DE19840501C1 - Electrical contact device for mounting microchip on printed circuit board, uses rubber mat with metallised openings receiving contacts of microchip at one side and contacting printed circuit board at opposite side - Google Patents
Electrical contact device for mounting microchip on printed circuit board, uses rubber mat with metallised openings receiving contacts of microchip at one side and contacting printed circuit board at opposite sideInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung zur elektrischen Ver bindung eines mit einer Vielzahl vorspringender Kontakte versehenen Bau elementes, insbesondere einer integrierten Schaltung, einerseits mit einem anderen Bauteil insbesondere einer Leiterplatte andererseits, wobei die Kontaktierungsvorrichtung auf ihrer den vorspringenden Kontakten zuge wandten Seite eine Vielzahl von in gleichem Raster wie die vorspringenden Kontakte angeordnete Öffnungen aufweist, in die die vorspringenden Kon takte einsteckbar sind und dabei in Anlage kommen mit elastischen Kon taktflächen der Kontaktierungsvorrichtung, wobei diese Kontaktflächen die elektrische Verbindung zu der dem anderen Bauteil zugewandten Seite herstellen.The invention relates to a contacting device for electrical Ver binding of a building provided with a plurality of projecting contacts element, in particular an integrated circuit, on the one hand with a other component, in particular a printed circuit board, on the other hand, the Contacting device on their the protruding contacts turned side a variety of in the same grid as the projecting Contacts arranged openings into which the projecting Kon clocks can be inserted and come into contact with elastic cones tact areas of the contacting device, these contact areas electrical connection to the side facing the other component produce.
Derartige Kontaktierungsvorrichtungen, die meist als Interposer bezeichnet werden, sind durch die US-Patente 5 419 710, 5 545 050 und 5 702 255 be kannt. Es geht dabei jeweils um die Kontaktierung kugelförmiger Kontakte (Ball-Grid-Arrays), die zunehmend anstelle der bisher üblichen Kontaktbeine bei Mikrochips verwendet werden, um eine höhere Kontaktdichte zu errei chen. Als nächstliegender Stand der Technik ist die JP 8-203 644 A anzuse hen. Dieser Interposer weist auf seiner dem Ball-Grid-Array zugewandten Seite eine Vielzahl von in gleichem Raster wie die vorspringenden Kontakte angeordneten Öffnungen auf, in die die vorspringenden Kontakte einsteckbar sind. In den Öffnungen sind leitfähige Elemente angeordnet, die ihrerseits elastisch sind, nämlich Schraubenfedern, Bälge oder Federzungen. Sie wer den beim Einstecken der vorspringenden Kontakte in die Öffnungen verformt. Such contacting devices, usually referred to as interposers are disclosed in U.S. Patents 5,419,710, 5,545,050 and 5,702,255 knows. It is about contacting spherical contacts (Ball Grid Arrays), which are increasingly replacing the usual contact legs used in microchips to achieve a higher contact density chen. JP 8-203 644 A is the closest prior art hen. This interposer points to the one facing the ball grid array Page a variety of in the same grid as the protruding contacts arranged openings into which the projecting contacts can be inserted are. Conductive elements are arranged in the openings, which in turn are elastic, namely coil springs, bellows or spring tongues. You who deformed when the protruding contacts are inserted into the openings.
Schließlich ist durch die WO 97/23121 ein Interposer bekannt, der mit vor stehenden, becherförmigen Kontaktflächen arbeitet, in welche die kugel förmigen Kontakte der integrierten Schaltung hineingesteckt werden, wobei die becherförmigen Kontaktflächen aufgeweitet werden.Finally, an interposer is known from WO 97/23121, which precedes standing, cup-shaped contact surfaces into which the ball shaped contacts of the integrated circuit are inserted, wherein the cup-shaped contact surfaces are widened.
Bei den bekannten Kontaktierungsvorrichtungen, die mit elastischer An pressung arbeiten, werden jeweils eigenständige federnde Kontaktelemente benötigt, die ein- oder mehrseitig gegen die kugelförmigen Kontakte ge drückt werden. Diese Kontaktelemente sind mechanisch sehr aufwendige und daher sehr teure Lösungen, zumal es technisch schwierig ist, sie auf kleinstem Raum unterzubringen, wie es zur Erreichung einer hohen Kon taktdichte notwendig ist.In the known contacting devices with elastic to press work, each become independent resilient contact elements needed on one or more sides against the spherical contacts be pressed. These contact elements are mechanically very complex and therefore very expensive solutions, especially since it is technically difficult to apply them to accommodate the smallest space, as is necessary to achieve a high con clock density is necessary.
Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Kontaktierungsvorrichtung zu entwickeln, die vor altem für kugelförmige Kontakte geeignet ist und sich durch bedeutend günstigere Herstellungs kosten auszeichnet. Dabei soll eine hohe Kontaktdichte und gleichzeitig absolute Sicherheit hinsichtlich einer verlustarmen Signalübertragung ge geben sein.Therefore, the present invention is based on the object To develop contacting device that was old for spherical Contacts is suitable and is due to significantly cheaper manufacturing costs. A high contact density and at the same time absolute security with regard to low-loss signal transmission to be given.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspru ches 1 gelöst.This object is achieved by the features of the claims ches 1 solved.
Die Erfindung beruht also auf dem Prinzip, auf die bisher übliche Zwi schenschaltung von Kontaktfingern, Federn und dergleichen zu verzichten und statt dessen die Kontaktierungsvorrichtung in sich elastisch auszubil den, so daß die Öffnungen unmittelbar aufgeweitet werden, wenn die Kontakte eingesteckt werden. Die Ansprüche an die Nachgiebigkeit brau chen dabei nicht sehr hoch zu sein, denn es geht einerseits nur um ein ge ringfügiges elastisches Aufweiten der Öffnungen, damit sie satt und unter leichter Anpressung an den kugelförmigen Kontakten anliegen, anderer seits um den Ausgleich von Fertigungstoleranzen bei der Positionierung der kugelförmigen Kontakte, die aber in der Regel vernachlässigbar sind.The invention is therefore based on the principle, on the previously common Zwi circuitry of contact fingers, springs and the like to be omitted and instead of training the contacting device elastically the, so that the openings are widened immediately when the Contacts are inserted. The demands on compliance brew I don't want to be very high, because on the one hand it's only about a ge slight elastic expansion of the openings so that they are full and under lightly press against the spherical contacts, others partly to compensate for manufacturing tolerances in positioning of the spherical contacts, which are usually negligible.
Es ist zwar aus der US 5 770 891 bereits ein Interposer aus elastischem Material mit leitfähig beschichteten Löchern bekannt. Ein Aufweiten der Löcher beim Kontaktieren läßt sich dieser Druckschrift jedoch nicht ent nehmen.From US 5 770 891 it is already an interposer made of elastic Known material with conductive coated holes. An expansion of the Holes in contact cannot be found in this document to take.
Theoretisch besteht die Möglichkeit, die Öffnungen nur so tief zu machen, dass die kugelförmigen Kontakte hineinpassen und die weitere elektrische Verbindung zur anderen Seite der Kontaktierungsvorrichtung durch dis krete integrierte elektrische Leiter vorzunehmen, etwa durch rasterförmig nebeneinander angeordnete Leiter, wie sie beispielsweise in dem Adapter gemäß der DE 195 28 012 beschrieben sind. Wesentlich kostengünstiger ist es aber, wenn die Öffnungen durch die Kontaktierungsvorrichtung hin durchgehen, weil dann durch ihre Beschichtung auch der Stromfluß von der einen bis zur anderen Seite der Kontaktierungsvorrichtung hergestellt wird, ohne dass zusätzliche Einbauten notwendig sind.In theory, there is the option of making the openings only so deep that the spherical contacts fit in and the other electrical ones Connection to the other side of the contacting device by dis crete integrated electrical conductors, for example by grid-shaped juxtaposed conductors, such as those found in the adapter are described in DE 195 28 012. Much cheaper but it is when the openings through the contacting device go through, because then through their coating also the current flow of one to the other side of the contacting device without additional installations.
Um eine hohe Kontaktsicherheit und gleichzeitig auch einen geringen elektrischen Widerstand sicherzustellen, werden die Öffnungen zumindest teilweise, vorzugsweise aber vollflächig beschichtet und die Beschichtung setzt sich ausgehend von den Öffnungswänden jeweils auch ein Stück entlang der Ober- und/oder Unterseite der Kontaktierungsvorrichtung fort. Diese Fortsetzung wird so bemessen, dass ein flächiger Kontakt durch plane Anlage der Kontaktierungsvorrichtung am anderen Bauteil, üblicher weise also einer Leiterplatte, entsteht. Die Kontaktierungsvorrichtung braucht also lediglich flächig an dieses andere Bauteil angedrückt zu wer den. Selbstverständlich ist dabei zu beachten, dass die Beschichtungen benachbarter Öffnungen hinreichend distanziert voneinander bleiben, also keinen elektrischen Kontakt miteinander bekommen.A high level of contact security and at the same time a low level To ensure electrical resistance, the openings at least partially, but preferably fully coated and the coating starting from the opening walls, it also sits down a bit along the top and / or bottom of the contacting device. This continuation is dimensioned so that a flat contact through plan contact system of the contacting device on the other component, more usual wise a printed circuit board. The contacting device So it only needs to be pressed flat against this other component the. Of course, it should be noted that the coatings neighboring openings remain sufficiently distant from each other, that is get no electrical contact with each other.
Die Kontaktierungsvorrichtung besteht beispielsweise aus einem Elasto mer. Man benötigt dann nichts weiter als eine gummielastische Lochmatte, die an ihren Öffnungen beschichtet wird. The contacting device consists, for example, of an elasto mer. All you need is a rubber-elastic perforated mat, which is coated at their openings.
Hinsichtlich der Herstellung der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvor richtung empfiehlt es sich, von einer gummielastischen Matte auszugehen, diese Matte in einem bestimmten Raster, das dem der vorspringenden Kontakte entspricht, mit durchgehenden Öffnungen zu versehen, sodann die nicht zu beschichtenden Bereiche abzudecken und schließlich die Be schichtung mit einem elektrisch leitfähigen Material durchzuführen. Das Material für die gummielastische Matte ist wiederum so zu wählen, daß de ren Öffnungen beim Einstecken der Kontakte aufgeweitet werden. Als leit fähiges Material kommt eine Vielzahl von Werkstoffen in Betracht, die mit einer Wandstärke von einigen Tausendstel bis wenigen Hundertstel Milli metern aufgetragen werden. With regard to the manufacture of the contacting according to the invention direction, it is recommended to start with a rubber-elastic mat, this mat in a certain grid, that of the projecting Corresponds to provide through openings, then to cover the areas not to be coated and finally the Be layering with an electrically conductive material. The Material for the rubber-elastic mat is again chosen so that de openings when the contacts are inserted. As a leader capable material, a variety of materials come into consideration with a wall thickness of a few thousandths to a few hundredths of a milli meters are applied.
Um einen sicheren Halt der leitfähigen Beschichtung an der Matte zu ge währleisten, wird sie zweckmäßig vor dem Beschichten aufgeraut. Das Be schichten selbst kann durch Aufdampfen, aber auch auf andere Weise, et wa durch chemisches Abscheiden erfolgen.To ensure a secure hold of the conductive coating on the mat ensure that it is expediently roughened before coating. The Be stratification itself can be done by vapor deposition, but also in other ways, et wa done by chemical deposition.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeich nung, dabei zeigtFurther features and advantages of the invention result from the following description of an embodiment with reference to the drawing nation, it shows
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil der Kontaktierungsvor richtung vor dem Einstecken des Bauelementes mit vor springenden Kontakten; Figure 1 shows a cross section through part of the Kontaktierungsvor direction before inserting the component with before jumping contacts.
Fig. 2 den gleichen Querschnitt, jedoch mit eingesteckten Kon takten und Fig. 2 shows the same cross section, but with inserted Kon and
Fig. 3 eine Gesamtansicht im Querschnitt mit einer äußeren Hal terung. Fig. 3 is an overall view in cross section with an outer Hal tion.
In Fig. 1 erkennt man von oben nach unten ein schematisch dargestelltes elektronisches Bauelement 1, das an seiner Unterseite mit einer Vielzahl rasterartig nebeneinander und hintereinander angeordneten kugelförmigen Kontakten 2 bestückt ist, die nach unten vorstehen. Dieser sogenannte Ball Grid Array soll mit einem anderen Bauteil verbunden werden, im Ausfüh rungsbeispiel mit einer Leiterplatte 3, die an ihrer Oberseite mit diskreten Kontakten, sogenannten Pads 4 und/oder Leiterbahnen bestückt ist, wobei diese Kontakte im gleichen Raster angeordnet sind, wie die kugelförmigen Kontakte 2.In Fig. 1 you can see from top to bottom a schematically illustrated electronic component 1 , which is equipped on its underside with a plurality of grid-like spherical contacts 2 arranged side by side and one behind the other, which protrude downwards. This so-called ball grid array is to be connected to another component, in the exemplary embodiment with a printed circuit board 3 which is equipped on its upper side with discrete contacts, so-called pads 4 and / or conductor tracks, these contacts being arranged in the same grid as that spherical contacts 2 .
Hierzu dient erfindungsgemäß eine Kontaktierungsvorrichtung 5 in Form einer vollständig elastischen Lochmatte aus einem homogenen Material. Diese Lochmatte weist eine Vielzahl vertikal durchgehender Öffnungen 6 auf, die im gleichen Raster angeordnet sind wie die kugelförmigen Kon takte 2. Der Durchmesser der Öffnungen und ihr Abstand untereinander liegt in der Größenordnung von 1 mm. Die zylindrische Lochwandung und ein kurzes Stück der sich daran anschließenden Ober- und Unterseite der Lochmatte 5 weisen eine leitfähige Beschichtung 7, insbesondere aus ei ner Goldfolie auf. Die Dicke der leitfähigen Beschichtung liegt in der Grö ßenordnung von einigen Hundertstel Millimetern.According to the invention, a contacting device 5 in the form of a completely elastic perforated mat made of a homogeneous material is used for this purpose. This perforated mat has a plurality of vertically continuous openings 6 , which are arranged in the same grid as the spherical contacts 2 . The diameter of the openings and their distance from one another is on the order of 1 mm. The cylindrical hole wall and a short piece of the adjoining top and bottom of the perforated mat 5 have a conductive coating 7 , in particular from egg ner gold foil. The thickness of the conductive coating is on the order of a few hundredths of a millimeter.
Wie man in Fig. 2 deutlich sieht, ist der Durchmesser der Löcher 6 mit samt ihrer leitfähigen Beschichtung 7 so gewählt, dass die kugelförmigen Kontakte 2 beim Hineindrücken in die Öffnungen 6 zu einer leichten Auf weitung der Öffnungen 6 führen. Dadurch wird die Lochmatte 5 von selbst an den Kontakten 2 gehalten, ist aber jederzeit wieder abziehbar.As can be seen clearly in FIG. 2, the diameter of the holes 6 together with their conductive coating 7 is chosen such that the spherical contacts 2 lead to a slight expansion of the openings 6 when they are pushed into the openings 6 . As a result, the perforated mat 5 is held by itself on the contacts 2 , but can be removed at any time.
Das Aufbringen der Beschichtung 7 erfolgt beispielsweise nach den glei chen Verfahren wie bei Leiterplatten, das heißt, dass die nicht zu be schichtenden Bereiche der Lochmatte 5 abgedeckt werden, worauf dann auf galvanischem Weg die freiliegenden Bereiche der Lochmatte be schichtet werden.The application of the coating 7 takes place, for example, according to the same methods as for printed circuit boards, that is to say that the areas of the perforated mat 5 that are not to be coated are covered, whereupon the exposed areas of the perforated mat are then coated in a galvanic manner.
Die Dicke der Lochmatte ist so gewählt, dass zumindest eine Lage der ku gelförmigen Kontakte 2 in den Öffnungen 6 untergebracht werden kann, ohne dass sie an der Unterseite der Lochmatte vorstehen. Zweckmäßig macht man die Lochmatte etwas dicker, damit gegebenenfalls - anders als im gezeichneten Ausführungsbeispiel - auch von unten ein Bauelement mit vorspringenden kugelförmigen Kontakten eingesteckt werden kann.The thickness of the perforated mat is selected so that at least one layer of the ball-shaped contacts 2 can be accommodated in the openings 6 without protruding from the underside of the perforated mat. The perforated mat is expediently made somewhat thicker so that, unlike in the exemplary embodiment shown, a component with projecting spherical contacts can also be inserted from below.
In der Regel wird aber die Verbindung der kugelförmigen Kontakte mit ei ner Leiterplatte 3 angestrebt. In diesem Fall ist es notwendig, die Gummi matte in sicherer Anlage an der Leiterplatte zu halten, damit der elektri sche Kontakt zwischen der leitfähigen Beschichtung 7 und den Kontakten 4 der Leiterplatte jederzeit gewährleistet ist. Hierzu bieten sich dem Fach mann zahlreiche Möglichkeiten, von denen eine in Fig. 3 dargestellt ist.In general, however, the connection of the spherical contacts with egg ner printed circuit board 3 is sought. In this case, it is necessary to keep the rubber mat in secure contact with the circuit board so that the electrical contact between the conductive coating 7 and the contacts 4 of the circuit board is guaranteed at all times. To this end, the specialist has numerous options, one of which is shown in FIG. 3.
Man erkennt in Fig. 3, dass an zwei gegenüberliegenden Rändern des elektronischen Bauteiles 1 zwei Halteglieder 8 und 9 angreifen, die ihrer seits mit der Leiterplatte 3 fest verbunden sind, etwa durch einen Kleber 10. An ihren oberen Enden laufen die Innenseiten der Halteglieder 8 und 9 konisch nach innen, sodass weiter unten Hinterschneidungen 8a und 9a entstehen, in die das elektronische Bauteil 1 mit seiner Lochmatte 5 von oben eingerastet werden kann. Die Höhe der Hinterschneidungen 8a und 9a relativ zur Leiterplatte 3 ist so gewählt, dass die Lochmatte 5 gegen die Kontakte 4 der Leiterplatte gedrückt wird, wenn das Bauelement 1 eingera stet ist.It can be seen in FIG. 3 that two holding members 8 and 9 act on two opposite edges of the electronic component 1 , which in turn are firmly connected to the printed circuit board 3 , for example by an adhesive 10 . At their upper ends, the insides of the holding members 8 and 9 run conically inwards, so that undercuts 8 a and 9 a arise further below, into which the electronic component 1 with its perforated mat 5 can be snapped in from above. The height of the undercuts 8 a and 9 a relative to the guide plate 3 is that the hole mat 5 is pressed against the contacts 4 of the circuit board when the component is stet 1 eingera so selected.
Die Halteglieder 8 und 9 können einzeln an den Längs- und/oder Quersei ten des elektronischen Bauteils 1 angeordnet sein; es kann sich dabei aber auch um durchgehende Leisten handeln. Wesentlich ist dabei aber, dass die Halteglieder 8 und 9 bei Bedarf an ihren oberen Enden elastisch nach außen gebogen werden können, sodass das elektronische Bauelement 1 und die Lochmatte 5 wieder entnommen werden können.The holding members 8 and 9 can be arranged individually on the longitudinal and / or transverse sides of the electronic component 1 ; but it can also be continuous strips. It is essential, however, that the holding members 8 and 9 can be bent elastically outward at their upper ends, so that the electronic component 1 and the perforated mat 5 can be removed again.
Die Figuren verdeutlichen, dass die elastische Lochmatte auf einfache und kostengünstige Weise zum lösbaren Anschluss elektronischer Bauele mente mit vorspringenden Kontakten an andere Bauteile mit gleicher Kon taktrasterung geeignet ist. Die vorspringenden Kontakte brauchen nicht unbedingt kugelähnlich zu sein, sondern können auch in anderer Weise gewölbt bis nahezu zylindrisch ausgeführt sein. Es muss lediglich durch entsprechende Anpassung des Lochdurchmessers der Lochmatte für einen leichten Presssitz gesorgt werden, damit die als Leiterbahnen fungierende Beschichtung hinreichend sicher an den vorspringenden Kontakten anliegt. Da die Kontaktkraft durch die Verformung des gummielastischen Werk stoffes der Lochmatte aufgebracht wird, ist in eingestecktem Zustand eine selbsthaltende Kontaktierung gegeben.The figures show that the elastic perforated mat is simple and cost-effective way to connect electronic components elements with protruding contacts to other components with the same contact clock grid is suitable. The protruding contacts do not need necessarily be spherical, but can also be done in other ways arched to almost cylindrical. It just has to go through appropriate adjustment of the hole diameter of the perforated mat for one light press fit are taken care of so that the functions as conductor tracks Coating is sufficiently secure against the protruding contacts. Because the contact force due to the deformation of the rubber-elastic work Material of the perforated mat is applied, is in the inserted state given self-holding contact.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |