DE69738037T2

DE69738037T2 - Verbinder hoher Packungsdichte mit Kontaktoberflächen vom Kugeltyp

Info

Publication number: DE69738037T2
Application number: DE69738037T
Authority: DE
Inventors: Stanley W. Olson
Original assignee: FCI SA; Framatome Connectors International SAS
Current assignee: FCI SA
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2017-11-13
Also published as: US6454157B2; JP4018213B2; KR100517098B1; DE69733243D1; DE69738037D1; DE69738847D1; DE69737982T2; US6247635B1; CN1183656A; SG67440A1; US20010015373A1; EP0843383B1; DE69737982D1; US6139336A; EP0843383A3; DE69733243T2; EP0843383A2; JPH10284192A; CN1160833C; TW374959B

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbinderzusammenbaus, insbesondere von I/O-Verbindern mit hoher Dichte wie beispielsweise Verbinder, die an einem Schaltungssubstrat unter Verwendung einer Lotball-Kontaktoberfläche befestigbar sind.
Kurze Beschreibung von früheren Entwicklungen
Das Streben nach dem Reduzieren der Größe von elektronischer Gerätschaft, insbesondere von persönlichen tragbaren Vorrichtungen und das Hinzufügen von zusätzlichen Funktionen zu solch einer Ausrüstung resultierte in einem fortwährenden Streben nach Miniaturisierung von allen Komponenten, insbesondere von elektrischen Verbindern. Versuche, elektrische Verbinder zu miniaturisieren, umfassten Reduktionen des Abstands zwischen Anschlüssen in ein- oder doppelreihigen Linearverbindern, so dass eine relativ hohe Anzahl von I/O- oder anderen Leitungen verbunden werden kann durch Verbinder, welche passen in die fest umschlossenen Gebiete auf Schaltungssubstraten, welche vorgesehen sind zum Aufnehmen von Verbindern. Das Streben nach Miniaturisierung wurde auch begleitet durch einen Wechsel bei der Herstellpräferenz hin zu Oberflächenbefestigungstechniken (surface mount techniques, SMT) zum Befestigen von Komponenten auf Schaltungssubstraten. Das Zusammenfließen von zunehmender Verwendung von SMT und der benötigte feine Abstand von linearen Verbindern resultierte in der Annäherung an die Grenzen von SMT hinsichtlich hoher Volumina und niedriger Kosten, um Verbinder zu verbinden, welche die zur Zeit verfügbaren Befestigungskonstruktionen. Die Grenze wird erreicht, weil weitere Reduktionen des Abstands der Anschlüsse signifikant das Risiko des Überbrückens von benachbarten Lötpunkten oder Anschlüssen während des Rückflusses der Lötpaste erhöhen würde. Elektrische Array-Verbinder wurden vorgeschlagen, um den Bedarf für eine gesteigerte I/O-Dichte zu befriedigen. Solche elektrischen Verbinder weisen ein zwei-dimensionales Array von Anschlussenden auf und können eine verbesserte Dichte bereitstellen. Diese Verbinder haben jedoch gewisse Schwierigkeiten im Hinblick auf die Befestigung an dem Schaltungssubstrat mittels SMT-Techniken, weil die Oberflächenbefestigungsenden der meisten, wenn nicht aller der Anschlussenden unterhalb des Verbinderkörpers befestigt werden müssen. Als ein Ergebnis müssen die verwendeten Befestigungstechniken aufgrund der Schwierigkeiten beim visuellen Inspizieren der Lötverbindungen und beim Reparieren derselben, falls sie fehlerhaft sind, sehr zuverlässig sein.
Die Befestigungstechniken für andere elektronische Komponenten haben die Verlässlichkeit von Lötverbindungen in schwer zu inspizierenden Positionen zum Gegenstand. Zum Beispiel werden beim Befestigen von integrierten Schaltungen (Integrated Circuit, IC) an Plastik- oder Keramiksubstraten zunehmend Lotbälle und andere ähnliche Baugruppen verwendet, um eine verlässliche Befestigung bereitzustellen. In einer Lotball-Technik werden kugelförmige Lotbälle bzw. -kugeln, welche an der IC-Baugruppe befestigt sind, auf elektrischen Kontaktpunkten eines Schaltungssubstrats positioniert, auf welches, typischerweise unter Verwendung einer Scheibe oder einer Maske, eine Schicht von Lötpaste aufgebracht wurde. Die Einheit wird dann auf eine Temperatur aufgeheizt, bei der die Lötpaste und zumindest ein Teil des Lotballs schmelzen und an einer darunter gelegenen leitenden Fläche anschmelzen, welche auf dem Schaltungssubstrat ausgebildet ist. Dieser Heizprozess wird im Allgemeinen als Lötrückfluss (solder reflow) bezeichnet. Die IC wird dabei mit dem Substrat verbunden, ohne dass eine Notwendigkeit für externe Leitungen (leads) auf der IC besteht.
Während die Verwendung von Lotbällen und ähnlichen Systemen beim Verbinden von ICs mit einem Substrat viele Vorteile aufweist, wurde in letzter Zeit ein korrespondierendes Mittel zum Befestigen eines elektrischen Verbinders oder einer ähnlichen Komponente auf einem Schaltungssubstrat nachgefragt. Die Verwendung von solchen Techniken beim Befestigen von elektrischen Verbindern hat sich gegenüber der Verwendung beim Befestigen von ICs verzögert, da die Verwendung der Lotball-Technologie beim Befestigen eines elektrischen Verbinders oder einer ähnlichen Komponente mit einem Schaltungssubstrat Schwierigkeiten mit sich bringt, welche beim IC-Befestigen nicht auftreten. Beispielsweise haben ICs, die Lotbälle verwenden, im Allgemeinen eine flache Befestigungsoberfläche. Im Gegensatz dazu haben Verbinder üblicherweise keine flache Befestigungsoberfläche, sondern eher eine Serie von länglichen Leitern, die im Allgemeinen als Anschlussenden (bzw. Anschluss-Ausläuferenden) bezeichnet werden. Das Befestigen eines Lotballs an der kleinen Endoberfläche einer Spitze eines Anschlussendes bringt Herstellungsschwierigkeiten mit sich, die es bei der Befestigung von Lotbällen an einer flachen Oberfläche nicht gibt.
Zusätzlich zu den Herstellungsschwierigkeiten sind Verbinder im Allgemeinen anfälliger gegenüber Lötverbindungsspannungen, die aufgrund der unterschiedlichen Koeffizienten der thermischen Ausdehnung (Coefficient of Thermal Expansion, CTE) zwischen dem Verbinder und dem Schaltungssubstrat entstehen. Diese Anfälligkeit beruht in erster Linie auf den Größenunterschieden und den geometrischen Unterschieden zwischen einem Verbinder und einer IC. Beispielsweise sind die Befestigungsoberflächen für IC im Aligemeinen in einer Größenordnung von 2 ½ cm². Die Verbinderbefestigungsoberflächen andererseits weisen im Aligemeinen eine geringe Breite (d. h. 0,5 cm oder weniger) und eine viel größere Länge (z. B. 5,0 cm oder mehr) auf. In erster Linie wegen der relativ langen Länge des Verbinders haben die Unterschiede beim CTE zwischen einem Verbinder und einem Schaltungssubtrat potentiell einen viel größeren Effekt auf die Lötverbindungen als die Unterschiede des CTE zwischen einer IC und einem Schaltungssubstrat.
An einem Schaltungssubstrat mittels Lotballtechniken befestigte Verbinder sind auch anfälliger gegenüber Verbindungsspannungen als herkömmliche SMT-Befestigungstechniken. Beispielsweise befestigt ein herkömmlicher SMT-Verbinder Anschlussenden mit einem Schaltungssubstrat auf horizontale Weise, wodurch mehr Befestigungsoberfläche für die Lötverbindung bereitgestellt wird. Das zusätzliche Oberflächengebiet der Lötverbindung in der konventionellen SMT-Technik ist stärker und konsequenterweise toleranter gegenüber Unterschieden in der CTE zwischen dem Verbinder, den Anschlussenden und dem Schaltungssubstrat. Eine Lotballverbindung befestigt andererseits ein Verbinderanschlussende vertikal mit dem Schaltungssubstrat, wobei das Ende des Anschlussendes sich direkt mit dem Schaltungssubstrat verbindet, wodurch die Größe des Befestigungsoberflächengebiets reduziert wird. Als ein Ergebnis der kleineren Befestigungsoberfläche sind Unterschiede bei der CTE sehr viel eher geeignet, die Verbindung zwischen dem Kabelende und dem Schaltungssubtrat zu belasten, was ein Versagen oder Qualitätsprobleme zur Folge hat.
Des Weiteren müssen in den meisten Schaltungssubstratanwendungen die elektrischen Komponentenbefestigungsoberflächen der Oberflächenbefestigungsverbindungen strikte Coplanaritätserfordernisse erfüllen. Deshalb geht mit der Verwendung von Lotbällen zur Befestigung eines Verbinders mit einem Schaltungssubstrat das Erfordernis einher, dass die Lotbälle coplanar sind, um eine im Wesentlichen flache Befestigungsschnittstelle zu gewährleisten. Deshalb werden in der letzten Anwendung die Bälle zurückfließen und sich ebenmäßig zu einem planaren Schaltungssubstrat verlöten lassen. Alle signifikanten Unterschiede bei der Lötcoplanarität auf einer gegebenen Befestigungsverbindung können schlechte Lötleistungen zur Folge haben, wenn der Verbinder auf eine gedruckte Leiterplatte durch Reflow befestigt wird. Demgemäß spezifizieren Anwender sehr strikte Coplanaritätserfordernisse, um eine hohe Lötzuverlässigkeit zu erreichen, beispielsweise im Bereich von 0,1 bis 0,2 mm. Durch das Bereitstellen einer Verbindung, welche eine Lotballtechnik verwendet, können die Coplanaritätserfordernisse erreicht und manchmal übertroffen werden. Im Gegensatz zu der konventionellen SMT kann der Lotballen Variationen der Anschlussendenlängen absorbieren, indem er bei der Anwendung von Hitze die Form ändert, um die Lücken zwischen den Anschlussenden und den Schaltungssubstratsverbindungen zu überbrücken.
Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus der GB 2,293,502 A vorbekannt.
Die vorliegende Erfindung erkennt, dass es eine Notwendigkeit für ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindervorrichtung und der zugehörigen elektrischen Verbinder-Konstruktionstechniken gibt, welche die Unzulänglichkeiten der gegenwärtigen elektrischen Verbinder verbessern. Das von der Erfindung zu lösende technische Problem liegt darin, die Herstellungsschwierigkeiten beim Befestigen eines Lotballs an der Endoberfläche einer Spitze eines Anschlussendes zu vermeiden, genaue Coplanaritätsanforderungen der Befestigungsoberflächen zu erfüllen und es dem Lotballen zu erlauben, Variationen der Anschlussendenlängen absorbieren, indem er bei der Anwendung von Hitze die Form ändert, um die Lücken zwischen den Anschlussenden und den Schaltungssubstratverbindungen zu überbrücken.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung erfüllt die obigen Erfordernisse durch Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung eines elektrischen Verbinderzusammenbaus, welches Verfahren die Schritte des Anspruch 1 umfasst. Der elektrische Verbinder weist einen Verbinderkörper auf, eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten, welche auf dem Verbinderkörper angeordnet sind und so angeordnet sind, um sich elektrisch zu mit dem Kontaktbereich der elektrischen Komponente zu verbinden, eine Mehrzahl von elektrischen länglichen Leitern, welche alternativ auch als Anschlussenden (Ausläuferenden) bezeichnet werden, die auf dem Verbindungskörper angeordnet sind und so angeordnet sind, dass sie eine elektrische Verbindung mit dem Schaltungssubstrat bilden. Die länglichen Leiter sind mit den korrespondierenden elektrischen Kontakten elektrisch verbunden. Bin Substratkontakt, wie beispielsweise ein Lotball, wird über eine stumpfe Verbindung an einem Ende von jedem der länglichen Leiter verbunden, so dass eine elektrische Verbindung zwischen den länglichen Leitern und dem Kontaktbereich des Schaltungssubstrats selektiv erreicht wird.
Jeder der länglichen Leiter ist in einer Beabstandungsgliedpassage angeordnet, welche einen Querschnittsdurchmesser aufweist, der etwas größer ist als der Querschnittsdurchmesser des länglichen Leiters. Als Ergebnis wird eine Beabstandung zwischen den Seiten des elektrischen Leiters und den Seitenwänden der Passage bereitgestellt. Vorzugsweise ist der Querschnitt in seiner Form im Wesentlichen rechteckig. Die Passagen münden in Schächte, welche über einer planaren Fläche des Beabstanders angeordnet sind. Die Schächte weisen eine rechteckige obere Öffnung auf, welche entlang einer Länge des Beabstanders länger ist. Darüber hinaus ist ein Teil des Beabstanders in der Nähe des länglichen Verbinderendes mit einer Anti-Migrationslösung beschichtet, wie beispielsweise einem oleophoben-hydrophoben fluorochemischen Polymer, um den Prozess der Lotballbildung und -befestigung zu unterstützen.
Eine der wesentlichen Herausforderungen bei der Herstellung des oben beschriebenen Verbinders beinhaltet das Verfahren des Lötens von Substratkontaktmaterial (z. B. einen Lotball) an das Ende des Endbereichs der länglichen Leiter. Die Erfindung erreicht diese Befestigungsaufgabe, indem sie zuerst einen Schacht formt, wie oben beschrieben, innerhalb einer planaren Oberfläche des Leiters. Hier wird die planare Oberfläche bereitgestellt durch ein Beabstandungsglied, welches separat an dem Körper des Verbinders gebildet und befestigt werden kann oder alternativ als eine integrale Komponente mit dem Körper geformt werden kann. In jedem Fall werden die Enden des länglichen Leiters in Passagen eingesetzt, welche in dem Beabstandungsglied gebildet wurden, so dass die Enden innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Befestigungsoberfläche enden und innerhalb des Schachts bereitgestellt werden. Der Schacht wird dann mit einer Lötpaste gefüllt. Schließlich werden die Substratkontakte mit den Enden der länglichen Leiter in Übereinstimmung mit zwei Ausführungsformen verlötet.
In der ersten Ausführungsform wird ein vorgefertigtes Substratkontaktglied, wie beispielsweise ein Lotball, in die Paste eingesetzt. Das Anschlussende des länglichen Verbinders (das Substratkontaktglied) und die Lötpaste werden anschließend auf eine vorbestimmte Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts der Paste aufgeheizt, so dass die geschmolzene Lötpaste um die Lötplatte zusammenfließt und verschweißt den Lotball mit dem länglichen Leiterende.
In Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform wird kein vorgefertigtes Substratkontaktmittel verwendet. Es wird hingegen eine vorbestimmte Menge an Lötpaste auf und über dem Schacht aufgebracht. Danach werden das Ende und die Lötpaste auf eine vorbestimmte Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts der Lötpaste aufgeheizt. Als Ergebnis fließt die Lötpaste zu einem kugelförmigen Körper, der mit dem Ende des länglichen Leiters und frei von dem Schacht befestigt ist.
Der Prozess zum Bilden eines Substratkontakts auf einem länglichen Leiter, wie oben beschrieben, wird durch das Beschichten des Schachts mit einer Anti-Migrationslösung weiter verstärkt, wie beispielsweise einem oleophobenhydrophoben Fluoropolymer. Anschließend wird, wenn die Lötpaste aufgeheizt ist, die Paste von den behandelten Oberflächen des Schachts und des Beabstandungsglieds abgestoßen. Dies hat eine einheitlichere Ballbildung zur Folge. Der Substratkontaktbefestigungsprozess kann weiter durch das Passivieren eines Teils des Endes verstärkt werden, so dass die Lötpaste nicht an denn passivierten Teil anhaften wird. Als Ergebnis kann das Lot lediglich an dem äußersten Ende des länglichen Leiters anhaften. Eine Lötflussbegrenzung an dem Ende kann durch Passivieren des Endes verstärkt werden, dem Beschichten des Endes mit einer Anti-Migrationslösung, oder beidem.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das Verfahren und der Verbinder der vorliegenden Erfindung werden weiter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine Draufsicht auf einen Kartenrandverbinder ist, welcher eine bevorzugte Ausführungsform des Verbinders gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine Vorderansicht des Kartenrandverbinders ist, welcher in 1 gezeigt wird;
3 eine Seitenansicht des Kartenrandverbinders ist, welcher in 1 gezeigt wird;
4 eine Querschnittsansicht durch 4-4 in 1 ist;
5 eine detaillierte Ansicht des Substratkontaktgebiets gemäß 4 ist;
6 eine schematische Querschnittsdarstellung der fertigen Substratkontaktverbindung mit einer Ausführungsform eines ersten Endes ist;
7 eine schematische Querschnittsansicht einer fertigen Substratkontaktverbindung mit einer Ausführungsform eines ersten Endes ist;
8 eine Ansicht von unten auf die Substratkontaktverbindung ist;
9 eine schematische Querschnittsansicht einer Substratkontaktverbindung in Übereinstimmung mit einem ersten Verfahren ist;
10 eine schematische Querschnittsansicht einer Substratkontaktverbindung in Übereinstimmung mit einem zweiten Verfahren ist; und
11 ein Graph ist, welcher die relative Anschlusshöhe mit der Substratkontakthöhe vergleicht.
Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
In Übereinstimmung mit einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform werden nun ein linearer Verbinder mit einer elektrischen Kontaktfläche des Lotballtyps sowie ein Verfahren zum Befestigen des Lotballs an dem Verbinder unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es sollte vom Fachmann gewürdigt werden, dass die Beschreibung, welche hierin mit Bezugnahme auf jene Figuren gegeben wird, lediglich beispielhaften Zwecken dient und nicht beabsichtigt auf eine irgendeine Weise den Rahmen der Erfindung zu begrenzen. Beispielsweise wird hierin ein elektrischer Verbinder beschrieben, welcher eine im Wesentlichen rechteckige Befestigungsoberfläche aufweist, wobei die Länge der Befestigungsoberfläche im Wesentlichen größer ist als seine Breite. Die speziellen Abmessungen, welche hierin unter Bezugnahme auf diesen Verbinder beschrieben werden dienen jedoch lediglich dem Zweck der Illustration und sollen nicht einschränkend sein. Die Konzepte, welche hierin offenbart werden, haben eine breitere Anwendung für eine viel größere Variation von Verbinderbefestigungsoberflächengeometrien. Die Konzepte, welche unter Bezugnahme auf diesen Verbinder offenbart werden, könnten beispielsweise bei einem Verbinder angewandt werden, der eine Verbindungsbefestigungsoberfläche aufweist mit einer mehr quadratförmigen oder radialen Geometrie.
Unter Bezugnahme nun auf die 1 bis 3 werden jeweils Draufsichten, Vorderansichten und Seitenansichten eines elektrischen Verbinders 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie gezeigt, weißt der Verbinder 1 einen Verbinderkörper 5 auf, eine Mehrzahl von länglichen Leitern 8, eine Schnittstelle oder ein Beabstandungsglied 10, elektrische Elementkontakte 9, ein Unten-Halte-Element 13 mit einen sich nach oben erstreckenden Arm 15 und Verbinderriegel 24. Wie am besten in 2 zu sehen ist, weist die Vorderseite des Verbinders 1 eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten 9 auf, welche in zwei Öffnungen angeordnet sind, die so gestaltet sind, um selektiv mit korrespondierenden elektrischen Kontakten für ein elektrisches Element in Eingriff zu geraten, wie beispielsweise jene elektrischen Kontakte, welche auf einem Tochterboard vorhanden sind. Wie es in größerem Detail weiter unten beschrieben wird, ist jeder elektrische Kontakt 9 in elektrischer Kommunikation mit einem korrespondierenden länglichen Leiter 8, so dass dazwischen ein Stromflusspfad errichtet wird. Längliche Leiter 8 sind für eine dauerhafte Verbindung mit elektrischen Kontakten auf einem Schaltungssubstrat konstruiert (nicht gezeigt). Danach kann eine elektrische Verbindung zwischen einem elektrischen Element, welches in einen elektrischen Verbinder 1 eingeführt wird, und einem Schaltungssubstrat, an welchem er befestigt wird, selektiv hergestellt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise der elektrische Verbinder 1 mit einem Schaltungssubtrat verbunden werden, wie beispielsweise einem Kartenrandverbinder des Typs, welcher in einem Computermotherboard verwendet wird. Danach kann ein Anwender, über den befestigten elektrischen Verbinder 1, selektiv ein Tochterboard oder -boards (z. B. Speichermodule) zu dem Computermotherboard hinzufügen.
Die elektrischen Kontakte 9 des Verbinders 1 weisen ein lineares Array auf, welches in zwei parallelen Reihen 36A und 36B gestapelt ist, wobei jede Reihe ein einziges Tochterboard aufnimmt. Ein Anwender führt ein elektrisches Element seitlich in einen Verbinder 1 ein. Wenn jedes Tochterboard eingesetzt ist greifen die Verbinderriegel 24, welches mit den speziellen Reihen 36A oder 36B korrespondieren, ein und verriegeln das elektrische Element an seinem Platz auf dem Verbinder 1. Obwohl zwei parallele Reihen bzgl. des Verbinders 1 gezeigt werden, sind die hier gezeigten Konzepte genauso anwendbar auf einen Verbinder mit einer Reihe, drei Reihen usw. Vorzugsweise sind der Verbinderkörper 5 und die Verbinderriegel 24 aus einem geformten Plastikmaterial hergestellt, um das Gewicht zu vermindern.
Weitere Details der Anordnung des Verbinders 1 können unter Bezugnahme auf 4 erkannt werden. 4 zeigt eine Querschnittsansicht des Verbinders 1 entlang der Linie 4-4. Wie hierin gezeigt, weist der Verbinder 1 weiterhin gestapelte einsatzgeformte Wafer 2 auf, welche in einer Stift- und Buchsenanordnung 4 zusammengeschlossen werden. Auf diese Weise zusammengeschlossen, werden die Wafer 2 in dem Gehäuse 5 durch eine Serie von Vertiefungen 6 zurückgehalten, welche in zylindrische Öffnungen 7 eingepasst werden. Eine Mehrzahl von länglichen Leitern 8 erstreckt sich in jeden Wafer 2. Jeder längliche Leiter darin beteiligt sich an der elektrischen Kommunikation mit einem korrespondierenden elektrischen Kontakt 9. Jeder längliche Leiter 8 erstreckt sich auch nach außen von dem Wafer 2 und in das Beabstandungsglied 10. Eine Biegung 29, in der offenbarten Ausführungsform vorzugsweise um 90°, erlaubt es, zusammen mit der Länge des länglichen Leiters 8, dem Verbinder 1 Schnittstellen auf zwei verschiedenen Ebenen bereitzustellen. Beispielsweise gestattet es die Biegung dem Verbinder 1 sich vertikal bzgl. der Platte anzuschließen, während er mit einem elektrischen Element verbunden wird, welches horizontal bzgl. der Platte positioniert ist. Als solches steht das elektrische Element horizontal über die Schaltungssubstratoberfläche hervor, welche die Schaltungssubstrathöhe beibehält. Andere Grade der Biegung 29 können verwendet werden, wenn sie erforderlich sind, um eine Vielzahl von Anwendungsgeometrien zu justieren ohne von den erfindungsgemäßen Aspekten der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise könnten die länglichen Leiter keine Biegung aufweisen, in diesem Fall würde das elektrische Element vertikal bzgl. des Schaltungssubstrats hervorstehen. Das Ende von jedem länglichen Leiter 8 erstreckt sich durch eine korrespondierende Passage 25 in einem Beabstandungsglied 10 und wird durch einen Substratkontakt 12 abgeschlossen, wie beispielsweise einem Lotball. Jeder längliche Leiter 8 weist vorzugsweise eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform auf, wie beispielsweise ein Quadrat; allerdings können auch andere Querschnittsformen wie beispielsweise runde Querschnittsformen gleichermaßen nützlich sein.
5 stellt eine detailliertere Ansicht des länglichen Leiters 8 in Relation zu dem Beabstandungsglied 10 dar. Das Beabstandungsglied 10 kann eine separate Komponente sein, welche an dem Verbinderkörper 5 befestigt ist oder es könnte alternativ integral mit diesem ausgebildet sein. Wie gezeigt weist das Beabstandungsglied 10 eine Mehrzahl von Passagen 25 auf, wobei eine Passage 25 ausgestattet ist, um ein Ende von jedem länglichen Leiter 8, welcher innerhalb einer Passage 25 angeordnet ist, zu führen und zu unterstützen. Signifikanterweise ist der Durchmesser der Passage 25 ein bisschen größer als der Durchmesser des länglichen Leiters 8. Demgemäß ist das Ende des länglichen Leiters 8 innerhalb der Passage 25 angeordnet, so dass der Freiraum 18 zwischen den Seiten des länglichen Leiters 8 und den Wänden der Passage 25 bereitgestellt wird. Beispielsweise weist, während der längliche Leiter 8 eine Breite von ungefähr 0,305 mm aufweist, die Passage 25 eine Breite von ungefähr 0,38 mm auf. Der Freiraum 18 stellt ein wichtiges Merkmal beim Tolerieren von Unterschieden in Koeffizienten von thermischer Ausdehnung (CTE) zwischen dem Material, welches das Beabstandungsglied 10 bildet und dem Material, welches das Schaltungssubstrat bildet, auf welchem der Verbinder befestigt ist, dar. Das heißt, die Passagen 25 werden so dimensioniert, dass sie während der Befestigung des Substratkontakts 12 eine Führung für die länglichen Leiter 8 bereitstellen, und des Weiteren während der Befestigung des Verbinders 1 mit einem Schaltungssubstrat. Die länglichen Leiter 8 haben jedoch eine Freiraumbreite und sind nicht physisch mit dem Beabstandungsglied 10 verbunden, wodurch es dem Beabstandungsglied 10 gestattet wird, sich auszudehnen und sich zusammenzuziehen, ohne dass die Seitenwände der Passagen 25 wegen des Freiraums einen Einfluss auf die länglichen Leiter 8 haben. Der Betrag des Freiraums hängt mit dem Unterschied des CTE zusammen, wie oben festgehalten wurde. Als ein Ergebnis wird die Spannung in einer Lötverbindung zwischen den länglichen Verbindern 8 und dem Schaltungssubstrat während thermischer Ausdehnungs- und Kontraktionszyklen reduziert. Die Passage 25 weist vorzugsweise einen Querschnitt auf, welcher im Wesentlichen ähnlich ist zu dem Querschnitt des länglichen Leiters 8. Beispielsweise weist, wenn der längliche Leiter 8 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat, dann die Passage 25 ebenfalls einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Jede Passage 25 endet im Boden des Schachts 11 und umfasst einen breiten Einlasshohlraum 27, welcher eine Führung für den länglichen Leiter 8 während der Einführung in das Beabstandungsglied 10 bereitstellt. Jedes Ende eines Leiters 8 endet in dem Schacht 11 und wird darin mit einem Substratkontakt 12 verschweißt, welcher ebenfalls teilweise innerhalb des Schachts 11 angeordnet ist. Aus einer Vielzahl von Gründen, inklusive der Biegung des länglichen Leiters 8, wird die Abschlusshöhe der länglichen Leiter 8 innerhalb der Schächte 11 zwischen den Leitern 8 variieren. Diese Höhenvariation wird im Allgemeinen als Coplanarität bezeichnet.
Unter Bezugnahme nun auf 8 wird eine Ansicht von unten des Substratkontakts 12 in Relation zu dem Schacht 11 gezeigt. Wie gezeigt weist der Schacht 11 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf mit einer Länge 1, die etwas größer ist als eine Breite w. Beispielsweise beträgt die Breite w vorzugsweise 0,5 mm; wohingegen die Länge 1 vorzugsweise 0,55 mm beträgt. Zusätzlich liegt, in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform, der Substratkontakt 12 in einem Bereich von 0,3 mm bis 0,5 mm. Es gibt daher einen Freiraum von zumindest 0,05 mm zwischen dem Substratkontakt 12 und den zwei Seiten des Schachts 11. Wie bei den Passagen 25 passt sich auch die rechteckige Form des Schachts 11 Einwirkungen von thermischer Expansion und Kontraktion an. Der Freiraum zwischen den Seiten des Schachts 11 und dem Substratkontakt 12 stellt sicher, dass der Schacht 11 während der Expansion und der Kontraktion nicht die Lötverbindung berührt.
Die Länge des Schachts 11 ist mit der Länge des Beabstandungsglieds 10 ausgerichtet, um sich an thermische Zyklen anzupassen, während die Dichte der Leiter 8 maximiert wird. Da das Beabstandungsglied 10 entlang seiner Länge länger ist als entlang seiner Breite, werden die Einwirkungen der Expansion und Kontraktion auf korrespondierende Weise entlang der Länge des Beabstandungsglieds 10 größer sein als entlang der Breite. Demgemäß weist eine obere Öffnung des Schachts 11 Abmessungen auf, welche sich an die thermische Expansion und Kontraktion in Längsrichtung anpassen. Entlang der Breite des Beabstandungsglieds 10 sind die Einwirkungen der Expansion und der Kontraktion von geringerer Bedeutung wegen der kleineren Größe relativ zu der Länge. Konsequenterweise kann die Breite des Schachts 11 enger sein als die Länge. Das Gesamtergebnis ist ein Schacht 11, welcher so dimensioniert ist, dass er sich an die Expansion und die Kontraktion entlang der Länge des Verbinders 1 anpassen kann, während eine höhere Dichte an Schächten 11 und Leitern 8 entlang der Breite des Verbinders 1 ermöglicht wird. Zusätzlich sind, weil die oberen Öffnungen des Schachts 11 auf diese Weise dimensioniert sind, engere Dichten der länglichen Leiters 8 über die Breite des Beabstandungsglieds 10 möglich, während es dem Schacht 11 gestattet wird, ein notwendiges Volumen von Lötpaste während der Substratkontaktbefestigung beizubehalten.
Weitere Details der Verbindung des Substratkontakts 12 mit den länglichen Verbindern 8 werden nun unter Bezugnahme auf die 6 bis 9 beschrieben. Unter Bezugnahme nun auf 6 wird eine Ausführungsform der Befestigung des Substratkontakts 12 mit einem Ende des länglichen Leiters 8 gezeigt. Der Substratkontakt 12 wird mit dem Ende des länglichen Leiters 8 mit einer stumpfen Verbindung verschmolzen. Um eine gute Stumpfverbindung zwischen dem Substratkontakt 12 und dem länglichen Leiter 8 zu gewährleisten, weist ein Teil des Endes von jedem länglichen Leiter 8 eine passivierte Oberfläche 17 auf. Die passivierten Oberflächen 17 stellen sicher, dass geschmolzenes Lot, welches während des Befestigungsprozesses verwendet wird, nicht die Seiten des länglichen Verbinders 8 benetzt und ggf. während des Substratkontakt-Reflows in den Freiraum 18 eintritt. Wie oben beschrieben gleicht der Freiraum 18 Unterschiede bei den Koeffizienten der thermischen Expansion aus. Demgemäß wird, wenn Lot in den Freiraum 18 eintritt, die Verlässlichkeit einer korrespondierenden Lötverbindung gefährdet, da sich das Beabstandungsglied 10 ausdehnt und kontrahiert. Deshalb wird eine Anti-Lotbenetzungsbeschichtung oder ein nicht durch Lot benetzbares Material auf der Oberfläche 17 angewandt. Ein bevorzugtes Material für diesen Zweck ist ein Überzug aus Nickel. Während nicht beabsichtigt ist, an eine bestimmten Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass das Lotresistenzmerkmal dieses mit Nickel überzogenen Gebiets resultiert aus oder verstärkt wird durch die Oxidation des Nickelüberzugs, beispielsweise durch Laseroxidation, Dampfbeaufschlagung oder Umgebungsluftaussetzung. Andere Lötbenetzungs-resistente Materialien werden als für diesen Zweck geeignet angesehen, wie beispielsweise Fluor enthaltende Lot abweisende Beschichtungen. Alternativ könnte eine Kombination aus Nickel und Fluor verwendet werden.
Andere Ausführungsformen sind möglich, um die Benetzung mit Lot zu verhindern. Beispielsweise zeigt 7 eine zweite Ausführungsform des Substratkontakts und der länglichen Schnittstelle mit Leiter 8. In dieser Ausführungsform wird das Ende des länglichen Leiters 8 angeschrägt. Als ein Ergebnis des Anschrägens wird eine Lotkehle 21 zwischen dem Substratkontakt 12 und dem Ende des länglichen Leiters 8 während der Befestigung des Substratkontakts 12 an dem länglichen Leiter 8 gebildet. Diese zweite Ausführungsform vermindert auch das Potential für eine Lotausbreitung in den Freiraum 18 durch Festhalten von Lot innerhalb einer Abschrägung.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Ende eines jeden länglichen Leiters 8 in einem Schacht 11 positioniert. Jeder Schacht 11 ist im Wesentlichen einheitlich hinsichtlich der Größe und der Form und stellt mehrere wichtige Merkmale im Hinblick auf die vorliegende Erfindung bereit. Bezug nehmend auf 9 gewährleistet beispielsweise jeder Schacht 11, dass eine im Allgemeinen einheitliche Menge an Lötpaste 19 empfangen wird, wenn ein Prozess wie etwa eine simple Ablagerung und Quetschwalzenoperation verwendet wird. Daher ist die Menge an Lot, welche zum Sichern eines jeden Lotballs (Substratkontakt 12) auf einem Ende des länglichen Leiters verfügbar ist, im Wesentlichen einheitlich. Die Schächte 11 legen die Position von jedem Substratkontakt in den lateralen X-Y-Richtungen fest vor der Befestigung der Substratkontakte in der Z-Richtung bzgl. der Bodenoberfläche des Beabstandungsglieds 10 und dem Ende des länglichen Leiters 8. Nach dem Lotrück-Reflow, wie am besten in 6 zu erkennen, steigert Lot, welches in der Paste 19 im Schacht 11 enthalten ist, die Lotball-(Substratkontakt 12) Größe um das Gebiet 16.
Die Größe des Gebiets 16 wird durch die Höhe der Spitze des Leiters 8 innerhalb des Schachts 11 beeinflusst. Die Menge an Lotpaste 19, welche in jedem Schacht abgelagert wird, wird durch die Variation der Höhe des länglichen Leiters 8 verändert. Beispielsweise wird eine Spitze eines Leiters 8, der im Schacht 11 höher ist, mehr Lötpaste verdrängen, während eine Spitze eines Leiters 8, welche niedriger im Schacht 11 ist, weniger Lötpaste verdrängen wird. Wenn während des Reflow der Lötpaste weniger Paste im Schacht verfügbar ist, ist weniger Paste verfügbar, um um den Substratkontakt herum zu fließen, was zu einem etwas kleineren Substratkontakt 12 führt. Ein kleinerer Substratkontakt wird zu einer niedrigen Kontakthöhe führen. Andererseits, wird, wenn mehr Paste in dem Schacht verfügbar ist, ein größerer Substratkontakt entstehen, entsprechend einer höheren Substratkontakthöhe.
Der vorgenannte Prozess beschreibt eine Substratkontaktbefestigung mittels der Verwendung eines vorgeformten Substratkontakts 12 wie z. B. einem Lotball. In Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform kann die Substratkontaktschnittstelle jedoch ohne die Verwendung von vorgeformten Substratkontakten geformt werden. Bezug nehmend nun auf 10 wird ein Verfahren für eine Befestigung des Substratkontakts 12 gezeigt, welches lediglich Lötpaste verwendet. In Übereinstimmung mit diesen Verfahren wird eine vorspezifizierte Menge an Lötpaste 19a in und über dem Schacht 11 abgelagert. Diese vorspezifizierte Menge an Lötpaste kann durch eine kommerzielle Ausgabemaschine abgelagert werden, wie beispielsweise eine CAM/A LOT 1818 erhältlich von Camelot Systems, Inc. Nach der Lötpastenablagerung wird der Verbinder über den Schmelzpunkt der Lötpaste aufgeheizt. Das Lot innerhalb der Paste fließt dann zu einem Substratkontakt 16A zusammen, welcher sich auf dem Ende des länglichen Leiters 8 bildet. Wie oben unter Bezugnahme auf die vorgeformte Substratkontakttechnik beschrieben, wird das variable Volumen der Paste in dem Schacht 11 die Größe und die Coplanarität der resultierenden Substratkontakte beeinflussen. Ähnlich dem vorgeformten Substratkontaktverfahren wird die Verdrängung von Lötpaste um die Höhe des Leiters 8 innerhalb des Schachts 11 auch die endgültige Coplanarität in diesem Verfahren beeinflussen.
Wie vorstehend erwähnt, ist die Coplanarität der Substratbefestigungsfläche auf einem Verbinder, welcher eine Substratkontaktbefestigung verwendet, kritisch bei einem SMT-Gerät. In dem Verbinder 1 gibt es zwei primäre Faktoren, welche die Coplanarität des Verbinders zu der Schaltungssubstratschnittstelle beeinflussen: (1) die Coplanarität der Endoberflächen, d. h. der Spitzen, der länglichen Leiter 8; und (2) die Coplanarität der Substratkontakte 12. Die Coplanarität der Spitzen der länglichen Leiter 8 wird durch eine Reihe von Faktoren beeinflusst, wie etwa der Länge des Leiters 8, die Einheitlichkeit der Biegungen, die Fähigkeit, die Leiter konsistent parallel zu halten und Ähnliches. Als Ergebnis ist es extrem schwierig, die Leiterspitzen innerhalb der endgültigen Coplanaritätserfordernisse der Schaltungssubstrathersteller zu halten, wenn hohe Erträge und niedrige Kosten beibehalten werden sollen. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, werden jedoch durch die Verwendung der Substratkontaktbefestigung in Verbindung mit dem Schacht 11 die restriktiven Coplanaritätserfordernisse für den fertigen Verbinder erreicht, während ein weniger restriktives Coplanaritätserfordernis auf die Spitzen der länglichen Leiter 8 angewandt wird.
Bezug nehmend auf 11 wird ein beispielhafter Graph der Coplanarität der Spitzen der länglichen Leiter 8 vor der Befestigung der Substratkontakte 12 (Kurve 32) gegenüber der Coplanarität der länglichen Leiter 8 mit den befestigten Substratkontakten 12 (Kurve 34) gezeigt. Die Einheiten entlang der Abszisse stellen verschiedene Beispiele dar, welche bei der Coplanaritätsmessung verwendet werden. Die Einheiten entlang der Ordinate repräsentieren Beispieleinheiten für die Höhe, welche mit 0, 1, 2 usw. angegeben werden, allerdings sind diese Einheiten nur angegeben, um die relative Beziehung zwischen der Spitzenposition und der korrespondierenden Substrathöhe zu illustrieren. Tatsächliche Einheiten und Werte werden in Abhängigkeit von Faktoren variieren, wie z. B. Schachtabmessungen und Substratkontaktgröße.
Die Kurve 32 repräsentiert die Höhe einer länglichen Leiterspitze wie sie oberhalb des Bodens von Schacht 11 gemessen wird (siehe auch 6). Daher beträgt beim Beispiel 0 beispielsweise die gemessene Spitzenhöhe 0 Einheiten. Bei Beispiel 1 beträgt die Spitzenhöhe ungefähr 0,75 usw. Bei Beispiel 5 beträgt die Spitzenhöhe ungefähr 4 Einheiten.
Die Kurve 34 repräsentiert die Höhe über dem Boden des Schachts 11 von derselben Spitze nach der Befestigung des Subtratkontakts 12 (siehe auch 6). Für die Probe 0 beträgt die korrespondierende Höhe nach der Befestigung des Substratkontakts 12 ungefähr 4,5 Einheiten. Bei der Probe 1 beträgt die korrespondierende Substratkontakthöhe ungefähr 5 Einheiten usw. Schließlich beträgt bei der Probe 5 die Substratkontakthöhe ungefähr 6,5 Einheiten.
Der Vergleich der Kurven 32 und 34 zeigt, dass der Prozess des Befestigens des Substratkontakts 12 an das Ende des Leiters 8 einige der Abweichungen in der Coplanarität der Spitzen der Leiter 8 absorbiert. Beispielsweise beträgt in der Probe 0 der Unterschied zwischen der Spitzenhöhe (Kurve 32 vor der Befestigung) und der Substratkontakthöhe (Kurve 34 nach der Befestigung) ungefähr 4,5 Einheiten. Zum Vergleich beträgt bei der Probe 5 die Spitzenhöhe ungefähr 4 Einheiten, wohingegen die Substratkontakthöhe ungefähr 6,5 Einheiten beträgt, was eine Differenz von nur 2,5 Einheiten ergibt. Darüber hinaus betrug die Gesamtveränderung bei der Spitzenhöhe über den gesamten Bereich der Proben ungefähr 4 Einheiten, aber die Gesamtänderung der Substratkontakthöhe über den gleichen Probenbereich betrug nur ungefähr 2 Einheiten.
Um des Weiteren die Coplanaritätsregulierung zu illustrieren, welche durch die Schächte erreicht wird, sollte das folgende Beispiel betrachtet werden. Ein typischer Verbinder wird vor der Substratkontaktbefestigung eine Anzahl von länglichen Leitern 8 mit verschiedenen Spitzenhöhen aufweisen. Wenn beispielsweise ein Leiter 8 eine Spitzenhöhe von 0 aufweist (d. h. die Spitze ist exakt bündig mit dem Boden des Schachts) und ein anderer Verbinder eine Spitzenhöhe von 4 Einheiten aufweist, würde die Coplanarität zwischen den Spitzen ungefähr 4 Einheiten betragen. Unter manchen Umständen könnte diese Coplanaritätsvariation von 4 Einheiten inakzeptabel sein. Nichtsdestotrotz werden nach der Befestigung der Substratkontakte 12 in Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Verfahren die korrespondierenden Substratkontakthöhen jeweils 4,5 Einheiten und 6,5 Einheiten betragen, für eine endgültige Coplanarität von ungefähr 2 Einheiten. Signifikanterweise beträgt die endgültige Coplanarität nur 2 Einheiten gegenüber 4 Einheiten.
Zusammenfassend wird den Coplanaritätsunterschieden der Spitzen der länglichen Leiter 8 während der Befestigung der Substratkontakte 12 entgegen gewirkt. Die Substratkontaktgröße wird durch das variable Volumen der Lötpaste transformiert, welche in dem Schacht 11 als Ergebnis der Höhenvariationen der länglichen Leiterspitzen platziert wird. Konsequenterweise wird die Gesamthöhe des Substratkontakts nach der Befestigung an der Spitze des Leiters 8 etwas ausgeglichen. Demgemäß kann ein Verbinder 1 mit einer höheren Toleranz für die Coplanarität von länglichen Leitern konstruiert werden, als es andernfalls möglich wäre.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Qualität der Befestigung des Substratkontakts 12 durch die Anwendung einer Anti-Migrations- oder Anti-Benetzungs-Lösung auf ein Gebiet in und um den Schacht 11 herum verbessert. Ohne die Anti-Migrations-Lösung könnten sich die Substratkontakte uneben ausbilden und manchmal an den Schachtkanten Benetzungen erzeugen. Wird die Anti-Migrations-Lösung angewendet, wird Lot von den Schachtkanten abgestoßen und bildet einheitlichere Substratkontakte an den Enden der länglichen Leiter 8. Die bevorzugte Anti-Migrations-Lösung ist ein oleophobeshydrophobes Fluorpolymer. Solch eine Lösung ist kommerziell von 3M Corporation unter dem Fluorat-Markennamen erhältlich.
Gemäß dem Verfahren dieser Erfindung wird der Substratkontakt vorzugsweise ein Lotball (solder ball) sein. Die Fachleute werden jedoch zu würdigen wissen, dass es möglich ist, andere schmelzbare Materialien zu ersetzen, die eine Schmelztemperatur aufweisen, die geringer ist, als die Schmelztemperatur des Leiterkörpers 5 und des länglichen Leiters 8. Das schmelzbare Element kann auch eine andere Form als eine Kugel aufweisen. Die Enden der länglichen Leiter 8 werden sich um einen ausreichenden Betrag in den Schacht 11 erstrecken, um einen adäquaten Oberflächenbereich für den anzulötenden Substratkontakt zu bieten, und sie werden sich üblicherweise vorzugsweise um ungefähr 25 % bis 75 % und bevorzugter um etwa 50 % der Tiefe des Schachts in den Schacht erstrecken, wie es vorstehend erwähnt wurde. Der Schacht wird regelmäßig kreisförmig sein, rechteckig oder die Form eines jeden anderen regulären Polygons im Querschnitt einnehmen. Wenn das leitende Element ein Lot ist, wird es vorzugsweise eine Legierung sein, welche in dem Bereich von ungefähr 10 % Sn und 90 % Pb bis 90 % Sn und 10 % Pb liegt. Bevorzugter wird die Legierung eutektisch sein, was bedeutet 63 % Sn und 37 % Pb mit einem Schmelzpunkt von 183°C. Typischerweise wird eine „harte" Lötmittellegierung mit einem höheren Bleianteil für das Verbinden mit Materialien wie beispielsweise Keramik verwendet. Der „harte" Substratkontakt wird „pilzförmig" werden oder sich leicht deformieren, wenn er unter typischen SMT-Bedingungen aufweicht, aber er wird nicht schmelzen. Ein „weicher" eutektischer Ball wird für die Befestigung an Halbleiterplatten verwendet und wird üblicherweise zurückfließen und sich unter typischen SMT-Bedingungen neu bilden. Andere Lötmittel die für elektronische Zwecke als geeignet bekannt sind werden für die Verwendung in diesem Verfahren auch als akzeptabel angesehen. Solche Lötmittel umfassen ohne Einschränkung elektronisch akzeptable Zinnantimone, Zinnsilber und Bleisilberlegierungen, und Indium. Bevor der Substratkontakt oder andere leitende Elemente in einem Schacht positioniert werden, würde dieser Schacht üblicherweise mit Lötpaste gefüllt.
Alternativ kann an Stelle des vorstehend beschriebenen Substratkontakts ein Materialkörper, welcher nicht schmelzbar ist, bei SMT-Temperatur durch den Rückfluss (Reflow) von Lötpaste in den Schacht auf die Kontakte befestigt werden. Die Verbinderbefestigungsschnittstelle würde eine Mehrzahl von unschmelzbaren Kugeln in einer engen coplanaren Anordnung aufweisen. Solch ein Verbinder würde auf einem Substrat durch herkömmliche SMT-Techniken gesichert werden.
Während angenommen wird, dass eine Lötpaste oder -creme, welche jegliche herkömmlichen organischen oder anorganischen Lötflussmittel enthält, zur Verwendung in diesem Verfahren angepasst werden kann, wird eine nicht saubere Lötpaste oder -creme bevorzugt. Solche Lötpasten oder -cremes würden eine Lötlegierung in der Form eines feinen Pulvers umfassen, welches in einem geeigneten Flussmaterial verteilt ist. Dieses Pulver wird einfacherweise eine Legierung sein und nicht eine Mischung von Konstituenten. Das Verhältnis von Lötmittel zu Flussmittel wird normalerweise hoch sein und in einem Bereich von 80 bis 95 Gew.-% Lötmittel oder ungefähr 50 Vol.-% liegen. Eine Lötcreme wird geformt, wenn das Lötmittelmaterial verteilt in einem Harzflussmittel wird. Vorzugsweise wird das Harzflussmittel ein weißes Harz sein oder ein Niedrig-Aktivitätsharzflussmittel, obwohl für verschiedene Zwecke aktivierte oder superaktivierte Harze verwendet werden können. Eine Lötpaste wird geformt, wenn eine Lötmittellegierung in der Form eines feinen Pulvers in einem organischen Säureflussmittel oder einem anorganischen Säureflussmittel verteilt wird. Solche organischen Säuren können aus Milch-, Öl-, Stearin-, Phthal-, Zitronen- oder ähnlichen Säuren ausgewählt werden. Solche anorganischen Säuren können ausgewählt werden aus Hydrochlor, Hydrofluor und orthophosphorischen Säuren. Die Creme oder Paste kann durch Bürsten, Drucken oder Extrudieren auf die Oberfläche aufgebracht werden, welche vorteilhafterweise graduell vorgeheizt wurde, um eine gute Benetzung zu gewährleisten.
Das Heizen wird vorzugsweise in einem Paneel Infrarot-(IR) Lötmittelrückflussförderofen ausgeführt. Der Verbinder würde dann bis auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lötmittels innerhalb der Lötpaste geheizt.
Während die Erfindung im Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsformen der verschiedenen Figuren beschrieben wurde, sollte es verstanden werden, dass andere ähnliche Ausführungsformen verwendet werden können oder Modifikationen und Hinzufügungen zu der beschriebenen Ausführungsform gemacht werden können, um die gleiche Funktion der vorliegenden Erfindung auszuführen ohne von dieser abzuweichen. Deshalb sollte die vorliegende Erfindung nicht begrenzt werden auf irgendeine einzelne Ausführungsform, sondern sie sollte in Breite und im Bereich in Übereinstimmung mit den beigefügten Ansprüchen ausgelegt werden.

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Verbinderzusammenbaus, umfassend die folgenden Schritte: a. Bereitstellen eines elektrischen Verbinders (1) mit einem Gehäuse (5, 10) und zumindest einem Kontakt (9), welcher Kontakt (9) in elektrischer Verbindung mit einem länglichen Leiter (8) ist, welcher sich von dem Gehäuse (5) erstreckt; b. wobei das Gehäuse (5, 10) eine durch es hindurchgehende Öffnung (25) aufweist und eine Substrat-Montageoberfläche umfasst; gekennzeichnet durch die weiteren Schritte von: c. Bilden eines Schachts (11) innerhalb der Montageoberfläche, wobei die Öffnung (25) in dem Schacht (11) endet; d. Einsetzen eines hinteren Endes des länglichen Leiters (8) in die Öffnung (25), so dass das hintere Ende innerhalb des Schachts (11) frei ist; e. Platzieren eines schmelzbaren Materials in der Form einer Paste (19A) in dem Schacht (11) an einer ersten Seite des Gehäuses; und f. Erwärmen dieser Paste (19A), so dass die Paste in die Form einer Kugel schmilzt und diese Kugel an dem hinteren Ende anschmilzt, wobei nachdem die Kugel an dem hinteren Ende angeschmolzen ist, sich die Kugel an der ersten Seite aus dem Schacht (11) erstreckt, für ein nachfolgendes Wiederanschmelzen an ein weiteres elektrisches Bauteil, das an der ersten Seite positioniert ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend den Schritt des Platzierens eines geformten Elements (12) in das schmelzbare Material, wobei der Schmelzschritt das Schmelzen des geformten Elements (12) an das hintere Ende umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend den Schritt des Haltens des hinteren Endes weg von einer Seite der Öffnung (25).
Das Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend den Schritt des Verhinderns der Migration des schmelzbaren Materials.
Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Verhinderungsschritt den Schritt des Behandelns von entweder dem hinteren Ende oder der Öffnung (25) mit einer Anti-Migrationslösung umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Platzierungsschritt das Einführen einer Lötpaste in die Öffnung (25) umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die weiteren Schritte: a. Bereitstellen eines ersten Unterzusammenbaus, umfassend ein erstes Gehäuse (5) und den zumindest einen länglichen elektrischen Leiter (8), der mit dem ersten Gehäuse (5) verbunden ist; b. Verbinden eines zweiten Hilfsgehäuses (10) mit dem ersten Unterzusammenbau, wobei der elektrische Leiter (8) sich in die Öffnung in dem zweiten Gehäuse (10) durch eine erste Seite des zweiten Gehäuses (10) erstreckt, und in den vergrößerten Schacht (11) der Öffnung (25) entlang einer zweiten unterschiedlichen Seite des zweiten Gehäuses (10).
Das Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Einsetzens des hinteren Endes in die Öffnung (25) ein Halten eines entfernten Endes des hinteren Endes innerhalb des Hilfsgehäuses (10) umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Einsetzens des hinteren Endes in die Öffnung (25) vor dem Schritt des Schmelzens des schmelzbaren Materials an das hintere Ende stattfindet.