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KR101353650B1 - 미세 피치 전기 상호접속 조립체용 복합 접촉체 - Google Patents

미세 피치 전기 상호접속 조립체용 복합 접촉체 Download PDF

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KR101353650B1
KR101353650B1 KR1020087023049A KR20087023049A KR101353650B1 KR 101353650 B1 KR101353650 B1 KR 101353650B1 KR 1020087023049 A KR1020087023049 A KR 1020087023049A KR 20087023049 A KR20087023049 A KR 20087023049A KR 101353650 B1 KR101353650 B1 KR 101353650B1
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KR
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composite
composite contact
layers
circuit
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KR1020087023049A
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제임스 제이. 래트번
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알앤디 소켓, 인코포레이티드
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Publication date
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Abstract

제1 회로 부재 상의 단자와 제2 회로 부재 상의 단자를 전기적으로 상호접속시키는 전기 상호접속 조립체가 개시된다. 전기 상호접속 조립체는 제1 표면과 제2 표면 사이에서 연장되는 복수의 관통구를 구비한 하우징을 포함한다. 복수의 복합 접촉체가 복수의 관통구 내에 위치된다. 복합 접촉체는 중앙부와 적어도 제1 접속부 및 제2 접속부를 구비한 전도성 부재를 포함한다. 하나 이상의 중합체 층이 적어도 전도성 부재의 중앙부를 따라 연장된다. 복합 접촉체 상의 하나 이상의 결합 특징부가 하우징과 체결된다. 제1 접속부에 인접한 중합체 층 내에 형성된 적어도 하나의 체결 특징부가 제1 회로 부재 상의 단자와 기계적으로 결합된다.
복합 접촉체, 전기 상호접속 조립체, 미세 피치

Description

미세 피치 전기 상호접속 조립체용 복합 접촉체{COMPOSITE CONTACT FOR FINE PITCH ELECTRICAL INTERCONNECT ASSEMBLY}
본 발명은 제1 회로 부재를 하나 이상의 제2 회로 부재에 전기적으로 접속시키는 전기 상호접속 조립체용 복합 접촉체에 관한 것으로, 특히 복합 접촉체의 기계적 특성을 위해 주로 하나 이상의 중합체 층에 의존하는 복합 접촉체에 관한 것이다.
컴퓨터 분야에 사용되는 커넥터에 대한 커넥터 설계의 현재 추세는 다양한 회로 장치들 간에 고밀도 및 높은 신뢰도의 커넥터를 제공하는 것이다. 이러한 접속에 대한 높은 신뢰도는 장치의 부적절한 접속에 기인한 시스템 고장의 가능성으로 인해 필수적이다. 또한, 커넥터, 카드, 칩, 기판 및 모듈과 같은 다양한 구성요소들의 효율적인 수리, 업그레이드, 시험 및/또는 교체를 보장하기 위해서, 이러한 접속은 최종 제품에서 분리 가능하고 재접속 가능한 것이 아주 바람직하다.
도금된 관통구 또는 비아(via) 내에 납접된 핀형 커넥터가 현재 산업 분야에 가장 일반적으로 통용되는 커넥터 중 하나이다. 커넥터 본체 상의 핀은 인쇄 회로 기판 상의 도금 관통구 또는 비아 내로 삽입되어, 종래의 기구를 사용하여 적소에 납접된다. 이어서, 다른 커넥터 또는 패키지 반도체 장치가 삽입되어, 기계적 간 섭(mechanical interference) 또는 마찰에 의해 커넥터 본체에 의하여 유지된다. 이러한 커넥터를 인쇄 회로 기판에 납접하는 공정 중에 사용되는 주석 납 합금 솔더(solder)와 해당 화학 물질은 이들의 환경 영향으로 인해 보다 엄격해진 검사를 받고 있다. 이러한 커넥터의 플라스틱 하우징은 납접 공정 중에 상당한 정도의 열활동(thermal activity)을 겪게 되며, 이는 구성요소에 응력을 가하여 신뢰도의 저하를 초래할 수 있다.
커넥터 본체 상의 납접된 접촉체는 전형적으로 커넥터와 접속 중인 장치의 기계적 지지체로서, 피로, 응력 변형, 솔더 가교(solder bridging) 및 평면도(co-planarity) 불량의 영향을 받기 쉬워, 조기 고장 또는 연속성의 소실을 초래할 가능성이 있다. 특히, 인쇄 회로 기판에 부착된 커넥터에 상대 커넥터 또는 반도체 장치가 삽입되고 그로부터 분리될 때, 회로 기판에 납접된 접촉체의 탄성 한계가 초과될 수 있어, 연속성의 소실을 초래할 수 있다. 이러한 커넥터는 전형적으로 수회 이상의 장치 삽입 및 분리에 신뢰적이지 못하다. 이러한 장치는 또한 비교적 긴 전기적 길이를 가지며, 이는 특히 고주파 또는 저전력 구성요소에 대해 시스템 성능을 열화시킬 수 있다. 이러한 커넥터를 사용하여 형성될 수 있는 인접 장치 리드(lead)들 간의 피치 또는 간격도 또한 단락의 위험성으로 인해 제한된다.
다른 전기 상호 접속 방법은 와이어 접합(wire bonding)으로 알려져 있으며, 이는 하나의 회로로부터 다른 회로로의 금과 같은 연질 금속 와이어의 기계적 압착 또는 열압착을 포함한다. 그러나, 이러한 접합은 와이어 파손의 가능성과 그에 수반되는 와이어 취급시의 기계적인 어려움으로 인해 용이하게 고밀도 접속에 적용되 지 못한다.
대안적인 전기 상호접속 기술은 솔더볼(solder ball) 등을 각각의 회로 요소들 사이에 배치시키는 것을 포함한다. 솔더는 전기 상호접속부를 형성하도록 리플로우(reflow)된다. 이러한 기술이 다양한 구조체에 고밀도 상호접속부를 제공하는 데 성공적인 것으로 판명되었지만, 이러한 기술은 회로 부재의 손쉬운 분리 및 후속 재접속을 가능케 하지 못한다.
복수의 전도성 경로를 갖는 탄성체(elastomer)가 또한 상호접속 장치로서 사용되고 있다. 탄성 시트 내에 내장된 전도성 요소는 탄성 시트와 접촉하는 2개의 대향 단자들 사이에서 전기 접속부를 형성한다. 전도성 요소를 지지하는 탄성재는 전도성 요소의 몇몇 움직임을 가능케 하도록 사용 중 압축된다. 이러한 탄성 커넥터는 적당한 전기 접속의 달성을 위해 접촉체 당 비교적 큰 힘을 필요로 하여, 체결면들 간의 비평면도(non-planarity)를 더욱 악화시킨다. 전도성 요소의 위치는 일반적으로 제어 가능하지 않다. 탄성 커넥터는 또한 해당 회로 요소들 간의 상호접속을 통해 비교적 큰 전기 저항을 나타낼 수 있다. 회로 요소들 간의 상호접속은 접속에 악영향을 미칠 수 있는 먼지, 잔재물(debris), 산화, 온도 변동, 진동 및 다른 환경적 요소에 민감할 수 있다.
일반적으로, 우수한 전기적 성능 경로를 제공하기 위해서, 금속 전도체는 짧아야 하며, 바람직하게는 낮은 인덕턴스 환경의 제공을 위해 넓어야 한다. 이는 아주 작고 넓은 접촉체가 스프링만큼 높은 유연성을 갖지 않기 때문에, 각인된 금속을 사용한 몇몇 종래의 접촉 구조체에서는 매우 곤란해진다. 접촉제들이 작아질 수록 그리고 그들 사이의 간격이 줄어들수록, 접촉체들 상의 특징부(feature)들은 그들을 제조하기에 아주 복잡하면서도 어렵게 만든다.
대부분의 전기 접촉체는 금속을 정밀한 형상체들로 각인 및 성형시킨 다음에 그들을 플라스틱 절연 하우징 내로 조립함으로써 제조된다. 이러한 접촉 부재는 전형적으로 플라스틱 또는 절연 하우징 내에 삽입되며, 이러한 하우징은 접촉 부재를 위치시키고 접촉 부재가 인접 접촉체의 노출 금속부에 대해 노출 금속부와 접촉하지 못하도록 한다. 하우징 내에 유지되도록 하는, 또는 스프링의 휨특성(flexural property)을 최대화시키도록 하는 설계 특징부가 통합된다. 이러한 특징부는 종래의 접촉 부재 자체에 통합되어야 하는데, 이는 종종 전기 경로의 단면 변화를 초래하며, 또는 기생 효과(parasitic effect)나 스터브 효과(stub effect)를 부가시킬 수 있는 위치에서의 여분의 금속은 신호 품질의 열화를 초래하기 쉽다.
한편, 종래의 연성 회로는 폴리이미드 층 또는 액정 중합체와 결합된 얇은 구리층을 사용한다. 이러한 회로의 특성은 그 회로가 전기 회로의 단선 없이 굽혀지고 휘어질 수 있도록 형성된다. 이러한 회로는 전형적으로 전기 신호를 현저히 열화시키지 않는 특정 형상(geometry)과 아주 작은 허용오차를 가지고서 아주 쉽게 설계된다. 그러나, 연성 회로 상의 전도성 트레이스는 종래의 커넥터 조립체에 사용하기에는 너무 큰 가요성을 갖는다. 전도성 트레이스는 회로 부재에 전기적으로 결합되어 유지되도록 하기에 충분한 수직력(normal force)을 제공하기에는 너무 큰 가요성을 갖는다. 연성 회로 상의 전도성 트레이스가 종래의 커넥터 또는 소켓에 사용되었다면, 접촉체는 경로를 벗어나 휘어지고 통상의 접촉체와 같이 다시 복원되지 않아, 개방 회로를 형성하게 된다.
본 발명의 여러 가지 실시예들은 제1 회로 부재를 하나 이상의 제2 회로 부재에 전기적으로 접속시키는 전기 상호접속 조립체용 복합 접촉체에 관한 것이다. 본 발명도 또한 복합 접촉체에 관한 것이다.
복합 접촉체는 적어도 하나의 적층된 중합체 층을 구비한 가요성 전도성 부재를 포함한다. 중합체 층은 바람직하게는 인쇄 회로 또는 IC 장치와 같은 적어도 2개의 외부 회로 부재에 전기 접속점을 제공하는 노출부를 제외하고는 가요성 전도성 부재를 둘러싸거나 봉지한다. 대안적으로, 전도성 부재의 측부 가장자리는 중합체 층들 사이에 개재시 노출될 수 있다.
중합체 층은 절연체로서 작용하며, 종래의 소켓 또는 커넥터 적용 분야에서 작동되도록 복합 접촉체에 대한 대부분의 기계적 특성을 제공한다. 바람직하게는, 단지 전도성 부재의 원하는 영역만이 전기 접촉을 위해 노출된다. 이러한 특징은 접촉체의 단락을 방지하는 데 사용되는 하우징의 종래의 절연 특성에 대한 필요성을 없애거나 크게 저하시킨다.
중합체 층은 또한 이러한 하우징에 사용되는 종래의 플라스틱의 유전 상수에 비해 개선된 유전 상수를 갖는 재료로 형성될 수 있다. 이렇게 형성된 복합 접촉체는 궁극적으로 전도성 경로를 따라 증대된 전기적 성능을 제공한다. 하우징에서의 절연벽에 대한 필요성이 저하됨으로써, 또한 하우징의 복잡성 및 크기 감소가 가능해진다. 그 결과, 본 복합 접촉체는 종래의 커넥터보다 미세한 피치로 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 복합 접촉체는 전기적 성능에 영향을 미치지 않고서 심지어 서로 접촉할 수도 있다.
고유의 상이한 물리적 특성의 중합체 층들은 보다 종래의 접촉체 또는 스프링의 기계적 특성을 제공하는 특정 재료 특성으로 또는 특정 영역에서 연약 전도성 부재를 지지한다. 중합체 층은 또한 솔더가 리플로우(reflow) 공정 중에 전도성 부재의 길이를 따라 침투(wicking)되지 못하도록 한다.
다른 실시예에서, 중합체 층은 주 정렬 및 접속부로서 구성될 수 있으며, 노출된 금속 팁은 단순히 회로 부재의 전도성 표면과 접촉한다. 일 실시예에서, 중합체 층은 회로 부재 및/또는 하우징과의 기계적 접속부 또는 기계적 상호고정부를 형성한다.
종래의 접촉 부재는 솔더를 금속 팁에 축적시키는 경향이 있으며, 이는 접촉 저항의 증가와 궁극적으로 불량한 접촉을 초래할 수 있다. 일 실시예에서, 중합체 층은 볼 그리드 어레이(ball grid array)의 볼과의, 예컨대 스냅핏(snap-fit) 관계와 같은 기계적 상호고정을 형성하도록 구성된 체결 특징부(engagement feature)를 제공한다. 플라스틱부는 회로 부재에 대한 대부분의 접속부를 제공한다. 체결 특징부는 구멍, 홈, 돌출부, 기계적 바브(barb), 또는 솔더 부재에 기계적으로 결합되거나 체결되는 다양한 다른 구조체일 수 있다. 탭 및/또는 체결 특징부는 소성적으로 그리고/또는 탄성적으로 변형되어 솔더 부재와 체결될 수 있다. 솔더 부재는 구형, 입방형, 육각형, 또는 다양한 다른 형상일 수 있다. 다른 실시예들에서, 체결부는 구성요소들을 접속부에서 서로에 대해 위치시키는 역할을 한다.
몇몇 실시예들에서, 전도성 부재의 노출된 금속 팁은 예컨대 로듐과 같은, 솔더 오염 영향을 저감시키는 특정 재료로 도금된다. 다른 실시에에서, 전도성 부재의 노출된 금속 팁은 솔더를 반복하여 관통하는 집중 압력점(focused pressure point)을 제공하도록 조형될 수 있다. 본 복합 접촉체의 플라스틱부의 특성은 통상의 공정을 이용하여 도금을 집중시키는 데 사용될 수 있는 기본 마스크(natural mask)를 제공한다. 다른 실시예에서, 전도성 부재의 기재 금속(base metal)의 상이한 부분은, 인쇄 회로 기판이 제조되는 방식과 유사하게, 공정 중에 상이한 시점에서 상이한 부분을 노출시킴으로써 달리 처리될 수 있다.
몇몇 실시예들의 복합 접촉체는 원하는 스프링력을 갖는 복합 접촉체의 형성을 위해 적어도 2가지 이상의 상이한 재료의 기계적 특성을 조합한다. 예를 들어, 아주 얇은 전도성 부재와 아주 얇은 중합체 층은 모두 가요성이 매우 크며, 전형적으로 우수한 스프링을 형성하지 못한다. 그러나, 층들을 조합시키면, 달리 반응하는 복합 스프링이 제공된다. 층들은 서로를 지지하며, 그들의 조합이 원하는 스프링력을 제공하도록 형성될 수 있다. 본 복합 접촉체는, 특정 영역에서 굽혀지도록 하거나 국소적인 연약 또는 강성 영역으로 지향시키는 다양한 층, 형상체 또는 재료를 선택적으로 포함할 수 있다. 플라스틱은 금속과 아주 상이하게 굽혀지기 때문에, 적층체는 전도성 부재 단독으로 행하는 것에 비해 아주 상이하게 굽혀지고 복원될 수 있다.
특정 형상의 중합체 층(polymeric layer)은 특정 방향으로의 휘어짐을 도입 또는 저해하기 위해서 계획적인 위치에 추가될 수 있다. 플라스틱의 스프링 층은 원하는 휨특성과 힘을 제공하도록 조형될 수 있다. 또한, 복합 접촉체는 분할된 휘어짐을 가능케 하도록 전단될 수 있으며, 이때 스프링 부재는 접촉체의 대향측에 위치되어, 분할된 복합 접촉체는 대향 방향으로 휘어진다. 가요성 접촉 구조체의 특성으로 인해, 복수의 전도성 빔이 복수의 신호 경로 또는 단자 체결 빔을 형성하도록 접혀질 수 있다.
본 복합 접촉체는 인접 접촉체들 간의 피치가 신호 충실도(signal integrity)의 최대화를 가능케 할 것이기 때문에 전도성 부재의 경로가 짧으면서도 직선이고 넓게 형성되도록 하며, 중합체 부분은 기계적 유지 또는 스프링 특징부를 포함할 수 있다.
본 복합 접촉체는 바람직하게는 회로 부재들 중 하나 및/또는 하우징과의 압입(press-fit), 상호고정 또는 스냅핏 관계를 형성한다. 일 실시예에서, 하우징은 제1 표면과 제2 표면 사이에서 연장되는 복수의 실질적인 비성형가능 관통구를 형성하는 복수의 층을 포함한다. 복합 접촉체를 하우징 내에 가압시키거나 스냅 체결하는 데 사용되는 체결 또는 상호고정 특징부는 바람직하게는 플라스틱부 내에 통합된다. 적어도 하나의 복합 접촉체는 하나의 실질적인 비성형가능 관통구와 상호고정 관계를 형성한다. 관통구는 바람직하게는 다양한 회로 부재와의 체결을 위해 2차원 배열로 배치된다.
일 실시예에서, 하우징의 일부 또는 적어도 하나의 층은 복합 접촉체를 지지하는 탄성재이다. 탄성 하우징은 복합 접촉체 주위에 성형될 수 있거나, 복합 접촉체가 삽입되는 관통구를 구비하여 형성될 수 있다.
선택적으로 밀봉층이 제1 표면 및 제2 표면 중 적어도 하나를 따라 복합 접촉체와 하우징 사이의 관통구를 실질적으로 밀봉시킨다. 밀봉층은 바람직하게는 경화 가능한 중합체 재료를 포함한다. 일 실시예에서, 중합체 층은 복합 접촉체를 하우징에 고정시키도록 오버몰딩(overmolding)된다.
일 실시예에서, 전도성 부재는 2개의 루프를 형성하는 사형(serpentine) 형상을 포함하는 제1 빔 및 제2 빔을 포함한다. 제1 빔은 바람직하게는 제2 빔으로부터 분리된 위치에서 기부에 부착된다. 일 실시예에서, 제1 빔 및 제2 빔은 제1 루프를 형성하도록 각각의 근위 단부와 원위 단부 사이의 위치에서 중첩된다. 제1 빔 및 제2 빔의 원위 단부는 제2 루프를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 빔 및 제2 빔의 원위 단부는 제1 회로 부재 또는 제2 회로 부재 중 하나와의 체결시 루프를 형성한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 접촉체를 구비한 전기 상호접속 조립체의 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 접촉체를 구비한 전기 상호접속 조립체의 대안적인 실시예의 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 접촉체를 구비한 대안적인 전기 상호접속 조립체의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 접촉체를 구비한 대안적인 전기 상 호접속 조립체의 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 접촉체를 구비한 대안적인 전기 상호접속 조립체의 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 접촉체를 구비한 대안적인 전기 상호접속 조립체의 측단면도이다.
도 7A 및 도 7B는 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 복합 접촉체의 정단면도 및 측단면도이다.
도 8A 및 도 8B는 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 복합 접촉체의 정단면도 및 측단면도이다.
도 9A 및 도 9B는 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 복합 접촉체의 정단면도 및 측단면도이다.
도 10A 및 도 10B는 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 복합 접촉체의 사시도들이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 접촉체를 구비한 대안적인 전기 상호접속 조립체의 측단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 접촉체를 구비한 대안적인 전기 상호접속 조립체의 측단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 접촉체를 구비한 전기 상호접속 조립체의 측단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 접촉체를 구비한 대안적인 전기 상호접속 조립체의 측단면도이다.
도 15A는 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 복합 접촉체의 정단면도이다.
도 15B는 도 15A의 복합 접촉체의 측면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 접촉체를 구비한 대안적인 전기 상호접속 조립체의 측단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 접촉체(composite contacts)(52)를 구비한 상호접속 조립체(50)의 측단면도이다. 복합 접촉체(52)는 측단면도 및 정단면도로 도시되어 있다. 도 1의 우측의 복합 접촉체(52)는 제1 중합체 층(56) 및 제2 중합체 층(58)에 부착된 전도성 부재(54)를 도시하고 있다. 도 1의 좌측의 복합 접촉체(52)는 중합체 층(58)이 제거된 상태로 도시되어 있다.
본 명세서에 사용되는 "중합체 층(polymeric layer)"이라는 용어는 예컨대 폴리에틸렌, 경량 폴리에스테르 복합재, 폴리비닐클로라이드, 캡톤®(Kapton®) 폴리이미드 필름, 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 같은 성형 가능한 유전체 또는 절연재의 하나 이상의 층을 말한다. 전도성 부재는 예컨대 금, 구리, 또는 BeCu와 같은 임의의 전도성 재료일 수 있다.
일 실시예에서, 전도성 부재(54)는 중합체 층(56, 58)들 사이에 개재되어, 전도성 부재(54)의 측부 가장자리의 적어도 일부가 노출되도록 할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 전도성 부재(54)의 측부 가장자리가 회로층(86)과 전기적으로 결합될 수 있도록 영역(88)에서 노출될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 전도성 부재(54)는 노출된 제1 접속부(interface portion)(60) 및 제2 접속부(62)를 제외하고는 실질적으로 중합체 층(56, 58)들 사이에서 봉지되거나 둘러싸여진다.
중합체 층(56, 58)은 바람직하게는 연속체(contiguous piece)와 유사하도록 융합되거나 접합된다. 중합체 층(56, 58)은 또한 접착제의 사용, 기계적 융합, 기재(base material)나 시드층(seed layer)의 용융, 또는 심지어 반도체 패키징 공정이나 회로 제조 공정에 사용되는 증착 기술과도 함께 사용될 수 있다. 아래에서 상세히 후술하는 바와 같이, 중합체 층(56, 58)은 필요로 하는 형상(geometry)에 따라 변경될 수 있는 제어된 또는 설계된 기계적 특성을 제공한다. 전도성 부재(54)는 원하는 기능을 제공하는 특징부(feature)나 형상부의 형성을 위해 적층 전이나 심지어 후에도 인쇄(printing), 식각(etching), 레이저 절삭, 각인(stamping) 또는 성형될 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 부재(54)는 예컨대 인쇄나 식각과 같은 것에 의해 중합체 층(56, 58)들 중 하나에 직접 형성된다. 이어서, 대향 중합체 층이 전도성 부재(54) 상에 적층된다.
복합 접촉체(52)는 예컨대 연성 회로, 리본 커넥터, 케이블, 인쇄 회로 기판, 볼 그리드 어레이(ball grid array)(BGA), 랜드 그리드 어레이(land grid array)(LGA), 플라스틱 리드 칩 캐리어(plastic leaded chip carrier)(PLCC), 핀 그리드 어레이(pin grid array)(PGA), 소형 집적 회로(small outline integrated circuit)(SOIC), 이중 직렬 패키지(dual in-line package)(DIP), 쿼드 플랫 패키지(quad flat package)(QFP), 리드레스 칩 캐리어(leadless chip carrier)(LCC), 칩 스케일 패키지(chip scale package)(CSP), 또는 패키지 집적 회로나 비패키지 집적 회로를 포함한 다양한 회로 부재들과 전기적으로 결합되도록 형성될 수 있다.
중합체 층(56, 58)의 부분(64)은 체결 특징부(engagement feature)(66)를 형성한다. 도시한 실시예에서, 체결 특징부(66)는 일반적으로 제1 회로 부재(72) 상의 솔더볼(solder ball)(70)의 형상에 대응하는 형상을 갖는 한 쌍의 대향 홈(68)들을 포함한다. 제1 회로 부재(72)가 상호접속 조립체(50) 쪽으로 가압되면, 체결 특징부(66)는 솔더볼(70)이 홈(68)과 스냅핏(snap-fit)과 같은 체결부, 압착부 및/또는 상호고정부를 형성할 때까지 방향(74)으로 외측으로 휘어진다. 본 명세서에 사용되는 "회로 부재(circuit members)"라는 용어는 예컨대 패키지 집적 회로 장치, 비패키지 집적 회로 장치, 인쇄 회로 기판, 연성 회로, 베어 다이 장치(bare-die device), 유기 기판이나 무기 기판, 강성 회로, 또는 전류를 전달할 수 있는 임의의 다른 장치를 말한다.
본 명세서에 사용되는 "상호고정(interlocking)" 및 "상호고정부(interlock)"는, 하나의 부품이 다른 부품에 의해 포획되거나 포착되되, 예컨대 후킹(hooking), 스냅핏, 비접합 억지 끼워맞춤(non-binding interference fit), 도브테일링(dovetailing)과 같은 것에 의해 하나의 부품의 적어도 일부가 적어도 한가지 자유도로 다른 하나의 부품에 대해 움직일 수 있게 포획되거나 포착되는 기계적 결합을 말한다. "상호고정 특징부(interlocking feature)"는 상호고정용 구조체를 말한다. 본 명세서에 사용되는 "스냅핏(snap fit)"은 복합 접촉체 및/또는 하우징의 실질적으로 탄성적인 변형에 의한 상호고정을 말한다.
솔더볼(70)은 플라스틱 부분(64)과 체결되기 때문에, 삽입력은 비교적 작을 수 있다. 또한, 플라스틱 체결 특징부(66)는 홈을 형성하지 않으며, 그렇지 않으면 삽입 중에 솔더볼(70)을 손상시키게 된다. 본 복합 접촉체는 비교적 얇은 전도성 부재(54)에 기계적 응력을 거의 또는 전혀 가하지 않는 삽입 공정을 가능케 한다.
제2 접속부(62)는 전형적으로 솔더에 의해 제2 회로 부재(82) 상의 접촉 패드(80)에 전기적으로 결합되도록 형성된다. 중합체 층(56, 58)은 제2 접속부(62) 주위의 임의의 솔더(도 2 참조)가 하우징(84) 내로 침투되지 못하도록 한다.
도시한 실시예에서, 하우징(84)은 복합 접촉체(52) 상의 결합 특징부(coupling feature)(88)와 체결되는 접촉 결합층(86)을 포함한다. 도시한 실시예에서, 결합 특징부(88)는 결합층(86)과 상호고정되거나 결합되는 좁은 영역이다. 대안적으로, 결합 특징부(88)는 돌출부, 불규칙적이거나 비대칭의 가장자리, 또는 하우징(84)과 체결되도록 구성된 다양한 다른 구조체일 수 있다.
정렬층(90)은 제2 회로 부재(82) 상의 접촉 패드(80)에 대응하는 소정의 위치에 제2 접속부(62)를 위치시키는 역할을 한다. 안정화층(stabilizing layer)(92)은 방향(74)으로의 체결 특징부(66)의 편향을 제한한다. 이러한 층(86, 90, 92)은 연속재 또는 분리 가능층의 제공을 위해 선택적으로 접합되거나 그렇지 않을 수 있다. 본 명세서에 사용되는 "접합부(bond)" 또는 "접합(bonding)"은 예컨대 접착제 접합, 용제 접합, 초음파 용접, 열접합, 또는 하우징의 인접 층들을 부착하는 데 적합한 임의의 다른 기술을 말한다.
하우징(84)은 바람직하게는 우선적으로 복합 접촉체(52)의 위치 설정 및 기계적 지지를 위해 형성된다. 하우징(84)은 또한 유지 또는 휨의 도입을 위한 간섭점(interference point)을 제공하는 데 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 일체 또는 단일층 하우징이 사용될 수 있다. 층(86, 90, 92)은 동일 또는 여러 재료 유형으로 형성될 수 있다. 층(86, 90, 92)은 열팽창 차이에 기인한 응력의 해소를 위해 선택적으로 적층될 수 있다.
하우징(84)은 플라스틱과 같은 유전체(dielectric material)로 형성될 수 있다. 적합한 플라스틱은 페놀류, 폴리에스테르, 및 필립스 페트롤륨 컴퍼니(Phillips Petroleum Company)로부터 입수 가능한 라이톤®(Ryton®)을 포함한다. 대안적으로, 하우징(84)은 양극 처리된 표면과 같은 비전도성 표면을 구비한, 알루미늄과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 몇몇 적용 분야에 대해서, 금속 하우징은 복합 접촉체의 추가적인 차폐를 제공할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 하우징은 전기 시스템에 접지되어, 제어된 임피던스 환경을 제공한다. 몇몇 복합 접촉체들은 그들이 금속 하우징의 비코팅 표면에 접촉하도록 함으로써 접지될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 "전기 절연성 커넥터 하우징(electrically insulative connector housing)" 또는 "모듈 하우징(module housing)"은 전술한 바와 같이 복합 접촉체와 하우징 사이의 원하지 않는 전도를 방지하기 위해 비전도성인 또는 실질적으로 비전도성 재료로 코팅된 하우징을 말한다.
개별적인 층(86, 90, 92)들은 식각 또는 삭마되어, 고가의 성형 도구를 필요로 하지 않고서 적층될 수 있다. 층(86, 90, 92)은 전형적으로 성형 또는 기계가 공으로 가능한 바에 비해 훨씬 큰 종횡비(aspect ratio)를 갖는 하우징 특징부를 형성시킬 수 있다. 층(86, 90, 92)은 또한 종래의 성형 또는 기계가공 기술을 이용하여서는 형성시키기에 어렵거나 전형적으로는 불가능한 내부 특징부, 언더컷 또는 캐비티의 형성을 가능케 하며, 이를 본 명세서에서는 "비성형가능 특징부(non-moldable feature)"로 부른다. 본 하우징은 또한 성형된 또는 기계가공된 부분이 휘어질 수 있는 지점의 평탄도 유지를 위해서, 금속, 세라믹 또는 교번 충진 수지(alternate filled resin)와 같은 강화층이 추가되도록 한다.
하우징(84)의 층(86, 90, 92)은 또한 2005년 5월 17일자로 출원된, 발명의 명칭이 "유연성 상호접속 조립체(Compliant Interconnect Assembly)"인 미국 특허 출원 제11/130,494호에 개시된 바와 같은 회로를 선택적으로 포함할 수 있으며, 이 문헌은 본 명세서에 참고로 포함된다. 전원, 접지 및/또는 분리 커패시턴스가 층(86, 90, 92)들에 또는 그들 사이에 또는 핀들 사이에 추가될 수 있으며, RF 안테나의 내장 IC 장치와 같은 특유의 특징부가 선택적으로 통합될 수 있다. 몇몇 경우에, 추가 층들은 ZIF 또는 스트리퍼 판 작동 기구와 같은 것에 의해 장치 삽입 또는 분리를 보조하는 데 사용될 수 있다. 결과적으로, 상호접속 조립체(50)는 종래의 성형 또는 기계가공 기술을 이용하여서는 가능하지 않은 방식으로 향상될 수 있다.
일 실시예에서, 층(86)은 예컨대 접지면 또는 전원면과 같은 회로층이다. 회로층(86)은 선택적으로 결합 특징부(88)에 인접한 전도성 부재(54)에 전기적으로 결합될 수 있다. 복합 접촉체(52)를 회로층(86)에 선택적으로 결합시키는 것은 상 호접속 조립체(50)가 현재의 커넥터 구조로는 쉽게 얻을 수 없는 전도도를 제공하도록 한다.
상호접속 조립체(50)는, 접촉 휨 간극을 카능케 하기 위해서, 비성형가능 특징부를 갖는 내부 캐비티를 구비한 고종횡비 관통구 및 슬롯이 미세한 접촉체 대 접촉체 간격(피치)으로 형성되도록 한다. 본 상호접속 조립체(50)는 1.0 mm 피치에서, 보다 바람직하게는 약 0.8 mm의 피치에서, 가장 바람직하게는 약 0.5 mm의 피치에서, 1000 - 2500 I/O 범위의 핀 카운트(count)를 수용한다. 이러한 미세 피치 상호접속 조립체는 특히 통신, 무선 및 메모리 장치에 유용하다.
상호접속 조립체(50)는, 복합 접촉체의 위치 설정, 지향 및 유지를 위해 복합 접촉체(52)를 하부층 내로 압입시키는 기능과, 리플로우(reflow) 중에 솔더 또는 플럭스의 침투 방지를 위해 인터페이스를 밀봉시키는 기능을 제공한다. 솔더 용착물 형성 및 침투 방지의 개선을 위해, 삽입후 솔더 마스크(post insertion solder mask)(인쇄 회로 기판 및 IC 패키지 상에 행해지는 바와 같은)가 또한 추가될 수 있다.
적층 공정은 강화층, 스페이서, 회로 및/또는 보호층이 상호접속 조립체(50)에 추가되도록 한다. 또한, 적층 시스템은, 심지어 쿼드 접촉 빔 시스템(quad contact beam system)에서도 접촉체의 물리적 높이의 거의 80 내지 90%가 수직으로 압축될 수 있는 고종횡비 복합 접촉체의 형성을 가능케 한다. 낮은 프로파일을 갖고 시스템 PC 기판에 납접될 수 있는, 본 저비용의 높은 신호 성능 상호접속 조립체(50)는 특히 데스크탑 또는 이동 PC 적용 분야에 유용하다.
본 상호접속 조립체(50)의 사용은 제조업체가 시스템 구축 중에 고가의 IC 장치를 설치할 수 있도록 하여, 대체 회로 기판을 축적시키지 않고서 시스템을 추후에 사용자 설정할 수 있는 기회를 제공한다. 본 상호접속 조립체(50)의 사용은 시스템을 분해하거나 회로 기판을 재가공할 필요없이 현장에서(또는 OEM에서) 초기 탑재 IC 장치가 새로운 IC 장치로 교체될 수 있도록 한다. 납을 함유하지 않은 전자장치로의 추세도 또한 본 상호접속 조립체에 대한 관심을 증대시킨다. IC 공급업체들은 납 함량의 저감을 위해서 그들의 패키지 또는 장치로부터 솔더볼을 없앨 수 있다.
본 명세서에 기재된 상호접속 조립체는 미국 특허 US 5,913,687호; US 6,178,629호; 및 US 6,247,938호에 개시된 교체 가능 칩 모듈과 같은 다수의 회로 부재들을 수용하도록 선택적으로 형성될 수 있으며, 이 문헌들 모두는 참고로 포함된다.
도 2는 명확함을 위해서 하우징이 제거된, 본 발명의 다른 실시예에 따른 대안적인 상호접속 조립체(100)를 도시하고 있다. 본 명세서에 기재된 어떠한 하우징도 이러한 대안적인 상호접속 조립체(100)와 함께 사용될 수 있다. 복합 접촉체(102)가 측단면도 및 정단면도로 도시되어 있다. 솔더(104)는 제2 접속부(106)를 제2 회로 부재(108)에 접합시킨다. 중합체 층(116, 118)은 솔더(104)가 전도성 부재(110)의 길이를 따라 침투하는 것을 방지한다.
도시한 실시예에서, 전도성 부재(110)는 제2 접속부(106)로부터 이격되게 돌출된 한 쌍의 빔(112, 114)을 포함한다. 제1 중합체 층(116) 및 제2 중합체 층(118)은 바람직하게는 제1 접속부(120) 및 제2 접속부(106)를 제외하고는 실질적으로 전도성 부재(110)를 봉지시키거나 둘러싼다.
중합체 층(116, 118)의 부분(122)은 제1 회로 부재(128) 상의 솔더볼(126)과 스냅핏 또는 상호고정 압착 관계를 형성하는 체결 특징부(124)를 포함한다. 도 2의 실시예에서, 체결 특징부는 솔더볼(126)의 삽입시 축(130)을 따라 외측으로 휘어진다. 빔(112, 114)도 또한 체결 특징부(124)와 함께 휘어질 수 있다.
도 3은 명확함을 위해서 하우징이 제거된, 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 상호접속 조립체(150)의 측단면도이다. 복합 접촉체(152)는 측단면도 및 정단면도로 도시되어 있다. 전도성 부재(154)는 복수의 개구(156)가 제1 접속부(158)와 제2 접속부(160) 사이에 위치되어 형성된다. 개구는 각인, 식각, 레이저 천공, 성형 및 다양한 다른 공정에 의해 형성될 수 있다. 도시한 실시예에서, 개구는 제1 접속부(158)와 제2 접속부(160) 사이의 영역에서 전도성 부재(154)의 가요성을 증대시키는 역할을 한다.
도 3의 실시예에서, 중합체 층(164, 166)의 부분(162)은 제1 회로 부재(170)의 솔더볼(168)과 제1 접속부(158)를 체결시키고 정렬시키는 역할을 한다. 솔더볼(168)은 솔더, 압착, 전도성 페이스트 및 다양한 다른 기술에 의해 제1 접속부(158)와 전기적으로 결합될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 "기계적으로 결합되는"과 "기계적 결합"은 2개 이상의 구성요소들을 접속부에서 서로에 대해 위치시키는 역할을 하는 하나 이상의 물리적 구조를 말한다. 기계적 결합은 상호고정 및 비상호고정 체결 모두를 포함한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 상호접속 조립체(200)의 측단면도이다. 복합 접촉체(202)의 정단면도 및 측단면도가 도시되어 있다. 도시한 실시예에서, 전도성 부재(208)의 제1 접속부(204) 및 제2 접속부(206)는 강도의 증대를 위해 도금된다. 플라스틱의 강화층(212)이 선택적으로 중합체 층(210)에 적층된다.
전도성 부재(208)의 제1 접속부(204) 및 제2 접속부(206)의 노출된 금속 팁은 예컨대 로듐과 같은, 솔더 오염 영향을 줄이는 특정 금속으로 도금된다. 다른 실시예에서, 전도성 부재(208)의 노출된 팁은 솔더를 반복하여 관통하는 집중 압력점을 제공하도록 조형될 수 있다. 본 복합 접촉체의 중합체 층(212)의 특성은 통상의 공정을 이용하여 도금을 집중시키는 데 사용될 수 있는 기본 마스크(natural mask)를 제공한다. 다른 실시예에서, 전도성 부재(208)의 기재 금속(base metal)의 상이한 부분들은, 인쇄 회로 기판이 제조되는 방법과 유사하게, 공정 중에 상이한 시점들에서 상이한 부분들을 노출시킴으로써 달리 처리될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 상호접속 조립체(250)의 측단면도이다. 복합 접촉체(252)는 U자형 형상으로 배치된 긴 전도성 부재(254)를 포함한다. 중합체 층(256, 258)은 실질적으로 전도성 부재(254)의 빔(270, 272)을 봉지시켜, 제1 접속부(260) 및 제2 접속부(262)가 노출되도록 한다. 도시한 실시예에서, 제2 접속부(262)는 전도성 부재(254)의 루프를 포함한다. 제1 접속부(260)는 실질적으로 도 1에 도시한 바와 같다.
중합체 층(256, 258)의 홈이나 좁은 영역(264)은 전도성 부재(254)의 빔(270, 272)을 원하는 배향 및 간격으로 유지시키기 위해 하우징(268)의 접촉 결합층(266)과 체결된다. 복합 접촉체(252)가 하우징(268) 내로 삽입되면, 제2 접속부(262)는 제2 회로 부재(282)의 접촉 패드(280)에 가압될 때 휘어진다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 상호접속 조립체(300)의 측단면도이다. 복합 접촉체(302)는 홈(308)에서 하우징(306)에 결합된 중합체 층(304)을 포함한다. 층(304)은 전도성 부재(312)가 하우징(306)의 하부 표면(312)으로부터 상부 표면(314)으로 연장되는 아크(arc)를 형성하도록 하우징(306)의 개구(310)를 통해 연장된다.
제2 중합체 층(316)은 바람직하게는 전도성 부재(312)가 실질적으로 제1 접속부(318) 및 제2 접속부(320)를 제외하고는 봉지되도록 제공된다. 이와 관련해서, "상부(upper)" 및 "하부(lower)"라는 용어들은 순전히 접촉 시스템 및 그가 사용되는 환경의 상이한 부분들을 편의상 구별하기 위한 것이다. 이러한 용어들과 여타 다른 방향 용어들은 하우징이 임의의 특정 방향으로 배향될 것을 필요로 하도록 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니다.
도시한 실시예에서, 제1 층(304)은 바람직하게는 제2 접속부(320)를 제2 회로 부재(324) 상의 접촉 패드(322)에 가압시키는 스프링처럼 작동하게 하기 위해서 어느 정도의 탄성을 갖는다. 제1 접속부(318)는 바람직하게는 제1 회로 부재(326)와 전기적으로 결합되도록 상부 표면(314) 위로 연장된다. 일 실시예에서, 제1 접속부(318)는 구멍(328) 및 하우징(306) 내에서 활주된다. 층(304, 316)은 바람직하게는 제1 접속부(318)를 상부 표면(314) 위에서 유지시키는 편향력을 제공하여, 제1 회로 부재(326)와의 압착 접속을 형성시킨다. 결과적으로, 제1 접속부(318)는 제1 회로 부재(326)와 체결된 상태에서 스프링처럼 작동한다.
도 7A 및 도 7B는 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 복합 접촉체(350)의 정단면도 및 측단면도이다. 도 7A에 가장 잘 도시된 바와 같이, 전도성 부재(352)는 복합 접촉체(350)의 길이를 따라 상이한 휘어짐을 제공하도록 형성된다. 도시한 실시예에서, 상부(354)는 하부(356)보다 큰 유연성을 갖는다. 전도성 부재(352) 및 봉지 중합체 층(358, 360)의 형상은 본 전도성 접촉체(350)의 임의의 부분을 따라 가변 정도의 휘어짐 및 유연성을 제공하도록 형성될 수 있다.
도 8A 및 도 8B는 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 복합 접촉체(370)의 정단면도 및 측단면도이다. 전도성 부재(372) 및 중합체 층(374, 376)은 복합 접촉체(370)에 대한 중앙 굽힘 축을 제공하도록 좁은 영역(378)을 구비하여 형성된다.
도 9A 및 도 9B는 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 복합 접촉체(400)의 정단면도 및 측단면도를 도시하고 있다. 전도성 부재(402)는 빔(406, 408)이 실질적으로 각각 제1 접속부(410) 및 제2 접속부(412)에서 만나도록 중앙 슬롯 또는 개구(404)를 구비하여 형성된다. 개구(404)는 몇몇 적용 분야에 원하는 전기 특성을 제공한다.
본 복합 접촉체 기술은 2005년 10월 19일자로 출원된, 발명의 명칭이 "미세 피치 전기 상호접속 조립체(Fine Pitch Electrical Interconnect Assembly)"인 미국 특허 출원 제11/253,510호에 개시된 바와 같은 다양한 다른 접촉 구조체와 함께 사용될 수 있으며, 이 문헌은 본 명세서에 참고로 포함된다.
도 10A 및 도 10B는 복합 이중 루프 전도성 부재(452)가 중합체 재료(454) 내에 내장되거나 둘러싸여진 대안적인 복합 접촉체(450)를 도시하고 있다. 전도성 부재(452)의 팁(456, 458)은 제1 접속부를 형성한다. 팁(456, 458)은 바람직하게는 전술한 바와 같이 도금된다. 영역(460)은 제2 접속부를 포함한다.
중합체 재료(454)의 부분(462)은 탭(464, 466)을 포함한다. 탭(464, 466)은 하나 이상의 체결 특징부(468)를 포함한다. 도 10B에 가장 잘 도시된 바와 같이, 체결 특징부(468)는 솔더 부재(470)와 기계적으로 체결되도록 구성된다. 솔더 부재(470)는 부분(460)과 전기적으로 결합된다. 도시한 실시예에서, 탭(464, 466)은 솔더 부재(470)를 압착 또는 상호고정 방식으로 2개의 측부 상에 체결시킨다. 탭(464, 466)과 체결 특징부(468)는 전술한 바와 같이 본 명세서에 참고로 포함되는, 2005년 10월 19일자로 출원된, 발명의 명칭이 "미세 피치 전기 상호접속 조립체"인 미국 특허 출원 제11/253,510호에 개시된 바와 같이 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 상호접속 조립체(500)의 측단면도이다. 복합 접촉체(502)는 U자형 구성으로 배치된 긴 전도성 부재(504)를 포함한다. 중합체 층(506, 508)은 실질적으로 전도성 부재(504)의 빔(510, 512)을 봉지하여, 제1 접속부(514) 및 제2 접속부(516)가 노출되도록 한다. 도시한 실시예에서, 중합체 층(506, 508)은 각각 2개 이상의 층을 포함할 수 있다.
도시한 실시예에서, 제2 접속부(516)는 전도성 부재(504)의 루프(518)를 포 함한다. 도시한 실시예에서, 루프(518)는 약 180°이상 연장된 아이렛(eyelet) 구조이다. 결과적으로, 루프(518)는 제2 회로 부재(522)와 압착 체결시 외측으로 휘어진다.
제1 접속부(214)는 전도성 부재(504)가 실질적으로 체결 특징부(526)의 홈(524)의 외주 주위로 연장되는 것을 제외하고는 실질적으로 도 1에 도시한 바와 같다. 하우징(528)은 바람직하게는 제1 회로 부재(532) 상의 솔더 부재(530)와 체결 특징부(526)와의 용이한 체결을 위해서 빔(510, 512)을 일반적으로 평행한 구성으로 유지시킨다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 상호접속 조립체(550)의 측단면도이다. 복합 접촉체(552)는 U자형 구성으로 배치된 긴 전도성 부재(554)를 포함한다. 중합체 층(556, 558)은 실질적으로 전도성 부재(554)의 빔(560, 562)을 봉지하여, 제1 접속부(564) 및 제2 접속부(566)가 노출되도록 한다. 도시한 실시예에서, 빔(560, 562)의 각각은 2개의 추가 빔(561A, 561B, 561C)[빔(561D)은 미도시]으로 각각 분할된다.
도시한 실시예에서, 제2 접속부(566)는 전도성 재료(554)의 루프(568)를 포함한다. 제1 접속부(564)는 빔(561)의 노출된 팁(570A, 570B, 570C)[팁(570D)은 미도시]을 포함한다. 도시한 실시예에서, 팁(570)은 일반적으로 직사각형의 구성으로 배치된다. 본 복합 접촉체(552)의 가요성 특성으로 인해, 하우징(572)은 팁(570)이 제1 회로 부재(576) 상의 대응 접촉면(574)과 연결되게 배치되도록 빔(561)을 다양한 구성으로 독립적으로 위치시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 상호접속 조립체(600)의 측단면도이다. 복합 접촉체(602)는 측단면도 및 정단면도로 도시되어 있다. 중합체 층(606, 608)의 부분(604)은 제1 회로 부재(170)의 솔더볼(610)을 제1 접속부(612)와 정렬시키는 역할을 한다. 솔더볼(610)은 솔더, 압착, 전도성 페이스트 및 다양한 다른 기술에 의해 제1 접속부(612)와 전기적으로 결합될 수 있다.
복합 접촉체(602)는 탄성재로 형성된 하우징(614) 내에 위치된다. 탄성 하우징(614)은 복합 접촉체(602)의 외부에서 작용하는 복원력(restorative force)을 제공한다. 결과적으로, 복합 접촉체(602)는 피로 현상 없이 여러 번 작동될 수 있다. 또한, 중합체 층(606, 608) 및/또는 전도성 부재(616)는 극히 얇고 가요성을 가질 수 있다. 중합체 층(606, 608)이 얇은 실시예에서, 제1 접속부(612)에 인접한 복합 접촉체(602)에는 선택적으로 보충 강화층(618)이 추가될 수 있다. 복합 접촉체(602)가 하우징(614) 내로 삽입될 수 있거나, 하우징이 선택적으로 복합 접촉체(602) 주위에 성형될 수 있다.
도 14는 명확함을 위해서 하우징이 제거된, 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 상호접속 조립체(630)의 측단면도이다. 복합 접촉체(632)는 측단면도 및 정단면도로 도시되어 있다. 중합체 층(636, 638)의 부분(634)은 제1 회로 부재(170)의 솔더볼(640)을 제1 접속부(642)와 정렬시키는 역할을 한다.
복합 접촉체(632)는 스프링 부재(644)에 의해 지지된다. 스프링 부재(644)는 금속, 중합체 또는 다양한 다른 재료일 수 있다. 스프링 부재(644)는 전도 경로의 일부가 아니기 때문에, 신호는 전도성 부재(646)의 통과시 열화되지 않는다. 도시한 실시예에서, 스프링 부재(644)는 복합 접촉체(632)를 그의 길이의 일부를 따라 둘러싼다. 중합체 층(636, 638)이 얇은 실시예에서, 제1 접속부(642)에 인접한 복합 접촉체(632)에는 선택적으로 보충 강화층(648)이 추가될 수 있다. 스프링 부재(644)는 선택적으로 예컨대 테이퍼를 구비한 것과 같이, 복합 접촉체(632)를 하우징 내로 삽입시키는 데 보조하도록 형성될 수 있다. 대안적으로, 스프링 부재(644)는 하우징에서 복합 접촉체(632)를 배향시키는 특징부를 구비할 수 있다.
도 15A 및 도 15B는 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 복합 접촉체(650)를 도시하고 있다. 도 15A에 가장 잘 도시된 바와 같이, 전도성 부재(652)는 신호의 전송에 필요한 최소의 물리적 크기로 축소된다. 중합체 층(656, 658)의 탄성은 대부분의 복합 접촉체(650)의 구조적 특성을 제공하기 때문에, 전도성 부재(652)는 신호의 전송에 필요한 것 이외의 어떠한 특징부도 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 휴대 전화 및 무선 칩 적용 분야에 대해서는 낮은 임피던스 전도성 부재(652)가 바람직하다. 예를 들어, 전도성 부재(652)는 복합 접촉체(650)의 임피던스가 50 오옴 단일 종단형(single ended)으로 조정되도록 한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 상호접속 조립체(700)의 측단면도이다. 복합 접촉체(702)는 측단면도 및 정단면도로 도시되어 있다. 도시한 실시예에서, 복합 접촉체(702)는 교번하는 중합체 층(704) 및 전도성 부재(706)를 포함한다. 그 결과, 상호접속 조립체(700)의 피치는 중합체 층(704)의 두께 및 전도성 부재(706)의 두께에 의해 정해진다. 실제로, 피치는 상호접속 조립체(700)의 전기적 성능 요건에 의해서만 제한된다.
일 실시예에서, 전도성 부재(706)의 제1 접속부(708) 및 제2 접속부(710)는 선택적으로 강도의 증대를 위해, 또는 솔더 오염 영향의 저감을 위해 도금된다. 다른 실시예에서, 전도성 부재(706)의 노출된 금속 팁은 솔더를 반복하여 관통하는 집중 압력점을 제공하도록 조형될 수 있다.
도시한 실시예에서, 제1 접속부(708)는 제1 회로 부재(716) 상의 홈(712)에 전기적으로 결합되며, 제2 접속부(710)는 제2 회로 부재(718) 상의 패드(714)에 전기적으로 결합된다. 접촉면(712, 714)은 솔더, 압착, 전도성 페이스트 및 다양한 다른 기술에 의해 접속부(708, 710)와 전기적으로 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 층(720)은 예컨대 접지면 또는 전원면과 같은 회로층이다. 회로층(720)은 선택적으로 결합 특징부(722)에 인접한 하나 이상의 복합 접촉체(702)의 전도성 부재(706)에 전기적으로 결합될 수 있다. 복합 접촉체(702)를 회로층(720)에 선택적으로 결합시키는 것은 상호접속 조립체(700)가 현재의 커넥터 구조로는 쉽게 얻을 수 없는 전도도를 제공하도록 한다.
본 발명은 본 기술 분야의 당업자에게 명백한, 상이하지만 동등한 방식으로 변형 및 실시될 수 있기 때문에, 전술한 특정 실시예들은 단지 설명적인 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 기재한 복합 접촉체 및 하우징은 다양한 방식으로 조합될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재한 임의의 솔더 부재 부착 기구는 임의의 커넥터 부재 빔 구성과 조합될 수 있다. 또한, 하기의 청구범위에 기재한 것 이외에, 본 명세서에 도시한 구성 또는 설계의 상세 사항은 제한되지 않는다. 따라서, 전술한 특정 실시예들은 변경 또는 변형될 수 있으며, 이러한 모든 변형예들은 본 발명의 범위 및 사상 내에 속하는 것으로 간주된다.

Claims (27)

  1. 제1 회로 부재 상의 단자와 제2 회로 부재 상의 단자를 전기적으로 상호접속시키는 전기 상호접속 조립체로서,
    상기 전기 상호접속 조립체는,
    제1 표면과 제2 표면 사이에서 연장되는 복수의 관통구를 포함하는 하우징과,
    복수의 관통구 내에 위치되는 복수의 복합 접촉체를 포함하며,
    상기 복합 접촉체는,
    중앙부와 제1 접속부 및 제2 접속부를 구비하는 전도성 부재와,
    중앙부 전도성 부재를 따라 연장되는 하나 이상의 중합체 층과,
    하우징과 체결되는 하나 이상의 결합 특징부와,
    제1 회로 부재 상의 단자와 기계적으로 결합되도록 제1 접속부에 인접하여 중합체 층에 형성되는 하나 이상의 체결 특징부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    하우징은 제1 표면과 제2 표면 사이에서 연장되는 복수의 비성형가능 관통구를 형성하는 복수의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    하우징은 복수의 비성형가능 관통구를 형성하는 복수의 층을 포함하며, 하나 이상의 복합 접촉체는 비성형가능 관통구들 중 하나 이상과 상호고정 관계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    복합 접촉체는 압착력, 솔더, 웨지 접합, 전도성 접착제, 초음파 접합, 와이어 접합, 복합 접촉체와 제1 회로 부재 간의 기계적 결합, 및 복합 접촉체를 하우징에 결합시키는 오버몰딩된 층 중 하나 이상을 사용하여 하우징의 하나 이상의 층에 결합되는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    복수의 관통구는 2차원 배열로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    하우징은 복수의 층을 포함하며, 상기 층들 중 하나 이상은 회로층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    하우징은 복수의 층을 포함하며, 상기 층들 중 하나 이상은 복합 접촉체들 중 하나 이상에 전기적으로 결합되는 회로층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    하우징은 복수의 층을 포함하며, 상기 층들 중 하나 이상은 중앙부에 인접한 복합 접촉체들 중 하나 이상에 전기적으로 결합되는 회로층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 복합 접촉체 상의 결합 특징부는 하우징과 상호고정 관계를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  10. 제1항에 있어서,
    하우징의 일부는 탄성재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  11. 제1항에 있어서,
    하우징의 하나 이상의 층은 복수의 복합 접촉체 주위에 성형되는 탄성재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  12. 제1항에 있어서,
    중합체 층은 전도성 부재를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  13. 제1항에 있어서,
    전도성 부재는 대향 중합체 층들 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  14. 제1항에 있어서,
    전도성 부재의 측부 가장자리의 일부는 노출되는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  15. 제1항에 있어서,
    체결 특징부는 한 쌍의 대향 탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  16. 제1항에 있어서,
    체결 특징부는 구멍, 홈, 돌출부, 또는 제1 회로 부재 상의 단자에 기계적으 로 결합되는 바브 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  17. 제1항에 있어서,
    체결 특징부는 제1 회로 부재 상의 단자와 상호고정 관계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  18. 제1항에 있어서,
    체결 특징부는 제1 회로 부재 상의 단자와 압착 관계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  19. 제1항에 있어서,
    제1 회로 부재 상의 단자와 복합 접촉체의 제1 접속부 사이의 기계적 결합은 전기적 결합의 유일한 수단인 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  20. 제1항에 있어서,
    체결 특징부는 소성적으로 변형되어 제1 회로 부재 상의 단자와 체결되는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  21. 제1항에 있어서,
    체결 특징부는 탄성적으로 변형되어 제1 회로 부재 상의 단자와 체결되는 것 을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  22. 제1항에 있어서,
    체결 특징부는 중합체 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  23. 제1항에 있어서,
    제1 회로 부재 상의 단자는 솔더 부재를 포함하며, 체결 특징부는 상기 솔더 부재와의 상호고정 체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  24. 제1항에 있어서,
    제2 접속부는 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  25. 제1항에 있어서,
    복합 접촉체는 접지면을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  26. 제1항에 있어서,
    전도성 부재는 소정의 기계적 특성을 제공하는 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
  27. 제1항에 있어서,
    복합 접촉체의 중앙부를 둘러싸는 스프링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 상호접속 조립체.
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