专利名称：带有弹性元件的电连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有弹性元件的电连接器。
背景技术：
互联装置有时被用于提供不同电气元件之间的电连接，例如，但不限于， 集成电路和印刷电路板，例如，当进行电气元件的去除、替换，和/或测试时
也是需要的。许多这些电气元件具有以"平面栅格阵列"(LGA)排列的触 点，"平面栅格阵列"是触点垫的二维阵列。 一种类型的互联装置，作为"插 入器"已知，其具有置于电气元件的两个相对阵列之间的可压缩的触点阵列 以在相对阵列的电触点之间提供电连接。
由于例如，相对的电气元件阵列的电触点和/或插入器的电触点之间的高 度变化，在所述相对的电气元件阵列的电触点和插入器的电触点之间建立可 靠的连接有时是困难的。支承所述相对的电触点阵列和插入器的任何基板的 厚度和/或翘曲发生变化也可以使得建立可靠连接变得困难。许多互联装置使 用在相对的电气元件阵列的电触点之间被压缩的弹性元件以使得弹性元件 在电触点上施加机械压力以方便建立和保持相对的电气元件阵列之间的可 靠电连接。弹性元件的压缩也允许相对的电器元件阵列的电触点之间存在由 于以上所述的变形，高度的改变，和/或厚度的改变所引起的一定程度的非平 面和/或没有对准的情况。
一些已知的包括弹性元件的电连接器使用弹性电触点，其典型的包括弹 性体和导电路径。 一些已知的弹性电触点，有时被称为"填充弹性体"，包 括其内部被一种或更多导电材料填充的弹性体。然而，填充的弹性体具有有
限的弹性工作范围，因为导电填充物的数量需要达到浸透下限并导通预定数 量的电流，其可增加触点力至所期望水平之上和/或可以有害的影响弹性体的 压力释放反应。其他已知的弹性电触点包括在弹性体外部上形成有导电路径 的弹性体。在其外部具有导电i 各径的弹性电触点可以比填充的弹性电触点具
有更高的弹性工作范围。然而，导电路径可能比填充弹性电触点具有更低的
电流运载能力。例如，导电路径的尺寸可被弹性体的所期望的弹性工作范围 所限制。尤其是，如果导电路径形成得太大，它可能限制弹性体或导电路径 的弹性工作范围。然而，如果导电路径形成得太小，它可能不能承载所期望 水平的电流。
存在对这样一种具有电触点的电连接器的需求，在保持连接器的弹性元 件的预定的弹性工作范围的同时，该电触点比已知弹性电触点具有更高的电 流承载能力。
发明内容
根据本发明的电连接器包括具有第 一和第二相对的侧部的基板。第 一弹 性元件在第 一侧部从基板向外延伸，第 一弹性元件包括在基板上的第 一基部 和与第 一基部相对的第 一端部。第二弹性元件在第二侧部从基板向外延伸， 所述第二弹性元件包括在基板上的第二基部和与第二基部相对的第二端部。 第一电触点接合基板第一侧部的第一导电元件。第一电触点至少在第一弹性 元件的第 一端部的 一部分上延伸。第二电触点接合基板第二侧部的第二导电 元件。第二电触点至少在第二弹性元件的第二端部的一部分上延伸。
附图1是电气元件组件的示例性实施例的展开横截面图。
附图2是附图1所示的电气元件组件的插入器的示例性实施例的透视图。
附图3是附图1和2所示的插入器的另一个透视图。
附图4是沿着附图2的线4-4的在附图1-3中所示的插入器的横截面视图。
附图5是附图1中所示的电气元件组件的横截面视图。
附图6是插入器的示例性可选实施例的透视图。
附图7是附图6中所示的插入器的横截面视图。
附图8是插入器的示例性可选实施例的横截面视图。
附图9是电气元件组件的示例性可选实施例的展开横截面视图。
具体实施例方式
附图1是电气元件组件10的示例性实施例的展开的横截面视图。组件
10包括一对电气元件12和14以及将电气元件12和14电连接在一起的插入 器16。每个电气元件12和14分别包括在其相对表面26和28上的多个电触 点22和24的相应的阵列18和20。电气元件12的阵列18基本上与电气元 件14的阵列20的图案相匹配。所述插入器16包括用于将电气元件12和14 的阵列18和20电连接在一起的多个电触点32的一对相对的阵列30。插入 器16的阵列30基本上分别与电气元件12和14的阵列18和20的图案相匹 配。
电气元件12和14每个可以是任何合适类型的电气元件，诸如，但不限 于印刷电路板，集成电路，电气模块，其他的电气装置和/或类似物。阵列 18和20每个可以是任何合适类型的电触点阵列，其使得电气元件12和14 之间构成有效的电连接，诸如，但不限于针栅阵列(PGAs),平面栅格阵列 (LGAs)和/或球栅阵列(BGAs)。而且，阵列18和20可以具有使得电气元 件12和14之间构成有效电连接的任何合适的构造、排列和/或电触点图案。
附图2和3是插入器16的示例性实施例的透视图。附图4是沿着附图 2的线4-4的插入器16的横截面视图。插入器16包括具有相对的侧部36和 38的基板34。所述侧部36和38每个分别包括基板34的分别相对的外表面 40和42。基板34还包括在侧部36和38从基板34向外延伸的多个弹性元 件44。当电气元件12和14机械地连接在一起时，弹性元件44是可压缩的 以使得他们分别向阵列18和20 (附图1)的电触点22和24施加机械力。
每个弹性元件44在基板34从其基部46向外延伸至与所述基部46相对 的其端部48。弹性元件44基本上相同，除了它们在基板34的相应侧部36 或38的位置外。特别是，在侧部36上的每个弹性元件44包括相对的侧部 38上的基本相同的弹性元件44。在示例性实施例中，基板34包括接受在侧 部36和38上彼此相对的两个弹性元件44的基部46的茎部52 (附图4 )的 多个通孔50 (附图4)。通孔50的排列图案分别基本上与电气元件12和14 的每个电触点阵列18和20的图案相匹配。在示例性实施例中，弹性元件44 被部分的接收在相应的通孔50中以方便将弹性元件44固定至基板34并将 每个弹性元件44与相应的阵列18和/或20的图案对齐。另外或可以选择的， 每个弹性元件44可以采用任何合适的紧固件固定在基板34上，诸如，但不 限于粘合剂。在基板34的侧部36和38上彼此相对定位的两个基本上相同
的弹性元件44可以选择性地在其基部46处连接在一起，以使得相对的弹性 元件44形成一个完全穿过相应的通孔50延伸的整体结构，无论两个相对的 弹性元件44是否整体形成的还是粘附在一起的。
弹性元件44可以由使得弹性元件44如这所描述的一样运作的任何合适 的材料制成，诸如，但不限于聚合体，硅橡胶，粉状硅橡胶，聚环氧化物， 聚酰亚胺，聚丁二烯，氯丁(二烯)橡胶，三元乙丙橡胶(EPDM),热塑性橡 胶，聚苯乙烯和/或类似物。每个弹性元件44可以具有使弹性元件44如这里 所描述的一样运行的任何合适的形状，诸如，但不限于锥体，截短了的锥体 (截头圆锥体形状)，棱锥形，截短了的棱锥形，棱柱，半球形和/或类似物。 在示例性实施例中，每个弹性元件44包括在端部48具有圓形顶端的圆锥形 状，并且为了接收在相应的一个通孔50中，茎部52的尺寸小于基部46的 剩余部分。
基板34可以由使得基板34如这里所描述的一样运作的任何合适的材料 制成，诸如，但不限于聚酰亚胺，聚酯，环氧，具有低的且均勾介电常数的 其他材料，导电材料(诸如，但不限于不锈钢和/或类似物)和/或类似物。 在一些实施例中，基板34完全由具有低的且均匀的介电常数的一种或多种 材料制成(排除任何导电元件，线路等等，例如，元件58,材料64和线路 67)。可以替代的是，基板34由一种或多种传导材料制成，诸如，但不限于 不锈钢和/或类似，其至少部分被具有低的且均匀的介电常数的一种或多种材 料所覆盖。基板34的绝缘特性方便于相互屏蔽电触点32。另外或可替代的， 每个电触点32可以至少部分的被任何合适材料的一种或多种屏蔽层所覆盖。
在此每个电触点32可成为电触点部分。除了他们在基板34的相应侧部 36或38上的定位之外，电触点32基本上是相同的。特别是，侧部36上的 每个电触点32包括在侧部34上与之相对的基本相同的电触点32。每个电触 点32在一对相对的端部54和56 (附图2和4 )之间延伸。端部54和56每 个都接合相应的基板34的导电元件58以使得端部54和56 ^皮电连接至相应 的导电元件58。彼此相对定位在基板34的侧部36和38上每对电触点32 通过一个或多个从侧部36至侧部38延伸穿过基板34的通孔60 (附图4) 而被电连接在一起。特别的是，每个导电元件58在基板34的表面40或42 上相应通孔60的至少部分周长周围延伸。限定通孔60的基板34的内表面 62用导电材料64 (附图4 )覆盖。每个通孔的导电材料64电连接彼此相对
的定位在基板侧部36和38上并在通孔60的圆周周围延伸的相应的一对导 电元件58。可以选纟奪的， 一些或全部的被覆盖通孔60使用任何合适的方式 接地，诸如，但不限于连接至元件58和/或材料62的基板34上的接地线路 67 (附图2和4)。
在附图2-4的示例性实施例中，每对相对的电触点32的端部54^^皮通过 相应元件58，材料64,和通孔60被电连接在一起，并且每对相对的电触点 32的端部56被通过相应元件58、材料64和通孔60被电连接在一起。可替 代的是， 一对或多对相对的电触点32的端部54或端部56被电连接在一起。 在这种可替代的实施例中，基板34可以不包括与没有电连接在一起的端部 54或56相对应的通孔60 (和/或相应的导电材料64)。而且，在可替代的实 施例中，导电元件58不在相应的外表面40或42上延伸，而是元件58由暴 露在相应侧部36或38上的通孔材料64的一部分所限定。
每个电触点32包括在端部54和56之间延伸的中间部分66。该中间部 分66延伸跨过相应弹性元件44的端部48。如以下将要描述的，延伸跨过相 应弹性元件44的端部48的中间部分66的表面68接合相应阵列18或20的 相应的电触点22和24。在示例性实施例中，被相应电触点32的端部54和 56接合的每对导电元件58定位在彼此相对的基板34的相应侧部36或38 上和相应的弹性元件44的相对侧。因此，每个电触点32分别沿由基板表面
然而，每对相应的导电元件58相对于该相应的弹性元件44可以具有任何合 适的定位，并且相应的电触点32可以具有4吏相应的电触点32的中间部分66 延伸越过相应的弹性元件44的端部48的至少一部分的任何合适的形状。电 触点32的其他示例性路径/形状包括，但不限于实施例，其中被相应电触点 32的端部54和56所接合的一对导电元件58没有彼此相对的定位，也不在 相应的弹性元件44的相对侧，以使得相应元件对58之间的和沿着相应平面 70或72的相应电触点32的路径包括具有任何角度的弯曲。
每个电触点32可以具有使电触点32延伸跨过相应的弹性元件44的端 部48的任何合适的形状。在示例性实施例中，每个电触点32具有带子形状。 一个或多个电触点32的另一个示例性形状是圆柱形的，这样电触点32是电 线。可选择的是，保护罩(未示出)可以被施加在一个或多个端部48的至 少一部分上以方^f更防止相应的电触点32 一皮至少部分地嵌入端部48中。所述
罩可以是任何不渗透或半渗透的罩，其增加了弹性元件44的硬度，诸如， 但不限于绝缘材料，陶瓷，陶瓷浆(诸如，但不限于氧化铝，和/或金属(诸 如，但不限于铝，铁，钴，镍，铜，银，金，锌，锡，铟和/或类似物)和/
或类似物。对于所述罩，另外或可替代的是一个或多个端部48的至少一部 分可被交l关以方l更防止相应的电触点32^皮至少部分地嵌入端部48中。
电触点32，导电元件58和导电材津牛64均可以由4吏触点32,元件58, 和材料64如这里所描述那样运作的任何合适的材料所制成，诸如，但不限 于铜，铝，银，镍，钇，铂，铑，铼，锡和/或金。用传导层覆盖的非贵重金 属可被用作基础材料以提供强度和/或硬度。这样的非贵重金属材料可用阻挡 金属覆盖，阻挡金属用贵金属的表面结构所覆盖以确保化学非活泼性并为促 进良好的金属至金属连接提供合适的粗糙度分布。
附图5是电气元件组件IO的横截面视图。在操作中，插入器16位于电 气元件12和14之间并与电气元件12和14对齐。当电气元件12和14 ^皮才几 械连接在一起，插入器16的电触点32将阵列18的每个电触点22与其相对 应阵列20的电触点24电连接。特别的是，基板34的侧部36的每个电触点 32的中间部分66的每个表面68与电气元件12的阵列18的相应电触点22 电接触。类似的是，基板34的侧部38上的每个电触点32的中间部分66的 每个表面68与电气元件14的阵列20的相应电触点24电接触。定位在相对 侧部36和38上的每对相对的电触点32的端部54和/或端部56之间的电连 接，通过导电元件58和导电材料64，完成电气元件12和14之间的电连接。 当电气元件12和14如附图5中所示的被机械连接在一起时，插入器16的 弹性元件44在相对的阵列18和20之间被压缩，并因此分别在阵列18和20 的电触点22和24上施加机械力，以促进建立和维持阵列18和20之间的可 靠电连接。弹性元件44的弹性特性也允许电器元件12和14之间的一定程 度的非平面和/或非对准。
附图6是插入器116的示例性可选择实施例的透视图。附图7是插入器 116的横截面视图。插入器116类似于插入器16 (附图1-4),除了不是使用 非直接电连接在一起的基板34 (附图1-4)的相对侧部36和38 (附图1-4) 上的分离的成对电触点32 (附图1-4)，插入器116使用延伸跨过基板134 的一对相对的侧部136和138两者的单个电触点132。每个电触点132可在 此被称为具有第一和第二电触点部分。特别的是，每个电触点132在一对相
对端部154和156之间延伸。每个电触点132的端部154被电连接至基板134 的侧部136的相应的导电元件158上。每个电触点132/人侧部136的相应的 导电元件158延伸，跨越侧部136的相应的弹性元件144的端部148,穿过 从侧部136至侧部138穿过基板134延伸的通孔161(附图7 )，跨越侧部138 的相应的弹性元件144的端部148,并到达侧部138的相应的导电元件158。 每个电触点132的端部156纟皮电连4妻至侧部138的相应的导电元件158。对 于导电元件58 (附图2-4)，侧部136和138的导电元件158可选择地如上 所述被非直接地电连接在一起。
附图8是插入器216的另一个示例性可选择实施例的横截面视图。该插 入器216包括多个电触点232。每个电触点232在此可被称为具有第一和第 二电触点部分。每个电触点232在一对相对的端部254和256之间延伸。该 端部254和256被直接连接在一起。每个电触点232延伸穿过基板234的相 应的成对通孔260。每个通孔260 乂人基板234的侧部236至侧部238延伸穿 过基板234。每个电触点232包括一对中间部分266，每个中间部分266延 伸3争过侧部236和238中相应一个的相应弹性元件244的端部248。
附图9是电气元件组件310的示例性可选实施例的展开横截面视图。组 件310包括电气元件312，电路板316和用于将电气元件312电连接至电路 板316上的多个电气触点332。该电气元件312和电路板316均包括多个相 应的电触点322和324的相应的阵列318和320。该阵列318和320均可以 是能使电气元件312和电路板316进行有效的电连接的任何合适类型的电触 点阵列，诸如但不限于，针栅阵列(PGAs)，平面栅格阵列(LGAs)，和/ 或球栅阵列(BGAs)。而且，阵列318和320可以具有使得电气元件312和电
该电路板316包括具有相对侧部336和338的基板334。该侧部336和338 均分别包括基板334的相对的外表面340和342。该基板334还包括在侧部 336上从基板334向外延伸的多个弹性元件344。
每个弹性元件344在基板334处从其基部346向外延伸至与所述基部 346相对的其端部348。在示例性实施例中，基板334包括每个均接收相应 的弹性元件344的基部346的茎部352的多个通孔350。通孔350被按照与 电气元件312的电触点阵列318的图案基本上匹配的图案排列。可以选择的 是，并且如附图9的示例性实施例那样，每个弹性元件344可完全穿过相应的通孔350，从而使得茎部352的一部分沿着基板334的表面342延伸以帮 助稳定作用和/或帮助在基板334上保持弹性元件344。
每个电触点324包括一对在基板334的相对的侧部336和338上的相对 的导电元件358a和358b。每对导电元件358a和358b通过/人侧部336至侧 部338穿过基板334延伸的一个或多个通孔360被电连接在一起。特别的是， 每个导电元件358a在基板334的表面340上于相应通孔360的至少一部分 周长的周围延伸。类似的，每个导电元件358b在基板334的表面342上围 绕相应通孔360的至少一部分周长延伸。每个电触点324包括覆盖在限定相 应通孔360的基板334的相应内表面362上的导电材料364。每个通孔360 的导电材考+364电连"^妻相应的一对导电元件358a和358b,该导电元件358a 和358b定位在基板上彼此相对的侧部336和338上并且围绕通孔360的圓 周延伸。
每个电触点332在一对相对的端部354和356之间延伸。该端部354和 356均结合在基板334的侧部336上的相应的导电元件358a以使得该端部 354和356被电连接至相应电触点324的相应导电元件358a。每个电触点332 通过相应的电触点324的相应的导电元件364被电连接至电路板316的侧部 338上的电触点324的相应导电元件358b。每个电触点332包括在端部354 和356之间延伸的中间部分366。该中间部分366延伸^争过相应的弹性元件 344的端部348。延伸跨过相应的弹性元件344的端部348的中间部分366 的表面368接合电气元件312的阵列318的相应的电触点322。基板334的
(诸如但不限于，另一个电路板，集成电路，电气模块，和/或其它电气装置) 的相应的电触点(未示出)以将电气元件312与其它合适的电气元件电连接。 在可选的实施例中，只有一个或多个电触点332的端部354或端部356 被电连接至基板的侧部338上的导电元件358b。在这样一个可选实施例中， 基板334可以不包括与没有被电连接至元件358b的端部354或356相对应 的通孔360 (和/或相应的导电材料364和/或相应的导电元件258b)。而且， 在可^弄代实施例中，导电元件358a和/或358b不在相应的外表面40或42 上延伸，而是元件358a和/或358b由被暴露在相应侧部36或38上的通孔材 4+364的一部分所限定。
在此所描述的实施例提供了 一种电连接器，其具有可以比已知的弹性电 触点具有更高的电流承载能力的电触点，而同时又保持了连接器的弹性元件 的预定的弹性工作范围。
权利要求
1.一种电连接器，其包括具有第一和第二相对侧部(36，38；136，138)的基板(34；134)，其特征在于:第一弹性元件(44；144)在第一侧部上从基板向外延伸，所述第一弹性元件包括在基板处的第一基部(46)和与所述第一基部相对的第一端部(48；148)；第二弹性元件(44；144)在第二侧部上从基板向外延伸，所述第二弹性元件包括在基板处的第二基部(46)和与所述第二基部相对的第二端部(48；148)；第一电触点(32；132)接合基板的第一侧部的第一导电元件(58；158)，所述第一电触点延伸跨过所述第一弹性元件(44；144)的第一端部(48；148)的至少一部分；并且第二电触点(32；132)接合基板的第二侧部的第二导电元件(58；158)，所述第二电触点延伸跨过所述第二弹性元件(44；144)的第二端部(48；148)的至少一部分。
2、 根据权利要求1所述的电连接器，其中所述第一和第二导电元件(58; 158)通过从所述第一侧部至所述第二侧部穿过所述基板延伸的通孔(60) 而被电连接。
3、 根据权利要求1所述的电连接器，其中所述基板(134)包括从所述 第一侧部(136)至所述第二侧部(138)延伸穿过所述基板的通孔(Wl ), 每个所述第一和第二电触点(132)在所述通孔中部分地延伸并被连接在一 起以使得所述第 一 和第二电触点形成从所述基板的第 一 侧部穿过通孔至所 述基板第二侧部延伸的单个电触点。
4、 根据权利要求1所述的电连接器，进一步包括所述基板(34)的第 一侧部(36)的第三导电元件(58),其中所述第一电触点(32)包括接合 所述第一导电元件(58)的端部(54),和接合所述第三导电元件(58)的 端部(56)。
5、 根据权利要求1所述的电连接器，其中所述第一和第二电触点(32) 不直接连接在 一起，以使得所述第 一和第二电触点是分离的电触点。
全文摘要
一种电连接器，其包括具有第一和第二相对侧部的基板。第一弹性元件在第一侧部上从基板向外延伸，所述第一弹性元件包括在基板处的第一基部和与所述第一基部相对的第一端部。第二弹性元件在第二侧部上从基板向外延伸，所述第二弹性元件包括在基板处的第二基部和与所述第二基部相对的第二端部。第一电触点接合基板的第一侧部的第一导电元件。所述第一电触点延伸跨过所述第一弹性元件的第一端部的至少一部分。第二电触点接合基板的第二侧部的第二导电元件。所述第二电触点延伸跨过所述第二弹性元件的第二端部的至少一部分。
文档编号H01R13/24GK101373866SQ20081017372
公开日2009年2月25日 申请日期2008年8月25日 优先权日2007年8月24日
发明者戴维·B·西尼西, 杰弗里·B·麦克林顿, 杰弗里·G·彭尼帕克, 罗伯特·D·希尔蒂, 贾森·M·赖辛格 申请人:泰科电子公司