TWI411181B - 彈性體的電氣接點 - Google Patents

Description

彈性體的電氣接點

本發明是有關於一種電氣接點，且特別是有關於一種彈性體的電氣接點。

互連裝置有時會用來提供諸如，但非限於，積體電路與印刷電路板等不同電氣組件之間的電氣連接，例如在想要移去、取代及/或測試該電氣組件時。此等電氣組件具有以『平面柵格陣列』(LGA,land grid array)方式排列之電氣接點，即二維陣列之接點墊。一種互連裝置稱之為『中介片』(interposer)，具有可壓縮接點陣列，並且安置於兩個電氣組件的相對陣列間，以提供此相對陣列電氣接點之間的電氣連接。

由於例如相對的電氣組件陣列的電氣接點及/或中介片的電氣接點之間具有高度差異，想要在相對的電氣組件陣列的電氣接點及中介片的電氣接點間建立可靠的接點有時會很困難。支撐相對的電氣接點陣列和中介片的基板中任一者的厚度及/或彎曲上之差異都可能使得建立可靠的接點變得困難。許多互連裝置都使用彈性體的電氣接點，其中，該彈性體的電氣接點在相對的電氣組件陣列電氣接點之間被壓縮，使得彈性體的電氣接點對電氣接點施一機械力，以利於在相對的電氣組件陣列之間建立及維持可靠的電氣接點。彈性體的電氣接點的壓縮性亦可允許相對的電氣組件陣列電氣接點之間存在因上述彎曲、高度差異及或厚度差異所造成的某種程度不平坦及/或不對準。

彈性體的電氣接點通常包括彈性本體以及導電路 徑。一些已知的彈性本體的電氣接點，有時稱為『填充彈性體』，包含彈性本體，其具有填滿一或多種導電材料之內部。然而，由於要達到滲流門檻(percolation threshold)及傳導預定量的電流所需的導電填充物量頗大，填充彈性體可能具有限的彈性工作範圍，此可能使得接觸力增至超過所期望的程度。其他已知的彈性體的電氣接點包括含有導電路徑的彈性本體，其中，該導電路徑形成於該彈性本體之外部上。外部具有導電路徑的彈性體的電氣接點可能具有比填充彈性體的電氣接點高的彈性工作範圍。然而，導電路徑可能具有比填充彈性體的電氣接點低的電流承載能力。例如，導電路徑的尺寸會受到彈性本體的期望彈性工作範圍限制。特別是，如果形成太大的導電路徑，將會限制彈性本體或導電路徑的彈性工作範圍。然而，如果把導電路徑作得太小，則將無法承載所需要的電流量。再者，如果把導電路徑作得太小，在彈性本體壓縮期間，導電路徑可能會龜裂及/或斷裂，而致電路損壞。

因此需要一種彈性體的電氣接點，其與具有外部導電路徑的已知彈性體的電氣接點相較，具有較高的電流承載能力，同時可在路徑不會龜裂或斷裂下維持預定的彈性工作範圍。

本發明的目的為提供一種電氣接點，包括延伸於基部與配合端部之間的彈性本體。一種導電墊，延伸於配合端部至少一部分上面。該彈性本體包括從配合端部延伸到彈性本體基部的突出部。該突出部是由彈性本體的一部分界定，並且在突出部表面形成導電軌跡。該導電 軌跡從配合端部延伸到彈性本體的基部。該導電軌跡與導電墊電氣接觸，用於電氣連接導電墊與嵌合彈性本體基部的導電元件。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第一圖為依本發明實施例所構成的電氣組件組合10的正視展開圖。該電氣組件組合10包括一對電氣組件12、14，以及用於電氣連接電氣組件12、14的中介片16。該電氣組件12、14在其相對表面26、28上各自包括多個電氣接點22、24的個別陣列18、20。該電氣組件12的陣列18實質上和電氣組件14的陣列20的圖樣相配。該中介片16包含多個彈性體的電氣接點32的陣列30，用於電氣連接電氣組件12、14的陣列18、20。該中介片16的陣列30實質上分別和該電氣組件12、14的陣列18、20的圖樣相配。

該電氣組件12、14可各自為，但非限於，諸如印刷電路板、積體電路、電氣模組、及/或其他電氣裝置等適當類型的電氣組件。該陣列18、20各自可為能使電氣組件12、14之間具有操作性電氣連接之任何適當類型的電氣接點陣列，諸如，但非限於，針腳柵格陣列(PGAs)、平面柵格陣列(LGAs)、及/或球形柵格陣列(BGAs)等。再者，該陣列18、20可具有任何能使電氣組件12、14之間具有操作性電氣連接的適當電氣接點結構、排列、及/或圖樣。

第二圖為依本發明之實施例所構成之中介片16的 部分剖視圖。該中介片16包括支撐彈性體的電氣接點32的基板34，並且包括相反表面36、38。各個彈性體的電氣接點32包括兩個實質相同的部分40，其各自位於基板34的相反表面36、38之上。一如將更加詳述於下，各個彈性體的電氣接點32的兩個部分40，都透過導電元件44電氣連接。在本示範性實施例中，基板34包括多個穿孔46，每個穿孔46都塗裝導電元件44，使得導電元件44延伸環繞對應穿孔46的圓周的至少一部分。視情況，經塗裝穿孔46的全部或一些可利用基板34上的任何適當構件，諸如，但非限於，接地軌跡48接地。穿孔46所排列成的圖樣與電氣組件12、14(如第一圖所示)的電氣接點陣列18、20(如第一圖所示)各自的圖樣實質上相配。在本示範性實施例中，彈性體的電氣接點部分40部分地收納於對應的穿孔46中，以利於將部分40緊固於基板34，並且使各部分40與其對應的陣列18、20的圖樣對準。可額外利用或改為利用任何適當的緊固件，諸如，但非限於，接著劑而將各彈性體的電氣接點部分40緊固於基板34。位於基板34的相反表面36、38上的兩個實質相同部分40，視情況可在其基部52(如第三圖所示)連接在一起，而使得相反的部分40構成整體結構，並且完全延伸通過對應的穿孔46，而不論部分40是一體成形或是附著在一起。

另一選擇，除了塗裝穿孔之外，基板34和導電元件44可具有其他排列及/或結構，使得導電元件44能將各彈性體的電氣接點32的部分40電氣連接。此外，雖然所顯示導電元件44延伸過表面36、38，但是導電元件44可以只是延伸於界定穿孔46的內表面上。

導電元件44可由任何能使導電元件44如本文所述運作的適當材料製成，此等材料諸如，但非限於，銅、鋁、銀、鎳、鈀、鉑、銠、錸、錫及/或金。覆蓋著導電層的非貴金屬可作為基板材料，以提供強度或硬度。此等非貴金屬可用阻障金屬覆蓋，該阻障金屬又以貴金屬之表面結構覆蓋，以確保化學鈍性，並提供適當的粗糙分佈，以促進良好的金屬對金屬接觸。基板34可由任何能使基板34如本文所述運作的適當材料製成，此等材料諸如，但非限於，聚醯亞胺、聚酯、環氧樹脂、其他具有低且均勻的介電常數的材料、及/或導電材料(諸如，但非限於，不銹鋼)。在某些實施例中，基板34完全由一種或多種具有低而且均勻的介電常數的材料所製成(排除任何導電元件、導電軌跡及類似物，例如：導電元件44和軌跡48)。另一種選擇是，基板34是由至少一部分以一種或多種具有低而且均勻的介電常數的材料覆蓋的一種或多種導電材料(諸如，但非限於，不銹鋼)所製成。基板34的介電特性有助於電氣接點32相互隔離。各電氣接點部分40可另外以或改為以一層或多層任何適當材料的隔離層至少部分地覆蓋。

第三圖為依本發明之一實施例所形成之彈性體的電氣接點32的部分40的立體圖。各彈性體的電氣接點32的各部分40，除了在基板34(如第二圖所示)的對應表面36、38(如第二圖所示)上的位置不同之外，其餘實質上相同。為了清楚起見，第三圖中只顯示彈性體的電氣接點32的一個部分40。彈性體的電氣接點部分40包括一個從基部52延伸到配接端部54的彈性本體50。如第二圖所示，各基部52皆與基板34上對應的導電元件44 嵌合。在本示範性實施例中，各基部52的一部分收納於對應基板34的穿孔46中(如第二圖所示)。當以機械方式將電氣組件12、14連接在一起時，彈性本體50可以壓縮，使得它們對陣列18、20(如第一圖所示)的電氣接點22、24(如第一圖所示)分別施以一機械力。

導電墊56延伸於彈性本體50的配接端部54之上。一如將於下面詳述，該導電墊56與對應陣列18、20的對應電氣接點22、24嵌合，以將電氣接點22、24與對應的電氣接點32電氣連接。導電墊56亦有助於防止墊52與對應電氣接點22、24介面處被矽氧烷(siloxane)污染。雖然所顯示的導電墊56呈大致平面狀，但導電墊56可具有任何適當的形狀，不論是完整平面或部分平面，並且可以覆蓋彈性本體50的配接端部54的任何部分，而使導電墊56可像文中所述一般的運作。

彈性本體50包括環繞其外部延伸的突出部58。該突出部58從配接端部54延伸到彈性本體50的基部52。導電軌跡60形成於突出部58的表面62上。該導電軌跡60從配接端部54延伸到彈性本體50的基部52。導電軌跡60在其端部64與導電墊56電氣接觸。導電軌跡60的相反端66定位成使得當彈性本體50的基部52與對應導電元件44嵌合時，導電軌跡60與對應導電元件44電氣接觸。於是，當基部52與對應的導電元件44嵌合時，導電墊56會經由導電軌跡60而與對應的導電元件44電氣連接。可選擇導電軌跡60的尺寸以提供預定的電流承載能力，以及提供導電軌跡60充分的支撐，使得導電軌跡60於彈性本體50的預定彈性工作範圍內不會龜裂及或折斷。

突出部58與導電軌跡60各可具有任何適當的形狀，並且依循環繞彈性本體50的任何適當路徑，此使得其可如本文所述運作。在本示範性實施例中，突出部58與導電軌跡60各自沿環繞彈性本體50的大致螺旋狀路徑延伸。再者，在本示範性實施例中，導電軌跡60的外露表面68大致面向大致呈平面的導電墊56的平面70。在本示範性實施例中，導電墊56的平面70以大致垂直於彈性本體50的縱軸72的方向延伸。然而，在導電墊56未界定以大致垂直於縱軸72的方向延伸的平面的實施例中，導電軌跡60可大致面向沿著與縱軸72大致垂直的方向延伸的平面(未顯示)。

導電軌跡60可利用任何適當的手段、方法、及/或製程(諸如，但非限於，電鍍、物理蒸氣沉積、蒸發、濺鍍(sputtering)、化學蒸氣沉積、及或直接金屬印刷)形成於突出部58上。導電軌跡60可從任何可使導電軌跡60如文中所述運作的適當材料製造，該材料諸如，但非限於，銅、鋁、銀、鎳、鈀、鉑、銠、錸、錫及或金。以導電層覆蓋的非貴金屬可作為提供強度或硬度的基板材料。此等非貴金屬可用阻障金屬覆蓋，該阻障金屬又以貴金屬的表面結構覆蓋，以確保化學鈍性，並提供適當的粗糙分佈，以促進良好的金屬對金屬接觸。

導電墊56可從任何可使導電墊56如文中所述運作的適當材料製造，該材料諸如，但非限於，銅、鋁、銀、鎳、鈀、鉑、銠、錸、錫及或金。以導電層覆蓋的非貴金屬可作為提供強度或硬度的基板材料。此等非貴金屬可用阻障金屬所覆蓋，該阻障金屬又以貴金屬的表面結構覆蓋，以確保化學鈍性，並提供適當的粗糙分佈，以 促進良好的金屬對金屬接觸。

彈性本體50可從任何可使彈性本體50如文中所述運作的適當材料製造，該材料諸如，但非限制，矽氧橡膠(silicone rubber)、氟矽氧橡膠(flourosilicone rubber)、聚酯、聚醯亞胺、聚丁二烯(polybutadiene)、氯丁橡膠(neoprene)、乙烯－丙烯－二烯單體(ethylene propylene diene monomer(EPDM))、熱塑彈性體(thermoplastic elastomer)、及或聚苯乙烯(polystyrene)。彈性本體50可具有任何可使彈性本體50如文中所述運作的形狀，諸如，但非限於，圓錐形(CONE)、截圓錐形(一種缺頂圓錐形)、角錐形、截角錐形、角柱形、及/或半球形。

第四圖為電氣組件組合10的正視圖。運作時，中介片16位於電氣組件12、14之間，並且和它們對準。當電氣組件12、14以機械方式連接時，中介片16的彈性體的電氣接點32將陣列18的各電氣接點22和其對應陣列20的各電氣接點24電氣連接。特別的是，位於中介片基板34之表面36上的彈性體的電氣接點部分40的各導電墊56，和其對應電氣組件12的陣列18的對應電氣接點22電氣連接。位於基板表面36上的彈性體的電氣接點部分40的各導電軌跡60，將其對應導電墊56連接至對應導電元件44。導電元件44也與位於基板表面38上的彈性體的電氣接點部分40的導電軌跡60電氣連接。位於基板表面38上的彈性體的電氣接點部分40和其對應導電墊56電氣連接，其中，導電墊56為與電氣組件14的陣列20的對應電氣接點24嵌合，並因而電氣連接，完成電氣組件12、14之間的電氣連接。如第四圖所示，當電氣組件12、14以機械方式連接在 一起時，中介片16的彈性體的電氣接點32在相對的陣列18、20之間壓縮，並因而對陣列18、20的電氣接點22、24分別施一機械力，此有助於在陣列18、20之間建立並維持可信賴的電氣接點。電氣接點32的彈性體特性亦允許電氣組件12、14之間某些程度的不平坦及或未對準。

第五圖為依本發明之一實施例所構成的電氣組件組合100之部分立體圖。雖然第一圖至第四圖所示的彈性體的電氣接點32在中介片34(顯示於第一圖、第二圖及第四圖中)的相對側包括兩個完全相同的部分40(顯示於第一圖、第二圖及第四圖中)，但本發明的彈性體的電氣接點的實施例並不僅限於此種安排。更確切的說，依本發明構成的彈性體的電氣接點可不使用中介片，及/或只有一個部分或多於二個部分。例如：第五圖為彈性體的電氣接點132之再一實施例，用來電氣連接電氣組件112與另一電氣組件(未顯示)。彈性體的電氣接點132除了只包括一個部分140，並且未被配置成作為中介片的一部分之外，彈性體的電氣接點132與彈性體的電氣接點32實質上類似。特別的是，彈性體的電氣接點132直接安裝在電氣組件112上，使得導電軌跡160和電氣組件112的電氣接點124電氣接觸。導電軌跡160也電氣連接導電墊156，該導電墊156被配置成和其他電氣組件上的電氣接點(未顯示)嵌合並電氣連接。

第六圖為依本發明之另一實施例所構成的電氣組件組合210的正視圖。電氣組件組合210包括電氣組件212、電路板216、以及將電氣組件212電氣連接到電路板216的多個彈性體的電氣接點232。電氣組件212和 電路板216各包括多個個別的電氣接點222、224的各自陣列218、220。陣列218、220可各為，但非限於，能使電氣組件212及電路板216之間可運作的電氣連接的任何適當類型的電氣接點陣列，諸如針腳柵陣列(PGAs)、平面柵格陣列(LGAs)、及/或球形柵格陣列(BGAs)。再者，陣列218、220可具有任何能使電氣組件212和電路板216之間可運作地電氣連接的適當電氣接點結構、排列、及/或圖樣。

在本示範性實施例中，電路板216的各電氣接點224，延伸通過電路板216內的對應穿孔247，使得各電氣接點224包括沿著電路板216的表面236延伸的部分225，以及沿著電路板216的相反表面238延伸的部分227。彈性體的電氣接點232直接座落在電路板216上，使得每個彈性體的電氣接點232的導電軌跡260與電路板216的電氣接點224中之一對應者的部分225電氣接觸。各導電軌跡260也和彈性體的電氣接點232的導電墊256電氣連接，該導電墊256與電氣組件212的電氣接點222中之一對應者嵌合並因此電氣連接。電路板216之各電氣接點224的部分227可和任何其他適當的電氣組件(未顯示；諸如，但非限於，其他電路板、積體電路、電氣模組、及或其他電氣裝置)的對應電氣接點電氣連接。視情況，彈性體的電氣接點232各可延伸通過電路板216內的穿孔246，並且包括沿著電路板216的表面238延伸的基部252。基部252可幫助彈性體的電氣接點232在電路板216上的穩固及或固著。

本文所述的實施例提供一種彈性體的電氣接點，其可在接點的彈性本體壓縮期間，將施於導電線的應力降 低。

50‧‧‧彈性本體

52‧‧‧基部

54‧‧‧配合端部

56‧‧‧導電墊

58‧‧‧突出部

60‧‧‧導電軌跡

62‧‧‧表面

64‧‧‧端部

66‧‧‧相反端

68‧‧‧外露表面

72‧‧‧縱軸

第一圖為依本發明實施例所構成的電氣元件組合的正視展開圖。

第二圖為依本發明實施例所構成之顯示於第一圖之中介片的部分剖視圖。

第三圖為依本發明實施例所構成之顯示於第一圖及第二圖之彈性體的電氣接點的部分立體圖。

第四圖為第一圖所示之電氣元件組合的正視圖。

第五圖為依本發明實施例所構成的電氣元件組合的立體圖。

第六圖為依本發明另一選擇實施例所構成的電氣元件組合的正視圖。

40‧‧‧部分

50‧‧‧彈性本體

52‧‧‧基部

54‧‧‧配合端部

56‧‧‧導電墊

58‧‧‧突出部

60‧‧‧導電軌跡

62‧‧‧表面

64‧‧‧端部

66‧‧‧相反端

68‧‧‧外露表面

70‧‧‧平面

72‧‧‧縱軸

Claims (6)

1. 一種電氣接點，包括延伸於基部(52)與配接端部(54)之間的彈性本體(50)，以及延伸於該配接端部之至少一部分上面之導電墊(56)，其特徵在於：該彈性本體包括從該配接端部延伸到該彈性本體之基部之突出部(58)，該突出部是由該彈性本體的一部分所界定，並且在該突出部表面上形成導電軌跡(60)，該導電軌跡從該配合端部延伸到該彈性體的基部，該導電軌跡與該導電墊電氣接觸，用於電氣連接導電墊與嵌合彈性本體基部的導電元件。
2. 如申請專利範圍第1項之電氣接點，其中該彈性本體包括從該基部延伸至該配合端部之中心縱軸(72)，該導電軌跡的外露表面大致面向與該彈性體的縱軸大致垂直之平面。
3. 如申請專利範圍第1項之電氣接點，其中該導電墊包括大致平面部分，該導電軌跡之外露表面大致面向該導電墊的大致平面部分之平面。
4. 如申請專利範圍第1項之電氣接點，其中該突出部及該導電軌跡各以大致螺旋狀的路徑環繞該彈性體的方式延伸於該彈性體的基部與該配合端部之間。
5. 如申請專利範圍第1項之電氣接點，其中該導電軌跡包括銅、鋁、銀、鎳、鈀、鉑、銠、錸、錫及或金中之至少一種。
6. 如申請專利範圍第1項之電氣接點，其中該彈性本體包括一基部，該基部在尺寸上小於該彈性本體的至少一些其他部分，並且被配置成收納於該基板的穿孔內。