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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Verbindungsstruktur. Im Besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine elektrische Verbindung, die einen komprimierbaren elektrischen Leiter aufweist.
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HINTERGRUND
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Kontaktflächengitter-Array(land grid array, LGA)-Interposer beispielsweise stellen ein Array von Verbindungen zwischen einer Leiterplatte (printed wiring board, PWB) und einem Chip-Modul wie etwa einem Multi-Chip-Modul (MCM), neben sonstigen Arten elektrischer oder elektronischer Einheiten, bereit. LGA-Interposer ermöglichen das Herstellen von Verbindungen in einer Weise, die reversibel ist und kein Löten, beispielsweise mit Kugelgitter-Arrays oder Säulengitter-Arrays, erfordert. Kugelgitter-Arrays gelten als etwas unzuverlässig auf größeren Flächen, da die durch den Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgelösten seitlichen Verspannungen, die entstehen, die Festigkeit des Kugelgitter-Arrays übersteigen können. Säulengitter-Arrays halten trotz der Verspannungen zusammen, sind jedoch dennoch gelötete Lösungen und ermöglichen daher keinen Austausch vor Ort, was von Bedeutung sein kann, da die Austauschbarkeit einem Kunden Kosten für Wartung und Aufrüstung von hochwertigen Computern ersparen kann, für die LGAs üblicherweise verwendet werden.
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Es sind verschiedene Arten von LGA-Interposer-Strukturen entwickelt worden, sie beinhalten jedoch im Allgemeinen zum Beispiel starre, halbstarre oder flexible Substratstrukturen mit Arrays aus elektrischen Kontakten, die etwa durch Federstrukturen, Metall-Elastomer-Verbundwerkstoffe, umhüllten Draht usw. ausgebildet sind. LGA-Techniken nach dem Stand der Technik ermöglichen MCM-Leiterplatten-Verbindungen mit E/A-Verbindungsdichten/-zahlen und elektrischen/mechanischen Eigenschaften, die für Konstruktionen von Hochleistungs-CPU-Modulen wünschenswert sind. Darüber hinaus stellt ein LGA elektrische und mechanische Verbindungstechniken bereit, mit denen MCM-Chip-Module leicht von Leitungen oder Leiterplatten entfernt werden können, was bei hochwertigen Modulen wie zum Beispiel CPU-Gehäusen vorteilhaft ist, die unter Umständen während der Produktion wiederholt überarbeitet werden müssen oder so konstruiert sind, dass sie vor Ort aufgerüstet werden können.
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Aus
EP 2 296 220 A2 ist eine Antennenverbindung bekannt, bei der auf stabilisierende Dämpfungselemente verzichtet werden kann.
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Aus
US 7 473 104 B1 ist ein elektrischer Verbinder bekannt, der verbesserte hälftige Kontaktelements für Kontaktfleckenraster (land grid) aufweist.
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Aus
US 2002/0196616 A1 ist eine Federplatte für eine Hauptplatine bekannt, die einen besonders guten Schutz vor elektromagnetischen Störungen gewährt.
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Aus
US 6 898 087 B1 ist ein Federelement bekannt, das einen besonders stabilen und belastbaren Aufbau hat.
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Aus
US 2003/0121687 A1 ist eine gebogene Metallplatte für ein elektronisches Gerät bekannt.
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Aus
US 2003/0183406 A1 ist ein Verbindungssystem mit Mikrofedern bekannt, das für Anwendungen mit niedriger Impedanz und hohen Leistungen geeignet ist.
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Aus
US 3 808 589 ist ein elektrischer Kontakt und Verbinder, die damit zusammenpassen, bekannt.
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Aus
US 2006/0040519 A1 ist ein Verbinder bekannt.
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Aus
JP H10 125 428 A ist ein Kontakt bekannt, der einen Abstand zwischen Leitern so klein wie möglich macht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Interposer zu schaffen, der gegenüber einer leichten Fehlausrichtung von zu verbindenden Kontakten eine größere Toleranz aufweist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch den Interposer nach Anspruch 1 sowie das Verfahren zum Herstellen eines derartigen Interposers nach Anspruch 5. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Im Rahmen der Erfindung wird eine elektrische Verbindung bereitgestellt, die einen komprimierbaren elektrischen Leiter beinhaltet. Der komprimierbare elektrische Leiter beinhaltet einen ersten Leiterendabschnitt und einen zweiten Leiterendabschnitt. Der erste Leiterendabschnitt und der zweite Leiterendabschnitt berühren sich physisch in verschiebbarer Beziehung zueinander bei einer Komprimierung des komprimierbaren elektrischen Leiters, um zumindest teilweise ein Verhindern einer Drehung des komprimierbaren elektrischen Leiters bei einer Komprimierung desselben zu ermöglichen.
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Der Interposer kann derart ausgebildet sein, dass, der eine Vielzahl von komprimierbaren elektrischen Leitern beinhaltet, die innerhalb des Interposers angeordnet sind. Zumindest ein komprimierbarer elektrischer Leiter der Vielzahl von komprimierbaren elektrischen Leitern weist einen ersten Leiterendabschnitt und einen zweiten Leiterendabschnitt auf, wobei der erste Leiterendabschnitt und der zweite Leiterendabschnitt sich physisch in verschiebbarer Beziehung zueinander bei einer Komprimierung des zumindest einen komprimierbaren elektrischen Leiters berühren, um zumindest teilweise ein Verhindern einer Drehung des zumindest einen komprimierbaren elektrischen Leiters bei einer Komprimierung desselben zu ermöglichen.
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Eine elektrische Vorrichtung mit einem derartigen Interposer kann so ausgebildet sein, dass sie außerdem eine erste Gehäusestruktur beinhaltet, die ein Gehäusesubstrat mit einer oder mehreren elektronischen Einheiten, die auf einer ersten Fläche des Gehäusesubstrats angebracht sind, und ein erstes Array von Kontakten mit einem Rasterabstand P1 aufweist, das auf einer zweiten Fläche des Gehäusesubstrats gegenüber der ersten Fläche ausgebildet ist. Außerdem ist eine zweite Gehäusestruktur beinhaltet, die eine Verdrahtungsplatte aufweist, wobei ein zweites Array von Kontakten mit einem Rasterabstand P1 auf einer ersten Fläche davon angeordnet ist. Der Interposer weist einen Kontaktflächengitter-Array-Interposer auf, der zwischen der ersten und der zweiten Gehäusestruktur angeordnet ist, um elektrische Verbindungen zwischen dem ersten und dem zweiten Array von Kontakten über die Vielzahl von komprimierbaren elektrischen Leitern bereitzustellen.
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Es wird ein Verfahren zum Fertigen eines Interposers angegeben, bei dem komprimierbare elektrische Leiter innerhalb eines Interposers angeordnet werden.
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Zusätzliche Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in welcher Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung ausführlich beschrieben werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1A eine Teilquerschnittsansicht einer Ausführungsform einer herkömmlichen Interposer-Struktur nach dem Stand der Technik im Aufriss darstellt, die zwischen einem Substrat und einer Verdrahtungsplatte angeordnet und diese elektrisch verbindend gezeigt wird;
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1B eine Teilquerschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer herkömmlichen Interposer-Struktur nach dem Stand der Technik im Aufriss darstellt, die zwischen einem Substrat und einer Verdrahtungsplatte angeordnet und diese elektrisch verbindend gezeigt wird;
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2 eine Teilexplosionsansicht einer elektronischen Vorrichtung, die eine Ausführungsform einer elektrischen Verbindung aufweist;
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3A eine vergrößerte Darstellung der elektrischen Verbindung von 2 ist;
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3B eine weitere vergrößerte Darstellung der elektrischen Verbindung von 2 und 3A entlang einer Linie 3B-3B in 3A ist;
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3C einen komprimierbaren elektrischen Leiter der elektrischen Verbindung von 2, 3A und 3B, gezeigt in unkomprimiertem Zustand;
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4A eine Draufsicht der zusammengesetzten elektronischen Vorrichtung von 2, die die elektrische Verbindung von 3A bis 3C verwendet;
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4B eine Querschnittsansicht der zusammengesetzten elektronischen Vorrichtung von 4A entlang einer Linie 4B-4B davon im Aufriss; und
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4C eine Teilvergrößerung der zusammengesetzten elektronischen Vorrichtung von 4B innerhalb der Linie 4C davon ist und die komprimierbaren elektrischen Leiter in komprimiertem (oder belastetem) Zustand, die eine elektrische Verbindung zwischen dem Modulsubstrat und der Verdrahtungsplatte herstellen, veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden wird auf die Zeichnungen Bezug genommen (die nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind, um das Verständnis der Erfindung zu ermöglichen), wobei dieselben Bezugszeichen, die überall in den verschiedenen Figuren verwendet werden, dieselben oder ähnliche Komponenten kennzeichnen.
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Ein überall im Handel erhältliches LGA verwendet Knopfkontakte, die jeweils mit Silberpartikeln gefüllten Siloxangummi aufweisen. Diese Struktur soll einen Kontakt bereitstellen, der eine gummiähnliche Elastizität besitzt und elektrische Leitfähigkeit bereitstellt. Wenngleich Siloxan selbst äußerst wünschenswerte Eigenschaften für diese Art der Anwendung aufweist, da es sowohl einen niedrigen Elastizitätsmodul als auch hohe Elastizität vereint, verliert das partikelgefüllte Siloxangummisystem einen erheblichen Anteil dieser wünschenswerten Eigenschaften unter den Belastungen, die für eine elektrische Leitfähigkeit erforderlich sind. Obwohl der Modul zunimmt, bleibt er insgesamt niedrig und erfordert lediglich etwa 30 bis 80 Gramm je Kontakt, um eine gute elektrische Zuverlässigkeit zu gewährleisten; der Verlust an Elastizität führt jedoch zu einer Kriechverformung bei konstanter Belastung und zu einem Verspannungsabbau unter konstanter Spannung. Diese Tendenzen führen dazu, dass elektrisch leitfähige Elastomer-LGAs für hochwertige Produkte unzuverlässig sind, die eine außergewöhnliche Stabilität über einen langen Zeitraum erfordern. Tatsächlich fordern moderne, hochwertige Server-CPUs LGA-Fehlerraten mit ppb-Niveaus je Vertrag aufgrund einer Gesamtsystemabhängigkeit von einzelnen Signalkontakten.
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Aufgrund des entgegengesetzten Ausmaßes von Kriechen und Verspannungsabbau (das durch die gefüllten, elektrisch leitfähigen Elastomer-LGAs gezeigt wurde) bevorzugt die Branche die Verwendung von LGA-Arrays, die aus beliebigen Spiralfedern gefertigt sind, wie beispielsweise ein Produkt mit der Bezeichnung Cinch Connector, das von Synapse Company, Seattle, Washington, USA hergestellt wird. Diese Federn weisen eine erheblich höhere Federkonstante als der elektrisch leitfähige Elastomerverbinder auf, erfordern jedoch üblicherweise einen höheren Druck je Kontakt, um eine zuverlässige elektrische Verbindung über das Array hinweg zu gewährleisten.
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Es besteht eine große technische Motivation, LGAs anstelle von starren, direkten Lötbefestigungen zwischen Modul und Leiterplatte (PWB) zu verwenden. Die seitlichen Verspannungen, die aufgrund von Nichtübereinstimmungen der Wärmeausdehnungskoeffizienten (thermal coefficients of expansion, TCE) zwischen Keramikmodulen und organischen PWBs auftreten, sind groß, und direkte Verbindungen vom Typ eines Kugelgitter-Arrays neigen häufig dazu auszufallen. Dementsprechend sind Systeme vorteilhaft, die eine gewisse inhärente seitliche Nachgiebigkeit besitzen. Wie angemerkt, ist eine Direktbefestigungslösung für dieses Problem ein sogenanntes „Säulengitter-Array” (column grid array) oder CGA. Das CGA ist eine dauerhafte Lötverbindung, die sich verformt, ohne auszufallen, um die ausgeübten seitlichen Verspannungen aufzunehmen.
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Darüber hinaus besteht eine große wirtschaftliche Motivation, LGA-Interposer anstelle von Direktbefestigungslösungen zu verwenden. Der Grund dafür ist, dass Reparaturen und Aufrüstungen an Chip-Sätzen nicht vor Ort mit Direktbefestigungslösungen durchgeführt werden können. Druckmontierte LGAs können vor Ort ausgetauscht werden, wodurch der Kunde erhebliche Kosten bei Ausfallzeiten aufgrund von Zerlegen, Versand und Aufarbeitung einspart.
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Folglich weist ein Ansatz mit IGA-Interposern vom Drucktyp sowohl technologische als auch wirtschaftliche Vorteile auf. 1A und 1B stellen zwei aktuelle Konfigurationen eines IGA-Interposers vom Druckanwendungstyp nach dem Stand der Technik dar.
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In 1A wird eine Ausführungsform einer herkömmlichen federartigen Interposer-Struktur nach dem Stand der Technik zwischen einem Substrat 100 und einer Verdrahtungsplatte 110 angeordnet und diese elektrisch verbindend dargestellt. Beispielsweise kann das Substrat 100 ein Modulsubstrat, das einen oder mehrere (nicht dargestellte) integrierte Schaltungs-Chips aufweist, die an einer ersten (nicht dargestellten) Fläche des Substrats angebracht sind, und ein erstes Array von Kontakten 101 aufweisen, das auf einer zweiten Fläche 102 des Substrats gegenüber der ersten Fläche ausgebildet ist. Die Verdrahtungsplatte 110 kann eine Leiterplatte aufweisen, wobei ein zweites Array von Kontakten 111 auf einer ersten Fläche 112 davon ausgebildet ist. Beispielsweise kann das erste Array von Kontakten 101 und das zweite Array von Kontakten 111 jeweils einen Rasterabstand P1 aufweisen. Außerdem wird in der elektronischen Baugruppe von 1A eine Interposer-Struktur 120 dargestellt, die eine Vielzahl von federartigen Verbindern 125 aufweist. In der veranschaulichten Ausführungsform handelt es sich bei den federartigen Verbindern 125 um C-förmige Leiter, die so konstruiert sind, dass sie (wenn sie belastet werden) eine elektrische Verbindung mit den gegenüberliegenden Kontakten 101, 111 des Substrats bzw. der Verdrahtungsplatte herstellen. Falls das erste Array von Kontakten 101 und das zweite Array von Kontakten 111 etwas fehlausgerichtet sind, wie in 1A veranschaulicht, kann es aufgrund der Nähe eines oder mehrerer der Verbinder 125 zu einem oder mehreren angrenzenden Kontakten, beispielsweise des ersten Arrays von Kontakten oder des zweiten Arrays von Kontakten, zu einem Kurzschluss kommen. In 1A sind das erste und das zweite Array von Kontakten so fehlausgerichtet, dass der mittlere veranschaulichte federartige Verbinder 125 eine Biegung aufweist, die sich in unmittelbarer Nähe 115 zu einem angrenzenden Kontakt des zweiten Arrays von Kontakten 111 befindet, das auf der Verdrahtungsplatte 110 angeordnet ist, und es zu einem Kurzschluss der beiden angrenzenden Kontakte 111 über den mittleren Verbinder 125 kommen könnte. Wenngleich dies nicht veranschaulicht wird, könnte eine ähnliche Fehlausrichtung auch oder alternativ zu einem Kurzschluss eines oder mehrerer Kontakte 101 führen, die auf dem Modulsubstrat 100 angeordnet sind.
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1B veranschaulicht eine alternative Ausführungsform einer herkömmlichen Interposer-Struktur nach dem Stand der Technik wiederum zwischen dem Modulsubstrat 100 und der Verdrahtungsplatte 110 angeordnet und diese elektrisch verbindend. In dieser Ausführungsform beinhaltet die Interposer-Struktur 130 eine Vielzahl von federartigen Verbindern 135, von denen einer veranschaulicht wird, jeweils innerhalb einer entsprechenden Öffnung 131 in dem Interposer-Material 132 angeordnet.
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Es ist zu beachten, dass der federartige Verbinder in der Ausführungsform von 1A nach dem Stand der Technik einer Kragfeder nahekommt und dazu neigt, sich zu drehen, wenn er komprimiert wird. Dies (kann wiederum) dazu führen, dass eine geringere Normalkraft auf die Kontakte über und unter der Interposer-Struktur ausgeübt wird. Zusätzlich ist zu beachten, dass sich die in 1A und 1B veranschaulichten Verbinder in dem Interposer-Material verfangen können, verbogen werden und/oder durch die jeweiligen Öffnungen in der Interposer-Struktur fallen können, die die Verbinder aufnimmt. Darüber hinaus weisen die in 1A und 1B veranschaulichten Konfigurationen für den elektrischen Verbinder nach dem Stand der Technik jeweils lediglich einen elektrischen Pfad für den Signalfluss zwischen den jeweiligen ausgerichteten oberen und unteren Kontakten auf, wodurch der Verbindungswiderstand zwischen zwei beliebigen Kontakten unter Umständen etwas zu hoch wird.
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Allgemeiner ausgedrückt wird hierin eine neuartige elektrische Verbindung wie zum Beispiel eine Kontaktflächengitter-Array-Interposer-Struktur offenbart. Die elektrische Verbindung weist einen komprimierbaren elektrischen Leiter auf, der einen ersten Leiterendabschnitt und einen zweiten Leiterendabschnitt beinhaltet, die sich in einem Beispiel von einem C-förmigen Abschnitt aus erstrecken. Der erste Leiterendabschnitt und der zweite Leiterendabschnitt berühren sich physisch in verschiebbarer Beziehung zueinander bei einer Komprimierung des komprimierbaren elektrischen Leiters, um zumindest teilweise ein Verhindern einer Drehung des komprimierbaren elektrischen Leiters bei einer Komprimierung desselben zu ermöglichen. In einer Ausführungsform beinhaltet der erste Leiterendabschnitt zumindest einen ersten Schenkel, und der zweite Leiterendabschnitt beinhaltet zumindest zwei zweite Schenkel, und der zumindest eine erste Schenkel und die zumindest zwei zweiten Schenkel greifen ineinander. Des Weiteren berühren der erste Leiterendabschnitt und der zweite Leiterendabschnitt jeweils physisch in verschiebbarer Beziehung eine nach innen gerichtete Fläche des komprimierbaren elektrischen Leiters wie zum Beispiel eine nach innen gerichtete Fläche des C-förmigen Abschnitts des komprimierbaren elektrischen Leiters.
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Vorteilhafterweise beinhaltet der komprimierbare elektrische Leiter mehrere Strompfade dort hindurch, wenn er funktionsmäßig in einem komprimierten (oder belasteten) Zustand zwischen zwei elektrisch leitenden Kontakten angeordnet ist. Zumindest einer dieser Strompfade führt zumindest entweder durch den ersten Leiterendabschnitt oder den zweiten Leiterendabschnitt. In einer Ausführungsform bilden sowohl der erste Leiterendabschnitt als auch der zweite Leiterendabschnitt jeweilige Teile getrennter elektrischer Strompfade durch den komprimierbaren elektrischen Leiter aus. Um eine Beschreibung zu geben, es handelt sich bei dem komprimierbaren elektrischen Leiter um eine teilweise C-förmige Struktur, in der eine Zahl „8” über den ersten und den zweiten Leiterendabschnitt des Leiters definiert ist. Im Besonderen, und wie im Folgenden ausführlich erläutert, ist der komprimierbare elektrische Leiter vorteilhafterweise so konstruiert, dass er: eine Drehung des Leiters (oder Knopfes) bei dessen Komprimierung verhindert, was einen Verlust an Kontaktkraft verhindert; einen guten Halt des Leiters innerhalb des Interposers bereitstellt, was zu einer geringen Wahrscheinlichkeit führt, dass der Leiter aus dem Interposer herausfällt; drei redundante Pfade für den Stromfluss bereitstellt und so den Kontaktwiderstand verringert; und einen Leiter mit geringem Platzbedarf bereitstellt, was zu geringem Übersprechen zwischen Leitern führt und eine Hochleistungsverbindung beispielsweise zwischen dem Modulsubstrat und der Verdrahtungsplatte ermöglicht.
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2 stellt eine elektronische Vorrichtung dar, die eine elektrische Verbindung aufweist, die zwischen einem Modulsubstrat 200 und einer Verdrahtungsplatte 210 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform handelt es sich bei der elektrischen Verbindung um eine Kontaktflächengitter-Array-Interposer-Struktur 220, die eine Vielzahl von komprimierbaren elektrischen Leitern 225 beinhaltet, die innerhalb der Interposer-Struktur angeordnet sind. Das Modulsubstrat 200 trägt in der dargestellten Ausführungsform einen oder mehrere integrierte Schaltungs-Chips 205 auf einer ersten Fläche 201 davon und ein erstes Array von (nicht dargestellten) Kontakten mit einem Rasterabstand P1, das auf einer zweiten Fläche 202 des Modulsubstrats ausgebildet ist, wobei es sich bei der ersten Fläche 201 und der zweiten Fläche 202 um gegenüberliegende Flächen des Modulsubstrats 200 handelt. Wie veranschaulicht, beinhaltet die Verdrahtungsplatte 210 ein zweites Array von Kontakten 211 beispielsweise mit einem Rasterabstand P1, das auf einer ersten Fläche 212 davon angeordnet ist.
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Die Kontaktflächengitter-Array-Interposer-Struktur 220 und im Besonderen die Vielzahl von komprimierbaren elektrischen Leitern 225, die darin angeordnet sind, stellen eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Array von Kontakten bereit, wenn die Interposer-Struktur funktionsmäßig zwischen dem Substratmodul 200 und der Verdrahtungsplatte 210 angeordnet ist. Über beliebige herkömmliche Mittel kann eine Druckbelastung auf die komprimierbaren elektrischen Leiter ausgeübt werden, beispielsweise durch einen oder mehrere einstellbare (nicht dargestellte) Sicherungsmittel, die das Modulsubstrat und die Verdrahtungsplatte zusammendrücken und dadurch die Vielzahl von komprimierbaren elektrischen Leitern 225 komprimieren. Diese Komprimierung (oder Belastung) der Leiter erzeugt eine Normalkraft zwischen den Leitern und den jeweiligen ersten und zweiten Kontakten, um eine gute elektrische Verbindung dazwischen zu gewährleisten.
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3A und 3B stellen eine Ausführungsform der Interposer-Struktur 220 von 2 ausführlicher dar. Unter Bezugnahme auf diese Figuren insgesamt beinhaltet die Interposer-Struktur 220 in der dargestellten Ausführungsform einen oberen Gehäuseabschnitt 310 und einen unteren Gehäuseabschnitt 311, die zwei zusammenpassende Hälften der Interposer-Struktur aufweisen. Durch Unterteilen der Interposer-Struktur in zwei oder mehr zusammenpassende Abschnitte wird das Montieren der Vielzahl von komprimierbaren elektrischen Leitern 225 in entsprechenden Öffnungen 315 der Interposer-Struktur 220 ermöglicht.
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Wie in 3B veranschaulicht, weist jede entsprechende Öffnung 315 eine innere Seitenwand 316 mit einem Seitenwandüberstand 317 auf, der sich zumindest teilweise zwischen verschiedenen Abschnitten des jeweiligen komprimierbaren elektrischen Leiters erstreckt. In einer Ausführungsform handelt es sich bei den jeweiligen Abschnitten um den ersten Leiterendabschnitt 330 und den zweiten Leiterendabschnitt 340 des komprimierbaren elektrischen Leiters. Es ist zu beachten, dass der Seitenwandüberstand 317 in dieser Ausführungsform durch zwei Überstandhälften ausgebildet ist, die jeweils in einem der oberen und unteren Gehäuseabschnitte der Interposer-Struktur ausgebildet sind, die den Seitenwandüberstand 317 definieren, wenn sie zusammengefügt werden. Der Überstand ist so dimensioniert, dass er sich zwischen verschiedenen Abschnitten des komprimierbaren elektrischen Leiters erstreckt, um zu ermöglichen, den komprimierbaren elektrischen Leiter innerhalb der jeweiligen Öffnung in Position zu halten, und eine Drehung des komprimierbaren elektrischen Leiters zu verhindern, beispielsweise wenn er durch eine Belastung komprimiert wird, die nicht dem Ideal entspricht. Unter Bezugnahme auf 3A und 3B ist außerdem zu beachten, dass sich parallel erstreckende Kanäle 318 in dem oberen Gehäuseabschnitt 310 und dem unteren Gehäuseabschnitt 311 bereitgestellt werden, um in einer Ausführungsform das Aufnehmen einer Komprimierung der jeweiligen komprimierbaren elektrischen Leiter 225 zu ermöglichen, wenn sie funktionsmäßig beispielsweise zwischen dem Modulsubstrat und der Verdrahtungsplatte angeordnet sind.
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Die komprimierbaren elektrischen Leiter 225 können aus einem beliebigen komprimierbaren, elektrisch leitenden Material ausgebildet sein. Beispielsweise können die Leiter Beryllium-Kupfer aufweisen, das eine hohe Umformfestigkeit und eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Das Interposer-Material (aus dem die Interposer-Schicht ausgebildet ist) kann zum Beispiel ein Duroplast mit einer geringeren Höhe als die Höhe der komprimierbaren elektrischen Leiter aufweisen, wie in 3B veranschaulicht. Nur als konkretes Beispiel könnte die Interposer-Struktur ein 100 × 100 Array aus komprimierbaren elektrischen Leitern in einer Interposer-Struktur mit planaren Abmessungen von etwa 10 cm × 10 cm aufweisen, und die komprimierbaren elektrischen Leiter könnten zum Beispiel eine geringere Höhe als 1 mm (wie etwa 0,5 bis 0,75 mm) und eine Breite von 0,5 mm oder weniger aufweisen. Dies führt zu einem komprimierbaren elektrischen Leiter (oder Kontaktknopf) mit kompakter Konstruktion mit zahlreichen Vorteilen gegenüber herkömmlichen federartigen Verbindern, wie hierin beschrieben.
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In einer Ausführungsform können die komprimierbaren elektrischen Leiter 225 durch Stanzen und Biegen eines durchgehenden, langgestreckten Leiters wie zum Beispiel eines Metallleiters ausgebildet werden, der die erwünschte Umformfestigkeit aufweist, um die erforderliche Komprimierbarkeit bereitzustellen, die die hierin beschriebene Funktionalität zur elektrischen Verbindung ermöglicht, beispielsweise für eine Kontaktflächengitter-Array-Interposer-Struktur. Eine Ausführungsform des komprimierbaren elektrischen Leiters (oder Kontaktknopfes) wird beispielhaft in 3C ausführlicher veranschaulicht, wobei der komprimierbare elektrische Leiter 225 so dargestellt wird, dass er einen C-förmigen Abschnitt 320, einen ersten Leiterendabschnitt 330 und einen zweiten Leiterendabschnitt 340 beinhaltet. In dieser Ausführungsform erstrecken sich, wie dargestellt, der erste und der zweite Leiterendabschnitt 330 bzw. 340 von verschiedenen Enden des C-förmigen Abschnitts 320 in einer durchgehenden Weise und stehen in verschiebbarem Kontakt miteinander, sodass sie ein Belasten oder Entlasten des komprimierbaren elektrischen Leiters aufnehmen können. Wie veranschaulicht, beinhaltet der erste Leiterendabschnitt 330 zumindest einen ersten Schenkel 332, und der zweite Leiterendabschnitt 340 beinhaltet zumindest zwei zweite Schenkel 342, die ineinandergreifend dargestellt sind, wobei ein einziger erster Schenkel 332 dargestellt ist, der sich zwischen zwei zweiten Schenkeln 342 erstreckt. Des Weiteren ist zu beachten, dass der erste Leiterendabschnitt 330 und der zweite Leiterendabschnitt 340 und im Besonderen der zumindest eine erste Schenkel 332 und die zumindest zwei zweiten Schenkel 342 davon in verschiebbarem physischen Kontakt mit einer nach innen gerichteten Fläche 321 des C-förmigen Abschnitts 320 des komprimierbaren elektrischen Leiters 225 stehen. Dieses verschiebbare In-Kontakt-Stehen des ersten und des zweiten Endabschnitts mit der nach innen gerichteten Fläche des C-förmigen Abschnitts ermöglicht ein Stabilisieren des komprimierbaren elektrischen Leiters während eines Belastens und Entlastens davon; und was von besonderer Bedeutung ist, stellt mehrere Strompfade durch den komprimierbaren elektrischen Leiter bereit, wie im Folgenden im Hinblick auf die zusammengesetzte elektronische Vorrichtung von 4A bis 4C weiter beschrieben wird. Außerdem sind die nach innen gebogenen Enden des zumindest einen ersten Schenkels 332 und der zumindest zwei zweiten Schenkel 342 zu beachten. Diese gebogenen (oder kleinere Radien aufweisenden) Enden verhindern, dass die Schenkel in die nach innen gerichtete Fläche 321 des C-förmigen Abschnitts 320 greifen.
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Wie angemerkt, stellt 4A eine Draufsicht auf die zusammengesetzte elektronische Vorrichtung der in 2 bis 3C veranschaulichten Ausführungsform dar, wobei die Interposer-Struktur 220 zwischen dem Modulsubstrat 200 und der Verdrahtungsplatte 210 angeordnet ist. In der veranschaulichten Ausführungsform sind ein oder mehrere integrierte Schaltungs-Chips 205 auf dem Modulsubstrat 200 angeordnet. In der Querschnittsansicht von 4B und 4C im Aufriss werden die komprimierbaren elektrischen Leiter 225 unter Belastung dargestellt, wie sie eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Array von Kontakten 203, 211 herstellen, die in einander gegenüberliegender Beziehung auf den einander zugewandten Flächen des Modulsubstrats 200 und der Verdrahtungsplatte 210 angeordnet sind. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass die komprimierbaren elektrischen Leiter 225 die Kontakte 203, 211 verschiebbar berühren oder streifen, wenn die Leiter komprimiert werden, was eine gute elektrische Verbindung zwischen den komprimierbaren elektrischen Leitern und den Kontakten gewährleistet.
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Es ist zu beachten, dass vorteilhafterweise mehrere Strompfade durch die komprimierbaren elektrischen Leiter vorhanden sind, wenn sie funktionsmäßig unter Druck zwischen zwei elektrisch leitenden Kontakten des ersten und des zweiten Arrays von Kontakten angeordnet sind. Diese Strompfade beinhalten (in der dargestellten Konfiguration) einen ersten Strompfad 400 durch den C-förmigen Abschnitt des komprimierbaren elektrischen Leiters, einen zweiten Strompfad 401, der sich zumindest teilweise durch den ersten Leiterendabschnitt 330 des komprimierbaren elektrischen Leiters erstreckt, und einen dritten Strompfad 402, der sich zumindest teilweise durch den zweiten Leiterendabschnitt 340 des komprimierbaren elektrischen Leiters erstreckt. Es ist zu beachten, dass die mehreren Strompfade durch den komprimierbaren elektrischen Leiter im Betrieb in vorteilhafter Weise den Widerstand des Leiters verringern.
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Fachleute werden anhand der hierin bereitgestellten Beschreibung bemerken, dass die komprimierbaren elektrischen Leiter (oder Kontaktknöpfe) der Ausführungsformen leicht und wahlweise innerhalb einer Interposer-Struktur ausgetauscht werden können, das heißt, wenn sie sich als fehlerhaft erweisen. Des Weiteren weisen die komprimierbaren elektrischen Leiter keine Merkmale auf, die sie dafür anfällig machen würden, sich in dem Interposer-Material zu verfangen oder sich durch den Gebrauch zu verbiegen. Darüber hinaus ist der Widerstand der elektrischen Verbindung geringer, zum Beispiel halb so groß wie oder geringer als derjenige sonstiger Verbinder (wie etwa der oben beschriebenen federartigen Verbinder nach dem Stand der Technik von 1A und 1B), da die komprimierbaren elektrischen Leiter mehrere elektrische Pfade durch den komprimierbaren elektrischen Leiter aufweisen. Ferner beseitigen die komprimierbaren elektrischen Leiter zusammen mit den oben beschriebenen Seitenwandüberständen innerhalb der jeweiligen Öffnungen eine Kontaktdrehung aufgrund einer weniger als perfekten Belastung der jeweiligen komprimierbaren elektrischen Leiter. Eine Kontaktdrehung ist unerwünscht, da sie die Normalkraft zwischen dem komprimierbaren elektrischen Leiter und den entsprechenden Kontakten verringern und zu einem schlechten Halt des Leiters innerhalb des Gehäuses führen würde. Die komprimierbaren elektrischen Leiter der hierin beschriebenen Ausführungsformen weisen vorteilhafterweise außerdem einen geringen Platzbedarf auf, was zu geringerem Übersprechen zwischen angrenzenden Kontakten und dadurch zu höherer Geschwindigkeitsleistung führt.
