專利名稱：電觸點(diǎn)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及電觸點(diǎn)領(lǐng)域，更具體說涉及電觸點(diǎn)的制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電觸點(diǎn)設(shè)計(jì)包括由彈性材料構(gòu)成的插入器和由金屬絲球構(gòu)成的插入器。這兩種技術(shù)方案在設(shè)計(jì)方面都存在固有的局限性。當(dāng)前的彈性材料在經(jīng)過一段時(shí)間后和在超過一定溫度的情況下不能夠維持足夠的接觸彈力并且具有小的加工高度范圍。由金屬絲球構(gòu)成的插入器是脆弱的，容易松脫，需要高成本的檢查，所提供的接觸行程是有限的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種利用金屬成型、掩模、蝕刻以及焊接技術(shù)制造電觸點(diǎn)的方法。該方法能夠生產(chǎn)大量的能夠用在插入器或其他裝置中的專用電觸點(diǎn)，包括非永久性或永久性的電連接，以提供接觸摩擦、柔軟彈性剛度、耐久性以及大行程。
下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明以舉例方式示出了本發(fā)明的原理，從這些詳細(xì)說明可以明顯地看出本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)。
附圖的簡(jiǎn)要說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的包括一個(gè)孔陣列的基板的實(shí)施例的透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的圖1中所示的一個(gè)基板孔的實(shí)施例的近觀透視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明在金屬化和蝕刻以后的圖2中所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的透視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明增加了模制穹面隆起的圖3中所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的透視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明在穹面隆起被鍍金屬后的圖4中所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的透視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明增加了掩模層的圖5中所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的透視圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明所在金屬層中所有沒有被掩模層覆蓋的區(qū)域被蝕刻掉以后的圖6中所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的透視圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明在去除掩模層后的圖7中所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的透視圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明在溶解穹面隆起后的圖8中所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的透視圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的圖9中所示的最終微星輪式觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的頂視圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)順時(shí)針方向的微星輪陣列的實(shí)施例的透視圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的微星輪插入器的實(shí)施例的截面圖。
圖13A和13B是根據(jù)本發(fā)明的一對(duì)微星輪插入器的實(shí)施例的截面圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)順時(shí)針方向微星輪和一個(gè)微型止擋的實(shí)施例的視圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的圖14中所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的截面圖。
圖16是根據(jù)本發(fā)明制造微星輪觸點(diǎn)的方法的流程圖。
圖17是具有三個(gè)支腿的微星輪的實(shí)施例的透視圖。
圖18是根據(jù)本發(fā)明基板上的多個(gè)具有三個(gè)支腿的微星輪的實(shí)施例的透視圖。
圖19是根據(jù)本發(fā)明的微星輪/球柵陣列插入器的實(shí)施例的截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的包括一個(gè)孔陣列的基板的實(shí)施例的透視圖。在基板100中形成有多個(gè)孔或通孔102。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述孔可被鉆孔于印刷電路板(PCB)基板中。在本發(fā)明的采用PCB基板的一個(gè)實(shí)施例中，可在鉆孔前將金屬墊放置于基板上并圍繞著所述孔的預(yù)定區(qū)域。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可使用其他制造孔的方法(諸如蝕刻)以及其他基板材料(諸如陶瓷)。多個(gè)孔102無需形成如圖1中所示的規(guī)則排列。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可以根據(jù)所需的任何特定設(shè)計(jì)形式來不規(guī)則地布置這些孔。PCB基板材料通常是玻璃纖維，然而在本發(fā)明范圍內(nèi)也可以使用其他材料。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的圖1中所示的一個(gè)基板孔的實(shí)施例的近觀透視圖。這里示出了基板100中的一個(gè)孔102。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的在金屬化和蝕刻以后的圖2中所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的透視圖。在金屬化后，孔102具有圍繞著孔102并穿過孔102直到基板100相對(duì)一側(cè)的金屬鍍層圈300。雖然在本實(shí)施例中金屬鍍層300的區(qū)域是環(huán)形的，但是本發(fā)明范圍內(nèi)，其他形狀的金屬鍍層300的區(qū)域也將同樣很好地發(fā)揮作用。例如，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，金屬鍍層300的區(qū)域可為橢圓形的、正方形的、矩形的或其他更復(fù)雜的形狀。雖然銅是用于金屬鍍層的優(yōu)選金屬，但是本發(fā)明的其他實(shí)施例也可使用其他材料作為鍍層。
圖4是根據(jù)本發(fā)明增加了模制穹面隆起的圖3中所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的透視圖。模制穹面隆起400至少被加設(shè)在一些金屬化孔102上?？梢圆粸樵诨?00每側(cè)上的金屬化孔102加設(shè)模制穹面隆起400、可以將模制穹面隆起400加設(shè)到在基板100每側(cè)上的一些或全部金屬化孔102上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將模制穹面隆起400加設(shè)到基板100的兩側(cè)上以形成雙微星輪插入器。根據(jù)本發(fā)明形成的專用電觸點(diǎn)這里被稱為微星輪式觸點(diǎn)，或簡(jiǎn)稱為微星輪。在本發(fā)明的一個(gè)可選擇的實(shí)施例中，僅將模制穹面隆起400加設(shè)到基板100的一側(cè)上以形成微星輪/球柵陣列(BGA)球插入器。
圖5是根據(jù)本發(fā)明在穹面隆起被鍍金屬后的圖4中所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的透視圖。圖5中所示的鍍有金屬的穹面隆起500可包括銅或根據(jù)設(shè)計(jì)需求包括其他金屬元素或組分。
圖6是根據(jù)本發(fā)明增加了掩模層的圖5中所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的透視圖?，F(xiàn)已將順時(shí)針方向的微星輪形狀的掩模層600加設(shè)到鍍有金屬的穹面隆起500上。該掩模層可包括光致抗蝕劑，并且可用許多方法來應(yīng)用該掩模層。所述光致抗蝕劑可被曝光和顯影以產(chǎn)生微星輪形狀的掩模層600。
圖7是根據(jù)本發(fā)明在金屬層中所有沒有被掩模層覆蓋的區(qū)域被蝕刻掉以后的圖6所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的透視圖?？梢钥吹剑采w有掩模層600的已蝕刻的微星輪700被設(shè)置在基板100的模制穹面隆起400上的適當(dāng)位置處。
圖8是根據(jù)本發(fā)明在去除掩模層后的圖7中所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的透視圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明在溶解穹面隆起后的圖8中所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的透視圖。最好可以用能夠完全去除穹面隆起材料而不會(huì)損壞微星輪700、鍍層300、孔102或基板100的任何化學(xué)品(或其他蝕刻方法)來溶解模制穹面隆起400。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的圖9中所示的微星輪觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的頂視圖。其中示出了在基板100上由金屬鍍層300圍繞的通孔102上的一個(gè)順時(shí)針方向的微星輪700。在這一點(diǎn)上，該微星輪可進(jìn)行進(jìn)一步的加工(例如，如果需要的話，進(jìn)行附加的金屬鍍)。還要注意的是，如果需要的話，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中也可以產(chǎn)生出逆時(shí)針方向的微星輪。例如，最好設(shè)計(jì)大的微星輪陣列以制造出數(shù)量基本相等的順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向微星輪。這種設(shè)計(jì)可減小在僅為順時(shí)針方向或僅為逆時(shí)針方向的微星輪陣列中所出現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩。由于每一個(gè)微星輪都輕微轉(zhuǎn)動(dòng)，因此在使用中在觸點(diǎn)上產(chǎn)生摩擦作用，當(dāng)觸點(diǎn)被連接時(shí)每個(gè)微星輪會(huì)在器件上產(chǎn)生較小的扭矩。
所得到的微星輪被進(jìn)一步披露在與本申請(qǐng)同時(shí)申請(qǐng)的名稱為“Electrical Contact”的美國專利申請(qǐng)中，該專利申請(qǐng)?jiān)谶@里作為參考文獻(xiàn)包括進(jìn)來。另一種制造微星輪的方法披露在與本申請(qǐng)同時(shí)申請(qǐng)的名稱為“Method for Fabrication of Electrical Contacts”的美國專利申請(qǐng)中，該專利申請(qǐng)?jiān)谶@里作為參考文獻(xiàn)包括進(jìn)來。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的基板100上的一個(gè)順時(shí)針方向的微星輪陣列700的實(shí)施例的一個(gè)透視圖。如以上所披露的，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，希望交替設(shè)置順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向的微星輪，例如以棋盤的方式交替設(shè)置。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的微星輪插入器的實(shí)施例的截面圖。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，微星輪設(shè)置在基板100的兩側(cè)上。連接每對(duì)微星輪700的是金屬化孔102?？梢钥闯?，圍繞每個(gè)孔的金屬300與單個(gè)微星輪連接。雖然本實(shí)施例包括在基板100頂部上的順時(shí)針方向的微星輪700，以及在基板100的底部上的逆時(shí)針方向的微星輪700，但是在本發(fā)明范圍內(nèi)也可以采用其他布置。
圖13A和13B是根據(jù)本發(fā)明的一對(duì)微星輪插入器的實(shí)施例的截面圖。在圖13A中示出了在基板100頂部上的逆時(shí)針方向微星輪700，以及示出了在基板100的底部上的順時(shí)針方向微星輪700。這對(duì)微星輪700由金屬化孔102及圍繞孔的金屬300電連接。在圖13B中示出了基板100頂部上的順時(shí)針方向微星輪700，以及示出了基板100的底部上的逆時(shí)針方向微星輪700。這對(duì)微星輪700由金屬化孔102及圍繞孔的金屬300電連接。
圖14是根據(jù)本發(fā)明電連接到基板100中圍繞孔102的金屬300并緊鄰一個(gè)微型止擋1400的一個(gè)順時(shí)針方向微星輪700的實(shí)施例的透視圖?？捎门c標(biāo)準(zhǔn)印刷電路板的制造方法類似的方法來制造所述微型止擋1400以形成突出的止擋，止擋被構(gòu)型為可以防止微星輪700在使用過程中被過度壓縮。微型止擋的高度最好能夠使微星輪700壓縮并且產(chǎn)生接觸摩擦作用，同時(shí)又能夠防止過度壓縮，過度壓縮能夠?qū)ξ⑿禽?00造成物理損壞。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的圖14中所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的截面圖。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，以截面圖示出了包括一對(duì)微型止擋1400的微星輪插入器。通過基板100中圍繞著金屬化孔102的金屬300將基板100頂部上的順時(shí)針方向微星輪700電連接到基板100底部上的逆時(shí)針方向微星輪700。
圖16是本發(fā)明所涉及的制造微星輪觸點(diǎn)的方法的流程圖。在步驟1602中，在基板100中形成了多個(gè)孔102。在步驟1604中，使孔102金屬化并被蝕刻。在步驟1606中，在金屬化孔102上形成模制穹面隆起。在步驟1608中，帶有由模制穹面隆起覆蓋的孔102的基板100被鍍金屬。在步驟1610中，在鍍有金屬的穹面隆起上形成微星輪形狀的掩模層。在步驟1612中，將所有沒有覆蓋掩模層的區(qū)域中的金屬鍍層蝕刻掉。在步驟1614中，去除掉掩模層。在步驟1616中，將穹面隆起溶解或蝕刻掉來留下完成的微星輪。如果需要的話，在該工序的這一點(diǎn)，可以用一種或多種附加金屬(諸如鎳或金)再次對(duì)微星輪進(jìn)行金屬鍍。在可選擇的步驟1618中，球柵陣列(BGA)球被設(shè)置在基板100中的與微星輪700相對(duì)一側(cè)的金屬化孔102上。在本發(fā)明的這樣一個(gè)實(shí)施例中，將微星輪700設(shè)置于基板100的一側(cè)上并將球柵陣列(BGA)球1900設(shè)置于基板100的另一側(cè)上以形成微星輪/BGA插入器。
圖17是根據(jù)本發(fā)明的具有三個(gè)支腿的微星輪的實(shí)施例的透視圖。其中示出了與基板100中圍繞金屬化孔102的金屬300連接的具有三個(gè)支腿的微星輪1700。在本發(fā)明范圍內(nèi)，根據(jù)應(yīng)用需要可使微星輪具有任何數(shù)量(多于一個(gè))的支腿。
圖18是根據(jù)本發(fā)明的基板上的多個(gè)具有三個(gè)支腿的微星輪的實(shí)施例的透視圖。圖18示出了基板100上的一個(gè)具有三個(gè)支腿的微星輪陣列1700。雖然該圖中示出了微星輪1700的規(guī)則排列，但是根據(jù)對(duì)多個(gè)的微星輪1700的應(yīng)用需要，本發(fā)明的其他實(shí)施例也可使用微星輪1700的不規(guī)則排列。
在本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例中，最好將微星輪700設(shè)置在基板100的第一側(cè)上，而將球柵陣列(BGA)球1900設(shè)置在基板100的第二側(cè)上，從而形成用于將電子器件例如多芯片組件(MCM)非永久性地連接到電路板的插入器。圖19是這樣一個(gè)實(shí)施例的截面圖。圖19中所示的本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例示出了設(shè)置在基板100的第一側(cè)上的多個(gè)微星輪700以及設(shè)置在基板100的第二側(cè)上的球柵陣列(BGA)球1900，利用與微星輪300接觸的金屬區(qū)104所圍繞的金屬化孔102將它們連接在一起。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例可用作一種用于將電子器件例如多芯片組件(MCM)非永久性地連接到電路板的插入器，而該插入器通過球柵陣列(BGA)球1900連接到電路板。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例可以利用包括可選步驟1618的圖16所述的方法來制造。
權(quán)利要求
1.一種用于制造電觸點(diǎn)的方法，包括以下步驟a)將在基板(100)中多個(gè)通孔(102)金屬化；b)在所述金屬化孔(102)的至少一些上形成穹面隆起(400)；c)第一次將所述穹面隆起(400)鍍金屬；d)對(duì)所述穹面隆起(400)進(jìn)行掩模；e)在沒有被所述掩模覆蓋區(qū)域中將所述穹面隆起(400)上的第一金屬鍍層蝕刻掉，形成多個(gè)電觸點(diǎn)(700)，其中所述電觸點(diǎn)(700)包括螺旋形支腿，所述螺旋形支腿被構(gòu)型成可以在金屬墊上產(chǎn)生摩擦接觸作用；f)溶解所述穹面隆起(400)。
2.如權(quán)利要求1所述的電觸點(diǎn)的制造方法，其特征在于，所述基板包括在所述基板(100)中形成所述通孔(102)之前基本圍繞所述通孔(102)的所有位置的金屬墊(300)。
3.如權(quán)利要求1所述的電觸點(diǎn)的制造方法，還包括以下步驟g)在第一次鍍金屬的步驟后為所述電觸點(diǎn)(700)第二次鍍金屬。
4.如權(quán)利要求3所述的電觸點(diǎn)的制造方法，其特征在于，所述第二金屬鍍層包括金。
5.如權(quán)利要求3所述的電觸點(diǎn)的制造方法，其特征在于，所述第二金屬鍍層包括鎳和金。
6.如權(quán)利要求1所述的電觸點(diǎn)的制造方法，其特征在于，所述第一金屬鍍層是銅制的。
7.如權(quán)利要求1所述的電觸點(diǎn)的制造方法，其特征在于，所述基板(100)是印刷電路板基板(100)。
8.如權(quán)利要求1所述的電觸點(diǎn)的制造方法，其特征在于，所述電觸點(diǎn)(700)的至少一些位于所述基板(100)的相對(duì)兩側(cè)上。
9.如權(quán)利要求1所述的電觸點(diǎn)的制造方法，還包括以下步驟h)在所述基板(100)的與所述電觸點(diǎn)(700)相對(duì)的一側(cè)上為金屬化孔(102)加設(shè)多個(gè)球柵陣列球(1900)。
10.如權(quán)利要求1所述的電觸點(diǎn)的制造方法，還包括以下步驟i)在所述基板(100)上形成至少一個(gè)微型止擋(1400)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種例用金屬成型、掩模、蝕刻、以及焊接技術(shù)制造電觸點(diǎn)(700)的方法。該方法能夠生產(chǎn)大量的能夠用在插入器或其他裝置中的專用電觸點(diǎn)(700)，包括非永久性或永久性的電連接，以提供接觸摩擦、柔軟彈性剛度、耐久性以及大行程。
文檔編號(hào)H01L23/32GK1400697SQ02127069
公開日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2002年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月27日
發(fā)明者B·E·克萊門茨, J·M·懷特 申請(qǐng)人:惠普公司