專利名稱：具有bga連接的印刷電路板組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有球柵陣列(BGA)連接的印刷電路板組件。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，球柵陣列連接器是眾所周知的，美國專利號5,730,606里廣泛論述了該類連接器，其整個內(nèi)容在這里并入作為參考。這類連接器通常包括可熔元件(最好是球形的焊球)，可熔元件位于電路基板的電接觸片(contact pad)上或置于一個球形的收容孔(pocket)中。多個焊球通常作為一個球柵陣列引用。一個集成電路可以安裝在一個塑料或陶瓷的基板PCB材料(FR-4)上，和球柵陣列形成電連接。球柵陣列連接器的優(yōu)點在于封裝尺寸更小、優(yōu)良的電性能和更低的輪廓線(profile)。
球柵陣列已經(jīng)用于與印刷電路板連接。例如，F(xiàn)CI Electronics公司的美國專利號6,183,301 B1和6,083,047已經(jīng)公開了具有球柵陣列連接的印刷電路板，其整個內(nèi)容在這里并入作為參考。一般地，本發(fā)明涉及一種具有改進的BGA連接的改進了的電連接器。在一個實施例中，本發(fā)明涉及在印刷電路板的走線和可熔元件或焊球之間具備改進連接的改進了的印刷電路板組件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個電連接器包括具有一個基底的外殼、至少一個電路板、至少一個可熔元件和一個金屬元件。至少一個電路板置于所述外殼內(nèi)，并包含至少一條信號線。至少一個可熔元件置于外殼的基底內(nèi)，金屬元件把信號線的第一個端點連接到至少一個可熔元件上。盡管金屬元件可以有許多實施例，但是金屬元件最好有一對臂狀物，在其之間安裝至少一個電路板。
連接器也可以具有至少一個焊片，其把金屬元件連接到信號線的第一個端點上。焊片最好置于印刷電路板的一個側(cè)面的一部分上。在另一個優(yōu)選的實施例中，連接器具有另一個置于焊片另一側(cè)面上的焊片，使得金屬元件和兩個焊片相接觸，從而在至少一個可熔元件和印刷電路板信號線之間形成電連接。
在一個優(yōu)選的實施例中，至少一個電路板包括一個可以插入到外殼中并從外殼拔出的組件。至少一個印刷電路板最好插入外殼基底的一個插槽中，且金屬元件置于基底插槽內(nèi)。
外殼基底最好在每個插槽內(nèi)具有一些貫穿孔，貫穿孔與印刷電路耦合組件的每條信號線相對應(yīng)。每個貫穿孔下方有一個內(nèi)置可熔元件的收容孔。每個金屬元件最好從插槽開始穿過貫穿孔延伸至收容孔中。于是形成一個從信號線到金屬元件再到可熔元件的電連接。通過把其它電子元件的焊片的接點與此可熔元件相匹配，可以使其它電氣元件和此連接器相匹配。
在其他優(yōu)選實施例中，沒有使用金屬元件。在這些實施例中，電路板組件插入一個基底插槽中，焊劑被加熱后在基底插槽內(nèi)流動，從而在焊劑和電路板信號線之間形成電連接。焊劑還流過基底從而與可熔元件相接。于是形成一個從PCB信號線到焊劑再到可熔元件的電連接。
本發(fā)明的其他特性將在下文闡述。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的連接器的組件圖；圖2是圖1示出的優(yōu)選實施例的一部分的組件圖；圖3是圖1示出的連接器的基底部分的一個優(yōu)選實施例的頂部透視圖；圖3A是圖3中的細節(jié)部分3A的放大圖；圖4是圖3示出的基底的底部透視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的一個印刷電路板和一個基底的組件圖；圖5A是根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的一個印刷電路板和一個基底的組件圖；圖5B是穿過已安裝組件的圖5A示出的一個基底收容孔的剖面圖；圖6A是根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的一個印刷電路板和一個基底的組件圖；圖6B是穿過已安裝組件的圖6A示出的一個基底收容孔的剖面圖；圖7是一個將要連接到一個電氣元件上的圖1示出的連接器的優(yōu)選實施例的側(cè)視圖。
具體實施例方式
圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的一個電連接器10的一個優(yōu)選實施例的組件。如此實施例所示，連接器10是一個直角連接器，但這并不是必需的。連接器10最好有一個外殼12，多個印刷電路板組件14和一個基底16。其中印刷電路板組件最好可以從外殼12上拔出。
在圖1的優(yōu)選實施例中，連接器10有五個印刷電路板組件14。本發(fā)明的連接器10可以有任意數(shù)量的印刷電路板14，為了說明的目的，圖中顯示了十一個。印刷電路板14可以包含許多應(yīng)用程序以及與應(yīng)用程序有關(guān)的電路。
圖1描述了外殼12的一個實施例的一部分。外殼12可以使用任何合適的材料制成，譬如熱塑性塑料。外殼12有多個導(dǎo)入孔(leadin hole)18。導(dǎo)入孔用于安插適配連接器(圖中沒有示出)的端子。外殼12可以有任意數(shù)量的導(dǎo)入孔，因此圖1只示出了外殼12的一部分。如圖所示，每個導(dǎo)入孔18和印刷電路板組件14的接觸端子20對齊。
每個圖2所示的印刷電路板組件14最好包括一個基板16，基板上有多條信號線22和多條地線24?；?6有一個與地線24相通的接地觸點。接地觸點最好是一個可熔元件，焊球則更佳。在一個優(yōu)選實施例中，多個印刷電路板焊片28可連接到信號線22上。在其他優(yōu)先實施例中，沒有使用焊片。印刷電路板焊片28最好是由焊料構(gòu)成。置于基板上方的是一種介電材料，譬如可以是一個絕緣隔板30。置于絕緣隔板上方的是一個絕緣罩32。介電材料30和絕緣罩32連接到基板16上，以形成一個圖2所示的印刷電路板組件14。置于每個信號線22的一端的是一個接觸端子20。如圖1和圖2所示，接觸端子20和外殼的導(dǎo)入孔18對齊。接觸端子20用于接納其他連接器相應(yīng)的觸點，從而在信號線22和其他電氣元件之間形成電連接。
圖3和圖4的透視圖示出的是一個外殼基底16，其連接在圖1所示的印刷電路板組件14上。圖3是基底16的頂部透視圖，圖4是基底16的底部透視圖。外殼基底16最好由高溫塑料材料制成?；?6最好構(gòu)造成一個單片并被澆鑄，但不必一定如此。如圖6的剖面圖(下文將闡述)所示，基底16用于在信號線22和電線24與其他電氣元件，譬如印刷電路版，之間形成連接。
如圖3所示，可以有多個插槽36置于基底16內(nèi)。每個插槽36可以安插一個如組件圖5A所示的印刷電路板組件14。盡管圖5顯示只有一個印刷電路板組件14將要插入到一個插槽36中，但應(yīng)理解印刷電路板組件14可以置于如圖1所示的每個基底插槽36中?？梢赃M一步理解，基底16可以包含任意數(shù)量的插槽36。
在每個插槽內(nèi)有多個貫穿孔38。一個貫穿孔38對應(yīng)于印刷電路板的一條信號線22，這點根據(jù)圖5最容易理解?？梢允褂萌我鈹?shù)量的貫穿孔。貫穿孔38從基底頂部延伸到基底底部內(nèi)置的收容孔39，參考圖3、圖4和圖5A不難理解這點。和基底頂部相反，基底底部最好是扁平的，沒有任何插槽。
圖5B是穿過已安裝組件的圖5A示出的一個收容孔39的剖面圖，是每個收容孔的代表。如圖所示，一個金屬元件44穿過貫穿孔38向下延伸到收容孔39中。在示出的優(yōu)選實施例中，貫穿孔38的直徑或者橫截面小于收容孔39。這是因為貫穿孔38只需具備可以安插一個管腳(prong)44的大小，而收容孔39必須具備足以容納可熔元件48的大小。貫穿孔38和收容孔39的形狀和大小可以是各式各樣的，但必須適合任何相配的金屬元件44和可熔元件48。
在一種優(yōu)選實施例中，一個金屬元件40置于每個貫穿孔38內(nèi)。如圖3和圖4所示，金屬元件40從基底頂部開始，穿過貫穿孔38延伸至基底收容孔39中。金屬元件40可以采用任何一種形狀。例如，如圖5所示，金屬元件40可以有一個穿過貫穿孔并延伸至貫穿孔底部的管腳44和一對電氣連接到電路板的信號線的管腳46，如圖5和圖6所示。每個印刷電路板組件14最好有一個置于其側(cè)面較低部位上的焊片28。焊片28和信號線22有電連接。管腳對46可以與焊片相接觸，從而使信號線22和金屬元件40形成電連接。
如圖4所示，置于每個收容孔39內(nèi)的是一個可熔元件48。當(dāng)連接器10連接到另一元件，例如另一個電路板上時，可熔元件48在此印刷電路板組件的信號線22和另一元件的電路之間提供電連接。可熔元件48最好是焊球。每個可熔元件48置于一個基底收容孔39內(nèi)。金屬元件的單個管腳44延伸至此收容孔中，使得可熔元件熔化時可以附著到此基底收容孔中各自的單個管腳上，從而形成電連接。
圖7描述的是連接器10適配于另一個電氣元件50(在本實施例中示出的示一個印刷電路板)的示意性剖面圖。圖7還描述了電氣元件50、可熔元件48和電路板組件14之間的電連接。如圖所示，印刷電路板組件14的每個可熔元件48延伸到靠近匹配印刷電路板組件50的對應(yīng)的接受孔52(最好是一個焊片)上。于是在印刷電路板組件10和匹配印刷電路板組件50之間形成電連接。匹配印刷電路板組件50在此作為示例提供。應(yīng)當(dāng)理解許多其他適配組件或連接器都可以和組件10配合使用，這里組件50只是為了說明的目的而提供。
如圖所示，組件14插進一個基底插槽36中，固定在金屬元件40的管腳對46之間。焊片28和一個管腳對46接觸，從而在該組件信號線和金屬元件40之間形成電連接。單個管腳44從管腳對46和插槽36延伸至收容孔39內(nèi)，并在收容孔里連接到可熔元件48上。如圖所示，貫穿孔38比收容孔39窄，可容納單個管腳44，而收容孔39則可以容納更大的可熔元件48。置于插槽36、貫穿孔38和收容孔39內(nèi)的是焊劑，其熔化后可以使金屬元件40、焊片28和可熔元件熔合在一起。
如上所述的連接器50和基底16相適配。圖7還示出了和可熔元件48相適配的連接器的觸點52。
在另一個優(yōu)選實施例中，如圖6A和6B所示，未使用金屬元件44。這兩幅圖和圖5A和5B類似，不同之處僅在于沒有使用金屬元件40。每個印刷電路板組件14插進一個基底插槽36中。焊劑70或其他合適的材料置于插槽36內(nèi)和基底貫穿孔38和收容孔39中。焊劑70加熱后在插槽、貫穿孔和收容孔中流動，并附著到焊片或信號線上。于是焊劑70提供一條從信號線到可熔元件的電連接。盡管在本實施例中使用了焊片，但其不是必需的。
形成連接器10的方法最好包括如下步驟組裝每個印刷電路板組件14，接著把每個印刷電路板組件14插進一個外殼12。如果使用金屬元件40，此方法還包括把每個信號線置于金屬元件40的管腳對之間。然后通過把電路板組件插入基底插槽完成此方法。如果使用焊劑，則加熱焊劑使之在插槽36里及信號線和金屬元件40周圍流動。接著把每個可熔元件48插入外殼基底收容孔39?；?6連接到印刷電路板組件上，再把基底16和組件14一起連接到外殼12上。接著把一個電氣元件和基底16對齊，并連接到基底16上。如圖5所示，此過程包括在每個可熔元件48和電連接器50的一個相應(yīng)元件之間形成電連接，這可通過加熱使可熔元件48流動形成電連接來實現(xiàn)。
本發(fā)明一個實施例的優(yōu)點在于利用金屬元件40在電路板組件14和焊球48之間形成電連接，與焊球48熔化后直接附著到電路板組件14上相比，金屬元件40可以提供更加可靠的連接。而且，金屬元件40可以為電路板組件14提供更好的橫向支承。
本發(fā)明使用基底16的實施例的優(yōu)點在于基底16為電路板組件14和其他電氣元件50提供了一個匹配結(jié)構(gòu)?；兹菁{焊球，提供一個安裝電路板組件的結(jié)構(gòu)，并為熔化焊球以在焊球和電氣元件50間形成一條可靠連接提供了分立的收容孔。
本發(fā)明廣義上包括一個在內(nèi)壁上具有可熔元件的印刷電路板組件10。應(yīng)當(dāng)理解，盡管上文已經(jīng)在描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能細節(jié)的同時，闡述了當(dāng)前發(fā)明的眾多特性和優(yōu)點，但這些僅是示意性說明，只要在本發(fā)明的主旨和所附的權(quán)利要求書所聲稱的條款的廣義保護范圍內(nèi)，可以對細節(jié)部分(尤其是部件的外形、大小和排列)作出改變。
權(quán)利要求
1.一種電連接器，其包括包含一個基底的外殼；至少一個置于外殼內(nèi)的電路板，其包含至少一條具有第一個端點的信號線；至少一個置于外殼基底內(nèi)的可熔元件；把所述信號線的第一端連接到至少一個可熔元件上的金屬元件。
2.權(quán)利要求1所述的連接器，還包括至少一個把金屬元件連接到信號線的第一端上的焊片。
3.權(quán)利要求1所述的連接器，其中金屬元素包含一個從可熔元件延伸到信號線第一端的觸點。
4.權(quán)利要求3所述的連接器，其中觸點包含一對臂狀物，在臂狀物中安裝至少一個電路板。
5.權(quán)利要求3所述的連接器，其中基底包括一個帶有用于安插至少一個電路板的插槽的第一側(cè)面，帶有供每個可熔元件使用的收容孔的第二側(cè)面，和一個將每個收容孔連接到插槽的貫穿孔。
6.權(quán)利要求5所述的連接器，其中金屬元件從基底插槽開始，穿過基底貫穿孔，延伸至基底收容孔中，從而使至少一個信號線和至少一個可熔元件形成電連接。
7.權(quán)利要求1所述的連接器，其中金屬元件包括焊劑。
8.權(quán)利要求1所述的連接器，其中至少一個電路板還包括一個連接到信號線的第二端點的端子。
9.權(quán)利要求8所述的連接器，其中外殼還包括一個帶有導(dǎo)入孔的表面，所述端子置于該導(dǎo)入孔內(nèi)。
10.一種電連接器，其包括包含一個基底和一個帶有多個導(dǎo)入孔的表面的外殼；多個置于外殼基底內(nèi)的可熔元件；多個置于外殼內(nèi)、可插入到外殼中并從外殼上拔出的電路板；所述多個電路板中的每個電路板包括多條信號線和地線；及多個從每條信號線開始延伸的端子，每個端子延伸至多個導(dǎo)入孔中的一個導(dǎo)入孔內(nèi)；及一個從每個可熔元件開始延伸的觸點，每個觸點和一條信號線有電連接。
11.權(quán)利要求10所述的連接器，還包括多個接觸片，其置于多個電路板中的每個電路板的每個表面上，和一個或多個觸點有電連接。
12.權(quán)利要求10所述的連接器，其中觸點有兩個可以接納多個電路板中的一個電路板的臂狀物。
13.權(quán)利要求10所述的連接器，其中多個電路板安裝到觸點上。
14.權(quán)利要求10所述的連接器，其中多個電路板還包括接地觸點端子。
15.權(quán)利要求10所述的連接器，其中每個電路板還包括一個其中設(shè)置有信號線和地線的基板，及一個位于基板上方的絕緣板。
16.權(quán)利要求15所述的連接器，其中每個電路板還包括一個置于基板和絕緣板之間的絕緣隔板。
17.權(quán)利要求10所述的連接器，其中多個可熔元件包括焊球。
18.一種電連接器，其包括包含一個基底和帶有多個導(dǎo)入孔的表面的外殼；多個置于外殼基底內(nèi)的可熔元件；多個置于外殼內(nèi)、可插入到外殼中并從外殼上拔出的電路板；多個電路板中的每個電路板包括多條信號線和地線；及多個從每個信號線開始延伸的端子，每個端子延伸至多個導(dǎo)入孔中的一個導(dǎo)入孔內(nèi)；及一對置于每個電路板的一端的每個側(cè)面上的接觸片；一個從每個可熔元件延伸至每對接觸片的觸點。
19.權(quán)利要求18所述的連接器，其中每個觸點還包括一對分別和一個接觸片接通的臂狀物。
20.權(quán)利要求18所述的連接器，其中觸點包括一個可供多個電路板中的一個電路板插入的凹槽。
全文摘要
一種電連接器，具有包含一個或多個印刷電路板組件的外殼。每個印刷電路板組件有多條信號線和地線。連接在印刷電路板組件上的是一個基底。多個插槽置于基底的一個側(cè)面內(nèi)，用于安插印刷電路板組件。基底另一面有多個收容孔，用于接收多個可熔元件，可熔元件最好是焊球?；變?nèi)的貫穿孔提供了一條插槽至收容孔的通道。焊球通過金屬元件，如觸點或焊劑，連接到延伸至插槽內(nèi)的信號線的端點。
文檔編號H01R12/20GK1669189SQ03817149
公開日2005年9月14日 申請日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月29日
發(fā)明者史蒂文·K·福曼 申請人:Fci公司