CN1409448A

CN1409448A - 球珠格子阵列连接器

Info

Publication number: CN1409448A
Application number: CN02143785.8A
Authority: CN
Inventors: 白井浩史; 久保晶
Original assignee: Tyco Electronics AMP KK
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 2001-10-03
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2003-04-09
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: TW579107U; JP2003115334A; US6743039B2; CN1311593C; US20030068917A1; SG114573A1; JP3708470B2

Abstract

在已经安装有一个连接器的电路板的背面表面安装另一个电子部件期间，连接器的焊接部分也暴露在高温下，因此被软化。因为连接器的重心从焊接区域的中心偏置，会产生一个转矩，引起靠近基壳端部的焊接球有从电路板分开的危险，使得在其间的连接不稳定。然而，由于在焊剂栓的齿部处熔化的焊剂的表面张力，端部不从电路板分开。因此，即使当产生转矩时，连接器也不改变它的位置，其上表面保持与电路板平行。

Description

球珠格子阵列连接器

技术领域

本发明涉及电连接器，特别涉及具有多个用于表面安装的焊接球的球珠格子阵列连接器，所述连接器准备连接到具有插脚格子阵列的电子(电气)部件上。

背景技术

在日本未审查专利申请No.2000-357572中公开的IC组件插件是球珠格子阵列连接器的一个公知的例子。该插件包括一个基壳，其上具有多个排列成矩阵的触点，和一个滑动盖壳，其上有相应于所述触点的开孔。触点通过焊接球或齿连接到印刷电路板上(下面简称为电路板)。具有插脚格子阵列的IC组件安装到盖壳上，以与在基壳上的触点连接。因为IC组件具有极大数目的电极，因此在插脚和触点之间的连接电阻很大。因此，在作为IC组件的电极的插脚插入没有电阻的覆盖外壳的开孔内之后，在其上安装有IC组件的盖壳由电力辅助机构滑动，执行在触点和插脚之间的电连接。

作为滑动盖壳的机构，在插件的端部提供一个使用杠杆原理的驱动机构。对于这一驱动机构，需要大量的力来滑动盖壳以便连接插脚和触点。因此，驱动机构用一个诸如改锥的工具操作。以这种方式，给在驱动机构内的杠杆操作部分施加一个大的力。因此，从耐用性的观点，使用金属部件用来操作驱动机构的部件。

对于前述常规技术，由于使用重的金属部件的驱动机构的存在，插件的重心偏置在插件的端部。换句话说，插件的重心在朝驱动机构侧偏置的位置，其与触点区域或焊接球区域(焊接区域)的中心相反，这些触点焊接到电路板上以固定插件于其上。

由于在焊接区域的中心和插件的重心的错位，有可能在给电路板回流焊接插件的处理期间出现下列问题。也就是说，在回流焊接期间，会产生一个转矩，它将引起较重的驱动机构侧接近电路板，和在相对侧的较轻的插件端部从电路板分开。其结果存在这种可能性，即安装在电路板上的插件对其倾斜，使电连接失败。另外，有这种情况，在安装IC组件后在其上安装散热器来散发热量。在散热器是电路板安装型的场合，它在与之平行的电路板上安装，会出现这样的问题，即散热器不能恰当接触在倾斜的插件上安装的IC组件的倾斜的表面，得不到足够的散热效果。特别是，最近的计算机CPU以高速运行和由CPU产生的热量极大增加。然而，在散热效果不够的场合，有可能对CPU的运行产生灾难性后果。

另外，有这样的情况，其中电路板经受另外的回流焊接过程，以便在其另外侧安装电子(电气)部件。在这一过程中，前述已经焊接在电路板上的插件在其下侧，也就是说从其悬挂，同时在电路板的上表面安装电子部件。在这种后继的回流焊接处理期间，随着在电路板附近的环境温度升高，插件的焊接部分(触点齿的焊接部分或焊接球部分)变软和熔化。一般说，熔化的焊接的连接部分由于表面张力维持电路板的安装状态。然而，如果前述插件的重心从焊接区域的中心错位，则会由重的驱动机构产生转矩，使得驱动机构侧的端部从电路板分开。因此，插件相对于电路板倾斜，有插件以这种状态固定在电路板上的可能性。由于这种情况，有可能出现连接失败，或者插件自身从电路板分开。

发明内容

鉴于上述问题开发了本发明。本发明的一个目的是提供一个球珠格子阵列连接器，它能使连接器的回流焊接平行于电路板，甚至在外壳组件的重心与安排焊接球的区域(焊接区域)的中心错位的场合。

本发明的另一个目的是提供一个球珠格子阵列连接器，其上可连接一个电路板安装型的散热器以获得足够的散热效果。

本发明的球珠格子阵列连接器包括：

用于接触另一个连接器的多个触点；

一个用于容放触点的绝缘外壳；

相应于绝缘外壳底面上的触点安排的焊接球，使得它们与触点导电连接；

一个由焊接球焊接到电路板上的外壳组件，该外壳组件的重心从安排焊接球的区域的中心偏置；其中，

提供一个位置补偿元件以阻止外壳组件倾斜，这一倾斜使焊接球从电路板分开，所述倾斜由于在把外壳组件回流焊接到电路板期间由偏置的重心产生的转矩所引起。

位置补偿元件可以例如是焊接在电路板表面的金属焊剂栓，从外壳组件的重心侧的外壳组件的端部朝电路板突出。

另外，可以采用这样的结构，其中，外壳组件包括：

一个基壳；

一个可滑动安装在基壳上的盖壳，用于在其上安放IC组件；

一个在外壳组件的前端部上的凸轮元件，用于滑动盖壳；以及

一个固定在基壳上的基板，用于支持凸轮元件；其中，

焊剂栓与基板整体形成。

另外，可以构造位置补偿元件成放置在外壳组件的重心侧的外壳组件的底面上。

在本发明的球珠格子阵列连接器中，外壳组件的重心从安排焊接球的区域的中心偏置。然而，在外壳组件上提供位置补偿元件用于阻止外壳组件的倾斜，这一倾斜使焊接球从电路板分开，所述倾斜是由于由偏置的重心产生的转矩所引起。这一结构有下面有利的效果。

也就是说，甚至在焊接区的中心和外壳组件的重心错位的场合，连接器也可以平行地回流焊接到电路板上，和可靠建立在连接器和电路板之间的电连接。这一效果在把另外的电气部件回流焊接到该电路板的表面的场合特别有意义。也就是说，位置补偿元件维持对电路板的平行安装位置，不存在连接器从它分开的可能性。

另外，在位置补偿元件作为焊接在电路板表面的焊剂栓构造、从外壳组件在其重心侧的端部朝电路板突出的场合，外壳组件相对于电路板由于转矩产生的倾斜的趋势由该焊剂栓阻止，所述转矩引起焊接球从电路板分开，焊剂栓朝电路板突出，顶在电路板上。因此位置补偿元件可以以简单的部件制造。

另外，在此情况下，外壳组件包括：

一个基壳；

一个可滑动安装在基壳上的盖壳，用于在其上安放IC组件；

一个在外壳组件的前端部上的凸轮元件，用于滑动盖壳；

一个固定在基壳上的基板，用于支持凸轮元件；其中，

焊剂栓与基板整体形成，通过采用公共使用的部件的结构可以减少部件数目。另外，可以安装电路板安装型散热器，平行于具有适当表面触点与IC组件的电路板，以获得足够的散热效果。

另外，在位置补偿元件以放置在外壳组件在其重心侧的底面上构造的场合，位置补偿元件不突出到连接器的周围外部。因此，可以使连接器占据的区域最小。

附图说明

图1是本发明的连接器的平面视图；

图2是图1所示连接器的竖直横断面视图，取自沿图1的线2-2；

图3是表示图1所示连接器在第一回流焊接操作期间的位置的侧视图；

图4是表示图1所示连接器在第二回流焊接操作期间的位置的侧视图；以及

图5A和5B是表示具有IC组件和散热器安装在其上的连接器安装在电路板上的侧视图，其中图5A表示连接器未恰当安装在电路板上的状态，而图5B表示连接器恰当安装在电路板上的状态。

具体实施方式

下面，参考附图说明本发明的球珠格子阵列连接器(以下简称为连接器)的一个优选实施例。图1是本发明的连接器的平面视图。图2是图1所示连接器的竖直横断面视图，取自沿图1的线2-2。图3是表示图1所示连接器在第一回流焊接操作期间的位置的侧视图。图4是表示图1所示连接器在第二回流焊接操作期间的位置的侧视图。图5A和5B是表示具有IC组件和散热器安装在其上的连接器安装在电路板上的侧视图，其中图5A表示连接器未恰当安装在电路板上的状态，而图5B表示连接器恰当安装在电路板上的状态。

首先，参考图1和图2说明。图2十分清楚地表示，连接器1包括一个绝缘基壳(绝缘外壳)2和一个盖壳4，它可滑动安排在基壳2上。多个作为电极的触点(未示出)以矩阵形式安排在基壳2上。这些触点的每一个与焊接球6电连接，以焊接到电路板100上(图2)。也就是说，焊接球6相应于触点在基壳2上以矩阵安排。支架54从基壳2的底面8稍微突出，在基壳2的端部50与基壳2整体形成。焊接球6从基壳2的底面8朝电路板100突出，稍长于支架54。

另外，在端部50提供用于沿基壳2的上表面滑动盖壳4的驱动机构14，它从球珠格子阵列连接器1离开，也就是说，安排多个焊接球6的区域10(焊接区)。驱动机构14类似在日本未审查专利申请No.2000-173735中公开的使用一个金属偏心凸轮部件的机构。

下面说明驱动机构14的基本结构。在基壳2的底面8上，在形成支架54的端部50处形成一个凹陷16。在相应于凹陷16的基壳的上表面形成一个凹窝18，其中安排具有焊剂栓20的基板(下面说明)。凹陷16和凹窝18通过一个孔26彼此相通。在盖壳4相应于凹窝18的部分形成一个缺口22。具有通过它形成的孔24a的一个金属板24固定在缺口22内。

一个金属凸轮部件28通过孔24a和孔26插入并安装以构造外壳组件42。凸轮部件28具有一个在其上表面带工具啮合槽30(图1)的突缘32，和一个从突缘部分32的下表面的近似中心处向下延伸的主干部分34。主干部分34通过金属板24的孔24a、基板19的孔20a、和基壳的孔26插入。主干34突入到凹陷16内，垫圈38固定在它的尖端以防止它抽出。凸轮部件28由基板19的孔20a可转动地支持。

由于凹陷的形成，基板19加强基壳的薄化部分，同时还用于支持凸轮部件28。因为必须相对于基壳2可靠支持凸轮部件28，所以基板19虽然在图中未示出，但是具有矩形形状，延伸到在焊剂栓20的两侧的连接器的一端的两个边缘的附近。因此，构造基板19以支持由凸轮部件28在基壳2的大面积上施加的力。在主干34的外围相应于金属板24的部分形成一个凸轮40。这一结构使凸轮40当凸轮部件28转动时与金属板24凸轮啮合并驱动它。金属板24滑动盖壳4。

用作位置补偿元件的焊剂栓20包括一个平的部分48，它安排在基壳2的凹陷18内，也就是说，基板19的部分；从基壳的端部50向外延伸的齿部52朝电路板100弯曲，然后基本平行于电路板100延伸。齿部52具有切口52a。切口52a用来增加在齿部52焊接到电路板上时形成的焊剂嵌条的长度。也就是说，齿部52的外围的长度增加。采用这一结构以增加熔化的焊剂的表面张力。齿部52比上述支架54更稍微朝电路板100突出。

如在图1中最清楚表示，在盖壳4的上表面上以矩阵安排有接受IC组件90(图5)的插脚(电极)的多个开孔44，其相应于焊接区10。在图1中，只表示出最外面的和最里面的开孔44，省略中间的部分。如果焊接区10的中心用C指示，则外壳组件42的重心G在从中心C朝驱动机构14偏置的位置。这是因为给驱动机构14提供有金属板24和凸轮部件28，它们对它的重量有贡献。如果这一位置用G指示，则它是从中心C偏置开的位置，如图1和图2表示。

下面参考图3和图4说明焊接外壳组件42到电路板100上的过程。在回流焊接期间，外壳组件42处于这样一种状态，其中，它只是放在电路板100上，没有支持，如图3所示。当环境温度达到焊接球6的熔化温度时，焊接球6开始熔化，焊接球6在电路板的预定位置上与导电垫融合。此时，因为重心G从焊接区的中心C偏置开，因此在基壳2的端部50在由箭头M1指示的方向上产生转矩。存在有端部50相对于电路板100下沉的可能性。换句话说，存在有外壳组件42的右侧如图3所示变得较低、而左侧抬高的可能性。

然而，上述焊剂栓20的齿部52朝电路板100突出并焊接在其上。从而，齿部52阻止端部50的下沉，而外壳组件42的上表面46保持与电路板平行。然后，当回流焊接过程完成后，熔化的焊球16硬化，把外壳组件42固定在电路板100上。在这一过程中，使用焊剂栓的目的类似支架的目的，但是它们的不同之处在于，它被焊接并固定在电路板上。焊剂栓20的功能的重要性将在下面对第二回流焊接过程的说明中进一步说明。

下面参考图4说明在第二回流焊接过程期间连接器1的状态。第二回流焊接过程用于在电路板100的表面102上安装另一个电子部件104，该面与已经安装连接器1的面相反。电子部件104放在电路板100上，在高温环境中以和上述同样的方式表面安装在其上。然而，此时，连接器1的已焊接的部分也暴露在高温下，因此软化。因为重心G从焊接区的中心C偏置开，因此在由与箭头M1相反的箭头M2指示的方向上产生转矩，使连接器1的左侧如图4所示变得较低。因此，靠近基壳2的端部50的焊接球6a有从电路板100分开的危险，使得其间的连接不稳定。如果在这一状态下完成回流焊接过程，则连接器1将以它相对电路板倾斜的状态固定在电路板100上。在最坏的情况，以焊接球6a开始的焊接的部分顺序分开，连接器1可能在回流焊接期间从电路板100上掉落。

然而，因为上述焊剂栓20的齿部52具有相对大的面积，它牢固焊接在电路板100上，即使产生了转矩M2，因此，由于齿部52的表面张力，连接器1不改变它的位置。因此，上表面46保持与电路板100的平行关系。以这种方式，焊剂栓20执行一个重要的功能，即在回流焊接期间控制连接器1的位置。在这一点，焊剂栓20具有与常规焊剂栓完全不同的功能，一般使用常规焊剂栓只安装电子部件和类似物件到电路板上。

下面参考图5A和图5B说明在连接器1上安装IC组件90和散热器92的状态。如图5A所示，在连接器1未恰当安装在电路板100上的状态中，在连接器1的焊接球6和电路板100之间的电连接变得不稳定，而同时，IC组件90的上表面90a也相对电路板100倾斜。因此，平行于电路板100安装的散热器92的底面94不与IC组件90的上表面90a表面接触，应该理解，不能得到足够的散热效果。

如图5B所示，在连接器恰当安装在电路板100上的状态下，恰当保持连接器1的位置。在这一状态，外壳组件42的上表面46、IC组件90的上表面90a、和散热器92的底面94相对于电路板100平行。因此，得到高可靠性的电连接。另外，由于IC组件90的上表面90a和散热器92的底面94之间的表面接触，得到足够的散热效果。

下面，说明本发明的实施例。

实施例

为得到满意的性能，需要连接器1的倾斜角在±0.2°的范围内。对于本发明的连接器，为焊剂栓20设定不同的高度，为每一高度进行13次实验。结果如下面的表1：

表1

连接器倾斜角的测量值

支架和焊剂栓之间的高度	0.1mm	0.2mm	0.3mm
支架和焊剂栓之间的高度	0.1mm	0.2mm	0.3mm	在第一回流焊接后	0.18°～-0.07°	-0.16°～-0.02°	-0.11°～+0.05°
在第二回流焊接后	-0.05°～+0.16°	-0.15°～0°	-0.08°～+0.13°	在第一回流焊接后	0.18°～-0.07°	-0.16°～-0.02°	-0.11°～+0.05°

注意：指定驱动机构侧从电路板分开的方向为正(+)，指定驱动机构侧接近电路板的方向为负(-)。另外，支架54从基壳2的底面8的突出高度是0.1mm，焊接球6从支架54的突出高度是0.25mm。

从上述实验结果证明，在焊剂栓20高出支架54的高度为0.1mm、0.2mm、和0.3mm的场合，连接器1的倾斜角正好在±0.2°的范围内。

上面详细说明了本发明的优选实施例。然而，本发明不限于上述实施例。例如，驱动机构可以不是由平头改锥操作的机构，而可以是另外使用杠杆的已知结构。另外，上述实施例涉及为一个IC组件的插件。然而，不用说，本发明可以应用于使用具有多个电极与另一个连接器连接的表面安装的球珠格子阵列的电连接器。

焊剂栓20不限于具有单一切口52a的栓。可以提供多个切口。另外，驱动机构的位置不需要在连接器1的中心轴上。驱动机构可以放置在例如从图1的从右上位置到左下位置的范围内的任何希望的位置。

对于上述本发明的实施例，说明了这种情况，即其中作为位置补偿元件的焊剂栓20在基壳2的端部50处提供。另外可选择的方案是，可以在相对端部50的端部提供焊剂栓20。另外，可以在相对于安装驱动机构的端部安装一个相对重的附件。另外可选的方案为，一个较重的部分可以与基壳2和/或盖壳4整体形成。

Claims

1.一种球珠格子阵列连接器，包括：

多个用于连接另一个连接器的触点；

一用于安放所述触点的绝缘外壳；

相应于在所述绝缘外壳的底面上的所述触点安排的焊接球，使得它们导电连接到所述触点上；

一由所述焊接球焊接到电路板上的外壳组件，所述外壳组件的重心从安排有焊接球的区域的中心偏置；其中，

在外壳组件上提供一个位置补偿元件，用于阻止外壳组件的倾斜，这一倾斜使所述焊接球从所述电路板分开，所述倾斜由于在把所述外壳组件回流焊接到所述电路板期间由所述偏置的重心产生的转矩所引起。

2.根据权利要求1所述球珠格子阵列连接器，其特征在于，所述位置补偿元件是焊接在所述电路板表面上的一个金属焊剂栓，它从外壳组件在其所述重心侧的端部朝所述电路板突出。

3.根据权利要求2所述球珠格子阵列连接器，其特征在于，

所述外壳组件包括：

一个基壳；

一个可滑动地安装在所述基壳上的盖壳，用于在其上安放IC组件；

一个在所述外壳组件的前端部上的凸轮元件，用于滑动所述盖壳；以及

一个固定在所述基壳上的基板，用于支持所述凸轮元件；其中，

所述焊剂栓与所述基板整体形成。

4.根据权利要求1所述球珠格子阵列连接器，其特征在于，

所述位置补偿元件放置在所述外壳组件在其所述重心侧的底面上。