DE69733243T2

DE69733243T2 - Verbinder hoher Packungsdichte mit Kontaktoberflächen vom Kugeltyp

Info

Publication number: DE69733243T2
Application number: DE69733243T
Authority: DE
Inventors: Stanley W. East Berlin Olson
Original assignee: FCI SA
Current assignee: FCI SA
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2017-11-13
Also published as: DE69733243D1; DE69738847D1; US20010015373A1; TW374959B; EP0843383B1; DE69738037D1; US6247635B1; US6454157B2; KR100517098B1; JP4018213B2; CN1160833C; DE69737982T2; JPH10284192A; EP0843383A2; US6139336A; EP0843383A3; CN1183656A; DE69737982D1; DE69738037T2; SG67440A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Komponenten und auf ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbinderanordnung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf I/O-Verbinder mit hoher Dichte wie beispielsweise Verbinder, welche befestigbar sind an einem Schaltungssubstrat unter Verwendung einer Lotball-Kontaktoberfläche.
Kurze Beschreibung von früheren Entwicklungen
Das Streben nach dem Reduzieren der Größe von elektronischer Gerätschaft, insbesondere von persönlichen tragbaren Vorrichtungen und das Hinzufügen von zusätzlichen Funktionen zu solch einer Ausrüstung resultierte in einem fortwährenden Streben nach Miniaturisierung von allen Komponenten, insbesondere von elektrischen Verbindern. Versuche, elektrische Verbinder zu miniaturisieren, umfassten Reduktionen des Abstands zwischen Anschlüssen in ein- oder doppelreihigen Linearverbindern, so dass eine relativ hohe Anzahl von I/O- oder anderen Leitungen verbunden werden kann durch Verbinder, welche passen in die fest umschlossenen Gebiete auf Schaltungssubstraten, welche vorgesehen sind zum Aufnehmen von Verbindern. Das Streben nach Miniaturisierung wurde auch begleitet durch einen Wechsel bei der Herstellpräferenz hin zu Oberflächenbefestigungstechniken (surface mount techniques, SMT) zum Befestigen von Komponenten auf Schaltungssubstraten. Die Konfluenz der zunehmenden Verwendung von SMT und der benötigte feine Abstand von linearen Verbindern resultierte in der Annäherung an die Begrenzungen im Hinblick auf ein hohes Volumen und niedrige Kosten von SMT zur Verbindung von Verbindern, welche gegenwärtig verfügbare Befestigungsdesigns verwenden. Die Grenze wird erreicht, weil weitere Reduktionen des Abstands der Anschlüsse signifikant das Risiko des Überbrückens von benachbarten Lötpunkten oder Anschlüssen während des Rückflusses der Lötpaste erhöhen würde. Elektrische Array-Verbinder wurden vorgeschlagen, um die Notwendigkeit für eine gesteigerte I/O-Dichte zu befriedigen. Solche elektrischen Verbinder weisen ein zwei-dimensionales Array von Anschlussenden auf und können eine verbesserte Dichte bereitstellen. Diese Verbinder haben jedoch bestimmte Schwierigkeiten im Hinblick auf die Befestigung an dem Schaltungssubstrat mittels SMT-Techniken, weil die Oberflächenbefestigungsenden der meisten, wenn nicht aller der Anschlussenden befestigt werden müssen unterhalb des Verbinderkörpers. Als ein Ergebnis müssen die verwendeten Befestigungstechniken hoch zuverlässig sein wegen der Schwierigkeit beim visuellen Inspizieren der Lötverbindungen und beim Reparieren derselben, falls sie fehlerhaft sind.
Die Befestigungstechniken für andere elektronische Komponenten haben die Verlässlichkeit von Lötverbindungen in schwer zu inspizierenden Positionen zum Gegenstand. Beispielsweise hat das integrierte Schaltungs-(IC)Befestigen an Plastik- oder Keramiksubstraten zunehmend Lotbälle und andere ähnliche Baugruppen verwendet, um eine verlässliche Befestigung bereitzustellen. In einer Lotball-Technik werden kugelförmige Lotbälle, welche an der IC-Baugruppe befestigt sind, positioniert auf elektrischen Kontaktpunkten eines Schaltungssubstrats, auf welches eine Schicht von Lötpaste aufgebracht wurde, typischerweise unter Verwendung einer Scheibe oder einer Maske. Die Einheit wird dann aufgeheizt auf eine Temperatur, bei der die Lötpaste und zumindest ein Teil des Lotballs schmelzen und verschweißen zu einem darunter gelegenen leitenden Punkt, welcher auf dem Schaltungssubstrat gebildet wird. Dieser Heizprozess wird im Allgemeinen bezeichnet als Lötrückfluss. Der IC wird dabei verbunden mit dem Substrat ohne dass die Notwendigkeit für externe Leitungen (leads) auf der IC besteht. Während die Verwendung von Lotbällen und ähnlichen Systemen beim Verbinden von ICs mit einem Substrat viele Vorteile aufweist, wurde kürzlich ein korrespondierendes Mittel zum Befestigen eines elektrischen Verbinders oder einer ähnlichen Komponente auf einem Schaltungssubstrat wünschenswert. Die Verwendung von solchen Techniken beim Befestigen von elektrischen Verbindern hat sich verzögert gegenüber der Verwendung beim Befestigen von ICs, weil die Verwendung der Lotball-Technologien beim Befestigen eines elektrischen Verbinders oder einer ähnlichen Komponente mit einem Schaltungssubstrat Schwierigkeiten mit sich bringt, welche nicht auftreten beim IC-Befestigen. Beispielsweise haben ICs, welche Lotbälle anwenden im Allgemeinen eine flache Befestigungsoberfläche. Im Gegensatz dazu haben Verbinder üblicherweise keine flache Befestigungsoberfläche, sondern eher eine Serie von länglichen Leitern, welche im Allgemeinen bezeichnet werden als Anschlussenden (bzw. Anschluss-Ausläuferenden). Das Befestigen eines Lotballs an der kleinen Endoberfläche, welche präsentiert wird durch die Spitze eines Anschlussendes bringt Herstellungsschwierigkeiten mit sich, welche es nicht gibt bei der Befestigung von Lotbällen an einer flachen Oberfläche.
Zusätzlich zu den Herstellungsschwierigkeiten sind Verbinder im Allgemeinen anfälliger gegenüber Lötverbindungsspannungen, welche entstehen aufgrund der Differenzialkoeffizienten der thermischen Expansion (CTE) zwischen dem Verbinder und dem Schaltungssubstrat. Diese Anfälligkeit beruht in erster Linie auf dem Größen- und geometrischen Unterschieden zwischen einem Verbinder und einer IC. Beispielsweise sind die Befestigungsoberflächen für IC im Allgemeinen in einer Größenordnung von 2½ cm². Die Verbinderbefestigungsoberflächen andererseits weisen im Allgemeinen eine enge Breite (d. h. 0,5 cm oder weniger) und eine viel größere Länge (z. B. 5,0 cm oder mehr) auf. In erster Linie haben, wegen der relativ langen Länge des Verbinders, die Unterschiede beim CTE zwischen einem Verbinder und einem Schaltungssubstrat potentiell einen viel größeren Effekt auf die Lötverbindungen als die Unterschiede bei der CTE zwischen einer IC und einem Schaltungssubstrat.
Verbinder, welche befestigt sind an einem Schaltungssubstrat mittels Lotballtechniken sind auch anfälliger gegenüber Verbindungsspannungen als herkömmliche SMT-Befestigungstechniken. Beispielsweise befestigt ein herkömmlicher SMT-Verbinder Anschlussenden mit einem Schaltungssubstrat auf horizontale Weise, wodurch mehr Befestigungsoberfläche für die Lötverbindung bereitgestellt wird. Das zusätzliche Oberflächengebiet der Lötverbindung in der konventionellen SMT-Technik ist stärker und, konsequenterweise toleranter gegenüber Unterschieden in der CTE zwischen dem Verbinder, den Anschlussenden und dem Schaltungssubstrat. Eine Lotballverbindung befestigt andererseits ein Verbinderanschlussende vertikal mit dem Schaltungssubstrat, wobei das Ende des Anschlussendes sich direkt paart mit dem Schaltungssubstrat, wodurch der Betrag des Befestigungsoberflächengebiets reduziert wird. Als ein Ergebnis der kleineren Befestigungsoberfläche sind Unterschiede bei der CTE sehr viel eher geeignet, die Verbindung zwischen dem Kabelende und dem Schaltungssubstrat zu belasten, was ein Versagen oder Qualitätsprobleme zur Folge hat.
Des Weiteren müssen in den meisten Schaltungssubstratanwendungen die elektrischen Komponentenbefestigungsoberflächen der Oberflächenbefestigungsverbindungen strikte Coplanaritätserfordernisse erfüllen. Deshalb geht mit der Verwendung von Lotbällen zur Befestigung eines Verbinders mit einem Schaltungssubstrat das Erfordernis einher, dass die Lotbälle coplanar sind, um eine im Wesentlichen flache Befestigungsschnittstelle zu gewährleisten. Deshalb werden in der letzten Anwendung die Bälle zurückfließen und sich ebenmäßig zu einem planaren Schaltungssubstrat verlöten lassen. Alle signifikanten Unterschiede bei der Lötcoplanarität auf einer gegebenen Befestigungsverbindung können schlechte Lötleistungen zur Folge haben, wenn der Verbinder zurückfließt auf eine gedruckte Leiterplatte. Demgemäß spezifizieren Anwender sehr strikte Coplanaritätserfordernisse, um eine hohe Lötzuverlässigkeit zu erreichen, in dem Bereich von 0,1 bis 0,2 mm zum Beispiel. Durch das Bereitstellen einer Verbindung, welche eine Lotballtechnik verwendet, können die Coplanaritätserfordernisse erreicht werden und manchmal übertroffen werden. Im Gegensatz zu der konventionellen SMT kann der Lotball Variationen bei der Anschlussendenlänge absorbieren, indem er die Form ändert bei der Anwendung von Hitze, um die Lücken zwischen den Anschlussenden und den Schaltungssubstratsverbindungen zu überbrücken.
Eine elektrische Komponente und ein Verfahren in Übereinstimmung jeweils mit dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 22 sind bekannt aus JP-A-0 603 896, welche als nächstkommender Stand der Technik betrachtet wird.
Die vorliegende Erfindung erkennt, dass es eine Notwendigkeit gibt für eine verbesserte elektrische Komponente und begleitende elektrische Verbinderkonstruktionstechniken, welche die Unzulänglichkeiten der gegenwärtigen elektrischen Komponenten zum Gegenstand haben, um die Endbereiche der leitenden Elemente zu verbessern.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung erfüllt die obigen Erfordernisse durch Bereitstellung einer verbesserten elektrischen Komponente und einem Verfahren zur Konstruktion eines elektrischen Verbinders, welcher jeweils die Merkmale der Ansprüche 1 und 22 aufweist. Der elektrische Verbinder weist einen Verbinderkörper auf, eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten, welche angeordnet sind auf dem Verbinderkörper und angeordnet sind, um sie elektrisch zu paaren mit dem Kontaktbereich der elektrischen Komponente, eine Mehrzahl von elektrischen länglichen Leitern, welche alternativ bezeichnet werden als Anschlussenden (Ausläuferenden), welche auf dem Verbindungskörper angeordnet sind und so angeordnet sind, dass sie eine elektrische Verbindung mit dem Schaltungssubstrat bilden. Die länglichen Leiter sind elektrisch verbunden mit den korrespondierenden elektrischen Kontakten. Ein Substratkontakt wie beispielsweise ein Lotball wird verbunden über eine stumpfe Verbindung auf einem Ende von jedem der länglichen Leiter, so dass eine elektrische Verbindung zwischen den länglichen Leitern und dem Kontaktbereich des Schaltungssubstrats selektiv angepasst wird.
Jeder der länglichen Leiter ist angeordnet in einer Beabstandungsgliedpassage, welche einen Querschnittsdurchmesser aufweist, welcher ein bisschen größer ist als der Querschnittsdurchmesser des länglichen Leiters. Als Ergebnis wird Beabstandung bereitgestellt zwischen den Seiten des elektrischen Leiters und den Seitenwänden der Passage. Vorzugsweise ist der Querschnitt im Wesentlichen rechteckig in seiner Form. Die Passagen münden in Schächte, welche angeordnet sind über einer planaren Fläche des Beabstanders. Die Schächte weisen eine rechteckige obere Öffnung auf, welche länger ist entlang einer Länge des Beabstanders. Darüber hinaus ist ein Teil des Beabstanders in der Nähe des länglichen Verbinderendes beschichtet mit einer Anti-Migrationslösung, wie beispielsweise einem oleophoben-hydrophoben fluorochemischen Polymer, um den Prozess der Lotballbildung und -befestigung zu unterstützen.
Eine der hauptsächlichen Herausforderungen bei der Herstellung des oben beschriebenen Verbinders beinhaltet das Verfahren des Lötens von Substratkontaktmaterial (z. B. einen Lotball) an das Ende des Endbereichs der länglichen Leiter. Die Erfindung erreicht diese Befestigungsaufgabe, indem sie zuerst einen Schacht formt, wie oben beschrieben, innerhalb einer planaren Oberfläche des Leiters. Hier wird die planare Oberfläche bereitgestellt durch ein Beabstandungsglied, welches separat gebildet werden kann und befestigt werden kann an dem Körper des Verbinders oder alternativ geformt werden kann als eine integrale Komponente mit dem Körper. In jedem Fall werden die Enden des länglichen Leiters eingesetzt in Passagen, welche gebildet wurden in dem Beabstandungsglied, so dass die Enden innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Befestigungsoberfläche enden und innerhalb des Schachts ausgesetzt werden. Der Schacht wird dann mit einer Lötpaste gefüllt. Schließlich werden die Substratkontakte verlötet mit den Enden der länglichen Leiter in Übereinstimmung mit zwei Ausführungsformen.
In der ersten Ausführungsform wird ein vorgefertigtes Substratkontaktglied, wie beispielsweise ein Lotball in die Paste eingesetzt. Das Anschlussende des länglichen Verbinders (das Substratkontaktglied) und die Lötpaste werden anschließend aufgeheizt auf eine vorbestimmte Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts der Paste, so dass die geschmolzene Lötpaste koalesziert um die Lötplatte und verschweißt den Lotball mit dem länglichen Leiterende.
In Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform wird kein vorgefertigtes Substratkontaktmittel verwendet. Es wird dagegen eine vorbestimmte Menge an Lötpaste aufgebracht, auf und über den Schacht. Danach werden das Ende und die Lötpaste aufgeheizt auf eine vorbestimmte Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts der Lötpaste. Als Ergebnis koalesziert die Lötpaste zu einem kugelförmigen Körper, welcher befestigt ist mit dem Ende des länglichen Leiters und frei von dem Schacht.
Der Prozess zum Bilden eines Substratkontakts auf einem länglichen Leiter, wie oben beschrieben, wird weiter verstärkt durch das Beschichten des Schachts mit einer Anti-Migrationslösung wie beispielsweise einem oleophoben-hydrophoben Fluoropolymer. Anschließend, wenn die Lötpaste aufgeheizt ist, wird die Paste abgestoßen von den behandelten Oberflächen des Schachts und des Beabstandungsglieds. Dies hat eine einheitlichere Ballbildung zur Folge. Der Substratkontaktbefestigungsprozess kann weiter verstärkt werden durch das Passivieren eines Teils des Endes, so dass die Lötpaste nicht an dem passivierten Teil anhaften wird. Als Ergebnis kann das Lot lediglich anhaften an dem äußersten Ende des länglichen Leiters. Eine Lötflussbegrenzung an dem Ende kann verstärkt werden durch Passivieren des Endes, dem Beschichten des Endes mit einer Anti-Migrationslösung oder beidem.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das Verfahren und der Verbinder der vorliegenden Erfindung werden weiter beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 ist eine Draufsicht auf einen Kartenrandverbinder, welcher eine bevorzugte Ausführungsform des Verbinders gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist eine Vorderansicht des Kartenrandverbinders, welcher in 1 gezeigt wird;
3 ist eine Seitenansicht des Kartenrandverbinders, welcher in 1 gezeigt wird;
4 ist eine Querschnittsansicht durch 4-4 in 1;
5 ist eine detaillierte Ansicht des Substratkontaktgebiets gemäß 4;
6 ist eine schematische Querschnittsdarstellung der fertigen Substratkontaktverbindung mit einer Ausführungsform eines ersten Endes;
7 ist eine schematische Querschnittsansicht einer fertigen Substratkontaktverbindung mit einer Ausführungsform eines ersten Endes;
8 ist eine Ansicht von unten auf die Substratkontaktverbindung;
9 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Substratkontaktverbindung in Übereinstimmung mit einem ersten Verfahren;
10 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Substratkontaktverbindung in Übereinstimmung mit einem zweiten Verfahren; und
11 ist ein Graph, welcher die relative Anschlusshöhe vergleicht mit der Substratkontakthöhe.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
In Übereinstimmung mit einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform wird nun ein linearer Verbinder mit einer elektrischen Kontaktfläche des Lotballtyps beschrieben und Verfahren zum Befestigen des Lotballs an dem Verbinder werden nun beschrieben unter Bezugnahme auf die Figuren. Es sollte gewürdigt werden von den Durchschnittsfachleuten, dass die Beschreibung, welche hierin mit Bezugnahme auf jene Figuren gegeben wird, lediglich beispielhaften Zwecken dient und nicht beabsichtigt auf eine irgendeine Weise, den Rahmen der Erfindung zu begrenzen. Beispielsweise wird hierin ein elektrischer Verbinder beschrieben, welcher eine im Wesentlichen rechteckige Befestigungsoberfläche aufweist, wobei die Länge der Befestigungsoberfläche im Wesentlichen größer ist als seine Breite. Die speziellen Abmessungen, welche hierin beschrieben werden unter Bezugnahme auf diesen Verbinder dienen jedoch lediglich dem Zweck der Illustration und beabsichtigen nicht, einschränkend zu sein. Die Konzepte, welche hierin offenbart werden, haben eine breitere Anwendung für eine viel größere Variation von Verbinderbefestigungsoberflächengeometrien. Die Konzepte, welche unter Bezugnahme auf diesen Verbinder offenbart werden, könnten beispielsweise angewendet werden bei einem Verbinder, welcher eine Verbindungsbefestigungsoberfläche aufweist mit einer mehr quadratförmigen oder radialen Geometrie.
Unter Bezugnahme nun auf die 1 bis 3 werden Draufsichten, Vorderansichten, Seitenansichten jeweils gezeigt, eines elektrischen Verbinders 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt, weißt der Verbinder 1 einen Verbinderkörper 5 auf, eine Mehrzahl von länglichen Leitern 8, eine Schnittstelle oder ein Beabstandungsglied 10, elektrische Elementkontakte 9, ein Unten-Halte-Element 13 mit einem sich nach oben erstreckenden Arm 15 und Verbinderriegel 24. Wie am besten in 2 zu sehen ist, weist die Vorderseite des Verbinders 1 eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten 9 auf, welche angeordnet sind in zwei Öffnungen, welche so designt sind, um selektiv in Eingriff zu gelangen oder sich zu paaren mit korrespondierenden elektrischen Kontakten für ein elektrisches Element, wie beispielsweise jene elektrischen Kontakte, welche auf einem Tochterboard vorhanden sind. Wie es in größerem Detail weiter unten beschrieben wird, ist jeder elektrische Kontakt 9 in elektrischer Kommunikation mit einem korrespondierenden länglichen Leiter 8, so dass ein Stromflusspfad dazwischen errichtet wird. Längliche Leiter 8 sind designt für eine dauerhafte Verbindung mit elektrischen Kontakten auf einem Schaltungssubstrat (nicht gezeigt). Danach kann eine elektrische Verbindung selektiv hergestellt werden zwischen einem elektrischen Element, welches eingeführt wird in einen elektrischen Verbinder 1, und einem Schaltungssubstrat, an welchem er befestigt wird. Auf diese Weise kann beispielsweise der elektrische Verbinder 1 verbunden werden mit einem Schaltungssubtrat, wie beispielsweise einem Kartenrandverbinder des Typs, welcher in einem Computermotherboard verwendet wird. Danach kann ein Anwender, über den befestigten elektrischen Verbinder selektiv ein Tochterboard oder -boards hinzufügen (z. B. Speichermodule) zu dem Computermotherboard.
Die elektrischen Kontakte 9 des Verbinders 1 weisen ein lineares Array auf, welches gestapelt ist in zwei parallelen Reihen 36A und 36B, wobei jede Reihe ein einziges Tochterboard aufnimmt. Ein Anwender führt ein elektrisches Element ein seitlich in einen Verbinder 1. Wenn jedes Tochterboard eingesetzt ist greifen die Verbinderriegel 24, welche korrespondieren mit der speziellen Reihen 36A oder 36B ein und verschließen das elektrische Element am Platz auf dem Verbinder 1. Obwohl zwei parallele Reihen gezeigt werden bzgl. des Verbinders 1, ist das hier gezeigte Konzept genauso anwendbar auf einen Verbinder mit einer Reihe, drei Reihen usw. Vorzugsweise sind der Verbinderkörper 5 und die Verbinderriegel 24 hergestellt aus einem geformten Plastikmaterial, um das Gewicht zu vermindern.
Weitere Details der Anordnung des Verbinders 1 können erkannt werden unter Bezugnahme auf 4. 4 zeigt eine Querschnittsansicht des Verbinders 1 entlang der Linie 4-4. Wie darin gezeigt weist der Verbinder 1 weiterhin gestapelte einsatzgeformte Wafer 2 auf, welche zusammengeschlossen werden in einer Stift- und Buchsenanordnung 4. Auf diese Weise zusammengeschlossen, werden die Wafer 2 zurückgehalten in dem Gehäuse 5 durch eine Serie von Vertiefungen 6, welche eingepasst werden in zylindrische Öffnungen 7. Eine Mehrzahl von länglichen Leitern 8 erstreckt sich in jeden Wafer 2. Jeder längliche Leiter darin beteiligt sich an elektrischer Kommunikation mit einem korrespondierenden elektrischen Kontakt 9. Jeder längliche Leiter 8 erstreckt sich auch nach außen von dem Wafer 2 und in das Beabstandungsglied 10. Eine Biegung 29, vorzugsweise um 90° in der offenbarten Ausführungsform erlaubt, zusammen mit der Länge des länglichen Leiters 8 dem Verbinder 1 Schnittstellen bereitzustellen auf zwei verschiedenen Ebenen. Beispielsweise gestattet es die Biegung dem Verbinder 1 sich vertikal anzuschließen bzgl. der Platte, während er verbunden wird mit einem elektrischen Element, welches horizontal positioniert ist bzgl. der Platte. Als solches steht das elektrische Element horizontal hervor über die Schaltungssubstratoberfläche, welche die Schaltungssubstrathöhe beibehält. Andere Grade der Biegung 29 können verwendet werden, wenn sie erforderlich sind, um eine Vielzahl von Anwendungsgeometrien zu justieren ohne von den erfindungsgemäßen Aspekten der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise könnten die länglichen Leiter keine Biegung aufweisen, in diesem Fall würde das elektrische Element vertikal hervorstehen bzgl. des Schaltungssubstrats. Das Ende von jedem länglichen Leiter 8 erstreckt sich durch eine korrespondierende Passage 25 in einem Beabstandungsglied 10 und wird abgeschlossen durch einen Substratkontakt 12, wie beispielsweise einem Lotball. Jeder längliche Leiter 8 weist vorzugsweise eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform auf wie beispielsweise ein Quadrat; allerdings können auch andere Querschnittsformen wie beispielsweise runde gleichermaßen nützlich sein.
5 stellt eine detailliertere Ansicht des länglichen Leiters 8 dar in Relation zu dem Beabstandungsglied 10. Das Beabstandungsglied 10 kann eine separate Komponente sein, welche befestigt ist an dem Verbinderkörper 5 oder alternativ dazu, könnte es integral damit geformt sein. Wie gezeigt, weist das Beabstandungsglied 10 eine Mehrzahl von Passagen 25 auf, wobei eine Passage 25 ausgestattet ist, um ein Ende von jedem länglichen Leiter 8, welcher innerhalb einer Passage 25 angeordnet ist, zu führen und zu unterstützen. Signifikanterweise ist der Durchmesser der Passage 25 ein bisschen größer als der Durchmesser des länglichen Leiters 8. Demgemäß ist das Ende des länglichen Leiters 8 angeordnet innerhalb der Passage 25, so dass der Freiraum 18 bereitgestellt wird zwischen den Seiten des länglichen Leiters 8 und den Wänden der Passage 25. Beispielsweise weist, während der längliche Leiter 8 eine Breite von ungefähr 0,305 mm aufweist die Passage 25 eine Breite von ungefähr 0,38 mm auf. Der Freiraum 18 stellt ein wichtiges Merkmal dar beim Tolerieren von Unterschieden in Koeffizienten von thermischer Ausdehnung (CTE) zwischen dem Material, welches das Beabstandungsglied 10 bildet und dem Material, welches das Schaltungssubstrat bildet, auf welchem der Verbinder befestigt ist. Das heißt die Passagen 25 werden so dimensioniert, dass sie Führung für die länglichen Leiter 8 bereitstellen, während der Befestigung des Substratkontakts 12 und des Weiteren während der Befestigung des Verbinders 1 mit einem Schaltungssubstrat. Die länglichen Leiter 8 haben jedoch eine Freiraumbreite und sind nicht physisch verbunden mit dem Beabstandungsglied 10, wodurch es dem Beabstandungsglied 10 gestattet wird, sich auszudehnen und sich zusammenzuziehen, ohne dass die Seitenwände der Passagen 25 einen Einfluss haben auf die länglichen Leiter 8 wegen des Freiraums. Der Betrag des Freiraums wird bezogen auf das Differenzial in CTE, welches oben festgehalten wurde. Als ein Ergebnis wird die Spannung reduziert in einer Lötverbindung zwischen den länglichen Verbindern 8 und dem Schaltungssubstrat, während thermischen Ausdehnungs- und Kontraktionszyklen. Die Passage 25 weist vorzugsweise einen Querschnitt auf, welcher im Wesentlichen ähnlich ist zu dem Querschnitt des länglichen Leiters 8. Beispielsweise weist, wenn der längliche Leiter 8 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat, dann die Passage 25 ebenfalls einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Jede Passage 25 endet im Boden des Schachts 11 und umfasst einen breiten Einlasshohlraum 27, welcher Führung bereitstellt für den länglichen Leiter 8 während der Einführung in das Beabstandungsglied 10. Jedes Ende eines Leiters 8 endet in dem Schacht 11 und wird darin verschweißt mit einem Substratkontakt 12, welcher ebenfalls teilweise angeordnet ist innerhalb des Schachts 11. Aus einer Vielzahl von Gründen, welche die Biegung des länglichen Leiters 8 umfassen, wird die Abschlusshöhe der länglichen Leiter 8 innerhalb der Schächte 11 variieren zwischen den Leitern 8. Diese Höhenvariation wird im Allgemeinen bezeichnet als Coplanarität.
Unter Bezugnahme nun auf 8 wird eine Ansicht von unten des Substratkontakts 12 in Relation mit dem Schacht 11 aufgezeigt. Wie gezeigt weist der Schacht 11 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf mit einer Länge l, welche etwas größer ist als eine Breite w. Beispielsweise beträgt die Breite w vorzugsweise 0,5 mm; wohingegen die Länge l vorzugsweise 0,55 mm beträgt. Zusätzlich liegt, in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der Substratkontakt 12 in einem Bereich von 0,3 mm bis 0,5 mm. Es gibt daher einen Freiraum von zumindest 0,05 mm zwischen dem Substratkontakt 12 und den zwei Seiten des Schachts 11. Wie bei den Passagen 25 passt sich auch die rechteckige Form des Schachts 11 Einwirkungen von thermischer Expansion und Kontraktion an. Der Freiraum zwischen den Seiten des Schachts 11 und dem Substratkontakt 12 stellt sicher, dass der Schacht 11 nicht die Lötverbindung während der Expansion und der Kontraktion berührt.
Die Länge des Schachts 11 ist ausgerichtet mit der Länge des Beabstandungsglieds 10, um sich anzupassen an thermische Zyklen während die Dichte der Leiter 8 maximiert wird. Da das Beabstandungsglied 10 länger ist entlang seiner Länge als seiner Breite, werden die Einwirkungen der Expansion und Kontraktion auf korrespondierende Weise größer sein entlang der Länge des Beabstandungsglieds 10 als entlang der Breite. Demgemäß weist eine obere Öffnung des Schachts 11 Abmessungen auf, welche sich anpassen an die thermische Expansion und Kontraktion in Längsrichtung. Entlang der Breite des Beabstandungsglieds 10 sind die Einwirkungen der Expansion und der Kontraktion von geringerer Bedeutung wegen der kleineren Größe relativ zu der Länge. Konsequenterweise kann die Breite des Schachts 11 enger sein als die Länge. Das Gesamtergebnis ist ein Schacht 11, welcher so dimensioniert ist, dass er sich anpassen kann an die Expansion und die Kontraktion entlang der Länge des Verbinders 1 während eine höhere Dichte von Schächten 11 und Leitern 8 gestattet wird entlang der Breite des Verbinders 1. Zusätzlich sind, weil die oberen Öffnungen des Schachts 11 auf diese Weise dimensioniert sind, engere Dichten des länglichen Leiters 8 über die Breite des Beabstandungsglieds 10 möglich, während es dem Schacht 11 gestattet wird, ein notwendiges Volumen von Lötpaste während der Substratkontaktbefestigung beizubehalten.
Weitere Details der Verbindung des Substratkontakts 12 mit den länglichen Verbindern 8 werden nun beschrieben unter Bezugnahme auf die 6 bis 9. Unter Bezugnahme nun auf 6 wird eine Ausführungsform der Befestigung des Substratkontakts 12 mit einem Ende des länglichen Leiters 8 gezeigt. Der Substratkontakt 12 wird verschweißt mit dem Ende des länglichen Leiters 8 mit einer stumpfen Verbindung. Um eine Qualität der stumpfen Verbindung zwischen dem Substratkontakt 12 und dem länglichen Leiter 8 zu gewährleisten, weist ein Teil des Endes von jedem länglichen Leiter 8 eine passivierte Oberfläche 17 auf. Die passivierten Oberflächen 17 stellen sicher, dass geschmolzenes Lot, welches verwendet wird während des Befestigungsprozesses nicht die Seiten des länglichen Verbinders 8 benetzt und ggf. eintritt in den Abstand 18 während des Substratkontaktrückflusses. Wie oben beschrieben nimmt der Freiraum 18 Unterschiede bei den Koeffizienten der thermischen Expansion auf. Demgemäß wird, wenn Lot in den Freiraum 18 eintritt die Verlässlichkeit einer korrespondierenden Lötverbindung gefährdet, da das Beabstandungsglied 10 sich ausdehnt und kontrahiert. Deshalb wird ein Anti-Lotbenetzungsbeschichtung oder ein nicht durch Lot benetzbares Material angewandt auf der Oberfläche 17. Ein bevorzugtes Material für diesen Zweck ist ein Überzug aus Nickel. Während nicht beabsichtigt ist, an eine bestimmten Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass das Lotresistenzmerkmal dieses mit Nickel überzogenen Gebiets resultiert aus oder verstärkt wird durch die Oxidation des Nickelüberzugs, beispielsweise durch Laseroxidation, Dampfbeaufschlagung oder Umgebungsluftaussetzung. Andere Lötbenetzungs-resistente Materialien werden als verwendbar für diesen Zweck angesehen, wie beispielsweise Fluor enthaltende Lot abweisende Beschichtungen. Alternativ könnte eine Kombination aus Nickel und Fluor verwendet werden.
Andere Ausführungsformen sind möglich, um die Benetzung mit Lot zu verhindern. Beispielsweise zeigt 7 eine zweite Ausführungsform des Substratkontakts und der länglichen Schnittstelle mit Leiter 8. In dieser Ausführungsform wird das Ende des länglichen Leiters 8 angeschrägt. Als ein Ergebnis des Anschrägens wird ein Lotfilet 21 gebildet zwischen dem Substratkontakt 12 und dem Ende des länglichen Leiters 8 während der Befestigung des Substratkontakts 12 an dem länglichen Leiter 8. Diese zweite Ausführungsform vermindert auch das Potential für eine Lotausbreitung in den Freiraum 18 durch Festhalten von Lot innerhalb einer Abschrägung.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Ende eines jeden länglichen Leiters 8 positioniert in einem Schacht 11. Jeder Schacht 11 ist im Wesentlichen einheitlich hinsichtlich der Größe und der Form und stellt mehrere wichtige Merkmale bereit im Hinblick auf die vorliegende Erfindung. Bezug nehmend auf 9 beispielsweise gewährleistet jeder Schacht 11, dass eine im Allgemeinen einheitliche Menge an Lötpaste 19 empfangen wird unter Verwendung eines Prozesses wie etwa einer simplen Ablagerung und Quetschwalzenoperation. Daher ist die Menge an Lot, welche verfügbar ist, zum Sichern eines jeden Lotballs (Substratkontakt 12) auf einem Ende des länglichen Leiters im Wesentlichen einheitlich. Die Schächte 11 legen die Position von jedem Substratkontakt in den lateralen X-Y-Richtungen fest vor der Befestigung der Substratkontakte in der Z-Richtung bzgl. der Bodenoberfläche des Beabstandungsglieds 10 und dem Ende des länglichen Leiters 8. Nach dem Lotrückfluss, wie am besten in 6 zu erkennen, steigert Lot, welches in der Paste 19 im Schacht 11 enthalten ist, die Lotball- (Substratkontakt 12) Größe um das Gebiet 16.
Die Größe des Gebiets 16 wird beeinflusst durch die Höhe der Spitze des Leiters 8 innerhalb des Schachts 11. Die Menge an Lotpaste 19, welche in jedem Schacht abgelagert wird, wird verändert durch die Variation der Höhe des länglichen Leiters 8. Beispielsweise wird eine Spitze des Leiters 8, welche höher ist im Schacht 11 mehr Lötpaste verdrängen, während eine Spitze des Leiters 8, welche niedriger ist im Schacht 11 weniger Lötpaste verdrängen wird. Wenn während dem Rückfluss der Lötpaste weniger Paste verfügbar ist im Schacht, ist weniger Paste verfügbar, um zu koaleszieren um den Substratkontakt herum, was zu einem etwas kleineren Substratkontakt 12 führt. Ein kleinerer Substratkontakt wird zu einer niedrigen Kontakthöhe führen. Andererseits, wird, wenn mehr Paste verfügbar ist in dem Schacht ein größerer Substratkontakt entstehen, korrespondierend mit höherer Substratkontakthöhe.
Der vorgenannte Prozess beschreibt eine Substratkontaktbefestigung mittels der Verwendung eines vorgeformten Substratkontakts 12 wie z. B. einem Lotball. In Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform kann die Substratkontaktschnittstelle jedoch geformt werden ohne die Verwendung von vorgeformten Substratkontakten. Bezug nehmend nun auf 10 wird ein Verfahren für eine Befestigung des Substratkontakts 12 gezeigt, welche lediglich Lötpaste verwendet. In Übereinstimmung mit diesem Verfahren wird eine vorspezifizierte Menge an Lötpaste 19a abgelagert in und über dem Schacht 11. Diese vorspezifizierte Menge an Lötpaste kann abgelagert werden durch eine kommerzielle Ausgabemaschine, wie beispielsweise eine CAM/A LOT 1818 erhältlich von Camelot Systems, Inc. Nach der Lötpastenablagerung wird der Verbinder aufgeheizt über den Schmelzpunkt der Lötpaste. Das Lot innerhalb der Paste koalesziert dann zu einem Substratkontakt 16A, welcher sich auf dem Ende des länglichen Leiters 8 bildet. Wie oben beschrieben unter Bezugnahme auf die vorgeformte Substratkontakttechnik, wird das variable Volumen der Paste in dem Schacht 11 die Größe und die Coplanarität der resultierenden Substratkontakte beeinflussen. Ähnlich dem vorgeformten Substratkontaktverfahren wird die Verdrängung von Lötpaste um die Höhe des Leiters 8 innerhalb des Schachts 11 die endgültige Coplanarität in diesem Verfahren ebenfalls beeinflussen. Wie vorstehend erwähnt, ist die Coplanarität der Substratbefestigungsfläche auf einem Verbinder, welcher eine Substratkontaktbefestigung verwendet, kritisch bei einem SMT-Gerät. In dem Verbinder 1 gibt es zwei primäre Faktoren, welche die Coplanarität des Verbinders zu der Schaltungssubstratschnittstelle beeinflussen: (1) die Coplanarität der Endoberflächen, d. h. der Spitzen, der länglichen Leiter 8; und (2) die Coplanarität der Substratkontakte 12. Die Coplanarität der Spitzen der länglichen Leiter 8 wird beeinflusst durch eine Reihe von Faktoren wie etwa der Länge des Leiters 8, die Einheitlichkeit der Biegungen, die Fähigkeit, die Leiter konsistent parallel zu halten und Ähnliches. Als Ergebnis ist es extrem schwierig, die Leiterspitzen innerhalb der endgültigen Coplanaritätserfordernisse der Schaltungssubstrathersteller zu halten während hohe Erträge und niedrige Kosten beibehalten werden. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, durch die Verwendung der Substratkontaktbefestigung in Verbindung mit dem Schacht 11 werden die restriktiven Coplanaritätserfordernisse für den fertigen Verbinder erreicht, während ein weniger restriktives Coplanaritätserfordernis auf die Spitzen der länglichen Leiter 8 angewandt wird.
Bezug nehmend auf 11 wird ein beispielhafter Graph der Coplanarität der Spitzen der länglichen Leiter 8 vor der Befestigung der Substratkontakte 12 (Kurve 32) gezeigt gegenüber der Coplanarität der länglichen Leiter 8 mit den befestigten Substratkontakten 12 (Kurve 34). Die Einheiten entlang der Abszisse stellen verschiedene Beispiele dar, welche verwendet werden bei der Coplanaritätsmessung. Die Einheiten entlang der Ordinate repräsentieren Beispieleinheiten für die Höhe, welche angegeben werden mit 0, 1, 2 usw., allerdings sind diese Einheiten bezeichnet, um lediglich die relative Beziehung zwischen der Spitzenposition und der korrespondierenden Substrathöhe zu illustrieren. Tatsächliche Einheiten und Werte werden in Abhängigkeit von Faktoren variieren, wie z. B. Schachtabmessungen und Substratkontaktgröße.
Die Kurve 32 repräsentiert die Höhe einer länglichen Leiterspitze wie sie gemessen wird oberhalb des Bodens von Schacht 11 (siehe auch 6). Daher beträgt beim Beispiel 0 beispielsweise die gemessene Spitzenhöhe 0 Einheiten. Bei Beispiel 1 beträgt die Spitzenhöhe ungefähr 0,75 usw. Bei Beispiel 5 beträgt die Spitzenhöhe ungefähr 4 Einheiten.
Die Kurve 34 repräsentiert die Höhe über dem Boden des Schachts 11 von derselben Spitze nach der Befestigung des Subtratkontakts 12 (siehe auch 6). Für die Probe 0 beträgt die korrespondierende Höhe nach der Befestigung des Substratkontakts 12 ungefähr 4,5 Einheiten. Bei der Probe 1 beträgt die korrespondierende Substratkontakthöhe ungefähr 5 Einheiten usw. Schließlich beträgt bei der Probe 5 die Substratkontakthöhe ungefähr 6,5 Einheiten.
Der Vergleich der Kurven 32 und 34 illustriert, dass der Prozess des Befestigens des Substratkontakts 12 an das Ende des Leiters 8 einige der Variationen der Coplanarität der Spitzen der Leiter 8 absorbiert. Beispielsweise beträgt in der Probe 0 der Unterschied zwischen der Spitzenhöhe (Kurve 32 vor der Befestigung) und der Substratkontakthöhe, (Kurve 34 nach der Befestigung) ungefähr 4,5 Einheiten. Zum Vergleich beträgt bei der Probe 5 die Spitzenhöhe ungefähr 4 Einheiten, wohingegen die Substratkontakthöhe ungefähr 6,5 Einheiten beträgt, was eine Differenz von nur 2,5 Einheiten ergibt. Darüber hinaus betrug die Gesamtveränderung bei der Spitzenhöhe über den gesamten Bereich der Proben ungefähr 4 Einheiten, aber die Gesamtänderung der Substratkontakthöhe über den gleichen Probenbereich betrug nur ungefähr 2 Einheiten.
Um des Weiteren die Coplanaritätsregulierung zu illustrieren, welche ausgeführt wird durch die Schächte, sollte das folgende Beispiel betrachtet werden. Ein typischer Verbinder wird vor der Substratkontaktbefestigung eine Anzahl von länglichen Leitern 8 mit verschiedenen Spitzenhöhen aufweisen. Wenn beispielsweise ein Leiter 8 eine Spitzenhöhe von 0 aufweist (d. h. die Spitze ist exakt bündig mit dem Boden des Schachts) und ein anderer Verbinder eine Spitzenhöhe von 4 Einheiten aufweist, würde die Coplanarität zwischen den Spitzen ungefähr 4 Einheiten betragen. Unter manchen Umständen könnte diese Coplanaritätsvariation von 4 Einheiten inakzeptabel sein. Nichtsdestotrotz werden nach der Befestigung der Substratkontakte 12 in Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Verfahren die korrespondierenden Substratkontakthöhen jeweils 4,5 Einheiten und 6,5 Einheiten betragen, für eine endgültige Coplanarität von ungefähr 2 Einheiten. Signifikanterweise beträgt die endgültige Coplanarität nur 2 Einheiten gegenüber 4 Einheiten.
Zusammenfassend wird den Coplanaritätsunterschieden der Spitzen der länglichen Leiter 8 entgegen gewirkt während der Befestigung der Substratkontakte 12. Die Substratkontaktgröße wird transformiert durch das variable Volumen der Lötpaste, welche platziert wird in dem Schacht 11 als Ergebnis der Höhenvariationen der länglichen Leiterspitzen. Konsequenterweise wird die Gesamthöhe des Substratkontakts nach der Befestigung an der Spitze des Leiters 8 etwas ausgeglichen. Demgemäß kann ein Verbinder 1 konstruiert werden mit einer höheren Toleranz für die Coplanarität von länglichen Leitern, als es andernfalls möglich wäre.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Qualität der Befestigung des Substratkontakts 12 verbessert durch die Anwendung einer Anti-Migrations- oder Anti-Benetzungs-Lösung auf ein Gebiet in und um den Schacht 11 herum. Ohne die Anti-Migrations-Lösung könnten die Substratkontakte sich uneben bilden und manchmal an den Schachtkanten Benetzungen erzeugen. Wird die Anti-Migrations-Lösung angewendet, wird Lot abgestoßen von den Schachtkanten und bildet einheitlichere Substratkontakte auf den Enden der länglichen Leiter 8. Die bevorzugte Anti-Migrations-Lösung ist ein oleophobes-hydrophobes Fluorpolymer. Solch eine Lösung ist kommerziell erhältlich von 3M Corporation unter dem Fluorat-Markennamen. Gemäß dem Verfahren dieser Erfindung wird der Substratkontakt vorzugsweise ein Lotball sein. Die Fachleute werden jedoch zu würdigen wissen, dass es möglich ist, andere schmelzbare Materialien zu ersetzen, welche eine Schmelztemperatur aufweisen, welche kleiner ist, als die Schmelztemperatur des Leiterkörpers 5 und des länglichen Leiters 8. Das schmelzbare Element kann auch eine andere Form aufweisen als eine Kugel. Die Enden der länglichen Leiter 8 werden sich erstrecken in den Schacht 11, um einen ausreichenden Betrag um einen adäquaten Oberflächenbereich für den anzulötenden Substratkontakt zu bieten, und werden üblicherweise vorzugsweise sich erstrecken in den Schacht, um ungefähr 25% bis 75% und bevorzugter um etwa 50% der Tiefe des Schachts wie vorstehend erwähnt. Der Schacht wird regelmäßig kreisförmig sein, rechteckig oder die Form eines jeden anderen regulären Polygons im Querschnitt einnehmen. Wenn das leitende Element ein Lot ist, wird es vorzugsweise eine Legierung sein, welche in dem Bereich von ungefähr 10% Sn und 90% Pb bis 90% Sn und 10% Pb liegt. Genauer gesagt wird die Legierung eutektisch sein, was bedeutet 63% Sn und 37% Pb und weist einen Schmelzpunkt von 183°C auf. Typischerweise wird eine „harte" Lötmittellegierung mit einem höheren Bleianteil verwendet für das Verbinden mit Materialien wie beispielsweise Keramik. Der „harte" Substratkontakt wird „pilzförmig" werden oder sich leicht deformieren, wenn er aufweicht unter typischen SMT-Bedingungen, aber er wird nicht schmelzen. Ein „weicher" eutektischer Ball wird verwendet für die Befestigung an Halbleiterplatten und wird üblicherweise zurückfließen und sich neu bilden unter typischen SMT-Bedingungen. Andere Lötmittel, welche dafür bekannt sind, geeignet zu sein für elektronische Zwecke werden auch als akzeptabel angesehen für die Verwendung in diesem Verfahren. Solche Lötmittel umfassen ohne Einschränkung elektronisch akzeptable Zinnantimone, Zinnsilber und Bleisilberlegierungen, und Indium. Bevor der Substratkontakt oder andere leitende Elemente positioniert werden in einem Schacht würde dieser Schacht üblicherweise gefüllt mit Lötpaste.
Alternativ kann an Stelle des vorstehend beschriebenen Substratkontakts ein Materialkörper, welcher nicht schmelzbar ist bei SMT-Temperatur befestigt werden durch den Rückfluss von Lötpaste in den Schacht auf die Kontakte. Die Verbinderbefestigungsschnittstelle würde eine Mehrzahl von unschmelzbaren Kugeln in einer engen coplanaren Anordnung aufweisen. Solch ein Verbinder würde gesichert werden auf einem Substrat durch herkömmliche SMT-Techniken.
Während angenommen wird, dass eine Lötpaste oder -creme, welche jegliche herkömmlichen organischen oder anorganischen Lötflussmittel enthält, angepasst werden kann zur Verwendung in diesem Verfahren, wird eine nicht saubere Lötpaste oder -creme bevorzugt. Solche Lötpasten oder -cremes würden umfassen eine Lötlegierung in der Form eines feinen Pulvers, welches verteilt ist in einem geeigneten Flussmaterial. Dieses Pulver wird einfacherweise eine Legierung sein und nicht eine Mischung von Konstituenten. Das Verhältnis von Lötmittel zu Flussmittel wird einfacherweise hoch sein und in einem Bereich von 80 bis 95 Gew.-% Lötmittel oder ungefähr 50 Vol.-%. Eine Lötcreme wird geformt, wenn das Lötmittelmaterial verteilt wird in einem Harzflussmittel. Vorzugsweise wird das Harzflussmittel ein weißes Harz sein oder ein Niedrig-Aktivitätsharzflussmittel, obwohl für verschiedene Zwecke aktivierte oder superaktivierte Harze verwendet werden können. Eine Lötpaste wird geformt, wenn eine Lötmittellegierung in der Form eines feinen Pulvers verteilt wird in einem organischen Säureflussmittel oder einem anorganischen Säureflussmittel. Solche organischen Säuren können ausgewählt werden aus Milch, Öl, Stearin, Phthal, Zitronen oder ähnlichen Säuren. Solche anorganischen Säuren können ausgewählt werden aus Hydrochlor, Hydrofluor und orthophosphorischen Säuren. Die Creme oder Paste kann angewendet werden durch Bürsten, Drucken oder Extrudieren auf die Oberfläche, welche vorteilhafterweise graduell vorgeheizt wurde, um eine gute Benetzung zu gewährleisten.
Das Heizen wird vorzugsweise ausgeführt in einem Paneel Infrarot-(IR)Lötmittelrückflussförderofen. Der Verbinder würde dann geheizt bis auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lötmittels innerhalb der Lötpaste.
Während die Erfindung beschrieben wurde im Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsformen der verschiedenen Figuren, sollte es verstanden werden, dass andere ähnliche Ausführungsformen verwendet werden können oder Modifikationen und Hinzufügungen gemacht werden können zu der beschriebenen Ausführungsform, um die gleiche Funktion der vorliegenden Erfindung auszuführen ohne von dieser abzuweichen. Deshalb sollte die vorliegende Erfindung nicht begrenzt werden auf irgendeine einzelne Ausführungsform, sondern sie sollte eher ausgelegt werden in der Breite und dem Bereich in Übereinstimmung mit dem Vortrag in den beigefügten Ansprüchen.

Claims

Eine elektrische Komponente, welche aufweist: a. einen isolierenden Körper (10); b. ein längliches leitendes Element (8), welches auf dem Körper (10) befestigt ist, und sich von diesem erstreckt, wobei das Element (8) eine Seitenoberfläche aufweist und eine Endoberfläche quer zu der Seitenoberfläche; c. das längliche leitende Element (8) weist einen Ausläuferbereich innerhalb einer Passage (25) auf und ist seitlich beweglich in dieser Passage (25), welche durch den Körper (10) hindurch angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass d. ein schmelzbares Glied (12) nur auf der Endoberfläche befestigt ist durch eine Stirnflächenkopplung zwischen dem Glied (12) und der Endoberfläche.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 1, wobei das Ausläuferende schmelzbar verbunden ist mit dem schmelzbaren Glied (12).
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 1, wobei das schmelzbare Glied eine Lötkugel (12) ist, welche einen Querschnittbereich aufweist, der größer ist als der Querschnittsbereich der Endoberfläche.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 1, wobei die Komponente als ein elektrischer Verbinder (1) bereitgestellt wird.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 4, wobei der isolierende Körper als ein Beabstandungsglied (10) bereitgestellt wird, welches eine Befestigungsschnittstelle aufweist zum Befestigen des Verbinders auf einem Schaltungssubstrat, wobei eine Mehrzahl von schmelzbaren Gliedern (12) als Substratkontaktglieder bereitgestellt werden, und wobei eine Mehrzahl von länglichen leitenden Elementen (8) als längliche Leiter bereitgestellt werden.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 5, weiterhin aufweisend eine Mehrzahl von Schächten (11), welche auf der Befestigungsschnittstelle des Beabstandungsglieds (10) angeordnet sind, wobei jede der Mehrzahl von Schächten in Verbindung mit einer der Passagen (25) steht.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 6, wobei die Schächte (11) Seiten mit Seitenabmessungen aufweisen und die Substratkontaktglieder Durchmesser aufweisen, und die Durchmesser kleiner sind als die Seitenabmessungen, so dass die Substratkontaktglieder von den Seiten der Schächte beabstandet sind, um eine Ausnehmung bereitzustellen.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 7, wobei jedes Substratkontaktglied geschmolzen wird auf ein Ausläuferende der länglichen Leiter (8), um einen kugelförmigen Körper (12) zu bilden, welcher sich teilweise außerhalb des Schachts (11) erstreckt.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 5, wobei die Schächte (11) in einer Richtung verlängert sind, und die Richtung der Verlängerung der Schächte im Wesentlichen ausgerichtet ist mit einer Länge des Beabstandungsglieds (10).
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 5, wobei die Substratkontaktglieder (12) koplanar innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 0,2 mm sind.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 5, wobei ein Substratkontaktglied (12) geschmolzen wird auf ein Ausläuferende der länglichen Leiter (8) in einer im Wesentlichen kugelförmigen Form.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 5, wobei die länglichen Leiter passiviert sind, so dass die Substratkontaktglieder (12) an einer einzigen Oberfläche davon angebracht werden können.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 6, wobei das Beabstandungsglied (10) eine ebene Oberfläche aufweist, welche eine Schnittstellenoberfläche mit einem Schaltungssubstrat bildet, wobei jedes der Ausläuferenden der länglichen Leiter (8) in den korrespondierenden Schächten (11) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der ebenen Oberfläche endet.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 8, wobei das Substratkontaktglied (12) eine Schmelztemperatur aufweist, welche niedriger ist als die Schmelztemperatur des länglichen Leiters (8) zum schmelzbaren Verbinden des länglichen Leiters mit dem Schaltungssubstrat.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 14, wobei das Material des Substratkontaktglieds (12) ein Lötmittel ist.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 5, wobei der längliche Leiter (8) eine Biegung von ungefähr 90° aufweist.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 5, wobei die Passage (25) einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt aufweist.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 5, wobei die Passage (25) einen Querschnitt aufweist mit einem Bereich der größer ist als der Querschnittsbereich des länglichen Leiters (8), so dass eine Ausnehmung bereitgestellt wird zwischen den Seiten des elektrischen Leiters und den Seitenwänden der Passage.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 5, wobei ein Bereich des länglichen Leiters (8) nahe des Ausläuferendes passiviert wird, um Lötmittel-Dochtwirkung zu verhindern.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 5, wobei die elektrische Komponente eine Mehrzahl von Leitern (8) aufweist, welche eine lineare Anordnung bilden.
Die elektrische Komponente gem. Anspruch 5, wobei die Komponente einen Seitenkartenverbinder aufweist.
Ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbinderanordnung, welches die Schritte aufweist: a. Bereitstellen eines elektrischen Verbinders mit einem Beabstandungsglied (10) und zumindest einem Kontakt (8), wobei das Beabstandungsglied eine Passage (25) durch sich hindurch aufweist: b. Einführen eines Ausläufers des zumindest einen Kontakts (8) in die Passage; gekennzeichnet durch die weiteren Schritte c. Platzieren eines schmelzbaren Materials (12) in einen Schacht (11), wobei der Schacht am Ende der Passage gebildet ist; und d. Schmelzen des schmelzbaren Materials (12) lediglich auf den Ausläuferpunkt.
Das Verfahren gem. Anspruch 22, weiterhin aufweisend den Schritt des Platzierens eines Substratkontakts in das schmelzbare Material bevor das schmelzbare Material auf den Ausläufer geschmolzen wird.
Das Verfahren gem. der Ansprüche 22 oder 23, weiterhin aufweisend den Schritt des Behandelns eines Bereichs des Ausläuferendes, so dass das geschmolzene Material, welches aus dem schmelzbaren Material gebildet wurde, nicht anhaften wird an den behandelten Bereich.
Das Verfahren gem. Anspruch 24, wobei der Behandlungsschritt zumindest das Passivieren des Ausläuferendbereichs und das Beschichten des Ausläuferendbereichs mit einem oleophoben-hydrophoben Fluorpolymer und das Beschichten des Schachts mit einer Anti-Migrationslösung umfasst.
Das Verfahren gem. Anspruch 22, wobei das Ende des Ausläufers abgeschrägt wird, um Dochtwirkung des schmelzbaren Materials zu verhindern.
Das Verfahren gem. Anspruch 22, wobei der Durchmesser der Öffnung größer ist als der Durchmesser des Ausläufers des Kontakts, um eine Ausnehmung zwischen ihnen bereit zu stellen.