[发明专利]同轴互连器件及其制造方法

说明书

本发明涉及同轴连接器，尤其是涉及用于将单片模块和多片模块相互连接并且连接至印刷电路板的同轴连接器。

在表面安装技术中，集成电路(IC)连接至陶瓷或者有机封装外壳，封装外壳则具有从中伸出的金属引线，用于通过焊接手段或者通过插入一个插座中而连接至一个印刷电路(PC)板。IC电气安装至封装外壳通常称为一级安装。封装外壳电气安装至PC板为二级安装。IC封装外壳的趋势是增加一个封装外壳上的IC密度和数量，并且最终增加二级安装的输入/输出(I/O)连接的数量。

对于高的IO数(IOcounts)，二级安装的密度目前是通过这样几种安装方式解决的，包括针栅阵列(PGA)、球栅阵列(BGA)和条栅阵列(CGA)。

PGA由金属插脚(pin)的一个阵列构成，这些插脚一般是100-200mil(密耳)长，并且镀敷金，以改善抗氧化性能。PGA安装至封装外壳上的圆形导电或金属化焊区上。通常，这种安装是通过焊接或者钎接至金属化焊区，金属化焊区设置在围绕IC的封装外壳表面上或者设置在封装外壳的与IC相反的一侧。金属化焊区电连接至内导体或者通路，内导体或者通路用于为IC提供布线。PGA连接方法已经使用多年，这种方法允许IC和封装外壳在安装于一个产品之前经受测试或老化处理，因为插脚可以容易地插入插座并被测试并且对封装外壳的结构仅有极小的破坏。长的插脚还有助于吸收封装外壳与电路板之间的热膨胀系数(CTE)的差异。大的CTE失配可能导致在封装外壳-插脚连接位置发生焊接故障。长的引线(1ead)长度有助于减小焊接点处插脚的横向移动。提供插脚的可靠焊接安装所需的焊区直径占据了封装外壳上的大量表面面积，使得难以增加二级安装的IO密度。插脚之间的典型IO节距约为100mil。此外，长的插脚引线长度会严重地增大相邻插脚之间的不希望的电感，这会导致电气性能的显著降低。为了有助减弱串扰，传统的布线方式是采用接地插脚或者电压插脚围绕信号传导插脚，这样可以帮助隔离这些插脚。这种隔离方式导致IO密度和性能的进一步降低。另外，截止芯片频率(off chip frequency)增大至GHz范围，这要求将信号导体与不希望的串扰更好地隔离。

另一种二级安装方法是球栅阵列(BGA)。BGA采用与PGA相似的焊区安装方式，其区别在于不是采用金属插脚，而是将高温焊料球使用较低温度的焊料焊连至焊区。所形成的球栅阵列提供了较高的IO密度，典型的节距为40-50mil。典型为35mil的较小的球高度大大减轻了互连长度对不希望的电感的影响。但是，较小的球高度使得BGA在可插式老化测试方面或者在为系统应用和领域升级(field upgrades)的可插式封装方面不够理想，因为球是由特别便于安装和吸收封装外壳与电路板之间的CTE失配造成的应力的软焊料制成的。BGA的软焊料容易变形，并且在重复热循环后可能使接触变差。BGA的另一缺点是：球的小的高度对由多次热循环导致的焊接故障没有多大的抵抗能力。抗故障能力对于较大尺寸的封装外壳是重要的，因为距封装外壳中心最大距离处的IO连接(通常是角部)最容易发生故障。解决这个问题的一个折中方案是条栅阵列(CGA)封装。它同样是将一个焊区阵列通过一种较低接合温度的焊料连接至一种较高接合温度的焊料，但较高温度的焊料条形或者线形的。CGA连接的节距可以与BGA相同。由于其较大的长度，这些条提供了比BGA更高的可靠性。但是，这些条对于老化测试或者系统或领域升级而言是不容易插接的。此外，在加工操作过程中焊条非常容易损坏，必须在全过程中加以保护。

解决信号隔离问题的一种方案是美国专利5226912，此专利描述了一种同轴连接器，这种同轴连接器需要在衬底中有一个通孔，此通孔占据衬底两侧的表面面积。这种器件具有比希望的更差的安装适应性，因为在安装插脚于同轴连接器的过程中没有机会对栅网重新调整。栅网的重新调整能够保证在连接后插脚保持合适的间距。另外，没有用于插脚和相配合的同轴连接器的插座之间的摩擦动作的机构，而摩擦动作会增加可插式连接的可靠性。

一种理想的二级连接方式应允许实现高密度IO、可插式老化测试、可插式领域更换、低电感、高性能的信号隔离和高的可靠性。

考虑到现有技术中存在的上述问题和缺点，本发明的目的是要提供一种电子互连器件，它在XY轴是可塑性的，由此允许插入一个插座中，同时能够承受在热循环过程中由于CTE失配导致的插座相对于封装外壳的移动。

本发明的另一目的是要提供一种同轴连接器安装方法，采用这种方法，布置在一个封装外壳上的一个可塑性连接器的阵列在插入一个插座时可以直线排列，它还可用于承载电压或者接地。