CN102738640A - 电互连装置 - Google Patents

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Abstract

一种电互连装置(106)包括具有框架壁(116)的框架(114)，其限定了沿插槽轴(144)在框架的开口顶部(140)和开口底部(142)之间延伸的插槽(118)。插槽配置为通过开口顶部收纳第一电气元件(102)。触点组件(108)包括保持导电的弹性柱(122)的阵列的绝缘载体(120)。每个弹性柱具有相对的第一和第二端部(130，132)，弹性柱在第一和第二端部之间是内部导电的。弹性柱配置为电互连第一电气元件至第二电气元件(104)。绝缘载体配置为在大致平行于插槽轴的方向上在框架内浮动。

Description

电互连装置
技术领域
本发明涉及一种用于相对的触点阵列之间的电互连装置。
背景技术
电互连装置常用于在两个或更多个触点之间的电互连用于建立至少一个电路，其中各个阵列可以设置在装置、印刷电路板、引脚栅格阵列(PGA)、接点栅格阵列(LGA)、球形栅格阵列(BGA)以及类似物上。在一种互连技术中，电互连通过一种互连装置提供，该互连装置被物理地插入在相对的触点阵列的相应电触点之间。然而，由于相对阵列的电触点之间的高度变化、支撑互连装置的相对阵列或导电元件中的任一个的基板厚度的变化、任一个相对阵列的基板的翘曲以及类似物，电互连可能是不可靠的。
至少一些公知的互连装置使用支撑在基板上的弹性柱的阵列。弹性柱可被压缩以建立相对的触点之间的可靠连接。在一些公知的互连装置中，弹性柱是导电的并提供电互连。互连装置能够适应，比如与减少许多电气装置的物理尺寸有关的，尺寸限制。
在公知的使用导电弹性柱的互连装置中，弹性柱由具有设置在绝缘载体的两侧上以保护弹性柱的包覆层的绝缘载体保持，并且提供机械止动件用于与由互连装置连接的两个电子元件连接。包覆层为互连装置的额外覆层，其增加了互连装置的成本。互连装置通常被固定在框架内并且安装至电子元件中的一个。从电子元件同时移除框架和互连装置以修理或替换互连装置。另外，因为互连装置相对框架固定，因此互连装置不会合适地安安置或接合电子元件中的一个或两个。例如，电子元件中的一个可能被弯曲，造成一些弹性柱不合适地连接到电子元件。
需要一种能够适应电子元件的电互连装置安装于其上的表面构形的电互连装置。
发明内容
根据本发明，一种电互连装置包括具有框架壁的框架，框架壁限定了在框架的开口顶部和开口底部之间沿插槽轴延伸的插槽。插槽配置为通过开口顶部收纳第一电子元件。触点组件包括保持导电弹性柱阵列的绝缘载体。每个弹性柱具有相对的第一和第二端部并且弹性柱在第一和第二端部之间是内部导电的。弹性柱配置为电互连第一电气元件至第二电气元件。绝缘载体配置为在大致平行于插槽轴的方向上在框架内浮动。
附图说明
图1示出了根据示例性实施例形成的电互连系统；
图2为根据示例性实施例形成的触点组件的侧视图；
图3为互连装置的框架的顶部透视图；
图4为互连装置的框架的底部透视图；
图5示出了部分互连装置，其示出了触点组件收纳于框架内；
图6A为图1中示出的电互连系统的局部截面图；
图6B为图6A中示出的6B部分的放大视图。
具体实施方式
图1示出了根据示例性实施例形成的电互连系统100。该系统100包括第一电气元件102、第二电气元件104和在两者之间的互连装置106。互连装置106被示出为安装至第二电气元件104。第一电气元件102被示出为准备安装至互连装置106。第一和第二电气元件102，104都具有诸如接点栅格阵列、球形栅格阵列等的通过互连装置106电气连接在一起的触点阵列。
在示出的实施例中，第一电气元件102为诸如芯片或处理器的电子封装。第二电气元件104为印刷电路板。互连装置106构成安装至印刷电路板并配置成容纳该芯片的插槽。在替代实施例中，其它类型的电气元件可以通过互连装置106互连。例如，第一和第二电气元件102，104可以都是印刷电路板。
互连装置106具有用于电连接第一和第二电气元件102，104的触点组件108。例如，该触点组件108配置为接合第一和第二电气元件102，104的触点阵列。该触点组件108具有第一配合表面110和第二配合表面112(如图2所示)。该第一配合表面110配置成电连接到该第一电气元件102。该第二配合表面112配置成电连接到第二电气元件104。
该互连装置106包括框架114，其具有限定插槽118的多个框架壁116。框架114配置为例如通过使用插销，紧固件等被安装至第二电气元件104。插槽118将第一电气元件102容纳在其中。触点组件108保持在框架114内以使触点组件108互连第一和第二电气元件102，104。在示例性实施例中，触点组件108是可从框架114移除的以使触点组件108可以被移除或被替换而保留框架114附连到第二电气元件104。
在示例性实施例中，触点组件108配置为在框架114内浮动以使第二配合表面112与第二电气元件104合适地对准和/或使第一配合表面110与第一电气元件102合适地对准。触点组件108在框架114内的浮动允许触点组件108适应第二电气元件104和/或第一电气元件102的表面构形。例如，第二电气元件104的配合表面可以是非平面的，或可以是非平行于互连装置106的框架114的取向，造成了第一电气元件和第二电气元件的102，104之间的高度变化。第二电气元件104可以在电路板的基板厚度中有变化以使第二电气元件104表面上的触点阵列是非平面的。第二电气元件104的基板可以由于暴露于高热之下而弯曲或可以由于制造公差而非平面，造成触点阵列非平面或非平行于由框架114限定的平面。具有使触点组件108在框架114内浮动的能力，并且因此具有相对于框架114可变化的取向，使得触点组件108被更精确地定位在第一和第二电气元件102，104之间。
图2是触点组件108的侧视图。触点组件108包括保持弹性柱122阵列的绝缘载体120。绝缘载体120可以具有一层或多层。绝缘载体120在第一侧124和第二侧126之间延伸。绝缘载体120由绝缘材料制成，例如可以设置成聚酰亚胺薄膜的聚酰亚胺材料，如材料。可选择地，一个或多个外部层，例如包覆层和粘合层可以涂覆至第一侧124和/或第二侧126。
弹性柱122设置成具有相应于第一电气元件102和第二电气元件104的触点阵列的预定型式或布局的阵列。该弹性柱122从第一侧和第二侧124，126向外延伸。弹性柱122在第一端部130和与第一端部130相对的第二端部132之间延伸。在示例性实施例中，弹性柱122为截头锥形，具有更宽的中间段且在第一和第二端部130、132处更窄。弹性柱122通过绝缘载体120保持在中间段。在示例性实施例中，弹性柱122为导电性弹性柱，例如由弹性材料和导电薄片的混合物制成的柱。弹性柱122提供第一和第二端部130，132之间的导电路径。在示例性实施例中，弹性柱122为金属粒子互连件。例如当第一电气元件102安装至触点组件108时，弹性柱122是至少部分可压缩的。
图3和图4分别为互连装置106(图1中示出)的框架114的顶部和底部透视图。在示出的实施例中，框架114包括限定了大致正方形的插槽118的四个框架壁116。在替代的实施例中，任何数量的框架壁116可被设置成限定了具有任何形状的插槽118。在示出的实施例中，所有框架壁116被连接成限定一件的、整体框架114。在替代的实施例中，框架114可以由限定一个或多个框架壁116的单独且分立的框架件进行限定。例如，两个直角框架件可以配合以限定了插槽118，其中单个框架件单独地安装至第二电气元件104(图1中示出)。在替代的实施例中，其它结构也是可能的。
在示例性实施例中，框架114具有一开口顶部140和一开口底部142。插槽118沿插槽轴144(即，以Z方向)在开口顶部140和开口底部142之间延伸。插槽轴144可以取向为大致垂直于由底部142限定的框架平面145(即，在X-Y方向上延伸的平面)。插槽轴144大致平行于框架壁116的内表面146。在示例性实施例中，第一电气元件102(图1中示出)可以通过开口顶部140装入插槽118。框架114的开口底部142配置为安装至第二电气元件104。第二电气元件104的触点阵列通过开口底部142暴露。触点组件108通过开口顶部140装入插槽118。触点组件108定位在插槽118中从而使触点组件108通过开口底部142与第二电气元件104的触点阵列接合。
框架114包括一对用于将第一电气元件102(图1中示出)保持在插槽118中的保持夹150。任何数量的保持夹150可被用于将第一电气元件102保持在插槽118中。在替代的实施例中，其它类型的保持部件可被使用以固定第一电气元件102至互连装置106。保持夹150具有俘获面152，该俘获面面向下并且与第一电气元件102的外表面接合以将第一电气元件102保持在插槽118中。保持夹150可被释放以将第一电气元件102从插槽118中移除。
框架114包括从相应的框架壁116延伸至插槽118中的多个偏动簧片154。偏动簧片154具有与第一电气元件102接合的配合接口156。当第一电气元件102收纳于插槽118中时，偏动簧片154偏靠第一电气元件102以将第一电气元件102定位于插槽118中。在示出的实施例中，偏动簧片154被设置成沿着两个相互垂直的框架壁116。偏动簧片154趋向于在箭头A和箭头B的方向上迫使第一电气元件102通常远离具有偏动簧片154的框架壁116。偏动簧片154趋向于将第一电气元件102推动到通常与框架壁116的具有偏动簧片154的交叉点相对的拐角。偏动簧片154为至少部分延伸至插槽118内的悬臂横梁。偏动簧片154在当第一电气元件102装入插槽118内时被弯曲，其在偏动簧片154内产生内部偏动，迫使第一电气元件102远离具有偏动簧片154的框架壁116。可设置任何数量的偏动簧片154。任何框架壁116，包括所有框架壁116，可具有偏动簧片154。
框架114包括从底部142延伸的一个或多个对准柱158。对准柱158配置为收纳于相应的第二电气元件104中的对准开口中(没有示出)从而相对于第二电气元件104定位框架114。其他类型的对准部件而不是对准柱158可用来相对于第二电气元件104取向框架114。可选择地，对准柱158可以被键入从而相对于第二电气元件104合适地取向框架114。例如，对准柱158中的一个可以具有第一形状，例如长方形，而其他对准柱158可以具有第二形状，例如三角形从而避免将对准柱158放置在第二电气元件104中的错误的对准开口中。可选择地，对准柱158可以例如通过干涉配合固定在对准开口中。
框架114包括从支撑和/或阻止插槽118内的触点组件108的框架壁116延伸至插槽118内的多个凸起。凸起限定了限制触点组件108在框架114内的浮动移动范围的浮动外壳。框架114因此控制触点组件108在插槽118内的浮动量。在示出的实施例中，凸起包括从框架壁116延伸至插槽118内的脚160和从框架壁116延伸至插槽118内的帽162。每个脚160限定了触点组件108的下部浮动极限。每个帽162限定了触点组件108的上部浮动极限。可以设置任何数量的脚160和帽162。脚160和帽162可以具有任何尺寸和形状以便支撑和/或阻止插槽118内触点组件108的移动。每个脚160具有面向上的凸耳(ledge)164。每个帽具有面向下的凸耳166。面向上的凸耳164限定了触点组件108的下部浮动极限。面向下的凸耳166限定了触点组件108的上部浮动极限。在示出的实施例中，脚160和帽162相对彼此偏置，使得一个或多个帽162定位于脚160之间。在示出的实施例中，脚160的面向上的凸耳164具有比帽162的面向下的凸耳166更大的表面面积。在替代的实施例中，脚和帽160，162的尺寸可以彼此相似。在示例性实施例中，脚160设置在底部142。帽162设置在底部142之上的一竖直位置(即沿Z方向)。帽162在脚160之上竖直间隔开从而在面向上的凸耳164和面向下的凸耳166之间产生间隙或空间。该间隙和空间限定了触点组件108的浮动外壳。
框架114包括从相应的框架壁116延伸至插槽118内的多个压缩止动件170。压缩止动件170限定了用于将第一电气元件102装入插槽118内的机械止动件。例如，压缩止动件170的上表面172限制第一电气元件102装入插槽118。第一电气元件102被装入插槽118直到第一电气元件102与压缩止动件170的上表面172接合。
图5示出了部分的互连装置106，其示出了收纳于框架114中的触点组件108。触点组件108容纳于插槽118中从而使绝缘载体120的第一侧124正对和/或倚靠帽162的面向下的凸耳166。绝缘载体120的第二侧126正对和/或压靠脚160的面向上的凸耳164。绝缘载体120可以被定位于在面向上的凸耳164和面向下的凸耳166之间的浮动外壳内的任何竖直位置。
框架114包括从相应的框架壁116延伸至插槽118的对准部件174。对准部件174将触点组件108取向在插槽118内。在示出的实施例中，对准部件174构成从框架壁116延伸至插槽118内的柱。对准部件174的侧壁176与绝缘载体120的切口178接合从而将触点组件108定位在插槽118内。例如，对准部件174可以在X和/或Y方向取向触点组件108。
图6A为电互连系统100的局部截面图，其示出了互连装置106安装至第二电气元件104并示出了第一电气元件102收纳于插槽118内。图6B为图6A中示出的6B部分的放大视图。在组装过程中，框架114被安装到第二电气元件104的在第二电气元件104的元件触点192阵列之上的安装表面190。框架114可以使用插销，紧固件或其它固定装置被固定到第二电气元件104。
触点组件108被装入插槽118。可选择地，在框架114安装至第二电气元件104之后，触点组件108可以通过开口顶部140装入框架114。可替换地，在将框架114安装至第二电气元件104之前，触点组件108可以装入插槽118并且互连装置106可以安装至第二电气元件104作为一个单元。
触点组件108收纳于插槽118中以使第二配合表面112沿第二电气元件104的安装表面190延伸。触点组件108能够在插槽118内浮动以与安装表面190的表面构形匹配。例如，安装表面190可以是非平面的，元件触点192将元件触点平面限定为与由框架114的底部142限定的框架平面145不平行。在一些实施例中，由于制造公差，不合适的组装，框架114或第二电连接器104随着时间的推移或其他因素引起的损坏或老化，框架114的底部142可以以歪斜或不平行的取向在安装表面190上取向。无论哪种原因，触点组件108可变地定位于插槽118内以适应框架114和第二电气元件104之间的偏移或公差。绝缘载体120配置为在大致平行于插槽轴144(即Z方向)的方向上在框架114内浮动。可选择地，绝缘载体120的一侧或另一侧比另外一侧可以浮动得更多或更少，使得绝缘载体120在插槽118内倾斜，从而使绝缘载体120的一边更接近于脚160，而绝缘载体120相对的边更接近于帽162。脚160限定了绝缘载体120的下部浮动极限。帽162限定了绝缘载体120的上部浮动极限。可选择地，绝缘载体120可以是柔性的。绝缘载体120的柔性允许绝缘载体120和弹性柱122与在由元件触点192限定的平面和由封装触点196限定的平面内的波动相一致。
当配合时，第一电气元件102装入插槽118内。当第一电气元件102装入118内时，第一电气元件102的配合接口与触点组件108接合。第一电气元件102包括在配合接口194的封装触点阵列196。封装触点196与相应的弹性柱122接合。当第一电气元件102从插槽118中移除时，触点组件108可以从插槽118中移除而不需要将框架114从第二电气元件104移除。例如，绝缘载体120的柔性可以允许从框架114移除一侧或多侧，因此允许触点组件108从插槽118中移除。触点组件108可以被另外一个触点组件108替代，例如以维修损坏的触点组件108或以使用具有不同弹性柱122结构的触点组件108。
第一电气元件102装入插槽118直到第一电气元件102的底部接合压缩止动件170。压缩止动件170限制弹性柱122的压缩量。压缩止动件170防止由于过载第一电气元件102而损坏弹性柱122。因为压缩止动件170阻止第一电气元件102装入插槽118，因此触点组件108可以被使用而不需要绝缘载体120之上的包覆层。因此，与包括包覆层的触点组件108相比，触点组件108可以以更低的成本制造。例如，触点组件108的材料成本可以降低，触点组件108的成本也降低了。

Claims (8)

1.一种电互连装置(106)，包括具有框架壁(116)的框架(114)，所述框架壁限定了沿插槽轴(144)在所述框架的开口顶部(140)和开口底部(142)之间延伸的插槽(118)，该插槽被配置为通过所述开口顶部收纳第一电气元件(102)；以及包括绝缘载体(120)的触点组件(108)，所述绝缘载体保持导电的弹性柱(122)的阵列，每个弹性柱具有相对的第一和第二端部(130，132)，所述弹性柱在第一和第二端部之间是内部导电的，所述弹性柱被配置为电互连所述第一电气元件至第二电气元件(104)，其特征在于，
所述绝缘载体被配置为在大致平行于所述插槽轴的方向上在所述框架内浮动。
2.如权利要求1所述的电互连装置(106)，其中框架(114)控制所述绝缘载体(122)在插槽(118)内的浮动量。
3.如权利要求1所述的电互连装置(106)，其中框架(114)包括从框架壁(116)延伸到插槽(118)内的凸起(160，162)，该凸起限定了限制绝缘载体(120)在所述插槽内的浮动移动范围的浮动外壳。
4.如权利要求1所述的电互连装置(106)，其中弹性柱(122)与绝缘载体(120)在插槽(118)内浮动。
5.如权利要求1所述的电互连装置(106)，其中框架(114)配置为安装至具有安装表面(190)以及在该安装表面上的元件触点(192)的阵列的第二电气元件(104)，所述元件触点限定了元件触点平面，绝缘载体(120)被取向为在所述框架内平行于所述元件触点平面而与该元件触点平面相对于由所述框架的底部(142)限定的框架平面的取向无关。
6.如权利要求1所述的电互连装置(106)，其中框架(114)配置为安装至第二电气元件(104)，并且触点组件(108)可从插槽(118)移除而不需要从所述电气元件移除所述框架。
7.如权利要求1所述的电互连装置(106)，其中框架(114)具有从相应的框架壁(116)延伸到插槽(118)内的脚(160)，并且其中所述框架具有从相应的框架壁延伸到所述插槽内的帽(162)，绝缘载体(120)定位在所述脚和所述帽之间，所述脚限定了所述绝缘载体的下部浮动极限，所述帽限定了所述绝缘载体的上部浮动极限。
8.如权利要求1所述的电互连装置(106)，其中绝缘载体(120)是平面的且具有第一平面(110)和第二平面(112)，弹性柱(122)延伸超过所述第一平面并超过所述第二平面。
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