DE3586439T2

DE3586439T2 - Elektrischer steckverbinder und verfahren zum herstellen desselben.

Info

Publication number: DE3586439T2
Application number: DE8585104054T
Authority: DE
Inventors: Garry Michael Benarr; Terry Allen Burns; William Joseph Walker
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1985-04-04
Publication date: 1993-03-18
Anticipated expiration: 2005-04-05
Also published as: JPH023315B2; EP0159593A2; DE3586439D1; EP0159593B1; JPS60230377A; EP0159593A3; US4548451A

Description

Diese Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder und ein Verfahren zur Herstellung solcher Steckverbinder. Solche Steckverbinder werden hauptsächlich zum Verbinden von Halbleitersubstraten mit anderen elektronischen Bauelementen, z. B. Leiterplatten, Karten oder flexiblen Leiterplatten, die das Substrat elektrisch anschließen müssen, eingesetzt.
Die jüngsten Fortschritte bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und in der Mikroschaltungstechnik haben eine zunehmende Anzahl von Einzelschaltungselementen in den Halbleiterbauelementen ermöglicht. Fortschritte hinsichtlich der Packungsdichte dieser Bauelemente haben ebenfalls zum gegenwärtigen Trend in der Elektronikindustrie beigetragen, immer mehr Schaltkreise auf immer kleinerem Raum zu integrieren.
Ein modernes Halbleitergehäuse enthält typischerweise mindestens ein oder mehrere Halbleiterbauelemente und ein Bauelemente tragendes Substrat, das gewöhnlich mit elektrischen Bauelementen außerhalb des Halbleitergehäuses verbunden ist. Während die Abmessungen dieser Halbleitergehäuse extrem klein sind, ist die Anzahl der Schaltungen pro Gehäuse hoch und nimmt zu. Folglich besteht das Problem, eine große Anzahl elektrischer Verbindungen auf kleinem Raum für den Datenaustausch zwischen den Schaltungselementen auf dem Substrat und dem elektrischen System außerhalb des Substrats, d. h. den Leiterplatten, Karten und der flexiblen Leiterplattenschaltung bereitzustellen. Ein Problem bei der Gestaltung solcher elektrischer Verbindungen besteht darin, daß die Abmessungen und physikalischen Toleranzen der Anschlüsse an Mikroschaltungsgehäusen extrem klein sind, und es schwierig ist, Steckverbinder oder Zwischenverbinder zur Herstellung solcher Verbindungen zuverlässig und kostengünstig mit konventionellen Mitteln zu reproduzieren. Ein anderes Problem besteht darin, daß durch konventionelle Verfahren keine Möglichkeiten für ein einfaches Stecken und eine einfache Trennbarkeit der Bauelemente elektronischer Baugruppen geboten werden. So ist in der Regel ein Aufschmelzlötvorgang mit Hart- oder Weichlot erforderlich, wenn es um eine große Anzahl dichtbenachbarter Verbindungen geht. Solche Arbeitsgänge sind teuer, und die entstehenden elektrischen Verbindungen können unter der Betriebsbeanspruchung, die z. B. von der nichtangepaßten thermischen Ausdehnung zwischen den für die Gehäusebauelemente auf jeder Seite des Steckverbinders oder Zwischenverbinders verwendeten Materialien ausgeht, brüchig werden. Ein anderes Problem besteht darin, daß bei konventionellen Steckverbindern und Zwischenverbindern, die gegenwärtig in Mikroschaltungsanwendungen hoher Dichte eingesetzt werden, sehr schnell die Grenzen der Packungsdichte erreicht werden.
Zu den gebräuchlichsten Mitteln zur Sicherstellung eines elektrischen Kontakts zwischen den Bauelementen eines Halbleitergehäuses gehören Stecker- und Buchsenverbindungen sowie Steckerleisten. Diese Steckverbinder herzustellen und einzusetzen wird umso schwieriger, je höher die Anschlußdichte wird. Die Benutzung solcher Zwischenverbinder oder Steckverbinder ist infolge der zum Stecken und Trennen erforderlichen Kraft schwierig. Für jede mit Stiftkontakt oder Steckerleiste versehenen Lappenverbindung gibt es eine entsprechende Steckkraft. Mit der Zunahme der Zahl der Verbindungen wird die Gesamtkraft zum Stecken und Trennen unvertretbar hoch. Zusätzlich steigen mit der Zunahme der Dichte zunehmend die Kosten für solche Steckverbinder infolge teurer Teile, wie z. B. Stifte, und teurer Arbeitsgänge, wie z. B. Hartlöten, die mit hohen Arbeitskosten verbunden sind und bei denen Edelmetalle verwendet werden. Ein reibungsfreies Verbindungssystem existiert auch nach dem Stand der Technik, siehe US-Patent 3.915.537 von Harris et al. Obwohl ein solches Verbindungssystem das Problem der Steck- und Trennkraft eliminiert, erfüllt das System nicht den für moderne Anwendungen erwarteten Anforderungen an die Verbindungsdichte. Solche Systeme, wie es z. B. das Patent von Harris zeigt, erfordern komplizierte Feder- und Sockelmechanismen sowie enge Toleranzen, um effektiv zu sein. Aus Kostengründen würde es sich verbieten, miniaturisierte Bauelemente für Verbindungssysteme herzustellen und zusammenzubauen, um neue und zukünftige Anforderungen an die Dichte zu erfüllen. Ferner sind für reibungsfreie Verbindungssysteme immer noch Stifte und Hartlötarbeitsgänge mit den damit einhergehenden Kosten erforderlich.
Das Dokument US-A-3 795 037 zeigt einen Zwischenverbinder, in dem federnde elektrische Leiter in einen Block elastomeren isolierenden Materials eingebettet sind und durch ihn hindurchführen, wobei die Enden der Leiter aus den Oberflächenbereichen des Blocks herausragen. Diese federnden leitenden Teile sind in Kontakt mit Leitern, die von einer Leiterplatte und von Mikroschaltungen getragen werden.
Das Dokument FR-A-2 388 458 beschreibt einen Steckverbinder zur Montage zwischen integrierten Schaltkreischips und einer Leiterplatte. Der Steckverbinder enthält einen starren gestreckten Metallkern mit einer Reihe von Nuten, in die elastomere Zylinder eingebracht sind. Eine dünne Schicht Kunststoff, auf dem sich Leiterbahnen befinden, ist um den Kern und die Zylinder herum aufgebracht, um einen elektrischen Strompfad zwischen den Kontakten auf dem Chip und der Leiterplatte zu aufzubauen.
Steckverbinder und Zwischenverbinder sind ebenfalls nach Metallauf-Elastomer-Verfahren hergestellt worden. Ein solcher Steckverbinder wird in dem US-Patent 4, 008,300. Penn. beschrieben.
Die Metall-auf-Elastomer-Steckverbinder bestehen aus elektrischen Leitern, die in den elastomeren Kunststoff eingebettet sind. Ein Hauptproblem bei solchen Zwischenverbindern besteht darin, daß die vorhandenen Herstellungsverfahren kein Produktionsverfahren mit niedrigen Kosten ermöglichen.
Darüber hinaus führen solche Zwischenverbinder und Steckverbinder bei Benutzung zu hohen Kontaktwiderständen. Metall-auf-Elastomer-Zwischenverbinder nach dem Stand der Technik besitzen typischerweise Kontaktwiderstände weit oberhalb des Widerstandbereichs bis 10 Milliohm, der die ungefähre Grenze des tolerierbaren Kontaktwiderstands am Ende der Lebensdauer darstellt, der für in zukünftigen Anwendungen mit extrem hoher Verbindungsdichte arbeitende elektronische Gehäusesysteme erforderlich ist. Außerdem sind externe Mittel und zusätzliche Montagezeit erforderlich, um eine ausreichende Selbstreinigung zu garantieren, wenn Metall-auf-Elastomer-Steckverbinder oder Zwischenverbinder nach dem Stand der Technik benutzt werden.
Das Dokument US-A-3 924 915 offenbart einen elektrischen Steckverbinder, der den Anschluß von zwei Leiterplatten oder Karten gestattet.
Im Hinblick auf das oben Ausgeführte besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung darin, einen Zwischenverbinder für Halbleitergehäuseanwendungen zur Verfügung zu stellen, der preiswert und zuverlässig ist, der einfach gesteckt und getrennt werden kann, der eine große Zahl von Verbindungen pro Flächeneinheit ermöglicht, der einen niedrigen Kontaktwiderstand am Ende der Lebensdauer besitzt und der selbstreinigend ist; ein weiteres Ziel besteht darin, ein Verfahren, nach dem solche Steckverbinder leicht herstellbar sind, zur Verfügung zu stellen.
Diese Ziele werden durch die Erfindung erreicht, die in den Ansprüchen 1 und 8 beschrieben wird; Ausführungsformen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
Der Zwischenverbinder gemäß der Erfindung stellt, kurz gesagt, eine Vielzahl von Oberflächenverbindungen zwischen einem Satz von Kontaktstellen mit kleinsten Abständen auf dem Substrat eines Halbleitergehäuses und einem entsprechenden Satz von Kontakten auf einer starren oder flexiblen Trägerleiterplatte oder Karte her.
Die stiftlose Steckverbindung umfaßt:
- ein blattartiges Basiselement aus elastomerem dielektrischem Material und
- Sätze von deformierbaren Vorsprüngen an beiden Seiten des Basiselements, die Positionierung eines ersten Satzes von Vorsprüngen an einer ersten Seite des Basiselements, die in Spalten und Zeilen angeordnet sind und einem der Sätze von Kontaktstellen auf dem Substrat des Halbleitergehäuses entsprechen, sowie die Positionierung eines zweiten Satzes von Vorsprüngen an einer zweiten gegenüberliegenden Seite des Basiselements, die in Spalten und Zeilen angeordnet sind und einem der Sätze von Kontaktstellen auf der Trägerleiterplatte oder Karte entsprechen. Der stiftlose Steckverbinder umfaßt ferner eine flexible Auflage, die an jeder dieser ersten und zweiten Seite des Basiselements befestigt ist, sowie eine Vielzahl von elektrisch leitenden Elementen auf jeder der flexiblen Auflagen, wobei die Enden jedes der leitenden Lappenelemente über einem der deformierbaren Vorsprünge angeordnet sind und das gegenüberliegende Ende jedes der leitenden Lappenelemente im gleichen Abstandsverhältnis zu den zugehörigen deformierbaren Vorsprüngen abschließt.
Der stiftlose Steckverbinder enthält ferner eine Vielzahl von genau ausgerichteten Öffnungen durch das Basiselement und jede der flexiblen Auflagen hindurch sowie Leitermittel, die durch die genau ausgerichteten Öffnungen im Basiselement und den Auflagen führen, um jedes gegenüberliegende Ende eines elektrisch leitenden Lappenelements einer Auflage auf der ersten Seite des Basiselements mit einem entsprechenden elektrisch leitenden Lappenelement der Auflage auf der zweiten gegenüberliegenden Seite dieses Basiselements elektrisch zu verbinden.
Eine große Zahl von Verbindungen pro Flächeneinheit, d. h. eine hohe Dichte, steht zur Verfügung, weil die einzige physikalische Begrenzung für die Abstände zwischen den Verbindungen sich ergibt aus den Abständen zwischen den deformierbaren Vorsprüngen, die abhängig sind vom Spritzguß des elastomeren Basiselements, und den Abständen zwischen den Lappenelementen, die abhängig sind vom Stand der Technik von gedruckten Schaltungen. Die zum Gießen der deformierbaren Vorsprünge und zum Herstellen der gedruckten Schaltung anzuwendenden Prozesse sind gut definiert, nicht teuer und zuverlässig. Dadurch wird es möglich, die durch Anwenden der vorliegenden Erfindung erzielbaren hohen Dichten in der Praxis zu erreichen. Der vorgeschlagene Zwischenverbinder wird sich automatisch selbst ausrichten und justieren, um bis zu einem gewissen Grade die Unebenheit der zu verbindenden Halbleitergehäusebauelemente, wie z. B. Substrate, Leiterplatten und Karten zu kompensieren.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird jetzt in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, worin
Fig. 1 eine Seitenansicht darstellt, in der sich der Zwischenverbinder in seiner nichtleitenden Anfangsposition befindet.
Fig. 2 eine Zeichnung ist, die die Lage des Zwischenverbinders bezüglich der zu verbindenden elektrischen Bauelemente dargestellt.
Fig. 3 eine Seitenansicht darstellt, in der sich der Zwischenverbinder in seiner leitenden Endposition befindet.
Fig. 4 die Draufsicht des gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Zwischenverbinders darstellt, wobei eine Vielzahl einzelner Verbindungselemente gezeigt wird.
Hier wird ein stiftloser Zwischenverbinder zum Herstellen einer Vielzahl von Oberflächenverbindungen beschrieben. Bezugnehmend auf Fig. 1 wird der gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierte Zwischenverbinder auf einem elastischen Basiselement 10, das Sätze von deformierbaren Vorsprüngen 9 und Oberflächen 11 und 12 an der Ober- bzw. Unterseite der deformierbaren Vorsprünge 9 besitzt, aufgebaut. Das Element 10 kann aus jedem geeigneten elastomeren dielektrischen Material, z. B. Silikon oder Polyurethan, das eine gleichmäßige Druckkraft aufrechterhält, hergestellt werden. Die Sätze von Vorsprüngen 9 und Oberflächen 11 und 12 entsprechen Sätzen von vergoldeten Kontaktflächen 30 auf dem Substrat eines Halbleitergehäuses 35 und einem Satz vergoldeter Kontaktflächen 31 auf einer Trägerleiterplatte, einer flexiblen Leiterplatte oder Karte 33 (siehe Fig. 2). Die typischen Abstände zwischen den Sätzen von Vorsprüngen 9 liegen im Bereich von ungefähr 0,625-2,5 mm (25 bis 100 Mil), obwohl Fachleute klar erkennen werden, daß der Abstand zwischen den Sätzen von Vorsprüngen 9 nur durch den Stand der Spritzgußtechnik von Elastomeren begrenzt wird.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, besitzt auch das Basiselement 10 eingearbeitete Anschlagbereiche 19 und wird ebenfalls mit einer flexiblen Auflage 15 versehen, die im wesentlichen überall, mit Ausnahme der Anschlagbereiche 19 und der Vorsprungsbereiche 9, selektiv an dem Basiselement 10 befestigt ist. Die Auflage 15 kann aus flexiblem Material, vorzugsweise aus der Familie der Thermoplaste, die Polyimide und Polyester einschließt, hergestellt werden.
Die Auflage 15 wird fit einer Anzahl flexibler elektrisch leitender Lappenelemente 21, die so angeordnet sind, daß jedes Lappenelement 21 mit einem Ende über einem Vorsprung 9 des Basiselements 10 liegt, versehen. Die Lappenelemente 21 werden von Ansätzen 20, die an drei Seiten ausgeschnitten und von der flexiblen Auflage 15 abgehoben sind, gebildet. Die Länge jedes Ansatzes 20 liegt im Bereich von etwa 1 mm (40 Mil) bis 5 mm (200 Mil). Schichten eines elektrisch leitenden Materials oder Leiterbahnen einer Leiterplatte, die aus einem Metall 16, wie z. B. Kupfer, hergestellt sind, werden selektiv auf die Ansätze 20 und auf die flexible Auflage 15 im Gebiet um die Öffnungen 18 im Basiselement 10 herum abgeschieden, so daß Leiter dort zur Verfügung gestellt werden, wo Anschlüsse und Leiterbahnen gewünscht werden. Den Verbund aus einem Ansatz 20 und dem Metall 16 enthält jedes Lappenelement 21. Fachleute werden erkennen, daß der Abstand zwischen den Sätzen von Lappenelementen 21 nur durch den Stand der Leiterplattentechnik begrenzt wird.
In der vorliegenden Anwendungsform wird eine Edelmetallauflage 17, z. B. Gold, auf jedes der flexiblen elektrisch leitenden Lappenelemente 21 aufgetragen. Die Goldauflage 17 wird auf den Kontaktflächen der Lappen hergestellt, wobei die Kontaktfläche die Fläche des flexiblen elektrisch leitenden Lappenelements 21 ist, die direkt oberhalb der Oberseite 11 oder unterhalb der Unterseite 12 der Sätze von Vorsprüngen liegt. Der Durchmesserbereich, in dem die Goldauflage 17 aufgebracht werden kann, beträgt ungefähr 150 um-750 um (6 bis 30 Mil), und die Dicke schwankt von minimal 2,5 um (0,1 Mil) an und wird letztlich durch die erforderliche Strombelastbarkeit bestimmt. Eine Vorvernickelung wird auf die Lappenelemente 21 vor der Goldschicht 17 aufgebracht.
Die Goldabscheidung stellt einen zuverlässigen Kontaktpunkt mit niedrigem Kontaktwiderstand zwischen der Kontaktfläche des Zwischenverbinders und entweder den vergoldeten Kontaktflächen 30 des Substrats oder den vergoldeten Kontaktflächen 31 der Leiterplatte oder Karte zur Verfügung. Außerdem ist Gold ein Korrosionsinhibitor und liefert eine gasdichte Verbindung mit den vergoldeten Kontaktflächen 30 und vergoldeten Kontaktflächen 31, die für eine ausreichende Selbstreinigungswirkung sorgt.
In das Basiselement 10 wird eine große Zahl von Öffnungen 18 mit einem galvanischen Überzug 23 auf der inneren Oberfläche, der dem Umfang der Öffnungen 18 folgt und sich zur Außenseite der Öffnungen 18 erstreckt, eingebracht. Der galvanische Überzug 23 dient dem Zweck der Vervollständigung der elektrischen Verbindung zwischen den Lappenelementen 21 auf einer ersten Seite des Basiselements 10 und den zugehörigen Lappenelementen 21 auf einer zweiten gegenüberliegenden Seite. Alternative Techniken zum Erzielen eines elektrischen Durchgangs sind Nieten, Schweißverfahren, leitende Polymere oder andere elektrisch leitende Mittel.
Eine isolierende Schicht 22 wird auf die flexible Auflage 15 in dem Gebiet zwischen den Zwischenverbindern 8, wie in Fig. 4 dargestellt ist, und auf das Metall 16 in dem Gebiet um die Öffnungen 18 im Basiselement 10 herum, wie in Fig. 1 und 3 dargestellt ist, aufgebracht. Die isolierende Schicht 22 wird aus einem dielektrischen Material, z. B. Polyimid, hergestellt.
Wenn sich der Zwischenverbinder 8 in seiner nichtleitenden Ausgangsposition, wie in Fig. 1 gezeigt ist, befindet, sind die Sätze der deformierbaren Vorsprünge 9 in einem nichtdeformierten Zustand und die elektrisch leitenden Lappenelemente 21 ruhen auf den nichtdeformierten Vorsprüngen 9 und sind auf den Anschlagbereich 19 aufgeschoben. Die Lappenelemente 21 können alternativ an den Vorsprüngen 9 befestigt werden.
Wenn eine Druckkraft auf die zugeordneten Elemente, d. h. Karte 33 und Substrat 35, aufgebracht wird, stellen die Goldkontaktpunkte 17 des Zwischenverbinders 8 den Kontakt sowohl mit den vergoldeten Kontaktflächen 30 des Substrats 35 als auch den entsprechenden vergoldeten Kontaktflächen 31 der Leiterplatte oder Karte 33 her, an die das Substrat angeschlossen wird.
Zum Erzielen eines ausreichenden örtlichen Drucks an den Kontaktpunkten ist infolge der kleinen Kontaktfläche eine verhältnismäßig geringe Steckkraft erforderlich.
Der Druck führt auch zu einer Deformation der deformierbaren Vorsprünge 9, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Solche Deformationen gleichen alle Abweichungen der vertikalen Toleranzen, die von der nichtidealen Fertigung der Leiterplatten, Karten, Substrate und der Kontaktflächen aller dieser Bauelemente herrühren, aus. Infolge dieser Kompensation kann für jeden Kontakt ein individuelles Einpassen erreicht werden, und der Zwischenverbinder stellt sich wie oben beschrieben selbst auf die Unebenheit aller Kontaktelemente ein. Die Deformation der deformierbaren Vorsprünge 9 bewirkt zusätzlich, daß sich der vergoldete Kontaktpunkt 17 verschiebt, wodurch eine selbstreinigende Bewegung von mindestens 10 Mil zwischen den Kontaktpunkten 17 des Zwischenverbinders 8 und den entsprechenden Substratkontaktflächen 30 und den Leiterplatten- oder Kartenkontaktflächen 31 eintritt.
Die während der Deformation der deformierbaren Vorsprünge 9 ebenfalls in Funktion tretenden entsprechenden elektrisch leitenden Lappenelemente 21 werden zusammengedrückt und legen sich über und in das Gebiet des Anschlagbereichs 19.
Der Strompfad zwischen den leitenden Lappenelementen 21 auf der ersten Seite des Basiselements 10 und den entsprechenden leitenden Lappenelementen 21 auf der gegenüberliegenden Seite wird durch den galvanischen Überzug 23 geschlossen. Andere Ausführungsformen können Nieten, Leitpasten oder andere Leitermittel zum Schließen dieses Strompfads sein. Der Kontaktwiderstand für den in dieser Anwendungsform beschriebenen Zwischenverbinder beträgt ungefähr 5 Milliohm.
Während der Dauerbenutzung des Zwischenverbinders 8 gibt es keinerlei Kontaktfehlerprobleme infolge der nichtangepaßten thermischen Ausdehnung zwischen den Bauelementen für Computersysteme, wie z. B. Substraten, die aus keramischem Material, und Karten, die aus Glasfaser hergestellt sein können. Die Tatsache, daß Stifte und zugehörige Löt- oder Hartlötpunkte durch das hier beschriebene flexible System ersetzt werden, bedingt diesen Vorteil.
Zur Reparatur oder nachträglichen Bearbeitung eines elektrischen Systems, in dem der Zwischenverbinder der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, wird das Trennen der Bauelemente einfach durch Unterbrechen oder Entriegeln aller Druckkraftmittel und Freilegen und Entfernen des Zwischenverbinders durchgeführt. Dieser verhältnismäßig einfache Prozeß ist möglich, weil es keine in die vorliegende Erfindung eingebaute Löt-, Epoxidharz- oder andere dauerhafte Verbindungsstellen gibt.
Nun wird ein Verfahren zur Herstellung des in Fig. 1 dargestellten stiftlosen Zwischenverbinders 8 beschrieben. Das Basiselement 10 einschließlich der deformierbaren Vorsprünge 9 und Anschläge 19 darin kann durch konventionelle Spritzgießverfahren für Elastomere gegossen werden.
Zur Bildung einer Vielzahl flexibler elektrisch leitender Lappenelemente 21 werden konventionelle Herstellungsverfahren für flexible Leiterplatten eingesetzt. Die Lappenelemente müssen nur auf einer Seite der flexiblen Auflage 15 hergestellt werden, indem eine Freilegung des Leiters auf einer Seite erfolgt. Als Beispiel eines konventionellen Herstellungsverfahrens für Leiterplatten, das zur Herstellung des Leiterbildes einer elektrisch leitenden Metallisierung 16 auf der flexiblen Auflage 15 und den Ansätzen 20 eingesetzt werden kann, dient der folgende Ablauf:
Abscheiden eines Metalls 16, wie z. B. Kupfer, auf die flexible Auflage 15 und die Ansätze 20. Anschließend können die Leiterbahnen der gedruckten Schaltung durch konventionelle chemische Ätzverfahren hergestellt werden. Wenn das chemische Ätzen angewendet wird, kann zur Bildung der gewünschten Leiterbahnen auf den Ansätzen 20 und der Auflage 15 selektiv Fotolack auf das abgeschiedene Kupfer aufgebracht werden. Der Fotolack wird dann belichtet und entwickelt, und das überflüssige Kupfer wird weggeätzt, wobei die entstandenen flexiblen elektrisch leitenden Lappenelemente 21 und die flexible Auflage 15 mit den auf das Gebiet um die Öffnungen 18 herum begrenzten Kupferschichten 16 zurückbleiben.
Als Alternative zu dem oben beschriebenen subtraktiven chemischen Ätzverfahren können konventionelle additive Verfahren zur Abscheidung von Kupfer 16 auf die flexiblen Auflagen 15 und Ansätze 20 eingesetzt werden. Das kann durch Abscheidung des Kupfers 16 mittels konventioneller Bedampfungs- oder Galvanisierungsverfahren durch eine Maske direkt auf die Ansätze 20 und die flexiblen Auflagen 15 erfolgen. Durch die Anwendung entweder der Substitutionsätzverfahren oder der additiven Verfahren der Direktabscheidung kann eine große Anzahl flexibler elektrisch leitender Lappenelemente 21 in einem Arbeitsgang auf einer flexiblen Auflage 15 hergestellt werden.
Die Struktur der flexiblen Auflage 15 und die elektrisch leitenden Lappenelemente 21 werden selektiv mit der Ober- und Unterseite des Basiselements 10 verbunden. Die Verbindung kann durch Laminieren oder alternativ durch Benutzung von Klebemitteln realisiert werden.
In dem Basiselement 10 werden Öffnungen 18 durch die ausgerichteten Flächen der flexiblen Auflage 15 hindurch geschaffen. Die Öffnungen sind zur Herstellung eines zusammenhängenden galvanischen Überzugs 23 im Innern der Öffnungen 18 und um das Äußere der Öffnungen herum galvanisiert, so daß der galvanische Überzug 23 den Kontakt mit der Metallisierung 16 des Lappenelements 21 schließen kann. Als Alternative können Nieten, Leitpasten oder andere stromleitende Mittel in die gebildeten Öffnungen eingesetzt werden, um die elektrische Verbindung zwischen den flexiblen elektrisch leitenden Lappenelementen 21 auf der Ober- und Unterseite des Basiselements 10 zu schließen.
Gold oder ein anderes Edelmetall wird dann selektiv auf die flexiblen elektrisch leitenden Lappenelemente 21 abgeschieden, so daß Kontaktstellen 17 gebildet werden. Konventionelle Galvanisier- oder Sputterverfahren können zur Herstellung dieser Schichten eingesetzt werden.
Zusammenfassend sorgt der hier beschriebene Zwischenverbinder 8 für ein preiswertes Mittel zur Bereitstellung von Verbindungen mit hoher Dichte und niedrigem Kontaktwiderstand in Halbleitergehäusen. Die eng beieinander liegenden Verbindungen lassen sich durch die oben beschriebene Struktur und Funktion realisieren. Die Vermeidung teurer Stifte und der mit der Herstellung und Montage solcher Stifte im Zusammenhang stehenden Arbeitsgänge reduziert wesentlich die Kosten einer einzelnen Verbindung. Andere Vorteile sind, daß durch den Zwischenverbinder Vorkehrungen für eine Selbstreinigungswirkung und für einen einfachen Aufbau nichtebener Bauelemente, d. h. Schaltungskarten, Leiterplatten und Substrate getroffen werden. Die nachträgliche Bearbeitung und Reparatur von Halbleitergehäusen und Bauelementen daraus wird ebenfalls einfach bewerkstelligt, weil die durch die Benutzung des vorliegenden Zwischenverbinders hergestellten Verbindungen durch Einsatz einer verhältnismäßig geringen Kraft gesteckt oder getrennt werden können und die Verbindungen nicht miteinander verlötet sind. Die Zuverlässigkeit des Zwischenverbinders und der durch ihn hergestellten elektrischen Verbindungen wird infolge der benutzten einfachen Struktur, des Fehlens von Elementen mit hoher Ausfallrate, wie z. B. hartgelöteter Stifte, und der Fähigkeit des Zwischenverbinders, die nichtangepaßte thermische Ausdehnung zwischen den Bauelementen des Halbleitergehäuses während des Betriebs zu kompensieren, erhöht.

Claims

1. Stiftloser elektrischer Zwischenverbinder zum Herstellen einer Mehrzahl von Oberflächenverbindungen zwischen einem Satz eng beabstandeter Kontaktflächen (30) auf dem Substrat eines Halbleitergehäuses (35) und einem zugeordneten Satz von Kontaktflächen (31) auf einer tragenden, starren oder flexiblen gedruckten Schaltung oder Karte (33), wobei der Zwischenverbinder ein blattartiges Basiselement (10) aus einem elastomeren, dielektrischen Material und sich dadurch das Basiselement (10) erstrekkende Leitermittel (23) aufweist,

- Sätze deformierbarer Vorsprünge (9) an beiden Seiten des Basiselements (10), wobei die Anordnung eines ersten Satzes von Vorsprüngen (9) an einer ersten Seite des Basiselements (10) in Spalten und Reihen vorgesehen ist und einem Satz von Kontaktflächen (30) auf dem Substrat des Halbleitergehäuses entspricht, und die Anordnung eines zweiten Satzes von Vorsprüngen (9) an einer zweiten, gegenüberliegenden Seite des Basiselements (10) in Spalten und Reihen vorgesehen ist und einem der Sätze von Kontaktflächen (31) auf der tragenden gedruckten Schaltung oder Karte (3) entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner aufweist:

- eine flexible Auflage (15), die mit jeder der ersten bzw. zweiten Seiten des Basiselements (10) verbunden ist,

- eine Mehrzahl elektrisch leitender Lappenelemente (21) auf jeder der flexiblen Auflagen (15), wobei Endabschnitte der leitenden Lappenelemente (21) je oberhalb eines der deformierbaren Vorsprünge (9) gelegen sind und der gegenüberliegende Endabschnitt jedes leitenden Lappenelements (21) je in Abstand von den zugeordneten, deformierbaren Vorsprüngen (9) endet,

- eine Mehrzahl von ausgerichteten Öffnungen (18) durch das Basiselement (10) und jeder der flexiblen Auflagen (15) hindurch,

und dadurch, daß sich die Leitermittel (23) durch die ausgerichteten Öffnungen in dem Basiselement (10) und den Auflagen (15) hindurch erstrecken, um jedes gegenüberliegende Ende eines elektrisch leitenden Lappenelements (21) einer Auflage (15) an der ersten Seite des Basiselements (10) mit einem entsprechenden elektrisch leitenden Lappenelement (21) der Auflage an der zweiten, gegenüberliegenden Seite des Basiselements (10) elektrisch zu verbinden.

2. Verbinder nach Anspruch 1, bei welchem das Basiselement (10) Anschlagbereiche (19) besitzt, die im wesentlichen benachbart zu den Vorsprüngen (9) sind und unter zumindest einem Abschnitt der Lappenelement (21) liegen.

3. Verbinden nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die flexible Auflage (15) aus einem elastischen Material besteht und örtlich mit dem Basiselement (10) verbunden ist.

4. Verbinder nach irgendeinem der Ansprüchen 1 bis 3, bei welchem die Lappen einstückig mit der Auflage geformte Fortsätze (15) sind und ein leitfähiges Muster aus ein oder mehreren Metallablagerungen trägt.

5. Verbinder nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die elektrische Verbindung zwischen Lappen an beiden Seiten des Verbinders mittels einer Öffnung (18) mit einer überzogenen Oberfläche, eines leitfähigen Zylinders oder einer leitenden Paste hergestellt ist.

6. Verbinder nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die deformierbaren Vorsprünge um zumindest 0,5 mm über die Oberfläche des Basiselements vorstehen und in einem Abstand von 0,625 bis 2,5 mm liegen.

7. Verbinder nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem die Lappenelemente eine Dicke im Bereich von 150 bis 250 mm aufweisen.

8. Verfahren zur Herstellung eines stiftlosen elektrischen Zwischenverbinders, welches die folgenden Schritte aufweist:

- Ausbilden eines blattartigen Basiselements (10) aus einem elastomeren, dielektrischen Material, wobei das Basiselement (10) eine Mehrzahl von Vorsprüngen (9) an beiden Seiten besitzt,

- Formen von Auflagen (15) aus flexiblem Material für die Ober- und Unterseite des Basis (10);

- Formen von elektrisch leitenden Lappenelementen (21) an einer Seite jeder Auflage (15),

- örtliches Fixieren der Auflagen (15) und der leitenden Lappenelemente (21) sowohl an der ersten, Oberseite des Basiselements (10) als auch an der zweiten, gegenüberliegenden Unterseite des Basiselements (10) so, daß die leitenden Lappenelemente (21) mit den Vorsprüngen (9) ausgerichtet sind,

- Formen von ausgerichteten Öffnungen (18) durch die leitenden Lappenelemente (21) an der ersten und zweiten Seite des Basiselementes (10) und Abschnitte der Auflagen (15) an der ersten und zweiten Seite des Basiselements (10),

Schaffen von Leitermitteln (23) durch die Öffnungen in dem Basiselement und den Abschnitten der Auflage (15) auf der ersten und zweiten Seite des Basiselements (10), welche eine elektrische Verbindung zwischen entsprechenden leitenden Lappenelementen (21) auf der ersten Seite des Basiselements (10) und auf der zweiten, gegenüberliegenden Seite des Basiselements (10) herstellen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem benachbart zu den Vorsprüngen (9) des Basiselements (10) Anschläge (19) ausgebildet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem die Blätter mit den Lappenelementen über die Oberfläche des Basiselements örtlich befestigt werden, ausgenommen in Bereichen, welche die Anschläge (19) und Vorsprünge (9) enthalten, und benachbart zu diesen.