JP6364509B2 - インターポーザ・アセンブリ及び方法 - Google Patents

Description

成形プラスチックプレートと、そのプレートに挿入された金属接触子とを含むインターポーザ・アセンブリが、対向する基板上の接触パッド間に電気接続を形成するために用いられる。接触子は、ランド・グリッド・アレイの行及び列に非常に狭い間隔で配置され、プレート内を通る多数の差動対信号・接地接続を確立する。

回路速度の増大により、差動信号を１０ギガヘルツ以上の信号周波数でインターポーザ・プレート内を伝達させる必要がある。短く密に離間された単一回路パス接触子と、信号に対する極めて速い立ち上がり時間とで、従来のインターポーザ・プレート内で高周波信号を伝達させると、信号インピーダンスが増大し、信号強度が低下する。高周波信号は、単一の回路パス接触子の隣接する対間にクロストークを生じうる。図１０及び１１は、対向する基板上のパッド間に単一回路パスを形成する接触子をもつ従来のインターポーザ・アセンブリを示す。

図１０及び１１に示す先行技術のインターポーザ・アセンブリは、接触点２０４の間に延在する単一回路パス２０２をもつ接触子２００を使用している。接触点２０４から自由端２０８まで延在する接触子２００の一部又はスタブ２０６には、電流が流れない。これらのスタブは、接触子用の電流経路又はループの外側に延在し、アンテナとして作用する。このアンテナが、エネルギーを放出し、特に高信号周波数における信号損失を増加させる。

米国特許第６，９０５，３４３号明細書

開示されるインターポーザ・アセンブリは、対向する基板上の接触パッド間に冗長な電気接続を形成する改良された接触子を含む。このアセンブリにおける各接触子は、対向する基板のパッドに係合する接触点の間に、２つの個別の回路パスを有する。各接触子における２つの回路パスは、インダクタンス及び接触抵抗を低減する。冗長回路パスは、高速時における信号低下の大きな要因である電気接触スタブを除去する。

冗長回路パスを含むよう改良された接触子は、従来の誘電プレートに挿入でき、特別なプレートを加工・製造する必要はない。従来のプレートを用いることで、改良アセンブリの製造コストが削減される。

インターポーザ・アセンブリの上面図である。 インターポーザ・プレート内の貫通路に挿入される位置にある接触子を示す断面図である。 重力が下に作用している位置にあるプレート内の接触子を示す、図１の３−３線に沿った断面図である。 下部基板上に位置付けられて、接触子が貫通路内で持ち上げられたアセンブリを示す、図３と同様の断面図である。 部分的に圧縮された接触子を含み、その接触子によって支持される、プレートの上部における上部基板を示す、図４と同様の図である。 プレートを挟んだ上部基板及び下部基板と、完全に圧縮されて２つの回路パスを形成する接触子とを示す、図５と同様の断面図である。 接触子の上面図である。 接触子の対向する一側面図である。 接触子の対向する他側面図である。 先行技術におけるインターポーザ・アセンブリの断面図である。 先行技術におけるインターポーザ・アセンブリの断面図である。

インターポーザ・アセンブリ１０は、互いに平行な上面１４及び下面１６と、均一な厚さ１８と、交差するランド・グリッド・アレイの行及び列に狭い間隔で配置された接触子通路２０とをもつ平坦な誘電プレート１２を有する。プレートの厚さは、１．２２ｍｍでもよい。成形金属接触子２２が、接触子通路２０内に位置付けられる。

プレート１２において、各接触子通路２０は広端壁２４と、対向する狭端壁２６とを有する。端壁２４は平坦であり、平行な上面１４と下面１６との間において垂直に延在する。狭端壁２６は、通路２０内において延出する接触子保持突起２８を備える。突起２８は、内向きに傾斜した平坦な２つのカム面３０，３１と、上面１４及び下面１６から等距離に位置する面３０，３１の交点にある先端３２とを有する。

壁２６にある平坦なカム面３０及び３１は、先端３２から上面１４及び下面１６側に、外方に浅く傾斜して延在する。図２に示すように、壁２４は、面１４及び１６に対して垂直であり、通路２０の幅は、先端３２の両側に広がる。

通路２０は、端壁２４及び２６間に延在する、対向する側壁３４を有する。各側壁３４は、上面１４と下面１６との間において垂直に、且つ、広端壁２４の一縁部から垂直に延在する平坦部３６を備える。内側に先細りする平坦な側壁部３８が、狭端壁２６の縁部から延出し、端壁２６から平坦部３６に亘る。平坦部３６及び側壁部３８は、上面１４及び下面１６に対して垂直である。図１に示すように、各通路２０は、壁部３６間に最大幅を有する。通路の幅は、側壁部３８に沿って減少し、狭端壁２６において最小幅となる。

プレート１２は、図１０及び１１に示す先行技術のインターポーザ・アセンブリに使用されるプレートと同一である。

金属接触子２２は、均一な厚さを有し金で被覆されたベリリウム銅のストリップ材料から形成されたスタンプである。材料の厚さは、０．０４３ｍｍであってもよい。各接触子は、剛性を有する鉛直背部４０を有し、背部は、その両端部に、湾曲した上部接触子支持部４２及び湾曲した下部接触子支持部４４を含む。

第１平坦スプリングアーム４６が、接触子２２の上部において、支持部４２から接触点４８まで外方且つ内方に傾斜している。第２平坦スプリングアーム５０が、接触点４８から、背部４０の反対側を向く支持屈曲部５２まで下方且つ外方に傾斜している。端片５４が、屈曲部５２から湾曲端部５６まで下方且つ内方に延在する。接触子は、接触子の下半分が、平坦スプリングアーム５８と、下部接触点６０と、平坦スプリングアーム６２と、支持屈曲部６４と、端片６６と、湾曲端部６８とを有するように、背部４０を中心に縦方向に対称である。一対の接触先端７０が、接触点４８及び６０の対向する縁部に設けられる。先端７０は特許文献１に開示される。

平坦スプリングアーム５８は、下部接触子支持部４４から、接触点４８に対向する下部接触点６０まで下方且つ内方に延在する。平坦スプリングアーム６２は、接触点６０から、湾曲支持屈曲部６４まで上方且つ外方に延在する。接触端片６６は、屈曲部６４から湾曲端部６８まで上方且つ内方に延在する。アーム４６及び５８の幅は、アームに応力がかかる時に応力を分配するために、背部４０から遠ざかるにつれて狭くなる。

接触子２２は、長く比較的幅の狭い均一な厚さの細長い一片の金属材を、接触子の湾曲端部５６及び６８の間に間隙７４をもつ細長い環状のバンド７２の形状に折り曲げて形成される。バンド７２は、連続する環状の内面７６及び連続する環状の外面７８を有する。図４に示すように、面７６及び７８は、バンドの中心に延在する横断面８０に対して垂直である。図２に示すように、先端３２における通路２０の最小幅８２は、接触子２２の最大幅８４よりも小さい。

接触子２２は、図２に示すように通路の上方に接触子を位置付け、続いて図３に示す位置まで通路内に接触子を降ろすことで、通路２０内に挿入される。接触子は、広端壁２４上に背部４０が、且つ、狭端壁２６上にアーム５０，５４，６２及び６６が来るように位置付けられる。接触子を挿入する間、背部支持部４２及び４４は壁２４に沿って下に移動し、アーム６２は狭端壁２６の上部カム側面３０に係合するように下に移動する。図３に示すように、アーム５８及び６２は、カム側面３０によって撓み、先端３２を越えて移動して、接触子が通路に挿入されると、非圧縮位置に戻る。接触子は、通路内での自由な縦移動が制限された状態で通路２０内に緩く嵌合する。支持部４２及び４４は壁２４上に置かれる。図３に示すように、接触子２２は、支持屈曲部５２が上部カム側面３０上にあり、且つ、支持屈曲部６４が下部カム側面３１から内方に離間した状態で、重力が下に作用している位置にある。上部接触４８は、プレート上面１４に隣接する。下部接触６０は、プレート下面１６の下方に大きく離間している。

図３に示すように接触子が挿入されて重力が下に作用している位置にあるアセンブリ１０は、図４に示すように下部基板８６上に設置される。基板は、図に示すように下部接触６０と係合できるよう、各接触子の下方に位置する導体パッド（不図示）を有する。アセンブリが基板８６上に設置されるとき、図４に示すように、プレート１２は、接触点６０が基板上のパッドと係合し且つカム面３１が支持屈曲部６４と係合するまで、降ろされる。接触子２２は、通路２０内において、上昇位置まで持ち上げられる。支持屈曲部５２は、カム側面３０よりも上方にある。プレート１２は重力によって図４の位置で保持され、接触子支持屈曲部６４と下部カム面３１との係合によって支持される。プレート１２は、図４に示すように、基板８６上方の距離８８の位置にある。接触子２２は、通路２０内において持ち上げられて、接触点４８がプレートの上部上方の距離９０の位置にある。距離９０は、距離８８よりも大きく、接触６０はプレートの下部よりも下方に位置する。

接触子が図４の位置にあるとき、上部基板９２がプレート１２の上部に設置されている。上部基板は、上部接触４８と係合する接触パッド（不図示）を有する。上部基板９２は、下部基板８６側に降ろされて、持ち上がった接触子２２を通路２０内に圧縮する。接触子は、まず上部基板９２により係合したときに、図４に示す位置にある。支持部４２及び４４は、壁２４に沿って下方に摺動する。アーム４６は、通路２０内において下方に屈曲して、屈曲部５２を上部カム側面３０と係合させ、基板９２を更に降下させると、カム側面３０に沿って降下させる。このとき、アーム５８は上方に屈曲し、それに伴って屈曲部６４は下部カム側面３１に沿って上方に移動する。アーム４６及び５８の屈曲は、接触点４８及び６０を、上部基板９２及び下部基板８６上の接触パッドに沿って移動させ、接触子２２上で対を成す接触点４８及び６０とパッドとの間に、擦動電気接続（ｗｉｐｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を形成する。

接触子２２が圧縮されるにつれ、支持屈曲部５２及び６４はカム側面３０及び３１に沿って内方に移動し、湾曲接触端部５６及び６８が互いに係合するまで、接触子５２の上部及び下部を広端壁２４側に屈曲させる。また、上部基板９０を下部基板８６側に更に下降させて接触子が折り畳まれることで、接触子は壁２４側に屈曲し、壁２６との係合から外れる。図５を参照する。

基板９０が更に下方に移動させることで、図６に示すように、プレート１２の上面１４及び下面１６に対する基板が折り畳まれる。この移動の間、接触子２２は更に圧縮され、端部５６及び６８間の物理的係合点は、端部の隣接面に沿って内方に動く。図５と図６とを比較する。冗長な接触端部５６及び６８間の電気接続は、接触点４８及び６０間に、第２又は冗長な電気回路パスを確立する。

接触点の間における第１連続金属回路パスは、上部接触点４８から、アーム４６、背部４０、及びアーム５８を介して、下部接触点６０まで延在する。第２又は冗長な連続金属回路パスは、接触点４８から、アーム５０、端片５４、端部５６及び６８、及びアーム６６及び６２を介して、接触点６０まで延在する。

通路２０内における接触子の圧縮の間に、屈曲部５２及び６４はカム側面３０及び３１との係合から外れる。接触子は、壁２４に沿って摺動する背部支持部４２及び４４と共に、通路内を自由に縦方向に動く。この自由な縦方向の動きは、望ましくは、各接触点４８，６０と隣接する基板上のパッドとの間に確実な電気接続が形成されるように、接触子の上部及び下部における接触圧を均一化する。

２つの接触点４８及び６０間の冗長回路パスは、接触子間の電気抵抗を低減し、プレート１２内の接触子間の高速インダクタンスを低減する。

接触子２２を折り曲げて、点４８及び６０間の第２又は冗長な電気接続を形成する際、インターポーザ・アセンブリの製造に本来伴うばらつき、即ち、接触子の部品やそれらの部品の位置及び移動が、接触端部５６及び６８間の接続に影響する。対向する基板上での接触パッドの係合は、決して完全な対称になることはない。部品が、係合に影響する寸法公差を有する。これらのばらつきによって、接触子を折り曲げ、端部５６及び６８間に接続を形成する際、支持屈曲部５２及び６４は、湾曲端部５６及び６８が互いに動いて端部間の擦動圧力接続を形成するために、異なる時間にカム側面３０及び３１と係合する。端部５６及び６８の擦動接続によって、図６に示す点４８及び６０間に形成された第２又は冗長な接続回路における抵抗が低減される。屈曲部５２及び６４がカム側面３０及び３１と係合する順序に応じて、端部６８に沿って内方に摺動する湾曲端部５６、又は、湾曲端部５６に沿って内方に摺動する端部６８によって擦動接触パスが形成される。開示されるアセンブリ１０において、端部５６及び６８間の擦動距離は０．１５ｍｍであってもよい。

図６に示すように、圧縮された接触子２２は、プレート１２の厚さに亘って接触点４８から接触点６０まで延在する第１回路パス９４を備える。圧縮された接触子は、プレート１２の高さに亘って点４８及び６０間に延在する第２回路パス９６も備える。２つのパス９４及び９６は、金属接触子２２の全長に概ね延在し、接触子の電気ループ外において、接触子におけるいかなる実質的アンテナ又はスタブ部分も除去する。スタブの除去は、接触子を通過する電流の放出を防止し、その結果、接触子における信号損失を低減する。

Claims (14)

1. 対向する基板上の導電パッド間に２つの電気接続を形成するためのインターポーザ・プレート・アセンブリであって、
   成形プラスチックプレートと、
   複数の同様な金属接触子とを備え、
   成形プラスチックプレートが、上面、下面、前記面の間の均一な厚さ、及び、前記プレートの前記厚さを貫通する複数の同様な接触子通路を有し、各同様な接触子通路が対向する第１及び第２端壁を備え、前記第１端壁が前記成形プレートの前記上面及び下面に対して略垂直であり、且つ、前記第２端壁が前記第１端壁に面する突起を形成し、
   前記金属接触子が、圧縮されていないときにそれぞれ前記同様な接触子通路の内の一つに位置付けられ、
   各金属接触子が、均一な厚さの金属材の細長いストリップを折り曲げることにより、
   横平面に対して略垂直な連続する環状の内面及び外面と、
   前記細長いストリップ上の接触端部と、
   前記接触子が圧縮されていないときに前記接触端部を隔てる間隙と、
   前記細長いストリップにおいて前記接触端部間に亘る背部と、
   前記接触子の上部及び下部にある、対向する接触点と、
   各接触点と接触端部との間にある支持屈曲部と
   を含むループに形成され、
   各接触点が、前記背部と接触端部との間にあり、
   前記接触子が圧縮されていないとき、前記接触点が、前記成形プラスチックプレートの厚さよりも大きな距離だけ離間され、
   各接触子が、圧縮されていないときの前記突起の上方及び下方の位置において、前記突起における前記同様な接触子通路の幅よりも広い幅を有することにより、前記接触子が圧縮されていないときに、前記同様な接触子通路内に収まり且つ前記同様な接触子通路内で縦方向に移動できるようになっているインターポーザ・プレート・アセンブリにおいて、
   前記金属接触子のそれぞれは、圧縮位置を前記同様な接触子通路内において有し、その圧縮位置において、
   前記接触点が前記成形プラスチックプレートの前記上面及び前記下面の上方及び下方で基板上のパッドと係合し、
   前記間隙が閉じられ、
   前記細長いストリップの接触端部が前記同様な接触子通路内で互いに係合して電気接続を形成し、
   前記支持屈曲部が前記第２端壁から内方に離間され、
   前記圧縮された金属接触子が、前記接触点間に、前記背部を通って延在する一方の回路パスと、前記支持屈曲部、前記接触端部及び前記電気接続を介して延在する他方の回路パスとを含む冗長回路パスをそれぞれ形成する前記金属接触子であることを特徴とする、インターポーザ・プレート・アセンブリ。
2. 前記接触子の前記接触端部間に擦動電気接続を備える、請求項１に記載のインターポーザ・プレート・アセンブリ。
3. 前記各電気接続が、約０．１５ｍｍの擦動距離を有する、請求項２に記載のインターポーザ・プレート・アセンブリ。
4. 各前記接触端部が湾曲しており、前記擦動電気接続が各端の周囲に延在する、請求項３に記載のインターポーザ・プレート・アセンブリ。
5. 各金属接触子が、約０．０４３ｍｍの厚さを有するストリップ材料から形成される、請求項１に記載のインターポーザ・プレート・アセンブリ。
6. 前記ストリップ材料が、金で被覆されたベリリウム銅である、請求項５に記載のインターポーザ・プレート・アセンブリ。
7. 前記金属接触子が縦方向に対して対称である、請求項１に記載のインターポーザ・プレート・アセンブリ。
8. 前記金属接触子がそれぞれ、各接触点と接触端部との間に、２つの略平坦なスプリングアームを備え、各支持屈曲部が前記２つのスプリングアーム間にある、請求項１に記載のインターポーザ・プレート・アセンブリ。
9. 各接触端部が湾曲外面を有し、前記電気接続が、両方の接触端部における前記湾曲外面を介して延在する、請求項１に記載のインターポーザ・プレート・アセンブリ。
10. 各同様な接触子において、前記背部が、前記第１端壁と係合する離間した支持部を有し、前記接触子は、前記同様な接触子通路内で垂直に移動可能な、請求項１に記載のインターポーザ・プレート・アセンブリ。
11. 対向する基板上の接触パッド間に冗長な電気接続を形成する方法であって、
    Ａ．上面及び下面と、均一な厚さと、その前記厚さを貫通する複数の接触子通路とを有し、各通路が支持壁と突起をもつ対向する隔壁とを有する、平坦な誘電プレートを設けるステップと、
    Ｂ．複数の金属接触子を設ける工程であって、各接触子が、前記接触子が圧縮されていないときに接触端部が離間されるバンドを形成する弾性環状材料と、前記接触端部に対向する硬質な背部と、前記接触端部と前記背部との間の接触点と、前記接触点と前記接触端部との間の支持屈曲部とを有する、ステップと、
    Ｃ．前記背部が前記支持壁上にあり、各接触子の一方の支持屈曲部が突起と係合し、前記接触端部が、前記通路内を自由に縦方向に動くように前記突起の上方及び下方に位置するように、前記金属接触子を前記接触子通路内に緩く位置付けするステップと、を含み、
    前記ステップは、
    Ｄ．上下の基板を前記プレートの前記上面及び前記下面上に移動させることで、前記基板上のパッドと前記接触点との間に電気接続を形成し、前記接触端部を前記突起から遠ざけ、前記通路の中心において互いに物理的に接触するように移動させることで、前記接触端部間に電気接続を形成するステップと、
    Ｅ．前記背部を通って延在する第１回路パス及び、前記支持屈曲部と、前記接触端部と、前記点の間の前記電気接続とを通って延在する第２回路パスを含む、冗長な回路パスを前記接触点の間に形成するステップと
    を含む、方法。
12. Ｆ．各接触子の前記端部間に擦動電気接続を形成するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
13. Ｆ．前記接触端部を共に回動させることで前記電気接続を形成するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
14. Ｆ．ステップＤの間、前記支持屈曲部を前記突起から遠ざけて回動させる、請求項１１に記載の方法。

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