一种用于高速、高性能电路及半导体的能按比例缩放的、低成本、可靠、高适应性的、薄型、低插入力、高密度、能分离和能重新连接的连接器。该电连接器可用于例如将例如印制电路板（ＰＣＢ）的器件电连接到另一ＰＣＢ、ＭＰＵ、ＮＰＵ或其它半导体装置的器件。内插板的弹性触头阵列的归一化工作范围可以是约０．２至１．０。利用用于触头臂杆的高弹性材料，保证了完成多次连接和重新连接的可逆的归一化工作范围。一方面，具有第一阵列间距的第一电学器件可连接到具有第二阵列间距的第二电学器件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种利用使触头的设计和性能具有灵活性的制造技术 制作的弹性电触头。
技术介绍
随着对电触头的机械、电子及可靠性要求越来越多，制造具有微 型电子电路触头的能分离的电触头的能力越来越成为问题。为了解决 在电子系统的微电路与其它部分之间制造可靠电触头的问题，已经发 展出了纳米弹簧、弹簧针、微弹簧及其它微型触头装置。但是，工业 应用方面的问题在于，并没有特别的触头设计能够提供所需的全部特 性——即使在专门应用场合中使用专门设计的触头元件时也是如此。 现有触头无一能满足全部的设计标准。因为这些能分离的连接器用于系统组件、器件测试及晶圆探测中， 因此希望具有用于电子应用场合中的能分离的电连接器。附图说明图1是示出根据本专利技术一个方面的用于形成内插板(interposer) 的方法的流程图2是示出根据本专利技术构造的具有预形成触头阵列的示例性导电 板的示意3图3A是示出根据本专利技术一个方面的在用于形成内插板的方法中 所包括的示例性步骤的流程图3B是示出根据本专利技术另一方面的在用于形成内插板的方法中 所包括的示例性步骤的流程图4A是示出根据本专利技术一个构造的设置于基板上的定位焊盘阵 列的平面图的图像；图4B是示出根据本专利技术一个构造的示例性基板的横剖视图的图 像，其示出了由定位焊盘围绕的一系列导电通孔；图5是示出根据图3A的示例性加工步骤的Be-Cu合金板在600 F下退火之后的收缩情况的曲线图6A和6B的示意性图示出示例性二维触头结构的透视图6C和6D的示意性图分别示出基于图6A和6B的二维先驱结 构所形成的示例性三维触头结构的透视图7A和7B的图像示出根据图3A方法的触头结构上的疏导凹陷 部的效果的示例；图7C的图像示出另一示例性触头装置，其在包括弹性臂的触头 板内具有凹部；图7D的图像示出具有弹性板通孔的示例性触头装置，弹性板通 孔内填充有从层中挤出的粘着性材料；图7E的曲线图示出分别具有和不具有疏导凹陷部的基板内的示 例性触头臂杆的载荷-位移曲线；图8A和8B的示意性图示出根据本专利技术的构造设置的触头臂杆的 俯视图和侧视图8C的示意性图示出用于BLGA触头阵列的示例性触头臂杆的 放大剖视图9的图像示出根据本专利技术的另一构造设置的内插板的局部的横 剖视图10的图像示出根据本专利技术一个方面在触头和导电通孔之间形 成导电路径之后的触头结构；图11的图像示出根据本专利技术一个构造的触头臂杆的橫剖面图； 图12的图像示出包括设置在触头上的保护层的示例性触头结构； 图13的示意性图示出根据本专利技术另一方面的用于形成内插板的 方法；图14A至14H的示意性附图示出根据本专利技术一个方面的用于形成 连接器的加工步骤；图15A至15H的示意性附图示出根据本专利技术一个方面的用于形成 连接器的加工步骤；图16A至16H的示意性附图示出根据本专利技术另一方面的用于形成 连接器的加工步骤；图17A至17H的示意性附图示出根据本专利技术又一方面的用于形成 连接器阵列的加工步骤；图18A的示意性图示出根据本专利技术一个构造的触头臂杆阵列的平 面图18B的示意性图示出若干个不同示例性触头臂杆设计的平面图19的示意性图示出本专利技术的示例性BLGA系统及其附接到 PCB的剖浮见图20的示意性图示出用于本专利技术的BLGA系统的两个示例性触 头臂杆设计的倾斜平面图21的示意性图示出用于接触焊球的不同示例性触头臂杆设计 的放大透视图22的示意性图示出根据本专利技术另一构造设置的触头的示意性 俯视图23和24的示意性图分别示出用于本专利技术的触头系统的示例性 夹持系统的俯视图和剖视图25是用于本专利技术的示例性BLGA系统的载荷-位移曲线图； 图26是用于本专利技术的示例性BLGA系统的载荷-位移曲线图； 图27A -图27D的示意性图以平面图示出根据本专利技术又一构造的替代性内插板；图28的示意性图示出根据本专利技术另一构造的具有两个各自远程 连接到导电通孔的触头的内插板；图29A的示意性图示出一内插板，其包括设置于绝缘基板的第一 区域内的导电通孔阵列和设置于基板的第二区域内的触头阵列；图29B的示意性图示出根据本专利技术另一构造的另一内插板，其包 括弹性触头阵列和具有第二节距的导电通孔阵列；图30A和30B的示意性图是根据本专利技术替代性实施方式的连接器 的横剖视图31和32的数据示出了改变弹性触头工作范围内的粘合剂类型 和限流器构造的效果；图33A的图像示出根据本专利技术又一构造的定位焊盘布局，其包括 具有构造成在粘接过程中捕获粘合剂的弧形凹槽的焊盘；图33B-图33E的示意性图以透视图形式示出根据本专利技术又一构 造的设置于示例性触头结构内的限流器的变型；图34A的图像示出根据本专利技术又一构造的示例性触头装置的平面图34B的示意性图示出图34A的示例性触头装置的局部的横剖视图；图34C的示意性图示出图34A和34B的触头结构的变型；图35的图像示出根据本专利技术一个方面的在粘合剂层顶部上形成导电部之后的触头结构。为了简要和清楚起见，本专利技术装置的相似器件和元件在所有附图中将统一标识或标号。具体实施例方式本专利技术的方案涉及通过光刻金属层以形成触头元件阵列而制成电 连接器的方法。金属层可在图案化以形成触头元件之前施加到连接器 基板，或者可以是在接合到连接器基板之前进行图案化的自支持层。一般而言，触头可由卑个金属材料层形成，但也可由多层相同材料或 不同材料形成，其中在一金属层被图案化以形成触头阵列之后一个或 多个层可添加到触头。通过这些方法形成的连接器包括使触头阵列设 置在单一侧面上的基板、或者使触头阵列设置在两个侧面上的基板， 例如内插板。根据本专利技术方案制造的连接器元件和内插板层可利用以下提出的 设计规则中的一个或多个制成。可根据触头特性的期望组合选择用于金属触头的金属。这样的示 例包括选择用于金属触头的芯区域的材料，以使其具有所需的弹性性能。Cu、 Cu合金以及不锈钢均是可形成触头芯区域的金属材料的示 例。例如，由于不锈钢或Cu合金层的强机械弹性，因此可选择它们 作为形成触头的芯层(由此形成触头)；因为纯Cu的良好导电性，所 以可选择中间Cu层来涂覆芯层；以及因Au或Au合金层的低界面阻 抗和良好抗蚀性，因此可选择它们作为外层。根据特定的应用选择用于触头阵列基板的介电质(电绝缘)或半 导体材料。本专利技术的示例性构造包括具有FR4 (玻璃纤维环氧树脂)、 聚合物、陶瓷及半导体基板的连接器。本专利技术的其它构造还包括这样的连接器其具有多个、冗余的导 电触头，以改进利用该连接器耦联的器件之间的电连接。可选择使触头包括其它结构特征，以改进性能。例如，在本专利技术 的一些构造中，制造了具有微观粗糙度的弹性触头以改进与外部电学 器件的电接触。触头上的微观粗糙度便利了通过提供集中力从而穿透 覆盖了待由触头接合的导电表面的任何钝化层而提供良好的电接触。整体上，根据特定的应用对根据本专利技术制造的连接器中所用的触头类型的组合选择。例如，可能希望在内插板基板的两侧面上设有同 一类型的弹性触头，以在该内插板的各侧面上连接相似的器件。另一 方面，可能希望在双面连接器的一个侧面上利用焊接、导电性粘合剂 或一些其它电接触方法，而在该连接器的另一侧面上使用弹性触头阵 列。在连接器基板内包括诸如金属特征的附加特征也根据连接器的特 定应用而定。例如，在希望散热本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电学内插板，其具有设置于内插板基板上的弹性触头的阵列，所述弹性触头的阵列利用导电通孔耦联，所述导电通孔设置于所述内插板的绝缘基板内并从所述绝缘基板的第一表面延伸到第二表面； 各所述弹性触头均包括基部以及触头臂杆，其中所述基部与相应 导电通孔电接触，而所述触头臂杆具有比所述导电通孔直径大得多的纵向尺寸，并且所述触头臂杆具有延伸到所述第一表面上方且大体上跨越所述第一表面的平面部分延伸的远端部， 所述基部和所述触头臂杆包括弹性板材料的一体部分，其经过图案化并形成为三维 形状、并且退火以形成淀积硬化的弹性微观结构，所述弹性触头利用粘合剂层结合到所述内插板基板。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：JD威廉斯，
申请(专利权)人：内奥科尼克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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