DE10207778B4

DE10207778B4 - Lottragende Kontakte und Herstellungsverfahren dafür sowie Verwendung in einem Lotkugelgittermatrix-Verbinder

Info

Publication number: DE10207778B4
Application number: DE10207778A
Authority: DE
Inventors: Joseph Cachina; Jack Seidler; James R. Zanolli
Original assignee: NAS Interplex Industries Inc
Current assignee: NAS Interplex Industries Inc
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2002-02-23
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2022-02-24
Also published as: CN1215607C; DE10207778A1; GB2374307A; US20010045009A1; CN1374720A; US6543129B2; GB0205434D0; GB2374307B

Abstract

Vorrichtung zur Bildung einer Lotkugel an einem Kontakt, mit einem Kontaktträger und einer Lothalteklemme mit einem eine Öffnung aufweisenden Körper, einer neben der Öffnung positionierten Lothalteausbildung und eine dadurch positionierte Lotmasse, dadurch gekennzeichnet, dass die Lothalteklemme (370) und der Kontaktträger (360) als ein einziges integrales Glied ausgebildet sind und die Lothalteklemme (370) aus einem nicht benahbaren Material hergestellt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Vorrichtungen zur Verbindung elektrischer Bauelemente miteinander und insbesondere eine Vorrichtung zur Bildung einer Lotkugel an einem Kontakt.
Allgemeiner Stand der Technik
Es ist oftmals erforderlich und wünschenswert, einen Baustein mit einem anderen Baustein elektrisch zu verbinden. Zum Beispiel wird oftmals ein vielpoliger Baustein, wie zum Beispiel ein Verbinder, mit einem Substrat, wie zum Beispiel einer Leiterplatte, elektrisch verbunden, so dass die Kontakte oder Anschlüsse des Bausteins an den am Substrat ausgebildeten Kontaktpads und/oder an mit einem Galvanisiermaterial ausgekleideten Löchern im Substrat sicher befestigt werden, um eine elektrische Verbindung dazwischen bereitzustellen. Eine bevorzugte Technik zur sicheren Befestigung der Bausteinanschlüsse an den Kontaktpads und/oder durchmetallisierten Löchern ist die Verwendung von Lotmaterial.
Beim Verbinden eines vielpoligen Bausteins, wie zum Beispiel eines Verbinders, mit einem Substrat durch Löten, insbesondere einem Substrat mit durchkontaktierten Löchern, waren oftmals besondere Vorkehrungen erforderlich, wie zum Beispiel in den US-PS 4,597,625 ; 4,802,862 4,883,435 5,139,448 und 5,334,059 gezeigt, auf die alle hiermit in ihrer Gesamtheit ausdrücklich Bezug genommen wird. Solche Bausteine besitzen Anschlüsse, die keinen Lot tragen, so dass diese Situationen allgemein besondere Mittel zur Bereitstellung von Lot an den Bausteinanschlüssen und an Kontaktpads auf dem Substrat erforderten. Ein Lösungsansatz zur Bereitstellung von Lot an den Bausteinanschlüssen und Kontaktpads besteht in der Bereitstellung von Lotpaste in dem und um den bestimmten Bereich, wie zum Beispiel einem Loch. Dieser Lösungsansatz bietet jedoch im allgemeinen kein ausreichendes Lotvolumen zur ordnungsgemäßen Verbindung der Bausteinanschlüsse und Kontaktpads.
Aus der US-PS 5,875,546 ist eine Vorrichtung bekannt, die dazu dient Kontaktstifte mit einer metallischen Bohrung in einem Substrat oder einer Kontaktfläche derselben zu verlöten.
Bei der Montage eines IC (integrated circuit – integrierter Schaltkreis) auf einem Substrat (der zum Beispiel aus einem Kunststoff oder einer Keramik besteht) ist die Verwendung von BGA-(BGA – ball grid array/Kugelgittermatrix) oder ähnlichen Gehäusen inzwischen weit verbreitet. Bei einer typischen BGA werden an dem IC-Gehäuse befestigte sphärische Lotkugeln an elektrischen Kontaktpads eines Schaltungssubstrats positioniert, auf denen eine Lotpastenschicht aufgebracht worden ist. Das Aufbringen der Lotpaste erfolgt unter Verwendung beliebiger Techniken, einschließlich der Verwendung eines Siebs oder einer Maske. Dann wird die Einheit auf eine Temperatur erwärmt, bei der die Lotpaste und mindestens ein Teil oder sämtliche der Lotkugeln schmelzen und mit einem darunter liegenden, auf dem Schaltungssubstrat ausgebildeten Anschlussbad stoffschlüssig verbunden werden. Dadurch wird der IC ohne das Erfordernis externer Leitungen auf dem IC mit dem Substrat verbunden.
Das BGA-Konzept bietet des weiteren bedeutende Vorteile hinsichtlich Geschwindigkeit, Dichte und Zuverlässigkeit, und infolgedessen ist das BGA-Gehäuse die bevorzugte Unterbringoption für Hochleistungshalbleiter geworden. Die inhärente Konfiguration mit niedrigem Profil und niedriger Flächenmatrix sorgt für die Geschwindigkeit und Dichte, und die festen Lotkugeln sorgen für verbesserte Zuverlässigkeit der Lötverbindung. Die Erhöhung der Zuverlässigkeit liegt darin begründet, dass die Lötverbindungen auf einer Kugelform aus festem Lot erfolgen. Wenn die Kugelform ordnungsgemäß ausgekehlt ist, bietet sie mehr Festigkeit als flach oder rechteckig geformte Leitungen mit äquivalenter Fläche. Die feste Lotzusammensetzung sorgt für eine zuverlässigere Lötverbindung als herkömmliche gestanzte und plattierte Leitungen, weil es weder zu einer Migration der Nickelunterplatte oder des Grundmetalls und somit Verschmutzung oder Oxidierung der Lötfläche noch zu schwachen intermetallischen Schichten, die sich bilden können, wenn sich das Lot mit einer Nickelunterplatte verbindet, kommen kann. Des weiteren weisen auf herkömmlichen gestanzten und plattierten Leitungen verwendete Zinn- und Zinnüberzugsprozesse Additive auf, die die Lötbarkeit verhindern können. Eine erhöhte Lötverbindungszuverlässigkeit ist bei einem Flächenmatrixgehäuse von besonderer Bedeutung, weil die Lötverbindungen nicht visuell geprüft werden können.
Obgleich die Verwendung eines BGA-Verbinders bei der Verbindung des IC mit dem Substrat viele Vorteile mit sich bringt, sind solche Bauelemente auch mit mehreren Nachteilen und Beschränkungen verbunden. Für die meisten Situationen ist es wichtig, dass die Substrateingriffsflächen der Lotkugeln koplanar sind, so dass sie eine im wesentlichen flache Montagegrenzfläche bilden und die Lotkugeln bei der Endapplikation aufschmelzen und gleichmäßig mit dem Planaren Leiterplattensubstrat verlötet werden. Wenn es irgendwelche starken Unterschiede bei der Koplanarität (Ebenheit) des Lotes auf einem gegebenen Substrat gibt, dann kann dies zu einer schlechten Lötleistung führen, wenn der Verbinder auf eine Leiterplatte aufgeschmolzen wird. Zur Erzielung einer hohen Lötkoplanarität sind sehr hohe Anforderungen an die Koplanarität erforderlich. Die Koplanarität der Lotkugeln wird durch die Größe der Lotkugeln und ihre Positionierung am Verbinder beeinflusst.
Bei herkömmlichen BGA-Verbinderausführungen werden lose Lotkugeln am zusammengebauten Verbinder befestigt. Für den Befestigungsprozess ist eine Art von Kugelpositioniereinrichtung erforderlich, um die Lotkugeln an einem Kontaktpad oder einer ausgesparten Fläche des Verbinders zu positionieren, auf der bzw. dem ein klebriges Flussmittel oder eine Lotpaste aufgebracht worden ist. Dann wird der Verbinder durch einen Reflow-Ofen geleitet, um die Kugeln mit dem Kontakt zu verlöten. Der Prozess ist langsam, anfällig und erfordert teure Spezialeinrichtungen.
Ein Beispiel für einen BGA-Verbinder wird in der US-PS 6,079,991 ('991) von Lemke et al. beschrieben, auf die hiermit in ihrer Gesamtheit ausdrücklich Bezug genommen wird. Der Verbinder enthält einen Basisabschnitt, bei dem mehrere äußere Aussparungen in einer Außenfläche davon ausgebildet sind. Ebenso weist der Basisabschnitt auch mehrere innere Aussparungen auf, die an einer Innenfläche davon ausgebildet sind. Die inneren Aussparungen sind zur Aufnahme von Kontakten und die äußeren Aussparungen sind zur Aufnahme von Lotkugeln ausgeführt, so dass die Lotkugeln mit unteren Abschnitten der Kontakte, die sich in die äußeren Aussparungen erstrecken, schmelzverbunden werden. Die Kontakte umfassen sowohl Masse-/Leistungskontakte als auch Signalkontakte, wobei obere Abschnitte der Kontakte durch bekannte Techniken eine elektrische Verbindung mit einem elektronischen Bauelement bereitstellen. Ein anderes elektronisches Bauelement, zum Beispiel eine Leiterplatte, wird durch Verlöten der Lotkugeln mit den auf der Leiterplatte ausgebildeten Kontakten mit letzteren elektrisch verbunden, wodurch zwischen den beiden elektronischen Bauelementen eine elektrische Verbindung hergestellt wird.
Obgleich sich der Verbinder gemäß der US-PS 6,079,991 ('991) zur Verwendung in einigen Anwendungen eignet, ist er auch mit mehreren Nachteilen behaftet. Erstens kann es den Verbindungen zwischen den Lotkugeln und den unteren Abschnitten der Kontakte an Robustheit und Langlebigkeit fehlen, da die Lotkugeln einfach in den äußeren Aussparungen angeordnet und dann zur Bildung der elektrischen Verbindung zwischen dem Kontakt und einem elektronischen Bauelement aufgeschmolzen werden. Demgemäß befindet sich vor und nach dem Lötprozess nur ein Teil jeder Lotkugel mit dem unteren Abschnitt eines Kontakts in Kontakt. Da die Lotkugeln einfach in die äußeren Aussparungen eingeführt werden, ist es zweitens möglich, dass die Lotkugeln bei Verwendung des Verbinders und während des Aufschmelzprozesses nicht miteinander koplanar sind. Ein anderer Nachteil dieser Verbinderart besteht darin, dass die Lötverbindungen bei Wärmeausdehnung und Abkühlung besonders bruchanfällig sind. Der Basisabschnitt und die Leiterplatte weisen in der Regel jeweils einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, und wenn beide erwärmt werden, dehnt sich deshalb ein Baustein stärker aus als der andere. Dies kann zu einem Bruch der Lötverbindung führen, weil die Lotkugel in der äußeren Aussparung eingeschlossen und die Bewegung des Endes des Kontaktes, an dem die Lotkugel befestigt ist, aufgrund von Gehäusebeschränkungen begrenzt ist. Mit anderen Worten, der Kontakt wird im Gehäusesubstrat festgehalten und ragt nur geringfügig in die Aussparung, wo sich die Lotkugel befindet. Deshalb wird der Kontakt praktisch starr festgehalten, und eine Bewegung des Kontakts beim Aufschmelzprozess wird nicht gestattet.
Darüber hinaus sind die mit der Herstellung des Verbinders nach der US-PS 6,079,991 verbundenen Kosten besonders hoch, da die Kontakte im Basisabschnitt angeordnet werden müssen, und dann müssen die einzelnen Lotkugeln in den im Basisabschnitt ausgebildeten äußeren Aussparungen positioniert werden. Der BGA-Verbinder enthält wahrscheinlich Hunderte von Lotkugeln, und somit ist der Einsetzvorgang der einzelnen Lotkugeln in die äußeren Aussparungen sehr zeitaufwendig und ziemlich teuer.
Deshalb ist es wünschenswert, eine einfache und kostengünstige Weise des Aufbringens von Lot auf Kontakten, zum Beispiel Anschlussstiften, bereitzustellen, die sich leicht automatisieren lässt, ohne dass getrennt eine Lotpaste auf die Bausteinanschlüsse oder die plattierten Löcher oder Kontaktpads des Substrats aufgebracht werden muss.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Bildung einer Lotkugel an einem Kontaktteil, zum Beispiel einem Ende eines Kontakts bereit. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Kontakt ein Anschlussstift, der zur Verwendung in einem elektrischen Verbinder und insbesondere zur Verwendung in einem SBGA-Verbinder (SBGA – solder ball grid array/Lotkugelgittermatrix) bestimmt ist. Allgemein und gemäß einer Ausführungsform wird eine Lothalteklemme mit einem Körper bereitgestellt, in dem eine Öffnung ausgebildet ist. Der Körper weist eine Lothalteausbildung neben der Öffnung auf, und eine Lotmasse wird mittels der Ausbildung positioniert. Vorzugsweise wirken die Ausbildungen aller Ausführungsformen dahingehend, die Lotmasse zu halten. Dann wird der Kontakt nahe der Körperöffnung positioniert, und der Lotmasse wird Wärme zugeführt, wodurch ein Aufschmelzen des Lotes verursacht wird, so dass das Lot in eine Kugelform fließt. Dadurch wird an dem Teil des Kontakts eine Lotkugel gebildet. Nach dem Bilden der Lotkugel wird die Lothalteklemme von dem Kontakt getrennt, und es verbleibt ein Kontakt mit einer daran befestigten Lotkugel. Vorzugsweise wird eine Reihe von Lothalteklemmen entlang einem Trägerstreifenstück, bereitgestellt, so dass bei einem einzigen Aufschmelzvorgang mehrere Lotkugeln an entsprechenden Kontakten gebildet werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Lothalteklemme aus einem nicht benetzbaren Material hergestellt. Dadurch kann das Lot gemäß den natürlichen Fließneigungen des Lotmaterials gleichmäßig aufschmelzen. Die Lothalteklemme ist so ausgeführt, dass ihre Geometrie es dem Lotmaterial gestattet, bei Zuführung von Wärme auf natürliche Weise in eine Kugelform zu fließen, wodurch die Lotkugel gebildet wird. Die natürliche Neigung des Wärme ausgesetzten Lotmaterials besteht aufgrund der verschiedenen physischen und thermischen Eigenschaften des Lotmaterials in dem Aufschmelzen in einen kugelförmigen Körper. Zum Beispiel wird durch die sich ergebende Oberflächenspannung des Lotmaterials, während es diesem Aufschmelzvorgang unterliegt, das Lotmaterial in den kugelförmigen Körper dirigiert, solange sein natürlicher Fluss nicht durch irgendwelche Merkmale der Klemme behindert wird. Zur Erläuterung werden mehrere verschiedene Ar ten von Lothalteklemmen dargestellt, die sich zur Verwendung eignen, weil jede Klemme Merkmale besitzt, die ein Aufschmelzen des Lotes in eine Kugelform gestatten.
Wie oben erwähnt, finden durch die Vorrichtungs gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Kontakte besonderen Nutzen bei SBGA-Verbinderanwendungen. Ein SBGA-Verbinder wird zur elektrischen Verbindung eines ersten elektronischen Bauelements mit einem zweiten elektronischen Bauelement verwendet. Der Verbinder enthält eine vorbestimmte Anzahl von Kontakten, die gemäß einer vorbestimmten Anordnung in einem Gehäuse positioniert sind. Jeder Kontakt weist eine an einem Ende davon ausgebildete Lotkugel auf, und diese Art von Lotkugelkontakt bietet die gleichen Vorteile wie andere Arten von herkömmlichen Lotkugelgittermatrixkonfigurationen.
Dann können die Kontakte zweckmäßig und leicht in im Gehäuse ausgebildeten Öffnungen angeordnet werden, und die Koplanarität der Lotkugeln wird so gesteuert, dass die Substrateingriffsflächen der Lotkugeln koplanar sind, um eine im wesentlichen flache Montagegrenzfläche zu bilden. Ein gegenüberliegendes Ende jedes Kontakts ist so ausgeführt, dass es mit einem Anschluss (Kontakt) des ersten elektronischen Bauelements gegebenenfalls trennbar verbunden werden kann, und die am Ende des Kontakts gebildete Lotkugel ist bezüglich eines entsprechenden Kontakts des zweiten elektronischen Bauelements angeordnet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem zweiten elektronischen Bauelement um eine Leiterplatte und bei den Kontakten des Bauelements um Kontaktpads zur Oberflächenmontage. Demgemäß wird jede Lotkugel nahe und vorzugsweise in engem Kontakt mit einem Oberflächenmontagekontaktpad oder einer Lotpaste auf dem Pad angeordnet, bevor der Verbinder einem letzten Aufschmelzvorgang ausgesetzt wird. Bei dem letzten Aufschmelzvorgang wird jede Lotkugel erhitzt, so dass das Lotmaterial auf den entsprechenden Oberflächenmontagekontaktpad fließt und eine sichere elek trische Verbindung damit bereitstellt.
Bei einer anderen Ausführungsform sind die Kontakte nicht lose, sondern sind vor der Bildung der Lotkugeln an den Enden der Kontakte bereits im Verbinder angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist der Verbinder bezüglich der Lothalteklemmenkonstruktion so positioniert, dass jeder Kontakt nahe einer Öffnung einer entsprechenden Lothalteklemme ausgerichtet ist. Nach dem Bilden einer Lotkugel an dem Ende jedes Kontakts infolge des Aufschmelzvorgangs wird der Verbinder aus der Lothalteklemmenkonstruktion entfernt.
Der erfindungsgemäße Verbinder bietet zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen BGA-Verbindern. Zum Beispiel handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verbinder um ein kostengünstigeres Produkt, das im Vergleich zu herkömmlichen Bauelementen ein überlegenes Design und eine höhere Zuverlässigkeit bietet. Durch Wegfall des zeitaufwendigen Befestigungsprozesses für die Lotkugeln werden Herstellkosten und Fertigungszeit vermindert. Da sich die Lotkugeln des erfindungsgemäßen Verbinders eng und formschlüssig am Mutterkontakt befinden und die Koplanarität der Zuleitung verbessert und gleichmäßiger ist, ergeben sich eine bessere Qualität und eine höhere Zuverlässigkeit. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt der Verbinder eine nachgiebige Leitung bereit.
Somit stellt die vorliegende Erfindung durch eine einfache Vorrichtungs, welche die natürlichen Aufschmelzeigenschaften des Lotmaterials durch Verwendung einer Lothalteklemme mit einer speziell zugeschnittenen Geometrie und durch Positionierung des Kontakts nahe einer in der Lothalteklemme ausgebildeten Öffnung ausnutzt, einen robusten Lotkugelkontakt bereit.
Die oben erörterten und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen für Fachleute aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im folgenden werden die 1 bis 24 und 26 bis 31 lediglich zur Erläuterung wiedergegeben. 25 betrifft die Erfindung selbst. Es zeigen:
1 eine Draufsicht einer Teillänge eines ersten Lothalteglieds;
2 eine Draufsicht des Glieds nach 1, das Lotmassen;
3 eine Querschnittsansicht von 2 entlang der Linie 3-3 darin;
4 eine Draufsicht einer Teillänge eines zweiten Lothalteglieds, das Lotmassen festhält;
5 eine Querschnittsansicht von 4 entlang der Linie 5-5 darin;
6 eine Teil-Draufsicht des Glieds nach 4, gesehen in der von 6-6 angedeuteten Richtung;
7 eine Unteransicht einer Teillänge eines dritten Lothalteglieds, das Lotmassen festhält;
8 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Glieds nach 7;
9 eine Unteransicht einer Teillänge eines vierten Lothalteglieds, das Lotmassen festhält;
10 eine Draufsicht einer Teillänge eines fünften Lothalteglieds, das Lotmassen festhält;
11 eine Seitenansicht des Glieds nach 10;
12 eine Teil-Unteransicht des Glieds nach 10
13 eine Draufsicht, die das Glied nach 10 nach der Lotaufschmelzung zeigt, bei der Lotkugeln gebildet werden;
14 eine Seitenansicht des Glieds nach 13;
15 eine Draufsicht, die das Glied nach 13 mit einem bezüglich dazu angeordneten Kontakt zeigt;
16 eine Seitenansicht des Bauelements nach 15;
17 eine Draufsicht einer Teillänge eines sechsten Lothalteglieds, das Lotmassen festhält;
18 eine Teil-Unteransicht des Glieds nach 17;
19 eine Draufsicht, die das Glied nach 17 zeigt, nachdem ein Kontakt bezüglich dazu positioniert worden ist;
20 eine Seitenansicht des Glieds nach 19;
21 eine Draufsicht des Glieds nach 19, nachdem an jedem Kontakt durch Lotaufschmelzung eine Lotkugel gebildet worden ist;
22 eine Seitenansicht des Glieds nach 21;
23 eine Draufsicht des Glieds nach 21, nachdem der Kontakt mit der daran befestigten Lotkugel entfernt worden ist;
24 eine auseinandergezogene Seitenansicht, die das Bauelement nach 23 zeigt, wobei ein Kontakttragglied von dem Kontakt mit der daran befestigten Lotkugel getrennt ist;
25 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kontakts, an dem ein integrales Trägerglied als Teil davon ausgebildet ist;
26 eine Seitenansicht einer beispielhaften Verbinderanordnung, wobei mehrere Lotkugeln tragende Kontakte in einem Verbindergehäuse angeordnet sind, um zwischen zwei elektronischen Bauelementen, die teilweise gezeigt werden, eine elektrische Verbindung herzustellen;
27 eine Seitenansicht der Verbinderanordnung nach 26, nachdem die Lotkugeln tragenden Kontakte einem letzten Aufschmelzvorgang ausgesetzt worden sind;
28 eine Seitenansicht des Glieds von 20, die den Kontakt in einer alternativen Stellung zeigt, wobei sich die Lotmasse neben einem Teil des Kontakts befindet;
29 eine Seitenansicht des Glieds nach 28, nachdem durch einen Lotaufschmelzvorgang eine Lotkugel an einem Teil des Kontakts zwischen seinen Enden gebildet worden ist; und
30 eine Querschnittsansicht eines Verbinders gemäß einer anderen Ausführung, wobei bei jedem Kontakt an jedem Ende eine Lotkugel gebildet ist; und
31 eine Querschnittsansicht des Verbinders nach 30, nachdem die Lotkugeln dem Aufschmelzvorgang ausgesetzt worden sind, um zwischen einem ersten elektronischen Bauelement und einem zweiten elektronischen Bauelement eine elektrische Verbindung zu schaffen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die 1–3 zeigen ein Lothalteglied 10 (zum Beispiel einen Rohling) gemäß einer ersten Ausführung.
Wie in 1 dargestellt, wird das Glied 10 in einer ersten Stellung gezeigt und enthält einen langen, Planaren Streifen 12, der aus einem nicht benetzbaren Material hergestellt ist. Zu nicht benetzbaren Materialien, die zur Herstellung des Glieds 10 verwendet wer den können, gehören, aber nicht ausschließlich, ein Material auf Aluminiumbasis und eine beliebige Anzahl von Kunststoffmaterialien sowie andere Materialien, wie beispielsweise rostfreier Stahl und Titan, solange das Material nicht benetzbar ist. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Glied 10 aus einem Aluminiummaterial hergestellt, das einem Stanzvorgang unterzogen wird, um die Konstruktion nach 1 zu bilden. Dies erfolgt vorzugsweise durch Folgestanzen zur Herstellung einer Anordnung aus einer großen Anzahl wiederholter Rohlinge, die einen Träger zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung bilden.
Der Streifen 12 ist mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Trägerabschnitt 14 ausgebildet, der gewöhnliche, über seine Länge beabstandete Schalt- oder Führungslöcher 16 aufweist, die die Bewegung des Streifens 12 in aufeinanderfolgenden Schritten durch eine Folgestanzmaschine unterstützen. Der Trägerstreifen 12 ist integral mit einzelnen Klemmen 18 ausgebildet, die sich in gleichmäßigen Abständen daran entlang seitlich erstrecken. Die Klemmen 18 können beispielsweise und wie im folgenden beschrieben, entsprechend dem Abstand von (nicht gezeigten) Anschlüssen oder Stiften an einem elektrischen Verbinder oder dergleichen beabstandet sein. Rein als Beispiel können die Klemmen 18 in einem Abstand von 0,05 oder 0,100 Zoll angeordnet sein.
Mit dem Trägerstreifen 12 ist ein Paar beabstandeter Finger 20 an jeder Klemme 18 integral ausgebildet, die durch ein Verbindungshalsglied 22 mit dem Trägerstreifen 12 verbunden ist. Die Finger 20 sind in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet, der mit der Breite der (nicht gezeigten) Stifte oder Anschlüsse, mit denen das Glied 10 verwendet wird, koordiniert ist. Zwischen den Fingern 20 ist ein Raum 21 ausgebildet.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist quer durch das Paar Finger 20 nahe erster Enden 32 davon eine Lotmasse 30, vorzugsweise in Form eines Lotdrahtabschnitts, angeordnet. Dann werden die ersten Enden 32 der Finger 20 teilweise um die Lotmasse 30 herum gebogen, und zwar weit genug, um die Lotmasse 30 festzuhalten. Dies kann im Verlauf der Folgestanzung problemlos realisiert werden, indem der Lotdraht 30 (der vorzugsweise ein Lötflussmittel enthält), quer durch mehrere der Klemmen 18 gelegt wird, die Finger 20 um den Lotdraht 30 herum gerollt werden, wie in den 2 und 3 gezeigt, und das Lot in dem Bereich zwischen den Klemmen 18 weggeschnitten wird, wobei eine Lotmasse 30 verbleibt, die von jedem Paar Finger 20 festgehalten wird und ein ausreichendes Volumen besitzt. In dieser gerollten, zweiten Stellung des Glieds 10 erstreckt sich eine Lotmasse 30 quer durch den Raum 21 zwischen dem Paar Finger 20. Es versteht sich, dass die Lotmasse 30 an ihren Enden 33 durch die gebogenen Finger 20 festgehalten wird; ein mittlerer Teil der Lotmasse 30 weist jedoch darunter keine Abstützung auf, da der Raum 21 zwischen den Fingern 20 unterhalb des mittleren Teils der Lotmasse 30 liegt.
Hier wird ein Verfahren zur Bildung einer Lotkugel 90 (24) an einem Teil, zum Beispiel einem Ende, eines Anschlussstifts oder einer aderen Art von Kontakt 80 (in 2 schemenhaft gezeigt) unter Verwendung des Glieds 10 erläutert. Dieses ist nicht auf die Verwendung von Anschlussstiften beschränkt, sondern es kann stattdessen eine beliebige Anzahl von Kontaktkonstruktionen, zum Beispiel länglichen Kontaktplatten usw., verwendet werden, solange die Lotkugel 90 an einem Ende davon gebildet werdet kann. Die Kontakte 80 sind aus einem leitenden Material, wie zum Beispiel aus einem Metall, hergestellt. Des weiteren können die Kontakte 80 in Form loser Stifte vorliegen, die später an einem (nicht gezeigten) Verbinder befestigt werden, nachdem die Lotkugeln 90 daran gebildet worden sind, oder die Kontakte 80 können bereits am Verbinder befestigt sein. Nach dem Biegen der Finger 20 in die in 2 gezeigte zweite Stellung, so dass sie die Lotmassen 30 festhalten, werden die Kontakte 80 bezüglich des Glieds 10 so positioniert, dass die Enden 82 entweder knapp oberhalb oder unterhalb der Lotmassen 30 positioniert werden.
Zum Beispiel werden die Enden 82 der Kontakte 80 im Raum 21 und unterhalb der mittleren Bereiche der Lotmassen 30 positioniert, so dass die Lotmassen 30 im wesentlichen oberhalb der Kontakte 80 liegen. Dann wird den Lotmassen 30 Wärme zugeführt, zum Beispiel durch erwärmte Luft oder andere herkömmliche Mittel, die ein Aufschmelzen des Lots verursacht. Es hat sich herausgestellt, dass die Geometrie des Glieds 10 und die ordnungsgemäße Positionierung der Kontakte 80 direkt oberhalb oder unterhalb der Lotmassen 30 ein solches Aufschmelzen des Lots verursachen, dass die Lotkugel 90 (24) gebildet wird. Mit anderen Worten, die natürlichen Flusseigenschaften, einschließlich der sich ergebenden Oberflächenspannung, des Lotmaterials selbst, bewirken, dass das Lot in die Form der Lotkugel 90 getrieben wird, die in dem Raum 21 zwischen den Fingern 20 gebildet wird. Da die Kontakte 80 in den Räumen 21 zwischen den Paaren von Fingern 20 positioniert sind, wird ein Teil jeder im Raum 21 gebildeten Lotkugel 90 um das Ende 82 des Kontakts 80 herum gebildet. Anders ausgedrückt, das zweite Ende 82 wird in der Lotkugel 90 angeordnet.
Nach Ende der Wärmezuführung, und sobald die Lotaufschmelzung beendet ist, ist die Lotkugel 90 gebildet und am Ende 82 jedes Kontakts 80 befestigt, wie in 24 gezeigt. Durch Herstellung des Glieds 10 aus einem Material, das Eigenschaften der Nichtbenetzbarkeit bezüglich des Lots aufweist, und durch Ausführung der Klemme 18, so dass sie eine förderliche Aufschmelzgeometrie besitzt, wird das Lot gemäß seinen natürlichen Flusseigenschaften aufgeschmolzen. Wie oben erwähnt, besteht die natürliche Flussneigung des Lots dann, in einen allgemein kugelförmigen Körper zu fließen. Dafür gibt es mehrere Gründe, einschließlich der Oberflächenspannungseigenschaften der Lotmasse während des Aufschmelzprozesses.
Es wird nunmehr auf 26 Bezug genommen, in der der Kontakt 80 mit einer an seinem Ende 82 gebildeten Lotkugel 90 gezeigt wird. Ein Teil der Lotkugel 90 wurde um das Ende 82 herum aufgeschmolzen, wodurch die Lotkugel 90 nach Abkühlung des Lots sicher am Kontakt 80 befestigt ist. Hier kann der Kontakt 80 in einem Verbinder 300 zur elektrischen Verbindung eines ersten elektronischen Glieds 320 mit einem zweiten elektronischen Bauelement 340 verwendet werden. Somit stellt das Verfahren eine effektive und leichte Methode zur Bildung von Kontakten 80, zum Beispiel Anschlussstiften, bereit, die sich besonders zur Verwendung in einem SBGA-Verbinder (SBGA – solder ball grid array/Lotkugelgittermatrix) 300 (26) eignen.
Der in 26 gezeigte SBGA-Verbinder 300 ist in seiner Beschaffenheit lediglich beispielhaft. Der Verbinder 300 weist eine vorbestimmte Anzahl von Anschlussstiften 80 auf, die in einem vorbestimmten Muster angeordnet sind. Jedes Ende 82 jedes Kontakts 80 enthält eine Lotkugel 90. Der Verbinder 300 enthält allgemein ein Gehäuse 310 mit einer ersten Fläche 312 und einer gegenüberliegenden zweiten Fläche 314. Vorzugsweise ist das Gehäuse 310 ein allgemein planares Glied, so dass die erste Fläche 312 und die zweite Fläche 314 planare Flächen sind, die im wesentlichen parallel zueinander liegen. Das Gehäuse 310 weist mehrere darin ausgebildete Öffnungen 316 zur Aufnahme der lottra genden Kontakte 80 auf. Die Öffnungen 316 gestatten, dass sich die lottragenden Kontakte 80 derart durch das Gehäuse 310 hindurch erstrecken, dass ein erstes Ende 53 des Kontakts 80 vorzugsweise über die erste Fläche 312 vorragt, um zu gestatten, dass das erste Ende 53 trennbar mit den Anschlüssen 330 oder dergleichen des ersten elektronischen Bauelements 320 verbunden werden kann.
Bei der beispielhaften Ausgestaltung enthält das erste Ende 53 ein Merkmal, das eine trennbare Verbindung des ersten elektronischen Bauelements 320 mit den die Lotkugeln tragenden Kontakten 80 an deren ersten Enden 53 gestattet. Zum Beispiel kann das erste Ende 53 ein Paar vorgespannter Kontaktiergabeln 57 enthalten, die den Anschluss 330 des ersten elektronischen Bauelements 320 aufnehmen. Der Anschluss 330 kann zwangsweise zwischen den Gabeln 57 aufgenommen werden, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Anschluss 330 und dem lottragenden Kontakt 80 herzustellen. Es können am ersten Ende 53 auch andere Arten von Verbindungsmechanismen vorgesehen werden, die eine trennbare Verbindung zwischen dem ersten elektronischen Bauelement 320 und den lottragenden Kontakten 80 herstellen.
Das zweite Ende 82 des Kontakts 80 ist zur elektrischen Verbindung mit einem zweiten elektronischen Bauelement 340 ausgeführt, um zwischen den Kontakten 342 (zum Beispiel Oberflächenlotauftrag) des zweiten elektronischen Bauelements 340 und den an den zweiten Enden 82 der Kontakte 80 gebildeten Lotkugeln 90 eine elektrische Verbindung herzustellen. Die Breite der Öffnungen 316 ist größer als der Durchmesser der Lotkugeln 90, wodurch die Lotkugeln 90 in den Öffnungen 316 angeordnet werden können. Bei der dargestellten Ausgestaltung erstrecken sich die zweiten Enden 82 etwas über die zweite Fläche 314 des Gehäuses 310 hinaus. Dies führt dazu, dass die Lotkugeln 90 teilweise in den Öffnungen 316 angeordnet sind und sich teilweise über das Gehäuse 310 hinaus erstrecken. Die lottragenden Kontakte 80 können auch andere Ausrichtungen aufweisen, solange die Lotkugeln 90 so positioniert sind, dass sie die Kontakte 342 des zweiten elektronischen Bauelements 340 in Eingriff nehmen können. Die lottragenden Kontakte 80 werden durch eine beliebige Anzahl von Techniken in den Öffnungen 316 festgehalten. Zum Beispiel kann sich ein Längsstützglied 344 quer durch jede Öffnung 316 erstrecken, in dem eine Öffnung zur reibschlüssigen Aufnahme eines lottragenden Kontakts 80 ausgebildet ist, so dass der lottragende Kontakt 80 festgehalten wird. Die in dem Längsstützglied 344 ausgebildete Öffnung ist in Wirklichkeit Teil der im Gehäuse 310 ausgebildeten Öffnung 316.
Die Kontakte 80 können bereits vor der Bildung der Lotkugeln 90 an den zweiten Enden 82 der Kontakte 80 am Verbinder 300 fest angebracht werden, oder die Lotkugeln 90 können vor der festen Anbringung der Kontakte 80 im Verbinder 300 an den Kontakten 80 gebildet werden. Bei der ersteren Ausgestaltung ist der Verbinder 300 bezüglich des Glieds 10 von 1 so positioniert, dass sich die zweiten Enden 82 weit genug von der zweiten Fläche 314 des Gehäuses 310 erstrecken, dass die zweiten Enden 82 unterhalb der Lotmassen 30 (1) ausgerichtet werden können. Dann werden die Lotkugeln 90 durch den oben beschriebenen Prozess an jedem zweiten Ende 82 gebildet. Nach der Bildung der Lotkugeln 90 ist der Verbinder 300 zur Verwendung bei der elektrischen Verbindung des ersten elektronischen Bauelements 320 mit dem zweiten elektronischen Bauelement 340 bereit. Bei der letzteren Ausgestaltung werden die Lotkugeln 90 an den Kontakten 80 gebildet, die dann unter Verwendung herkömmlicher Verfahren in den Öffnungen 316 des Verbinders 300 fest angebracht werden.
Das hier beschriebende Verfahren zur Bildung der Lotkugeln 90 und zur Verwendung der die sich ergebenden Lotkugeln enthaltenden Kontakte 80 in einem SBGA-Verbinder (zum Beispiel dem Verbinder 300) bietet eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem herkömmlichen Verfahren zur Bildung von Lotkugeln. Wie weiter oben angedeutet, bestand die vorherige Art und Weise der Bildung von BGA-Verbindern darin, Lotkugeln einzeln in Aussparungen und dergleichen einzusetzen. Dies ist eine sehr Zeit- und kostenaufwendige Vorgehensweise, weil ein typischer BGA-Verbinder viele Kontakte enthält, die jeweils eine einzelne Lotkugel erfordern. Dagegen gestattet das Verfahren die Bildung der Lotkugeln 90 während des Gesamtherstellungsprozesses zur Bildung der lottragenden Kontakte 80 und Montage der SBGA (Lotkugelgittermatrix).
26 zeigt den Verbinder 300 in einer Stellung kurz vor einem letzten Aufschmelzvorgang, der zur Herstellung einer festen elektrischen Verbindung zwischen den Kontakten 342 des zweiten elektronischen Bauelements 340 und den Kontakten 80, genauer ihren Lotkugeln 90, dient. In dieser Stellung ist jede Lotkugel 90 nahe und vorzugsweise in engem Kontakt mit einem Kontakt 342 angeordnet. Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem erstes elektronischen Bauelement 320 und dem zweiten elektronischen Bauelement 340 wird das erste Ende 53 jedes der die Lotkugeln tragenden Kontakte 80 trennbar mit dem ersten elektronischen Bauelement 320 verbunden. Zum Beispiel kann das erste elektronische Bauelement 320 mehrere beabstandete Anschlüsse oder Kontaktplatten 330 besitzen, die lösbar zwischen den vorgespannten Gabeln 57 der Kontakte 80 eingeführt werden, um zwischen dem ersten Ende 53 jedes Kontakts 80 und dem entsprechenden Anschluß oder Kontakt 330 des ersten elektronischen Bauelements 320 eine elektrische Verbindung herzustellen.
Zwischen jeder Lotkugel 90 und einem jeweiligen Kontakt 342 des zweiten elektronischen Bauelements 340 wird eine elektrische Verbindung hergestellt, indem der Verbinder 300 einem letzten Aufschmelzvorgang unterzogen wird. Bei dem letzten Aufschmelzvorgang werden die Lotkugeln 90 auf eine Aufschmelztemperatur erwärmt, die zu einem Aufschmelzen der Lotkugeln 90 auf die Kontakte 330 führt. Wenn die Kontakte 330 des weiteren eine Lotmaterialschicht enthalten, verursacht der letzte Aufschmelzvorgang ein Aufschmelzen des Lotmaterials, während die Lotkugeln 90 aufschmelzen. Es versteht sich, dass während des letzten Aufschmelzvorgangs die zweiten Enden 82 der Kontakte 80 immer noch im Lotmaterial angeordnet sind. Nach Beendigung des letzten Aufschmelzvorgangs kann sich das Lotmaterial abkühlen. Infolgedessen wird zwischen den Kontakten 80 und den Kontakten 342 des zweiten elektronischen Bauelements 340 mittels der Lotkugeln 90, die als leitende Brücke dazwischen wirken, eine sichere, feste elektrische Verbindung hergestellt. 27 zeigt den Verbinder 300 und das zweite elektronische Bauelement 340, nachdem jede Lotkugel 90 dem letzten Aufschmelzvorgang unterzogen wurde und sich abgekühlt hat. Rein zum Zwecke der Veranschaulichung wird das erste elektronische Bauelement 320 in 27 nicht gezeigt. Es versteht sich, dass sich die Lotkugeln 90 während des letzten Aufschmelzvorgangs in Abhängigkeit von den genauen Applikations- und Betriebsbedingungen gegebenenfalls wesentlich verformen können, solange sich zwischen jeder Lotkugel 90 und einem Kontakt 342 eine sichere Verbindung ergibt.
Der Verbinder 300 bietet mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen BGA-Verbindern, wie zum Beispiel dem in der obenerwähnten US-PS 6,079,991 beschriebenen. Die zwischen der Lotkugel 90 und dem Kontakt 342 hergestellte elektrische Verbindung ist im Vergleich zu ähnlichen Verbindungen bei herkömmlichen Bauelementen langlebiger und robuster, weil das zweite Ende 82 jedes Kontakts 80 vor und nach dem letzten Aufschmelzvorgang in der Lotkugel 90 eingebettet wird, wodurch die elektrische Verbindung zwischen dem lottragenden Kontakt 80 und dem Kontakt 342 hergestellt wird. Im, Vergleich dazu werden die bei herkömmlichen Bauelementen verwendeten Lotkugeln einfach in eine in einem Substrat des Verbinders ausgebildete Aussparung so eingeführt, dass ein Teil der Lotkugel an einem Ende eines Kontakts anliegt. Das Ende des Kontakts ist nicht in der Lotkugel eingebettet, und somit schmilzt während des letzten Aufschmelzvorgangs die Lotkugel nur um einen Spitzenteil des Kontaktendes auf. Dies kann zu einer nicht optimalen stoffschlüssigen Verbindung und Robustheit zwischen dem Kontakt und der Lotkugel führen.
Bei der Verwendung eines herkömmlichen BGA-Verbinders kann es zu einem Bruch der physischen Verbindung zwischen dem Kontakt und der Lotkugel kommen, wodurch es aufgrund der Schmelzverbindungseigenschaften der Lotkugel zur Herstellung einer nicht optimalen elektrischen Verbindung zwischen ihnen kommt. Hingegen wird hier eine langlebigere und robustere elektrische Verbindung zwischen der Lotkugel 90 und dem zweiten Ende 82 des Kontakts 80 bereitgestellt, weil das zweite Ende 82 in der Lotkugel 90 eingebettet ist.
Darüber hinaus bietet der Verbinder 300 eine verbesserte Koplanarität der Lotkugeln 90. Für die meisten Situationen ist es wichtig, dass die Substrateingriffsflächen der Lotkugeln 90 koplanar sind, um eine im wesentlichen flache Montagegrenzfläche zu bilden, so dass bei der Endapplikation die Lotkugeln 90 aufschmelzen und gleichmäßig mit dem zweiten elektronischen Bauelement 340 verlötet werden, das vorzugsweise in Form eines planaren Leiterplattensubstrats vorliegt. Da die Lotkugeln 90 vorzugsweise als Teil des Herstellungsprozesses der Kontakte 80 gebildet werden, wird die Koplanarität der Lotkugeln 90 im Verbinder 300 besser gesteuert. Die Kontakte 80 werden in den Öffnungen 316 des Gehäuses 310 so eingesetzt und festgehalten, dass die Substrateingriffsflächen der Lotkugeln 90 koplanar sind. Im Vergleich dazu waren herkömmliche Bauelemente mit dem Nachteil behaftet, dass die Lotkugeln oftmals nicht koplanar waren, wodurch sich beim Aufschmelzen des Verbinders auf die Leiterplatte eine schlechte Lötleistung ergibt.
Hier wird eine nachgiebige Leitung bereitgestellt, da die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs der Lötverbindungen im Vergleich zu den Lötverbindungskonfigurationen herkömmlicher Bauelemente verringert ist. Herkömmliche BGA-Verbinderdesigns führen zu einer Ausführung, bei der keine Nachgiebigkeit zu der Verbindung oder Leitung vorhanden ist. Bei einigen der herkömmlichen Bauelemente werden die Lotkugeln zum Beispiel in im Substrat des Verbinders ausgebildeten Aussparungen festgehalten, und die Lötverbindungen können brechen, wenn die Bausteine erwärmt und dann wieder abgekühlt werden, weil die Leiterplatte einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als der Verbinder. Aufgrund dieses Unterschieds dehnt sich ein Baustein bezüglich des anderen aus und kann einen Bruch der Lötverbindung verursachen, weil die Lotkugeln in den Aussparungen des Substrats eingeschlossen sind.
Genauer gesagt ist der Kontakt 80 so ausgeführt, dass er die Wärmeausdehnung aufnimmt, zu der es beim Erwärmen des zweiten elektronischen Bauelements 340 und des Verbinders 300 aufgrund des Unterschieds zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten jedes dieser Bausteine kommt. Im Gegensatz zu anderen bekannten BGA-Verbindern besitzen die Kontakte 80 des Verbinders 300 einen Bewegungsbereich aufgrund ihrer Positionierung im Gehäuse 310. Wie in 26 gezeigt, ist das zweite Ende 82 des Kontakts 80 in dem beispielhaften Gehäuse 310 so angeordnet, dass sich das zweite Ende 82 in der Öffnung 316 bewegen kann. Das zweite Ende 82 weist einen Bewegungsbereich auf, weil es nicht wie bei herkömmlichen Verbindern in einer im Gehäuse ausgebildeten Öffnung eingeschränkt wird. Somit wird dem Kontakt 80 während des letzten Aufschmelzvorgangs ein gewisser Bewegungsbereich gestattet und er ist zur Aufnahme der Wärmeausdehnung ausgeführt. Demgemäß wird eine nachgiebigere Leitung bereitgestellt.
Weiterhin gestattet der Verbinder 300 das Aufbringen eines Flussmittels auf das Äußere der Lotkugel 90 nach dem ersten Aufschmelzvorgang. Das Flussmittel kann unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von Techniken, einschließlich einem Eintauchprozess, aber nicht darauf beschränkt, aufgebracht werden. Da die bei herkömmlichen Verbindern verwendeten Lotkugeln so gehandhabt werden mussten, dass sie in den im Verbindergehäuse ausgebildeten Aussparungen angeordnet wurden, war das Aufbringen eines Flussmittels nicht praktisch. Hingegen brauchen die Lotkugeln 90 des vorliegenden Verbinders 300 vor dem letzten Aufschmelzvorgang nicht gehandhabt zu werden, und deshalb kann nach Bildung der Lotkugeln 90 ein Flussmittel auf diese aufgebracht werden. Des weiteren ist der Verbinder kostengünstiger, weil durch den Wegfall des Lotkugelbefestigungsprozesses Gesamtkosten und Herstellungszeit vermindert werden.
Es gibt neben dem Glied 10 nach 1 noch mehrere andere Arten von Lothaltegliedern, die zur Bildung der Lotkugel 90 an jedem Kontakt 80 verwendet werden können. Zum Beispiel ist in den 4–6 ein Lothalteglied 50 gemäß einer zweiten Ausführung dargestellt. Bei dieser Ausführung wird das Glied 50 in einer ersten Stellung gezeigt und enthält den langen, planaren Streifen 12, der wie bei der ersten Ausführung aus einem nicht benetzbaren Material hergestellt ist. Der Trägerstreifen 12 ist mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Trägerabschnitt 14 mit über seine Länge beabstandeten gewöhnlichen Schalt- oder Führungslöchern 16 ausgebildet. Der Trägerstreifen 12 ist integral mit individuellen, sich an ihm entlang in gleichmäßigen Abständen seitlich davon erstreckenden Lothalteklemmen 58 ausgebildet. Jede Lothalteklemme 58 ist mit einem Paar Seiten 60 ausgebildet, die durch einen Rücken 62 verbunden sind. Jede Seite 60 weist ein Paar Finger oder Nasen 64 auf, die sich teilweise um die Lotmasse 30 herum erstrecken, um diese sicher zu ergreifen und festzuhalten. Die sich vom Rücken 62 nach außen erstreckenden Seiten 60 sind einander gegenüberliegend beabstandet, so dass zwischen den Seiten 60 ein Raum 70 gebildet wird, der auch durch den Rücken 62 definiert wird. Die Abmessungen der Seiten 60 und des Rückens 62 werden wiederum angesichts der Abmessungen des Kontakts 80 gewählt, der mit dem Glied 50 verwendet wird.
Das Lothalteglied 50 ist des weiteren für mehrstufige Folgestanzung ausgeführt. Bei der Fertigung wird ein länglicher Streifen aus einem geeigneten Material, zum Beispiel Aluminium oder einem Kunststoffmaterial, wie in 4 gezeigt gestanzt, um den Trägerstreifen 52 mit der sich lateral davon erstreckenden Reihe von Klemmen 58 zu bilden. Der Körper wird in die in 6 gezeigte U-Form gebogen, um die Klemmenseiten 60 mit jeweils einem Paar Nasen oder Finger 64 zu bilden. Ein Lotdraht (Lotmasse 30), dessen Durchmesser auf den Abstand (Raum 70) zwischen den Paaren Finger 64 abgestimmt ist, wird zwischen dem Paar Finger 64 angeordnet, und dann werden die Finger 64 teilweise um den Lotdraht 30 herumgebogen und damit verstemmt. Danach wird der Lotdraht 30 zwischen den Klemmen 58 geschnitten, wobei eine Lotmenge verbleibt, die angemessen ist, wie im folgenden ausführlicher erläutert.
Ein Verbindungsteil 74 dient zur Verbindung der Klemme 58 mit dem Trägerstreifen 12 und wird mit einem Versatz gebogen, wie in den 5 und 6 gezeigt, so dass bei Verwendung des Glieds 50 mit einem oder mehreren Kontakten 80 eine Behinderung zwischen den Kontakten 80 und dem Trägerstreifen 12 vermieden wird. Das Glied 50 wird auf ähnliche Weise wie das Glied 10 nach 1 zum sicheren Festhalten und Positionieren einer Lotmasse 30 bezüglich eines Kontakts 80 verwendet, so dass die Lotkugel 90 (24) während eines Aufschmelzvorgangs am zweiten Ende 82 gebildet werden kann. Wie am besten in 4 gezeigt, ist der Abstand zwischen den Klemmen 58 mit dem Abstand zwischen den Anschlussstiften 80 so korreliert, dass ein Abschnitt des Streifens 12 mit einer Anzahl von Klemmen 58, die der Anzahl von Anschlussstiften 80 entspricht, bezüglich der Anschlussstifte 80 so positioniert werden kann, dass die Enden 82 der Anschlussstifte 80 entweder über oder unter den Lotmassen 30 zwischen den Seiten 60 angeordnet werden. In der Darstellung von 4 sind die Kontakte 80 über den Lotmassen 30 positioniert, während in der Darstellung nach 5 die Kontakte 80 unter den Lotmassen 30 positioniert sind.
Nur der Veranschaulichung halber wird unter Bezugnahme auf 5 die Verwendung des Glieds 50 zur Bildung der Lotkugel 90 an jedem zweiten Ende 82 des Kontakts 80 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird das zweite Ende 82 des Kontakts 80 in den Raum 70 zwischen den Seiten 60 eingeführt. Das zweite Ende 82 sollte sich kurz vor der Lotaufschmelzung in großer Nähe zur Lotmasse 30 befinden, so dass die Lotmasse 30 in einen kugelförmigen Körper fließen kann, der das zweite Ende 82 des Kontakts 80 umgibt. Da die Lotmasse 30 nur durch die Finger 64 auf jeder Seite 60 festgehalten wird, verursacht ein Erwärmen der Lotmasse 30 eine Aufschmelzung der Lotmasse 30. Wie bei der ersten Ausführungsform gestatten die Geometrie des Glieds 50 und die Positionierung des Kontakts 80, dass die Lotmasse 30 aufgrund ihrer natürlichen Flußeigenschaften, einschließlich ihrer Oberflächenspannung, in eine Kugelform getrieben wird. Die nicht benetzbare Beschaffenheit des Glieds 50 gestattet das Auftreten dieser Lotaufschmelzung. Nach der Abkühlung weist jeder Kontakt 80 eine an seinem zweiten Ende 82 gebildete Lotkugel 90 auf, wie in 26 gezeigt. Es versteht sich, dass die Kontakte 80 einen Teil des Verbinders 300 bilden, wie unter Bezugnahme auf die 26–27 beschrieben.
Die 7–8 zeigen eine dritte Ausführung eines Lothalteglieds, das allgemein mit 100 bezeichnet wird. Das Glied 100 ähnelt dem Glied 10 nach den 1–3; jedoch ist die Klemme 110, wie in 7 gezeigt, mit zwei Paaren von Fingern 120 versehen, wobei ein Paar Finger 120 auf der Seite der Klemme 110 neben dem Trägerstreifen 12 und das andere Paar Finger 120 auf der gegenüberliegenden Seite der Klemme 110 angeordnet ist. Die Klemme 110 weist eine allgemein doppelte I-Form auf, die durch einen Folgestanzungsvorgang oder durch einen anderen Prozess hergestellt werden kann, wenn das Glied 100 aus einem Kunststoffmaterial hergestellt wird. Ein Verbindungsglied 124, zum Beispiel ein Streifen, verbindet jede Klemme 110 mit dem Trägerstreifen 12. Zwei Lotmassen 30 sind lateral quer durch die zwei Paare von Fingern 120 positioniert. Die Lotmassen 30 können im großen, und ganzen wie der Lotdraht (2) ausgebildet werden.
Dann wird jedes Paar Finger 120 um die entsprechende Lotmasse 30 herum gerollt, um diese dadurch sicher festzuhalten (8). Wie in 7 gezeigt, erstrecken sich die Lotmassen 30 teilweise in eine mittlere Öffnung 112 der Klemme 110. Die Öffnung 112 wird durch die beiden Finger 120 definiert und ist zur Aufnahme des Kontakts 80 (24) bemessen. Zwischen den beiden zueinander weisenden Lotmassen 30 kann ein Raum 116 vorhanden sein, oder die beiden Lotmassen 30 können in engem Kontakt miteinander stehen, wobei jede Lotmasse 30 von einem Finger 120 sicher gehalten wird.
Nunmehr auf die 7–8 und 24 Bezug nehmend, kann das zweite Ende 82 jedes Kontakts 80 wie bei den vorherigen Ausführungen während des Aufschmelzvorgangs, der zur Bildung der Lotkugeln 90 führt, entweder über den Lotmassen 30 oder unter den Lotmassen 30 angeordnet sein. Wenn das zweite Ende 82 jedes Kontakts 80 über den Lotmassen 30 angeordnet ist, ist es vorzugsweise über der Öffnung 112 und zwischen den Lotmassen 30 angeordnet. Bei der Zuführung von Wärme zu dem Glied 100 und genauer zu den Lotmassen 30 wird das zweite Ende 82 in enger Beziehung zu den aufschmelzenden Lotmassen 30 gehalten, so dass diese in eine Kugelform fließen und das zweite Ende 82 darin eingebettet wird. Dann erfolgt ein Kühlvorgang, der dazu führt, dass eine Lotkugel 90 an jedem zweiten Ende 82 des Kontakts 80 gebildet wird, wie in 24 gezeigt.
Als Alternative und vorzugsweise wird das zweite Ende 82 des Kontakts 80 unter der Klemme 110 angeordnet, und genauer wird das zweite Ende 82 in der Öffnung 112 unter den Lotmassen 30 positioniert. Dann werden die Lotmassen 30 Wärme ausgesetzt, und auf Grundlage der Geometrie der Klemme 110 in eine Kugelform (Lotkugel 90) getrieben, die sich am zweiten Ende 82 des Kontakts 80 bildet.
9 zeigt eine vierte Ausführung eines Lothalteglieds 140 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Lothalteglied 140 ähnelt dem Glied 100 nach den 7–8 mit der Ausnahme, dass es nur eine Klemme 110 enthält, die nur eine Lotmasse 30 hält. Bei dieser Ausführung weist die Lotmasse 30 vorzugsweise eine ausreichende Größe auf, so dass sie sich quer durch die ganze Öffnung 112 erstreckt, während sie von dem Paar Finger 120 festgehalten wird. Die Lotkugel 90 (24) wird im großen und ganzen wie unter Bezugnahme auf die dritte Ausführung nach den 7–8 beschrieben gebildet.
Nunmehr auf die 10–12 Bezug nehmend, wird ein Lothalteglied 150 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt und in einer ersten Stellung gezeigt. Das Lothalteglied 150 enthält einen Trägerstreifen 12 mit über seine Länge beabstandeten gewöhnlichen Schalt- oder Führungslöchern 14. Der Trägerstreifen 12 ist integral mit einzelnen Klemmen 156 ausgebildet, die sich in gleichmäßigen Abständen seitlich daran entlang erstrecken. Jede Klemme 156 ist aus einem Paar beabstandeter Finger 158, 159 gebildet, die mittels getrennter Verbindungsglieder 160 mit dem Trägerstreifen 152 verbunden sind, wie im folgenden ausführlicher beschrieben. Jeder Finger 158, 159 weist ein erstes Ende 161 und ein zweites Ende 163 auf, wobei die Finger 158, 159 auf allgemein parallele Weise voneinander beabstandet sind und somit zwischen ihnen ein Raum 165 gebildet wird. Ein Finger 158 einer Klemme 156 und ein Finger 159 einer nächsten benachbarten Klemme 156 sind an ihren ersten Enden 161 mit einem Verbindungsglied 160 integral verbunden, während der Finger 159 der einen Klemme 156 mit einem benachbarten Ver bindungsglied 160 integral verbunden ist, das auch integral mit einem anderen Finger 158 einer anderen Klemme 156 verbunden ist. In der Nähe der zweiten Enden 163 der eine Klemme 156 bildenden Finger 158, 159 sind die Finger 158, 159 so verbunden, dass eine definierte Öffnung 169 gebildet wird. Genauer wird die Öffnung 169 durch die einander gegenüberliegenden Finger 158, 159 und die einander gegenüberliegenden Zwischenglieder 170 gebildet, die sich während der Herstellung des Glieds 150, zum Beispiel durch einen Stanzvorgang, zwischen den Fingern 158, 159 erstrecken und vorzugsweise integral mit ihnen ausgebildet sind.
Auf einander gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 169 enthalten die Finger 158, 159 biegbare Nasen 171, die zum sicheren Halten zweier einander gegenüberliegender Lotmassen 30 verwendet werden. Die Nasen 171 sind vorzugsweise integral mit den anderen Gliedern der Klemme 156, wobei sich ein erstes Paar in Richtung des Trägerstreifens 12 und ein zweites Paar in die entgegengesetzte Richtung von dem Trägerstreifen 12 weg erstreckt. Die Nasen 171 sind so ausgeführt, dass sie zumindest teilweise um die Lotmassen 30 herum gebogen sind, so dass die Lotmassen 30 von der Klemme 156 festgehalten werden. Wie am besten in den 10 und 13 gezeigt, erstreckt sich ein Teil jeder Lotmasse 30 quer durch die entsprechende Öffnung 169.
Die 13–14 zeigen das Glied 150, nachdem den Lotmassen 30 Wärme zugeführt wurde, wodurch sich an jeder Klemme 156 eine Lotkugel 90 gebildet hat. Wie am besten in 14 gezeigt, ist die Lotkugel 90 über der Öffnung 169 und zwischen den Nasen 171 ausgebildet. Wie bei den anderen Ausführungen weist das Glied 150 eine ordnungsgemäße Geometrie auf, die es der Lotmasse 30 gestattet, bei Zuführung von Wärme die Lotkugel 90 auf natürliche Weise zu bilden. Die 15–16 zeigen das Glied 150, nachdem die Kontakte 80 zumindest teilweise in die Öffnungen 169 der Klemmen 156 eingeführt und die Lotmassen 30 zur Bildung der Lotkugeln 90 aufgeschmolzen worden sind. Es versteht sich, dass die zweiten Enden 82 der Kontakte 80 vor oder gleichzeitig mit der Erwärmung der Lotmassen 30 in die Öffnungen 169 eingeführt werden, so dass die natürliche Aufschmelzung des Lots bewirkt, dass ein Teil des Lots das zweite Ende 82 eines Kontakts 80 umgibt. Auf diese Weise ist das zweite Ende 82 in der Lotkugel 90 angeordnet.
Nach dem Bilden der Lotkugeln 90 an den zweiten Enden 82 der Kontakte 80 wird jeder Kontakt 80 durch eine beliebige Anzahl von Techniken von dem Glied 150 getrennt. Die Trennung des Kontakts 80 von dem Glied 150 sollte nicht zu einer Verformung der Lotkugel 90 führen und sollte des weiteren keine Schwächung der Verbindung zwischen dem Kontakt 80 und der Lotkugel 90 verursachen. Zum Beispiel können die ersten Enden 161 der Finger 158, 159 für jede Klemme 156 geschnitten werden, und dann kann der Kontakt 80 durch die Öffnung 169 nach oben geleitet werden, was zu einer Trennung des die Lotkugel tragenden Kontakts 80 von dem Glied 150 führt. Des weiteren wird bevorzugt, dass die Öffnung 169 eine ausreichende Größe besitzt, die die Lotkugel 90 hindurch lässt, wenn der Kontakt 80 nach unten von dem Glied 150 weg geleitet wird. Als Alternative dazu kann der Kontakt 80 nach oben geleitet werden, um ihn vom Glied 150 zu entfernen. Da das Glied 150 aus einem nicht benetzbaren Material gebildet ist, haftet die Lotkugel 90 während des gesamten Erwärmungs- und Bildungsvorgangs nicht an der Klemme 156.
Die 17–18 zeigen ein Lothalteglied 180 gemäß einer sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführung ähnelt das Lothalteglied 180 dem Glied 150, mit der Ausnahme dass die Finger 158, 159 jeder Klemme 181 an ihren zweiten Enden 163 offen sind und nur eine einzige Lotmasse 30 von jeder Klemme 181 gehalten wird. Die einzige Lotmasse 30 ist quer durch ein Zwischenglied 170 positioniert und wird von einem Paar Nasen 171 festgehalten. Die Öffnung 169 ist allgemein U-förmig, wobei ein Ende vollständig offen ist, so dass der Kontakt 80 in der Öffnung 169 aufgenommen werden kann, indem er an diesem offenen Ende zwischen die Finger 158, 159 geleitet wird. Wie bei den anderen Ausführungen ist das Glied 180 aus einem nicht benetzbaren Material hergestellt und besteht bei den beispielhaften Ausführungsformen aus Aluminium oder aus einem Kunststoffmaterial sowie aus anderen nicht benetzbaren Materialien, wie zum Beispiel rostfreier Stahl und Titan.
Die 19–20 zeigen die Einführung des Kontakts 80 in die Öffnung 169. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich bei dem Kontakt 80 um einen Trägerband-Kontakt, und er enthält einen Kontaktträger 182. Der Träger 182 ist zum lösbaren Halten und Sichern des Kontakts 80 in einer aufrechten, vertikalen Stellung ausgeführt, so dass das zweite Ende 82 in die Öffnung 169 nahe der Lotmasse 30 eingeführt werden kann. Wie in den Figuren gezeigt, ragt das zweite Ende 82 etwas über die Finger 158, 159 hinweg und ist so ausgerichtet, dass die erwärmte Lotmasse 30 während eines Lotaufschmelzvorgangs auf natürliche Weise in eine Kugelform auf dem zweiten Ende 82 des Kontakts 80 fließen kann. Des weiteren versteht sich, dass sich die Lotmasse 30 weiter durch die Öffnung 169 erstrecken kann, so dass sich das zweite Ende 82 eigentlich in der Öffnung 169 etwas unterhalb der. Lotmasse 30 befindet. Es können mehrere Träger 182 integral miteinander ausgebildet sein, um eine Reihe von lösbar verbundenen Trägern 182 zu bilden, wobei jeder Träger 182 zum lösbaren Halten eines Kontakts 80 ausgeführt ist.
Die 21–22 zeigen das Glied 180, nachdem die Lotmassen 30 einem Aufschmelzvorgang unterzogen wurden, wodurch die Lotkugeln 90 entstanden sind. Wie bei den anderen Ausführungen weist das Glied 180 die ordnungsgemäße Geometrie auf, die es den Lotmassen 30 gestattet, auf natürliche Weise in Kugelformen (Lotkugeln 90) aufzuschmelzen. An jedem zweiten Ende 82 des Kontakts 80 wird eine Lotkugel 90 gebildet. Ein Vorteil des Glieds 180 besteht darin, dass aufgrund dessen, dass die Öffnung 169 an einem Ende einen Einlass aufweist, der die Lotkugel tragende Kontakt 80 nach Bildung der Lotkugel 90 leicht von dem Glied 180 entfernt werden kann. Nachdem sich das Lot abgekühlt und die Lotkugel 90 gebildet hat, kann der Kontakt 80 sehr leicht vom Glied 180 entfernt werden, ohne dass die gebildete Lotkugel 90 verformt oder die Verbindung zwischen der Lotkugel 90 und dem Kontakt 80 geschwächt wird, weil die Lotkugel 90 nicht auf irgendwelche Nasen 181 trifft, während sie sich durch den Einlass der Öffnung an den zweiten Enden 163 der Finger 158, 159 bewegt.
Es versteht sich, dass der gesamte obenerwähnte Prozess der Bildung der Lotkugel 90 automatisiert und rechnergesteuert werden kann. Dabei ist eine (nicht gezeigte) Steuerung zum Ergreifen und Einführen der Trägerband-Kontakte 80 in die Öffnung 169 des Glieds 180 programmiert, und dann entfernt die Steuerung nach der Zuführung von Wärme und Bildung der Lotkugeln 90 die Kontakte 80 vom Glied 180.
23 zeigt das Glied 180, nachdem der Trägerband-Kontakt 80 entfernt worden ist. Wie oben erwähnt, kann das Lothalteglied 180 in Form einer Aluminiumstanzung vorliegen, oder es kann aus einem Kunststoffglied bestehen. Es versteht sich, dass das Glied 180 für den einmaligen Gebrauch oder zur Wiederverwendung geeignet sein kann. Da sich der Kontakt 80 leicht von dem Glied 180 ent fernen lässt, ohne dass letzteres beschädigt oder verändert wird, kann das Glied 180 wiederverwendet werden. Bei Wiederverwendung des Glieds 180 wird einfach eine neue Lotmasse 30 (19) an jeder Klemme 156 unterhalb der Nasen 171 angeordnet. Dann werden neue Kontakte 80 in die Öffnung 169 eingeführt, und es erfolgt der Lotaufschmelzvorgang.
24 zeigt die Trennung des Trägers 182 von dem Kontakt 80 nach Bildung der Lotkugel 90 am zweiten Ende 82 davon. Dann wird der Kontakt 80 gemäß seinem Bestimmungszweck verwendet. Zum Beispiel können mehrere eine Lotkugel tragenden Kontakte 80 als Baugruppe loser Kontaktstifte vertrieben werden, oder die Kontakte 80 können im Verbinder 300 (26) angeordnet werden.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt kann das Glied 180 statt einer Stanzung tatsächlich Teil einer (nicht gezeigten) Maschine sein. Genauer weist ein Teil der Maschine die Struktur des Glieds 180 auf und wird als Teil eines automatisierten Prozesses zur Bildung der die Lotkugeln tragenden Kontakte 80 verwendet. Die Oberflächen der Maschine, die dem Glied 180 ähneln, weisen die erforderlichen Nichtbenetzungseigenschaften auf, und die Nasen 171 sind zur wiederholten mehrmaligen Verwendung ausgeführt, so dass lediglich die kontinuierliche Einführung der Lotmassen 30 in die Maschine und die kontinuierliche Einführung und Entfernung von Kontakten 80 aus der Maschine nach der Bildung der Lotkugeln 90 daran erforderlich ist. Durch diese Aufbauart wird ein automatisiertes, kostengünstiges und effizientes Verfahren zur Bildung der die Lotkugeln tragenden Kontakte 90 bereitgestellt, die in SBGA-Verbindern, zum Beispiel dem Verbinder 300 nach 26, oder bei anderen Anwendungen von elektrischen Verbindern, bei denen ein eine Lotkugel tragender Kontakt 80 erwünscht ist, verwendet werden können.
In 25 wird eine erfindungsgemäße Lot- und Kontaktträgervorrichtung 350 gezeigt, die einen Kontaktträger 360 mit einer integral damit ausgebildeten Lotklemme 370 enthält. Wie bei den vorigen Lothaltegliedern der obigen Ausführungsformen enthält die Lotklemme 370 eine Lotkugelbildungsgeometrie, die es einer (nicht gezeigten) Lotmasse gestattet, auf natürliche Weise in eine kugelförmige Lotkugel 90 zu fließen. Diese Ausführungsform ähnelt der in den 17–24 dargestellten Ausführungsform, wobei der Hauptunterschied darin besteht, dass das Lothalteglied 180 und der Kontaktträger 182 als ein einziges integrales Glied ausgebildet sind.
Der Kontaktträger 360 ist allgemein C-förmig und weist einen (nicht gezeigten) Schlitz auf, der den Kontaktkörper 80 reibschlüssig aufnimmt, wodurch der Kontakt 80 leicht vom Träger 360 entfernt werden kann. Der Schlitz ist so ausgerichtet, dass der Kontakt 80 in einer vertikalen Stellung gehalten wird. Die Lotklemme 370 ist integral mit dem Träger 360 ausgebildet und erstreckt sich von diesem nach oben. Die Lotklemme 370 besteht allgemein aus einem Rückenteil 372, der sich parallel zu dem Kontakt 80 erstreckt und ein integral mit dem Träger 360 ausgebildetes erstes Ende 374 und ein gegenüberliegendes zweites Ende 376 enthält. Das zweite Ende 376 des Rückenteils 372 weist ein Paar sich davon erstreckender Finger 378 auf. Die Finger 378 sind im wesentlichen senkrecht zum Rückenteil 372 ausgebildet. Zwischen den Fingern 378 ist ein Raum ausgebildet, der so bemessen ist, dass das zweite Ende 82 des Kontakts 80 darin eingeführt werden kann. Des weiteren enthält die Lotklemme 370 ein Paar biegbarer Nasen 380, die über einen Teil der Lotmasse gebogen werden und dadurch die Lotmasse sicher an der Klemme 370 festhalten.
Vorzugsweise erstreckt sich die Lotmasse zumindest teilweise quer durch den Raum zwischen den Fingern 378. Wie bei den anderen Ausführungsformen weist die Vorrichtung 350 die gewünschte Lotkugelbildungsgeometrie auf, so dass die Zuführung von Wärme zur Lotmasse einen natürlichen Fluss des Lots in eine Kugelform (Lotkugel 90) bewirkt. Da das zweite Ende 82 des Kontakts 80 im Raum zwischen den Fingern 378 positioniert ist, führt die Lotaufschmelzung dazu, dass das Lot das zweite Ende 82 umgibt. Die Lotkugel 90 wird somit am zweiten Ende 82 des Kontakts 80 sicher befestigt. Nach der Bildung der Lotkugel 90 wird der Kontakt 80 vom Träger 360 entfernt. Es versteht sich, dass die Vorrichtung 350 wiederverwendbar ist, indem einfach ein neuer Kontakt 80 in den Träger 360 eingeführt wird und eine neue Lotmasse bereitgestellt und durch die Klemme 370 festgehalten wird.
Es werden mehrere verschiedene Arten von Lothaltegliedern bereitgestellt, die jeweils eine gewünschte Lotkugelbildungsgeometrie besitzen, wodurch die Erwärmung des Lotmaterial zur Bildung einer sphärischen Kugel führt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Klemmglieder aus einem nicht benetzbaren Material hergestellt sind und jeweils eine darin ausgebildete Öffnung enthalten, die es gestattet, dass ein Kontakt zumindest teilweise darin eingeführt oder bezüglich dazu ausgerichtet werden kann, wodurch der Lotaufschmelzvorgang bewirkt, dass das Lot auf ein Ende des Kontakts fließt und dort die sphärische Lotkugel bildet. Durch sorgfältige Auslegung der Konstruktion des Lothalteklemmglieds und durch ordnungsgemäße Positionierung des Kontakts nutzt die vorliegende Erfindung die natürlichen Fließeigenschaften des Lotmaterials aus. Aufgrund der Oberflächenspannung des Materials während des Aufschmelzvorgangs zusammen mit anderen Faktoren fließt das Lot auf natürliche Weise in sphärische Kugeln. Die Bildung der sphärischen Lotkugeln an den Enden der Kontakte ist besonders bei Lotkugelanwendungen wünschenswert und findet bei SBGA-Verbinderanwendungen (SBGA – solder ball grid array/Lotkugelgittermatrix) besonderen Nutzen.
Die 28–29 zeigen einen anderen Aspekt. Obgleich diese Ausführung unter Bezugnahme auf das Glied 180 beschrieben wird, versteht sich, dass ein beliebiges Lottrageglied der anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zur Durchführung dieses Aspekts verwendet werden kann. Bei dieser Ausführung ist der Kontakt 80 in der Öffnung 169 positioniert, so dass sich das zweite Ende 82 vollständig durch die Öffnung 169 erstreckt, was dazu führt, dass ein erster Teil des Kontakts 80 über der Klemme 181 und ein zweiter Teil unter der Klemme 181 angeordnet ist. Die Lotmasse 30 befindet sich somit neben einem Zwischenteil des Kontakts 80.
29 zeigt die Bildung der Lotkugel 90 nach dem letzten Aufschmelzvorgang der Lotmasse 30. Während dieses Aufschmelzvorgangs schmilzt das Lot in natürlicher Weise auf und bildet so die Lotkugel 90, wobei bei dieser Ausführungsform der Unterschied darin besteht, dass die Lotkugel 90 nicht am zweiten Ende 82, sondern stattdessen an einer Zwischenposition zwischen den Enden des Kontakts 80 gebildet wird. Das Lot schmilzt um den Kontakt 80 herum auf, wodurch die Lotkugel 90 so gebildet wird, dass sich der Kontakt 80 durch sie hindurch erstreckt, wie dargestellt. Bei dieser Ausführung befinden sich die Enden des Kontakts 80 über und unter der Lotkugel 90.
Die 30–31 zeigen einen Verbinder 400 und genauer handelt es sich bei dem Verbinder 400 um einen SBGA-Verbinder. Der Verbinder 400 enthält ein Gehäuse 410 mit mehreren dadurch verlaufenden Öffnungen 412, die gemäß einem vorbestimmten Muster angeord net sind. Das Gehäuse 410 weist eine erste Fläche 414 und eine gegenüberliegende zweite Fläche 416 auf. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Fläche 414, 416 parallel zueinander verlaufende, Planare Flächen. Die Öffnungen 412 nehmen die Kontakte 430. auf. Gemäß dieser Ausführungsform besteht jeder Kontakt 430 aus einem Körper 432 mit einem ersten Ende 434 und einem zweiten Ende 436. Sowohl am erster als auch am zweiten Ende 434, 436 wird unter Verwendung des oben unter Bezugnahme auf die früheren Ausführungen beschriebenen Verfahrens eine Lotkugel 90 gebildet.
Genauer werden die Lotkugeln 90 an den Enden 434, 436 gebildet, indem jedes Ende 434, 436 nahe einem der Lothalteglieder der vorliegenden Erfindung positioniert wird und die (nicht gezeigten) Lotmassen dann an jedem Ende 434, 436 dem Lotaufschmelzvorgang unterzogen werden. Dies führt dazu, dass das Lot auf natürliche Weise in kugelförmige Körper fließt, wodurch an jedem Ende 434, 436 Lotkugeln 90 gebildet werden. Wie bei den früheren Ausführungen können die Kontakte 430 lose sein, wenn die Lotkugeln 90 gebildet werden, und dann eingeführt und an dem Verbinder 400 befestigt werden, oder die Kontakte 430 können bereits vor Bildung der Lotkugeln 90 am Verbinder 400 befestigt werden. Im letzteren Fall wird der Verbinder 400 einfach zwischen beabstandete (nicht gezeigte) Lothalteglieder angeordnet, und dann erfolgt der letzte Aufschmelzvorgang, der das Aufschmelzen des Lots und die Bildung der Lotkugeln 90 bewirkt.
Die Lotkugeln 90 werden an den Enden 434, 436 so ausgebildet, dass jedes Ende 434, 436 in einer Lotkugel 90 angeordnet ist. Wie am besten in 30 gezeigt, liegt ein Teil der gebildeten Lotkugel 90 in der Öffnung 412 und ein gegenüberliegender Teil der Lotkugel 90 außerhalb der Öffnung 412 und ragt über die erste oder die zweite Fläche 414, 416 hinaus. Die Kontakte 430 werden durch eine beliebige Anzahl von Techniken in den Öffnungen 412 festgehalten. Zum Beispiel kann sich ein (nicht gezeigtes) Längsstützglied quer durch jede Öffnung 412 erstrecken, wobei darin eine Öffnung zur reibschlüssigen Aufnahme eines Kontakts 430 ausgebildet ist.
31 zeigt die Verwendung des Verbinders 400 zur elektrischen Verbindung eines ersten elektronischen Bauelements 450 mit einem zweiten elektronischen Bauelement 460. Das erste elektronische Bauelement 450 ist vorzugsweise ein planares Bauelement mit einer ersten Fläche 452, die mehrere daran ausgebildete beabstandete Kontakte 454 aufweist. Bei einer beispielhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem ersten elektronischen Bauelement 450 um ein BGA-Bauelement (BGA – ball grid array/Kugelgittermatrix) und bei den Kontakten 454 um Oberflächenmontagelotpads, die mit elektrischen Bausteinen des Bauelements 450 in Kontakt stehen. Das zweite elektronische Bauelement 460 enthält ein Substrat 462 mit einem darauf ausgebildeten integrierten Schaltkreis (IC). Das zweite elektronische Bauelement 460 weist mehrere daran ausgebildete beabstandete Kontakte 464 auf, die gemäß einem vorbestimmten Muster angeordnet sind. Die Kontakte 464 sind auch vorzugsweise Oberflächenmontagelotpads, die mit der IC elektrisch verbunden sind.
Der Verbinder 400 stellt somit zwischen einem entsprechenden Paar Kontakte 454, 464 eine elektrische Verbindung bereit. Anders ausgedrückt, die Anzahl der Kontakte 430 entspricht vorzugsweise sowohl der Anzahl der Kontakte 454 als auch 464, und die Kontakte 430, 454, 464 sind derart angeordnet, dass es zu einer Ausrichtung zwischen den drei Kontakten kommt, wenn der Verbinder 400 zwischen den Bauelementen 450, 460 angeordnet wird. 31 zeigt den Verbinder 400 und das erste und das zweite elektronische Bauelement 450, 460, nachdem jede Lotkugel 90 dem letzten Aufschmelzvorgang unterzogen wurde und sich abgekühlt hat. Es versteht sich, dass sich die Lotkugeln 90 in Abhängigkeit von den genauen Applikations- und Betriebsbedingungen beim letzten Aufschmelzvorgang gegebenenfalls geringfügig verformen können. Jeder der Kontakte 454, 464 kann daran eine Lotpastenmenge aufweisen, um die Verbindung zwischen den Lotkugeln 90 und den Kontakten 454, 464 zu erleichtern, und dabei ist die Lotpaste teilweise das Material, das beim letzten Aufschmelzvorgang aufschmilzt und sich mit den Lotkugeln 90 verbindet.
Der Verbinder 400 bietet die gleichen Vorteile wie weiter oben bei der Erörterung des Verbinders 300 beschrieben. Beispielsweise und gemäß noch einem anderen Aspekt enthält der Kontakt 430 einen nachgiebigen Abschnitt 440, der gestattet, dass der Kontakt 430 eine nachgiebige Leitung ist, weil die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs der nach dem letzten Aufschmelzvorgang gebildeten Lötverbindungen im Vergleich zu den Lötverbindungskonfigurationen herkömmlicher Bauelemente vermindert wird. Herkömmliche BGA-Verbinderausführungen bieten keine Nachgiebigkeit der Verbindung oder Leitung zum Ausgleich der verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Verbinder und jedem der Bauelemente 450, 460. Der nachgiebige Abschnitt 440 ist ein Teil des Kontakts 430, der gebogen worden ist, und gestattet zusammen mit den anderen Merkmalen, dass der Kontakt 430 die Wärmeausdehnung aufnimmt, die sich während der Erwärmung der Bauelemente 450, 460 und des Verbinders 400 aufgrund der verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten der jeweiligen Glieder ergibt.
Im Gegensatz zu herkömmlichen BGA-Verbindern weisen die Kontakte 430 aufgrund ihrer Positionierung im Gehäuse 410 einen Bewegungsbereich auf. Wie in 30 gezeigt, sind die Enden 434, 436 des Kontakts 430 so angeordnet, dass sie sich in der Öffnung 412 bewegen können. Die Enden 434, 436 besitzen einen Bewegungsbereich, weil sie nicht in im Gehäuse ausgebildeten Öffnungen eingeschlossen sind wie bei herkömmlichen Verbindern. Während des letzten Aufschmelzvorgangs und der darauf folgenden Abkühlung wird dem Kontakt 430 somit ein gewisser Bewegungsbereich gestattet, und er ist zur Aufnahme der Wärmeausdehnung ausgeführt. Der gebogene Abschnitt 440 unterstützt diese Aufnahme, da er dem Kontakt 430 eine größere Bewegung in der Öffnung 412 gestattet. Somit wird eine nachgiebigere Leitung bereitgestellt.
Weiterhin versteht sich, dass die Lothalteausbildungen der Glieder nicht zwangsweise die Lotmassen 30 ergreifen und halten müssen. Stattdessen können die Lotmassen 30 auf andere Weise an der Klemme des jeweiligen Glieds angeordnet werden, solange die Lotmasse 30 nahe der Öffnung oder dem Schlitz angeordnet wird, die bzw. der beim Lotaufschmelzvorgang verwendet wird. Die Verwendung irgendeiner Art von Lothalteausbildung wird bevorzugt, da sie ein Festhalten der Lotmasse 30 vor dem Lotaufschmelzvorgang gestattet.

Claims

Vorrichtung zur Bildung einer Lotkugel an einem Kontakt, mit einem Kontaktträger und einer Lothalteklemme mit einem eine Öffnung aufweisenden Körper, einer neben der Öffnung positionierten Lothalteausbildung und eine dadurch positionierte Lotmasse, dadurch gekennzeichnet, dass die Lothalteklemme (370) und der Kontaktträger (360) als ein einziges integrales Glied ausgebildet sind und die Lothalteklemme (370) aus einem nicht benahbaren Material hergestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger einen Schlitz zur Befestigung des Kontakts aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung des Körpers der Lothalteklemme axial auf den Schlitz des Kontaktträgers ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lothalteklemme ein Paar beabstandeter Finger umfasst, zwischen denen die Öffnung ausgebildet ist, wobei die Öffnung an einem Ende einen Einlass aufweist, der die Aufnahme des Kontakts zwischen den Fingern gestattet.