CN100477388C - 触点组件及使用该触点组件的插入物和电连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电气触点，包括第一构件(33)，其具有弹簧性能，及第二构件(34)，其缠绕在第一构件的至少一部分周围，其中第二构件具有比第一构件大的导电率。其中，所述导体缠绕弹簧的至少一部分。或者，所述弹簧形成线圈或螺旋状，且金属线缠绕螺旋弹簧的至少一部分。还提供一种具有的框架(27)的插入物连接器，该框架具有顶表面，底表面及多个孔，所述多个孔以一型态排列且向框架的顶表面及底表面上开口：及多个弹簧，每一个弹簧都具有缠绕在该弹簧至少一部分周围的导体，其中导体具有比弹簧大的导电率；且其中所述多个弹簧之一被放置在每一个所述孔中，以便每一个导体的至少一部分暴露在框架的顶表面及底表面之上。

Description

触点组件及使用该触点组件的插入物和电连接器
技术领域
本发明总体上涉及一种电气互连装置，尤其是涉及位于集成电路封装与基板之间的电气界面上或电连接器与另一电连接器之间的电气界面上的触点。
背景技术
高密度集成电路(IC)封装将LSI/VLSt型半导体器件封装在壳体中是大家所熟知的。这些集成电路封装的输入/输出脚通常以稠密方式布置(有时候多于200个紧密地间隔开的触点)，集成电路封装的输入/输出脚直接焊接至基板，例如印刷布线或电路板(PCB)，会产生与任何焊接错误的检验及修正有关的问题。
承座格栅阵列(LGA)连接器用以互连集成电路封装至印刷电路板(PCB)是大家所熟知的。承座格栅阵列(LGA)连接器在与印刷电路板连接时典型上不需要焊接程序。参照图1，现有技术的承座格栅阵列(LGA)组件用以将具有形成在底表面上的多个扁平接触垫12的1C封装7互连到以规则形式布置在印刷电路板9表面上的接触垫16上。目前的技术允许导电性垫12及导电性垫16以中心至中心的间隔大概是1/2mm到1mm(如图1中“a”所指示的尺寸)被排列，其具有进一步小型化的可能且是不可避免的。
现有技术的承座格栅阵列(LGA)组件大家所熟知的，它包括绝缘壳体及多个弹性导电性触点，所述触点容纳在形成在壳体中的通道内。弹性导电性触点典型上在绝缘壳体的上表面及下表面上具有暴露的部分以接合扁平接触垫12、16。当1C封装7被精确地放置的与印刷电路板9覆盖对齐接合时，扁平接触垫12与扁平接触垫16接合，一个正常力量被施加至每一个弹性导电性触点的暴露的部分以与各个接触垫电气及机械接合。
与现有技术的承座(land)格栅阵列(LGA)相关的弹性导电性触点具有各式各样的形状。一种一般使用的弹性导电性触点的形式是包括通过弯曲部分连接的两个自由瑞，所述弯曲部分提供在与1C封装及印刷电路板接合时的弹性能量的储存。现有技术的弹性导电性接点一般是弹簧形式的单一金属结构，以提供在工作时所需的弹性反应，同时亦用作导电性元件用以电气连接。典型地，一种贵金属及阻挡层金属电镀组合应用至弹簧表面以预防腐蚀且用以加强电气接触。通常的情形是电镀并不具有足够的厚度用于沿弹簧表面的电气导通。现有技术的弹性导电性触点的范例可能在美国第2,153,177；3,317,885；3,513,434；3,795,884；4,029,375；4,810,213；4,820,376；4,838,815；4,922,376；5,030,109；5,061,191；5,232,372及5,473,510号专利案中可发现到。上述专利在此列为本专利申请案之参考文献。
发明内容
现有技术中存在的一个问题是用以构成弹簧的非常好的材料，例如高强度钢，并不是非常好的电导体。换句话说，一种良好的电导体，例如铜合金或贵重的金属，通常并不是好的弹簧材料。需要一种更简化的弹性导电性触点，该弹性导电性触点结合了弹簧特性及高导电性看起来相对的需求。因此，需要一种使用在承座格栅阵列(LGA)插座或电连接器的改良的电气触点，该改良的电气触点可以克服现有的电气接触之缺点。
本发明提供一种电气触点，包括第一构件，该第一构件具有弹簧特性，及第二构件，该第二构件缠绕在第一构件的至少一部分周围，其中第二构件具有较第一构件大的导电率。
在一个实施例中，一个或更多的导体走缠绕在弹簧的至少一部分上以增加电流承载能力。
在另一实施例中，弹簧形成为线圈或螺旋状，且具有金属线缠绕在螺旋状弹簧的至少一部分上。在本实施例的一个形式中，弹簧具有多圈且金属线缠绕在多圈中的至少两圈的周围。在本实施例的另一个形式中，弹簧具有多圈，且金属线缠绕在所有圈周围。在另一个替代的实施例中，多个弹簧接合在一起以提供增强的机械及电气效能。
因此本发明总体上提供一种电气触点，该触点具有用以储存弹性能量的装置及用以导电的装置，所述导电的装置至少缠绕在用以储存弹性能量的装置。有利地的是，用以导电的装置具有较储存弹性能量的装置大的导电率。
在本发明的另一个实施例中，提供一种插入物连接器，其具有框架，该框架包括顶表面，底表面及以一型态排列且向着框架顶表面和底表面开口的多个孔。提供多个弹簧，其中每一个弹簧具有缠绕在弹簧的至少一部分周围的导体，其中导体具有较弹簧大的导电率。且其中所述多个弹簧之一被放置在多个孔中每一个内，以便每一个导体的至少一部分暴露在框架顶表面及底表面之上。
附图说明
通过下面结合附图对本发明优选实施例的详细描述，本发明的这些和其他特点和优点将被完全批露或更加明显，其中相同的标号表示相同的部件，其中：
图1为现有技术IC封装及印刷电路板的透视图；
图2是IC封装安装到印刷电路板上的透视图，根据本发明实施例形成的插入物放置在它们之间；
图3是依据本发明实施例所形成的第一构件的正视图；
图4是依据本发明实施例所形成的第一构件的正视图，第一构件具有围绕在其周围的第二构件以形成垫接合接触组件；
图5是第二构件的另一实施例的放大分解局部透视图；
图6是第一构件的另一实施例的放大分解局部透视图；
图7是依据本发明另一实施例所形成的第一构件的正视图，该第一构件具有围绕在其周围的另一实施例的第二构件以形成根据本发明另一实施例的垫接合触点组件；
图8是插入物之断面图，其具有由至少两个分散式属构件所形成的多个垫接合触点组件；
图9是图8所示插入物的分解部分断面图，其具有部分IC封装放置在该插入物之上；
图10是插入物的断面固，根据本发明另一实施例其具有由至少两个分散式金属构件所形成的多个垫接合触点组件；
图11是图10所示插入物的分解部分断面图，其具有部分IC封装放置在该插入物之上；
图12是依据本发明另一实施例的垫接合触点组件的正视图，其具有多重导体缠绕在至少一个第一构件周围；
图13是正视图，其示出了图12中本发明另一实施例具有两个导体缠绕在一圈的周围；
图14是正视图，其示出了图12中依据本发明另一实施例的垫接合触点组件的正视图，其由图6中所示的双层金属的材料形成；及
图15是示意图，其示出了依据本发明另一实拖例具有两个螺旋弹簧，它们缠绕在一起且被导体缠绕。
具体实施方式
优选实施例的描述要与附图结合在一起阅读，其被考虑为本发明整体描述的一部分。所绘附图并不需要按比例布置且为了清楚及简洁起见本发明的某些功能可能在大小上被过大的显示或在某些附图中形成。在此描述中，相关术语，例如，“水平”、“垂直”、“上”、“下”、“顶”，和“底”以及它们的派生术语(例如“水平地”，“向下地”、“向上地”等等)，应当解释为在下面的讨论中描述或显示在附图中的方位。这些相关术语是为了方便描述且通常并不旨在需要特定方向。适当时，包括“向内地”相对于“向外地”，“纵向地”相对于“横向地”及类似者的术语将被解释相对于其他一个或相对于延长的轴线，或轴线或旋转的中心。除了特别地描述外，否则关于附着，耦合及类似者，例如“连接的”及“互连的”的术语是指一种关系，其中结构是通过中介结构直接或间接地紧固或附着另一个上，以及可移动或刚性附着或关系。术语“可操作的连接”是这样一种附着，耦合或连接，即允许相关的结构能够通过这种关系如期望地操作。在该申请中，装置加功能条款是通过所描述或示出地预期去涵盖所描述的结构、建议或明显的表达以执行所列举的功能，不仅包括结构性等效而且包括等效性结构。
参照图1至4，本发明提供一种垫接合触点组件20，其由至少两个分散材料形成，优选的是两种不同的金属。在优选实施例中，垫接合触点组件20适于使用在承座格栅阵列(LGA)插入物25中，该承座格栅阵列(LGA)插入物25用将集成电路(1C)封装7互连至印刷电路板9。承座格栅阵列(LGA)插入物25包括壳体或框架27，该壳体或框架27具有多个孔29，所述多个孔以格栅或阵列方式排列，所述阵列对应于多个导电垫12及导电垫16的阵列。限定多个孔29的框架27的部分都被成形和确定尺寸，以便接受及支撑垫接合触点组件20。还提供了用以紧固地将承座格栅阵列(LGA)插入物25安装至印刷电路板9的装置，且一般地用30表示。
参照图3及4，垫接合触点组件20包括第一构件33及第二构件34。第一构件33包括特别适合用作储存弹性能量装置的材料及结构。例如，第一构件33可由众所周知的具有较好的机械特性的一组金属中的一种形成，例如钢、黄铜磷青铜、铍铜，或包含了其他元素化合物以增强其弹簧特性的前述金属的各种合金，所述机械特性包括高弹性模数、高屈服强度，可成形性，及在高温时的松弛阻力。第二构件34包括特别适合用于导电的材料及结构。例如，第二构件34可能由众所周知的具有较好的导电特性、热传导性及可形成性的一组金属中的一种形成，例如黄金、铜、钯、白金或其他高导电性金属或其他用以导电的装置。虽然不是优选的，显示类似的电气及结构特性的非金属，例如复合材料，聚合物或其类似者，也可能被使用以形成垫接合触点组件20，且这也在本发明的范围中。
在优选实施例中，第一构件33可能由金属线、细条、管子、带子或其他适合地可形成的原材料制成线圈或螺旋弹簧，其包括多个第一构件圈35，且包括顶圈35a及底圈35b(图3)。第二构件34可能由金属线、细条、管子、带子或其他适合地可形成的原材料形成，所述材料适于缠绕在第一构件33周围以形成多个第二构件圈36。在第一构件33形成为线圈之前，或之后，第二构件34可能缠绕在第一构件33的周围，只要多个第二构件圈36被放置在第一构件圈35之上。
当然，第一构件33(第二构件34缠绕在其周围)可能被形成各种储存弹性能量的结构及装置，当被压缩、展开或弯曲时所述结构和装置显示弹簧特性。第一构件33所选择的结构必须具有弹性常数以产生弹簧刚度，工作期间该弹簧刚度足以提供可接受水平的接触力，以及适合于顺从及恢复。当与该第一构件33结合时，第二构件34显示出多个曲线状的，向外指向的接触表面43。在工作时，压缩第二构件34会沿着垫12和16与接触表面43之间的界面产生擦拭作用，其是对良好的电气接触的一个需求。必须注意的是为了与垫12、16表面接触在此显示出多重接触表面43，由此提供多余的电气及机械触点。众所周知的贵金属及半贵金属表面涂层可沉积在第一构件33或第二构件34中之一或两者的表面上，以进一步增强垫接合触点组件20的电气、机械及/或腐蚀抵抗能力。
在另一个实施例中，第二构件34的表面可能包括凹槽，肋条或波纹45(参照图5及图7)。在工作时，压缩第二构件34会沿着垫12、16及凹槽、肋条或波纹45之间的界面产生擦拭作用，以增强界面的电气传输特性。在另一个实施例中，垫接合触点组件20形成为一体的细条，例如二金属细条或金属线47，其包括内部弹簧金属部分50及外部导电性金属部分52(参照图6及图14)，以便第一构件33弹簧可以不需要增加第二构件34的第二步骤形成。为了电气接触及导电性，导电性细条形式的第二构件34可能被配置在第一构件33上，或可能有两个或更多第二构件34(参照图12及图13)。在本发明的另一个实施例中，垫接合触点组件20形成为缠绕在一起的两个螺旋弹簧(参照图15)。
参照图8及图9，垫接合触点组件20垂直安排在承座格栅阵列(LGA)插入物25的框架27的每一个孔29中。在此结构中，顶圈35a暴露在框架27的顶表面之上且底圈35b暴露在框架27的底表面之上，以便多个第二构件圈36被放置在适当位置以接合导电性垫12阵列及导电性垫16阵列。在这种方式中，每一个垫接合触点组件20为每一个导电性垫12及导电性垫16提供许多电气接合表面，由此提供多余的电气互连。中间的第一构件圈35用以在与IC封装7及印刷电路板9接合时提供弹性能量的储存。
在本发明另一个实施例中，垫接合触点组件20相对于框架27水平地定位，以便顶圈35a及底圈35b与限定内部孔29的框架27的表面机械接合(参照图10及11)。在此实施例中，放置在顶圈35a及底圈35b中间的第一构件33圈上的第二构件36的部分暴露在框架27顶表面及底表面之上，以便多个第二构件36被放置在适当位置以接合导电性垫12阵列及导电性垫16阵列。再次，中间的第一构件圈35用以在与IC封装7及印刷电路板9接合时提供弹性能量的储存。
需要理解的是，本发明并不限于上述描述和示出的特点结构，而是包括权利要求限定的范围内的修改或等同物。

Claims (22)

1.一种电气触点，包括：具有弹簧特性的第一构件，及缠绕在所述第一构件的至少一部分周围的第二构件，其中所述第二构件具有比所述第一构件大的导电率。
2.一种电气触点，包括：弹簧，所述弹簧具有导体，所述导体缠绕在所述弹簧的至少一部分周围，其中所述导体具有比所述弹簧大的导电率。
3.如权利要求2所述的电气触点，其中所述弹簧具有多圈，且所述导体是缠绕在弹簧的至少两圈周围的金属线，其中所述导体具有比弹簧大的导电率。
4.如权利要求2所述的电气触点，其中所述弹簧具有多圈，且所述导体是金属线，所述金属线缠绕在弹簧的至少两圈周围，以便形成多个第二圈。
5.如权利要求2所述的电气触点，其中所述弹簧具有多个第一圈，且所述导体是金属线，所述金属线缠绕在弹簧的所有圈周围，以便形成多个导体圈。
6.如权利要求2所述的电气触点，其中所述弹簧包括线圈，该线圈包括多圈且具有顶圈及底圈，且所述导体至少缠绕在所述弹簧的顶圈及底圈周围。
7.如权利要求5所述的电气触点，其中所述多个导体圈提供了多个向外指向的弯曲接触表面。
8.如权利要求2所述的电气触点，其中所述弹簧包括螺旋弹簧，且所述导体包括金属线，该金属线缠绕在所述螺旋弹簧的至少一部分周围，其中所述金属线具有比所述螺旋弹簧大的导电率。
9.如权利要求2所述的电气触点，其中所述导体包括外表面，该外表面至少是凹槽、肋条或波纹中的一种。
10.如权利要求2所述的电气触点，其中所述弹簧由具有内部金属芯体和外部金属套层的双层金属材料形成，其中所述外部金属套层具有比内部全属芯体大的导电率。
11.如权利要求2所述的电气触点，其中所述弹簧包括至少两个线圈。
12.一种电气触点，包括：用以储存弹性能量的装置及缠绕在用以储存弹性能量的装置的至少一部分周围并用以导电的装置，其中所述用以导电的装置具有比所述用以储存弹性能量的装置大的导电率。
13.一种电气触点，包括：弹簧，该弹簧具有至少缠绕在其至少一部分周围的至少一个导体，其中所述至少一个导体具有比所述弹簧大的导电率。
14.如权利要求13所述的电气触点：包括至少两个缠绕在所述弹簧至少一部分周围的导体。
15.一种插入物，包括：
框架，该框架具有顶表面，底表面及多个孔，所述多个孔以一型态排列且向框架的顶表面及底表面上开口：及
多个弹簧，每一个弹簧都具有缠绕在该弹簧至少一部分周围的导体，其中所述导体具有比所述弹簧大的导电率；且其中所述多个弹簧中的每一个分别被放置在每一个所述孔中，以便每一个导体的至少一部分暴露在框架的顶表面及底表面之上。
16.如权利要求15所述的插入物，其中所述多个弹簧中的每一个弹簧包括多圈，且具有顶圈及底圈，且所述导体至少围绕所述弹簧的顶圈及底圈缠绕。
17.如权利要求16所述的插入物，其中所述多个弹簧中的每一个弹簧这样定向，即所述顶圈暴露在框架的顶表面之上，且底圈暴露在框架的底表面之上。
18.如权利要求16所述的插入物，其中所述多个弹簧中的每一个弹簧都具有多个第一圈，且所述导体包括金属线，所述金属线围着所述多个第一圈缠绕，以便形成多个导体圈。
19.如权利要求18所述的插入物，其中所述多个弹簧中的每一个弹簧包括多个圈，所述多个圈限定了顶圈及底圈，且所述导体至少围着所述弹簧的顶圈及底圈缠绕。
20.如权利要求18所述的插入物，其中所述多个导体圈提供了多个向外指向的弯曲接触表面。
21.如权利要求18所述的插入物，其中所述多个弹簧中的每一个弹簧包括多个圈，所述多个圈包括顶圈及底圈，且所述导体围着所述多个圈的全部缠绕。
22.一种电连接器，包括：
壳体，该壳体具有第一表面，第二表面及多个孔，所述多个孔以一型态排列且向壳体的第一表面及第二表面上开口：及
多个弹簧，每一个弹簧都具有缠绕在该弹簧至少一部分周围的导体，其中所述导体具有比所述弹簧大的导电率：且其中所述多个弹簧中的每一个分别被放置在每一个所述孔中，以便每一个导体的至少一部分暴露在壳体的第一表面及第二表面之上。
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