KR20020040590A - 변형 경감을 위한 ｂｇａ 커넥터 - Google Patents

변형 경감을 위한 ｂｇａ 커넥터 Download PDF

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KR20020040590A
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Abstract

본 발명은 하우징 및 제1 기판과 전기적으로 연통되도록 구성된 제1 복수 접촉부를 상기 하우징 내에 가지는 전기 커넥터를 포함한다. 상기 전기 커넥터는 제1 기판에 결합되도록 구성된 제2 복수 접촉부를 하우징 내에 더 포함한다. 리플로(reflow)할 수 있는 도전성 재료의 제1 몸체가 적어도 하나의 제1 접촉부 상에 배치되고, 재료의 제2 몸체는 적어도 하나의 제2 접촉부 상에 배치되었다. 제1 몸체는 커넥터와 제1 기판 사이에 전기적 통로를 제공하도록 구성되고, 제2 몸체는 커넥터와 제1 기판 사이의 기계적인 변형의 경감을 제공하기 위해 구성된다. 제2 몸체는 또한 제1 몸체에 대해 주연부가 될 수 있고 및/또는 커넥터의 가장자리에 인접한 일련의 접촉부를 따라서 위치될 수 있다.

Description

변형 경감을 위한 ＢＧＡ 커넥터 {STRAIN RELIEF FOR ＢＧＡ CONNECTOR}
본 명세서에 개시된 발명은 1999년 12월 16일에 제출하였으며 계류 중인 미국 출원 번호 제09/465,164호(대리인 정리 번호 BERG-2530/C2274)에 개시된 발명에 관한 것이다. 상기 미국 출원은 본 명세서에서 참조로서 편입된다.
본 발명은 전기 커넥터에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 더 상세하게는 본 발명은 볼 그리드 배열체(ball grid array, BGA) 기술을 사용하는 표면 실장 커넥터와 같은 고밀도 입출력 커넥터에 관한 것이다.
보다 소형이고 보다 기능적인 전자 장치, 특히 개인 휴대 장치에 대한 최근의 수요는 모든 부품들, 특히 전기 커넥터의 소형화에 대한 지속적인 요구를 창출해 왔다. 커넥터를 소형화하기 위한 노력에는 단일 또는 이중 열(row) 선형 커넥터 내의 터미널들 사이의 피치를 감소시키는 것도 포함된다. 이로 인해 회로 기판 상에 커넥터를 위해 할당된 줄곧 감소되고 있는 공간에서 상대적으로 많은 수의 연결이 가능해졌다. 최근 들어 더 소형화된 전자 장치에 대한 수요 또한 회로 판 상에 부품을 장착하기 위해 표면 실장 기술(SMT)을 수반하는 경향이 있다. 그렇지만, 터미널들 사이의 피치를 감소시키는 것은 솔더 페이스트(solder paste)의 재용융 동안에 인접 솔더 패드를 브릿지할 위험이 증가하기 때문에, SMT는 고 체적, 저 비용 작동용으로만 제한될 수밖에 없었다.
SMT에서 터미널 밀도 증가에 대한 요구를 충족시키기 위해서, 배열체 커넥터가 제안되었다. 특히, 1997년 10월 7일에 제출되고 '고밀도 커넥터 및 제조 방법(High Density Connector and Method of Manufacture)'이라는 명칭의 PCT 출원 번호 제PCT/US97/18066호에 기술된 바와 같은 볼 그리드 배열체(BGA) 커넥터는 SMT를 사용하여 기판 상에 고밀도 전기 커넥터를 장착하기 위한 신뢰성있고 효과적인 기술이 되었다. 상기 출원은 본 명세서에 참조로 편입된다. BGA 커넥터는 절연성 커넥터 하우징을 가진다. 커넥터 하우징의 일측은 회로 기판의 도전성 통로와 결합하기 위해 위치된 구형 솔더 볼(solder ball)의 매트릭스를 가진다. 커넥터 하우징의 반대측은 대응하는 접촉 터미널의 매트릭스를 가지는데, 이는 커넥터 하우징을 통과해서 연장되고 솔더 볼에 전기적으로 연결된다. 이러한 접촉 터미널은 다른 BGA 커넥터와 결합하도록 설계되며 다른 기판에도 유사하게 연결됨으로써, 기판 대 기판 상호 연결을 허용한다.
낮은 프로파일 때문에, BGA 커넥터는 가요성 회로를 포함하는 많은 다양한형태의 회로 기판을 상호 연결하는데 사용될 수 있다. 가요성 회로는 이 아이 듀퐁 드 느무르 앤 컴퍼니(E. I. du Pont de Nemours & Co.)에 의해 제조 판매된 상표명 "캡톤(Kapton)"(미국 특허 제3,781,596호) 또는 "밀라(Mylar)"와 같은 폴리마이드 또는 폴리에스테르 필름의 베이스 시트(base sheet) 상에 도전성 투사물이 석판 인쇄되는 유연성 전기 전도체 장치이다. 중량이 가볍고 굽힘 가능하다는 것 때문에 가요성 회로는 휴대용 컴퓨터와 휴대용 통신 장치를 포함하는 갇힌 위치에서 사용되는 경우가 많다. 회로 기판의 가요성은 조작하는 동안에 솔더 조인트에 변형을 가져올 수 있다. 또한, 이러한 갇힌 위치로 인해 열 순환에 의해 생성된 열이 확산되기가 어렵다.
열 순환은 예컨대 회로 기판 상의 반도체 장치가 온 오프 절환될 때 발생할 수 있다. 반도체 장치 내부로 확산된 전기적 에너지는 기판, 솔더 볼, 접촉부, 및 BGA 커넥터 하우징과 같은 시스템의 각종 부품들을 가열한다. 열 팽창 계수(CTE)가 상이함으로 인해, 온도 변화는 각종 부품의 서로 상이한 팽창 및 접촉을 야기시킨다. 이러한 CTE 구배는 커넥터와 기판 사이의 솔더 조인트 내에 기계적인 응력을 유도한다. 반복적인 열 순환은 솔더 조인트의 수명을 감소시킬 수 있다. 비록 열 순환에 의해 발생된 열이 항상 기판 상호연결과 관계가 있다 하더라도, 이는 갇힌 위치에서 빈번히 사용되는 BGA 커넥터에 있어서 특히 중요하다. 또한, CTE 구배 효과는 커넥터의 치수가 증가함에 따라 더욱 현저해진다.
그러므로, BGA 커넥터 시스템에 열 순환 동안에 생성된 변형을 흡수하기 위한 기계적인 경감 수단을 제공할 필요가 있다.
하우징 및 제1 기판과 전기적으로 연통되도록 구성된 하우징 내의 제1 복수 접촉부를 가진 전기 커넥터에서 종래의 커넥터 시스템이 가지는 단점은 극복되고 현저한 장점이 얻어진다. 상기 전기 커넥터는 제1 기판과 결합되도록 구성된 하우징 내의 제2 복수 접촉부를 더 포함한다. 리플로할 수 있는 전기적 도전성 재료의 제1 몸체가 적어도 하나의 제1 접촉부 상에 배치되고, 재료의 제2 몸체가 적어도 하나의 제2 접촉부 상에 배치된다. 제1 몸체는 커넥터와 제1 기판 사이에 전기적 통로를 제공하도록 구성되고, 제2 몸체는 커넥터와 제1 기판 사이의 기계적인 변형의 경감을 제공하도록 구성된다. 제1 및 제2 몸체는 구형이 될 수 있다. 제2 몸체는 또한 제1 몸체에 대해 주연부가 될 수 있고 및/또는 커넥터 에지에 인접한 일련의 접촉부를 따라서 위치될 수도 있다. 전기 커넥터의 접촉부는 매트릭스 배열체를 형성할 수도 있다. 이 경우에, 제2 몸체는 매트릭스 배열체의 하나 이상의 접촉부 및/또는 매트릭스 배열체의 하나 이상의 접촉부 열 상에 배치될 수 있다. 제2 몸체는 또한 매트릭스 배열체의 하나 이상의 접촉부 칼럼 및/또는 매트릭스 배열체의 하나 이상의 코너 상에 배치될 수 있다. 제2 복수 접촉부는 하우징 내부에 유지되고 정합 커넥터의 접촉부와 결합하지 않을 수도 있다. 전기 커넥터는 제2 기판과 전기적으로 연통되도록 구성된 제3 복수 접촉부 및 제2 기판과 결합되도록 구성된 제4 복수 접촉부를 더 포함할 수 있다. 제3 및 제4 접촉부는 제1 및 제2 접촉부에 제거 가능하게 연결되도록 구성될 수 있다. 전기 커넥터는 또한 적어도 하나의 제3 접촉부 상에 배치된 리플로할 수 있는 도전성 재료의 제3 몸체를 포함할 수 있다. 제3 몸체는 커넥터와 제2 기판 사이에 전기적 통로를 제공하도록 구성될 수 있다. 전기 커넥터는 또한 적어도 하나의 제4 접촉부 상에 배치된 리플로할 수 있는 도전성 재료의 제4 몸체를 포함할 수 있다. 제4 몸체는 온도 변화에 의해 야기된 커넥터와 제2 기판 사이의 기계적인 변형의 경감을 제공하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 또한 제1 기판과 제2 기판 사이의 변형을 흡수하기 위한 커플링 장치를 포함한다. 상기 장치는 제1 전기 커넥터 및 제1 커넥터와 정합 가능한 제2 전기 커넥터를 포함한다. 제1 전기 커넥터는 제1 측 및 제2 측을 가지는 제1 하우징, 제1 하우징의 제1 측으로부터 연장된 제1 복수 접촉부, 및 적어도 하나의 제1 접촉부 상에 배치된 재료의 제1 몸체를 가진다. 상기 재료는 제1 기판에 연결되도록 구성된다. 제2 전기 커넥터는 제1 측 및 제2 측을 가지는 제2 하우징, 제2 하우징의 제1 측으로부터 연장된 제2 복수 접촉부, 및 적어도 하나의 제1 접촉부 상에 배치된 재료의 제2 몸체를 가진다. 상기 재료는 제2 기판에 연결되도록 구성된다. 또한, 제2 하우징의 제2 측은 제1 하우징의 제2 측에 제거 가능하게 연결되도록 구성되고, 제1 및 제2 복수 접촉부의 부분은 정합되지 않는다. 재료의 제1 및 제2 몸체는 구형일 수 있고, 도전성 재료로 이루어 질 수 있다. 또한, 제1 및 제2 복수 접촉부의 부분은 하우징 내에 삽입될 수 있다.
본 발명은 커넥터 시스템에 기계적 변형의 경감을 제공하기 위한 방법을 더 포함한다. 상기 방법은 제1 및 제2 복수 접촉부를 가지는 전기 커넥터를 제공하는 단계, 적어도 하나의 제1 접촉부 상에 리플로할 수 있는 전기적 도전성 재료로 된제1 몸체를 배치하는 단계, 및 적어도 하나의 제2 접촉부 상에 리플로할 수 있는 전기적 도전성 재료로 된 제2 몸체를 배치하는 단계를 포함한다. 제1 몸체는 커넥터와 제1 기판 사이의 전기적 통로를 제공하도록 구성되고, 제2 몸체는 커넥터와 제1 기판 사이의 기계적인 변형의 경감을 제공하도록 구성된다. 제2 몸체는 제1 몸체의 주연부일 수 있고, 커넥터의 가장자리에 인접한 일련의 접촉부를 따라서 위치될 수 있다. 본 발명의 방법은 전기 커넥터를 기판 상에 장착하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 접촉부는 매트릭스 배열체를 형성할 수 있다. 본 발명의 방법은 제2 몸체를 매트릭스 배열체의 하나 이상의 접촉부 상에 배치하는 단계와 제2 몸체를 매트릭스 배열체의 하나 이상의 접촉부 열 상에 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 방법은 제2 몸체를 매트릭스 배열체의 하나 이상의 접촉부 칼럼 상에 배치하는 단계 및/또는 제2 몸체를 매트릭스 배열체의 하나 이상의 코너에 배치하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 하우징 내에 복수 접촉부를 가지는 개선된 볼 그리드 배열체 커넥터를 포함한다. 개선된 커넥터는 정합 커넥터와 결합 가능하고 상기 개선품은 정합 커넥터와 결합하지 않도록 하우징 내에 유지되는 복수 접촉부의 부분을 포함한다.
도면과 관련하여 이하의 발명의 상세한 설명을 참조함으로써 본 발명은 더욱 잘 이해될 것이며, 많은 목적과 장점이 명백해 질 것이다.
도1은 복수 접촉부가 매트릭스 배열체를 형성하는 본 발명의 일 실시예를 도시한 사시도.
도2는 도1에 도시된 실시예를 정합된 폐쇄 상태로 도시한 사시도.
도3은 도2에 도시된 실시예의 측면도.
도4는 도3에 도시된 실시예의 부분 측단면도.
도5는 본 발명에 따른 양호한 실시예의 평면도.
도6은 본 발명에 따른 또다른 양호한 실시예의 평면도.
도7은 본 발명에 따른 또다른 양호한 실시예의 평면도.
도8은 본 발명에 따른 또다른 양호한 실시예의 평면도.
도9는 변형 경감 요소를 위치시키기 위한 변경 실시예의 측면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 전기 커넥터 시스템
104 : 플러그
103, 907 : 리셉터클
105, 106, 907, 908 : 하우징
301, 302 : 기판
107, 110 : 장착 단부
108, 109 : 정합 단부
102, 417 : 복수 접촉부
101, 303, 905, 906 : 솔더 볼
414, 415 : 리세스
407, 411 : 상부 암
501 : 변형 경감 솔더 볼
502 : 작동 솔더 볼
전체적으로, 본 발명은 솔더 볼과 같은, 복수의 가용성(可鎔性) 요소에 의해전기 커넥터가 대응 기판에 부착되는 기판 대 기판 전기 커넥터 시스템이다. 상기 가용성 요소의 일부는 커넥터 시스템에 열 순환에 의해 야기되는 기계적인 변형의 경감을 제공한다. 도1 내지 도3은 본 발명의 일 실시예의 다양한 도면을 도시한다.
전기 커넥터 시스템(100)은 플러그 커넥터(104)와 리셉터클 커넥터(103)를 포함한다. 플러그(104) 및 리셉터클(103)은 제거 가능하게 결합될 수 있다. 플러그(104) 및 리셉터클(103)은 각각 일반적으로 평평한 절연 하우징(105 및 106)을 가질 수 있다. 이러한 하우징(105, 106)은 액정 폴리머(LCP)와 같은 전기적으로 비 도전성 플라스틱으로 제조되는 것이 양호하다. 플러그(104)는 제1 에지(115), 제2 에지(117), 제1 측(111) 및 제2 측(113)을 가진다. 유사하게, 리셉터클(103)은 제1 에지(116), 제2 에지(118), 제1 측(112) 및 제2 측(114)을 가진다. 커넥터(100)는 전체 길이(l)와 전제 폭(w)을 가진다. 전형적으로 리셉터클(103) 및 플러그(104)는 정합하고 있는 동안 접촉부를 보호하고 리셉터클(103)과 플러그(104)의 대략적인 정렬을 제공하기 위한 외주 벽을 가진다. 커넥터(100)는 가요성 인쇄 회로 기판과 같이 두 기판(301, 302)(도3에 도시됨)을 상호 연결하는 것이 양호하다. 하우징(105)은 기판(301)을 향하는 장착 단부(107)와 리셉터클(103)을 향하는 정합 단부(108)를 가진다. 유사하게, 리셉터클(103)은 기판(302)을 향하는 장착 단부(110)와 플러그(104)를 향하는 정합 단부(109)를 가지는 하우징(106)을 가진다.
복수 접촉부(102)는 리셉터클(103)의 정합 단부(109)로부터 일반적으로 수직하게 연장한다. 유사하게, 복수 접촉부(417)(도4에 도시됨)는 플러그(104)의 정합 단부(108)로부터 일반적으로 수직하게 연장된다. 접촉부(417)와 정합되는 접촉부(102)는 블레이드형 및 둥근 핀 접촉부를 포함하여 다른 많은 형태 중 어느 것도 될 수 있다. 또한, 접촉부(102, 417)는 단일 플러그 또는 리셉터클 내의 다른 몇몇 형태의 접촉부를 포함할 수도 있다.
리셉터클(103) 상의 복수 접촉부(102)는 정합 단부(109)로부터 하우징(106)을 통해 장착 단부(110)까지 연장된다. 솔더 볼(303)과 같은 가용성 요소가 하우징(106)의 장착 단부(110) 상의 접촉부(102)에 부착된다. 유사하게 플러그(104)에 대해서, 복수 접촉부(417)(도4에 도시됨)가 정합 단부(108)로부터 하우징(105)을 통해 장착 단부(107)까지 연장된다. 솔더 볼(101)과 같은 가용성 요소가 하우징(105)의 장착 단부(107) 상의 접촉부(417)에 부착된다. 양호하게, 접촉부(102, 417)는 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 접촉부의 매트릭스 배열체를 형성한다. 따라서, 솔더 볼(101, 303)도 역시 매트릭스 배열체를 형성하는 것이 양호하다. 명세서 전반에 걸쳐, 칼럼은 커넥터(100)의 길이(l)를 따라서 연장된 솔더 볼(101, 303)의 그룹을 가리킨다. 열은 커넥터(100)의 폭(w)을 따라서 연장된 솔더 볼(101, 303)의 그룹을 가리킨다.
솔더 볼(101, 303)은 접촉부(401, 405)(도4에 도시됨)에 부착된다. 도4에 도시된 바와 같이, 몇몇 접촉부(401, 405)는 하우징(105, 106)을 통해서 연장되지 않는다. 오히려 이들 접촉부는 하우징(105, 106) 내에 유지되고 정합 커넥터로부터 접촉부와 결합하지 않을 것이다. 솔더 볼은 열 순환 동안에 발생하는 커넥터상의 응력을 흡수함으로써 변형 경감을 제공하기 위해 사용된다. 이러한 솔더 볼 및 그 대응하는 접촉부에 대해서는 도4를 참조로 하여 더욱 상세하게 논의될 것이다.
도3에 도시된 바와 같이, 플러그(104)는 양호하게는 볼 그리드 배열체(BGA) 기술에서 사용되는 본 리플로 기술로 솔더 볼(101)을 경유해서 기판(301)에 장착된다. 유사하게, 리셉터클(103)은 솔더 볼(303)을 경유해서 기판(302)에 장착된다. 접촉부(102 및 417)가 솔더 볼(303 및 101)에 전기적으로 각각 연결되기 때문에, 커넥터(100)가 폐쇄된 정합 위치(도2 내지 도4에 도시됨)에 있을 때 기판(301)은 기판(302)에 전기적으로 상호 연결된다. 기판(301 및 302) 중 하나 또는 양쪽을 가요성 회로 기판으로 하는 것이 양호하다.
도4는 커넥터의 부분 측단면도이다. 도4는 하우징(105)을 통해서 연장되지 않은 접촉부뿐만 아니라 하우징(105)을 통해 연장된 접촉부에 연결된 솔더 볼을 도시한다. 특히, 접촉부(102)는 하우징(106)의 구멍(404) 내에 마련된다. 접촉부(102)는 구멍(404) 내에 억지 끼움식으로 유지되고 일반적으로 하우징(105)의 정합 단부(108)에 수직하게 연장된다. 유사하게, 접촉부(417)는 하우징(105)의 구멍(403) 내에 마련되고, 구멍(403) 내에 억지 끼움식으로 유지된다. 대안으로, 접촉부는 하우징(105) 내로 오버몰드(overmold)될 수 있다. 접촉부(417)는 일반적으로 하우징(106)의 정합 단부(109)에 수직으로 연장된다. 접촉부(102) 및 접촉부(417)는 각각 꼬리부(406 및 418)를 가진다. 꼬리부(406 및 418)는 각각 리세스(415 및 416) 내로 연장된다. 꼬리부(406 및 418)는 각각 하우징(105 및 106)의 리세스(414 및 415) 내에 위치될 수 있는 각각의 솔더 볼(303 및 101)을 위한 전기적 연결점을 제공한다. 1997년 10월 7일에 제출되고 "고밀도 커넥터 및 제조 방법(High Density Connector and Method of Manufacture)"이라는 명칭의 PCT 출원 번호 제PCT/US97/18066호에는 솔더 볼을 접촉부에 고정하는 방법 및 솔더 볼을 기판에 고정하는 방법이 개시되어 있다.
접촉부(102)는 또한 접촉부(102)의 꼬리부(418)에 가요성있게 연결된 상부 암(407 및 411)을 가진다. 상부 암(407 및 411)은 수렴 섹션(412) 및 외향 발산하는 리드인(lead-in) 섹션(413)을 가진다. 플러그(104) 및 리셉터클(103)이 정합함에 따라, 접촉부(417)의 상부(408)는 접촉부(102)의 상부 암(407 및 411)과 가요성있게 결합한다. 리세스(416)는 상부 암(407 및 411)이 바깥쪽으로 굽혀져서 접촉부(417)의 상부(408)를 외향 발산하는 리드인 섹션(413) 내로 수납할 수 있게 한다. 명료성을 위해서 도4에는 도시되지 않았지만, 솔더 볼(101 및 303)은 각각 꼬리부(418 및 406)에 부착된다. 각각 꼬리부(418 및 406)에 부착된 솔더 볼(101 및 303)은 신호, 접지 또는 전력의 이송을 포함하는 다양한 전기적 기능을 제공할 수 있다. 결과적으로, 접촉부(102)는 접촉부(417)에 전기적으로 연결되고, 따라서 솔더 볼(303)은 솔더 볼(101)에 전기적으로 연결된다. 비록 도4에서 접촉부(417)를 블레이드형 접촉부로, 접촉부(102)를 이중 빔형 접촉부로 도시하고 있지만, 이들은 둥근 핀 접촉부를 포함하는 다른 많은 형태의 접촉부 중 하나가 될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 또한, 접촉부(102, 417)는 단일 플러그 또는 리셉터클 내의 다른 몇몇 형태의 접촉부를 포함할 수도 있다.
커넥터(100)는 각각의 하우징을 통해 지나가지 않는 접촉부를 구비한 하나 이상의 솔더 볼을 포함한다. 특히, 몇몇 솔더 볼(101, 303)은 각각 접촉부(405, 401)에 부착된다. 접촉부(401)는 억지 끼움식으로 하우징(105) 내에 유지되고 일반적으로 정합 단부(108)에 수직으로 연장된다. 그렇지만, 접촉부(417)와 달리, 접촉부(401)는 하우징(105)을 통해 연장되는 것이 아니라 대신에 하우징(105) 내에서 종결된다. 유사하게, 접촉부(405)는 억지 끼움식 또는 다른 적합한 방식으로 하우징(106) 내에 유지되고 일반적으로 정합 단부(109)에 수직으로 연장된다. 다시, 접촉부(417)와 달리, 접촉부(401)는 하우징(105)을 통해 연장되는 것이 아니라 대신에 하우징(105) 내에서 종결된다. 솔더 볼(101 및 303)은 접촉부(405 및 401)에 부착되고, 기판(301, 302) 및 커넥터(100) 사이의 기계적인 변형의 경감을 제공한다. 이러한 기계적 변형은 열 순환에 기인할 수 있다.
어떤 회로 기판에서도 온도 효과에 기인하는 기계적인 변형 경감이 필요하지만, 솔더 볼(101, 303)이 가요성 회로인 기판(301, 302)에 부착되는 추가적인 면적이 있어야 하는 것도 특히 중요하다. 이것은 바로 가요성 회로의 미세한 조작이 솔더 조인트에 변형을 유도할 수 있기 때문이다. 이러한 변형은 잠재적으로 솔더 조인트의 수명을 단축시킨다. 따라서, 변형의 감소는 (작동 환경 및 작동 수명 요건에 의존하는) 각 응용마다 고유한 것이다.
도5 내지 도8은 "작동" 솔더 볼(502)라고 지칭하는 솔더 볼(101)에 대해 변형 경감 솔더 볼(501)이라고 지칭하는 플러그(104)의 하우징(105) 상의 솔더 볼(101)의 다양한 양호한 배열의 평면도를 도시한다. "작동" 솔더 볼은 정합 커넥터 내의 접촉부와 결합하는 접촉부에 연결되는 솔더 볼이다. 그러한 접촉부는, 예컨대, 신호를 전송하거나, 전력을 공급하거나 접지를 형성하는데 사용될 수 있다. 비록 도5 내지 도8이 플러그(104) 상의 솔더 볼(101)의 배열을 도시하고 있지만, 리셉터클(103)의 하우징(106) 상의 솔더 볼(303)에 대해서도 동일한 구성이 제공될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 각각의 도면에서, "작동" 솔더 볼(502)이 채워지지 않은 흰점으로 도시된 반면에 플러그(104) 상에 위치된 변형 경감 솔더 볼(501)은 채워진 검은 점으로 도시된다. 비록 도5 내지 도8이 솔더 볼(101)을 변형 경감 솔더 볼(501) 또는 "작동" 솔더 볼(502)로 지시하더라도, 솔더 볼(101) 중 일부는 어떠한 기능도 가지지 않을 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 게다가, 도4가 대응하는 접촉부(102 및 417)에 각각 부착된 솔더 볼(101 및 303)을 도시하는 반면에, 변형 경감 솔더 볼(501)은 접촉부(102 및 417)에 부착되어야만 하는 것이 아니라, 다른 장착 기술에 의해 하우징(105, 106)에 고정될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
도5는 플러그(104)의 제2 측(113)에 가장 인접한 두 개의 열을 따라 배열된 변형 경감 솔더 볼(501)을 도시한다. 도6은 플러그(104)의 제1 에지(115) 및 리셉터클(103)에 가장 인접한 두 개의 칼럼을 따라서 배열된 변형 경감 솔더 볼(501)을 도시한다. 도7은 플러그(104) 및 리셉터클(103)의 코너에 무리 지어진 변형 경감 솔더 볼(501)을 도시한다. 도7에는 플러그(104)의 모든 코너에 위치된 변형 경감 솔더 볼(501)을 도시하지만, 커넥터 시스템의 구체적인 응용에 따라서(즉, 특정한 변형 경감 요구에 따라서), 변형 경감 솔더 볼(501)은 하나 이상의 어느 코너에도무리 지어질 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 마지막으로, 도8은 "작동" 솔더 볼(502)의 주연부 둘레에 위치한 변형 경감 솔더 볼(501)을 도시한다. 도8에 도시된 변형 경감 솔더 볼(501)의 배열은 커넥터 시스템에서 모든 방향의 변형 경감을 가능하게 한다. 어떤 배열이 가장 양호한지 판단하는 것은 플러그의 어느 부분이 제일 먼저 변형을 받을 것인가를 고려하여 변형 경감 솔더 볼(501)을 그 위치에 위치시킴으로써 결정된다.
비록 도1 내지 도8이 변형 경감 솔더 볼을 "작동" 솔더 볼과 동일한 하우징 상에 위치시키는 것을 예시하고 있지만, 이것은 단지 일례일 뿐이며, 본 발명은 그것으로 한정되지 않는 것을 이해할 수 있다. 특히 변형 경감 솔더 볼은 "작동" 솔더 볼을 유지하는 하우징에 근접한 다른 하우징 상에 위치될 수 있다.
도9는 변형 경감 요소를 위치시키기 위한 변경예의 측면도이다. 도9에 도시된 바와 같이, 이러한 다른 하우징은 커넥터(100)로부터 다소 이격되어 위치될 수 있다. 플러그(104)는 양호하게는 볼 그리드 배열체(BGA) 기술에 사용된 본 리플로 기술에 의해 솔더 볼(101)을 경유해서 기판(301)에 장착된다. 유사하게, 리셉터클(103)은 솔더 볼(303)을 경유해서 기판(302)에 장착된다. 접촉부(102 및 417)가 솔더 볼(303 및 101)에 각각 전기적으로 연결되기 때문에, 커넥터(100)가 폐쇄된 정합 위치(도2 내지 도4에 도시된 바와 같음)에 있을 때 기판(301)은 기판(302)과 전기적으로 상호 연결된다. 기판(301 및 302) 중 하나 또는 양쪽은 가요성 회로 기판이 될 수 있다. 플러그(908)는 솔더 볼(905)을 경유하여 기판(301)에 장착된다. 유사하게, 리셉터클(907)은 솔더 볼(906)을 경유하여기판(302)에 장착된다. 도4를 참조로 하여 논의된 바와 같이, 솔더 볼(905 및 906)이 부착되는 접촉부는 각각 그 하우징(907 및 908)을 통과해서 지나가지 않을 수 있다. 플러그(908) 및 리셉터클(907)은 제거 가능하게 결합될 수 있다. 플러그(908)는 기판(301)을 향하는 장착 단부(904) 및 리셉터클(907)을 향하는 정합 단부(903)를 가진다. 유사하게, 리셉터클(907)은 기판(302)을 향하는 장착 단부(901) 및 플러그(104)를 향하는 정합 단부(902)를 가진다. 도9에 도시되지 않았지만, 솔더 볼(905 및 906)은 기판(301 및 302) 상의 어느 곳에도 위치될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 솔더 볼(905 및 906)의 특정 위치는 열응력이 가장 많이 가해질 수 있는 위치에 의존해서 변화할 것이고, 이는 커넥터 시스템(100)의 특정 응용에 따라 변화할 수 있다.
본 기술분야의 숙련자들은 본 발명의 양호한 실시예에 다양한 변화와 변경이 이루어질 수 있으며 이러한 변화와 변경은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다는 것을 이해할 것이다. 예컨대, 솔더 볼(101, 303)은 예시된 매트릭스 배열체를 포함하는 다양한 배열로 위치될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 도5 내지 도9는 열에 의한 변형 경감 솔더 볼의 많은 가능한 구성 중의 단지 몇몇만 예시한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 첨부된 청구항은 본 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 있는 모든 동등한 변형을 포함할 것이다.
본 발명에 따르면, BGA 커넥터 시스템에 열 순환 동안에 생성된 변형을 흡수하기 위한 기계적인 경감 수단이 제공된다.

Claims (25)

  1. 하우징과,
    제1 기판과 전기적으로 연동되도록 구성된 상기 하우징 내의 제1 복수 접촉부와,
    상기 제1 기판과 결합되도록 구성된 상기 하우징 내의 제2 복수 접촉부와,
    적어도 하나의 상기 제1 접촉부 상에 배치되며, 리플로할 수 있는 전기적 도전성 재료의 제1 몸체와,
    적어도 하나의 상기 제2 접촉부 상에 배치된 재료의 제2 몸체를 포함하며,
    상기 제1 몸체는 상기 커넥터와 상기 제1 기판 사이에 전기적 통로를 제공하도록 구성되고, 상기 제2 몸체는 상기 커넥터와 상기 제1 기판 사이의 기계적인 변형의 경감을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 몸체는 상기 제1 몸체에 대해 주연부인 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 몸체는 상기 커넥터의 에지에 인접한 일련의 접촉부를 따라서 위치되는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 접촉부는 매트릭스 배열체를 형성하는 것을 특징으로하는 전기 커넥터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 몸체는 상기 매트릭스 배열체의 하나 이상의 접촉부 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제2 몸체는 상기 매트릭스 배열체의 하나 이상의 접촉부 열 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제2 몸체는 상기 매트릭스 배열체의 하나 이상의 접촉부 칼럼 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  8. 제4항에 있어서, 상기 제2 몸체는 상기 매트릭스 배열체의 하나 이상의 코너에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 복수 접촉부는 상기 하우징 내부에 유지되고 정합 커넥터의 접촉부와 결합하지 않는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 몸체는 구형인 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  11. 제1항에 있어서, 상기 전기 커넥터는
    제2 기판과 전기적으로 연통되도록 구성된 제3 복수 접촉부와,
    상기 제2 기판과 결합되도록 구성된 제4 복수 접촉부와,
    적어도 하나의 상기 제3 접촉부 상에 배치되고 리플로할 수 있는 전기적 도전성 재료의 제3 몸체와,
    적어도 하나의 상기 제4 접촉부 상에 배치되고 리플로할 수 있는 전기적 도전성 재료의 제4 몸체를 더 포함하며,
    상기 제3 및 제4 접촉부는 상기 제1 및 제2 접촉부에 제거 가능하게 연결되도록 구성되고, 상기 제3 몸체는 상기 커넥터와 제2 기판 사이에 전기적 통로를 제공하도록 구성되고, 상기 제4 몸체는 온도 변화에 의해 야기된 상기 커넥터와 제2 기판 사이의 기계적인 변형의 경감을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  12. 제1 기판과 제2 기판 사이의 변형을 흡수하기 위한 커플링 장치에 있어서,
    상기 장치는,
    제1 측 및 제2 측을 가지는 제1 하우징, 상기 제1 하우징의 제1 측으로부터 연장된 제1 복수 접촉부, 및 적어도 하나의 상기 제1 접촉부 상에 배치되고 상기 제1 기판에 연결되도록 구성된 재료의 제1 몸체를 포함하는 제1 전기 커넥터와,
    제1 측 및 상기 제1 하우징의 제2 측에 제거 가능하게 연결되도록 구성된 제2 측을 가지는 제2 하우징, 상기 제2 하우징의 제1 측으로부터 연장된 제2 복수접촉부, 및 적어도 하나의 상기 제1 접촉부 상에 배치되고 상기 제2 기판에 연결되도록 구성된 재료의 제2 몸체를 포함하며, 상기 제1 커넥터와 정합 가능한 제2 전기 커넥터를 구비하며, 상기 제1 및 제2 복수 접촉부의 부분은 정합하지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 재료의 상기 제1 및 제2 몸체는 구형인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2 복수 접촉부의 상기 부분은 상기 하우징 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제12항에 있어서, 재료의 상기 제1 및 제2 몸체는 도전성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 커넥터 시스템에 기계적 변형의 경감을 제공하기 위한 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    제1 및 제2 복수 접촉부를 가지는 전기 커넥터를 제공하는 단계와,
    적어도 하나의 상기 제1 접촉부 상에 리플로할 수 있는 전기적 도전성 재료로 된 제1 몸체를 배치하는 단계와,
    적어도 하나의 상기 제2 접촉부 상에 리플로할 수 있는 전기적 도전성 재료로 된 제2 몸체를 배치하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 몸체는 상기 커넥터와 제1 기판 사이의 전기적 통로를 제공하도록 구성되고, 상기 제2 몸체는 상기 커넥터와 제1 기판 사이의 기계적인 변형의 경감을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제2 몸체는 제1 몸체의 주연부인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제2 몸체는 상기 커넥터의 가장자리에 인접한 일련의 접촉부를 따라서 위치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 기판 상에 상기 전기 커넥터를 장착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 접촉부는 매트릭스 배열체를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제2 몸체를 상기 매트릭스 배열체의 하나 이상의 접촉부 상에 배치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 제2 몸체를 상기 매트릭스 배열체의 하나 이상의 접촉부 열 상에 배치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제20항에 있어서, 상기 제2 몸체를 상기 매트릭스 배열체의 하나 이상의 접촉부 칼럼 상에 배치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제20항에 있어서, 상기 제2 몸체를 상기 매트릭스 배열체의 하나 이상의 코너에 배치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 하우징 내에 복수 접촉부를 가지는 개선된 볼 그리드 배열체 커넥터에 있어서,
    상기 커넥터는 정합 커넥터와 결합 가능하고,
    상기 복수 접촉부의 일부가 상기 정합 커넥터와 결합하지 않도록 상기 하우징 내에 유지되는 것을 특징으로 하는 커넥터.
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