JP2005535079A - Ｂｇａ接続を有する印刷回路基板組立 - Google Patents

Abstract

電気コネクタは、１つまたは複数の印刷回路基板組立を有するハウジングを具備する。各印刷回路基板組立は、多数の信号トレースおよび接地トレースを有する。この印刷回路基板組立には、ベースが取付けられる。印刷回路基板組立を受入れるための複数のスロットが、前記ベースの１側内に配置される。このベースの反対側は、複数の可溶性要素を受入れるための複数のポケットを有し、これらの要素は、好ましくは、はんだボールである。前記ベースの穴は、前記スロットからポケットへの通路を有する。前記はんだボールは、接点またははんだペーストのような金属要素によって前記ベーススロット内に延びる信号トレース端に接続される。

Description

この発明は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）接続を有する印刷回路基板組立に関する。

ボールグリッドアレイコネクタは、この分野で一般に知られており、この種コネクタの一般的な議論が、米国特許第５７３０６０６号に見いだされ、引用によってここに編入される。一般にこれらのタイプのコネクタは、可溶性要素、好ましくは、回路サブストレートの電気接点パッドに位置されるか、またはボールポケット内に配置される球形のはんだボールを有する。これら複数のはんだボールは、通常、ボールグリッドアレイとして参照される。集積回路は、プラスチックまたはセラミックのサブストレートＰＣＢマテリアルズ（ＦＲ−４）に設けられ、ボールグリッドアレイに電気的に接続される。ボールグリッドアレイコネクタの利点は、比較的に小さいパッケージサイズであり、良好な電気的性能および比較的低い側面形状である。

ボールグリッドアレイは、印刷回路基板に関連して使用されてきている。例えば、ＦＣＩエレクトロニクス社の米国特許第６１８３３０１Ｂ１および６０８３０４７号は、ボールグリッドアレイ接続を有する印刷回路基板を開示しており、引用によってここに編入される。

概観的には、この発明は、改良されたＢＧＡ接続を有する改良された電気コネクタに関する。実施例において、この発明は、印刷回路基板のトレースと可溶性要素またははんだボールとの間の改良された接続を有する改良された印刷回路基板組立に関する。

この発明の電気コネクタは、ハウジングを有し、このハウジングはベースと、少なくとも１つの回路基板と、少なくとも１つの可溶性要素と、金属要素とを有する。この少なくとも１つの回路基板は、ハウジング内に配置され、また、少なくとも１つの前記信号トレースを有する。前記少なくとも１つの可溶性要素は、ハウジングベース内に配置され、また金属要素は、前記信号トレースの第１端を前記少なくとも１つの可溶性要素に結合する。前記金属要素は、多くの実施例を有し得るが、この金属要素は、好ましくは少なくとも１つの回路基板がその間に嵌まる１対のアームを有する。

前記コネクタは、また、前記金属要素を前記信号トレースの第１端に結合する少なくとも１つのはんだパッドを有する。好ましくは、このはんだパッドは、前記回路基板の１側面の一部に配置される。他の好ましい実施例において、コネクタは、はんだパッドの他の側面に配置された他のはんだパッドを有し、そのためにその金属要素が両はんだパッドと接触して、印刷配線基板の信号トレースを少なくとも１つの可溶性要素と電気的連絡に置くようにされる。

好ましい実施例において、少なくとも１つの回路基板は、ハウジングに対して挿入され、離脱されるモジュールを有する。好ましくは、少なくとも１つの回路基板は、ハウジングベースのスロットに挿入され、金属要素は、そのベーススロット内に配置される。

好ましくは、ハウジングベースは、印刷回路基板組立の各信号トレースに対応する各スロット内に配置された穴を有する。可溶性要素がその中に配置されるポケットは、各穴の下方に配置される。それぞれの金属要素は、好ましくはスロットから、穴を介してポケット内に延びる。このように、電気接続は、信号トレースから、金属要素に、そして可溶性要素に対してなされる。その他の電気部品が、その他の電気部品のパッドの接点を可溶性要素と嵌められることによってコネクタと嵌め合わされる。

他の好ましい実施例においては、前記金属要素は使用されない。これらの実施例において、回路基板組立は、ベーススロットに挿入され、はんだペーストが加熱されてベーススロットに流れて、はんだペーストと回路基板信号トレースとの間の電気接続を形成する。このはんだペーストは、また、ベースを介して可溶性要素と接触するように流れる。このように、電気接続が、ＰＣＢ信号トレースからはんだペーストに、そして可溶性要素に対して形成される。

この発明の他の特徴は、以下に説明される。

図１は、この発明の好ましい実施例による電気コネクタ１０の好ましい実施例の組立を描いている。必要ではないが、このコネクタ１０は、直角コネクタを示す実施例である。このコネクタ１０は、好ましくはハウジング１２と、複数の印刷回路基板組立１４と、ベース１６とを有する。好ましくは、この印刷回路基板組立１４は、ハウジング１２から離脱可能である。

図１の好ましい実施例において、コネクタ１０は、５つの印刷回路基板組立１４を有する。この発明のコネクタ１０は、あらゆる数の印刷回路基板１４を有することができ、１１個が例証の目的で示されている。この印刷回路基板１４は、多数の用途およびその用途による回路を有し得る。

図１は、ハウジング１２の実施例の一部を描いている。このハウジング１２は、熱可塑性樹脂のようなあらゆる適切な材料でつくることができる。ハウジング１２は、穴１８内に多数のリードを有する。穴内のリードは、組合うコネクタ（図示せず）の端子を受入れるためのものである。ハウジング１２は、穴内にあらゆる数のリードを有し得、したがってハウジング１２の一部分のみが、図１に示されている。図示されたように、穴１８内のそれぞれのリードは、印刷回路基板組立１４の接点端子２０と整列されている。

印刷回路基板組立１４は、図２に最もよく示されているが、好ましくはそれぞれ、複数の信号トレース２２および複数の接地トレース２４を有するサブストレート１６を有する。このサブストレート１６は、接地トレース２４と連通される接地接点を有する。この接地接点は、好ましくは可溶性要素であり、さらにより好ましくは、はんだボールである。好ましい実施例においては、複数の印刷回路基板パッド２８が、信号トレース２２に取付けられる。他の好ましい実施例においては、はんだパッドは使用されない。好ましくは、印刷回路基板パッド２８は、はんだで構成される。絶縁するスペーサ３０である誘電材料が、前記サブストレートに配置される。絶縁するカバー３２は、その絶縁スペーサに配置される。誘電材料３０および絶縁カバー３２は、サブストレート１６に取付けられて、図２に示されるように印刷回路基板組立１４を形成する。接触端子２０が、各信号トレース２２の一端に配置される。図１および２に示されるように、接触端子２０は、穴１８におけるハウジングリードと整列される。接触端子２０は、その他のコネクタの対応する接点を受入れて信号トレース２２とその他の電気部品との間の電気接続をするためのものである。

前記ハウジング１６は、図３および４の斜視図に示され、図１に示されるように印刷回路基板組立１４に固定されている。図３は、ベース１６の上面の斜視図であり、また図４は、ベース１６の底面の斜視図である。ハウジングベース１６は、好ましくは高温樹脂材料で構成される。ベース１６は、必要ではないが、ベース１６は、好ましくは単体部品として構成され、モールドされる。ベース１６は、図６の断面図に示される（以下に説明される）ように、信号トレース２２および接地トレース２４と印刷回路基板のようなその他の電気部品要素との間の接続を形成するようにする。

図３に示されるように、ベース１６内に配置された複数のスロット３６がある。これらの各スロット３６は、図５Ａの組立図に示されるように印刷回路基板組立１４を受入れる。ただ１つの印刷回路基板だけが、図５における１つのスロット３６内に挿入されているように示されているが、印刷回路基板組立１４が、図１に示されるように各ベーススロット３６内に配置されることが理解されるべきである。さらに、そのベース１６が、あらゆる数のスロット３６を有することが理解されるべきである。

各スロット３６内には、複数の穴３８が配置される。図５から最もよく理解されるように、印刷回路基板の各信号トレース用の穴３８がある。あらゆる数の穴が使用される。この穴３８は、図３、４および５Ａに関連して理解されるように、ベースの上部からベースの底部に配置されたポケット３９に延びている。このベース上面に対向するように、ベースの底部は、好ましくは平坦であり、スロットを有していない。

図５Ｂは、取付けられた組立を有する図５Ａのポケット３９の１つを通してとった断面図であり、各ポケットの代表的なものである。図示されるように、金属要素４４の１つは、穴３８を通してポケット３９内に延びる。図示される好ましい実施例において、穴３８は、ポケット３９よりも直径または断面積が小さい。このことは、ポケット３９が、可溶性要素４８を収容するに充分大きいことが必要である一方で、穴３８が尖端４４を受入れるに充分大きいということだけが必要である。しかしながら、穴３８およびポケット３９の形状と大きさは、変更され得、あらゆる適切な金属要素４４および可溶性要素４８が嵌まり合う。

好ましい実施例において、各穴３８内に配置された金属要素４０がある。この金属要素４０は、図３および４において示されるように、穴３８を介してベースの上部から、そしてベースポケット３９内に延びる。金属要素４０は、様々な形状をとることができる。例えば、図５に示されるように、金属要素４２は、前記穴の底に延びる単一の尖端４４、および図５および６に示されるように、回路基板の信号トレースに電気的に接続される１対の尖端４６を有することができる。好ましくは、それぞれの印刷回路基板組立１４は、側面の下部をおおって配置されたはんだパッド２８を有する。このはんだパッド２８は、前記信号トレース２２と電気的に接続される。尖端４６の対は、それによって金属要素４０と電気的に接続されるように信号トレース２２を配置するはんだパッドと接触し得る。

図４に示されるように、可溶性要素４８は、各ポケット３９内に配置される。コネクタ１０がその他の回路基板のようなその他の要素に取付けられときに、その可溶性要素４８は、印刷回路基板組立の信号トレース２２と第２の要素の回路との間に電気的接続を与える。この可溶性要素４８は、好ましくは、はんだボールである。この各可溶性要素４８は、ベースポケット３９の１つ内に配置される。金属要素の単一尖端４４は、可溶性要素が溶けたときに、それがベースポケット３９におけるそれぞれの単一尖端に付着して電気接続を形成するように、ポケット内に延びる。

図７に例証されるのは、コネクタ１０と図示された実施例において印刷回路基板であるその他の電気部品５０との結合を描いている概略断面図である。図７はまた、電気部品５０と、可溶性要素４８と、印刷回路基板組立１４との間の電気的接続を表わしている。図示されるように、印刷回路基板組立１４の各可溶性要素４８は、好ましくは、はんだパッドであって、結合する印刷回路基板組立５０である対応するレセプタクル５２に近接して延びている。このように、電気的接続が、印刷回路基板１４と、結合される印刷回路基板組立５０との間に与えられる。結合される印刷回路基板組立５０は、ここに一例の目的で設けられる。多数の他の結合する組立またはコネクタが、組立５０とともに使用され、また組立５０が、ここに例証される目的のために使用されていることは、認識されるべきである。

図示されるように、組立１４は、ベーススロット３６に挿入され、金属要素４０の尖端４６の間に嵌めこまれる。はんだパッド２８は、尖端４６の１つと接触して、組立の信号トレースと金属要素４０との間に電気的接続を形成する。単一の尖端４４は、それが可溶性要素４８に付着される場合には、対の尖端４６およびスロット３６からポケット３９内に延びる。図示されるように、穴３８は、ポケット３９よりも狭く、ポケット３９がより大きな可溶性要素４８を収容する一方、単一尖端４４を収容する。溶けて、金属要素４０と、はんだパッド２８と、可溶性要素とを相互に結合するはんだペーストが、スロット３６と、穴３８と、ポケット３９との中に配置される。

コネクタ５０は、上述したようにベース１６と結合する。図７は、また可溶性要素４８と結合されたコネクタの接点５２を示している。

その他の好ましい実施例において、それは図６Ａおよび６Ｂに示されるが、金属要素４４は、使用されていない。これらの図は、金属要素４０が使用されていないこと以外は、図５Ａおよび５Ｂと同様である。各印刷回路基板組立１４は、ベーススロット３６内に挿入される。はんだペースト７０またはその他の適切な材料が、スロット３６内に、またベース穴３８およびポケット３９内に配置される。はんだペースト７０は、それがスロット３６と、穴３８と、ポケット３９との中に流れるように加熱されて、はんだパッドまたは信号トレースに接着する。はんだペースト７０はそのときに、信号トレースから可溶性要素に電気的接続を与える。はんだパッドは、使用される必要はないが、この実施例では使用されている。

コネクタ１０を形成する方法は、好ましくは各印刷回路基板組立１４を組立てること、それから各印刷回路基板組立１４をハウジング１２内に挿入することを有する。このことは、もし金属要素４０が使用されるならば、金属要素４０の尖端間に各信号トレースを配置することを有する。このことは、印刷回路基板組立をベーススロット内に挿入することによって達成される。使用されているならばはんだペーストは加熱され、スロット３６内に流れ、信号トレースおよび金属要素４０をとり囲む。可溶性要素４８のそれぞれは、そのときにハウジングベースポケット３９内に挿入される。ベース１６は、印刷回路基板組立に取付けられ、さらにベース１６および組立１４は、ハウジング１２に取付けられる。電気部品は、そのとき、ベース１６と整列されて、ベース１６に取付けられる。このことは、各可溶性要素４８を加熱し、流して、電気接続を形成することによって、図５に示されるように、各可溶性要素４８と電気コネクタ５０の対応要素との間に電気的接続を形成することを有する。

金属要素４０を使用して、印刷回路基板組立１４とはんだボール４８との間に電気接続を形成するこの発明の１実施例の利点は、その金属部品４０が、溶けて、印刷回路基板組立１４に直接接着されたはんだボール４８より信頼性の高い接続を提供することである。さらには、この金属要素４０は、印刷回路基板組立１４のためのよりよい横方向の支持を与える。ベース１６を使用するこの発明の実施例の利点は、ベース１６が、回路基板組立１４とその他の電気部品５０との間に結合する構成を提供することである。そのベースは、はんだボールを収容し、回路基板組立を設ける構造を提供し、はんだボールを溶かして、はんだボールと電気部品５０との間の信頼性ある接続を得る個別のポケットを提供する。

この発明の広い観念は、印刷回路基板の壁に可溶性要素を有する印刷回路基板組立１４を有する。しかしながら、この発明の多くの特徴及び利点が、この発明の構成および機能の詳細とともに、これまでの記述の中で説明されてきたが、それらの開示は、単に例証であり、添付の請求項が表現している用語の広範な通常の意味によって表示された全範囲に対して、種々の変更が、詳細に、特にはこの発明の原理の中において、部分の形状、寸法および配置に関して詳細になされることは、理解されるべきである。

この発明の好ましい実施例によるコネクタの組立図。 図１の好ましい実施例の一部分の組立図。 図１のコネクタのベース部分の好ましい実施例の斜視平面図。 図３の詳細３Ａの拡大図。 図３の前記ベースの斜視底面図。 この発明の好ましい実施例による印刷回路基板およびベースの組立図。 この発明の第２の好ましい実施例による印刷回路基板およびベースの組立図。 前記搭載された組立を有する図５Ａの前記ベースポケットの１つを通してとった断面図。 この発明の第２の好ましい実施例による印刷回路基板およびベースの組立図。 前記搭載された組立を有する図６Ａの前記ベースポケットの１つを通してとった断面図。 電気部品に接続されている図１のコネクタの好ましい実施例の側面図。

Claims (20)

1. ベースを有するハウジングと、第１端を有する少なくとも１つの信号トレースを有する前記ハウジング内に配置された少なくとも１つの回路基板と、前記ハウジングベース内に配置された少なくとも１つの可溶性要素と、前記信号トレースの第１端を前記少なくとも１つの可溶性要素に結合する金属要素とを有する電気コネクタ。
2. さらに、前記金属要素を前記信号トレースの第１端に結合する少なくとも１つのはんだパッドを有する前記請求項１記載の電気コネクタ。
3. 前記金属要素は、前記可溶性要素から前記信号トレースの第１端に延びる接点を有する前記請求項１記載の電気コネクタ。
4. 前記接点は、前記少なくとも１つの回路基板がその中に嵌る１対のアームを有する前記請求項３記載の電気コネクタ。
5. 前記ベースは、前記少なくとも１つの回路基板を受入れるためのスロットを有する第１側と、各可溶性要素のためのポケットを有する第２側と、各ポケットを前記スロットに接続する穴とを有する前記請求項３記載の電気コネクタ。
6. 前記金属要素は、前記ベーススロットから、前記ベース穴を介して前記ベースポケットに延びて、前記少なくとも１つの信号トレースを前記少なくとも１つの可溶性要素と電気接触するように配置する前記請求項５記載の電気コネクタ。
7. 前記金属要素は、はんだペーストを有する前記請求項１記載の電気コネクタ。
8. 前記少なくとも１つの回路基板は、さらに前記信号トレースの第２端に結合された端子を有する前記請求項１記載の電気コネクタ。
9. 前記ハウジングは、さらに前記端子が配置される穴内にリードを有する面を具備する記載の電気コネクタ。
10. ベースおよび穴内に複数のリードを有する面を具備するハウジングと、このハウジングベース内に配置された複数の可溶性要素と、挿入されそのハウジングから離脱される前記ハウジング内に配置された複数の回路基板であって、複数の信号および接地トレースとこの複数の信号トレースのそれぞれから延びる複数の端子であってそのそれぞれはモジュール内における前記複数のリードの１つ内に延びる複数の端子とを有する複数の回路基板と、前記可溶性要素のそれぞれから延びる接点であって、そのそれぞれは前記信号トレースの１つと電気連絡する接点とを有する電気コネクタ。
11. さらに、前記複数の回路基板のそれぞれの各側に配置され、１つまたは複数の接点と電気接触する複数の接点パッドを有する前記請求項１０記載のコネクタ。
12. 前記接点は、前記複数の回路基板の１つが受入れられる２つのアームを有する前記請求項１０記載の電気コネクタ。
13. 前記複数の回路基板は、前記接点に嵌る前記請求項１０記載のコネクタ。
14. 前記複数の回路基板は、さらに接地接点端子を有する前記請求項１０記載のコネクタ。
15. 前記複数の回路基板のそれぞれは、さらに前記信号および接地トレースが配置されるサブストレートと、このサブストレートをおおって配置された絶縁板とを有する前記請求項１０記載のコネクタ。
16. 前記複数の回路基板のそれぞれは、さらに前記サブストレートおよび板の間に配置された絶縁スペーサを有する前記請求項１５記載のコネクタ。
17. 前記複数の可溶性要素は、はんだボールを有する前記請求項１０記載のコネクタ。
18. ベースおよび穴内の複数のリードを有する面を具備するハウジングと、このハウジングベース内に配置された複数の可溶性要素と、挿入されそのハウジングから離脱される前記ハウジング内に配置された複数の回路基板であって、複数の信号および接地トレースとこの複数の信号トレースのそれぞれから延びる複数の端子であってそのそれぞれはモジュール内における前記複数のリードの１つ内に延びる複数の端子とを有する複数の回路基板と、この複数の回路基板のそれぞれの端の各側面に配置された１対の接点パッドと、前記各可溶性要素から接点パッドの各対に延びる接点とを有する電気コネクタ。
19. 前記接点のそれぞれは、それぞれ前記接点パッドの１つと接触する１対のアームを有する前記請求項１８記載のコネクタ。
20. 前記接点は、前記複数の回路基板の１つがその中に延びる溝を有する前記請求項１８記載のコネクタ。

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