DE60116437T2

DE60116437T2 - Fassung für BGA-Packungen

Info

Publication number: DE60116437T2
Application number: DE60116437T
Authority: DE
Inventors: Jonathan W. Braintree Goodwin; Stephen Rehoboth Delprete; steven Allston Wakefield
Original assignee: Thomas and Betts International LLC
Current assignee: ABB Installation Products International LLC
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2001-02-07
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2021-02-08
Also published as: EP1124407A2; ATE315327T1; EP1124407B1; EP1124407A3; US6293810B1; JP4791639B2; JP2001257050A; DE60116437D1

Description

Hinter und der Erfindung
Eine bekannte Form eines Elektronikgehäuses ist das Kugel-Gitter-Feld-(BGA)-Gehäuse, in dem eine elektronische Schaltung, typischerweise eine integrierte Schaltung, in einer dünnen rechteckigen Behausung mit einem Feld aus kugelförmigen elektrischen Kontakten auf einer Oberfläche des Gehäuses enthalten ist. Solch ein Gehäuse wird typischerweise an einem entsprechenden Feld von Kontaktflächen einer gedruckten Schaltungsplatte befestigt. Weil das BGA-Gehäuse direkt an eine Schaltungsplatte gelötet ist, ist das Gehäuse nicht ohne ein Ablöten von der Platte entfernbar. Es sind Sockel zum entfernbaren Befestigen von elektronischen Schaltungsgehäusen auf gedruckten Schaltungsplatten bekannt, siehe zum Beispiel das Dokument des Standes der Technik EP 0 706 312 . Jedoch wurden Sockel für BGA-Gehäuse bisher nicht erfolgreich verwirklicht. Testsockel zum Testen von BGA-Gehäusen sind bekannt, aber solche Testsockel sind im Allgemeinen komplex und relativ groß und sperrig und sind zur Verwendung in üblichen Schaltungsplattenumgebungen unpraktisch.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein wie in Anspruch 1 definierter Sockel für ein BGA-Gehäuse bereitgestellt, der von einem relativ einfachen Aufbau ist und der eine zuverlässige und effiziente Verbindung eines BGA-Gehäuses und einer gedruckten Schaltungsplatte bietet. Der Sockel umfasst eine Kontaktanordnung mit einem Feld mit elastischen, leitenden Stützen mit entsprechenden Kontaktenden, wobei die Stützen auf einer dünnen, isolierenden Folie angebracht sind. Die Kontaktanordnung wird auf einen Rahmen aus isolierendem Material gelagert, der Ausrichtungsstifte zum Ausrichten der Kontaktanordnung an dem Rahmen und zum Ausrichten des Rahmens und einer befestigten Kontaktanordnung an einer zugehörigen Schaltungsplatte hat. Der Rahmen umfasst auch Sperrelemente zum Halten der Kontaktanordnung an dem Rahmen.
Zur Verwendung wird der Sockel auf einer gedruckten Schaltungsplatte befestigt, die ein Feld aus Kontaktflächen hat, die mit dem Feld aus elastischen Kontakten des Sockels korrespondieren. Ein BGA-Gehäuse wird auf dem Sockelrahmen angeordnet und das Gehäuse wird auf dem Rahmen so in Ausrichtung gehalten, dass die Kugelkontakte in die entsprechenden Kontakte der Kontaktanordnung des Sockels eingreifen. Das Gehäuse wird durch einen Haltemechanismus in dem Sockel gehalten. Der Sockel kann Elemente zum Verhindern einer Überlastung der federnden Kontakte umfassen.
Kurze Beschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen
Die Erfindung wird anhand der folgenden detaillierten Beschreibung besser verstanden werden, die gemeinsam mit den beiliegenden Zeichnungen zu beachten ist, in welchen:
1 ist eine bildhafte Draufsicht eines Gehäuses im Zusammenhang mit der Erfindung;
2 ist eine bildhafte Unteransicht des Sockels der 1;
3 ist eine Explosionsansicht, die den Rahmen und die Kontaktanordnung des Gehäuses der 1 und 2 illustriert;
4 ist eine weitere Explosionsansicht des Rahmens und der Kontaktanordnung;
5 ist eine vergrößerte, bildhafte Ausschnittsansicht des Sockels der Erfindung;
6 ist eine vergrößerte, bildhafte Unteransicht, die teilweise aus der Ausführungsform der 6 ausgeschnitten ist;
7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die ein BGA-Gehäuse illustriert, das auf dem Sockel befestigt ist;
8 ist eine Explosionsansicht des Sockels der Erfindung und einer entsprechenden Schaltungsplatte; und
9 ist eine Explosionsansicht eines Klemmmechanismus, der mit dem Sockel der Erfindung verwendet wird.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Bezugnehmend auf die Zeichnungen wird dort ein Sockel für ein BGA-Gehäuse gezeigt, der einen Isolierrahmen 10 und eine in dem Rahmen gehaltene Kontaktanordnung 12 umfasst. Die Kontaktanordnung ist eingerichtet, um auf einer gedruckten Schaltungsplatte angeordnet und von dem Isolierrahmen und einem Haltemechanismus darauf gehalten zu werden. Ein BGA-Gehäuse 14 (7) ist auf dem Isolierrahmen angeordnet und wird darin gehalten, um einen elektrischen Kontakt über die Kontaktanordnung zu Kontakten auf der Schaltungsplatte herzustellen. Der Sockel 11 ist im Zusammenhang mit einer Schaltungsplatte 13 in 8 gezeigt.
Der Isolierrahmen 10 ist in der illustrierten Ausführungsform von einer quadratischen oder rechteckigen Konfiguration und hat eine peripheren Abschnitt 16 und ein Kreuzelemente 18, die ein Feld aus Öffnungen 20 enthalten, die mit der Konfiguration von Kontakten 22 auf der Kontaktanordnung 12 korrespondieren. Der Isolierrahmen umfasst auch eine Vielzahl von Schnappbügeln 24, die über die Peripherie des Rahmens verteilt sind, und Anordnungsstifte 26 auf entsprechenden Seiten des Rahmens. Die Anordnungsstifte wirken mit entsprechenden Öffnungen 28 in der Kontaktanordnung zusammen und wirken auch mit Öffnungen in der Schaltungsplatte zusammen, an der der Sockel zur Ausrichtung des Sockels an der Schaltungsplatte befestigt ist. Wie illustriert, haben die Anordnungsstifte zwei verschiedene Durchmesser, um eine genaue Orientierung der Kontaktanordnung auf dem Rahmen und der Schaltungsplatte zu bieten. Die Anordnungsstifte 26 haben jeweils einen ersten Durchmesser 27, der dimensioniert ist, die abgestuft sind, um die Kontaktanordnung 12 an dem Isolati onsrahmen 10 anzubringen, und einen kleineren Durchmesser 29, um den Sockel an der gedruckten Schaltungsplatte anzubringen.
Die Kontaktanordnung 12 umfasst eine Isolierfolie 30 mit einem Feld aus elastischen, leitenden Stützen 32, die in entsprechenden Öffnungen durch die Folie angeordnet sind, und mit oberen und unteren Kontaktenden. Die leitenden Stützen sind vorzugsweise so, wie es in der anhängigen europäischen Patentanmeldung Nr. 99310 568.3 gezeigt ist, die am 30. August 2000 als EP-A-1 032 079 im Namen von Thomas & Betts International, Inc. veröffentlicht wurde. Die Kontaktanordnung umfasst auch Stoppstifte 34, die zwischen den Stützen 32 angeordnet sind, um den Umfang einer Kompression der federnden, leitenden Stützen einzuschränken, wenn der Rahmen auf einer Schaltungsplatte befestigt wird.
Wie in 7 gezeigt ist, wird das BGA-Gehäuse 14 in dem Sockel mit den Kugelkontakten 40 in Eingriff mit den Kontaktenden der Kontaktanordnung 12 angeordnet. Einige der Kugelkontakte sind in Öffnungen 25 in dem Rahmen 10 angeordnet, die dazu dienen, die Kugelkontakte mit den Kontaktenden der Kontaktanordnung 12 auszurichten. Die Kugelkontakte 40 des BGA-Gehäuses kontaktieren jeweils ein entsprechendes Kontaktende 32 einer leitenden Stütze der Kontaktanordnung. Die unteren Kontaktenden 32 der leitenden Stützen greifen in entsprechende Kontakte auf der Schaltungsplatte ein.
Der Sockel und das BGA-Gehäuse werden auf einer Schaltungsplatte in einer bevorzugten Ausführungsform so wie in 9 gezeigt gehalten. Der Sockel 11 wird auf einer Schaltungsplatte 13 angeordnet und durch Ausrichtungs- oder Anordnungsstifte auf dem Sockel und zusammenwirken den Öffnungen auf der Schaltungsplatte wie oben beschrieben in Position gehalten. Eine Stützplatte 50 ist aus einem im Allgemeinen starren Material, wie zum Beispiel Stahl, und ist auf der Rückseite der Schaltungsplatte und von ihr durch eine Isolationsplatte 52 isoliert angebracht. Eine Wärmesenke 54 ist über dem Gehäuse 14 angeordnet und die Anordnung wird durch eine Mehrstrahlenfeder 56, die in eine Öffnung 57 passt, und Gewindebefestigungselemente 58, die mit Gewindeöffnungen in der Stützplatte 50 zusammenwirken, um die Komponenten zusammenzuklemmen, gehalten. Dieser Klemmmechanismus ist seinerseits der Gegenstand der anhängigen europäischen Patentanmeldung Nr. 00304913.7, die am 13. Dezember 2000 als EP-A-1 059 665 im Namen von Thomas & Betts International, Inc. veröffentlicht wurde. Andere Klemm- oder Haltemechanismen können verwendet werden, um den Sockel und sein Schaltungsgehäuse auf einer zugehörigen Schaltungsplatte zu halten.

Claims

Sockel (11) für ein BGA-Gehäuse (14), umfassend: eine Kontaktanordnung (12) mit einem Feld aus elastischen, leitenden Stützen (32) mit entsprechenden Kontaktenden (22) und einer isolierenden Folie (30), auf welcher die leitenden Stützen (32) angebracht sind; und einen Rahmen (10) aus isolierendem Material zum Halten der Kontaktanordnung auf einer gedruckten Schaltungsplatte und mit ersten Elementen (26, 27) zum Ausrichten des Rahmens an der Kontaktanordnung, zweiten Elementen (26, 29) zum Ausrichten des Sockels an einer zugeordneten Schaltungsplatte (13) und dritten Elementen zum Ausrichten eines BGA-Gehäuses auf dem Sockel, wobei der Rahmen umfasst: einen peripheren Abschnitt (16) mit den dritten Elementen, der aus einem Feld von Öffnungen, (20) aufgebaut ist, die mit der Konfiguration der Kontaktenden auf der Kontaktanordnung korrespondieren, und wenigstens ein Querelement (18), das sich zwischen Abschnitten des peripheren Abschnitts erstreckt und die dritten Elemente hat, welche aus einem Feld von Öffnungen (20) gebildet sind, die mit der Konfiguration der Kontaktenden auf der Kontaktanordnung korrespondieren.
Sockel nach Anspruch 1, wobei der Rahmen Einrastklammern (24) umfasst, die um dessen Peripherie beabstandet angeordnet sind und dazu dienen, die isolierende Folie der Kontaktanordnung auf dem Rahmen zu halten.
Sockel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten Elemente Anordnungsstifte (26) umfassen, die einen Abschnitt von einem ersten Durchmesser (27) haben, der mit Öffnungen (28) in der Kontaktanordnung zusammenwirkt, um die Kontaktanordnung in einer Ausrichtung mit dem Rahmen zu halten.
Sockel nach Anspruch 3, wobei die zweiten Elemente Anordnungsstifte (26) umfassen, die einen Abschnitt von einem zweiten Durchmesser (29) haben, der mit entsprechenden Öffnungen in der zugeordneten Schaltungsplatte zusammenwirkt, um den Sockel in einer ausgerichteten Position auf der Schaltungsplatte zu halten.
Sockel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweiten Elemente Anordnungsstifte (26) mit Abschnitten von zwei verschiedenen Durchmessern umfassen, wobei erste Abschnitte von einem ersten Durchmesser (27) mit entsprechenden Öffnungen (28) in der Kontaktanordnung (12) zusammenwirken und zweite Abschnitte von einem zweitem Durchmesser (29) mit entsprechenden Öffnungen in der zugeordneten Schaltungsplatte zusammenwirken.
Sockel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kontaktanordnung die isolierende Folie (30) mit einem Feld aus Öffnungen umfasst, in welchen die elastischen, leitenden Stützen jeweils angeordnet sind.
Sockel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die isolierende Folie der Kontaktanordnung Stoppstifte (34) umfasst, die zwischen ausgewählten elastischen leitenden Stützen (32) angeordnet sind und dazu dienen, den Kompressionsumfang der elastischen leitenden Stützen (32) einzuschränken, wenn der Sockel (11) auf der Schaltungsplatte angebracht ist.
Sockel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die dritten Elemente Öffnungen (25) in wenigstens einem Abschnitt des Rahmens sind, welche die Kontaktenden (32) der Kontaktanordnung (12) enthalten und dazu dienen, ein BGA-Gehäuse (14) auf dem Sockel (11) auszurichten.