[发明专利]大密度电连接器及其制造方法

说明书

本发明涉及电连接器，尤其涉及类似阵列连接器等容有大密度输入与输出线路的连接器。

由于减小电子设备尤其是个人便携式电子设备的尺寸并增大其使用功能的驱动，致使实现所有部件尤其是电连接器微型化的努力至今不衰。电连接器微型化方面的工作包括缩小单、双列直线型连接器的接点之间的间距，以便使那些适于安置在规定用于安装电连接器的电路基板极为有限面积上的连接器，能够连接较大数量的输入和输出线路或其他线路。由于这种微型化的驱动，致使在电路板上装配部件的工艺方法也随之可趋转向表面装贴工艺法(SMT)。表面装贴工艺法的大量应用与直线型连接器接点之间间距的高精度要求相结合，已使表面装贴工艺法的大范围、低成本的应用接近了极限。缩小接点之间的间距势必增大焊锡膏软熔时相邻焊层或接点出现短路的危险。为了满足增大输入和输出线路密度的需求，有人建议使用阵列连接器。这种连接器是在一块绝缘的基板上装配接线点的二维阵列，从而可以增大连线的密度。然而，这种连接器却给通过表面装贴工艺法将连接器固定于电路基板上带来一定难度，因为大多数(如果不是全部)接点的表面装贴尾端必须位于连接器本体之下方，如是，所采用的装配方法必须十分可靠，否则，一旦出现故障，很难进行目视检查或维修。当前，在一块塑料或陶瓷基板上装配集成电路，已普遍采用球栅阵列(BGA)或其他类似的装配方式。在这种方式中，附在集成电路上的各圆焊球要落达到电路基板的各电接头上，而且，各电接头上通常还要用密封膜或掩膜涂一层焊锡膏，然后对整个设备加热至一定温度，使焊锡膏和焊球的局部或全部熔化，并熔合在电路基板上形成的一个下伏的导电层上，这样，就可以不需外加导线而将集成电路连接到基板上。

采用球栅阵列或其他类似的装配方式将集成电路连接到基板上虽然有许多优点，但是，至今还没有研究出可将电连接器或类似的部件装配到印制线路板(PWB)或其他基板上的相应方法。在绝大多数情况下，重要的是各焊球的基板接触面要保持良好的共面性，从而构成平滑的装配接面，焊球和焊锡膏才能最后均匀地软熔在印刷电路板基板平面上。相对给定的基板来说，焊剂共面性的任何明显差异，都会导致在将连接器软熔到印刷电路板上时焊接效果的下降。为了实现高度可靠的焊接，客户往往提出异常苛刻的共面性要求，通常是0.004英寸左右。影响焊球共面性的因素是焊球的尺寸大小和它在连接器上的定位，而焊球的尺寸大小取决于焊球和焊锡膏二者最初所含有的总焊剂体积，在将焊球置于连接器接头上时，这一点尤其重要，因为焊接体内接受的连接器接头体积的变化，会影响焊接体体积发生变化，进而使各焊球相对连接器装配接面的共面性也发生变化。

将连接器焊接到基板上的另一个问题是连接器上往往配合各种不同形状的绝缘外壳，诸如有多个空腔的绝缘外壳，这些热塑料绝缘外壳中的残余应力可以是模压工艺造成的后果，也可以是由于插入接头而形成的或者是二者共同作用的结果。这些绝缘外壳自一开始或在表面装贴工艺过程中需要加热到一定温度时(诸如达到可使焊球软熔的温度时)会发生变形或扭曲。绝缘外壳的变形或扭曲会导致连接器组件和印刷线路板之间在形状尺寸大小上的不匹配，从而由于诸如焊球等表面装贴元件在焊接前不能与焊锡膏充分接触或不能接近印制线路板等，造成焊接效果的不可靠。

因此，采用表面装贴工艺将大密度连接器可靠而又高效地装配到基板上，仍然是当前的迫切需要。

本发明所述的电连接器，既提供了大密度的输入与输出能力，又可以通过表面装配工艺法将它连接到电路基板上，而且还显示出了相对装配接面的良好共面性。

在本发明所述的电连接器上，一个或多个接点可通过一种易熔的导电材料连接到一个基板上。这种易熔的导电材料就是焊接体，最好是用焊球组成焊接体，它可以软熔，从而形成接点和电路基板之间的主要电流通道。

本发明涉及的一个方面是在电连接器的一个元件上形成一个易熔的导电外接头的方法。方法之一是在电连接器或接头的外底面上形成一个凹部，使导电接头的一段从邻近的连接器的内底面伸出并进入外壳外底面的凹部之中，凹部内充填有一定体积的焊锡膏，再将焊球等易熔导电元件置入外壳外底面的凹部中。然后对位于凹部内的导电元件加热至足以熔化焊锡膏的温度，将易熔的导电元件熔合到伸入凹部的接头部分上。

本发明还涉及一种电连接器配用的接头，这种接头有一个末端凸起，接头借助这个末端凸起与易熔的导电元件相连接。在末端凸起和接头连接面之间有一个接头中介面，此中介面上涂有或镀有一层非焊剂吸收材料，使中介面能够防止熔化的焊剂流动。采用以上结构，便可以防止接头通过与接头相连的部位吸收来自焊球的焊剂。