CN102484330A

CN102484330A - 表面安装技术（smt）器件连接器

Info

Publication number: CN102484330A
Application number: CN2009801611828A
Authority: CN
Inventors: G.M.弗里德曼
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2029-08-31
Also published as: CN102484330B; US8419447B2; GB2485490B; GB2485490A; WO2011025507A1; US20120088409A1; GB201122155D0; DE112009005194T5

Abstract

一种表面安装技术SMT器件连接器（100），用于将可移除组件（150）连接至衬底（160）。所述SMT器件连接器（100）包括用于接收所述可移除组件（150）的绝缘外壳（135），并且所述绝缘外壳（135）被表面安装至所述衬底（160）上的SMT器件连接器位置。所述SMT器件连接器还包括从所述绝缘外壳（135）的安装表面（137）伸出的两个应力消除桩（110）。所述两个应力消除桩（110）与所述衬底（160）中的两个应力消除桩孔隙（111）相对应，并且所述两个应力消除桩（110）不需要沿所述绝缘外壳（137）的纵轴（140）而被约束在对应的应力消除桩孔隙（111）中，以在SMT回流期间消除所述SMT器件连接器（100）上的应力。

Description

表面安装技术(SMT)器件连接器

技术领域

本技术的实施例总体涉及器件连接器的领域。

背景技术

典型地，传统双列直插式存储模块（DIMM）连接器包括板锁（board lock），所述板锁将DIMM连接器定位和支撑（stake）在印制线路板（PWB）或衬底上的DIMM连接器覆盖区。板锁被定向为与DIMM连接器绝缘体主体的纵轴垂直，并且还在DIMM连接器的纵轴的方向上保持和约束DIMM连接器。在焊接期间，DIMM连接器绝缘体与PWB层压板之间的任何热膨胀系数（CTE）差可以导致对DIMM连接器、焊点（solder joint）和/或PWB的有害影响。如果将DIMM连接器约束在PWB内（例如通过板锁约束），则这些有害影响更加明显。这些有害影响的示例是：DIMM连接器与PWB之间的焊点上的应力、由于DIMM连接器和/或PWB的翘曲和弯曲而引起的开路和短路、以及焊点失效的增大的可能性。

典型地，部分地由于DIMM连接器与PWB的机械连接强度，经由电镀穿孔（PTH）技术将DIMM连接器安装至衬底。然而，在一些实例中，由于可能妨碍利用PTH安装技术的设计需求，可能不能实现PTH。

附图说明

图1示意了根据本发明的实施例的SMT器件连接器的示例。

图2示意了根据本发明的实施例的SMT组装件（assembly）的示例。

图3示意了根据本发明的实施例的SMT组装件的示例。

本说明书中参照的附图应当被理解为不是按比例绘制的，除非特别声明。

具体实施方式

现在将详细参照本技术的实施例，其示例在附图中示意。尽管将结合各个实施例来描述该技术，但是应当理解，并不意在将本技术限于这些实施例。相反，本技术意在覆盖可在由所附权利要求限定的各个实施例的精神和范围内包含的备选、修改和等同替代方案。

此外，在以下具体实施方式中，阐述了许多具体细节，以提供对本技术的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施本技术。在其他实例中，并未详细描述公知的方法、过程、组件和电路，以便不会不必要地使本实施例的各方面晦涩难懂。

将DIMM卡连接在DIMM连接器中会引起对DIMM连接器与衬底之间的连接点的过度的力，这是由于DIMM卡可以充当连接器的扩展并充当可给焊点加应力从而断裂的大杠杆。因此，典型地，DIMM连接器通过PTH连接至衬底，这部分地由于PTH焊点的机械强度是与衬底的焊接附着的最强手段。

一般地，PTH组件将具有与PWB上的多个电镀穿孔（例如通孔）相对应的多个引脚。将PTH组件置于PWB上，其中，引脚安置于对应的穿孔中。通过波焊接工艺来对具有PTH组件的PWB进行放置，该波焊接工艺对板中的组件引脚从其伸出的底侧施加焊料。焊料经由毛细管作用进入电镀穿孔，并且随后固化。因此，组件电气和机械连接至PWB。

相应地，在衬底中的对应的穿孔中插入的DIMM连接器的引脚的机械强度是与表面安装技术（SMT）的更普遍的安装工艺相比典型地经由PTH将DIMM连接器安装至衬底的一个原因。然而，可能有利的是，经由SMT而不是PTH将DIMM连接器安装至衬底。

一般地，SMT组件具有与PWB上的焊盘（bonding pad）相对应的可焊接引线。将焊膏压钢印到PWB的焊盘上。然后，将SMT组件置于PWB上，并且将SMT组件与对应的涂覆有焊膏的焊盘对齐并置于这些焊盘中。典型地，在传送带化的回流焊炉或者使PWB和组件的温度达到焊膏的熔点之上的温度的其他加热器件中对具有所放置的SMT组件的PWB进行加热。在冷却PWB和组件之后，焊料返回至将组件电气和机械接合至PWB的固态。

图1至3示意了SMT器件连接器和SMT组装件的示例。图1示意了根据本发明的实施例的用于将可移除组件（未示出）连接至衬底160的SMT器件连接器100。图1示意了在关系上与衬底160对齐的SMT器件连接器100。

图2示意了SMT组装件200的分解等距视图，SMT组装件200包括可移除组件150（如DIMM卡）、SMT器件连接器100（例如，SMT DIMM连接器、外围组件互连（PCI）、Rambus直插式存储模块（RIMM）连接器）和衬底160（如PWB）。图2示意了可移除组件150、SMT连接器器件100和衬底160之间的物理关系。

图3示意了经由可焊接引线155电气连接至衬底160的SMT器件连接器的侧视图。可焊接引线155与衬底160上的焊盘165相对应。焊膏130布置在焊盘165上，如以上针对SMT工艺所述。

SMT器件连接器100包括顶出器（ejector）130、绝缘外壳135、应力消除桩110和定位桩114。顶出器130用于从SMT器件连接器顶出可移除组件。在一个实施例中，该可移除组件是DIMM卡，SMT器件连接器是SMT DIMM连接器。应当认识到，SMT器件连接器可以是能够焊接至PWB电气和机械互连的任何SMT器件连接器。

绝缘外壳135用于接收可移除组件（如DIMM卡）。绝缘外壳包括底表面137。底表面包括多个可焊接引线155（图3所示），可焊接引线155与衬底160上的多个焊盘165（图3所示）相对应。在SMT工艺期间，如上所述，通过焊接将引线机械和电气连接至焊盘。

定位桩114沿着SMT器件连接器上的纵轴而中央定位，并用于在SMT工艺期间将SMT器件连接器和多个焊点与衬底160的对应焊盘165对齐定位。定位桩114刚性地安置于衬底160上的对应PTH 115内，并随后在SMT工艺期间焊接至板。换言之，PTH 115是接收定位桩114的孔隙（aperture）。在一个实施例中，定位桩114包括便于将定位桩插入对应的PTH 115中的圆形远端。在另一实施例中，定位桩114是从SMT器件连接器的底表面伸出的矩形截面。矩形截面包括前壁125和侧壁，其中，前壁比侧壁长。前壁125或纵壁被定向为与SMT器件连接器的纵轴140垂直。在一个实施例中，SMT器件连接器100的纵轴140是从远端延伸至相对远端的轴。

在一个实施例中，定位桩114是位于PTH 115中的金属桩（如图2所示）。PTH 115包括便于在SMT工艺期间将SMT器件连接器焊接至衬底160的焊膏130。

在另一实施例中，定位桩114是由PTH或非电镀穿孔（NPTH）接收的金属板锁。在另一实施例中，定位桩114是NPTH中的非焊接塑料桩。

应力消除桩110从绝缘外壳135的安装表面137伸出。应力消除桩110与衬底160中的应力消除桩孔隙111相对应。应力消除桩110安置在应力消除孔隙111内，并随后在SMT工艺期间焊接至衬底160。在一个实施例中，应力消除孔隙111是PTH。在另一实施例中，应力消除桩110是非焊接塑料桩。在另一实施例中，应力消除桩110是由PTH或非电镀穿孔（NPTH）接收的金属板锁。

应力消除桩110被配置为在SMT工艺期间以及在焊接工艺之后使连接器针对在SMT器件连接器100上引发的应力而稳定。在SMT回流工艺期间，将SMT器件连接器100和衬底160加热至焊膏的熔点之上的温度。如果SMT器件连接器100的CTE与衬底160的CTE不同（典型地，存在微小差异），则SMT器件连接器不与衬底160成比例地扩张（expand），这可能导致对SMT器件连接器和衬底这二者都引发应力。此外，如果在SMT回流工艺期间SMT器件连接器刚性地附于衬底，则由于衬底的热引发的尺寸改变，促使SMT器件连接器扩张（反之亦然），这可能导致SMT器件连接器和衬底翘曲。相应地，在SMT器件连接器和PWB这二者上都引发应力。特别地，传统板锁限制了机械力经过连接器的平移，这可能导致焊点在焊接之后破裂。传统板锁可以是NPTH或PTH。NPTH的示例是不可焊接塑料桩或未焊接（unsoldered）金属桩。PTH的示例是可焊接金属桩。

此外，SMT器件连接器和衬底的翘曲产生了SMT器件连接器与衬底之间的间隙，这是由于SMT器件连接器和衬底不共面。由此，当手动连接器件（如DIMM）和/或从SMT器件连接器移除该器件时，对SMT器件连接器和衬底施加将翘曲“弄平（flatten）”的力。对翘曲的弄平引发了SMT器件连接器、衬底和任何周围组件上的应力。此外，还对SMT器件连接器和衬底施加力矩，这还引发周围组件上的附加应力。

应力消除孔隙111允许应力消除桩110沿SMT器件连接器100的纵轴140的方向自由滑动，这是由于在SMT器件连接器的纵轴的方向上，应力消除孔隙111的长度比应力消除桩110的长度更长，直到软焊料已被固化为止。换言之，不需要应力消除桩以在SMT器件连接器的纵向方向上制约SMT器件连接器。然而，应力消除孔隙111在与SMT器件连接器100的纵轴140正交的方向上约束了应力消除桩110，以便于将SMT器件连接器定位在衬底100上的SMT器件连接器覆盖区。应当认识到，应力消除孔隙111包括便于将SMT器件连接器安装至衬底160的焊膏130。

在一个实施例中，共同地，定位桩114和应力消除桩110用于相同功能，包括但不限于：（1）在焊接工艺期间使连接器稳定；以及（2）对连接器桩焊接添加支持，以帮助对抗可能在卡插入/抽出期间损坏焊点的杠杆效应（levering effect）。

由于体积位移（volume displacement），应力消除桩110提供了充足的焊接槽填充。换言之，应力消除桩110的体积在应力消除孔隙111内提供了充足的焊料位移。

在SMT器件连接器和衬底这二者由于SMT回流工艺的加热而扩张时，应力消除孔隙111允许SMT器件连接器100扩张，并增加了保持与衬底160共面的机会，即使它们具有不同CTE也是如此。特别地，在SMT器件连接器100扩张时，应力消除桩110在SMT应力消除孔隙111内自由滑动。由此，SMT器件连接器在回流工艺期间在衬底上保持平坦（flatter），这是由于SMT器件连接器能够在SMT回流的加热和冷却期间松弛。相应地，在焊点上引发更小的应力，这就得到了改进的焊点可靠性（例如，更少的开路和短路）。

应当认识到，典型地，始终存在一些CTE失配，因此始终存在一定的扭曲或弯曲度。然而，位于应力消除孔隙111中的应力消除桩110通过在回流工艺期间不以错误的方式约束连接器来最小化扭曲或弯曲。此外，位于应力消除孔隙111中的应力消除桩110的定向在不将其钉在PTH的边界处的情况下允许一定扩张。

在一个实施例中，应力消除桩110包括圆形远端，该圆形远端便于将桩插入对应的应力消除桩孔隙中，不论是通过机器放置还是通过手放置。例如，圆形（例如锹状）有助于防止在插入期间绊住角。在另一实施例中，应力消除桩110是从SMT器件连接器100的安装表面137伸出的矩形截面。矩形截面包括前壁127和侧壁，其中，前壁比侧壁长。前壁127或纵壁被定向为与SMT器件连接器100的纵轴140平行。

应力消除桩110包括穿孔120。穿孔120与前壁127正交地伸出。穿孔120被配置为增强SMT器件连接器与衬底之间的焊点强度。

在一个实施例中，应力消除桩110具有约为衬底160的厚度一半的长度（从安装表面137至桩110的远端的距离）。在另一实施例中，应力消除桩110长度允许有效地使用埋入插入式回流（BIR）技术。一般地，BIR涉及：在SMT工艺期间将电镀穿孔部分焊接至衬底上的电镀穿孔中，其中，引脚故意地更短，近似为PWB的厚度的一半，以便于引脚周围良好的圆周和纵向焊料聚结。BIR依赖于在表面安装膏钢印工艺期间沉积在衬底（如PWB）的顶侧上且沉积到PTH中的焊膏，以提供SMT引线和PTH引脚这二者的焊点形成所必须的焊料和焊剂。在焊炉回流工艺期间，焊料被熔化，并沿焊尾（solder-tail）的表面和衬底的电镀穿孔筒（例如槽111）的壁变湿。表面张力和毛细管作用在引脚（例如桩110）周围并沿该引脚分布焊料。

由此描述了本发明的各个实施例。尽管在具体实施例中描述了本发明，但是应当认识到，本发明不应被解释为受这些实施例限制，而是应当根据以下权利要求来解释。

Claims

1.一种表面安装技术SMT器件连接器（100），用于将可移除组件（150）连接至衬底（160），所述器件连接器包括：

用于接收所述可移除组件（150）的绝缘外壳（135），其中，所述绝缘外壳（135）被表面安装至所述衬底（160）上的SMT器件连接器位置；以及

从所述绝缘外壳（135）的安装表面（137）伸出的两个应力消除桩（110），所述两个应力消除桩（110）与所述衬底（160）中的两个应力消除桩孔隙（111）相对应，并且所述两个应力消除桩（110）不需要沿所述绝缘外壳（137）的纵轴（140）而被约束在所述对应的应力消除桩孔隙（111）中，以在SMT回流期间消除所述SMT器件连接器（100）上的应力。

2.根据权利要求1所述的SMT器件连接器，其中，所述SMT器件连接器包括：

SMT双列直插式存储模块DIMM连接器（100）。

3.根据权利要求1所述的SMT器件连接器，包括：

从所述绝缘外壳安装表面（137）中央伸出的定位桩（114），用于将所述SMT器件连接器（100）定位至所述对应的SMT器件连接器位置，并且所述定位桩（114）刚性地安置于所述衬底（160）中。

4.根据权利要求1所述的SMT器件连接器，其中，所述定位桩（114）包括：

与所述绝缘外壳纵向方向垂直的纵向表面（125）。

5.根据权利要求1所述的SMT器件连接器，其中，所述两个应力消除桩（110）中的每一个包括：

与所述绝缘外壳纵向方向平行的纵向表面（127）。

6.根据权利要求1所述的SMT器件连接器，其中，所述两个应力消除桩中的每一个包括：

与所述应力消除桩纵向表面（127）正交的穿孔（120）。

7.一种表面安装技术SMT组装件（200），包括：

SMT器件连接器（100）；

衬底（160），其中，所述SMT器件连接器（100）被表面安装至所述衬底（160）；

从所述SMT器件连接器的安装表面（137）伸出的两个应力消除桩（110），所述两个应力消除桩（110）与所述衬底中的两个应力消除桩孔隙（111）相对应，并且所述两个应力消除桩（110）不需要沿所述SMT器件连接器（100）的纵轴（140）而被约束在所述对应的应力消除桩孔隙（111）中，以在SMT回流期间消除所述SMT器件连接器（100）上的应力。

8.根据权利要求7所述的SMT组装件，其中，所述SMT器件连接器包括：

SMT双列直插式存储模块DIMM连接器（100）。

9.根据权利要求7所述的SMT组装件，包括：

与所述SMT器件连接器（100）相连接的DIMM（160）。

10.根据权利要求7所述的SMT组装件，包括：

从所述SMT器件连接器安装表面（137）伸出的定位桩（114），所述定位桩（114）刚性地安置于所述衬底（160）中的对应的定位桩孔隙（115）中。

11.根据权利要求10所述的SMT组装件，其中，所述定位桩（114）从所述SMT器件连接器安装表面（137）的中央伸出。

12.根据权利要求7所述的SMT组装件，其中，所述两个应力消除桩（110）从所述SMT器件连接器安装表面（137）的相对远端伸出。

13.根据权利要求7所述的SMT组装件，其中，所述定位桩（114）包括：

与所述SMT器件连接器纵向方向垂直的纵向表面（125）。

14.根据权利要求7所述的SMT组装件，其中，所述两个应力消除桩（111）中的每一个包括：

与所述SMT器件连接器纵轴（140）平行的纵向表面（127）。