專利名稱：電觸點的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及電觸點領(lǐng)域，更具體涉及電觸點的制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電觸點設(shè)計包括由彈性材料構(gòu)成的插入器和由金屬絲球構(gòu)成的插入器。這兩種技術(shù)方案在設(shè)計方面都存在固有的局限性。當前的彈性材料在經(jīng)過一段時間后和在超過一定溫度的情況下不能夠維持足夠的接觸彈力并且具有小的加工高度范圍。由金屬絲球構(gòu)成的插入器是易碎的，容易松脫，經(jīng)常需要高成本的檢查，所提供的觸點行程是有限的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種利用金屬成形、掩模、蝕刻以及焊接技術(shù)制造電觸點的方法。該方法能夠生產(chǎn)大量的能夠用在插入器或其他裝置中的專用電觸點，包括非永久性或永久性的電連接，以提供接觸摩擦、柔軟彈性剛度、耐久性以及大行程。
下面結(jié)合附圖的具體說明以舉例方式示出了本發(fā)明的原理，從這些詳細描述可以明顯地看出本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點。
附圖簡要說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的包括多個金屬化孔的印刷電路板的實施例的透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的包括多個穹面隆起的金屬板的實施例的透視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明在對板形成掩模和蝕刻以形成多個電觸點后的圖2中所示金屬板的透視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明通過將圖3中所示的金屬板焊接到圖1中所示印刷電路板所形成的結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明在將單個電觸點之間的連接部分蝕刻掉后的圖4中的結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明在電觸點被鍍金屬后的圖5中的結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明制造電觸點的方法的一個流程圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明制造包括微星輪式觸點的插入器的方法的一個流程圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明制造包含微星輪式觸點和球柵陣列(BGA)的多個球的插入器的方法的流程圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明制造微星輪式觸點的方法的流程圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的具有三個支腿的微星輪式觸點的實施例的透視圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的在基板上的多個具有三個支腿的微星輪式觸點的實施例的透視圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的截面圖，它示出了設(shè)置在基板的第一側(cè)上的微星輪式觸點和設(shè)置在基板的第二側(cè)上的球柵陣列(BGA)的多個球。
具體實施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的包括多個金屬化孔106的印刷電路板(PCB)的一個實施例的透視圖。在本發(fā)明的一個實施例中，在印刷電路板基板100的兩個側(cè)面上鍍有銅，然后這些銅被蝕刻并留下圍繞著基板相對的兩側(cè)上的各個孔102的銅區(qū)104。雖然該實施例中的銅區(qū)104的形狀稍微呈橢圓形，但是本發(fā)明范圍內(nèi)，其他形狀的銅區(qū)104也將同樣很好地發(fā)揮作用。例如，在本發(fā)明的一些實施例中，銅區(qū)104可為圓形、正方形、矩形或其他更復雜的形狀。雖然銅是優(yōu)選金屬，但是本發(fā)明的其他實施例也可使用其他鍍層材料?；?00可包括多種材料，通常選擇的材料是玻璃纖維。然后鉆出穿過銅區(qū)104中心的孔102。接著所述孔形成的圓筒被金屬化，以連接在基板100的相對側(cè)面上的相應銅區(qū)104，從而形成金屬化孔陣列106。可以通過任何標準PCB制造系統(tǒng)來形成鉆孔和鍍金屬的PCB，并且所述鉆孔和被鍍的PCB將作為多個專用電觸點的基板，所述多個專用電觸點在這里指微星輪式觸點。帶有這些微星輪式觸點的PCB可用作電子系統(tǒng)中的插入器。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的包括多個穹面隆起的金屬板的實施例的透視圖。金屬板200被加工為包括多個小穹面隆起202。所述金屬板200可由銅或本發(fā)明的任何特定實施例所需的其他導電金屬制成。穹面隆起202的尺寸也可以是根據(jù)本發(fā)明的任何特定實施例需要改變。在本發(fā)明的一個實施例中，在金屬板200中的穹面隆起202與PCB基板100上的金屬化孔102是一一對應的，然而本發(fā)明的其他實施例無需保持這種一一對應的關(guān)系。
圖3是根據(jù)本發(fā)明在對板200進行掩模和蝕刻以形成多個微星輪式觸點后的圖2中所示金屬板的透視圖，其中每一個微星輪式觸點在其自身的基座304上。在金屬板200被掩模和蝕刻以后，留下微星輪式觸點300、基座304以及單個基座304之間的連接部分302，形成一個經(jīng)過蝕刻的金屬板310。應該注意的是，雖然圖3示出了微星輪式觸點300的規(guī)則陣列，但是無需使多個微星輪式觸點形成規(guī)則陣列，而是可以只在所需要的位置形成微星輪式觸點并可以用更長的連接部分302來連接多個微星輪式觸點300。
圖4是根據(jù)本發(fā)明通過將圖3中所示的金屬板焊接到圖1中所示的印刷電路板上形成的結(jié)構(gòu)的透視圖。將已蝕刻的金屬板310焊接到圖1中所示的PCB結(jié)構(gòu)上，從而形成由相應的微星輪式觸點300陣列覆蓋的金屬化孔陣列106?？蓪⒑噶辖z網(wǎng)印刷到金屬化孔陣列106上以便只覆蓋需要與微星輪式觸點300形成電連接的露出的金屬區(qū)104。在該工序中的這一位置，使單個的微星輪式觸點300與PCB基板100中圍繞相應通路孔102的單個的金屬區(qū)104物理連接和電連接。
圖5是根據(jù)本發(fā)明在將單個微星輪式觸點之間的連接部分蝕刻掉后的圖4中所示結(jié)構(gòu)的一個透視圖。在該工序的這一位置，通過將單個微星輪式觸點之間所有連接部分302蝕刻掉使所有的微星輪式觸點300彼此之間被物理分離和電分離。應該注意的是，在本發(fā)明的一些實施例中，可能需要在完成插入器時使多個微星輪式觸點300彼此之間物理連接和電連接。在這種情況下，對PCB基板100及薄金屬板200的掩模和蝕刻可被設(shè)計成，能夠留下更大的圍繞PCB通孔102的金屬區(qū)104以使得多個通孔電連接，并且可使薄金屬板200的相應區(qū)域未被蝕刻以便稍后焊接到金屬化孔陣列106上。本發(fā)明的這樣一個可選擇的實施例可用于電源連接，電源連接通常需要高的載流能力。
圖6是根據(jù)本發(fā)明在微星輪式觸點被鍍金屬后的圖5中所示結(jié)構(gòu)的透視圖。在本發(fā)明的一個實施例中，微星輪式觸點300可鍍鎳和金，以提高它們的耐久性和導電性，從而形成鍍有金屬的微星輪式觸點陣列600。
圖7是根據(jù)本發(fā)明制造微星輪式觸點300的方法的流程圖。在步驟702中，對PCB基板100進行鍍覆、蝕刻以及鉆孔以在基板100中形成多個金屬化孔106。在步驟704中，在第一金屬板200中形成多個穹面隆起。在本發(fā)明的一個實施例中，第一金屬板可為銅制的。在步驟706中，在第一金屬板200上形成第一掩模層。在步驟708中，第一金屬板200中沒有受到掩模保護的區(qū)域被完全蝕刻掉，產(chǎn)生多個微星輪式觸點300、基座304以及連接部分302。在步驟710中，在清除了掩模層以后，將包括多個微星輪式觸點300的第一金屬板200與基板100中的多個金屬化孔106焊接在一起。在步驟712中，在第一金屬板200上形成第二掩模層。在步驟714中，通過蝕刻將第一金屬板200中所有未受到第二掩模層保護的區(qū)域完全去除。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，連接部分302未受到第二掩模層保護并在該蝕刻步驟被去除。在步驟716中，多個微星輪式觸點300被鍍金屬。
應用和圖形化第一掩模層的一些方法可能具有的困難是，在不規(guī)則的表面(諸如由在金屬板中形成多個穹面隆起的步驟704中所得到的表面)上形成滿足要求的掩模層。此外，一些光刻系統(tǒng)對于在不規(guī)則表面上將掩模層圖形化可能也具有困難，尤其是對于穹面隆起的側(cè)面。當使用不能在不規(guī)則的表面上形成合適的掩模層的掩模系統(tǒng)時，可能需要與圖7中所示不同的順序執(zhí)行本發(fā)明的步驟。為此，在本發(fā)明的一些實施例中，在執(zhí)行在第一金屬板中形成多個穹面隆起的步驟704之前執(zhí)行在第一金屬板上形成第一掩模層的步驟706是有利的。
圖8是根據(jù)本發(fā)明制造包含微星輪式觸點的插入器的方法的流程圖。在本發(fā)明的這個實施例中所示的制造包含微星輪式觸點的插入器的方法包括圖7中所示方法的步驟，另外增加了最好在印刷電路板基板的相對一側(cè)上形成額外的多個微星輪式觸點的步驟。如參照圖7所述的，在步驟716中，多個微星輪式觸點300被金屬鍍。在步驟802中，在第二金屬板200中形成多個穹面隆起。如果需要的話，該步驟802可與步驟702同時進行。在步驟804中，在第二金屬板200上形成第三掩模層。如果需要的話，該步驟804可與步驟706同時進行。在步驟806中，在第二金屬板200中沒有受到第三掩模層保護的區(qū)域被完全蝕刻掉，產(chǎn)生多個微星輪式觸點300。如果需要的話，該步驟806可與步驟708同時進行。在步驟808中，在清除了第三掩模層以后，將包括多個微星輪式觸點300的第二金屬板200與多個金屬化孔106焊接在一起。如果需要的話，該步驟808可與步驟710同時進行。在步驟810中，在第二金屬板200上形成第四掩模層。如果需要的話，該步驟810可與步驟712同時進行。在步驟812中，通過蝕刻將第二金屬板200中所有未受到第四掩模層保護的區(qū)域完全去除。如果需要的話，該步驟812可與步驟714同時進行。在步驟814中，對第二次形成的多個微星輪式觸點300進行金屬鍍。如果需要的話，該步驟814可與步驟716同時進行。再次，在本發(fā)明的一些實施例中，最好在薄金屬板中形成穹面隆起之前在薄金屬板上形成掩模層。本發(fā)明的這個實施例(圖8)可用于制造雙重的微星輪式觸點插入器，所述雙重的微星輪式觸點插入器是用在印刷電路板和電路模塊(諸如專用集成電路(ASIC)組件或多芯片模塊)之間。該雙重的微星輪式觸點插入器易于從印刷電路板取下并且無需對電路板進行高費用的再加工。這樣，能夠在需要時快速方便地更換電路模塊，其中包括當場更換。
圖9是根據(jù)本發(fā)明制造包含微星輪式觸點和球柵陣列(BGA)的多個球的插入器的方法的流程圖。在本發(fā)明的這個實施例中，制造包含微星輪式觸點和BGA球的插入器的方法包括圖7中所示方法的步驟，另外增加了最好在印刷電路板基板的相對一側(cè)上形成多個BGA球的步驟。如參照圖7所述的，在步驟716中，多個微星輪式觸點300被鍍金屬。在步驟902中，將球柵陣列(BGA)的多個球連接到基板的與微星輪式觸點相對的側(cè)面上。再次，在本發(fā)明的一些實施例中，最好在薄金屬板中形成穹面隆起之前在薄金屬板上形成掩模層。通過制造在一側(cè)上具有微星輪式觸點并在另一側(cè)上具有BGA球的插入器，較薄的金層可用在與該插入器的中BGA側(cè)連接的印刷電路板上。這能夠用標準BGA的連接方法來將插入器安裝到印刷電路板上。雖然本發(fā)明的這個實施例(圖9)能夠減少在印刷電路板上進行高費用的鍍覆，但是，雙重的微星輪式觸點插入器(圖8)比微星輪式觸點和BGA插入器更易于再加工。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的制造微星輪式觸點的方法的流程圖。在本發(fā)明的一個與圖7中所示的方法相似的實施例中，在將微星輪式觸點制成穹面隆起之前將金屬板蝕刻成微星輪式觸點的構(gòu)造。該方法采用的是在形成穹面隆起之前對金屬板進行掩模和蝕刻，消除在穹面隆起表面進行掩模和蝕刻的困難。在步驟702中，對PCB基板100進行鍍覆、蝕刻以及鉆孔以形成多個金屬化孔106。在步驟706中，在第一金屬板200上形成第一掩模層。在步驟708中，在第一金屬板200中沒有受到掩模保護的區(qū)域被完全蝕刻掉，產(chǎn)生多個微星輪式觸點300、基座304以及連接部分302。在步驟1000中，將一種基本上不可壓縮的材料沉積在蝕刻于金屬板中的微星輪式觸點的支腿之間。采用該基本上不可壓縮的材料能夠在形成穹面隆起的步驟704中防止微星輪式觸點的支腿出現(xiàn)不正常的彎曲。所述基本上不可壓縮的材料可包括一種諸如塑模石膏的材料，本發(fā)明的一個實施例使用絲網(wǎng)印刷方法來涂覆這種材料。接著，在步驟704中，在第一金屬板200中形成多個穹面隆起。在步驟1002中，將所述基本上不可壓縮的材料從微星輪式觸點的支腿之間去除。根據(jù)所使用的材料，可通過溶解或其他等效方法將所述基本上不可壓縮的材料去除。在步驟710中，在清除了掩模層以后，將包括多個微星輪式觸點300的第一金屬板200與多個金屬化孔106焊接在一起。在步驟712中，在第一金屬板200上形成第二掩模層。在步驟714中，通過蝕刻將第一金屬板200中所有未受到第二掩模層保護的區(qū)域完全去除。在步驟716中，多個微星輪式觸點300被鍍金屬。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的具有三個支腿的微星輪式觸點的實施例的透視圖。其中示出了與基板100中圍繞金屬化孔102的金屬區(qū)104連接的具有三個支腿的微星輪式觸點1100。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的在基板100上的多個具有三個支腿的微星輪式觸點1100的實施例的透視圖。雖然該圖中示出了微星輪式觸點1100的規(guī)則陣列，但是根據(jù)多個具有三個支腿的微星輪式觸點1100的應用需要，本發(fā)明的其他實施例也可使用微星輪式觸點1100的不規(guī)則排列。此外，在本發(fā)明范圍內(nèi)，根據(jù)應用需要可使微星輪式觸點具有任何數(shù)量(多于一個)的支腿。
在本發(fā)明的一個特定實施例中，最好將微星輪式觸點300設(shè)置在基板100的第一側(cè)上，而將球柵陣列(BGA)球1000設(shè)置在基板100的第二側(cè)上，從而形成用于電路板與電子器件(諸如多芯片組件(MCM))的非永久性連接中的插入器。圖13是這樣一個實施例的一個截面圖。圖13中所示的本發(fā)明的這個實施例示出了設(shè)置在基板100的第一側(cè)上的多個微星輪式觸點300以及設(shè)置在基板100的第二側(cè)上的球柵陣列(BGA)球1300，利用與微星輪式觸點300接觸的金屬區(qū)104所圍繞的金屬化孔102將它們連接在一起。本發(fā)明的這個實施例可用作一種用于電路板與電子器件(諸如多芯片組件)的非永久性連接中的插入器，而該插入器通過球柵陣列(BGA)球1300與電路板連接。可以用參照圖9所述方法來制造本發(fā)明的這個實施例。
所得到的微星輪式觸點被進一步披露在與本申請同時申請的系列名稱為“Electrical Contact”的美國專利申請中，該專利申請在這里作為參考文獻包括進來。另一種制造微星輪式觸點的方法披露在與本申請同時申請名稱為“Method for the Fabrication of ElectricalContacts”的美國專利申請中，該專利申請在這里作為參考文獻包括進來。
權(quán)利要求
1.一種用于制造電觸點的方法，包括以下步驟a)以金屬化的方式在基板(100)中形成多個通孔(102)；b)在第一金屬板(200)上形成多個穹面隆起(202)；c)在所述第一金屬板(200)上設(shè)置第一掩模層；d)對所述第一金屬板(200)中所有未受到所述第一掩模層保護的區(qū)域進行第一次蝕刻，從而產(chǎn)生多個電觸點(300)，其中所述電觸點300包括螺旋形支腿，所述螺旋形支腿(108)被構(gòu)型成可以在金屬墊上產(chǎn)生摩擦接觸作用；e)將所述已蝕刻的第一金屬板(310)與所述多個金屬化孔(102)焊接在一起；f)在所述已蝕刻的第一金屬板(310)上設(shè)置第二掩模層；g)對所述已蝕刻的第一金屬板(310)中所有未受到所述第二掩模層保護的區(qū)域進行第二次蝕刻，使得所述多個電觸點(300)中至少有一部分的物理和電分開。
2.如權(quán)利要求1所述的電觸點的制造方法，其特征在于，所述金屬板200是銅制的。
3.如權(quán)利要求1所述的電觸點的制造方法，還包括以下步驟h)在第二金屬板(200)中形成多個穹面隆起(202)；i)在所述第二金屬板(200)上設(shè)置第三掩模層；j)對第二金屬板(200)中所有未受到所述第三掩模層保護的區(qū)域進行第一次蝕刻，從而產(chǎn)生多個電觸點(300)，其中所述電觸點(300)包括螺旋形支腿，所述螺旋形支腿(108)被構(gòu)型成可以在金屬墊上產(chǎn)生摩擦接觸作用；k)將所述已蝕刻的第二金屬板(310)焊接到所述基板(100)上與所述已蝕刻的第一金屬板(310)相對一側(cè)上的所述多個金屬化孔(102)上；l)在所述已蝕刻的第二金屬板(310)上設(shè)置第四掩模層；以及m)對所述已蝕刻的第二金屬板(310)中所有未受到所述第四掩模層保護的區(qū)域進行第二次蝕刻，使得所述多個電觸點(300)中至少一部分的物理和電分開。
4.如權(quán)利要求3所述的電觸點的制造方法，其特征在于，所述已蝕刻的第一金屬板(310)的第二次蝕刻和所述已蝕刻的第二金屬板(310)的第二次蝕刻至少部分地同時進行。
5.如權(quán)利要求1所述的電觸點的制造方法，還包括以下步驟h)為所述基板(100)的與所述多個電觸點(300)相對一側(cè)上的所述多個金屬化孔(102)增加多個球柵陣列球(1300)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用金屬成型、掩模、蝕刻以及焊接技術(shù)制造電觸點的方法。該方法能夠生產(chǎn)多個的專用電觸點(300)，所述專用電觸點能夠用在插入器或其他裝置中進行非永久性或永久性的電連接，該電連接能提供摩擦接觸、柔軟彈性剛度、耐久性以及大行程。
文檔編號H01R12/04GK1400696SQ02127068
公開日2003年3月5日 申請日期2002年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月27日
發(fā)明者B·E·克萊門茨, J·M·懷特 申請人:惠普公司