專利名稱：用于定位電路構(gòu)件的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電接插件領(lǐng)域。尤其涉及一種用于定位和對齊電路構(gòu)件的方法與裝置，諸如集成電路或芯片模塊，印刷電路板，以及使這些部件能精確并經(jīng)濟(jì)地連接的電接插件。
隨著電氣系統(tǒng)持續(xù)的小型化的趨勢，如信息處理系統(tǒng)(計算機(jī))，桌上型箱，汽車用計算機(jī)及類似系統(tǒng)，這些系統(tǒng)中用于連接部件的差錯容限也繼續(xù)減少。由于陣列的間距縮緊，即，由于球之間的距離減小，不對齊的容限變小并且連接到錯誤焊點(diǎn)的危險性增大。
一種用于連接電氣部件或模塊的系統(tǒng)，通常稱做球柵格陣列或BGA，使用一種小焊球陣列，典型的是90/10焊錫，即，有90％的錫和10％的鉛的焊錫。這些球用低熔點(diǎn)焊錫連接到模塊上的接觸焊點(diǎn)，典型的是63/37焊錫(63％的錫和37％的鉛)。附有小球的模塊的定位使得小球與諸如印刷電路板，印刷電路板的接插件，或其它模塊的其它電氣部件表面上的焊點(diǎn)或?qū)w相接觸。其它導(dǎo)體上的焊點(diǎn)也涂有焊膏，通常是63/37的焊錫，以接收模塊。典型地，然后對此組件加熱以熔化焊膏使得兩個部件結(jié)合在一起。以這種方式的粘接，模塊由回流的63/37焊錫定位并固定。小球和接觸焊點(diǎn)必須精確對齊以避免不正確的連接。
焊錫的處理實(shí)際上使自己在模塊上以接觸焊點(diǎn)為中心。然而，在某些情況下，比如當(dāng)部件用于測試而暫時裝配時不希望永久地粘接。在這些情況下，需要另一種機(jī)制用最小的造價而以相同的精度來執(zhí)行同樣的功能。
本發(fā)明的一個目的是提供一種改進(jìn)的方法和裝置用于定位和連接電路構(gòu)件。進(jìn)一步的目的是提供一種經(jīng)濟(jì)的機(jī)制將球柵格陣列相應(yīng)于其它電氣部件以球中心±0.003英寸之內(nèi)的定位容限定位，球柵格陣列包括TBGA或帶球柵格陣列，CBGA或陶瓷球柵格陣列，以及PBGA或塑料球柵格陣列，帶球柵格陣列使用帶(典型地為聚酰亞胺)載體以布線或安裝球，陶瓷球柵格陣列中的球施加于電陶瓷載體上的焊點(diǎn)或觸點(diǎn)上，塑料球柵格陣列使用某種塑料或有機(jī)載體。
這些目的用一種接插件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)采用一種位于兩個將要相連的電氣部件之間的電絕緣部件定位器。其中一個部件至少在一個表面上有多個導(dǎo)電觸點(diǎn)，另一個部件上有多個焊球，焊錫列或其它導(dǎo)電構(gòu)件從至少一個表面上伸出。每個伸出的導(dǎo)電構(gòu)件相互間隔以接觸另一部件上的至少一個觸點(diǎn)。部件定位器上有多個球捕獲孔，這些孔的大小與間隔使得至少某些伸出的導(dǎo)電構(gòu)件延伸到孔中并與第一部件上預(yù)選的觸點(diǎn)相連。部件定位器適當(dāng)?shù)嘏c第二部件對齊，并將其保持在所期望的位置。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種改進(jìn)的方法用于將一個具有從至少一個表面上伸出的導(dǎo)體的電氣部件相對于第二個電氣部件進(jìn)行定位。將一個有可調(diào)節(jié)的孔以接收所述伸出的導(dǎo)體的部件定位器與第二電氣部件對齊。第一電氣部件靠著部件定位器放置以使伸出的導(dǎo)體延伸到部件定位器的孔中并與第二部件上預(yù)定的觸點(diǎn)相接觸。將第一部件壓靠定位器以將其固定在適當(dāng)?shù)奈恢貌⒈ＷC電氣接觸。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種暫時連接多個電氣部件使得至少能測試一個部件的方法。將部件定位器與其中一個部件對齊，該部件至少在一個表面上具有觸點(diǎn)。部件定位器上有孔，這些孔的間距至少對應(yīng)某些觸點(diǎn)。將第二部件與部件定位器對齊，該部件具有伸出的導(dǎo)體，這些導(dǎo)體相互間隔并調(diào)整成與預(yù)選觸點(diǎn)的完整電路。將第二部件相對于定位器框架放置使得至少某些所述的伸出的導(dǎo)體延伸到某些所述的孔中并與某些所述觸點(diǎn)相接觸。然后將第二個部件壓靠部件定位器以保證良好的電氣接觸用于測試。
如果需要，在測試后可以移掉第二部件和定位器框架使得框架可用于其它部件的另外的測試?；蛘?，定位器框架也可留在兩個部件的焊結(jié)處以保證良好的連接并使短路的危險最小。
在隨后的詳述中，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。


圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的分解透視圖。
圖2是適用于圖1中所示系統(tǒng)的集成芯片模塊的透視圖。該模塊是翻轉(zhuǎn)的以說明從模塊的一側(cè)上伸出的電接插件。
圖3是一個部件定位器的透視圖。
圖4表示裝配起來的圖1中各個部件位置的放大的局部截面視圖。
圖5表示所說明系統(tǒng)的可壓縮接插件組件中所使用的曲桿接插件的進(jìn)一步放大的詳細(xì)視圖。
圖6是一個沿圖5中的線6-6所截取的曲桿接插件的更進(jìn)一步放大的詳細(xì)視圖。此圖表示了曲桿接插件與IC電路模塊上的焊球，與重分布薄膜上的孔，與本系統(tǒng)中使用的部件定位器，以及與印刷電路板上的觸點(diǎn)的關(guān)系。
圖7是沿圖4中線7-7的局部截面視圖。
圖8A，8B和8C是可選的部件定位器的透視，局部詳細(xì)視圖。
圖9是圖1系統(tǒng)中所使用的可壓縮接插件組件的分解透視圖。
圖10是表示用于可壓縮接插件組件的外殼框架和此接插件組件的局部截面透視圖，它說明這些部件的裝配。
圖11是圖1中所示卡鐵的平面圖，定位部件的4個管腳中的兩個的頭假想處于鎖定過程的開始位置，這些管腳定位部件并與卡鐵一起將系統(tǒng)固定在一起。
圖12A是當(dāng)鎖定過程完成時沿圖11中線12-12的截面正視圖。圖12B和圖12C為卡鐵中槽的截面詳細(xì)視圖，其中管腳已經(jīng)牢固。
圖13是一個致動器的透視圖，它可用在圖1、11和12中所示的卡鐵的位置處。
圖14是圖13所示致動器的正視圖。
圖1中所示的本發(fā)明的實(shí)施方式自底向上包括定位器/加固片120，墊片140，印刷電路板配件160，帶有外殼190的可壓縮接插件配件170，帶有孔213的重分布薄膜210，部件定位器220，集成電路IC模塊240以及卡鐵或致動器260，有時將定位器/加固片，墊片，可壓縮接插件配件，外殼，重分布薄膜，部件定位器和卡鐵稱作插座，它將IC模塊240連接到PC板160上。
圖2中可看出，其中IC模塊240是翻轉(zhuǎn)過來的以更好地說明它上面的接插件構(gòu)件，模塊240包括一個芯片(未顯示出)的外金屬罩242，以及一個表面上有多行焊球246的電載體244。電載體244可以是陶瓷，有機(jī)物，如一種由杜邦(Dupont)制造的常用于TBGA載體的聚酰亞胺KAPTONTM，或是常用于PBGA載體的環(huán)氧玻璃絕緣層。球246通過電路載體244中的電路與外殼242中的芯片電氣連接。
為了說明簡便，IC模塊240上顯示了3行球246(每側(cè))，每側(cè)的最外一行有19個球，在大多數(shù)實(shí)現(xiàn)中，球?qū)⒃谳d體244的表面上均勻分隔，并且球的數(shù)目將與可壓縮接插件170上的觸點(diǎn)數(shù)相匹配。這里所示的可壓縮接插件有25×25或625個觸點(diǎn)。而本發(fā)明則可用于多種接插件組件和模塊，包括從有12×17個的焊球的模塊直至目前可能得到的最大的柵格的模塊--50mm2面積上有39×39的球柵格。
圖3表示部件定位器220，它用于把IC模塊240(如圖1和4中所示)與重分布薄膜210，可壓縮接插件組件170以及PC板160對齊。部件定位器220具有框架222，框架上帶上中心孔224。僅當(dāng)需要對齊時才在部件定位框架222上設(shè)置球捕獲孔226，這通常不多于沿模塊長度上焊球的1/2的數(shù)量。例如，對于一個25×25個球的陣列，沿定位器框架的每側(cè)有12個球捕獲孔就足夠了。這減少了用于制造這些框架的處理時間，從而降低了造價?？梢岳脴?biāo)準(zhǔn)的數(shù)控加工方法或激光加工方法未制造框架?？捎贸Ｒ?guī)的穿孔/壓模來進(jìn)行大量制造。
部件定位器220的材料應(yīng)是電絕緣的并且其熱膨脹特性應(yīng)相應(yīng)地與印刷電路板160的熱膨脹特性相匹配，最好在15％到20％之間。該材料也要能經(jīng)受部件工作時所產(chǎn)生或經(jīng)歷的熱量。例如，在框架用于模塊老化而進(jìn)行暫時連接之處，框架必須要能經(jīng)受長達(dá)48小時的150度的溫度。
部件定位器用于電絕緣的材料最好是VALOXR薄膜，一種可以輕易地從通用電氣塑料公司得到的呈不同厚度薄片的熱塑性聚酯材料。為了減少操作中的收縮，在由NC加工或激光加工制造框架之前可對該材料預(yù)壓或在160度下加熱30分鐘。
翼片228從框架222的四側(cè)的每一側(cè)向部件定位器220的中心孔224內(nèi)延伸。每個翼片228上有一行球捕獲孔226，它們的大小與間距與電陶瓷構(gòu)件244上球柵格陣列中較外行的焊球相對應(yīng)。在一種典型的實(shí)現(xiàn)中，焊球的直徑約為0.035英寸，捕獲孔226的直徑最好約為0.040英寸。
從圖6中可以看出，當(dāng)裝配部件時焊球246延伸到孔226中并接觸重分布薄膜210中的孔213，這有助于防止損壞焊球。薄膜210最好是諸如KAPTONTM的聚酰亞胺或其它合適的絕緣體，如環(huán)氧樹脂玻璃。在薄膜上形成通道212并用銅或其它合適的導(dǎo)電材料以常規(guī)的工藝填充以形成孔213。如Busacco等人的美國專利5,248,262中所述，也可對銅鍍上樹枝晶(dendrite)來加強(qiáng)焊球和孔之間的電氣連接。
最好如圖7中所示，部件定位器220只捕獲一小部分球。圖7中所示的IC模塊有625個焊球246(圖2中，為了說明簡便只畫出了較外行中的球)，而部件定位器220有48個球捕獲孔226。根據(jù)制造諸如模塊240的IC模塊以及與之相連的部件時所典型采用的制造容限，如果這么多的球已經(jīng)正確對齊，其它球幾乎不可能不對齊。
圖8A，8B和8C說明了捕獲焊球的翼片和孔的許多種變形中的三種。圖8A中，可看出兩個翼片328從部件定位器框架322的一側(cè)突出。每個翼片有兩個球捕獲孔326。一個定位未捕獲如圖2中所示陣列中外行中的焊球，而另一個定位來捕獲陣列中中間行或內(nèi)行中的焊球。
圖8B說明了另一種有4個球捕獲孔的改進(jìn)的翼片428。兩個定位來捕獲球陣列中外行中的球并且兩個定位來捕獲中間或內(nèi)行中的焊球。此實(shí)施方式，以及7和8A中所示的方式，能輕易地修改以滿足特殊連接的需要。用圖8A和8B中所示的翼片，以及其它的變形，可能需要在框架的每一側(cè)使用更多的翼片以更近似地接近圖3和7中所示翼片中的孔數(shù)，或框架的一側(cè)上相隔最遠(yuǎn)的球捕獲孔之間的距離。也可以修改球捕獲孔的形狀以適應(yīng)特定的應(yīng)用。例如，可能需要在孔的底部帶有倒圓錐形橫截面(即底部比頂部大)的孔或有埋頭孔的孔，以控制回流的焊錫并給其提供附加的空間。也可使用一種具有漏斗形態(tài)的捕獲孔-孔的頂部的圓錐有助于對齊焊球226并且孔底部的倒圓錐用于回流焊錫控制。
這些及其它的接插件捕獲孔也可用于焊錫列，其它形式伸出的導(dǎo)體，以及這里所說明的焊球226一起使用。對設(shè)計和制造這些接插件熟練的技術(shù)人員而言，許多其它的變形是顯而易見的。
當(dāng)需要將焊球相應(yīng)于接觸機(jī)制精確定位時圖8A和8B中的定位器翼片可集成到所有類型的插座和測試儀中。它們不需要在一個單獨(dú)的片上，如圖3所示，但可以澆鑄或附著在插座外殼或活動機(jī)構(gòu)上。
圖8C說明了另一種定位器翼片528，其中捕獲孔526為半圓形，它只獲得焊球的一半。這種方式特別適于大量模制。
可壓縮接插件組件170用于將集成電路模塊240連接到印刷電路板組件160上。接插件組件170為曲桿類型，如Busacco等人的美國專利5,248,262所述，其公開在這里用作參考。
如圖9和10所示，可壓縮接插件組件170包括頂殼172和底殼174，每一個最好由一種菲利普石油公司的產(chǎn)品RYTONTM制成。頂殼172和底殼174上有一系列插槽，分別為176和178，它們支撐一系列曲桿接插件180，其中之一如圖4中所示。
用于可壓縮接插件組件170的外殼190的一個側(cè)面上有片簧192并且三個側(cè)面(為了更好地說明裝配過程已經(jīng)刪去了其中之一)上有凸緣193。接插件組件的頂殼172的三個側(cè)面上有凹形頂邊172與凸緣193匹配。如圖10中所示，可壓縮接插件組件170通過擠壓接插件組件170上沒有凹形頂邊與片簧192相碰的那一側(cè)面而插入外殼190中，并且隨后將相對的側(cè)面傾斜插入由凸緣193限定的洞中。然后片簧192將接插件組件固定在需要的位置處。片簧還允許接插件組件滑動以在頂殼172和底殼174之間容納單個的曲桿接插件180的彎曲。
如圖5和6中所示，每個曲桿接插件180由一系列導(dǎo)電部件或?qū)щ姉l182組成，它們最好是鈹青銅，但也可以是銅，磷光青銅或其它合適的導(dǎo)體。導(dǎo)電條182在每一面上覆蓋一層聚酰亞胺183或其它合適的絕緣體。聚酰亞胺層中的孔182允許單個的導(dǎo)電條182進(jìn)行單獨(dú)的機(jī)械和電作用?？拷鼘?dǎo)電條182的頂端的小條185把條固定在一起。
導(dǎo)電條182的頂端和底端通過頂殼172和底殼174上的槽176，178延伸。由圖6中可看出，每個導(dǎo)電條的頂端186設(shè)計，定位，并調(diào)整成與重分布薄膜210中的某一個孔213相接觸。重分布薄膜防止由于當(dāng)曲桿接插件180受壓或松開時導(dǎo)電條182的運(yùn)動而損壞焊球。
集成電路模塊240上的焊球也接觸孔213，并形成從模塊中的IC芯片經(jīng)焊球226和孔213到導(dǎo)電條182頂端186的電路。導(dǎo)電條182的底端188與印刷電路板160表面上的觸點(diǎn)168形成電路。
類似這些的系統(tǒng)可用于快速、精確、經(jīng)濟(jì)地測試諸如所說明的IC模塊的電氣部件。部件定位器220允許在全定制環(huán)境下或?qū)嶒?yàn)板及模塊原型中進(jìn)行測試時快速更換模塊。定位器提供必要的裝置以將模塊觸點(diǎn)定位到板接觸焊點(diǎn)處。這些定位器還可用于模塊排列或匹配以確定某個特定應(yīng)用的最佳模塊匹配集合，在模塊排列或匹配中這些定位器用未構(gòu)造卡或板配件。在其它的應(yīng)用中，當(dāng)部件定位器存在時可以加熱組件的系統(tǒng)，從而回流焊球周圍底部的焊錫而形成兩個部件之間的永久電氣連接。
參考圖1，4，11，12可以理解上述部件的裝配。通過基準(zhǔn)管腳125和轉(zhuǎn)動管腳127可以直接或間接地裝配并對齊各種部件。轉(zhuǎn)動管腳127從基準(zhǔn)管腳125對角線經(jīng)過定位器/加固片120?；鶞?zhǔn)管腳125在X和Y方向上，即在PC板160的平面上，控制插座和板上的每個構(gòu)件的位置。墊片140，印刷電路板160，可壓縮電路接插件的外殼190，重分布薄膜210和部件定位器220中的每一個都有一個基準(zhǔn)孔(分別為145，165，195，215和225)，它們的大小適合基準(zhǔn)管腳125。(基準(zhǔn)管腳125的直徑約為3.45±0.013mm，孔145，165，195，215，225的直徑約為3.5±0.025mm。)類似地，卡鐵260的基準(zhǔn)槽285的大小也適合基準(zhǔn)管腳125。
從圖7中可清楚地看出轉(zhuǎn)動管腳127為菱形，它控制插座和板上的每個構(gòu)件的轉(zhuǎn)動。此管腳的最長對角線的大小與轉(zhuǎn)動孔147，167，197，217和227(在墊片140，印刷電路板160，用于可壓縮電路接插件的外殼190，重分布薄膜210和部件定位器220中)以及卡鐵260中的轉(zhuǎn)動槽265的大小完全相同，它控制這些構(gòu)件關(guān)于基準(zhǔn)管腳125的轉(zhuǎn)動。當(dāng)尺寸上有細(xì)微差別時管腳127的菱形有利于構(gòu)件的裝配。
定位器/加固片120還有兩個夾固管腳129。墊片140，印刷電路板160，用于壓縮電路接插件的外殼190，重分布薄膜210和部件定位器220中的每一個都有兩個設(shè)計成適合夾固管腳129的夾固孔149，169，199，219和229。夾固管腳129與基準(zhǔn)管腳125和轉(zhuǎn)動管腳127一起用于夾緊插座構(gòu)件。
轉(zhuǎn)動孔147，167，197，217和227，轉(zhuǎn)動管腳127的最長對角線，以及轉(zhuǎn)動管腳127的頭135都比基準(zhǔn)和夾固孔大。這樣，只有當(dāng)朝向相同時各個部件才能固定在一起，這有助于保證焊球226，孔213，曲桿接插件中導(dǎo)電條的頂端186和底端188，以及印刷電路板上的觸點(diǎn)166都正確對齊。墊片的邊角，可壓縮接插件組件的外殼，部件定位器和卡鐵都是倒角(以45度角切割)的，否則就是標(biāo)記的，并且印刷電路板和IC模塊都是標(biāo)記的以幫助裝配并保證每個構(gòu)件或模塊對印刷電路板上觸點(diǎn)的正確朝向。
裝配過程的第一步是將墊片140放在基準(zhǔn)，轉(zhuǎn)動和夾固管腳125，127，129上。在圖1所說明的實(shí)施方式中，墊片由彈性材料制成，該材料在整個配件中提供彈力從而能輕微地壓縮所裝配的部件以利卡鐵260的安裝。彈性墊片還對所裝配的部件保持接觸壓力。如下所述，非彈性墊片與本發(fā)明的另一種實(shí)施方式一起使用。
將基準(zhǔn)管腳，轉(zhuǎn)動管腳和夾固管腳插入PC板160和外殼190上相應(yīng)的孔中，而可壓縮接插件配件170放在管腳上如上所述適當(dāng)?shù)奈恢锰?。外?90以±0.001英寸的容限將接插件組件固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 然后將重分布薄膜210和部件定位器220放在管腳上，并將IC模塊240放在部件定位器框架220上使得模塊上的焊球246進(jìn)入球捕獲孔226。部件定位器220加工成將焊球246以±0.003英寸的精度定位。通過用激光銑床加工部件定位器220上的球捕獲孔226可以部分地得到這個精度。
通過將卡鐵260放在IC模塊上就完成了裝配。所說明的卡鐵包括三種不同類型的孔以利于裝配和夾固-一個大小適合轉(zhuǎn)動管腳127的匙孔狀的轉(zhuǎn)動槽265，一個與轉(zhuǎn)動槽基本相同但大小適合夾固管腳129的匙孔狀的夾固槽275，一個大小適合基準(zhǔn)管腳125的半圓梯形基準(zhǔn)槽285，以及一個大小適合夾固管腳129的半圓梯形夾固槽295。
從圖12A中可以非常清楚地看出，轉(zhuǎn)動管腳127和夾固管腳129上有比管腳底部稍小的頸彎131，133和將卡鐵260固定在完整的組件上的加大頭135，137。轉(zhuǎn)動槽265上有能允許轉(zhuǎn)動管腳127的加大頭135通過的柱形孔266，夾固槽275上有能允許夾固管腳129的加大頭137通過的柱形孔276。梯形槽267，277延伸到柱形孔266，276的左邊。這些梯形槽267，277中的每一個都有頂槽268，278從卡鐵頂部延伸到肩軸269，279。頂槽268，278與柱形孔266，276一樣都足夠?qū)捯苑謩e容納轉(zhuǎn)動管腳127的頭135或夾固管腳129的頭137。
底槽270，280從肩軸269，279延伸到卡鐵的底部。底槽對于轉(zhuǎn)動和夾固管腳125，127各自的頸彎131，133是足夠?qū)挼?，但不足以使管腳的頭135，137通過。如下所述，底槽270，280的側(cè)面所限定的斜面272，282用于將卡鐵卡住并對裝配的部件施加壓力。
半圓梯形基準(zhǔn)槽285和夾固槽275的構(gòu)造類似于梯形槽267和277。半圓梯形基準(zhǔn)槽285，295中的每一個都包括頂槽288(對相應(yīng)的基準(zhǔn)或夾固管腳的頭足夠大)，肩軸289和底槽290(最小與相應(yīng)管腳的頸彎一樣寬，但不足以使頭通過)。底槽290的側(cè)面所限定的斜面292與底槽270，280中的斜面272，282一起用于將卡鐵卡住并對裝配的部件施加壓力。
將卡鐵放在裝配的部件上使轉(zhuǎn)動管腳127的頭135進(jìn)入匙孔狀的轉(zhuǎn)動槽265中的柱形孔266，并使其中一個夾固管腳的頭137進(jìn)入匙孔狀的夾固槽275中的柱形孔276。對卡鐵加壓以壓縮墊片140并允許管腳的頭135，137通過轉(zhuǎn)動和定位槽265，275的肩軸269和279。然后利用卡鐵頂部的凸起旋鈕使卡鐵260滑動到右邊使得轉(zhuǎn)動，夾固和基準(zhǔn)管腳的頭滑上由底槽270，280，290的側(cè)面所限定的斜面272，282，292并進(jìn)入由肩軸269，279，289支撐的頂槽268，278，288的背部。斜面和肩軸設(shè)計成與定位器/加固片120及墊片140一起對裝配的電氣部件施加并保持所期望的接觸壓力。此壓力施加到IC模塊240上，由模塊240上的焊球246經(jīng)過孔213傳送到導(dǎo)電條182，并由導(dǎo)電條傳送到印刷電路板160上的觸點(diǎn)166。在此過程中，如美國專利5,248,262中所說明的，曲桿接插件180受壓縮并偏轉(zhuǎn)到一個它們能保持期望壓力的位置，典型地為部件上每個球50克的力。這樣，除了保證焊球146，孔213，曲桿接插件180及印刷電路板觸點(diǎn)168之間的精確對齊和適當(dāng)連接外，此裝置所提供的接觸壓力保證了部件之間良好的電氣連接。在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，接插件組件220可以省略，并且焊球或其它伸出的連接可與第二部件上的觸點(diǎn)進(jìn)行直接接觸。
定位器/加固片120的框架121包括一個與中心輪轂123相接的十字構(gòu)件122。輪轂對組件加固，使得施加到IC模塊240上的壓力不會過度地使印刷電路板160變形。定位器/加固片120可以可選地包括通過中心輪轂123中的螺紋孔124延伸的致動器絲杠134。致動器絲杠134可用于調(diào)節(jié)墊片140上的壓力，并將墊片140推離定位器/加固片120以將PC板160壓向卡鐵260。這使曲桿接插件180彎曲并對重分布薄膜210上的每個孔施加一個正常的50克額定的力。當(dāng)用于這種方式時，墊片140必須能支撐PC板防止其由于曲桿接插件180所施加的力而彎曲。這樣，當(dāng)與絲杠134一起使用時，墊片140為非彈性的。否則，墊片140由彈性材料制成。
圖13和14說明了一種可選的替代致動器260的致動器組件360。致動器組件360有一個定義了中心通道364的框架362和經(jīng)過框架中的穿孔370延伸到中心通道364的致動器絲杠372。致動器絲杠372的底端安裝了一個壓力塊380使得絲杠能相對于這個塊轉(zhuǎn)動。絲杠的轉(zhuǎn)動使壓力塊380在中心通道364中上下移動，并使壓力塊對IC模塊340施加壓力。
與模塊240相似，模塊340在其底部表面上有焊球346的陣列。模塊340還有一個粘附于它的上表面的散熱器350。散熱器，壓力塊以及致動器框架最好都由金屬制成，以便共同用于IC模塊的散熱。
與圖1中所示的卡鐵相似，致動器360有一個大小適合轉(zhuǎn)動管腳127的轉(zhuǎn)動槽(隱藏于圖13中上面的角落)。致動器360還有一個大小適合基準(zhǔn)管腳125的半圓形基準(zhǔn)槽365，以及大小適合夾固管腳129的匙孔狀夾固槽366和半圓形夾固槽368。由于致動器360不采用斜面作用對部件施加壓力，這些槽沒有圖11和12中所示的斜面。在其它方面，這些槽則基本相同。
致動器360利用致動器絲杠和壓力塊對部件施加壓力。致動器絲杠372的頭部374有一個六角形376插孔，它能容納合適的扳手，最好為校準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩傳動器。所需的轉(zhuǎn)矩根據(jù)模塊上球數(shù)而不同。對于625個球，轉(zhuǎn)矩典型地約為4in-lbs。
類似的在中心輪轂124中使用可選的致動器絲杠134而施加壓力的方法可以在圖1中的實(shí)施方式中采用。如上所述，此致動器絲杠134，除了對系統(tǒng)中的電氣部件產(chǎn)生壓力外，還能幫助印刷電路板160承受從上面施加的壓力。與致動器絲杠134一起使用的改進(jìn)的墊片由金屬或其它剛性材料制成以對系統(tǒng)施加負(fù)載并支撐印刷電路桿以防止其在致動中彎曲。
這樣，可以看出本發(fā)明提供了一種用于精確、快速和經(jīng)濟(jì)地定位電氣部件的可調(diào)系統(tǒng)。本發(fā)明中所說明的實(shí)施方式提供了一種用于精確、快速和經(jīng)濟(jì)地，或者是暫時用于測試或者是永久地對齊并連接電氣部件的裝置。不對齊和短路的機(jī)率大大減少。如上所注，本發(fā)明可獲得0.003英寸或更好的容限。熟練的技術(shù)人員將能理解到，在由下面權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范疇內(nèi)可以對這些實(shí)施方式作出許多改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于電氣互連第一電路構(gòu)件和第二電路構(gòu)件的系統(tǒng)，該第一電路構(gòu)件在所述構(gòu)件的表面上有電觸點(diǎn)，該第二電路構(gòu)件有導(dǎo)體從在所述第二構(gòu)件的表面上伸出，其特征在于它包括一個電絕緣部件定位器；以及用于將所述部件定位器與所述第一電路構(gòu)件對齊的裝置；所述部件定位器包括多個捕獲孔，它們的大小和位置使得所述伸出的導(dǎo)體延伸到所述孔中，由此將所述電路構(gòu)件定位于預(yù)定的位置上，并定位所述導(dǎo)體，與所述第一電路構(gòu)件上的預(yù)選觸點(diǎn)形成電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述伸出的導(dǎo)體包括一個金屬球陣列；所述部件定位器包括一個有中心孔的框架；并且所述捕獲孔位于圍繞所述中心孔的所述框架中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于所述框架包括一個或多個延伸到所述中心孔的翼片，至少有某些所述的捕獲孔位于至少一個所述的翼片上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于所述捕獲孔的直徑約為0.040英寸，并且所述球的直徑約為0.035英寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于所述金屬球含有焊錫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述部件定位器包括熱塑聚酯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于所述熱塑性聚酯在約160度的溫度下加熱約30分鐘以減少操作中的收縮。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述第一電路構(gòu)件包括一個與印刷電路板電氣連接的可壓縮接插件組件；并且所述第二電路構(gòu)件包括一個在所述構(gòu)件表面上具有焊球陣列的集成電路模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于它進(jìn)一步包括一個由電絕緣材料制成的重分布薄膜，該材料上有多個導(dǎo)電孔通過所述的電絕緣材料延伸，所述薄膜位于所述集成電路模塊或所述可壓縮接插件組件之間，使得至少有一些焊球與至少某些所述的孔相接觸；其中所述壓縮接插件組件包括多個彎曲導(dǎo)電接插件，至少有一些彎曲導(dǎo)電接插件的一端與所述印刷電路板上的接觸焊點(diǎn)相接觸，而另一端與某一所述孔接觸，由此將所述的焊球經(jīng)所述孔和所述彎曲導(dǎo)電接插件電氣連接到所述印刷電路板上的接觸焊點(diǎn)上。
10.一種用于定位和電氣連接有多個觸點(diǎn)的第一電氣部件和有多個伸出導(dǎo)體的第二電氣部件的接插件，包括一個具有多個曲桿接插件的可壓縮接插件組件，每個所述的曲桿接插件包括多個導(dǎo)電部件，這些導(dǎo)電部件具有可調(diào)節(jié)的第一和第二端從所述可壓縮接插件組件延伸，所述導(dǎo)電部件的所述第一端與所述第一部件上的所述觸點(diǎn)接觸；一個位于所述可壓縮接插件組件和所述第二部件之間的電絕緣部件定位器，所述部件定位器包含多個孔，這些孔的大小和間隔使得至少有一些所述伸出的導(dǎo)體能延伸到所述的孔中；由此將所述的第二電氣部件保持在預(yù)選的位置，所述伸出的導(dǎo)體與所述曲桿接插件的預(yù)選端產(chǎn)生電氣連接，并且所述伸出的導(dǎo)體通過所述曲桿導(dǎo)電部件與所述印刷電路板上的觸點(diǎn)產(chǎn)生電氣連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其特征在于它進(jìn)一步包括一個由電絕緣材料制成的重分布薄膜，該薄膜上有多個導(dǎo)電孔通過所述的導(dǎo)電材料延伸，所述薄膜位于所述集成電路模塊和所述可壓縮接插件組件之間使得至少有一些所述伸出的導(dǎo)體與至少某些所述的孔相接觸；由此至少有一些所述伸出的導(dǎo)體經(jīng)過所述的孔與至少某些所述的曲桿接插件產(chǎn)生電氣接觸并且經(jīng)過所述的孔與所述的曲桿接插件與所述第一電氣部件上至少某些觸點(diǎn)產(chǎn)生電氣接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其特征在于第一電外殼為印刷電路板且所述可壓縮接插件組件安裝在一個接插件組件外殼內(nèi)，它進(jìn)一步包括一個對齊構(gòu)件，該構(gòu)件具有一個基座和從所述基座上延伸的多個管腳，定位并調(diào)整所述管腳經(jīng)過所述印刷電路板上的孔，經(jīng)過所述接插件組件外殼上的孔，經(jīng)過所述部件定位器上的孔，并經(jīng)過一個卡鐵構(gòu)件上的孔延伸，該卡鐵構(gòu)件定位并調(diào)整成將所述第二電氣部件固定到所述部件定位器上。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的接插件，其特征在于所述伸出的導(dǎo)體包括焊球。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的接插件，其特征在于所述第一電路構(gòu)件包括一個印刷電路板，并且所述第二電路構(gòu)件包括一個集成電路模塊。
15.一種將集成電路模塊相對于印刷電路板定位的方法，該模塊具有導(dǎo)體從所述模塊的表面上伸出，該方法包括將一個可壓縮接插件組件相對于所述印刷電路組件對齊；將一個定位框架相對于所述可壓縮接插件配件對齊，該定位框架具有可調(diào)節(jié)的孔以接收所述伸出的導(dǎo)體；以及將所述模塊放置在所述定位框架上，由此所述伸出的接插件延伸到所述的孔中并與所述接插件組件上的預(yù)定觸點(diǎn)電氣連接。
16.一種暫時連接多個電氣部件的方法，第一個所述的部件在至少一個表面上有觸點(diǎn)并且第二個所述的部件具有伸出的導(dǎo)體，這些導(dǎo)體間隔并調(diào)整成與所述觸點(diǎn)中的預(yù)選觸點(diǎn)形成電路，該方法包括將一個定位框架相對于所述第一部件對齊，該定位框架具有可調(diào)節(jié)的孔以接收所述伸出的導(dǎo)體；將所述第二部件放置在所述定位框架上，由此所述伸出的接插件延伸到所述的孔中并與所述第一部件的預(yù)定觸點(diǎn)電氣連接；以及將所述第二部件壓靠所述定位框架上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其特征在于進(jìn)一步包括當(dāng)把所述第二部件壓靠到所述定位框架上時至少測試一個所述的電氣部件。
全文摘要
諸如IC模塊和印刷電路板的電氣部件利用一個部件定位器進(jìn)行快速、精確和經(jīng)濟(jì)地連接，至少有一個電氣部件上有焊球陣列或其它的伸出導(dǎo)體，部件定位器上有可調(diào)節(jié)的孔來捕獲伸出導(dǎo)體，定位器與一個部件對齊，并且將其它部件壓靠到定位器上，伸出的導(dǎo)體進(jìn)入捕獲孔并與其它導(dǎo)體上的觸點(diǎn)形成電路。
文檔編號H01R33/74GK1148281SQ9611183
公開日1997年4月23日 申請日期1996年8月16日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月8日
發(fā)明者本松·鐔, 福勒切·L·查品, 逖道樂·W·布里金斯基 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司