KR19990021971A - 인쇄회로기판에 전기소자, 특히 집적회로를 분해가능하게 장착하는 접촉장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 터미널 접점들을 구비한 전기소자, 예를들어 볼 그리드 어레이(BGA : ball grid array)타입, 칼럼 그리드 어레이(CGA : column grid array)타입, 랜드 그리드 어레이(LGA : land grid arry)타입, 또는 플립-칩(flip-chip)타입으로 배치된 복수개의 터미널 접촉부들을 갖는 전기소자 특히 집적회로를 인쇄회로기판에 분해 가능하게 고정시키는 커넥터블럭이다. 상기 다수의 접촉핀들은 지지부에서 보어들에 그리드로 배치된다. 상기 접촉핀들은 인쇄회로기판의 접촉영역에 실장되고 인쇄회로기판을 향한 쪽에 보어로부터 돌출된다. 각 보어의 자유단부 영역은 돔형 터미널 접촉부들을 가이드하도록 되어 있다. 접촉핀의 단부와 터미널 접촉부 사이에는 축방향으로 압축가능한 코일과 같은 접촉요소와 전기적으로 연결하도록 브리지된 공간이 형성되어 있다. 집적회로에 주변부에 배치된 여러개의 조임요소들에 의해 집적회로는 지지부에 압입된다. 복수개의 터미널 접촉부가 있음에도 비교적 작은 조임력으로 터미널 접촉부들과 해당 접촉핀들 사이에 하자없는 전기적 연결이 얻어진다. 이것은 특히 본 발명의 접촉장치로 접촉을 위하여 축방향으로 작용하는 마찰력을 극복할 필요가 없기 때문이다.

Description

인쇄회로기판에 전기소자, 특히 집적회로를 분해가능하게 장착하는 접촉장치

집적회로를 생산하는 기술과 방법들은 최근 수년동안에 계속적으로 발전하여 왔다. 본 기술분야에서 기술개발의 시각으로 보아 끝이 없다. 계속적인 기술개발로 집적회로는 크게 커지고 보다 복잡하게 되었다. 트랜지스터, 다이오드, 레지스터등과 같이 칩에 집적되는 단일체의 전자부품들로부터 시작하여 그동안 집적회로는 수천가지의 셀 수 없을 정도의 기본 부품요소들을 수용하는 것으로 발전되었다. 집적회로도의 복잡성의 증가로 지금까지 해결되었고 앞으로도 계속하여 해결하여야 하며 발전시켜야 할 커다란 문제는 전기적 터미널들의 인출에 있다. 그동안 그와 같은 터미널들의 수는 소수로 큰 제약은 아니었지만, 오늘날 이미 600개 이상의 크기로 될 수 있다.

예를 들어 컴퓨터 기술의 연산장치와 같은 그러한 고밀도 집적회로는 상당히 값이 비싸다. 그에 따라 집적회로 대신에 인쇄회로기판의 도전체 경로에 접합되는 커넥터 블록이 개발되었다. 커넥터 블록은, 집적 회로가 플러그식으로 끼워서 커넥터 블럭에 연결될 수 있도록 형성된 접촉장치를 갖는다. 이러한 방법으로 매우 복잡한 집적회로가 언제든지 교환될 수 있게 되었다. 특히, 매우 많은 터미널을 갖는 집적회로를 교체할 때, 작업자가 많은 터미널들 때문에 정밀하고 쉽지 않은 분해작업을 통하여 많은 다른 전자 부품들이 장착된 인쇄회로기판의 도전체 경로들을 손상시킬 위험에 부딪히지 않게 되었다. 집적회로들은 사실상 장발형의 플레이트들로서 형성된다. 그러한 집적회로들은 프레임 형태의 커넥터 블록에 끼워질 수 있다. 이러한 종류의 커넥터 블럭은 PLCC 구조형태에 상응한 집적회로들의 장착을 위하여 제공된다.

다른 형태의 매우 복잡한 집적회로들에서, 터미널들은 하우징의 저면에서 핀형태로 인출된다. 이들은 소위 핀 그리드 어레이(PGA)로 배치된 터미널들을 구비한 집적회로들이다. 이러한 집적회로를 위하여 커넥터 블록에는 집적회로의 터미널 핀들의 그리드에 상응하는 플라스틱 슬래브에 배치된 접촉핀들이 제공된다. 상기 접촉핀들은 기본적으로 일측에 잭(jack)들이 형성되고 상기 잭들은 인쇄회로기판의 전체 마스크에 끼워질 수 있으며 거기에서 도전체 경로들에 접합되고, 타측에는 수납될 접촉핀과 전기적 접촉에 이상이 없도록 각기 잭 내측에 접촉 스프링을 구비하고 있다.

이들 두가지의 커넥터 블럭들은, 특히 집적회로들이 매우 많은 전기적 터미널들을 구비하는 경우에 커넥터 블록에 집적회로를 삽입하고 커넥터 블럭으로부터 회로를 제거하는데 상당한 힘이 소모되어야 하는 단점이 있다. 그리고 결과적으로 집적회로가 손상될 위험을 무시할 수 없다는 것이다.

더욱이, 두 번째 형태의 커넥터 블록으로는 삽입될 집적회로를 접촉핀들에 중심을 맞춰 장착하는 것이 쉽지 않다. 중심이 정확히 맞춰지지 않는 경우에는 집적회로의 터미널 핀들이 굽어지게 되거나 곧게 직선화할 때 부러지게 되는 경우가 많았다.

대규모 집적회로들의 설계는 표면 장착(실장)기술에 적합하게 되어 왔다. 이를 위하여 예를들어 그리드 어레이로 배치된 집적회로의 터미널들은 더 이상 핀형태로 만들어지지 않고 구형의 세그먼트(segment)로 만들어졌다. 각 터미널은 핀으로 되는 대신에 집적회로의 하우징 저면으로부터 돌출된 구형의 세그먼트, 바람직하게는 반원체로 되었다. 그러한 집적회로의 터미널 장치는 볼 그리드 어레이로 알려져 있다. 그러한 집적회로들의 돔형 터미널은 차후에 인쇄회로기판에 부착될 때 인쇄회로기판에 직접 용접된다. 부착된 집적회로의 기능이 동작되지 않거나 잘못 작동하는 것이 추후에 밝혀지는 경우에 큰 비용 부담으로 그리고 인쇄회로 기판의 손상의 위험을 안고 그 집적회로를 제거하고 새로운 것으로 교체할 수 있다. 그에 따라 그와 같이하여 더 이상 사용될 수 없게 되는 인쇄회로 기판의 손실율이 컸다.

[발명이 이루고자하는 기술적 과제]

따라서, 본 발명의 목적은 인쇄회로기판에 집적회로와 같은 것을 교환가능하게 장착하도록 하며, 이와함께 매우 많은 수의 커미널들에 대해 신뢰성 있게 접촉하도록 하고 그럼에도 불구하고 집적회로의 삽입 또는 제거에 힘이 작게 들고 큰 힘이 작용되는 경우에도 집적회로가 거의 손상되지 않는 접촉장치를, 특히 커넥터 블록을 제공하는 것이다.

본 발명은 다수의 터미널 접점들을 구비한 전기소자, 예를들어 볼 그리드 어레이(BGA : ball grid array)타입, 칼럼 그리드 어레이(CGA : column grid array)타입, 랜드 그리드 어레이(LGA : land grid arry)타입, 또는 플립-칩(flip-chip)타입의 집적회로를 인쇄회로기판에 분해 가능하게 장착하는 접촉장치에 관한 것으로, 상기 전기소자는 장착된 상태에서 인쇄회로기판에서 직각으로 멀어지게 인쇄회로기판에 직접 장착될 수 있는 다수의 도전성 접촉핀들을 구비하고 있으며, 상기 접촉핀들 각각은 전기적으로 접속되도록 인쇄회로기판의 적어도 하나의 전도체 경로에 연결된다. 본 발명은 특히 2개의 인쇄회로기판들 사이의 기판 대 기판 연결에 관한 것이다.

예시적으로 도시한 실시예에 대한 아래와 같은, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 접촉장치의 제 1 실시예의 측면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 접촉장치의 평면도이다.

도 3은 도 1의 선 Ⅲ으로 지시된 접촉장치의 확대도.

도 4는 도 3의 선 Ⅳ으로 지시된 접촉장치의 확대도.

도 5는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 측면도.

도 6은 도 5에 따른 접촉장치의 평면도.

도 7은 도 5의 선 Ⅶ으로 지시된 접촉장치의 확대도.

도 8은 도 7의 선 Ⅷ으로 지시된 접촉장치의 확대도.

도 9는 모든 실시예의 접촉장치에 사용가능한 스프링 조임구의 평면도.

도 10은 조임력이 조정가능한 다른 조임구의 예시도로서, 상기 조임구는 상기 실시예들 모두에 사용가능하다.

도 11은 조임구에 대한 다른 실시예를 부분단면도로 도시하고 있다.

본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 접촉장치는 인쇄회로 기판에 다수의 터미널 저촉점을 갖는 전기소자를 분리가능하게 장착하는 것으로, 접촉핀들이 일체로 형성되고, 각각의 접촉핀들과 그와 연관된 조립된 요소의 터미널 사이 그리고 각각의 접촉핀들과 인쇄회로 기판의 상기 접촉핀들과 연관된 도전체 경로 사이에 접촉핀의 자유단으로부터 떨어져 연장된 공간이 있으며, 전기소자의 터미널 접촉부와 그리고 인쇄회로 기판의 도전체 경로와 전기적 연결을 위하여 상기 공간은 압축가능하며 전기적으로 도전체인 접촉요소에 의해 연결되어 구성된다.

이러한 구성은 접촉핀들이 일체로 형성되기 때문에 접촉핀들의 제조가 간편하고 비용이 저감되는 장점이 있다. 압축가능한 또는 탄성의 접촉요소는 집적회로의 터미널 접촉부를 향하여 접촉핀의 자유단위에 단순히 놓여져 축방향으로 작용하기 때문에 스프링 요소가 삽입된 소켓 형상의 요홈이 접촉핀 자체에 필요없게 된다. 따라서 접촉핀의 외경은 비교적 작게 유지되어 집적회로의 터미널 접촉부에 의해 지시된 그리드는 별다른 문제없이 유지될 수 있다. 마찬가지로 각각의 접촉핀에 대향된 집적회로의 돔형의 터미널 접촉부는 마찬가지로 압축가능한 접촉요소에 축방향으로 단지 작용한다. 종래 기술의 핀장치와 비교하여 커넥터 블록속으로 집적회로를 밀어넣는데 어떠한 측방향의 마찰력도 집적회로의 터미널 접촉부에 발생되지 않는다. 본 발명에 의한 접촉장치에 집적회로를 삽입하는데 필요한 힘은 터미널 접촉부들의 수와 각각의 접촉핀 단부로부터 떨어져 연장된 접촉요소를 압축하는데 필요한 힘에 의해서만 결정된다. 이러한 힘은 대응하는 커넥터 블록에 터미널 핀들을 구비한 집적회로들을 삽입하는데 필요한 힘과 비교하여 상대적으로 작다. 집적회로 하우징의 저면이 완전하게 평면이 아니거나 돔형의 터미널 접촉부가 모두 동일하게 형성되지 않고 집적회로의 저면으로부터 동일한 간격으로 돌출하지 않을 때에도 접촉에 결함이 발생하는 것으로 밝혀져 있다. 이것은 터미널 접촉부들의 예를 들어 주석도금뒤의 경우에도 같다.

전술한 바와 같이 집적회로는 주로 전기소자로서 사용되는 경우이지만, 그러나, 본 발명은 그에 제한되지 않고 이와 유사한 터미널 접촉장치를 갖는 다른 전기소자에도 적용될 수 있다.

본 발명은 특히 터미널 접촉부들이 볼 그리드 어레이, 칼럼 그리드 어레이, 랜드 그리드 어레이로 장착되는 소자에 적용된다. 본 발명의 개념은 두 개의 인쇄회로 기판들 사이에 상호연결에 또는 플립칩들에도 적용될 수 있다.

압축가능한 전기적으로 도전성의 접촉요소는 코일 스프링인 것이 테스트에 의해 바람직한 것으로 밝혀졌으며, 접촉 핀마다 하나의 코일 스프링이 제공된다. 상기 스프링은 접촉 스프링이 위에서 가압될 수 있게 스프링의 연장부가 핀의 단부위로 굽어지는 식으로 비교적 단순한 방법으로 접촉핀에 고정된다. 그런다음, 전기 도금공정에서 접촉핀과 코일 스프링은 함께 예를들어 구리가 입혀진 다음 주석도금 될 수 있다. 코일 스프링은 후속적인 금속 코팅을 통한 공정 다음에도 접촉핀의 단부에 보지된 채로 유지된다.

다른 바람직한 실시예는 미세한 금도금된 금속 와이어들이 근접하게 이격되어 탄성의 러버 매트에 매설된 압축가능한 전기적으로 도전체인 접촉 요소를 사용하여 제공된다. 상기 탄성의 러버 매트는 실리콘 러버로 만들어질 수 있다. 그러한 매트는 상업적으로 이용가능하며, 예를들어 일본 회사인 신-에쯔(SHIN-ETSU)를 통해 구입할 수 있다. 상기 매트의 두께는 0.3-1mm사이이고, 서로 이격된 금속 와이어들은 매트의 두께를 관통하여 약 0.05-0.1mm으로 매트의 양면들 주변에서 절단된다.

본 발명용의 매트는 다음과 같은 규격으로 절단되는 것이 바람직하다. 즉, 매트의 규격은 전기소자의 하우징의 저면 형상 또는 측면 규격에 일치하며 전기소자의 모든 터미널 접촉부들을 커버링할 수 있는 크기이다.

매트가 그위에 배치되는 접촉핀들의 단부들은 복수개의 미세한 금속 와이어 들이 접촉핀의 정면에 의해 접촉되는 식으로 형성된다. 이를 위하여 접촉핀의 단부는 복수개의 날카롭지 않은 모서리 톱니가 형성된 왕관형상 구조와 같이 되거나 날카롭지 않은 접시테두리를 가진 접시와 같이 납작하게 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 접촉핀들의 단부에 대한 디자인은, 본 명세서에서 상세히 설명되지 않은 다른 형태로 될 수도 있다. 예를들어 상기와 같은 구조들을 결합한 것도 생각할 수 있다. 이렇게 하여 적어도 하나의 금속 와이어를 통하여, 접촉핀들로부터 떨어진 매트의 측부에 놓이는 전기소자의 터미널 접촉부와 접촉핀의 단부 사이에 신뢰할 수 있는 접속이 이루어질 수 있다.

더욱이, 바람직한 실시예에 따라, 열가소성 합성수지재 또는 에폭시재료로 만들어질 수 있는 판상의 지지부에 접촉장치의 접촉핀들이 배치되어 제공된다. 상기 접촉핀들은 판상의 지지부의 보어들에 삽입되고, 접촉핀들의 인쇄회로기판을 향한 일부는 예를들어, SMD 조립체용 또는 접합핀으로서 인쇄회로기판과의 공지된 접속기술들중 하나로 형성되며 지지부로부터 돌출된다. 접촉핀들의 전기소자를 향한 단부는 판상의 지지부로부터 돌출되지 않고, 보어에 배치되는 단부는 지지부의 표면에 대하여 함입된 상태로 된다. 이로써 전기적으로 절연재로 된 지지부의 보어들 각각의 상부영역은 전기소자의 해당 터미널 접촉부용 가이드로서 작용한다. 보어들의 가이드영역 또는 보어들의 선정된 직경에 따라, 터미널 접촉부들이 더 깊게 또는 덜 깊게 삽입될 수 있게 된다. 전기소자의 저면이 지지부의 상면에 놓일 때 터미널 접촉부가 보어속으로 삽입될 수 있게 된다. 접촉핀들과 터미널 접촉부 사이의 이격된 공간은, 그러나 삽입깊이에 무관하게 항상 존재한다. 압촉가능한 접촉요소들을 통하여 접촉핀들과 전기소자의 터미널 접점들이 이루는 신뢰성 있는 접촉은, 밀어 넣을 전기소자가 정확하게 중심에 배치되어 밀어넣어질 때까지 이루어지지 않는다. 부정확하거나 경사지게 삽입되는 것은 보어 단부들의 가이드효과에 의해 방지된다.

탄성 러버매트에 의한 본 실시예에서, 지지부는 두 개의 겹쳐진판들로 분할되고 탄성 러버매트가 상기 판들 사이에 배치된다. 접촉핀들은 한 플레이트의 보어들에 수용되고 다른 판을 향한 면 너머로 살짝 돌출된다. 상기 다른 판의 보어들은 빈 상태이며 전기소자의 돔형 터미널 접촉부용 가이드로서 작용한다. 압축가능한 매트가 사이에 배치되는 지지부의 두 개 판들은 예를들어 나사, 리벳 또는 다른 통상의 방법으로 함께 연결된다.

접촉핀들은 보어속으로 바람직하게 밀어넣어짐으로써 보어에 견고하게 보지된다.

본 발명에 따른 접촉장치는 코일스프링 또는 탄성 러버매트에 대해 전기소자의 터미널 접점들을 누르는 조임구를 포함한다. 상기 조임구는 접촉장치로부터 분해가능하게 만들어지며, 전기소자가 제위치에 배치되고 전기소자의 하우징 상면에 대해 인쇄회로기판에 수직방향의 힘이 작용된 다음에 접촉장치에 배치된다. 압축가능한 전기 접촉요소, 코일 스프링 또는 미세한 금속 와이어가 제공된 탄성의 러버매트들은 전기소자의 터미널 접점들과 그들에 대향한 접촉핀들 사이에서 압축되며, 상기 터미널 접점들과 접촉핀들 사이에 형성되는 전기적 접촉이 이루어진다.

상기 조임구는, 삽입될 때 전기소자에 눌려지는 스프링으로 형성되거나, 또는 지지부 또는 인쇄회로기판에 나사체결될 수 있는 스프링이 아닌 조임요소들을 포함하는 것으로 형성될 수 있으며 이 경우 각 조임요소에 있는 탭이 전기소자의 상면에 눌려진다. 조임요소들의 전체 높이가 전기소자의 두께에 꼭 맞게 할 필요가 없도록 하기 위하여 전기소자의 상면에 작용하는 힘을 조정하도록 가압 탭에 예를 들어 세트스크류와 같은 조정수단을 배치하는 것을 생각할 수 있다.

조임구는 더욱이 측면을 따라 전기소자를 가이드하도록 부가적인 가이드수단을 포함하는 식으로 형성된다.

호평받는 디자인을 위하여 접촉장치를 매우 작게 만들 수도 있다. 예를 들어, 지지부의 일측 모서리로부터 가장 가까운 접촉핀까지의 거리는 5.2mm이하로 한다. 접촉핀들이 삽입된 지지부에 의해 형성되는 카운터 블록의 전체 높이는 기껏해야 4.1mm이다. 이러한 작은 칫수는 전자장치의 구조를 집약된 형태로 하는데 극히 유익한 효과를 갖는다.

도 1 내지 도 4에 있어서, 본 발명에 따른 제 1 실시예의 접촉장치가 도시되어 있다. 이들 도면에서, 부호 1은 전기소자, 특히 저면, 즉 인쇄회로기판(2)를 향한 면에 터미널 접촉부(6)를 구비한 집적회로를 지시하고 있다. 상기 터미널 접촉부는 전기소자의 전체 저면에 그리드로 제공된다. 상기 터미널 접촉부들은 네트웍 그리드(그리드 어레이)로 배치된다. 각 터미널 접촉부(6)는 구형체, 특히 반구형체로 되어 있으며, 전기소자(1)의 저면으로부터 돌출되어 있다. 터미널 접촉부의 형상과 배치는 소위 볼 그리드 어레이(BGA)에 의해 알려져 있다. 터미널 접촉부들은 전기소자 하우징의 전체 저면에 제공되어 있는 자체는 본 발명의 중요한 부분이 아님을 밝혀둔다. 더욱이, 본 실시예의 터미널 접촉부들은 단순히 환형으로 형성되고 이 경우에 집적회로의 중앙붕에는 접촉부가 없는 영역이다.

도시된 실시예에서 사실상 원통형의 접촉핀(3)들이 있으며, 각각의 접촉핀들은 판상의 지지부(7)를 두께 방향으로 연장되어 관통하는 보어(13)에 삽입된다. 접촉핀들은 판상의 지지부(7)의 일측으로부터 보어들 속으로 압입된다. 이러한 압입은 각각의 핀(3)을 둘러싸게 배치된 스톱링(30)에 의해 제한된다. 각각의 접촉핀들은 그 길이방향 중간부에 환형으로 돌출된 칼라부(31)를 구비하고 상기 칼라부는 외측면이 약간 경사지게 되어 있다. 상기 칼라부는 보어(13)에 접촉핀(3)의 압입끼워 맞춤을 보강한다.

지지부(7)로부터 떨어진 스톱링(30)쪽에서 접촉핀(3)들의 일단부는 거의 평면을 가지는 원통형의 저널로 형성된다. 이것은 인쇄회로기판(2)의 접촉포인트(8), 특히 도전경로의 표면에 접합되도록 제공된다. 이러한 공정은 실장이라는 용어로 알려지고 있다. 이렇게 장착된 부품들은 일반적으로 실장디바이스(SMD : surface-mounted device)부품으로 불리워진다.

인쇄회로기판(2)을 향한 면에서 접촉핀(3)들은 지지부(7)로부터 돌출되는 반면, 전기소자(1)를 향한 지지부(7)의 타측면에서는 접촉핀들이 보어(13)들 속에 들어가도록 배치된다. 접촉핀(3)들이 침입되지 않은 보어(13)들 각각의 단부영역은, 접촉장치를 형성하는 접촉핀(3)들 전부에 대하여 인쇄회로기판 또는 전기소자를 배치시키도록 상기 인쇄회로기판 또는 전기소자(1)의 터미널 접촉부(6)들용 가이드수단으로서 작용한다. 보어(13)의 단부영역(14)은 그 직경이 터미널 접촉부(6)의 직경보다 약간 작거나 또는 약간 크다.

접촉핀(3)들은 인쇄회로기판(2)으로부터 직각으로 접합된 상태로 연장되어 있다. 전기소자는 그 터미널 접촉부(6)가 위로부터 보어(13)들의 단부영역(14)속으로 돌출하는 식으로 판상의 지지부(7)에 배치된다. 그때 터미널 접촉부(6) 각각의 바닥 단부와 관련된 접촉핀(3) 사이에 공간이 있다. 이 공간은 도 4의 참조부호 9로 지시되어 있다. 제 1 실시예에서 전기적으로 전도성재료로 된 코일 스프링(4)과 같은 압축가능한 접촉요소(4, 5)는 접촉핀(3)과 터미널 접촉부(6) 사이의 공간을 연결한다. 접촉핀(3)을 보어(13)에 삽입하기전에, 코일 스프링(4)은 서두에서 설명한 바와 같이 보어에 배치된다. 이를 위하여 각각의 접촉핀(3)은 인쇄회로기판(2)으로 부터 멀리 떨어진 단부에 적당하게 형상화된 연장부(11)를 구비하고 있다.

코일 스프링(4)은 보어(13)들의 가이드 영역(14)속으로 전기소자(1)의 터미널 접촉부들을 압입함으로써 약간 압축되며, 하나의 접촉핀(3) 각각 즉, 인쇄회로기판(2)의 각각의 접촉영역(8)과 하나의 터미널 접촉부(6) 사이의 전기적 연결을 보장한다. 전기요소(1)가 제거되면, 코일 스프링(4)의 자유단부들은 판상의 지지부(7)의 표면과 동일 표면으로 된다. 터미널 접촉부(6)들이 균일하게 구비되지 않고 터미널 접촉부(6)의 주석도금이 된 경우일 수 있는 전기요소의 저면으로부터 여러 길이로 돌출되어 있을지라도 본 실시예의 구조로 하자없는 전기적 연결이 보장된다. 축방향의 마찰력이 작용하지 않기 때문에, 전기소자(1)를 보어(13)의 가이드구멍(14)들 속으로 압입은, 어떤 경우에도 집적회로(1)의 파손이 발생하지 않을 정도로 작은 힘으로도 가능하다.

전기소자(1)의 터미널 접촉부(6)와 접촉핀(3)들 사이의 하자없는 접촉은 영구히 보장되도록 하기 위하여, 조임구(16)가 필요하다. 상기 조임구는 전기소자 특히 집적회로가 조임부(7)에 대하여 적당한 힘으로 압입되도록 한다. 도시된 제 1 실시예에서, 조임구(16)는 4개의 조임요소(18)들을 포함하며, 상기 하나의 조임요소는 거의 장방향으로 형성된 집적회로의 일측을 따라 약 절반정도 되는 거리에 배치된다. 각각의 조임구(18)는 지지부(7)의 도시되지 않은 보어속에서 나사체결되는 고정나사(23)를 포함한다. 상기 고정나사(23)는 스페이서(24)를 관통하고, 그 일단부면이 지지부(7)에 놓이고 타단부면이 가이드 및 조임탭(25)에 대하여 배치되며 상기 조임탭은 고정나사(23)의 나사헤드와 단부면 사이에 클램프된다. 상기 가이드 및 조임탭은 하나의 다리부(17)를 가지며, 상기 다리부는 그 단부가 집적회로의 하우징의 상면 모서리영역위로 하방으로 굽어져 있다. 고정나사(23)가 견고하게 조여지면 상기 탭의 하방으로 굽은 단부는 가압수단(17)으로서 작용하여 전기소자(1)를 지지부(7)위로 하방으로 압입한다. 4개의 조임요소(18)와 그들에 관련된 가압수단(17)들을 통하여 집적회로(1)는 판상의 지지부(7)상에 종측면들의 각각을 따라 위로부터 아래로 균일한 힘으로 하방으로 압입된다. 관련된 접촉핀(3)들을 구비한 모든 터미널 접촉부(6)들이 균일한 접촉이 얻어진다.

가이드 및 조임탭(25) 각각은 도시된 실시예에서 지지부(7)를 향하여 직각으로 굽어진 가이드 갭들로서 형성된 가이드수단(15)을 구비하고 있다. 상기 가이드 탭들은 터미널 접촉부(6)들용 가이드영역(14) 옆에서 지지부(7)에서 전기소자(1)를 보조적으로 가이드되도록 한다.

조임나사(23)는 자체에 나사가 형성된 원통형의 나사로 되어 지지부(7)의 나사와 맞물리며, 상기 지지부의 나사는 그에 삽입되는 예를들어 금속으로 된 나사가 형성된 부싱에 의해 보강된다. 상기 조임나사(23)는 지지부(7)에 꽉 조여지게 나사체결되지는 않고 지지부를 단지 관통하여 나사가 인쇄회로기판(2)에 있는 것같이 상호작용한다.

조임요소들 대신에, 내측 프레임 엣지부가 전기소자(1)의 상면에 놓이고 그 위에 압입되는 도 11에 도시된 바와 같은 단일의 조임용 프레임을 예상할 수도 있다. 상기 프레임은 금속 또는 바람직하게는 합성수지재로 만들어질 수 있다. 조임용 프레임을 구비한 본 실시예에서는 지지부(7)에서 지지되는 프레임(36)을 통하여 보어(13)의 단부 영역(14)으로 전기소자(1)를 보조적으로 측방에서 가이드한다. 이로써 전기소자가 지지부(7)에 배치될 때 전기소자(1)의 초기 배치가 이루어진다. 외측의 다른 프레임(36)은 지지부(7)와 동일 높이로 되는 것이 바람직하다. 프레임(36)에 의해 둘러싸이는 영역은 보어(13)의 모든 단부 영역(14)이 개방된 채로 남겨둔다. 더욱이 프레임(36)은 적어도 그의 내측 엣지부가 지지부(7)와 전기소자(1)의 하측 사이에 끼워지게 되어 지지부에 보지된다. 더욱이 프레임(36)에 보이는 보어(37)들은 조임용 프레임(35)의 보어(38)들과 일치된다. 조임나사들 또는 각기 조임나사(39)들은 이들 보어(37, 38)들을 관통하여 지지부(7)에 삽입된 나사가 형성된 라이닝(39)들속으로 끼워진다. 두 개의 프레임(35, 36)들에 의해서 터미널 접촉부(6)들의 영역에서 전기소자(1)의 굽힘 또는 압박으로부터 크게 부담되지 않는다. 따라서 나사(39)가 체결될 때 전기소자에 과중한 스트레스가 생기지 않는다.

도 1에서 참조부호 21의 표시는, 지지부(7)의 측방 엣지부(20)와 가장 가까운 접촉핀(3) 사이에 주어진 거리이다. 상기 거리는 매우 작아서 전자분야에서 통례의 1/10 인치 그리드에 따른 1/10 인치의 두배인 5.2mm에 불과한다.

부호 26은 접촉핀(3)들이 배치되는 판상의 지지부(7)를 포함하는 커넥터 블록의 전체 높이이다. 커넥터 블록은 그것이 배치되는 인쇄회로기판(2)의 표면에 대하여 많아야 4.1mm정도 상승된다.

더욱이 부호 22는 집적회로(1) 또는 전기소자(1)의 배치방향을 설정하도록 지지부(7)상에 만들어진 기준 레벨 또는 기준면을 표시하는 마크를 나타낸다. 상기 전기소자들도 또한 도 2에 도시된 바와 같이 부호 27에 의해 표시된 마크를 갖는다. 두개의 마크들이 서로 대향될 때 본 실시예에서는 집적회로의 위치가 정확한다.

지지부(7)는 에폭시재 또는 열가소성 합성수지재로 만들어지는 것이 바람직하다. 지지부는 박판상의 재료를 스탬핑하고, 밀링가공하며 보링하여 형성되거나 또는 플라스틱 인젝션 몰딩으로 만들어질 수 있다.

더욱이, 전기소자(1)위에는 냉각장치를 배치하고 그런다음 조임구(16)가 냉각장치를 눌러 조이며 전기소자(1)의 상단면에 작용하는 조임구의 가압력에 의해 지지부에 대하여 동시에 가압된다. 이렇게 하여 전기소자와 냉각장치 사이에 완전한 열전달이 이루어진다.

도면에 도시되지 않았지만 전술한 냉각장치가 본 실시예 뿐만 아니라 다른 실시예에도 제공될 수 있다.

도 5, 6, 7, 8에는, 본 발명에 따른 접촉장치의 제 2 실시예가 도시되어 있다. 접촉핀(3)을 향한 터미널 접촉부(6)와 전기소자(1)를 향한 접촉핀(3)의 자유단부 사이의 공간에 배치되는 압축가능한 접촉요소(5)의 형성에서 제 1 실시예와 근본적으로 다르다. 상기 압축가능한 접촉요소(5)는 약 0.3-1mm 두께를 갖는 실리콘 러버 매트를 포함한다. 가느다란 금속 와이어, 바람직하게는 금도금된 와이어가 매트에 의해 형성되는 평면에 직각으로 실리콘 러버에 배치된다. 각각의 작은 와이어들은 서로에 대하여 약 0.05-0.1mm 정도 이격되어 있다. 상기 와이어들은 매트의 상면 및 저면 사이의 거리와 거의 동일한 길이로 절단된다. 상기와 같은 매트들은 상업적으로 널리 알려져 있으며, 일본의 신-에쯔사를 통해 얻어질 수 있다. 상기 회사는 이들 매트들이, 예를들어 접합된 연결부 없이도 인쇄회로기판의 도전경로에 전자부품을 전기적으로 연결하는데에 적합하다.

도시된 본 실시예에서, 판상의 지지부(7)는 두 개의 겹쳐진판(33, 34)를 포함한다. 압축가능한 매트(5)는 상기 두 개의 판들 사이에 배치된다. 압축가능한 매트(5)에 배치되어 하측 판(33)으로부터 상측 판(34)으로 연장된 가느다란 와이어들은 부호 10으로 표시되어 있다. 두 개의 겹쳐진 판들은 서로 적당한 방법으로 연결된다. 상기 판들은 함께 나사체결되고, 클램프, 리벳, 또는 기타 다른 수단으로 함께 보지된다. 매트는 보어(13)들 모두를 가로질러 연장된다. 접촉핀(3)들은 전술한 바와 같이 하측 판(33)의 보어(13)들 속으로 압입되며 스톱링(30)에 의해 하측 판(33)의 저면과 접촉한다. 인쇄회로기판(2)과의 연결을 위한 것이 아닌, 접촉핀(3) 각각의 자유단부는 하측 판(33)의 상면과 사실상 동일 평면상에 배치된다. 바람직하게는 보어(13)로부터 약간 돌출하는 것이다. 매트(5)와 접촉하는 접촉핀(3)의 단부는 가능한한 많은 가느다란 와이어(10)들과 접촉되도록 형성된다. 동시에, 접촉핀(3)의 단부는 너무 큰 힘을 집중시키지 않고 매트의 인접한 쪽으로 압입될 수 있다. 이 결과 도면에서 부호 12로 도시된 바와 같이 접촉핀(3)의 단부가, 비교적 무딘 나삿니를 갖는 다수의 치형이 형성된 왕관형태로 형성되거나, 접촉핀의 단부면이 너무 날카롭지 않은 엣지의 환형으로 형성된 접시형 테두리부분을 가진 약간 접시형으로 납작하게 된다.

사실상 돔형으로 된 터미널 접촉부(6)는 압축가능한 또는 탄성의 매트(5)의 타측면에 배치된다. 터미널 접촉부(6)와 그에 관련한 접촉핀(3) 사이의 전기적 연결은 이미 앞에서 설명한 바와 같이 조임구(16)에 의해 전기소자(1)의 압입을 통해 이루어진다. 적어도 하나의, 바람직하게는 다수의 가느다란 짧은 와이어(10)는 접촉핀(3)의 단부와 터미널 접촉부(6) 사이의 전기적 연결을 형성한다. 상기 상측 판(34)의 보어(13)들은 전기소자(1)의 터미널 접촉부(6)들을 가이드하도록 한다. 상측 판(23)은 하측 판(33)보다 얇게 된다.

도 9에 있어서, 조임구(16)는 스프링으로 형성된다. 상기 스프링은 이 경우에 장방형으로서 링의 코너부들이 융기되고 고정나사(23)의 나사헤드밑에 각각 장착된 상태에서 돌출되어 있다. 링의 각 코너로부터 2개의 다리부들이 약 45°의 각도로 하방으로 경사지게 연장되고, 인접한 코너부들과 만나는 각각의 두 개의 다리부의 접합부는 부호 28로 지시된 가압지점을 형성하며 이로써 전기소자가 조임부(7)에 압입된다. 도시된 본 실시예에서 두 개의 고정나사들 사이에 하나의 가압지점이 제공된다. 그러므로, 스프링은 4개의 스프링 가압수단(17)을 포함하며, 각각의 가압수단은 전기소자의 코너부를 가압한다. 고정나사들이 지지부(7) 속으로 또는 인쇄회로기판(2)속에 얼마나 깊이 나사체결되는가에 따라 조임구(16)의 스프링력이 조절될 수 있다.

물론, 도 9의 가압스프링으로 형성된 조임구(16)는 다른 형태를 갖고 달리 배치될 수도 있다. 도시된 조임구는, 가압수단(17)이 전기소자(1)를 그 종방향면을 따라 약 절반되는 곳을 가압하는 식으로 장착될 수도 있다. 고정나사는 그때 전기소자의 코너부에 배치되게 되며, 즉 전체 조임구가 도시된 실시예와 비교하여 약 45°만큼 회전된다. 더욱이, 장방형의 스프링 대신에 십자형 또는 다른 적당한 형태로 스프링이 제공될 수도 있다. 스프링이 직접 전기소자(1)를 가압하는 대신에 전술한 바와 같이 냉각장치가 마찬가지로 본 실시예에서 전기소자와 스피링 사이에 배치될 수도 있다.

도 10에는 다른 형태의 조임구(16)가 도시되어 있다. 이 조임구는 제 1 및 제 2 실시예와 마찬가지로 4개의 조임요소들을 포함하며, 각각의 조임요소는 도 10에서 부호 18로 지시되어 도시되고 있다. 부호 29로 지지된 박판부는 고정나사(23)의 나사헤드와 스페이서(24) 사이에 클램프되어 있으며 전기소자(1)위로 연장되어 있다. 전기소자의 외측 엣지부의 영역에서, 박판부(29)는 예를들어 고정나사(19)가 체결되는 탬핑된 보어가 형성되어 있으며, 나사의 생크부는 그 체결깊이에 따라 전기소자(1)를 보다 강하게 또는 보다 약하게 지지부(7)에 대하여 가압한다. 변경된 실시예에서, 박판부(29)는 전기소자(1) 전체에 걸쳐 있으며 도 10에 도시된 바와 같이 전기소자의 타측면에 보지된다. 박판의 밑에는 냉각장치가 배치되며, 고정나사가 예를들어 중간부에서 냉각장치를 가압하도록 하거나 또는 박판부를 따라 복수개의 고정나사들로 가압할 수 있다.

도시된 박판(29) 대신에 스트립 형상의 박판이 장방형으로 형성될 수 있으며, 전기한 실시예들과 마찬가지로 4개의 고정나사들에 의해 보지될 수 있다. 그것은 또한 복수개의 조정나사들을 포함하거나 전기소자(1)에 직접 안착되고 부가적인 냉각장치로서 작용한다.

본 기술분야의 전문가에게는 청구범위의 발명과 동일한 효과를 갖고 본 발명에 포함되는 다수의 실시예들이 가능함이 명백하다.

Claims (25)

1. 인쇄회로기판에 직접 취부가능하며 취부상태에서 인쇄회로기판에 멀어지게 직각으로 연장된 다수의 전기적으로 도전성의 접촉핀들과, 조립된 전기소자의 해당 터미널 접촉부와 각각의 접촉핀 사이에서 접촉핀의 자유단부로부터 멀어지게 연장된 스페이스를 포함하며, 상기 각각의 접촉핀들은 전기적 연결을 위하여 인쇄회로기판의 적어도 하나의 도전 경로에 연결되고, 상기 접촉핀들은 일체로 형성되며, 상기 스페이스는 전기소자의 터미널 접촉부와 접촉핀 사이에 전기적 연결을 하도록 압축가능하며 전기적으로 도전성의 접촉요소에 의해 연결되어 구성된, 인쇄회로기판에 복수의 터미널 접촉부들을 구비한 전기소자를 분해가능하게 취부하는 접촉장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전기소자는 집적회로인 접촉장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 터미널 접촉부는 볼 그리드 어레이(BGA)로 배치된 접촉장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 터미널 접촉부는 칼럼 그리드 어레이(CGA)로 배치된 접촉장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 터미널 접촉부는 랜드 그리드 어레이(LGA)로 배치된 접촉장치.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 집적회로는 플립-칩형인 접촉장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 전기소자는 제 2 인쇄회로기판이며 상기 접촉장치는 인쇄회로기판들 사이에서 보드 대 보드 연결을 위하여 사용되는 접촉장치.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 압축가능한 전기적 도전 접촉요소는 코일 스프링인 접촉장치.
9. 제 8 항에 있어서, 전기소자의 터미널 접촉부를 향한 접촉핀의 단부는 코일 스프링이 가압될 수 있는 연장부를 구비한 접촉장치.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 압축가능한 전기적으로 도전성의 접촉요소는 서로 근접하여 이격된 복수개의 가느다란 와이어들이 접촉핀들에 축방향으로 뻗어 있는 전기적으로 절연하는 탄성 러버 매트를 포함하는 접촉장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 매트는 복수의 터미널 접촉부들에 의해 형성되는 전체 영역위로 연장된 접촉장치.
12. 제 10 항 또는 11항에 있어서, 전기소자의 터미널 접촉부를 향한 접촉핀의 단부는 복수개의 치형을 가진 환형 또는 왕관형상구조의 접시형부분을 구비한 접촉장치.
13. 제 1 항에 있어서, 접촉핀들은 실장디바이스(surface mounted device)로서 형성되며 인쇄회로기판의 표면에 취부된 접촉장치.
14. 제 1 항에 있어서, 에폭시재 또는 열가소성 합성수지재의 판상의 지지부가 인쇄회로기판과 전기소자 사이에 배치되며, 지지부에는 연속된 보어들이 있고 그 각각의 보어들을 관통하여 하나의 접촉핀이 연장되며, 각각의 접촉핀은 인쇄회로기판을 향한 쪽의 지지부로부터 돌출하고, 각 접촉핀의 타단은 전기소자를 향한 지지부의 표면으로부터 함입된 상태로 배치된 접촉장치.
15. 제 14 항에 있어서, 판상의 지지부는 두 개의 겹쳐진 판들을 포함하며, 상기 매트는 두 개의 판들 사이에 배치되는 접촉장치.
16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 접촉핀들은 지지부의 보어들속으로 압입된 접촉장치.
17. 제 14 항에 있어서, 전기소자를 향한 지지부의 각 보어의 단부영역은 각기 보어와 연관된 전기소자의 터미널 접촉부용 가이드수단으로서 형성된 접촉장치.
18. 제 1 항에 있어서, 전기소자를 접촉장치에 대하여 제위치에 배치시키도록 전기소자의 측면들에 대하여 지지되는 가이드수단이 제공된 접촉장치.
19. 제 14 항에 있어서, 전기소자의 터미널 접촉부들을 압축 가능하며 전기적으로 도전성의 접촉요소에 가압하는 조임구가 제공되고, 상기 조임구는 인쇄회로기판에 또는 지지부에 고정되며 가압수단을 구비하고 있으며, 상기 가압수단은 인쇄회로기판으로부터 멀리 떨어진 전기소자의 상면상의 적어도 하나의 지점에서 가압하도록 된 접촉장치.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 조임구는 전기소자에 가압하는 스프링을 포함하는 접촉장치.
21. 제 19 항에 있어서, 조임구는 일측면에서 지지부에 연결되고, 타측면에서는 인쇄회로기판으로부터 멀리 떨어진 전기소자쪽에 가압하는 적어도 하나의 비스프링 조임요소를 포함하는 접촉장치.
22. 제 14 항에 있어서, 상기 조임구는 조임력을 조정가능한 조정수단을 포함하는 접촉장치.
23. 제 14 항에 있어서, 지지부의 한 엣지부로부터 가장 가까운 접촉핀까지의 거리는 5.2mm인 접촉장치.
24. 제 14 항에 있어서, 지지부에 삽입된 접촉핀들은 지지부와 함께 커넥터 블럭을 형성하고, 인쇄회로기판에 배치되는 커넥터 블록의 전체의 최대 높이는 4.1mm 를 넘지 않는 접촉장치.
25. 판상의 지지부와, 상기 지지부에 형성된 연속된 보어들, 인쇄회로 기판에 직접 취부 가능하며 취부 상태에서 인쇄회로 기판으로부터 멀어지게 연장된 복수개의 도전성의 접촉핀들, 상기 지지부의 보어들중 하나를 통하여 연장된 각각의 접촉핀들, 상기 각 접촉핀들의 자유단부는 전기소자를 향한 지지부 표면으로부터 함입되어 배치되고 조립된 전기소자의 터미널 접촉부와 접촉핀의 고정된 자유단부 사이에 연장된 공간이 형성되고, 전기소자의 터미널 접촉부와 접촉핀 사이에 전기적 연결을 하도록 상기 공간을 건너질러 연결하는 압축가능하며 전기적으로 도전성의 접촉요소를 포함하는, 인쇄회로기판에 복수의 터미널 접촉부들을 구비한 전기소자를 분해가능하게 취부하는 접촉장치.