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1. Gebiet
der Erfindung
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Der
Erfindungsgegenstand betrifft Verbindungselemente zur Verbindung
integrierter Schaltkreispackungen mit gedruckten Schaltkreisplatten und
insbesondere ein Verbindungselement zur Bildung lotfreier Verbindungen
zwischen den Leitungen einer integrierten Schaltkreispackung und
einer gedruckten Schaltkreisplatte.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Integrierte
Schaltkreise sind typischerweise innerhalb einer Packung aufgenommen,
die gestaltet ist, um die integrierten Schaltkreise vor Schäden zu schützen, eine
angemessene Wärmeverteilung
während
des Betriebs bereitzustellen und eine elektrische Verbindung zwischen
dem integrierten Schaltkreis und den Leitungen einer gedruckten
Schaltkreisplatte vorzusehen. Im Stand der Technik gibt es einige
konventionelle Packungen, die Lötaugengitterfelder
(land grid array LGA), Stiftgitterfelder (pin grid array PGA), Kugelgitterfelder
(ball grid array BGA) und Balkengitterfelder (column grid array
CGA) beinhalten.
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Bei
integrierten Schaltkreis (IC)-Packungen sind Anschlussflecken bzw.
Lötaugen
an einer Hauptfläche
der Packung in einem Muster entsprechend den Montage-Kontakten oder
Anschlussleitungen auf der Oberfläche einer Schaltkreisplatte
oder ähnlichem
angeordnet. Die Gerätepackung
ist auf der Schaltkreisplatte durch Löten der Anschlussflecke an
die Montagekontakte montiert. Die Packungen, die ein Muster von
Anschlussflecken bzw. Lötaugen
aufweisen, die über
einen großen
Bereich einer ihrer Flächen
verteilt sind, werden Lötaugengitterfeld
(land grid array LGA)-Packungen genannt. In ähnlicher Weise werden Packungen,
die kleine Lötbeulen
bzw. Bumps aufweisen, die in einem Muster auf einer Oberfläche zur
Bildung von Verbindungen mit externen Schaltkreisen angeordnet sind, üblicherweise
als Kugelgitterfelder (ball grid array BGA)-Packungen bezeichnet.
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In
vielen Anwendungen ist das Löten
der Leitungen von der IC-Packung an die gedruckte Schaltkreisplatte
unerwünscht.
Beispielsweise ist es unmöglich,
einen Kurzschluss oder eine Erdung zwischen der IC-Packung und der
gedruckten Schaltkreisplatte visuell zu lokalisieren. Üblicherweise
ist eine teure Röntgentechnologie
erforderlich, um die Verbindungen zu inspizieren, da die Leitungen
unter der Packung verborgen sind. Ferner macht die zunehmende Anzahl
von Leitungen, die bei IC-Packungen vorgesehen sind, das Löten der
Packungen an gedruckte Schaltkreisplatten schwieriger.
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Entsprechend
ist im Stand der Technik ein verbessertes Verbindungselement entwickelt
worden, welches gestaltet ist, um die Notwendigkeit des Lötens der
Leitungen einer IC-Packung an eine gedruckte Schaltkreisplatte zu
eliminieren. Ein Beispiel für
eine Vorrichtung, welche dieses Kriterium erfüllt, ist der „Fuzz Ball"-Anschluss bzw. -Fassung.
Die „Fuzz-Ball"-Fassung umfasst
ein nicht leitfähiges Substrat,
das mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen gebildet ist, von
denen jedes ein Kontaktelement aufnimmt. Die Kontaktelemente sind
durch Treiben eines goldplattierten Drahts mit vorbestimmter Länge in eine
Durchgangsöffnung
so gebildet, dass der Draht sich zufällig in einen ungeordneten
Kontakt biegt, der sich durch die Durchgangsöffnung erstreckt und einem
Stück Stahlwolle
gleicht. Um eine IC-Packung an einer gedruckten Schaltkreisplatte
zu montieren, wird die „Fuzz
Ball"-Fassung fest
an einer gedruckten Schaltkreisplatte gesichert und umgekehrt ist
die Packung fest an der „Fuzz
Ball"-Fassung gesichert.
Es kann angenommen werden, dass ausreichender Druck auf sowohl die „Fuzz Ball"-Fassung bzw. auf
die Packung aufgebracht werden muss, um die elektrischen Verbindungen
zwischen den Anschlussflecken der Packung und der gedruckten Schaltkreisplatte über die „Fuzz Ball"-Fassung zu erhalten.
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Wenn
die Anzahl der Anschlussflecken und entsprechenden „Fuzz Ball"-Kontakte erhöht wird, werden
die Abstände
zwischen den Kontakten entsprechend verringert und die Herstellprobleme
erhöht.
Die Anordnung von individuellen Drähten in immer mehr fest gepackte
Durchgangsöffnungen
erfordert enorme technologische Entwicklungen. Darüber hinaus
sind „Fuzz
Ball"-Fassungen
relativ teuer aufgrund der teuren Herstellung einschließlich der
Anordnung von individuellen Drähten
in den Durchgangsöffnungen,
um die verschiedenen „Fuzz Ball"-Kontakte zu bilden.
Zusätzlich
erzeugt die große
Kraft, die erforderlich ist, um die Kugelanschlüsse einer BGA-Packung in Kontakt
mit den „Fuzz Ball"-Fassungen zu drücken, Verschleiß an den BGA-Kugelanschlüssen und
erhöht
die Wahrscheinlichkeit der Deformierung der Kugelanschlüsse.
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Zusätzlich zu
der Notwendigkeit für
eine Fassung, die eine geringe oder keine Kraft während des Einführens sowie
eine große
Anzahl von Kontakten erfordert, da die Abstände dieser Kontakte abnehmen,
ist ein Verbindungselement erwünscht,
welches elastische bzw. nachgiebige Kontakte verwendet, die zuverlässig über wiederholte
zyklische und extreme Temperaturfluktuationen arbeitet, wie sie
während des
Testens und Einlaufens bzw. Einbrennens auftreten. Bekannte Verbindungselemente,
die „Y", „Pinch-" bzw. „Einschnürungs-" und „Gabel"-Kontakten verwenden,
erfüllen
das Elastizitätserfordernis, das
für das
Einlaufen bzw. Einbrennen erforderlich ist, aber sind nicht in Einklang
mit den Dichtigkeits- bzw. Festigkeitstoleranzen und Winzigkeitsmerkmalen
von Packungen mit einem 0,5 mm-Abstand, wie Packungen der Größenordnungen
von Chips, so genannten Chip Scale Packages (CSP). Alternativ haben
leitfähige
Elastomere versagt, da die leitfähigen Materialien
nach einer begrenzten Anzahl von Zyklen fließen und eine Variation in der
Planarität
der Gitterfelder und der verschiedenen Packungen zu Wackelkontakten
führt.
Darüber
hinaus tendieren die Elastomere zu Fließen, wenn sie hohen Temperaturen
ausgesetzt werden.
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Beispielsweise
betrifft die
JP 07
161 416 A , welche als der nächstgelegene Stand der Technik
angesehen wird, ein Verbindungselement für ein Substrat, bei welchem
Schraubenfedern in eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen eingesetzt sind, so
dass sie nicht herauskommen und obere und untere gedruckte Platinen
elektrisch verbinden, wobei die Schraubenfedern als Leiter verwendet
werden und wobei die Schraubenfedern in den Durchgangsöffnungen
so vorgesehen sind, dass nur Teile der Endwindung der Schraubenfeder
nach oben und unten von der Innenseite der Durchgangsöffnungen
hervorstehen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungselementanordnung
für die
lotfreie Verbindung zwischen einer IC-Packung und einer gedruckten
Schaltkreisplatte mit einer Verbesserung der Einsatzflexibilität und der
Zuverlässigkeit der
elektrischen Verbindung zwischen einer Schaltkreisplatine und einer
IC-Packung bereit zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird erfüllt
durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Bevorzugte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Unteransprüche.
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Wesen der
Erfindung
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Um
die oben angegebenen Ziele zu erfüllen, wird eine Verbindungsanordnung
zur lotfreien Verbindung einer IC-Packung mit einer gedruckten Schaltkreisplatte
bereitgestellt. Die Verbindungsanordnung des Erfindungsgegenstandes
beinhaltet ein nicht leitfähiges
Substrat, das mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen gebildet ist, wobei
jede Durchgangsöffnung
mit einem Anschlussfleck der integrierten Schaltkreispackung korrespondiert.
Bei der Erfindung wird ein im allgemeinen zylindrischer elastischer
elektrischer Kontakt innerhalb einer jeden Durchgangsöffnung angeordnet,
um eine elektrische Verbindung zwischen dem entsprechenden Anschlussfleck
und der Leitung einer gedruckten Schaltkreisplatte zu bilden. Zusätzlich ist
in einer Ausführungsform,
die nicht durch die Erfindung abgedeckt ist, ein elastischer elektrischer
Kontakt innerhalb jeder Durchgangsöffnung vorgesehen, der von einer
Feder gebildet ist, um zwei Kegeln, die an ihren Basen verbunden
sind, ähnlich
zu sein.
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Mit
Bezug auf die Verbindung sind die im Allgemeinen zylindrischen elastischen
elektrischen Kontakte aus einem einzelnen einheitlichen Leiter gebildet.
Der Leiter ist in einer schraubenförmigen Form gewickelt, um einen
Kontakt zu bilden, der einer Feder gleicht. Jeder federartige Kontakt
ist ausgebildet, um mit einem ringförmigen Rand, der einen Kontaktpunkt
definiert, zu beginnen. Der Leiter wird dann in einer derartigen
Weise gewickelt, um im Durchmesser gleiche Ringe, die äquidistant
zueinander beabstandet sind, zu bilden. Der federartige Kontakt
wird dann mit einem ähnlichen
ringförmigen Rand
abgeschlossen, wie der Anfangskontaktpunkt. Ein Zwischenbereich,
der von den Anfangs- und Abschlussrändern äquidistant ist, ist so gebildet,
dass ein kleiner Bereich der gewickelten Windungen einen Durchmesser
aufweist, der größer ist
als die anderen Durchmesser, die durch die ringförmigen Ränder definiert sind. Der vergrößerte Zwischenbereich
des federartigen Kontakts belegt die innere Oberfläche der Durchgangsöffnungen
in einem Presssitz. Der ringförmige
Anfangsrand definiert einen Kontaktpunkt zur Aufnahme und elektrischen
Kontaktierung eines Kugelanschlusses oder eines Anschlussfleckes
einer Gitterfeldpackung während
der abschließende
Rand für
den Eingriff mit einer darunter liegenden gedruckten Schaltkreisplatte
oder einer Halbleitervorrichtung ist. Der federartige Kontakt kann
aus jedem bekannten elastischen leitfähigen Material, wie beispieslweise
wärmebehandeltem
Berylliumkupfer, gebildet sein. Vorzugsweise ist der Kontakt mit
Gold, Nickel oder ähnlichem
beschichtet, um hohe Flexibilität, Elastizität und elektrische
Leitfähigkeit
zu gewährleisten.
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Die
federartigen Kontakte sind innerhalb eines Substrats montiert, das
aus zwei Schichten besteht, von denen jede Durchgangsöffnungen
beinhaltet, die an einem ihrer Enden einen umgekehrten kegelstumpfartigen
vergrößerten Bereich
aufweisen. Wenn die Schichten gestapelt und die Kontakte darin montiert
sind, ist der vergrößerte Zwischenbereich des
federartigen Kontakts innerhalb der umgedrehten kegelstumpfartigen Öffnung gefangen.
Im Endeffekt sind die vergrößerten Zwischenbereiche
von jedem Kontakt gefangen und nicht verlängerbar, während seine gegenüberliegenden
Enden elastisch bzw. nachgiebig und komprimierbar sind, wenn das Verbindungselement
in der Betriebsposition ist.
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In
einem unbelasteten Zustand stehen die ringförmigen Ränder des federartigen Kontakts
leicht über
der jeweiligen Außenoberfläche des
nicht leitfähigen
Substrats hervor und die gewickelten Windungen sind gleichmäßig beabstandet.
Während
des Gebrauchs sind die IC-Packung
und die gedruckte Schaltkreisplatte jeweils in fester bzw. dichter
gegenseitiger Anlage mit dem nicht leitfähigen Substrat, wodurch die
elektrischen Kontakte in das nicht leitfähige Substrat gedrückt werden.
Die zusammengedrückten
elektrischen Kontakte bilden elektrische Verbindungen zwischen der
IC-Packung und der gedruckten Schaltkreisplatte. Die Federkräfte in Reaktion
auf die Kompression der elektrischen Kontakte halten die ringförmigen Ränder der
elektrischen Kontakte in dichter bzw. fester Anlage mit den entsprechenden
Anschlussflecken und Anschlussleitungen. Aufgrund der Kompression
der elektrischen Kontakte ist bei der Anwendung der Abstand zwischen
der IC-Packung und der gedruckten Schaltkreisplatte auch virtuell
gleich der Dicke des nicht leitfähigen Substrats.
Konsequenterweise können
das Verbindungselement und die IC-Packungskombination vorteilhaft
angeordnet und montiert werden, um im wesentlichen der tatsächlichen
Summe der Dimensionen der IC-Packung und des Verbindungselements zu
entsprechen. Da Raum und Volumen innerhalb eines Computers sehr
wertvoll sind, sind Dimensionszunahmen, die bei einer zusammengebauten,
montierten Komponente aufgrund des Montageverfahrens hinzugefügt werden,
unerwünscht.
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Aufgrund
der Charakteristiken des Kontakts, welcher eine Feder ist, kann
angenommen werden, dass der Kontakt, wenn das Verbindungselement verwendet
wird, nur in der vertikalen Richtung sich bewegt. Im Gegensatz zu
bekannten Kontakten des „Pinch"-Typs, wo die Kontaktarme
sich horizontal bewegen, um eine Anschlussleitung zu fassen, wird
der Kontakt des Erfindungsgegenstands in keiner horizontalen Richtung
versetzt. Da die Durch gangsöffnungen
für das
Durchbiegen der Kontaktarme nicht überdimensioniert werden müssen, muss
die Durchgangsöffnung
des neuen verbesserten Verbindungselements nur leicht größer sein
als der Durchmesser der Windungen der Wicklungen des Kontakts. Vorteilhafterweise
wird dies den Durchgangsöffnungen ermöglichen,
kleiner zu sein als die bekannten Durchgangsöffnungen und der Abstand der
Durchgangsöffnungen
wird kleiner sein können,
um optimal geeignet zu sein für
Packungen in der Größenordnung
von Chips, so genannten Chip Scale Packages (CSP).
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Beim
Fügen einer
BGA-Packung empfängt der
ringförmige
Randkontaktpunkt des federartigen Kontakts die leitfähigen Kugelanschlüsse ohne
unnötigen
Druck und aufgrund der kompatiblen Formen des ringförmigen Rands
und der spherischen Kugelanschlüsse
ist die Wahrscheinlichkeit der Verformung der Kugelanschlüsse verringert.
Aufgrund der flachen Ebene, in der der ringförmige Rand definiert ist, ist
der federartige Kontakt auch wünschenswert für den Gebrauch
mit Lötaugengitterfeldpackungen, „Pad"-Gitterfeldpackungen
und ähnlichem.
In allen Fällen
ermöglicht
der federartige Kontakt die elektrische Verbindung zwischen den
Kontakten einer Schaltkreisplatte und den Anschlussleitungen einer IC-Packung
ohne Löten.
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Bei
einer Ausführungsform,
die durch die Erfindung nicht abgedeckt ist, ist der Leiter in einer
spiralförmigen
Form ähnlich
dem oben beschriebenen Kontakt gewickelt, aber jede Wicklung ist
mit einem variablen Durchmesser gebildet. Der Leiter beginnt mit
einem ringförmigen
Rand, der einen Kontaktpunkt definiert, und ist dann mit im Durchmesser
ansteigenden Ringen gewickelt, bis ein Zwischenpunkt bei einer vorbestimmten
Länge erreicht
ist. Die Ringe nehmen dann im Durchmesser ab, bis ein Ring mit im wesentlichen
demselben Durchmesser wie der anfängliche ringförmige Rand
gebildet ist. Der vollständige
Kontakt wird zwei spiegelbildlichen Kegeln gleichen, die an ihren
Basen verbunden sind. Das Substrat, das die Kontakte aufnimmt, wird
mit Durchgangsöffnungen
gebildet, um die doppelseitigen kegelartigen Kontakte aufzunehmen.
Betrieb und Funktionalität
dieser Ausführungsform
ist ähnlich
zu der oben beschriebenen.
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Die
Merkmale der Erfindung werden mit der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung der Erfindung und den beigefügten Zeichnungen besser verstanden
werden.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Seitenansicht des federartigen Kontakts einer Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes.
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2 ist
eine Draufsicht des Kontakts der Ausführungsform des Erfindungsgegenstands.
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3 ist
eine Querschnittsansicht einer Einbrenn- bzw. Einlauffassung für eine Packung
der Größenordnung
eines Chips, welche das Verbindungselement der Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes einsetzt.
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4 ist
eine Querschnittsansicht eines Kontakts, der zwischen zwei Schichten
des nicht leitfähigen
Substrats der Ausführungsform
des Erfindungsgegenstands eingeschlossen ist.
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5 ist
eine Querschnittsansicht des Verbindungselements der Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes, wo das Verbindungselement an einer gedruckten
Schaltkreisplatte montiert ist und der Kontakt in einer Ruhestellung
ist.
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6 ist
eine Querschnittsansicht des Verbindungselements der Ausführngsform
des Erfindungsgegenstands, bei dem die IC-Packung vollständig in
das Verbindungselement eingesetzt ist.
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7 ist
eine Seitenansicht des federartigen Kontakts eines Ausführungsbeispiels,
welches nicht von der Erfindung abgedeckt ist.
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8 ist
eine Draufsicht des Kontakts, der in 7 gezeigt
ist.
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9 ist
eine Querschnittsansicht eines Kontakts, der zwischen den zwei Schichten
des nicht leitfähigen
Substrats in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform,
die in 7 gezeigt ist, gefangen ist.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Mit
Verweis auf die Figuren wird ein neues und verbessertes Verbindungselement 10 zur
Verbindung einer IC-Packung 12 mit einer gedruckten Schaltkreisplatte 14 bereitgestellt.
Das Verbindungselement 10 beinhaltet ein nicht leitfähiges Substrat 16 mit
einer Vielzahl von elektrischen Kontakten 18, die in Durchgangsöffnungen 20 montiert
sind, welche durch das Substrat 16 gebildet sind. Die Anzahl
der elektrischen Kontakte 18 wird im Allgemeinen mit der Anzahl
der Anschlussflecken des Schaltkreises 12 korrespondieren.
Auch die Größe des Verbindungselements 10 ist
im Allgemeinen auch abhängig
von der Größe des integrierten
Schaltkreises 12. Das Verbindungselement 10 kann
als eine Fassung zur Aufnahme des Schaltkreises 12 gebildet
sein. Für
Zwecke der Darstellung wird das Verbindungselement 10 des Erfindungsgegenstandes
dargestellt und beschrieben bei der Verbindung einer Kugelgitterfeldes
(ball grid array BGA) 12-Packung mit einer Einlauf- bzw. Einbrennfassung 22 für eine Packung
von der Größenordnung
eines Chips (chip scale package CSP), wie in 3 gezeigt.
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Es
sollte berücksichtigt
werden, dass das Verbindungselement zum Zwecke dieser Erfindung nicht
mit denselben Dimensionen wie der integrierte Schaltkreis 12 gebildet
werden muss. Die elektrischen Kontakte 18 müssen jedoch
in dem Verbindungselement so angeordnet werden, dass Presskontakt
zwischen den elektrischen Kontakten 18 und den Anschlussflecken 24 des
integrierten Schaltkreises 12 erreicht wird, wobei das
Verbindungselement 10 in gegenseitigem Kontakt mit dem
integrierten Schaltkreis 12 angeordnet wird. Die Anschlussflecken 24 können angeordnet
werden, um eine Vielzahl von Reihen und Spalten über der Oberfläche 26 des
integrierten Schalkreises 12 zu bilden. Konsequenterweise
sollen die elektrischen Kontakte 18, obwohl nicht gezeigt,
in einem ähnlichen
Reihen-Spalten-Muster ausgerichtet sein.
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Mit
Bezug auf die 1 und 4 ist eine Ausführungsform
des elektrischen Kontakts 18 dargestellt. Der elektrische
Kontakt 18 ist im Allgemeinen zylindrisch geformt mit einer
Gesamtlänge
größer als
die Dicke „t" des Substrats 16.
Jeder der elektrischen Kontakte 18 ist aus einem Material
gebildet, welches gute Federeigenschaften aufweist, wie Berylliumkupfer,
welches das elastische Zusammenziehen der elektrischen Kontakte 18 in
Bezug auf das Substrat 16 ermöglicht. Die im Allgemeinen
zylindrischen elastischen elektrischen Kontakte 18 sind
von einem einzelnen einheitlichen Leiter gebildet. Der Leiter ist
in einer spiralförmigen
Form gewickelt, um einen Kontakt zu bilden, der einer Feder gleicht.
Jeder federartige Kontakt ist gebildet, um mit einem ringförmigen Rand 28 zu
beginnen, der einen Kontaktpunkt definiert. Der Leiter ist dann
in einer derartigen Weise gewickelt, um im Durchmesser gleiche Ringe 30 zu
bilden, die äquidistant
beabstandet sind. Die federartige Kontakt 18 wird dann
von einem ähnlichen
ringförmigen
Rand 32 abgeschlossen, wie der anfängliche Kontaktpunkt 28.
Ein Zwischenbereich 34, der von dem Anfangsrand 28 und
Abschlussrand 32 äquidistant
ist, ist gebildet, so dass ein kleiner Bereich von gewickelten Windungen
einen Durchmesser d1 aufweisen, der größer als die anderen Durchmesser
d2 ist, die durch den ringförmigen
Rand definiert sind. Der vergrößerte Zwischenbereich 34 des federartigen
Kontakts 18 belegt die innere Oberfläche 36 der Durchgangsöffnungen 20 des
Substrats 16 in einem Presssitz, um den Kontakt 18,
der nachfolgend in größerem Detail
beschrieben wird, festzuhalten. Der anfängliche ringförmige Rand 28 definiert einen
Kontaktpunkt zur Aufnahme und zum elektrischen Eingreifen eines
Kugelanschlusses 24 oder eines Anschlussflecks eine Gitterfeldpackung,
während
der Abschlussrand 32 für
den Eingriff mit einer darunter liegenden gedruckten Schaltkreisplatte 14 oder
einer Halbleitervorrichtung ist.
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Die
federartigen Kontakte 18 sind innerhalb eines Substrats 16 montiert,
das aus zwei Schichten 38, 40 besteht, von denen
jede Durchgangsöffnungen 20 aufweist,
die an einem ihrer Enden einen umgedrehten kegelstumpfförmig vergrößerten Bereich 36, 42 aufweisen.
Wenn die Schichten 38, 40 gestapelt werden und
die Kontakte 18 darin montiert werden, ist der vergrößerte Zwischenbereich 34 des
federartigen Kontakts 18 innerhalb der umgedrehten kegelstumpfförmigen Öffnung 36 gefangen.
Im Endeffekt ist der vergrößerte Zwischenbereich
jedes Kontakts 18 festgehalten und nicht dehnbar, während seine
gegenüberliegenden
Enden 28, 32 federnd und kompressibel sind, wenn
das Verbindungselement 10 in Betriebsposition ist.
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Wie
in 4 mit dem Verbindungselement 10 in einem
unbelasteten Zustand gezeigt, ragen die ringförmigen Ränder 28, 32 des
federartigen Kontakts leicht über
die jeweiligen äußeren Oberflächen des
nicht leitfähigen
Substrats 16 hinaus und die gewickelten Windungen 30 sind
gleichmäßig voneinander
beabstandet. Im Hinblick auf 5 ist das
Verbindungselement 10 an der gedruckten Schaltkreisplatte 14 montiert.
Da der federartige Kontakt 18 durch den umgedrehten kegelstumpfförmigen Bereich 36 des
Substrats 16 gehalten ist, bewegt sich jede Hälfte des
Kontakts 18 unabhängig
voneinander. Wenn das Verbindungselement 10 an der gedruckten
Schaltkreisplatte 14 befestigt bzw. gesichert wird, macht
der abschließende
ringförmige
Rand 32 des Kontakts 18 eine gasdichte Abdichtung
mit der Platte 14 und alle bis auf eine der gewickelten
Windungen 30 kommen in Kontakt zueinander. Diese Abdichtung
zwischen dem abschließenden
ringförmigen
Rand 32 und der Schaltkreisplatte 14 wird nicht jedes
Mal unterbrochen, wenn die IC-Packung gewechselt wird und deshalb
wird dies, wenn sie einmal getestet ist, eine sehr zuverlässige elektrische
Verbindung.
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Während des
Gebrauchs kommen die Kugelanschlüsse 24 der
BGA-Packung, wie in den 5 und 6 gezeigt,
in Kontakt mit dem ringförmigen
Anfangsrand 28 des federartigen Kontakts 18. Wenn
Druck auf die IC-Packung 12 durch Schließen der
Klappe 44 der muschelhöhlenartigen
Einbrenn- bzw. Einlauffassung 22 aufgebracht wird, werden
die IC-Packung 12 und die gedruckte Schaltkreisplatte 14 in
dichter gegenseitiger Anlage mit dem nicht leitfähigen Substrat 16,
wodurch die elektrischen Kontakte 18 in das nicht leitfähige Substrat
gedrückt
werden. Wie in den Figuren gezeigt, ermöglicht der vergrößerte kegelstumpfförmige Bereich 42 der
oberen Schicht 38 des Substrats 16 bei der Situation,
bei der eine BGA-Packung verwendet wird, den Kugelanschlüssen 24,
innerhalb der Durchgangsöffnungen 20 zu
sitzen. In ähnlicher
Weise, wie mit Bezug auf den unteren Bereich des Kontakts oben beschrieben, kommen
die oberen gewickelten Windungen 18 des Kontakts miteinander
in Kontakt. Die zusammengedrückten
elektrischen Kontakte 18 bilden elektrische Verbindungen
zwischen IC-Packung 12 und der gedruckten Schaltkreisplatte 14.
Die Federkräfte
halten in Reaktion auf die Kompression der elektrischen Kontakte
die ringförmigen
Ränder
der elektrischen Kontakte in dichter Anlage mit den entsprechenden Anschlussflecken
und Leitungen.
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Das
Verbindungselement 10 kann nicht nur als eine Fassung verwendet
werden, sondern auch als Verbinder oder Zwischenstück zwischen
gestapelten integrierten Schaltkreisen. In Verwendung ist das Verbindungselement 10 zwischen
zwei integrierten Schaltkreisen angeordnet und die gesamte Anordnung
ist zusammen mit den Oberflächen
des Verbindungselements in dichter, gegenseitiger Anlage mit den
Oberflächen
der benachbarten integrierten Schaltkreise befestigt. Aufgrund der
Elastizität
bzw. Nachgiebigkeit der elektrischen Kontakte 18 können die
elektrischen Kontakte während
des Gebrauchs nicht permanent deformiert werden, wie bei den oben beschriebenen
bekannten „Fuzz
Ball"-Fassungen. Zusätzlich sollte
beachtet werden, dass die Höhe
des federartigen Kontakts 18 so bestimmt ist, dass während des
Zusammendrückens
des Kontakts nicht alle der gewickelten Verbindungen 30 in
Kontakt miteinander kommen, so dass ein mechanischer Ausfall des
Kontakts 18 vermieden wird. Da die elektrischen Kontakte 14 vollständig in
das Substrat 12 des Verbindungselements 10 gedrückt werden
können,
kann der Abstand zwischen einem zusammengebauten Stapel von integrierten
Schaltkreisen gleich der Dicke der Substrate 12 sein.
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Mit
Bezug auf die 7 bis 9 ist eine Ausführungsform,
die nicht von der Erfindung abgedeckt ist, gezeigt, die auf ein
Verbindungselement 100 gerichtet ist, welches einen elektrischen
Kontakt 118 beinhaltet. Das Verbindungselement 100 beinhaltet
ein nicht leitfähiges
Substrat 116, welches eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 120 aufweist,
die durch dieses gebildet sind. Das Verbindungselement 100 ist
für dieselben
Anwendungen vorgesehen, wie oben mit Bezug auf das Verbindungselement 10 beschrieben
und die Anmerkungen bezüglich
der Anzahl und der Orientierung der Durchgangsöffnungen, die oben mit Bezug
auf das nicht leitfähige
Substrat 16 diskutiert worden sind, gelten hier in gleicher
Weise, genauso wie die Diskussion bezüglich der gesamten Dimensionierung
des nicht leitfähigen
Substrats 16. Auch der integrierte Schaltkreis 12 kann
an dem Verbindungselement 100 in ähnlicher Weise, wie in Bezug
auf das Verbindungselement 10 oben beschrieben, befestigt
werden.
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Wie
aus 7 ersichtlich, ist der Leiter 118 in
einer schraubenförmigen
Form ähnlich
zu dem oben beschriebenen Kontakt gewickelt, jedoch ist jede Windung
mit einem variablen Durchmesser gebildet. Der Leiter beginnt mit
einem ringförmigen Rand 128,
der einen Kontaktpunkt definiert und ist dann mit im Durchmesser
zunehmenden Ringen gewickelt, bis ein Zwischenpunkt 134 bei
einer vorbestimmten Länge
erreicht ist. Die Ringe nehmen dann im Durchmesser ab, bis ein Ring 132 mit
im wesentlichen demselben Durchmesser wie der anfängliche ringförmige Rand
gebildet ist. Der vervollständigte Kontakt
gleicht zwei spiegelbildlichen Kegeln, die an ihren Basen verbunden
sind.
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Ähnlich zu
dem Verbindungselement 10 der Ausführungsform des Erfindungsgegenstands
wird das Substrat 116, das die Kontakte 118 erhält, mit Durchgangsöffnungen 120 gebildet,
um die doppelseitigen kegelartigen Kontakte 118 aufzunehmen. Jede
Schicht 138, 140 des Substrats 116 ist
mit kegelstumpfartig geformten Durchgangsöffnungen 136, 142 gebildet.
Die zwei Schichten 138, 140 werden dann in gegenseitigen
Orientierungen so angeordnet, dass die Durchgangsöffnungen
symmetrisch zu der Anlagenebene gebildet werden, die zwischen den
zwei Schichten gebildet ist. Betrieb und Funktionalität dieser
Verbindung ist ähnlich
zu der die oben mit Bezug auf das Verbindungselement gemäß der Erfindung
beschrieben worden ist.
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Wie
einfach offensichtlich ist, können
vielfache Modifikationen und Änderungen
den Fachleuten in einfacher Weise einfallen und es ist deshalb nicht beabsichtigt,
die Erfindung auf die exakte Konstruktion und den Betrieb, der gezeigt
und beschrieben worden ist, zu begrenzen. Entsprechend können alle geeigneten
Modifikationsäquivalente
als innerhalb der beanspruchten Erfindung angesehen werden.