作散热器。或者，可以将单独的散热器(未示出)结合到折叠式柔性电路互连器210中以帮助散去光学单元220所产生的热。
光学模块200包括了折叠式柔性电路互连器100的上述所有特征和优点。例如，图5A中图示的光学模块200的实施例也包括折叠式柔性电路互连器210中的弯曲。折叠式柔性电路互连器210的可弯性方便容纳光学单元220相对于母板的多种方位，以完成最终互连。
由此，已经描述了根据本发明互连不同电路元件的各个实施例。具体而言，已经描述了折叠式柔性电路互连器和包含折叠式柔性电路互连器的光学模块。应当理解到上述实施例只是举例说明代表本发明原理的许多具体实施例中的一部分。本领域技术人员可以容易地设计出大量其他布置而不会脱离本发明的范围。

Claims (29)

1. 一种电路互连器包括：
基体，在所述互连器的第一末端处具有折叠；和
被所述基体所支承的导体层，所述导体层包括高频传输线和栅格阵列接口的焊盘阵列，所述栅格阵列接口的所述焊盘阵列与所述第一末端相邻，所述传输线连接到所述焊盘阵列的焊盘，
其中所述折叠在所述互连器的第一部分和第二部分之间，使得所述第一部分沿着所述互连器从所述折叠延伸出去的长度方向平行于所述第二部分，且
其中所述互连器将不同的电路元件连接到一起而无需将所述元件竖直堆叠以进行互连。
2. 如权利要求1所述的电路互连器，其中所述基体的材料是从柔性的或可弯的材料、刚性材料和半刚性材料中选择的一种，并且其是可折叠的。
3. 如权利要求1所述的电路互连器，其中所述焊盘阵列是互连焊盘的阵列，所述焊盘阵列是所述栅格阵列接口的一部分，所述栅格阵列接口是从球栅格阵列和针栅格阵列中选择的一种。
4. 如权利要求1所述的电路互连器，还包括：
支承所述基体的刚性件，所述刚性件在所述第一部分和第二部分之间、与所述基体的与支承所述传输线和所述焊盘阵列的表面相对的表面相邻。
5. 如权利要求1所述的电路互连器，还包括所述第一部分和所述第二部分中的弯曲，所述弯曲改变了所述第一末端相对于所述互连器的第二末端的方位，所述第二末端和所述第一末端是所述互连器的相反两端。
6. 如权利要求1所述的电路互连器，其中所述导体层还包括：
与所述互连器的第二末端相邻的电接口，所述第二末端和所述第一末端是所述互连器的相反两端，所述电接口连接到所述传输线。
7. 如权利要求6所述的电路互连器，其中所述焊盘阵列和所述电接口与所述基体的表面相邻，所述表面在所述平行的第一和第二部分之间的空间外面，所述焊盘阵列在所述第一部分中而所述电接口在所述第一部分和所述第二部分中的一个或两者中。
8. 如权利要求7所述的电路互连器，还包括由所述基体的第二表面支承的另一个导体层，所述第二表面在所述平行的第一和第二部分之间的空间之内。
9. 如权利要求7所述的电路互连器，其中所述电接口是从球栅格阵列和针栅格阵列、双直列阵列以及四边或矩形边阵列中选择的一部分栅格阵列接口的一种或多种。
10. 如权利要求7所述的电路互连器，还包括弯曲，所述弯曲改变了与所述第二末端相邻的所述电接口和与所述第一末端相邻的所述焊盘阵列中的一个相对于另一个的方位平面。
11. 如权利要求7所述的电路互连器，其中所述焊盘阵列连接到与所述互连器的所述第一末端相邻的第一电路元件，所述电接口连接到与所述互连器的所述第二末端相邻的第二电路元件，所述第一电路元件和所述第二电路元件以等于或小于所述电路互连器长度的距离分开。
12. 如权利要求1所述的电路互连器，其中所述基体在所述互连器的第二末端处具有第二折叠，所述第二末端和所述第一末端是所述互连器的相反两端，使得所述第一部分和所述第二部分位于所述折叠与所述第二折叠之间，所述基体形成环。
13. 一种折叠式柔性电路互连器，包括：
柔性基体，在所述互连器的第一末端处具有第一折叠并在所述互连器的第二末端处具有第二折叠，所述第二末端和所述第一末端是所述互连器的相反两端；和
被所述基体所支承的导体层，所述导体层包括一个或多个电迹线和栅格阵列接口的焊盘阵列，所述焊盘阵列与所述第一末端相邻并连接到所述电迹线中的一个或多个，
其中所述互连器的第一部分和第二部分在所述第一折叠和第二折叠之间，使得所述第一部分平行于所述第二部分，且所述基体形成环，且
其中所述折叠式柔性电路互连器将不同的电路元件连接到一起而无需将所述元件竖直堆叠以进行互连。
14. 如权利要求13所述的折叠式柔性电路互连器，其中所述电迹线中的一个或多个是支持微波和毫米波信号传播中的一种或两种的传输线。
15. 如权利要求13所述的折叠式柔性电路互连器，还包括弯曲，所述弯曲改变了所述第一末端和所述第二末端中的一个相对于另一个的方位平面。
16. 如权利要求13所述的折叠式柔性电路互连器，其中所述基体和所述导体层被制造为具有两个分离的端部的平面结构，所述结构被接着折叠成使得所述两个分离的端部互相靠近以形成所述互连器。
17. 如权利要求13所述的折叠式柔性电路互连器，其中所述导体层还包括：与所述互连器的所述第二末端相邻的电接口，所述电接口连接到所述电迹线中的一个或多个。
18. 如权利要求17所述的折叠式柔性电路互连器，其中所述焊盘阵列和所述电接口与所述基体的表面相邻，所述表面在所述平行的第一和第二部分之间的空间外面，所述焊盘阵列在所述第一部分中而所述电接口在所述第一部分和所述第二部分中的一个或两者中。
19. 如权利要求17所述的折叠式柔性电路互连器，其中所述栅格阵列接口是从球栅格阵列和针栅格阵列中选择的一种栅格阵列接口，且其中所述电接口是从球栅格阵列和针栅格阵列、双直列阵列以及四边或矩形边阵列中选择的另一种栅格阵列接口的一部分的一种或多种。
20. 如权利要求17所述的折叠式柔性电路互连器，其中所述导体层还包括：在所述互连器的所述第一末端和所述第二末端之间的另一个电接口，所述另一个电接口连接到所述电迹线中的一个或多个。
21. 一种光学模块，包括光学单元；和折叠式柔性电路互连器，所述互连器具有第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分在所述互连器的第一末端处的第一折叠和所述互连器的第二末端处的第二折叠之间，所述第二末端和所述第一末端是所述互连器的相反两端，所述第一部分沿着所述互连器的长度方向平行于所述第二部分，其中所述折叠式柔性电路互连器将所述光学单元连接到母板上而无需将所述光学单元和所述母板竖直堆叠以进行互连。
22. 如权利要求21所述的光学模块，其中所述折叠式柔性电路互连器在所述互连的母板和光学单元之间承载高频信号，所述高频信号是微波和毫米波频率信号中的一种或两种。
23. 如权利要求21所述的光学模块，其中所述光学单元是光学接收器、光学发射器和光学收发器之一。
24. 如权利要求21所述的光学模块，其中所述折叠式柔性电路互连器包括栅格阵列接口的焊盘阵列和电接口，所述焊盘阵列位于与所述第一折叠相邻的所述第一部分中，所述电接口位于所述第一部分和与所述第二折叠相邻的所述第二部分中的一者或两者中，所述焊盘阵列连接到所述母板，所述电接口连接到所述光学单元。
25. 如权利要求24所述的光学模块，其中所述折叠式柔性电路互连器还包括导体层，所述导体层包括电迹线，所述电迹线将所述焊盘阵列连接到所述电接口。
26. 如权利要求25所述的光学模块，其中所述电迹线包括从微波传输带型传输线、共面波导、带状线型传输线和鳍线型传输线中选择的一种高频传输线。
27. 如权利要求24所述的光学模块，其中所述栅格阵列接口是从球栅格阵列和针栅格阵列中选择的一种，且其中所述电接口是从球栅格阵列和针栅格阵列、矩形边阵列以及双直列阵列中选择的一部分栅格阵列接口之一。
28. 如权利要求24所述的光学模块，其中所述折叠式柔性电路互连器还包括位于所述第一部分和所述第二部分之一中的另一个电接口，所述第一部分和所述第二部分在所述第一折叠和所述第二折叠之间，所述另一个电接口连接到另一个电部件。
29. 如权利要求21所述的光学模块，其中所述折叠式柔性电路互连器包括：被基体所支承的导体层，所述导体层包括电迹线；栅格阵列接口的焊盘阵列，所述焊盘阵列被所述基体支撑并与所述互连器的所述第一末端相邻，所述焊盘阵列具有连接到所述导体层的所述电迹线的第一互连焊盘；电接口，所述电接口被所述基体支撑并与所述互连器的所述第二末端相邻，所述电接口具有连接到所述导体层的所述电迹线的第二互连焊盘，其中所述导体层在所述光学单元和所述母板之间承载信号。
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