DE19600048C2 - Carrier plate for integrated circuits - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Trägerplatte für integrierte Schaltungen mit durchkontaktierten Bohrungen, in die Kontaktkörper eingepreßt sind, die über eine Seite der Trägerplatte hinausragen und über die eine Lötverbindung mit einer Leiterplatte (Motherboard) herstellbar ist.The invention relates to a carrier plate for integrated circuits plated-through holes, are pressed into the contact body, which over one side of the Protruding support plate and a solder connection to a circuit board (Motherboard) can be produced.
Derartige Trägerplatten sind häufig mehrschichtig aufgebaut, wobei die innenliegenden Funktionsebenen über die durchkontaktierten Durchbrechungen mit der Außenwelt in Beziehung stehen. Je nach dem Material, aus welchem die Trägerplatten bestehen, werden verschiedene Kontaktkörper verwendet, um Signale von den Durchbrechungen über die Hinterseite der Trägerplatte abzuleiten. Diese Ableitung erfolgt üblicherweise über eine Grundplatte (Motherboard), welche mit der Trägerplatte im Aufschmelzverfahren verbunden wird, indem die Kontaktkörper in eine Lötpaste hinein bestückt werden, welche auf der Oberseite der Grundplatte aufgedruckt ist.Such carrier plates are often constructed in multiple layers, the inner ones Functional levels through the through-holes with the outside world in Relationship. Depending on the material from which the carrier plates are made Various contact bodies are used to send signals from the breakthroughs across the Derive the back of the carrier plate. This derivation usually takes place via a Base plate (motherboard), which is connected to the carrier plate in the melting process is by placing the contact body in a solder paste, which on the Top of the base plate is printed.
Herkömmliche Kontaktkörper bestehen aus Lötkugeln, welche stumpf auf die Rückseite der Trägerplatte aufgeschmolzen werden. Weiters ist es aus der US 4,705,205 bekannt, säulenartige Kontaktelemente aus einem Lötmetall in einen Trägerrahmen einzusetzen. Ähnlich ist auch die aus der JP 06318772 A bekannte Variante, bei der pilzförmige Lotkörper Öffnungen einer Trägerplatte füllen und zumindest auf einer Seite über diese vorstehen. Für alle genannten Fälle gilt, daß bei keramischen Trägerplatten der Schmelzpunkt des Lotes relativ hoch liegen kann, wogegen bei organischen Trägerplatten ein Weichlot verwendet werden muß, welches häufig bei der Verbindung mit der mit Lötpaste bedruckten Grundplatte seine Form verliert. Bei mangelnder Gleichförmigkeit der Kontaktkörper kann es außerdem dazu kommen, daß einzelne Kontakte zur Grundplatte ausfallen.Conventional contact bodies consist of solder balls, which are blunt on the back of the Carrier plate are melted. Furthermore, it is known from US Pat. No. 4,705,205 insert column-like contact elements made of a solder into a carrier frame. The variant known from JP 06318772 A is similar, in which the mushroom-shaped solder body Fill the openings of a carrier plate and protrude beyond it on at least one side. For In all the cases mentioned, the melting point of the solder applies to ceramic carrier plates can be relatively high, whereas a soft solder is used for organic carrier plates must be, which is often in connection with the base plate printed with solder paste loses its shape. If the contact bodies are not uniform, it can also In addition, individual contacts to the base plate fail.
Eine etwas andere Art von Kontaktkörpern in einer Trägerplatte zeigt die US 5,102,829. Längliche, zylindrische, in die Trägerplatte eingesteckte Stäbe bilden dabei Steckkontakte für einen in ein Gehäuse auf der Trägerplatte eingekapselten integrierten Schaltkreis.A somewhat different type of contact body in a carrier plate is shown in US 5,102,829. Elongated, cylindrical rods inserted into the carrier plate form plug contacts for an integrated circuit encapsulated in a housing on the carrier plate.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen kostengünstigen Ersatz für die bekannten Kontaktkörper aus Lötmetallen zu schaffen, durch den die beschriebenen Probleme vermieden werden.The object of the invention is an inexpensive replacement for the known contact body to create from solder metals by which the problems described are avoided.
Die Erfindung sieht dazu vor, daß die Kontaktkörper aus einem flachen Blech ausgestanzte Kontaktnägel mit einem Schaft und einem Kopf sind, wobei der Kopf bündig auf einer Seite der Trägerplatte aufliegt und über diese hinausragt. The invention provides that the contact body punched out of a flat sheet Contact nails are with a shaft and a head, with the head flush on one side the carrier plate rests and protrudes beyond it.
Derartige Nägel können leicht aus einem Material hergestellt werden, für welches die bei der Verbindung von Trägerplatte und Motherboard angewendete Temperatur unproblematisch ist und welches auch einen aus anderen Gründen auftretenden Hitzeschock verträgt. Der Kontakt zwischen den Nägeln und den Wandungen der Durchbrechungen ist wesentlich besser definiert als im Fall von Lötmasse. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Kontaktnägel einen im Querschnitt quadratischen Schaft aufweisen, dessen Kanten sich in die Wand der Durchbrechungen einkerben und dadurch eine gasdichte Verbindung zu dieser Wand herstellen. Die erfindungsgemäßen Kontaktkörper lassen sich sehr einfach und billig herstellen, da sie aus Bandmaterial ausgestanzt werden können, wobei ein Montagegerät gleichzeitig mehrere Kontaktnägel in die Unterseite einer Trägerplatte einpressen kann.Such nails can be easily made from a material for which the Connection of carrier plate and motherboard applied temperature is unproblematic and which also tolerates heat shock occurring for other reasons. The Contact between the nails and the walls of the openings is essential better defined than in the case of solder. This applies in particular if the Contact nails have a shaft with a square cross section, the edges of which are in Notch the wall of the openings and thereby a gas-tight connection to it Make the wall. The contact body according to the invention can be very easily and cheaply produce because they can be punched out of tape material, using an assembly tool can simultaneously press several contact nails into the underside of a carrier plate.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anschließend anhand der Zeichnung erläutert.Further details of the invention are subsequently explained with reference to the drawing.
In dieser ist Fig. 1 die schaubildliche Darstellung eines Kontaktnagels. Fig. 2 zeigt eine Reihe zur Montage bereiter Kontaktnägel, Fig. 3 die Unterseite einer Trägerplatte mit einer Vielzahl eingepreßter Kontaktnägel, Fig. 4 einen Schnitt durch die Trägerplatte im Maßstab von Fig. 1 im Bereich einer Durchbrechung der Trägerplatte, Fig. 5 eine Draufsicht auf die Trägerplatte entsprechend Fig. 4.In this FIG. 1 is the perspective view of a contact nail. Fig. 2 3 4 5 shows a series of mounting ready contact nails, Fig. The underside of a carrier plate having a plurality pressed in contact nails, Fig. Shows a section through the support plate in the scale of Fig. 1 in the region of an aperture of the carrier plate, Fig. Is a plan view on the carrier plate corresponding to FIG. 4.
Der in Fig. 1 dargestellte Kontaktnagel 1 besteht aus einem im Querschnitt quadratischen Schaft 2 und einem halbkreisförmigen Kopf 3. Derartige Kontaktnägel 1 lassen sich leicht aus einem Band 4 ausstanzen, wobei es vorteilhaft ist, die Kontaktnägel 1 nicht sofort zu vereinzeln, sondern wie in Fig. 2 dargestellt über eine eine Sollbruchstelle mit dem Band 4 in Verbindung zu lassen. Ein Montageautomat, der die Lage der Kontaktnägel 1 über Bohrungen 5 erfaßt, kann sodann mehrere Kontaktnägel 1 gleichzeitig abnehmen und in die Unterseite einer Trägerplatte 7 einpressen, wie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt. Üblicherweise bilden die Kontaktnägel dabei die Kreuzungspunkte eines Gitters, wobei dieses Gitter so wie in Fig. 3 in Form eines Rahmens oder großflächig verlaufen kann und nicht alle Gitterpunkte mit Kontaktnägeln 1 bestückt sein müssen.The contact pin 1 shown in Fig. 1 consists of a square cross-section shaft 2 and a semi-circular head 3. Such contact nails 1 can easily be punched out of a band 4 , it being advantageous not to separate the contact nails 1 immediately, but rather to leave them connected to the band 4 via a predetermined breaking point, as shown in FIG. 2. An automatic assembly machine, which detects the position of the contact nails 1 via bores 5 , can then remove several contact nails 1 simultaneously and press them into the underside of a carrier plate 7 , as shown for example in FIG. 3. The contact nails usually form the crossing points of a grid, this grid, as in FIG. 3, being able to run in the form of a frame or over a large area and not all the grid points need to be equipped with contact nails 1 .
Wie aus Fig. 4 und 5 hervorgeht, sind Trägerplatten für Chips und sonstige ICs üblicherweise mehrschichtig auf gebaut. An der Oberseite der Trägerplatte 7 verlaufen dabei Leiterkonfigurationen, mit welchen die äußeren Anschlüsse der ICs verbunden sind. Diese Leiterkonfigurationen ihrer seits führen wieder zu üblicherweise die Kreuzungspunkte eines Gitters bildenden Durchbrechungen 6. Die Wandungen dieser Durchbrechungen sind mit leitfähigem Material aus gekleidet, wobei sich als Auskleidungsmaterialien Gold, Silber und Zinn-Blei-Legierungen bewährt haben.As shown in Fig. 4 and 5 can be seen, support plates for chips and other ICs are built usually multilayered on. Conductor configurations, to which the external connections of the ICs are connected, run on the top of the carrier plate 7 . This conductor configurations hand the crossing points of their lead again usually a grid forming perforations. 6 The walls of these openings are lined with conductive material, gold, silver and tin-lead alloys having proven themselves as lining materials.
In die Ausnehmungen 6 werden nun von der Rückseite der Trägerplatte 7 her Kontaktnägel 1 eingepreßt, welche sich mit ihren Schaftkanten in die Wandungen der Durchbrechungen 6 einkerben. Dadurch entsteht eine gasdichte Verbindung.Contact nails 1 are now pressed into the recesses 6 from the back of the carrier plate 7 , the notches with their shaft edges notching into the walls of the openings 6 . This creates a gas-tight connection.
Die Kontaktnägel 1 selbst können aus verschiedenen Materialien gefertigt werden, wobei sich für die bevorzugte Herstellung durch Stanzen vor allem Bronze und Neusilber eignen. Beispielsweise käme als Grundmaterial SnBz 8 oder NS 6218 in Betracht. Die Oberfläche der ausgestanzten Nägel wird vorzugsweise mit einer Nickel-Silber-, einer Nickel- Gold- oder einer Blei-Zinn-Legierung vergütet.The contact nails 1 themselves can be made of different materials, bronze and nickel silver being particularly suitable for the preferred production by stamping. For example, the base material would be SnBz 8 or NS 6218. The surface of the punched-out nails is preferably coated with a nickel-silver, a nickel-gold or a lead-tin alloy.
Die erfindungsgemäßen Kontaktnägel weisen eine ganze Reihe von Vorzügen auf. Sie sind billig herzustellen und billig und präzise zu verarbeiten. Sie sind unabhängig vom Material der Trägerplatte einsetzbar, Temperaturbeständig keit bis zu 160°C ist gegeben. Aufgrund der großen Wärme leitfähigkeit werden kurzfristige Hitzeeinwirkungen gut überstanden, bei denen die üblichen Lötverbindungen bereits beschädigt wären. Dadurch, daß das Material der Nägel beim Aufschmelzprozeß "Montage auf die Grundplatte (Motherboard) seine Form behälter, ist eine absolute Koplanarität zwischen der Rückseite der Trägerplatte und der mit Löt paste beschichten Grundplatte nicht gefordert. Ganz ab gesehen davon stehen die vorgeschlagenen Kontaktnägel ohnedies um ein Maß über die Rückseite der Trägerplatte vor, welches wesentlich präziser ist als im Fall von Lötkugeln.The contact nails according to the invention have a whole range of merits. They are cheap to manufacture and cheap and precise to process. You are independent of Insert plate material can be used, temperature resistant speed up to 160 ° C. Because of the great warmth short-term heat effects are good survived, where the usual solder connections already would be damaged. Because the material of the nails when Melting process "assembly on the base plate (motherboard) its shape is an absolute coplanarity between the back of the backing plate and the one with solder paste coating base plate not required. Completely seen from this stand the proposed contact nails anyway by one dimension over the back of the carrier plate which is much more precise than in the case of Solder balls.
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