专利名称：电触点的制造方法
技术领域：
本发明总的涉及电触点领域，更具体说涉及电触点的制造方法。
背景技术：
现有的电触点设计包括由弹性材料构成的插入器和由金属丝球构成的插入器。这两种技术方案在设计方面都存在固有的局限性。当前的弹性材料在经过一段时间后和在超过一定温度的情况下不能够维持足够的接触弹力并且具有小的加工高度范围。由金属丝球构成的插入器是脆弱的，容易松脱，需要高成本的检查，所提供的接触行程是有限的。
发明内容
本发明涉及一种利用金属成型、掩模、蚀刻以及焊接技术制造电触点的方法。该方法能够生产大量的能够用在插入器或其他装置中的专用电触点，包括非永久性或永久性的电连接，以提供接触摩擦、柔软弹性刚度、耐久性以及大行程。
下面结合附图的详细说明以举例方式示出了本发明的原理，从这些详细说明可以明显地看出本发明的其它方面和优点。
附图的简要说明
图1是根据本发明的包括一个孔阵列的基板的实施例的透视图。
图2是根据本发明的图1中所示的一个基板孔的实施例的近观透视图。
图3是根据本发明在金属化和蚀刻以后的图2中所示结构的实施例的透视图。
图4是根据本发明增加了模制穹面隆起的图3中所示结构的实施例的透视图。
图5是根据本发明在穹面隆起被镀金属后的图4中所示结构的实施例的透视图。
图6是根据本发明增加了掩模层的图5中所示结构的实施例的透视图。
图7是根据本发明所在金属层中所有没有被掩模层覆盖的区域被蚀刻掉以后的图6中所示结构的实施例的透视图。
图8是根据本发明在去除掩模层后的图7中所示结构的实施例的透视图。
图9是根据本发明在溶解穹面隆起后的图8中所示结构的实施例的透视图。
图10是根据本发明的图9中所示的最终微星轮式触点结构的实施例的顶视图。
图11是根据本发明的一个顺时针方向的微星轮阵列的实施例的透视图。
图12是根据本发明的微星轮插入器的实施例的截面图。
图13A和13B是根据本发明的一对微星轮插入器的实施例的截面图。
图14是根据本发明的一个顺时针方向微星轮和一个微型止挡的实施例的视图。
图15是根据本发明的图14中所示结构的实施例的截面图。
图16是根据本发明制造微星轮触点的方法的流程图。
图17是具有三个支腿的微星轮的实施例的透视图。
图18是根据本发明基板上的多个具有三个支腿的微星轮的实施例的透视图。
图19是根据本发明的微星轮/球栅阵列插入器的实施例的截面图。
具体实施例方式
图1是根据本发明的包括一个孔阵列的基板的实施例的透视图。在基板100中形成有多个孔或通孔102。在本发明的一个实施例中，所述孔可被钻孔于印刷电路板(PCB)基板中。在本发明的采用PCB基板的一个实施例中，可在钻孔前将金属垫放置于基板上并围绕着所述孔的预定区域。在本发明的范围内，可使用其他制造孔的方法(诸如蚀刻)以及其他基板材料(诸如陶瓷)。多个孔102无需形成如图1中所示的规则排列。在本发明的其他实施例中，可以根据所需的任何特定设计形式来不规则地布置这些孔。PCB基板材料通常是玻璃纤维，然而在本发明范围内也可以使用其他材料。
图2是根据本发明的图1中所示的一个基板孔的实施例的近观透视图。这里示出了基板100中的一个孔102。
图3是根据本发明的在金属化和蚀刻以后的图2中所示结构的实施例的透视图。在金属化后，孔102具有围绕着孔102并穿过孔102直到基板100相对一侧的金属镀层圈300。虽然在本实施例中金属镀层300的区域是环形的，但是本发明范围内，其他形状的金属镀层300的区域也将同样很好地发挥作用。例如，在本发明的一些实施例中，金属镀层300的区域可为椭圆形的、正方形的、矩形的或其他更复杂的形状。虽然铜是用于金属镀层的优选金属，但是本发明的其他实施例也可使用其他材料作为镀层。
图4是根据本发明增加了模制穹面隆起的图3中所示结构的实施例的透视图。模制穹面隆起400至少被加设在一些金属化孔102上。可以不为在基板100每侧上的金属化孔102加设模制穹面隆起400、可以将模制穹面隆起400加设到在基板100每侧上的一些或全部金属化孔102上。在本发明的一个实施例中，将模制穹面隆起400加设到基板100的两侧上以形成双微星轮插入器。根据本发明形成的专用电触点这里被称为微星轮式触点，或简称为微星轮。在本发明的一个可选择的实施例中，仅将模制穹面隆起400加设到基板100的一侧上以形成微星轮/球栅阵列(BGA)球插入器。
图5是根据本发明在穹面隆起被镀金属后的图4中所示结构的实施例的透视图。图5中所示的镀有金属的穹面隆起500可包括铜或根据设计需求包括其他金属元素或组分。
图6是根据本发明增加了掩模层的图5中所示结构的实施例的透视图。现已将顺时针方向的微星轮形状的掩模层600加设到镀有金属的穹面隆起500上。该掩模层可包括光致抗蚀剂，并且可用许多方法来应用该掩模层。所述光致抗蚀剂可被曝光和显影以产生微星轮形状的掩模层600。
图7是根据本发明在金属层中所有没有被掩模层覆盖的区域被蚀刻掉以后的图6所示结构的实施例的透视图。可以看到，覆盖有掩模层600的已蚀刻的微星轮700被设置在基板100的模制穹面隆起400上的适当位置处。
图8是根据本发明在去除掩模层后的图7中所示结构的实施例的透视图。
图9是根据本发明在溶解穹面隆起后的图8中所示结构的实施例的透视图。最好可以用能够完全去除穹面隆起材料而不会损坏微星轮700、镀层300、孔102或基板100的任何化学品(或其他蚀刻方法)来溶解模制穹面隆起400。
图10是根据本发明的图9中所示的微星轮触点结构的实施例的顶视图。其中示出了在基板100上由金属镀层300围绕的通孔102上的一个顺时针方向的微星轮700。在这一点上，该微星轮可进行进一步的加工(例如，如果需要的话，进行附加的金属镀)。还要注意的是，如果需要的话，在本发明的其他实施例中也可以产生出逆时针方向的微星轮。例如，最好设计大的微星轮阵列以制造出数量基本相等的顺时针方向和逆时针方向微星轮。这种设计可减小在仅为顺时针方向或仅为逆时针方向的微星轮阵列中所出现的转矩。由于每一个微星轮都轻微转动，因此在使用中在触点上产生摩擦作用，当触点被连接时每个微星轮会在器件上产生较小的扭矩。
所得到的微星轮被进一步披露在与本申请同时申请的名称为“Electrical Contact”的美国专利申请中，该专利申请在这里作为参考文献包括进来。另一种制造微星轮的方法披露在与本申请同时申请的名称为“Method for Fabrication of Electrical Contacts”的美国专利申请中，该专利申请在这里作为参考文献包括进来。
图11是根据本发明的基板100上的一个顺时针方向的微星轮阵列700的实施例的一个透视图。如以上所披露的，在本发明的一些实施例中，希望交替设置顺时针方向和逆时针方向的微星轮，例如以棋盘的方式交替设置。
图12是根据本发明的微星轮插入器的实施例的截面图。在本发明的这个实施例中，微星轮设置在基板100的两侧上。连接每对微星轮700的是金属化孔102。可以看出，围绕每个孔的金属300与单个微星轮连接。虽然本实施例包括在基板100顶部上的顺时针方向的微星轮700，以及在基板100的底部上的逆时针方向的微星轮700，但是在本发明范围内也可以采用其他布置。
图13A和13B是根据本发明的一对微星轮插入器的实施例的截面图。在图13A中示出了在基板100顶部上的逆时针方向微星轮700，以及示出了在基板100的底部上的顺时针方向微星轮700。这对微星轮700由金属化孔102及围绕孔的金属300电连接。在图13B中示出了基板100顶部上的顺时针方向微星轮700，以及示出了基板100的底部上的逆时针方向微星轮700。这对微星轮700由金属化孔102及围绕孔的金属300电连接。
图14是根据本发明电连接到基板100中围绕孔102的金属300并紧邻一个微型止挡1400的一个顺时针方向微星轮700的实施例的透视图。可用与标准印刷电路板的制造方法类似的方法来制造所述微型止挡1400以形成突出的止挡，止挡被构型为可以防止微星轮700在使用过程中被过度压缩。微型止挡的高度最好能够使微星轮700压缩并且产生接触摩擦作用，同时又能够防止过度压缩，过度压缩能够对微星轮700造成物理损坏。
图15是根据本发明的图14中所示结构的实施例的截面图。在本发明的这个实施例中，以截面图示出了包括一对微型止挡1400的微星轮插入器。通过基板100中围绕着金属化孔102的金属300将基板100顶部上的顺时针方向微星轮700电连接到基板100底部上的逆时针方向微星轮700。
图16是本发明所涉及的制造微星轮触点的方法的流程图。在步骤1602中，在基板100中形成了多个孔102。在步骤1604中，使孔102金属化并被蚀刻。在步骤1606中，在金属化孔102上形成模制穹面隆起。在步骤1608中，带有由模制穹面隆起覆盖的孔102的基板100被镀金属。在步骤1610中，在镀有金属的穹面隆起上形成微星轮形状的掩模层。在步骤1612中，将所有没有覆盖掩模层的区域中的金属镀层蚀刻掉。在步骤1614中，去除掉掩模层。在步骤1616中，将穹面隆起溶解或蚀刻掉来留下完成的微星轮。如果需要的话，在该工序的这一点，可以用一种或多种附加金属(诸如镍或金)再次对微星轮进行金属镀。在可选择的步骤1618中，球栅阵列(BGA)球被设置在基板100中的与微星轮700相对一侧的金属化孔102上。在本发明的这样一个实施例中，将微星轮700设置于基板100的一侧上并将球栅阵列(BGA)球1900设置于基板100的另一侧上以形成微星轮/BGA插入器。
图17是根据本发明的具有三个支腿的微星轮的实施例的透视图。其中示出了与基板100中围绕金属化孔102的金属300连接的具有三个支腿的微星轮1700。在本发明范围内，根据应用需要可使微星轮具有任何数量(多于一个)的支腿。
图18是根据本发明的基板上的多个具有三个支腿的微星轮的实施例的透视图。图18示出了基板100上的一个具有三个支腿的微星轮阵列1700。虽然该图中示出了微星轮1700的规则排列，但是根据对多个的微星轮1700的应用需要，本发明的其他实施例也可使用微星轮1700的不规则排列。
在本发明的一个特定实施例中，最好将微星轮700设置在基板100的第一侧上，而将球栅阵列(BGA)球1900设置在基板100的第二侧上，从而形成用于将电子器件例如多芯片组件(MCM)非永久性地连接到电路板的插入器。图19是这样一个实施例的截面图。图19中所示的本发明的这个实施例示出了设置在基板100的第一侧上的多个微星轮700以及设置在基板100的第二侧上的球栅阵列(BGA)球1900，利用与微星轮300接触的金属区104所围绕的金属化孔102将它们连接在一起。本发明的这个实施例可用作一种用于将电子器件例如多芯片组件(MCM)非永久性地连接到电路板的插入器，而该插入器通过球栅阵列(BGA)球1900连接到电路板。本发明的这个实施例可以利用包括可选步骤1618的图16所述的方法来制造。
权利要求
1.一种用于制造电触点的方法，包括以下步骤a)将在基板(100)中多个通孔(102)金属化；b)在所述金属化孔(102)的至少一些上形成穹面隆起(400)；c)第一次将所述穹面隆起(400)镀金属；d)对所述穹面隆起(400)进行掩模；e)在没有被所述掩模覆盖区域中将所述穹面隆起(400)上的第一金属镀层蚀刻掉，形成多个电触点(700)，其中所述电触点(700)包括螺旋形支腿，所述螺旋形支腿被构型成可以在金属垫上产生摩擦接触作用；f)溶解所述穹面隆起(400)。
2.如权利要求1所述的电触点的制造方法，其特征在于，所述基板包括在所述基板(100)中形成所述通孔(102)之前基本围绕所述通孔(102)的所有位置的金属垫(300)。
3.如权利要求1所述的电触点的制造方法，还包括以下步骤g)在第一次镀金属的步骤后为所述电触点(700)第二次镀金属。
4.如权利要求3所述的电触点的制造方法，其特征在于，所述第二金属镀层包括金。
5.如权利要求3所述的电触点的制造方法，其特征在于，所述第二金属镀层包括镍和金。
6.如权利要求1所述的电触点的制造方法，其特征在于，所述第一金属镀层是铜制的。
7.如权利要求1所述的电触点的制造方法，其特征在于，所述基板(100)是印刷电路板基板(100)。
8.如权利要求1所述的电触点的制造方法，其特征在于，所述电触点(700)的至少一些位于所述基板(100)的相对两侧上。
9.如权利要求1所述的电触点的制造方法，还包括以下步骤h)在所述基板(100)的与所述电触点(700)相对的一侧上为金属化孔(102)加设多个球栅阵列球(1900)。
10.如权利要求1所述的电触点的制造方法，还包括以下步骤i)在所述基板(100)上形成至少一个微型止挡(1400)。
全文摘要
本发明涉及一种例用金属成型、掩模、蚀刻、以及焊接技术制造电触点(700)的方法。该方法能够生产大量的能够用在插入器或其他装置中的专用电触点(700)，包括非永久性或永久性的电连接，以提供接触摩擦、柔软弹性刚度、耐久性以及大行程。
文档编号H01L23/32GK1400697SQ02127069
公开日2003年3月5日 申请日期2002年7月26日 优先权日2001年7月27日
发明者B·E·克莱门茨, J·M·怀特 申请人:惠普公司