電連接器和電子器件的制作方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：電連接器和電子器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電連接器和電子器件，更具體的是，本發(fā)明涉及一種適于安裝在相對(duì)的電路板之間的電連接器陣列。
背景技術(shù)：
人們提供了很多不同種類(lèi)的電連接器以用于各種用途中。在計(jì)算機(jī)和微電子工業(yè)中，電連接器設(shè)置成兩個(gè)單獨(dú)的部分，這兩個(gè)部分設(shè)計(jì)成彼此匹配。在工業(yè)中存在提供更小的連接器的動(dòng)機(jī)。連接器可以用來(lái)從一個(gè)電路板到另一個(gè)電路板連接導(dǎo)電軌跡。這種連接器可以在相對(duì)的表面上設(shè)置連接點(diǎn)的柵格或陣列。兩部分連接器可以在相匹配的表面上電配合，并然后配合到相對(duì)安裝表面上的電路板的導(dǎo)電軌跡上。
球柵格陣列(ball grid array)連接器一般在接觸元件的端部使用公知為“焊球”的焊料部分。可以定位焊球，并然后使其回流到觸頭上，由此為連接器提供一條通向?qū)щ娷壽E或電路板的電通道。當(dāng)焊球或球的陣列相對(duì)于電路板放置時(shí)，可以加熱并回流焊球，以在導(dǎo)電軌跡上熔化焊球，形成可靠的焊接電連接。公知有很多不同類(lèi)型的球柵格陣列連接器。
很多現(xiàn)有技術(shù)的連接器使用由性別來(lái)特定的第一部分，該第一部分采用雄接觸零分，該接觸部分設(shè)計(jì)成與具有不同構(gòu)型的雌接收器匹配。從而，第一“雄”部分插入到空腔或“雌”部分內(nèi)，這導(dǎo)致可靠的電連接。
不幸的是，使用由性別來(lái)特定的連接器零件成本較高。采用這種連接器的經(jīng)銷(xiāo)商和制造商必須備有雄和雌兩種零件并對(duì)二者保持庫(kù)存。這不期望地增大了必須維持的庫(kù)存量。此外，具有雄和雌部分有時(shí)導(dǎo)致在下訂單時(shí)在需要何種零件方面混亂。當(dāng)使用多種尺寸陣列時(shí)，這個(gè)問(wèn)題尤為復(fù)雜。例如，如果在工廠(chǎng)中需要100、200、400和800觸頭的特定連接器陣列，那么制造商通常必須使裝配線(xiàn)、圖紙、工具、零件數(shù)量、包裝等與必須為不同最終用戶(hù)制造的各種不同尺寸的陣列一致。如果使用由性別來(lái)特定的雄和雌部件，則所需的單獨(dú)零件數(shù)量以因數(shù)2增大。制造每個(gè)陣列組合所需的單獨(dú)零件的較大數(shù)量是很大的局限。
關(guān)于雄/雌組合觸頭的另一個(gè)問(wèn)題在于在很多這種裝置中，只有一個(gè)性別部分經(jīng)歷位移。即，當(dāng)進(jìn)行匹配時(shí)，實(shí)際上通常僅是這種匹配對(duì)中的一個(gè)位移。為了使連接器實(shí)現(xiàn)更小尺寸，供觸頭位移使用的殼體內(nèi)的距離或空間有時(shí)是一個(gè)關(guān)鍵因素。非常需要如下的配置，即能夠使接觸元件在連接器殼體內(nèi)彈性匹配所需的總線(xiàn)性位移最小，同時(shí)仍達(dá)到滿(mǎn)意的導(dǎo)電性。
一些現(xiàn)有技術(shù)的方法和裝置在絕緣基底材料中采用刻痕或凹陷部分。在制造過(guò)程中，焊料部分放置在這種刻痕中，以用于回流到觸頭上。然而，在絕緣基底中使用刻痕要求絕緣基底的加工相對(duì)精密。這有時(shí)增加這種部件的成本。此外，在這種基底單元中的變動(dòng)或空隙會(huì)不期望地弱化該單元。這會(huì)要求具有這種空隙的基底元件以更大厚度加工，來(lái)提供相當(dāng)?shù)貜?qiáng)度。
期望提供一種裝置和方法用來(lái)制造采用具有相對(duì)平坦表面的絕緣基底的連接器陣列。一種可以提供將焊料部分設(shè)置到在觸頭上熔合的平坦表面上的裝置的方法或設(shè)備將是理想的。在僅使用少量材料的相對(duì)精密的幾何結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)多個(gè)連接位置的連接器陣列也是所需要的。此外，通過(guò)避免在多零件連接器中采用雄和雌部分來(lái)避免制造和存放過(guò)多零件的連接裝置或系統(tǒng)將是有利的。模塊化的并可以變成為用于大陣列的大組或用于小陣列的小組的陣列也將是非常有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種電連接器陣列。本發(fā)明可以包括第一連接單元，第一連接單元包括第一絕緣基底，該第一絕緣基底具有第一側(cè)和第二匹配側(cè)面。第一細(xì)長(zhǎng)觸頭可以安裝在所述第一連接單元內(nèi)，所述第一細(xì)長(zhǎng)觸頭包括一懸臂。第一細(xì)長(zhǎng)觸頭大致從絕緣基底的第一側(cè)向第二匹配側(cè)面延伸，第一細(xì)長(zhǎng)觸頭連接到與第一絕緣基底的第一側(cè)相鄰的第一焊料部分上。第二連接單元也構(gòu)造成用來(lái)匹配到第一連接單元上，第二連接單元包括第二絕緣基底，該第二絕緣基底包括第一側(cè)和第二匹配側(cè)面。第二細(xì)長(zhǎng)觸頭可以安裝到所述第二連接單元內(nèi)，所述第二細(xì)長(zhǎng)觸頭包括一懸臂。第二細(xì)長(zhǎng)觸頭可以大致從第二絕緣基底的第一側(cè)向第二匹配側(cè)面延伸，第二細(xì)長(zhǎng)觸頭連接到鄰近第二絕緣基底的第一側(cè)的第二焊料部分上。第一和第二細(xì)長(zhǎng)觸頭在它們相應(yīng)的懸臂部分偏轉(zhuǎn)時(shí)能夠提供回復(fù)力，其中，在連接器處于匹配構(gòu)型時(shí)，第一細(xì)長(zhǎng)觸頭和第二細(xì)長(zhǎng)觸頭彈性固定到一起而成為導(dǎo)電結(jié)合體。
在本發(fā)明的很多應(yīng)用中，觸頭的整個(gè)陣列可以安裝到各自的并相反的匹配絕緣基底中。觸頭陣列可以包括多個(gè)第一懸臂觸頭，所述觸頭具有第一端和第二端。觸頭可以在第一端固定在第一絕緣基底內(nèi)，并在第二端大致平行對(duì)齊成用來(lái)與其他觸頭匹配的陣列。此外，還可以設(shè)置多個(gè)第二懸臂觸頭，其中，所述觸頭具有第一端和第二端，該觸頭在第一端固定在第二絕緣基底內(nèi)，并在它們的第二端大致平行地對(duì)齊成相匹配地陣列。多個(gè)第一和第二懸臂觸頭在偏轉(zhuǎn)時(shí)相對(duì)彼此施加相反指向地回復(fù)力，多個(gè)第一懸臂觸頭通過(guò)相反指向地回復(fù)力彈性地抵靠多個(gè)第二懸臂觸頭中的相應(yīng)觸頭。


在這個(gè)說(shuō)明書(shū)中描述了包括對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)為最佳形式在內(nèi)的本發(fā)明的全面和能夠?qū)崿F(xiàn)的公開(kāi)內(nèi)容，以下附示了本發(fā)明圖1是本發(fā)明的相匹配的電連接器陣列的透視圖；圖1A示出沿圖1中的線(xiàn)1A-1A截取的電連接器陣列的局部剖開(kāi)的側(cè)視圖；圖1B示出圖1的電連接器陣列的俯視圖；圖2示出置于兩個(gè)電路板之間的安裝位置的電連接器的分解視圖，且所示的第一連接單元靠近圖2的上部，而第二連接單元在圖2的下部；圖2A示出沒(méi)有觸頭或焊料部分的第一連接單元的絕緣主體部分的俯視圖；圖2B示出圖2A所示的絕緣主體的底視圖；圖2C揭示了圖2A-2B的絕緣主體的側(cè)視圖；圖3A示出以沖壓的組提供觸頭的沖壓載帶的一部分；圖3B示出準(zhǔn)備拆開(kāi)并插入到絕緣基底的過(guò)模制的(overmolded)觸頭組群；圖3C以透視圖示出已經(jīng)從載帶上去除的圖3B的觸頭組群；圖4A以透視圖示出多個(gè)過(guò)模制的觸頭組群插入到第一絕緣基底中；圖4B是觸頭插入到相應(yīng)的孔中的絕緣基底的俯視圖；
圖4C是沿圖4B中所示的線(xiàn)4C-4C截取的插入有觸頭的第一絕緣基底的橫截面圖；圖5表示圖4B中結(jié)構(gòu)的橫截面圖，該圖是沿著插入有觸頭的絕緣基底的線(xiàn)5-5示出的；圖6是示出以并排關(guān)系匹配的兩個(gè)第一連接單元的組合模塊化單元，且連接器和焊料部分在各自的絕緣基底中；圖7是沿著圖6的線(xiàn)7-7截取的橫截面圖，示出兩個(gè)絕緣主體在它們相應(yīng)的側(cè)面互鎖，形成如圖6中所示和在此將描述的模塊化單元；圖8示出包括相匹配的九-單元陣列的本發(fā)明的再一實(shí)施例；圖9示出為放置到第一絕緣基底上而準(zhǔn)備的焊料定位裝置的分解視圖，用于將焊球陣列熔合在焊料定位裝置的空腔之內(nèi)；圖10示出圖9的焊料定位裝置的下側(cè)；圖11示出焊料部分插入到空腔中的焊料定位裝置的特寫(xiě)透視圖，該焊料定位裝置配裝在第一絕緣基底的頂部平坦表面上；圖12揭示了焊料定位裝置的俯視圖，虛線(xiàn)示出了在焊料定位裝置之下的絕緣基底的位置；圖13A是在焊料部分相對(duì)于相應(yīng)的接觸元件之前的沿著圖12的線(xiàn)13A-13A截取的圖12的組件的局部橫截面圖，且焊料定位裝置覆蓋在絕緣襯底上面；圖13B示出在焊料部分已經(jīng)被加熱而熔合到觸頭上之后的圖12的組件沿圖12所示的線(xiàn)13B-13B截取的局部橫截面圖；圖14示出本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中，采用具有多重空腔陣列的連續(xù)的焊料定位帶或環(huán)；圖15示出用來(lái)采用圖14的焊料定位帶來(lái)制造電連接器單元的自動(dòng)過(guò)程；圖16A示出構(gòu)造本發(fā)明的連接單元的另一方法，其中，采用載體來(lái)相對(duì)于觸頭定位焊料，以用來(lái)加熱熔合，其中焊料部分裝載在載體的凹口中并施加到觸頭的端部上；圖16B示出在焊料部分熔合到觸頭上之后從絕緣基底移動(dòng)或去除載體；圖17示出可以用來(lái)將焊料部分施加到絕緣基底上由此形成裝載的凹口的連續(xù)過(guò)程；圖18示出來(lái)自于朝向相匹配構(gòu)型移動(dòng)的第一連接單元的第一懸臂型觸頭對(duì)的一個(gè)示例，第二懸臂型觸頭保持在第二連接單元中；圖19示出圖18的觸頭，其中觸頭已經(jīng)實(shí)現(xiàn)彼此電連通或結(jié)合，但是還沒(méi)有完全匹配；圖20示出圖18-19中的相對(duì)的成對(duì)觸頭，其中，觸頭已經(jīng)彼此完全匹配；圖21A示出前面在圖3C中示出的觸頭的一個(gè)構(gòu)型的透視圖，該觸頭已經(jīng)修剪，但沒(méi)有過(guò)模制(overmolding)；圖21B示出另一觸頭；圖21C示出又一觸頭；圖22A是夾持裝置的俯視圖，該裝置可以用于將一組電觸頭精確放置在電路板上；圖22B示出圖22A所示的夾持裝置的相反側(cè)；圖22C是圖22A-22B的夾持裝置的局部剖面和側(cè)視圖；圖22D是圖22B所示的夾持裝置的一部分的特寫(xiě)圖，該夾持裝置特征為用于將電連接器保持在夾持裝置的框架內(nèi)的肋；圖22E是圖22B的夾持裝置或框架的透視圖；圖23是示出配裝到圖22B的夾持裝置中的四個(gè)電連接器的放大視圖；圖24示出將權(quán)利要求23的組件精確放置在電路板上的機(jī)器人臂；圖25示出夾持裝置的再一實(shí)施例；以及圖26描繪了圖25所示的夾持裝置，其中若干個(gè)電連接器為了夾持而插入，而一個(gè)電連接器以放大視圖示出在夾持裝置之上。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在描述本發(fā)明各實(shí)施例，下面描述實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)示例。每個(gè)示例僅以本發(fā)明的解釋的方式給出，而不構(gòu)成本發(fā)明的限制。實(shí)際上，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到在不背離本發(fā)明的范圍或精髓前提下可以在本發(fā)明中作出各種改進(jìn)和變型。
轉(zhuǎn)到圖1，示出了連接器陣列20，該連接器陣列20包括第一絕緣基底21，其定位成與第二絕緣基底25相匹配的構(gòu)型。如圖1所示，第一絕緣基底21在其第一側(cè)28上包括多個(gè)焊料部分，如焊料部分22a-b(也稱(chēng)為“焊球”或“焊塊”)。同樣，第二絕緣基底25在第二側(cè)29上(見(jiàn)圖1A)包含圖1中未示出的多個(gè)焊料部分，它們位于第二絕緣基底25之下。此外，第一和第二絕緣基底21、25都包含多個(gè)觸頭，如細(xì)長(zhǎng)觸頭30a(見(jiàn)圖1A剖面圖)，每個(gè)觸頭可以連接到相應(yīng)的焊料部分22a-b上，如圖1所示。
在圖1A中，例如，細(xì)長(zhǎng)觸頭30a、30b和41b與相應(yīng)的焊料部分結(jié)合；即，焊料部分22a熔接到觸頭41b上；焊料部分22b熔接到觸頭30a上；而觸頭30b熔接到焊料部分22c上。在第一絕緣基底21的第一側(cè)28上的多個(gè)焊料部分22a、22b電連接到第一絕緣基底21的第二側(cè)29上的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)觸頭上。圖1A示出了側(cè)壁41a和35。這些側(cè)壁41a和35在一些用途中將孔66a-j分隔開(kāi)，而在其他位置處作用為隔離觸頭30a的匹配部分(也見(jiàn)圖4A)。
互鎖塊46a-e沿著邊緣38設(shè)置，它將在本發(fā)明的模塊化互鎖特性方面進(jìn)一步得以論述。互鎖塊46g如圖1和圖1A、1B所示。操縱這些結(jié)構(gòu)的方法在此將進(jìn)一步論述。圖1B示出在此描述的特征的俯視圖?；ユi塊46f沿著圖1B的右側(cè)可見(jiàn)。
如圖1A所示的觸頭30a包括熔接到焊料部分22b上的第一端31以及用于匹配的第二端32。觸頭30b在其第一端33上包括焊料部分22c，而在其第二端34與觸頭30a的第二端32匹配。
在圖2中，示出連接器陣列20的分解視圖，該連接器陣列20示為兩個(gè)零件的組件，它包括第一連接單元26和第二連接單元27。第一和第二連接單元26-27相匹配，并分別定位在第一電路板23和第二電路板24之間并與它們電熔接。在相匹配并施加到電路板23、24上時(shí)，所述電路板之間的電連通由連接器陣列20實(shí)現(xiàn)。圖2中的其他附圖標(biāo)記和結(jié)構(gòu)已經(jīng)針對(duì)圖1和圖1A得以描述。在圖2的右下部，互鎖塊40a和40b從第二絕緣基底25凸出。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中，第一絕緣基底21在圖2A中以俯視圖示出，該基底沒(méi)有任何觸頭或焊接部分。多個(gè)平行的孔設(shè)置在第一絕緣基底21內(nèi)，包括孔66a-j，每個(gè)孔從靠近邊緣38的點(diǎn)延伸到第一絕緣基底21中靠近互鎖塊46f的相對(duì)側(cè)。在圖2A中示出總共十個(gè)孔。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，孔可以為不同的數(shù)量和形狀，如圓形、長(zhǎng)圓形、卵形、三角形或矩形。對(duì)設(shè)置為插入到給定的孔66a中的觸頭的數(shù)量沒(méi)有限制。本發(fā)明可以利用任何形狀或幾何外形的孔，且本發(fā)明不局限于在此示出和描述的那些?？卓梢栽O(shè)計(jì)并尺寸確定為固定任何數(shù)量的觸頭，該觸頭可以單獨(dú)插入或以觸頭組插入。
圖2A中示出支柱元件44a和支柱元件44b，它們垂直延伸，并從而穩(wěn)定第一絕緣基底21。配準(zhǔn)凹口45a-j分別將用于插入到孔66a-j中的一組觸頭配準(zhǔn)。凹口45a-j在本發(fā)明中并非必須的，一些孔可以包含凹口，而其他的孔可以不包含凹口，這取決于所需的觸頭構(gòu)型。當(dāng)觸頭組55a(見(jiàn)圖3C和圖4A)插入到孔66a中時(shí)，觸頭可以相對(duì)配準(zhǔn)凹口45a靠模配合(cam fit)到配準(zhǔn)塊49中(見(jiàn)圖3C)而對(duì)準(zhǔn)到它們正確位置上。
互鎖塊46a-g在第一絕緣基底21的周邊示出。互鎖塊46a-e在第一絕緣基底41的左側(cè)示出，而互鎖塊46f在第一絕緣基底21的右側(cè)示出。若干這種互鎖塊46a-g也在圖2C的側(cè)視圖中示出。互鎖塊46a-g的功能是在模塊化系統(tǒng)中以“榫接”形式將多于一個(gè)的絕緣基底鎖止到一起，以形成較大的陣列，如下面參照?qǐng)D7所論述的。
圖2B示出第一絕緣基底21的相對(duì)側(cè)。在圖2C中，示出了第一絕緣基底21的底視圖。
圖3A示出載帶50，圖示了在應(yīng)用本發(fā)明中制造或沖壓觸頭的一種方法和裝置。例如，觸頭組51已經(jīng)由載帶50沖壓成，形成多個(gè)從觸頭組51伸出的觸頭52a-h。載帶可以非常長(zhǎng)，并可以在制造操作中需要之前為了有效地存放而卷繞。
圖3B示出另一種載帶59，其具有一個(gè)沿載帶59延伸的過(guò)模制部(overmold)54，沿著模線(xiàn)54形成過(guò)模制的觸頭組55a。從而，可以在本發(fā)明中采用各種不同類(lèi)型的觸頭，包括過(guò)模制的那些和未過(guò)模制的那些。
過(guò)模制部通?？梢园軌蛱峁┡浜系降谝唤^緣基底21中的耐久性和彈性的任何材料。過(guò)模制可以為過(guò)模制的觸頭組55a在絕緣基底單元21中提供緊密配合，增大了觸頭組55a在絕緣基底21內(nèi)的保持力。過(guò)模制有助于使觸頭配準(zhǔn)、精密并正確對(duì)齊，這是有益的。在一些用途中，過(guò)模制作用為防止不期望的在加熱和焊料部分回流到觸頭上的過(guò)程中焊料由毛細(xì)作用吸到(流到)觸頭下，如在此進(jìn)一步論述的。同樣，過(guò)模制可以用來(lái)輔助觸頭彼此電隔離。
過(guò)模制材料可以由液晶聚合物(“LCP”)、熱塑性塑料、熱固性樹(shù)脂、或其他聚合材料構(gòu)成?？梢圆捎萌舾僧a(chǎn)品，例如包括DuPont公司制造的Zenite和Ticona公司經(jīng)銷(xiāo)的Vectra，但不局限于這些。
可以在本發(fā)明中采用的過(guò)模制觸頭組55a的一個(gè)示例見(jiàn)圖3C。聚合物模制部56延伸而如圖3C所示連接多個(gè)觸頭48a-j。配準(zhǔn)塊49從聚合物模制部56伸出，配準(zhǔn)塊49適于將過(guò)模制的觸頭組55a相對(duì)精確地配準(zhǔn)在第一絕緣基底21中，如圖4A所示。觸頭48j的第一端57在圖3C中示出，第一端57位于在制造過(guò)程中設(shè)置焊料部分的位置處，如在此進(jìn)一步論述的。
圖4A示出第一絕緣基底21，將過(guò)模制的觸頭組55a-j容納在基底的相應(yīng)的孔66a-j中。圖4B示出插入有過(guò)模制的觸頭組55a-j的第一絕緣基底21的俯視圖。此外，觸頭62和65分別在圖4B-5中示出。如圖4B所示，互鎖塊46a-g從第一絕緣基底21的周邊突出。
在過(guò)模制或未過(guò)模制的觸頭組55a-j插入到第一絕緣基底21(見(jiàn)圖4A)中時(shí)，觸頭被修剪。即，機(jī)械沖床或類(lèi)似設(shè)備(未示出)可以剪切掉在觸頭組55a-j的單個(gè)觸頭之間保留的任何金屬部分。這個(gè)修剪過(guò)程使觸頭彼此電隔離。在一些情況下，修剪也可以在觸頭插入到絕緣基底之前進(jìn)行，這取決于所采用的特定制造順序。
在圖4C中，觸頭62的第一端63準(zhǔn)備與焊料部分或焊球(圖4B-5中未示出)相匹配。在連接器相對(duì)于相同或鏡像的匹配單元匹配時(shí)，觸頭62的第二端64適于形成導(dǎo)電通道。圖4C的橫截面是沿著線(xiàn)4C-4C截取，其穿過(guò)觸頭組55g的中心。圖5示出通過(guò)觸頭65截取的橫截面圖。此外，互鎖塊46h、46i和46g在第一絕緣基底21的相應(yīng)側(cè)面上示出。
圖6示出200個(gè)位置的連接單元90，該連接單元由第一絕緣基底21與相鏡像的或可互換的絕緣基底87結(jié)合而形成。連接單元90由互鎖塊88a-d形成，如圖6中心附近所示的。圖7示出沿著圖6的線(xiàn)7-7截取的橫截面，其中，互鎖塊88a和88d圍攏互鎖塊46g以形成榫式連接92。從而，絕緣基底87在其側(cè)面與第一絕緣基底21相連接，從而形成更大的模塊化陣列?；ユi可以通過(guò)沿著互鎖塊88a-d并在互鎖塊88a-d之間滑動(dòng)互鎖塊46g以便一個(gè)角部首先形成為榫式連接92，然后互鎖塊46g在互鎖塊88a-d中間滑動(dòng)從而整個(gè)側(cè)面形成為榫式連接92而予以實(shí)現(xiàn)。另外，用于互鎖的其他裝置通過(guò)沿著絕緣基底21和87的基本整個(gè)長(zhǎng)度相對(duì)于互鎖塊88a-d放置互鎖塊46g而設(shè)置。從而，第一絕緣基底21可以壓靠在絕緣基底87，從而，互鎖塊46g沿著其長(zhǎng)度被壓在或“夾在”互鎖塊88a-d之間。這種壓配合或嵌入組合在形成第一絕緣基底21、絕緣基底87、或它們二者的材料包括在力的作用下能夠彎曲或變形并在力去除后還原原始形狀的柔性聚合材料時(shí)對(duì)形成榫式連接92特別有效。
圖8示出900個(gè)觸頭的陣列101，其中，九個(gè)絕緣基底單元連接到一起，并在相應(yīng)的側(cè)面互鎖，并與相對(duì)的單元匹配。對(duì)在給定陣列中或在擴(kuò)大的陣列中設(shè)置的觸頭的數(shù)量沒(méi)有限制。每個(gè)連接單元各自可以按所示的10×10觸頭柵格102之外的觸頭柵格制造。例如，可以構(gòu)造具有如下觸頭排列的柵格4×4、6×6、8×8、12×12等。同樣，也可以構(gòu)造矩形柵格，如4×6、6×12等，這沒(méi)有限制。各種組合都可實(shí)現(xiàn)并可以應(yīng)用。
圖9-17示出可以用來(lái)構(gòu)件本發(fā)明的連接器陣列20的各種制造技術(shù)。首先，在圖9中，示出了焊料定位裝置112(有時(shí)稱(chēng)為“模板”)的放大視圖，然而，本發(fā)明不局限于圖9-10所示的結(jié)構(gòu)，而在本發(fā)明的范圍和精髓內(nèi)可以采用其他用來(lái)將焊料送到觸頭附近的裝置。焊料定位裝置112可以定位在第一絕緣基底21的第一側(cè)28的頂面110上。第一絕緣基底21頂面110上的孔被示出由過(guò)模制的觸頭組，如55j填充。圖9中示出底面111。過(guò)模制的觸頭組55j定位在圖10中部附近。
空腔113的陣列設(shè)置在焊料定位裝置112的表面上，穿過(guò)該裝置延伸到下側(cè)117。對(duì)準(zhǔn)槽115a-b輔助焊料定位裝置112相對(duì)于第一絕緣基底21配準(zhǔn)并定位。焊料部分陣列116(以分解視圖示出)沉積在焊料定位裝置112的上表面108上。焊料部分陣列116包括多個(gè)焊料的部分、球、粉末、或軟膏，它們配合到相應(yīng)的空腔113中。
圖10示出焊料定位裝置112的下側(cè)117。下側(cè)117提供對(duì)準(zhǔn)凸緣118a-b。對(duì)準(zhǔn)凸緣118a-b可以為任何數(shù)量或任何布局，但是在圖10所示的特定實(shí)施例中，具有兩個(gè)間隔開(kāi)的凸緣，它們大致彼此平行，位于空腔113的每一側(cè)上。一個(gè)或多個(gè)對(duì)齊凸緣118a-b可以放置在距空腔113特定和預(yù)定的距離處，從而對(duì)準(zhǔn)凸緣118a-b可以用來(lái)將空腔113精確地配準(zhǔn)在相應(yīng)的孔66a-j(圖2A)之上并與之連通，而孔66a-j與第一絕緣主體21的觸頭連通。
圖11揭示了定位在第一絕緣主體21上以形成第一連接單元26的焊料定位裝置112的透視特寫(xiě)圖。來(lái)自焊料部分陣列116的焊料部分進(jìn)入空腔113，而形成裝載空腔121，也參見(jiàn)圖12。圖12示出第一連接單元26的俯視圖，其中焊料部分陣列116插入到空腔113中，尤其包括在圖12右下側(cè)的焊料部分123和焊料部分124。此外，在圖12中可以看到焊料部分135和焊料部分136。
圖13A是沿著圖10的第一連接單元26的剖面線(xiàn)13A-13A(見(jiàn)圖12)的側(cè)局部剖視圖，該第一連接單元26是處于焊料部分陣列116被加熱并熔接之前的狀態(tài)。焊料部分123-124作為示例以局部剖面圖示出。在圖13A中，在加熱之前，觸頭125包括靠近焊料部分123的第一端126，以及第二端127。觸頭128被示出具有靠近焊料部分124的第一端129，以及第二端130。焊料定位裝置112分別將焊料部分123和124保持在回流到第一端126和第一端129的位置處。如在此進(jìn)一步描述的，熱量施加到從大約180℃到大約260℃范圍內(nèi)或更高的溫度，這取決于所采用的特定焊料的特性。
在圖13B中，分別示出熔化的焊料部分135和熔化的焊料部分136被加熱并回流到觸頭137和觸頭140上之后的第一連接單元26。觸頭137包括與焊料部分135熔接的第一端138。第二端139保持豎立，以用來(lái)配合。觸頭140包含熔接到焊料部分136上的第一端141。觸頭140的第二端142保持懸著(poise)而用于配合。
圖14以透視圖示出可以用于高速制造過(guò)程的一種設(shè)備。在這種高速或連續(xù)過(guò)程中，可以使用焊料定位帶144，取代焊料定位裝置112，用來(lái)相對(duì)于相應(yīng)的觸頭固定相應(yīng)的焊料部分。焊料定位帶144配裝有空腔陣列145、146和147。可以設(shè)置在焊料定位帶144上的空腔陣列145-147的數(shù)量沒(méi)有限制。在這個(gè)特定實(shí)施例中，為了說(shuō)明的目的示出了三個(gè)空腔陣列145-147。設(shè)置了輪盤(pán)148a-b，用來(lái)在連續(xù)過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)焊料定位帶144。作為一個(gè)示例，焊料定位帶144可以如圖15所示那樣使用。
其他應(yīng)用可以采用間歇的帶、圓盤(pán)傳送帶、或能夠固定并定位焊料部分的任何類(lèi)型的“襯墊(bed)”。
在圖15中，示出了自動(dòng)過(guò)程159。電連接單元154a-f在圖15中示出從圖的左側(cè)向右側(cè)以連續(xù)方式行進(jìn)。驅(qū)動(dòng)輪盤(pán)152a-b以順時(shí)針?lè)绞睫D(zhuǎn)動(dòng)傳送帶153。這個(gè)運(yùn)動(dòng)使電連接單元154a-f沿著生產(chǎn)線(xiàn)移動(dòng)，焊料定位在電連接單元中，并然后加熱而回流到觸頭上。電連接單元154a被示為從焊料分配器151接收焊料部分的陣列151a。一旦裝載了陣列151a，然后，電連接單元行進(jìn)過(guò)加熱爐150，例如，如借助電連接單元154c所示出的。在自動(dòng)過(guò)程159的加熱爐150內(nèi)的同時(shí)，焊料陣列151a-f分別熔接到觸頭(圖13中未示出觸頭)上。圖中示出了完成的電連接單元154f前進(jìn)到傳送帶153之外。焊料定位帶144如圖15中所示順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，并與傳送帶153同步。引導(dǎo)新的空腔陣列(如圖14中的空腔陣列145)，以便與焊料分配器151處的組裝好的電連接單元(如電連接單元154a匹配)。在其他應(yīng)用中，可以將焊料軟膏施加或涂抹到焊料定位帶144上，而不是利用如圖15所示的焊料顆粒。從而，焊料軟膏可以涂抹在空腔陣列145-147上，由此將相應(yīng)的空腔“裝載”有焊料軟膏。此外，焊料陣列151a中的超過(guò)填充電連接單元154a上的給定陣列所需的焊料部分可以掉落到焊料收集器149中，以備后面再使用。
圖16A示出本發(fā)明另一實(shí)施例，其中，可以采用焊料載體172來(lái)構(gòu)造第一連接單元164(針對(duì)完成的第一連接單元164的圖16B)。圖16A-B示出利用載體172將觸頭與焊料相應(yīng)部分連接的方法和設(shè)備的各個(gè)視圖。在圖16A中，以局部剖面圖示出第一絕緣基底165，該絕緣基底165具有上側(cè)166和下側(cè)167。多個(gè)孔從上側(cè)166延伸到下側(cè)167(例如，圖16A-B中示出孔163a-b)。側(cè)壁198-199將觸頭178-179電隔離，并為第一連接單元164提供結(jié)構(gòu)支承。
在第一絕緣基底165之下為焊料載體172。焊料載體172在其上表面上可以包括多個(gè)開(kāi)口的凹口，例如，如包含焊料部分181的凹口173、包含焊料部分180的凹口174(當(dāng)填充有焊料部分時(shí)，它們也稱(chēng)為“裝載的凹口”)?？梢栽跂鸥裰芯哂姓麄€(gè)凹口173-174的陣列，如4×4、6×6、8×8、10×10、12×12、6×10、8×12等。
圖16A示出加熱位置177，在該位置處，例如，第一觸頭179和第二觸頭178分別與焊料部分180和焊料部分181匹配地接觸。一旦施加熱量且焊料熔化，載體172就可以從第一連接單元164中去除。
圖16B示出去除位置。在圖16B所示的階段中，絕緣基底165已經(jīng)被加熱，而焊料部分180-181已經(jīng)熔接到相應(yīng)的觸頭174-173上。現(xiàn)在，載體172可以從第一連接單元164上去除。隨著各個(gè)焊料部分180-181(及其他的)的熔接已經(jīng)完成，第一絕緣基底165的下表面167遠(yuǎn)離載體172拉起。
圖17示出用于制造的方法和設(shè)備的另一實(shí)施例。采取自動(dòng)過(guò)程190來(lái)利用如圖所示的載體模板193a-g構(gòu)造電連接單元191a-g。在圖17所示的連續(xù)制造過(guò)程中，焊料定位載帶192可以圍繞輪盤(pán)194a-b旋轉(zhuǎn)(即，圖17中的順時(shí)針?lè)较?。此外，焊料施加區(qū)域195將焊料提供到第一連接單元191上。所施加的焊料可以為球形、顆粒、團(tuán)粒、或甚至是可擴(kuò)展的焊料軟膏的形式，該焊料隨著相應(yīng)的載體模板193a-g由焊料施加區(qū)域195移動(dòng)而施加到載體模板193a-g的上表面上。該過(guò)程可以形成多個(gè)“裝載的”凹口，這些凹口然后在加熱爐197中加熱?？梢圆捎貌煌芏然驇缀涡螤?、液態(tài)或固態(tài)的各種類(lèi)型的焊料，以提供一種高效并有效的裝置，用來(lái)將焊料安裝到載體模板193a-g中，從而形成這種裝載凹口。當(dāng)然，可以利用圖17所示之外的裝置或設(shè)備進(jìn)行連續(xù)過(guò)程，而這種過(guò)程也在本發(fā)明的范圍和精髓之內(nèi)。
圖18示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，圖1A的觸頭30a和30b與連接器陣列20分隔開(kāi)，以顯示出它們的構(gòu)型。觸頭30a-b在配合時(shí)移動(dòng)到一起而成為偏壓對(duì)，從而形成導(dǎo)電結(jié)合體。
觸頭30a提供了一個(gè)第一懸臂延伸部251，它與觸頭30b的第二懸臂延伸部252相對(duì)。第一焊料部分22b連接到第一懸臂延伸部251的第一端31上。同樣，第二焊料部分22c連接到第二懸臂延伸部252的第一端33上。也可以采用可選的過(guò)模制部255和過(guò)模制部256。本發(fā)明可以在無(wú)過(guò)模制的前提下實(shí)施，因?yàn)檫@僅僅是可選特征。第一懸臂延伸部251包含第一彎曲部257、和大致位于第一彎曲部257和第二彎曲部265之間的第一曲線(xiàn)部分263。超出第二彎曲部265的是匹配部分267。匹配部分267延伸到第一懸臂延伸部251的第二端32。同樣，第二懸臂延伸部252包括第一彎曲部258，超過(guò)第一彎曲部258的是一個(gè)第二懸臂延伸部252。第二曲線(xiàn)部分264位于第一彎曲部258和第二彎曲部256之間。超過(guò)第二彎曲部256定位一匹配部分268。示出了第二懸臂延伸部252的第二端34。相應(yīng)的匹配部分117和118可以大致為直的，如圖18-20所示，和在其他用途中可以為彎曲的，這取決于所需的強(qiáng)制偏轉(zhuǎn)以及特定連接系統(tǒng)的觸頭構(gòu)型。
圖19示出觸頭30a-b，其中隨著第一絕緣基底21和第二絕緣基底25(見(jiàn)圖1A)結(jié)合成匹配構(gòu)型以形成連接器陣列20，第一懸臂延伸部251和第二懸臂延伸部252已經(jīng)移動(dòng)到一起，并且彼此彈性接觸。圖19示出匹配部分267和結(jié)合到一起的相應(yīng)的匹配部分267、268，導(dǎo)致第一懸臂延伸部251和第二懸臂延伸部252偏轉(zhuǎn)。如圖19所示，第一懸臂延伸部251向如圖19所示的左側(cè)偏轉(zhuǎn)。第二懸臂延伸部252如圖19所示向右偏轉(zhuǎn)。虛線(xiàn)示出未偏轉(zhuǎn)的位置。
在圖20中，觸頭30a-b以連續(xù)的視圖示出，其中，第一懸臂延伸部251和第二懸臂延伸部252已經(jīng)結(jié)合成完全匹配構(gòu)型，且重疊部270在觸頭30a和觸頭20b之間提供導(dǎo)電。在一些情況下，優(yōu)選地是使第一觸頭30a全長(zhǎng)的至少大約20％重疊，但是也可以采用或多或少的重疊量，這取決于特定用途。
圖21A是觸頭48a的一種構(gòu)型的透視圖，該觸頭48a先前在圖3C中示作過(guò)模制觸頭組55a的一部分?？?06保持觸頭48a的過(guò)模制部(過(guò)模制部未示出)。在圖21A中，顯示出沒(méi)有可選的過(guò)模制的觸頭48a，揭示了金屬部分的幾何形狀，其包括孔301、第一端302和第二端303。也示出了第一彎曲部304和第二彎曲部305。
圖21B示出觸頭48b(沒(méi)有過(guò)模制)，該觸頭48b為先前在圖3C中示出的觸頭組55a的一部分。第一端307和第二端308形成觸頭48b的末端部分，并示出第一彎曲部309和第二彎曲部310。在本發(fā)明其他用途中，可以采用每個(gè)觸點(diǎn)多于或少于兩個(gè)彎曲部，這取決于位移需求以及保持彈性和滿(mǎn)意結(jié)合所需的力。
圖21C示出觸頭48j(先前在圖3C中示出)。第一端57適于與焊球或焊料部分(未示出)熔接。孔315出現(xiàn)在剛好超過(guò)第一端57處。也可以看到第二端317。也示出了第一彎曲部316和第二彎曲部318。
為了清晰起見(jiàn)，圖21A-21C不包括觸頭上的過(guò)模制。觸頭的過(guò)模制是可選特征，并非總是隨本發(fā)明的觸頭一同采用。
由于制造更小的電子器件變得更重要，觸頭在電子器件內(nèi)的偏轉(zhuǎn)容限相應(yīng)地為重要因素。即，制造公差有時(shí)要求觸頭的偏轉(zhuǎn)在約0.020英寸和0.030英寸之間，公差為±0.002英寸。這可以為從完全偏轉(zhuǎn)到不偏轉(zhuǎn)僅為大約10％的位移行程的器件設(shè)置。由于工程上需要更小的器件，觸頭的移動(dòng)或偏轉(zhuǎn)距離大約為0.002英寸，這比0.020英寸的偏轉(zhuǎn)小十倍。此外，如果±0.002英寸的沖壓公差代表可允許的觸頭移動(dòng)總量，那么使用本發(fā)明會(huì)是特別有利的。與其他設(shè)備相比，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)的一個(gè)原因在于通過(guò)采用具有相對(duì)匹配觸頭的本發(fā)明，其中兩個(gè)相對(duì)匹配的觸頭都可以偏轉(zhuǎn)，這可以減小殼體為偏轉(zhuǎn)所需的總寬度。這為制造更小的連接器陣列20提供了可能性。
對(duì)設(shè)置在給定陣列或在擴(kuò)大的模塊化陣列中的觸頭數(shù)量沒(méi)有限制。每個(gè)觸頭單元可以制造成所示的10×10隔柵之外的隔柵。例如，作為示例可以構(gòu)造以下的隔柵4×4、6×6、8×8、12×12等。同樣，也可以構(gòu)造矩形的隔柵，如4×6、6×12等，這沒(méi)有限制。各種組合都是可行的并都可以被采用。
優(yōu)選地是，連接器陣列20應(yīng)基本是共面的。對(duì)共面存在相對(duì)嚴(yán)格的公差。影響襯底安裝表面的共面性的一個(gè)因素是焊料部分(或焊球)尺寸的均勻性以及焊料相對(duì)于電路板安裝表面的位置。
在制造過(guò)程中，熔化的焊料沿著觸頭長(zhǎng)度“通過(guò)毛細(xì)作用帶走”或流動(dòng)會(huì)帶來(lái)不期望的后果，部分是由于這會(huì)減少用來(lái)粘結(jié)到電路板上的焊球可熔化體的量，因此會(huì)不期望地影響陣列的共面性。焊球質(zhì)量不期望的且不可預(yù)計(jì)的減少會(huì)導(dǎo)致共面性問(wèn)題。
在一些用途中，回流的焊料由毛細(xì)作用帶走可以通過(guò)采用在觸頭上過(guò)模制來(lái)予以最小化。在觸頭組55a-j上的過(guò)模制部分設(shè)計(jì)成緊密配合到第一絕緣基底21內(nèi)，這可以減小焊料在其回流和熔化時(shí)沿著觸頭長(zhǎng)度向下流動(dòng)的趨勢(shì)。在一些用途中，希望將用于插入到第一絕緣基底內(nèi)的觸頭以成組的沖壓?jiǎn)卧问教峁?，它們未過(guò)模制，但是它們通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中公知的固定裝置保持到位。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中，可以使用具有各種不同幾何形狀的各種焊料部分。然而，被證實(shí)有效的一個(gè)實(shí)施例使用球形焊球，如美國(guó)Indium公司(1676 Lincoln Avenue，Utica，New York 13502)制造和經(jīng)銷(xiāo)的那些。例如，球形焊球可以由各種合金獲得，包括例如Indium公司的零件號(hào)42141那種，它是包括大約63％Sn(錫)和大約37％鉛(Pb)的合金。
在其他用途中，在焊料中的Sn量可以高達(dá)大約90％或更高。在一些合金中，合金的剩余物可能為鉛。在本發(fā)明其他用途中，可以采用全部由Sn構(gòu)成的無(wú)鉛焊料。此外，本發(fā)明實(shí)踐中可以采用其他類(lèi)型的焊料。通常，焊料需要具有足夠低的回流溫度，以實(shí)現(xiàn)很好的焊接，但又要足夠高，以避免不利地影響聚合的絕緣體材料。本發(fā)明中采用的焊料合金在大約80％Pb和20％Sn到大約10％或更少的Pb和90％Sn的比例范圍內(nèi)。一種有益的合金組分為大約63％Pb和大約37％Sn，且熔點(diǎn)大約為183℃?？梢园l(fā)現(xiàn)硬的焊球有時(shí)會(huì)稍微變形，這是由于它在表面安裝技術(shù)(SMT)條件下會(huì)變軟。通常，軟的低熔點(diǎn)焊球可以用于將連接器附著到印刷電路板上，并通常在SMT條件下本身回流和重新整形。
可以在本發(fā)明實(shí)踐中采用的其他焊料類(lèi)型包括電子上可接受的錫-銻、錫-銀、鉛-銀合金和銦，但不局限于此。在一些情況下，焊料軟膏或油膏可以在本發(fā)明中結(jié)合使用或適用于本發(fā)明中。在一些用途中，焊料合金可以以懸浮在適當(dāng)?shù)闹蹌┎牧现械木?xì)粉末形式使用。
加熱優(yōu)選地在如圖15和17所示的焊料回流鏈條式平爐(conveyor oven)或類(lèi)似裝置中進(jìn)行。典型地是，焊料部分被加熱到大約181℃到大約200℃的溫度，但這取決于殼體中所采用的材料的特性，可以使用比在此特定的熔融溫度更低或更高的焊料。一些焊料合金加熱到230℃和260℃之間，這取決于所用的特定合金。一些焊料需要超過(guò)260℃的溫度。
在自動(dòng)過(guò)程中，鏈條式平爐可以操作成合金在平爐中的總的經(jīng)過(guò)時(shí)間在大約5到10分鐘之間，盡管有些用途將為回流使用更少或更多的時(shí)間。有時(shí)，在插入到鏈條式平爐內(nèi)之前，觸頭和焊料元件在升高的溫度下預(yù)熱，以準(zhǔn)備然后熔化。
在此公開(kāi)了多種方法和裝置，用于將觸頭保持到位，以便焊接到電路板或類(lèi)似電子結(jié)構(gòu)上。在圖22A中，夾持裝置400以平面圖示出。夾持裝置400包括框架401，該框架有利于將電觸頭放置在電路板上，如下面進(jìn)一步描述的?？蚣?01包括第一內(nèi)壁402、第二內(nèi)壁403、第三內(nèi)壁404和第四內(nèi)壁405。相應(yīng)的內(nèi)壁402-405以如圖22A所示的垂直方式放置。第一內(nèi)壁402和第三內(nèi)壁404以虛線(xiàn)示為它們?cè)趫D22A中心示出的吸取墊406之下。吸取墊406的目的和功能將在此進(jìn)一步論述。
第一外壁407、第二外壁408、第三外壁409和第四外壁410一同形成四邊結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)限定相應(yīng)的內(nèi)壁402-405，形成框架401。相應(yīng)的外壁407-410形成框架401外側(cè)的外周，同時(shí)內(nèi)壁402-405與它們相應(yīng)的外壁407-410一起形成四個(gè)窗口417a、417b、417c和417d。每個(gè)相應(yīng)的窗口417a-d由框架401的內(nèi)周限定。中心點(diǎn)418形成內(nèi)壁402-405之間的交會(huì)點(diǎn)。
圖22B示出先前在圖22A中示出的夾持裝置400的相反一側(cè)。在圖22B中，可以看到吸取墊406的相反側(cè)，在該圖中，它連接到圖22B中心附近的中心點(diǎn)418上。
圖22C示出圖22B所示的裝置的局部剖面?zhèn)纫晥D。在圖22C中，第四內(nèi)壁405在圖的頂部以剖面圖示出，而在圖22C的下部，示出窗口417a。
圖22D是圖22B中圓圈所示的部分的放大圖。圖22D示出沿著框架401的內(nèi)周所包含的多個(gè)肋420a中的一個(gè)的特寫(xiě)。為了清晰起見(jiàn)，肋在圖22A-C中沒(méi)有標(biāo)示，而在圖22E中詳細(xì)示出，并在下面描述。
圖22E示出圖22B的框架401的透視圖。翼片421在中心點(diǎn)418之下延伸。翼片421可以作用為夾持機(jī)構(gòu)，以幫助將電連接器保持在框架401中，如在此進(jìn)一步描述的。與示為翼片421類(lèi)似的翼片也可以設(shè)置在其他窗口417b、417c和417a內(nèi)。翼片421作用為將電連接器保持在窗口417d內(nèi)，如圖22E所示。然而，應(yīng)指出的是翼片421是框架401的夾持機(jī)構(gòu)的可選特征，且它可以與各種用來(lái)將電連接器保持就位的其他類(lèi)型的裝置和方法一同起作用，該裝置包括但不局限于使用肋，如下面進(jìn)一步描述的。
多個(gè)肋420a-m沿著框架401的窗口417a-d的內(nèi)周設(shè)置。肋420a-m設(shè)置用于在電連接器插入到框架401的窗口417a-d中時(shí)彈性接合在這種電連接器的絕緣部或側(cè)部上。肋420a-m作用為將電連接器保持到位，從而如果框架401顛倒而用來(lái)安裝到電路板上時(shí)，(如下面參照?qǐng)D24所描述的)，電連接器將牢固地保持在框架401之內(nèi)的適當(dāng)位置處，以便被加熱并焊接到電路板上，如下面進(jìn)一步描述的。也就是說(shuō)，肋420a-m可以稍微變形，以利于這種夾持作用。
在圖22E所示的特定用途中，設(shè)置了凸緣422a-d，以便在電連接器放置在窗口417a-d中時(shí)進(jìn)一步將電連接器方方正正地穩(wěn)定在這種窗口417a-d中。電連接器的絕緣基底可以牢固地壓在凸緣422a-d的表面上，以便凸緣422a-d與翼片(如翼片421)和肋420a-m相協(xié)作而一同起作用，形成能夠?qū)㈦娺B接器在電連接器已經(jīng)牢固焊接到電路板或其他電器組件這個(gè)時(shí)刻之前牢固夾持框架401內(nèi)的電連接器的夾持機(jī)構(gòu)。此外，凸緣422a-d也作用為將電連接器保持到位，以便施加給電路板組件的焊球陣列是平面的，由此為焊接施加平整和一致的焊球。
圖23示出包括第一電連接器426在內(nèi)的放大視圖，該電連接器426可以放置在窗口417a中。第二電連接器427構(gòu)造成插入到窗口417b中。第三電連接器428同樣構(gòu)造成插入到窗口417d中，而第四電連接器429構(gòu)造成插入到框架401的窗口417c中。
每個(gè)相應(yīng)的窗口417a-d包括至少一個(gè)沿著互連的壁的內(nèi)周凸出的肋。在圖23中可以看到的肋420a-m適于彈性接合到相應(yīng)的電連接器426-429上。
圖23所示的框架401適于夾持四個(gè)電連接器426-429。然而，對(duì)可以容納在框架401中的電連接器的數(shù)量沒(méi)有限制，而在本發(fā)明精髓和范圍內(nèi)的其他實(shí)施例可以包括在單個(gè)框架401內(nèi)夾持兩個(gè)、三個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或更多個(gè)電連接器的框架401。
在圖23中，其中示出的實(shí)施例沿著相應(yīng)窗口417a-d的內(nèi)周提供了多個(gè)肋。例如，窗口417d在內(nèi)壁(即，第一內(nèi)壁402和第二內(nèi)壁403)上包括兩個(gè)肋。然而，圖23的實(shí)施例中所示的外壁407-410分別只包括一個(gè)肋420。然而，其他結(jié)構(gòu)可以在外壁上提供多個(gè)肋或在內(nèi)壁上提供更少的肋，但是圖23所示的結(jié)構(gòu)已經(jīng)證實(shí)是滿(mǎn)意的。翼片421一般取向?yàn)榇怪庇趦?nèi)壁402、403，并定位成利于電連接器428在壁402、403、408和407的周邊之內(nèi)固定。可以看出每個(gè)外壁407-410為兩個(gè)窗口提供邊界，如圖23所示。例如，第一外壁407為窗口417c和窗口417d形成邊界。
圖24示出采用夾持裝置400的一種裝置，以便將電連接器精確地移動(dòng)、放置到電路板434上，并然后利于電連接器附著到電路板434上。在圖24中，夾持裝置400已經(jīng)顛倒，而機(jī)器人臂435借助于吸取尖端437拾取夾持裝置400，該吸取尖端437利用真空力以可逆方式附著到位于夾持裝置400中心附近的吸取墊406上。電連接器426、427、428和429保持在顛倒位置下的夾持裝置400中，由此使得焊球可與電路板434接觸。一旦帶有電連接器426-428的夾持裝置400放置到電路板434上，組件被加熱以利于焊球熔接到電路板434上的軌跡上，由此形成電連接器426-429與電路板434的結(jié)合，完成了電路。一旦進(jìn)行冷卻，就可以簡(jiǎn)單地去除或摘掉(crop off)夾持裝置400，保留電連接器426-429牢固地固定到電路板434上。
在其他用途中可以手動(dòng)將夾持裝置400放置到位，或者利用圖24所示之外的其他一些將夾持裝置400放置到電路板434上的機(jī)械裝置。此外，如圖24所示帶有吸取尖端437的機(jī)器人臂435也可以用來(lái)放置如圖25-26所示的夾持裝置。
再參考圖25，作為本發(fā)明的另一實(shí)施例，示出了夾持裝置500，該夾持裝置具有平坦底部501，該底部具有第一側(cè)507(頂側(cè))和第二側(cè)502(相對(duì)側(cè)或底側(cè))。平坦底部501包括第一端511和第二端512。在第一端511處，第一壁503垂直于平坦底部501。第二壁504也垂直于平坦底部501。圖25所示的實(shí)施例僅包含兩個(gè)壁和一個(gè)平坦底部501，但在本發(fā)明的實(shí)踐中，同樣有可能在平坦底部501上設(shè)置一個(gè)壁、三個(gè)壁、四個(gè)壁或更多個(gè)壁(在多側(cè)面結(jié)構(gòu)中)。圖25中示出包括彈性元件505a-h的夾持機(jī)構(gòu)。一個(gè)或多個(gè)彈性元件505a-h可以包括細(xì)長(zhǎng)主體，同時(shí)該細(xì)長(zhǎng)主體具有第一端和第二端，第一端固定到平坦底部501上，而第二端具有鉤部。鉤部可以取向?yàn)榈挚侩娺B接器并相對(duì)平坦底部501約束電連接器，如相對(duì)于圖26在此進(jìn)一步描述的。
平坦底部501的第二側(cè)502(即，圖25中所見(jiàn)的底側(cè))可以接收吸力，該吸力有助于夾持裝置500的移動(dòng)和放置，與圖24所示的類(lèi)似。夾持裝置500可以沿著其中心包括一條中線(xiàn)506，且相對(duì)的彈性元件505a-h處于成對(duì)構(gòu)型。例如，彈性元件505e與彈性元件505g相對(duì)并成對(duì)，以從兩側(cè)固定電連接器510d，如圖26中進(jìn)一步示出的。類(lèi)似的彈性元件505a-h的對(duì)包括以下各對(duì)(1)505a/505f、(2)505b/505c、(3)505d/505h。在本發(fā)明其他應(yīng)用中，可以用更多或更少的彈性元件505a-h來(lái)夾持每個(gè)相應(yīng)的電連接器510a-d。然而，圖25所示的特定實(shí)施例為每個(gè)電連接器510a-d采用兩對(duì)彈性元件。
在圖26中，根據(jù)圖25所示的本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)踐，電連接器510a-d被示出處于它們相對(duì)于平坦底部501被夾持或固定的位置處。此外，在本發(fā)明的實(shí)踐中，可以通過(guò)夾持裝置500來(lái)夾持僅一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或更多個(gè)電連接器510a-d。此外，也可以采用彈性元件505a-h的其他布置來(lái)執(zhí)行與圖26所示相同或類(lèi)似的夾持功能。通常，彈性元件505a-h可以形成相對(duì)的元件對(duì)，其中，它們一同作用而將夾持力施加到電連接器510a-d上。相對(duì)的彈性元件505a-h可以包括位于平坦底部501第一端511附近的第一元件、和位于平坦底部501第二端512附近的第二元件。此外，第三元件可以沿著中線(xiàn)506定位，其中，夾持裝置500構(gòu)造成夾持一個(gè)或多個(gè)電連接器510a-d。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解到本論述僅為示例性實(shí)施例的描述，而不用來(lái)限制本發(fā)明的更廣泛的方面，該廣泛的方面在示例性構(gòu)造中體現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種電連接器，包括(a)第一連接單元，所述第一連接單元包括第一絕緣基底，該第一絕緣基底具有第一側(cè)和第二側(cè)；(b)第一細(xì)長(zhǎng)觸頭，其安裝在所述第一連接單元內(nèi)，所述第一細(xì)長(zhǎng)觸頭包括第一懸臂，所述第一細(xì)長(zhǎng)觸頭大致從所述第一絕緣基底的所述第一側(cè)延伸到所述第二側(cè)；(c)第一焊料部分，所述第一細(xì)長(zhǎng)觸頭熔接到所述第一焊料部分上，所述第一焊料部分靠近所述第一絕緣基底的所述第一側(cè)定位；(d)第二連接單元，所述第二連接單元包括第二絕緣基底，該第二絕緣基底具有第一側(cè)和第二側(cè)；(e)第二細(xì)長(zhǎng)觸頭，其安裝在所述第二連接單元內(nèi)，所述第二細(xì)長(zhǎng)觸頭包括第二懸臂，所述第二細(xì)長(zhǎng)觸頭大致從所述第二絕緣基底的所述第一側(cè)延伸到所述第二側(cè)；(f)第二焊料部分，所述第二細(xì)長(zhǎng)觸頭熔接到所述第二焊料部分上，所述焊料部分靠近所述第二絕緣基底的所述第一側(cè)定位；以及(g)其中，在所述第一懸臂相對(duì)所述第二懸臂偏轉(zhuǎn)時(shí)，所述第一和所述第二細(xì)長(zhǎng)觸頭各自提供相應(yīng)的回復(fù)力，其中，所述第一細(xì)長(zhǎng)觸頭和所述第二細(xì)長(zhǎng)觸頭彈性地保持為導(dǎo)電結(jié)合體。
2.如權(quán)利要求1所述的電連接器，其中，第一和第二連接單元是可互換的。
3.如權(quán)利要求2所述的電連接器，其中，所述連接器包括在所述第一絕緣基底的第一側(cè)上的焊料部分的第一陣列以及在所述第二絕緣基底的所述第一側(cè)上的焊料部分的第二陣列，由此形成共面陣列。
4.如權(quán)利要求3所述的電連接器，其中，焊料部分的所述第一陣列的所述焊料部分以及焊料部分的所述第二陣列的焊料部分是球形的。
5.如權(quán)利要求1所述的電連接器，其中，所述第一連接單元的第一懸臂和所述第二連接單元的第二懸臂彼此為鏡像地彎曲。
6.如權(quán)利要求2所述的電連接器，其中第一絕緣基底包括第一邊緣，所述第一邊緣設(shè)置互鎖突起，該互鎖突起能夠與來(lái)自第三絕緣基底的相應(yīng)的互鎖突起配合而形成陣列。
7.如權(quán)利要求1所述的電連接器，其中，第一細(xì)長(zhǎng)觸頭設(shè)置成觸頭組。
8.如權(quán)利要求1所述的電連接器，其中，所述第一細(xì)長(zhǎng)觸頭包括過(guò)模制部，其中，所述過(guò)模制部適于促使將所述觸頭保持在所述第一絕緣基底內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的電連接器，其中，所述第一細(xì)長(zhǎng)觸頭從載帶沖壓成觸頭組，另外，所述第一細(xì)長(zhǎng)觸頭駐留于孔中，且所述觸頭組適于插入到所述第一絕緣基底的所述孔中。
10.如權(quán)利要求9所述的電連接器，其中，所述觸頭組由聚合材料過(guò)模制。
11.如權(quán)利要求10所述的電連接器，其中，所述聚合材料為液晶聚合物。
12.一種適于安裝在相對(duì)的電路板之間的電連接器陣列，包括(a)第一連接單元，第一連接單元包括第一絕緣基底，該第一絕緣基底具有第一側(cè)和第二側(cè)；(b)多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)觸頭，其安裝在所述第一連接單元內(nèi)，所述多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)觸頭包括多個(gè)第一懸臂，所述多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)觸頭彼此大致平行地并在所述絕緣基底的第一側(cè)和第二側(cè)之間延伸，所述多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)觸頭各自包括第一端和第二端；(c)多個(gè)第一焊球，其熔接到所述多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)觸頭的所述第一端上，所述多個(gè)第一焊球保持在靠近第一絕緣基底的所述第一側(cè)附近的位置處，所述多個(gè)第一觸頭的所述第二端適于彈性地配合電觸頭；(d)第二連接單元，用于匹配到第一連接單元上，第二連接單元包括具有第一側(cè)和第二側(cè)的第二絕緣基底；(e)多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)觸頭，其安裝在所述第二連接單元內(nèi)，所述多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)觸頭包括多個(gè)第二懸臂，所述多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)觸頭彼此大致平行地并在所述第二絕緣基底的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)之間延伸，所述多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)觸頭包括第一端和第二端；(f)多個(gè)第二焊球，其熔接到所述多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)觸頭的所述第一端上，所述多個(gè)焊球靠近所述第二絕緣基底的所述第一側(cè)；以及(g)所述多個(gè)第一懸臂和所述多個(gè)第二懸臂在所述第一絕緣基底與所述第二絕緣基底匹配時(shí)在彼此上施加相反指向的回復(fù)力。
13.如權(quán)利要求12所述的電連接器陣列，其中，所述多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)觸頭中的至少一個(gè)包括曲線(xiàn)觸頭，所述曲線(xiàn)觸頭具有第一端和第二端，所述曲線(xiàn)觸頭在距所述觸頭的所述第一端規(guī)定距離處具有第一彎曲部。
14.如權(quán)利要求13所述的電連接器陣列，其中，所述曲線(xiàn)觸頭還包括第一曲線(xiàn)部分，該第一曲線(xiàn)部分在所述第一彎曲部和所述曲線(xiàn)觸頭的所述第二端之間延伸。
15.如權(quán)利要求14所述的電連接器陣列，其中，所述曲線(xiàn)觸頭還包括第二彎曲部，該第二彎曲部在所述第一曲線(xiàn)部分和所述觸頭的所述第二端之間。
16.如權(quán)利要求14所述的電連接器陣列，其中，所述曲線(xiàn)觸頭包括匹配部分，該匹配部分在所述第二彎曲部和所述觸頭的所述第二端之間。
17.如權(quán)利要求16所述的電連接器陣列，其中，所述匹配部分是直的。
18.如權(quán)利要求16所述的電連接器陣列，其中，所述匹配部分是彎曲的。
19.如權(quán)利要求14所述的電連接器陣列，其中，所述多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)觸頭中的觸頭和所述多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)觸頭中的觸頭各自包括至少一個(gè)曲線(xiàn)部分。
20.如權(quán)利要求19所述的電連接器陣列，其中，所述電連接器陣列還包括第三連接單元，所述第一和第三連接單元各自具有互鎖塊，所述第一和第三連接單元的互鎖塊彼此配合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電連接器和電子器件。該電連接器是相反性質(zhì)的或不是由性別特定的，其具有至少兩個(gè)部分，它們壓或匹配到一起而形成連接器。第一連接單元和基本上相同的第二連接單元連接。為了連接，提供了細(xì)長(zhǎng)懸臂型導(dǎo)電觸頭，其與相應(yīng)絕緣殼體的孔或槽內(nèi)的相匹配的第二組細(xì)長(zhǎng)懸臂型導(dǎo)電觸頭連接。為了細(xì)長(zhǎng)觸頭與外部電路板軌跡等互連而提供了焊料部分或焊球。焊球還可以作用為將懸臂觸頭的第一端保持在相對(duì)的適于彼此匹配的絕緣基底中的適當(dāng)位置處。連接器可以設(shè)置成兩部分共面陣列。相對(duì)的觸頭彼此抵靠，以在絕緣殼體內(nèi)所需的位移總量最小的方式形成彈性電連通。
文檔編號(hào)H01R13/02GK1482706SQ03133150
公開(kāi)日2004年3月17日 申請(qǐng)日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月30日
發(fā)明者約翰·J·阿什曼, 門(mén)羅·韋莫, 珍妮弗·哈蒙德, 哈蒙德, 約翰 J 阿什曼, 韋莫 申請(qǐng)人:阿維科斯公司