专利名称：电连接器和带有焊料的薄片及牢固安装器件的方法
技术领域：
本发明涉及用于将一些连接器或其他电元件彼此连接的器件的领域，而更详细地是，涉及一种易于将第一电子器件如连接器焊接到第二电子器件如印刷电路板的方法和装置。
背景技术：
一个元件电连接到另一个元件常常是必须并且是需要的。例如，多端子元件如连接器常常电连接到衬底如印刷电路板，以致该元件的端子可靠地固定到在衬底上形成的接触焊接点以构成它们之间的电连接。用于可靠地将元件端子固定到接触焊接点的一种优选技术将在特定的区域如孔周围使用焊料，该区域一般安放一个元件端子。通常，元件端子可以取安放在衬底内形成的孔里的导电引脚的形状。在每个接触孔周围一般涂敷焊料例如焊料膏，然后在接触孔内安装导电引脚并且导电引脚穿过接触孔伸出后加热该焊料。焊料膏的加热导致焊料膏围绕导电引脚和接触孔流动。焊料膏的冷却结果使导电引脚可靠地固定到衬底上形成的一个接触焊接点上。
尽管在某些应用中使用焊料膏是能行的，然而有大量由于许多包括但不限于元件和衬底本身设计的因素造成不希望使用焊料膏的应用。此外，使用焊料膏通常没有提供足以完全地连接元件端子和接触焊接点的焊料量。
在转让给本受让人并作为参考文献整个引入的美国专利No.5875546中描述一种使用焊料膏的替换方法。在此参考文献中阐明的器件包括焊料夹头的阵列，用手工或者用自动方法容易将该阵列加到相对应的连接器或其它元件端子阵列上。一般通过模压加工形成夹头，其结果增加整个焊接操作的成本和复杂性。
因此希望为将焊料放到连接器或诸如此类上而提供另一种器件和方法。
发明内容
根据第一实施例，为在焊接操作中使用而设置带有焊料薄片(wafer)。把带有焊料薄片设计成能为第一电子器件电连接到第二电子器件而提供焊接操作中使用的焊料。可以用许多材料制成带有焊料薄片，最好用非导电的材料制成带有焊料薄片。例如，带有焊料薄片可以用热塑塑料、热固塑料等等制成。带有焊料薄片具有许多穿透薄片形成而便于第一电子器件的电端子或触点焊接的通孔。在一个示范的实施例中，电端子或触点包括从第一元件向外伸出的引脚。最好是，第一电子器件包括电连接器以及第二电子器件包括印刷电路板。
一般来说，第一电子器件触点包括导电引脚。通常把第一电子器件引脚在第一器件表面上排列成某种式样的图形。例如，传统的第一电子器件可以具有设计成能构成使第一电子器件的端子与在第二电子器件例如印刷电路板内设置的电触点电连接的方法的许多引脚的行和列。因此，薄片包含位置和间距与第一电子器件中的引脚位置和间距相吻合的引脚孔。这样就使薄片能与第一电子器件啮合，以使引脚安装在薄片中的引脚孔内并且穿过薄片中的引脚孔而伸出。就这样把薄片配置在第一和第二电子器件之间。
根据本发明，薄片还包括许多穿透薄片形成的通孔。在每个引脚孔两侧各按行形成通孔。薄片进一步包括与每行引脚孔平行并且在每行引脚孔的上面和下面延伸的一些凹槽。每条凹槽的长度每隔一段均匀间距被通孔横断。最好是按照这个示范的实施例，仅在薄片的单一表面上形成凹槽。
在其中一个凹槽内夹住通常与一个凹槽的形状一致的一段焊料堆。换句话说，把焊料段平放在凹槽内。因为有许多条凹槽，所以同样有许多条在薄片表面上延伸的焊料段。此后模压或冲模在每个通孔处分割焊料段。此时，薄片包含具有位于每个引脚孔之上面和下面的焊料分割部分的引脚孔。最好是，在下一个相邻的通孔之间配置焊料分割部分。
此后将第一电子器件的引脚头插入薄片中的引脚孔中以致引脚暴露在带有焊料分割部分的薄片的侧面。然后对着印刷电路板放置带有焊料分割部分的薄片的侧面，加热焊料并回流，因此将电子器件固定到印刷电路板上。薄片仍安置在牢固固定的第一电子器件和印刷电路板之间。本发明的这种第一应用使带有焊料薄片的应用牵涉到像前述的印刷电路板之类的通孔器件。通孔器件是那些包含许多为安装另一种像导电引脚之类导电元件而穿透形成的孔的器件。不言而喻，在除印刷电路板之外具有许多其他通孔的器件可以与这种薄片一起使用。
根据本发明的另一个实施例，第一电子器件例如连接器，可以具有直接加入到第一电子器件设计的薄片中的固定焊料装置。在这种情况下，在第一电子器件的表面中形成许多条焊料凹槽以致在第一凹槽行和第二凹槽行之间设置导电引脚行。不言而喻，最好由绝缘材料例如热塑性材料形成该表面，使凹槽能在表面内容易形成。在每个焊料凹槽里存放焊料，结果是每个引脚在其一侧具有一个焊料段并且在其相对侧具有另一个焊料段。与第一实施例类似，形成的凹槽段用来限定并确定为一个引脚和第二电子器件的相应表面的焊接所使用的焊料量。这就减少或消除了当加热焊料段而回流时一段量大的焊料会产生的风险。在本实施例中，第一电子器件引入第一实施例中的薄片的特征，因此使用为两个器件的焊接而提供焊接材料的薄片是不必要的。
尽管薄片的开始二个实施例供第二电子器件是通孔型器件时使用，但是另一个薄片实施例供在表面安装类应用中使用。在这些应用中，通常第一电子器件的平面接头相对于第二电子器件的平面接触表面平贴配置，以便其间产生电连接。例如，第一电子器件可以包括呈指式的接头对着在第二电子器件内形成相应的接触焊接区固定的称之为跨式安装器件的连接器。在这个实施例中，薄片包含设置在薄片中形成的相应的凹槽和辅助凹槽内的一些焊料段。这些焊料段严格形成一些有差别的焊料分割部分，一个或更多个焊料分割部分是用于一个接头和一个接触焊接区的焊接。
对着第一电子器件配置薄片，更准确地说，薄片横跨第一电子器件的接触指延伸以致在一个接触指上方配置一个或更多个焊料分割部分。因此，焊料分割部分受热而引起其回流并且因为优先用可焊料制成接触头，接触头就牢固地被焊接到相对的接触焊接区，所以在第一和第二电子器件之间构成可靠的电连接。因为薄片包括如同第一实施例的通孔，因此焊料段被分割成焊料分割部分而所以在一个触头和一个接触焊接区的焊接中使用预先确定的焊接材料量。
本发明的这个薄片实施例提供一种可以用于各种各样的表面安装应用的薄片。例如，不仅薄片可以用来使跨式安装器与印刷电路板电连接，而且在必须使另一个电子器件内的一个平面表面与另一个平面表面电连接的应用中也可以使用薄片。
将通过确定的优选实施例参照附图在下文中详细描述本发明的目的和特点，其中图1是具有定位穿透的引脚孔的薄片的顶部透视图；图2是图1的薄片的侧面透视图；图3是加有在其上形成的固定焊料凹槽的图1薄片的俯视图；图4是加有配置穿透的通孔的图3薄片的俯视图；图5是图4薄片沿线5-5截取的截面图；图6是固定焊料段已被分割的图5薄片的俯视图；图7是具有电子器件的放入穿透薄片中相应的引脚孔的引脚的图6薄片的侧视图；图8是根据本发明的一个实施例的一种示范的电连接器的底部平面图；图9是根据第二实施例在薄片中形成的固定焊料凹槽内配置焊料段的薄片的俯视图；图10是焊料段已被分割的图9薄片的俯视图；图11是由与第二电子器件联接的第一电子器件和表示从那里分解的图10的二个薄片形成的组合件的侧视图；图12是在把二个薄片放到一部分第一电子器件上时的图11的组合件的侧视图；图13是表示第一电子器件焊接到第二电子器件并且已经从组合件去除掉两个薄片的图12的组合件的侧视图；图14是具有在其两侧配置的焊料段的根据本发明另一个示范的薄片的侧视图；图15是根据本发明的另一个实施例的薄片的侧面透视图；图16是沿着图15中的线16-16截取的截面图；图17是用来将第一电子器件电连接到第二电子器件的图15薄片的侧视图；以及图18是根据本发明的另一个实施例的连接器的截面侧视图；具体实施方式
在第一状况中，本发明利用带有焊料薄片简化一种电子器件的电端子或触点焊接到第二电子器件的表面的工艺。在一个示范的实施例中，电触点包括导电引脚而第二电子器件包括印刷电路板。图1至3说明形成根据本发明第一实施例的薄片的方法。
转到图1，提供薄片100，薄片100是用任一种适合的材料制成并且最好用非导电的材料制成薄片100。例如，可以用热塑性材料、热固塑料等制成薄片100。薄片100具有穿透薄片形成的引脚孔110。不言而喻，引脚孔110不一定必须用环状并且引脚孔110通常包括薄片100中形成的小孔。由装配在第二电子器件例如印刷电路板(图7)上的第一电子器件(图7)的引脚的位置和间隔确定引脚孔110的位置和通常的间隔。所以不言而喻，可以根据一些取决于引脚孔110的数量及其位置的图形排列引脚孔110。在图1所示的实施例中，一些引脚孔110被排列成沿第一轴的一些水平行和沿第二轴的一些垂直列而且彼此留有预定的相互分离的间距。第一轴一般横跨薄片100的长度L延伸而第二轴一般横跨薄片100的宽度W延伸。因而第一轴最好是比第二轴长。一些引脚孔110，例如沿第一轴彼此留有预定的中心到中心量的间距而沿第二轴彼此留有预定量的间距以适应具有彼此留有相同间距的引脚的电子器件。
此外，薄片100的长度和宽度通常与在第二电子器件上装配的第一电子器件的长度和宽度一致。薄片100的高度或厚度最好为大约0.030英寸。然而，该尺寸仅仅为了说明。
可以用在技术上已知的任一方法包括例如利用冲模的任何方法穿透薄片100形成引脚孔110。另一方面，可以在薄片100的制造期间形成或者模铸引脚孔110。
转到图2，图2中是表示，可以看到在每行引脚孔110的两侧沿着薄片100的第一轴延伸的两对凹槽115和117的薄片100的侧面透视图。虽然凹槽115和117表示成具有半圆柱形状，但是不用说，凹槽115和117的形状可以是任何形状。凹槽115和117的形状最好与焊料段130(图4)的形状一致，如将在下面更详细地描述的那样，焊料段130将被嵌入每个凹槽115和117中。
用技术上已知的包括例如利用腐蚀或冲模的一些方法在薄片100中形成凹槽115和117。另一种方法，可以在薄片100的制造期间形成凹槽115和117。例如，可以在用来制造薄片100的模制工序期间形成凹槽115和117。可以在引脚孔110的设置之前、期间或者之后在薄片100上形成凹槽115和117。
转到图3，图中说明具有沿着第一轴设置穿通薄片的通孔120的薄片100以致在每个引脚孔110的两侧设置至少一个通孔120。如所示那样，每个通孔120分别沿着第二轴延伸足以包围凹槽115和117其中之一。在薄片100上用如上所述用于形成引脚孔110以及凹槽115和117的任一种方法形成通孔120。
根据本发明，为了提供用来使第一和第二电子器件相互牢固固定，把焊料分割部分135添加到薄片100，如下文将描述的那样。图4至6说明将焊料分割部分135添加到薄片100的方法。
转到图4和5，图中说明具有在凹槽115和117中设置有焊料段130的薄片100。焊料段130包含技术上已知的任一种软焊成分，并且最好把焊料段加工成合适而牢固地嵌入凹槽115和117内的形状。换句话说，焊料段最好包括加工成补足凹槽115和117形状的焊料细卡条。因此，在本例中，如图5所示和详细说明的那样，焊料段130加工成圆柱形形状以便牢固地装配在和图2中一样的加工成的半圆柱形状的凹槽115和117内。
继续参考图4，图4表示横跨通孔120平放的各对焊料段130。这样，用具有形成的形状和彼此留有的间距与在薄片100上通孔120的形状和位置一致的压印的模压机或压印机来分割在各个通孔120上的焊料段130。
图6说明如上所述那样分割焊料段130后而形成多个焊料分割部分135的薄片100。如所示，每个引脚孔110具有一个位于引脚孔110两边的焊料分割部分135。因为由凹槽115或117牢固地固定每个焊料分割部分135，所以能够使薄片100保持要求符合特定制造工艺或所使用的机械设备的任一状态(例如，焊料侧朝上、朝横向、朝下等)。
图7说明具有其第一表面151伸出引脚140的电子器件150。第一电子器件150可以包括一些能适合用来与第二电子器件160电连接的器件。例如根据一个示范的实施例，第一电子器件150包括电连接器而第二电子器件160包括印刷电路板(通孔型器件)。引脚140包括用来建立第一电子器件150的端子和对应的第二电子器件160的电子元件(未示出)之间电连接的导电引脚。引脚140被安装到薄片100的各自的引脚孔110中。如图7所示，装定薄片100以使焊料分割部分135面向下。通过使焊料分割部分135的形状配合与凹槽115和117的互相连接，使焊料分割部分135固定就位。
只要第一电子器件150和引脚140在薄片100和引脚孔110里已插入足够的距离，就可以把具有暴露的焊料分割部分135的薄片100的侧面放置在具有与引脚孔110的间距和大小一致的引脚孔110的第二电子器件160上。随后加热焊料分割部分135导致焊料分割部分135除第二电子器件160的另一个表面外还在引脚140和引脚孔110周围回流。当焊料片135冷却时，引脚140固定到第二电子器件160，结果是在第一和第二电子器件150、160之间产生可靠的电连接。在焊料片135的重新加热并冷却之后，薄片100剩下部分焊在第一电子器件150和第二电子器件160之间。当然是在第一和第二电子器件150、160已经组装在一起之后加热焊接片135。
现在参阅图1至7。不言而喻，有可能分割焊料段130的通孔120装置还用来限定每个引脚140周围的焊料的量。换句话说，通过提供邻近于每个引脚孔110的两个焊料分割部分135，把限定的焊料量专用于将一个引脚140焊接到第二电子器件160中的对应的部分。焊料段130的分割减少了在焊接操作中使用的焊料量，其结果减少了加热过程期间会产生大的焊接块的可能性。此外，焊料段130的分割也避免了相邻接触部位的焊料缺乏。换句话说，触点常常受热不均匀而一个触点(引脚140)受热会较大，实际上就从一个或多个相邻部位汲取焊料。这就导致一个或多个相邻触点缺乏焊料并且结果是在这些触点中形成无效焊接。通过在每个引脚140周围放置限定量的焊料，焊料实际上被分割成一些用于相应的单个引脚140焊接的就地分割部分。因此，加热过程就在引脚140周围明显产生彼此留有间距的焊料堆而不是单个大的焊料堆从而消除了与常规技术有关的焊料缺乏部位。
本发明的带有焊料薄片100克服了许多与在先技术的器件有关的缺陷。第一，薄片100具有相对简单而有效的设计。因为焊料载体介质是热塑性材料，所以焊料分割部分135回流之后，粘附到触点(引脚140)的导电的材料就不会留下。第二，热塑性材料一般比用于制造其他焊接辅助器件的金属材料便宜。第三，在降低生产成本上的这种结果以及由于本发明的简单性使操作者有可能更加容易并更加迅速地将薄片100应用到第一电子器件150。第四，通过在凹槽115和117内形成焊料分割部分135，薄片100还提供在各自的引脚140周围增大的焊料容量。这种焊料容量的增加，为器件150、160之间形成的每个焊接点提供更多焊料，从而提高了每个焊接点的质量。第五，本发明提供紧凑的引线间隔，其中第一电子器件150的触点(引脚140)可以比采用其他焊接器的时候将有可能出现的触点更靠近在一起。第六，带有焊料薄片100容许在其上形成不规则的焊料布图。这样容许焊料分割部分135在薄片100上的预定位置处形成。因此，焊料分割部分135的位置可以根据具体的应用并根据一个或多个第一和第二电子器件150、160的构造形式而定制。
带有焊料薄片100随具体应用而定的不同变化是可以实现的。例如，为每行引脚孔可以设置单独的单一焊料段130和单一凹槽。并且，在薄片100上可以设置少于或者大于两行的引脚孔110。此外，如果用例如通过切割和真空去除工艺方法使所要的分割部分之间内的焊料部分能去除的某种方法分割焊料段130，则通孔120可能不是必需的。进一步，引脚孔、通孔和凹槽可以采取随具体应用而定的任何必需的形状。
不言而喻，能够以许多种型式配置薄片100。如果已知某种应用的技术要求，则可以把薄片100切割成具有所希望的长度和宽度以使薄片100配置在第一和第二之间而薄片没有伸到任何一个第一或第二电子器件150、160的外面。也可以把薄片100卷在卷轴上，然后把薄片100分配给许多为了改进他们现有的或未来的产品的联系人/电子部件制造商。因此薄片100的结构允许多方面的适应性，薄片100的结构不仅可以是为一种专门应用而常规制造的而且薄片100的结构还允许薄片100按基本型式配给而然后由购买者改制。
现在参照图8，其中说明根据本发明第二实施例的第一连接器器件并一般地表示为200。第一连接器器件200最好是设计成电连接到另一个电子器件例如图7所示的印刷电路板160的电连接器。第一连接器器件200除了并入焊料分割部分135作为第一连接器器件200的一部分而不是在薄片100上设置焊料分割部分135以外类似于图7的第一电子器件150。在本实施例中，在将第一连接器器件200焊接到另一个电子器件中不采用薄片100。
如图8所示，当两者相互焊接时，第一连接器器件200具有面向第二电子器件的第一表面202。许多引脚210从第一连接器器件200向外伸出，更准确地说，许多引脚210向离开第一表面202的方向伸出。那时在第一表面202上可以根据一些图形配置许多引脚210而图8所示的行/列图形实质上仅仅是示范性的。因此，不言而喻引脚140可以具有任何截面形状而所示圆形截面也仅仅是示范性的。
根据第二实施例，在类似于图1-7中示出的第一实施例的第一表面202上形成一些凹槽220。凹槽220设计成牢固携带并定位焊料。在示范的实施例中，在每条引脚行140两侧形成凹槽220的情况中一些凹槽220横跨第一表面202水平延伸。类似于第一实施例，如将焊料分割部分135限定到第一表面202中形成的凹槽220里的那样放置焊料。因此每个引脚140在其一侧上具有焊料分割部分135，而在其另一侧上具有另一个焊料分割部分135。在一个示范的实施例中，凹槽220包括许多横跨第一表面202沿着公共轴延伸的限定的凹槽220。因此每个凹槽220具有预定长度并且最好所有单独的凹槽220具有相同的长度。将由包括引脚140的尺寸以及在引脚140周围将放置的焊料量的一些因素决定凹槽220的长度。不言而喻，在本实施例中，凹槽220不呈单一连续的凹槽形式，而是包括沿着公共轴形成的许多具有在相邻凹槽220之间形成的非凹部分221的有间距的凹槽220。可以在制造第一连接器器件200期间形成凹槽220或者可以通过后续工序例如模压加工形成凹槽220。因为引脚140起导电元件作用，所以第一连接器器件200的第一表面202最好用非导电的材料例如热塑塑料制成。由于在用来制造第一连接器器件200的模制工序或诸如此类工序期间可以在第一表面202内形成一些凹槽202所以这样就便于一些凹槽220形成。
在形成凹槽220之后，在其中放置焊料以便构成许多焊料分段部分135。可以根据一些已知的技术方法形成凹槽220。每个凹槽220限定一个焊料分段部分135。正如前面所述，通过在每个引脚140周围形成两个相对的凹槽220，用于每个引脚140的焊料量一般等于在两个相对的凹槽220内部放置的焊料量。通过将焊料分成在每个引脚140周围的两个不同的焊料分段部分135，不但减小或者消除在焊料回流期间会产生单一固体焊料堆的可能而且也排除焊料不足部位的出现。有利的是，采用焊料分段部分135允许把合适的焊料量供给各个引脚140，用于将引脚140焊接到另一个电子器件例如印刷电路板。
在本实施例中，不采用图1的薄片100，而是直接将固定焊料的特点引入到第一连接器器件200的设计里。这样通过去消中间的薄片100的使用就简化了焊接操作。代之以第一连接器器件直接与另一个电子器件例如通孔器件配合，通孔器件被装入引脚然后把引脚焊接到通孔器件。还不用说，虽然根据装有的引脚140描述了第一连接器装置200，但是器件200可以包含平面的或者其它形状的触点而不是引脚140。在这些平面的或者其他形状的触点周围简单地设置焊料分段部分135用于提供焊料和在每个触点和第二电子器件之间的电连接。
图9至10说明根据第二实施例的形成薄片的方法。
转到图9，其中说明根据本发明第二实施例的薄片并一般以300表示。薄片300具有长度L、宽度W。为了说明，在图9和10中仅表示出一部分薄片300。如同在第一实施例中一样，用非导电的材料例如适合的热塑塑料或热固塑料制成薄片100。薄片100具有预定数量在薄片300的第一表面302中形成的凹槽，通常表示为310。在示范的实施例中，凹槽310包括沿着薄片300的长度L延伸的纵向凹槽。凹槽310的横截面形状可以是任何形状而在一个示范的实施例中，每个凹槽310具有半圆柱形的横截面形状。用在技术上已知的包括例如利用腐蚀或冲模的任何方法在薄片300中形成凹槽310。另一种方法，可以在薄片300的制造期间形成或者模铸凹槽310。
薄片300还包括在薄片300中形成的许多通孔320。沿着每个凹槽310在彼此有间隔位置处形成通孔320。换句话说，直接在凹槽310内形成通孔320。如图9所示，每个凹槽310内设置焊料段130。焊料段130最好构成适合而牢固地嵌入凹槽310内的形状。在本例中，焊料段130构成圆柱形状以致牢固地镶嵌gc半圆柱形凹槽310内。每个焊料段130平卧横跨一行通孔320。这样，用具有形成的形状和彼此留有的间距与在薄片300上通孔320的形状和位置一致的压印的模压机或压印机来分割每个通孔320处的焊料段130。
图10说明如上所述那样分割焊料段130(图9)之后的薄片300。如所示，形成许多有间隔的焊料分割部分135。更准确地说，在一个通孔320的两侧上形成一个焊料分割部分135。实施形成焊料分割部分135的操作之后，焊料分割部分135仍然牢固地镶嵌在凹槽310内。在紧接的相邻焊料分割部分135之间形成一个通孔135的情况下焊料分割部分135被这样轴向排列成沿着薄片长度延伸的行。
尽管图9表示一对凹槽310和焊料段130，但是，不言而喻，薄片100可以包含单一凹槽310和焊料段130，或者薄片100可以包括超过两个的凹槽310和焊料段130。此外，当图10所示的薄片300具有形成交错图形的焊料分割部分135时，不言而喻，焊料分割部分135可以相互对准成图11所示的列。
在薄片300内通孔320的形成以及随后焊料段130为形成焊料分割部分135的分割用来限定在每个焊料分割部分135中的焊料量。通过使焊料限制在不同的焊料分割部分135，会降低或者排除在焊料的回流期间产生单个固体焊料块的可能性。相反，在第一和第二电子器件(未表示出)之间触点的每个位置可以装有最佳的焊料量。
图11是表示第一电子器件330和第二电子器件340的部件局部分解侧视图。一种示范的第一电子器件330包括连接器而更详细地说，说明的第一电子器件330包括通常称为跨式安装器件的连接器。器件330具有基底部分332和从基底部分332伸出的许多触头334。触头334用来提供第一电子器件330和第二电子器件340之间的电连接。在所说明的实施例中，触头334包括许多从基底部分332向外伸出的指状零件。一般来说，在触头334行之间形成间隙的情况下触头334构成对向行。用导电材料制成触头334，最好用有助于第一电子器件330和第二电子器件340焊接的可焊料制成触头334。如将在下文中更详细地说明的那样。这类触头334根据其外观和其材料特性也称之为焊料引线。
所说明的第一电子器件330称为跨式安装器件，因为触头334和基底部332有间距的行类似跨式的结构。通过把第二电子器件340安装在触头334之间形成的间隙内把第一电子器件330装配到第二电子器件340。最好是，第二电子器件340包括具有第一表面342和相对的第二表面344的印刷电路板。第二电子器件340还具有在每个第一和第二表面342、344上形成的预定数量的表面安装接触焊接区350。这些接触焊接区350提供在第一和第二电子器件330、340之间通过触头334和接触焊接区350进行电连接的接触表面。接触焊接区350因此是沿第二电子器件340自相对于触头334的间隙呈互补方式的间隔的，以致当第一和第二电子器件330、340相互配合时，触头334和接触焊接区350相互啮合。
在第一电子器件330相对于第二电子器件340正确定位以使触头334与接触焊接区350啮合以后，使一个或多个薄片300与第二电子器件340开始接触，如图12中所示。图12说明相对于第一电子器件330的触头334设置的一对薄片300。一般就每行触头334来说，将有一片互补薄片300用于使第一和第二电子器件330、340彼此焊接。更确切地说，相对于一行触头334设置一个薄片300，相对于另一行触头334设置另一个薄片300。当相对于触头334正确地设置薄片300时焊料分割部分135就与这些触头334开始接触。换句话说，一个或多个焊料分割部分靠在一个触头334的外表面335上并为每个触头334和一个接触焊接区350的焊接提供焊料。在所说明的实施例中，用于每个触头334提供两个焊料分割部分135。当加热时这两个焊料分割部分135用来将一个触头334焊接到一个接触焊接区350。和另一个实施例一样，通过将焊接段130分成焊料分割部分135，可以控制为将一个触头334焊接到一个接触焊接区350施加的焊料量。这样就减少或消除有单个焊料块形成以及跨越第一和第二电子器件330、340的表面延伸的风险。
因为最好用焊料制成触头334，所以在焊料分割部分135近旁施加的热量和焊料分割部分135自身的回流作用构成触头334和接触焊接区350之间的有效焊接。这样就产生在第一电子器件330和第二电子器件340之间形成的可靠的电连接。根据具体的应用，在焊料的回流期间或之后，可以或不必从第一电子器件330上去掉薄片300。图13说明已经去除在接触头334牢固地焊接到相应的接触焊接区350以后留下的薄片300的情况。
虽然图9至13中所示的实施例说明薄片300和第一电子器件330分离，但是在贴到第二电子器件360之前可以构成第一电子器件330以便把薄片300装入其内或者与其联接，这是在本发明范围内的。在一个实施例中，直接把第一电子器件330例如跨式安装连接器直接贴附到第二电子器件340，没有使用独立的薄片300。代之以第一电子器件具有作为其部分的薄片300和每一个具有一个关联的焊料分割部分135的触头334。通过在触头334之间简单地插入第二电子器件340，第一和第二电子器件330、340就牢固地彼此贴附到一起，因此触头334的靠着第二电子器件340的导电焊接区350。对焊料分割部分135的加热作用导致焊料的回流，结果是触头334牢固地固定到接触焊接区350。
不言而喻，薄片300(或薄片100)不是和第一电子器件330(或第一电子器件150)整体形成，而是薄片300(或薄片100)可以通过多种技术安装到相应的第一电子器件。例如，薄片可以具有与第一电子器件上提供的互补锁定装置配合的锁定装置，以致将薄片牢固地安装到第一电子器件。可以用这样的方式，即以把薄片安装到第一电子器件而形成组合件和最好是把薄片可拆卸地安装到第一电子器件而形成组合件的方式销售和配给第一电子器件。然后组合件与相应的第二电子器件160、340联接，然后加热引起焊料回流并电连接相应的元件。
图9和10中所说明的实施例为表面引线安装型器件提供使用球网格阵列型器件的一种具有吸引力的替换器件。众所周知，球网格阵列型器件通常包括具有表面可安装的球网格阵列的连接器器件。球网格阵列是呈根据一些图形在连接器的外表面上排列的大量焊球的形式。一种典型的排列是把焊球排列成许多行和列。当加热时，焊球回流而形成用于使连接器器件牢固地固定到另一个器件例如印刷电路板的平面焊接区的焊接表面。
薄片300比起使用球网格阵列型连接器来具有若干优点。首先，形成许多一个个排列清楚焊球不是简单的工作并且需要大量的时间和技术。因此，球网格阵列型连接器通常是昂贵的，因为制造这种连接器需要时间和技术。相反，本发明的薄片300在具有非常低的制造成本和原材料成本的同时提供更高的可靠性。
图14还说明用于将一个电子器件焊接到另一个电子器件的另一种薄片400。薄片400与器件300相似，虽然有一个差别是焊料设置在薄片400的两侧面上。因此，在薄片400的两侧面上形成凹槽310以致可以在两侧面上形成焊料分割部分135。这类薄片400可以用于将一种电子器件例如印刷电路板或陶瓷基片(未示出)的平面焊接区焊接到另一个电子器件或其它陶瓷基片(未示出)的平面焊接区。这意味着薄片400可以用于任何类型的连接器设施，特别是适合表面安装连接器使用的设施。
现在转到图15至17，其中表示根据另一个实施例的又一个薄片并一般表示为500。与其他一些实施例的薄片一样，薄片500最好用非导电的材料例如热塑塑料或热固塑料制成。在本实施例中，规定薄片500在第一常规平面电子器件510电连接到第二常规平面电子器件520的球网格阵列类应用中使用。在一个实施例中，第一常规平面电子器件510具有至少一个第一接触面512以及第二电子器件520具有至少一个第二接触面522。第一接触面512可以是呈平面接触焊接区或诸如此类的形式或者可以是球网格阵列型封装的情况下的焊球。类似地，至少一个第二接触面522可以是呈平面接触焊接区或诸如此类的形式或者可以是焊球。众所周知，焊球网格阵列型器件具有许多在平面表面上形成的焊球，每个焊球与一个接触端子有关联。在两个电子器件相互定位以后然后加热焊球引起焊料的回流以构成在两个接触面512、522之间的电连接。
图15表示薄片500的局部视图。薄片500通常包括第一端面502和相对的第二端面(未表示出)以及第一侧面和相对的第二侧面。薄片500具有根据预定的图形设置在薄片500内的一个或多个焊料分割部分530。通常，将有至少一个用于每对电触点512、522的焊料分割部分。换句话说，一个或多个焊料分割部分530用于将其中之一个第一接触面512焊接到其中之一个第二接触面522而构成其间的电连接。在图15中所示的示范实施例中，每个焊料分割部分530嵌入在薄片500中形成的焊料开口540。焊料开口540完全穿透薄片500延伸以使焊料分割部分530都伸出第一表面501和第二表面503，最好如图16所示。这样就允许将要使用的一个焊料分割部分530构成第一表面501和第一电子器件510以及第二表面503和第二电子器件520之间的软焊连接。
薄片500也具有在其内形成的许多通孔550。在薄片500中形成并排列通孔550以使一个通孔550横切焊料开口540的一端并且在焊料开口540的相对端形成成横切方式的另一个通孔550。因此，焊料开口540在一端通向一个通孔550并且在另一端通向相对的通孔550。在一个示范实施例中，每个通孔550具有沿着其长度延伸的第一轴并且每个焊料开口540具有沿着其长度延伸的第二轴。在所说明的实施例中，第一和第二轴基本上相互垂直。每条第一轴基本上与第一端面502平行并且基本上分别与第一和第二侧面504、506垂直。因此每条第二轴基本上与第一和第二侧面504、506平行并且基本上与第一端面502垂直。
因为焊料开口540在两个有间隔的通孔550之间延伸，所以形成并且部分由焊料开口540和通孔550限定相对的平台560。图16是沿图15的通过平台560切割的线16-16截取的截面图。因此，不言而喻，平台560的棱边起卡住和固定在焊料开口540内棱边之间的焊料分割部分530的作用。这种结构允许将使用的单个焊料分割部分530构成在薄片500的相对的表面501、503上的软焊连接。不言而喻，采用的许多焊料分割部分530以及因此在薄片506中形成的许多焊料开口540和通孔550一般将取决于给定的应用。更准确地说，根据一个实施例，一个焊料分割部分530用来既提供焊料又构成在一个第一触点512和一个第二触点522之间的电连接。因此，如果在相应的第一和第二电子器件510、520上设置的大量第一和第二触点512、522，则将有相应数量的焊料分割部分530。
图17说明在电连接第一和第二电子器件510、520中薄片500的用途。最好是，薄片500的尺寸使薄片500方便地配置在第一和第二电子器件510、520之间而没有伸出其外。在第一和第二器件之间设置薄片500并使第一和第二接触面512、522互相对准而然后使每个焊料分割部分530相对于第一和第二触点512、522对准，并且使每个焊料分割部分530与第一和第二触点512、522两者接触或贴紧以后，用已知的技术加热焊料分割部分530。焊料导致焊料在第一和第二接触面512、522两者之上回流。因为焊料包括导电的材料，所以通过第一和第二接触面512、522构成从第一电子器件510到第二电子器件520的电连接。
与其他一些实施例一样，形成的通孔550用来限定不同的用于一个第一接触面512到一个第二接触面522的焊接和电连接的焊料分割部分。如上所述，这就有利地防止单个焊料块在焊接操作期间形成，而且也避免焊料不足部位在薄片500内形成。
因此薄片500提供将第一平面器件(例如，器件510)电连接到第二平面器件(例如，器件520)的一种吸引人的方法，薄片500设计成夹在这些器件510、520之间而同时构成在相应的电接触面之间的电连接。薄片500不仅在球网格阵列型应用中而且在一个平面印刷电路板电连接到另一个印刷电路板的应用中得到了具体的应用。不言而喻，焊料分割部分530、焊料开口540和通孔550的形状和尺寸可以根据给定的应用改变并且对于本发明的实施来说不是决定性的。概括地说，薄片500包括在其内设置的单个焊料分割部分起将靠在薄片的第一表面501上的第一器件510电连接到靠在第二表面503上的第二器件520的作用的一种器件。
现在转到图18，其中说明本发明的又一个实施例。在图18的实施例中，薄片500的定位焊料部件被并入到第一电子器件510中。定位焊料部件511形成第一电子器件510的一部分以使一个或多个焊料分割部分530与第一电子器件510的一个第一接触面512对准。类似于薄片500，在焊料开口540内配置焊料分割部分530并完全贯穿定位带有焊料部件511延伸以致可以到达定位带有焊料部件511的两个相反的表面。不言而喻，定位带有焊料部件511可以是分离的部件例如定位到第一电子器件510的薄片500或者可以与第一电子器件510整体地形成定位带有焊料部件511。在两个情况中，定位带有焊料部件511最好用像热塑塑料或热固塑料之类的非导电材料制成。
在本实施例中，一个或多个焊料分割部分530构成到一个第一接触面512的电通路。每个焊料分割部分530包括与第一接触面512紧密接触或贴紧而设置的第一部分517和在定位带有焊料部件511的相对侧面上形成的第二部分519。为相对于第二接触面522定位而设计第二部分519以便当加热时彼此形成电连接和软焊连接。通过在每个第一接触面512上配置一个或多个焊料分割部分530，通过相对于第二电子器件520定位第一电子器件510以使第二接触面522对准第二部分519，第一电子器件510可以容易地电连接到第二电子器件520。当使第一和第二电子器件510、520定位并相互联接时，第二部分519可以与第二接触面522紧密接触或贴紧。当加热时，焊料分割部分530回流并构成在第一和第二接触面512、522之间所需的电连接。更准确地说，第一部分517在第一接触面512上回流以及第二部分519在第二接触面522上回流。
因此本发明的一些不同的实施例提供了设计的携带焊料的薄片，当相对于第一和第二电子器件放置薄片并加热时，焊料起第一电子器件的第一接触面和第二电子器件的第二接触面牢固固定的作用。有利的是薄片可以用于包括通孔电子器件以及表面安装应用的各种装置。薄片相对于常规的连接器件来说，具有简单而有效的结构同时增大应用潜能。
虽然为了说明目的公开了优选实施例，但是精通技术的人们会知道在没有脱离本发明的范围和精神的情况下许多增添，变更和替换是可能的。
权利要求
1.一种带有焊料的薄片，用于第一电子器件的至少一个第一触点与第二电子器件的至少一个第二触点电连接中，该薄片包括具有第一表面和相对的第二表面的衬底主体，第一表面具有在其内形成的至少一个凹槽，衬底主体用于放置在第一和第二电子器件之间；以及在至少一个凹槽内部设置的至少一段焊料，加热所述至少加热焊料段并在第一和第二电子器件之间放置衬底主体时就使所述至少一个第一触点牢固地电连接到所述至少一个第二触点。
2.根据权利要求1的带有焊料的薄片，其中第二电子器件包括具有用于安装至少一个呈导电引脚形状的第一触点的至少一个第一开口的通孔器件，衬底主体具有用于安装该至少一个第一触点的至少一个第二开口，靠近至少一个第二开口设置至少一段焊料段。
3.根据权利要求1的带有焊料的薄片，其中第二表面包括在其内形成的至少一个第二凹槽以及在至少一个第二凹槽内部配置至少一段第二焊料段。
4.根据权利要求1的带有焊料的薄片，其中至少一段焊料段被分割成许多个焊料分割部分，每个焊料分割部分用于将一个第一触点电连接到一个第二触点。
5.根据权利要求4的带有焊料的薄片，其中衬底主体具有在至少一种凹槽内穿通薄片形成的多个通孔，在相邻的通孔之间配置各个焊料分割部分。
6.根据权利要求1中的带有焊料的薄片，其中衬底主体用非导电的材料制成。
7.一种与通孔器件同时使用的带有焊料的薄片，该薄片包括具有第一表面和相对的第二表面的衬底主体；用于安装第一电子器件中的第一电触点而穿通衬底主体形成的许多第一开口；以及与衬底主体的第一表面联接的许多焊料分割部分，为了在加热焊料分割部分时在第一电子器件中的第一电触点和通孔器件之间形成软焊连接，每个第一开口具有在其附近配置的一个或多个焊料分割部分。
8.根据权利要求7中的带有焊料的薄片，其中沿着衬底主体的长度方向的纵向列中形成一些第一开口。
9.根据权利要求7中的带有焊料的薄片，进一步包括在衬底主体内形成的多个通孔，这些通孔排列在衬底主体上以使这些通孔在每个引脚孔两侧形成至少一种通孔的情况下排成列。
10.根据权利要求7中的带有焊料的薄片，进一步包括在衬底主体的第一表面中形成的许多凹槽，每个凹槽具有与焊料分割部分截面互补的截面，以致每个焊料分割部分被牢固而紧密地镶嵌在一个凹槽内。
11.根据权利要求10中的带有焊料的薄片，其中每个凹槽横跨衬底主体的长度方向上延伸，凹槽具有一种环形截面。
12.根据权利要求10中的带有焊料的薄片，其中在包含沿着公共轴形成的多个第一开口的列的两侧形成一对凹槽。
13.根据权利要求10中的带有焊料的薄片，进一步包括在衬底主体中形成的多个通孔，这些通孔排列在衬底主体上以致在每个第一开口的两侧沿着包含通孔列的第一座标轴形成至少一个通孔，每个通孔充分地沿着第二座标轴延伸以致包围一个或多个凹槽。
14.根据权利要求13中的带有焊料的薄片，其中形成围绕一个第二开口的两个通孔。
15.根据权利要求13中的带有焊料的薄片，其中第二座标轴基本上与第一座标轴垂直。
16.根据权利要求13中的带有焊料的薄片，其中通孔将每个凹槽分成为多个凹槽分割部分，每个凹槽分割部分在一对通孔之间延伸。
17.根据权利要求13中的带有焊料的薄片，其中在凹槽分割部分之一内配置一个焊料分割部分。
18.根据权利要求7中的带有焊料的薄片，其中衬底主体是用非导电材料制成的。
19.一种与通孔器件同时使用的带有焊料的薄片，该薄片包括具有第一表面和相对的第二表面的衬底主体；用于安装第一电子器件的第一电触点而穿通衬底主体形成的多个第一开口；衬底主体中形成以使第一开口具有在其第一侧形成的第一凹槽和在其第二侧形成的第二凹槽的多个凹槽；衬底主体中形成的多个通孔，使通孔彼此留有间距以致在两个相邻通孔之间形成一个第一开口的情况下每个通孔横切第一和第二凹槽，通孔用于将凹槽分割成凹槽分割部分；以及多个焊料分割部分，为了形成第一电子器件的第一电触点和通孔器件之间的软焊连接，每个焊料分割部分配置在一个凹槽分割部分内以使每个第一开口具有最接近其一侧的焊料分割部分和最接近其第二侧的另一个焊料分割部分。
20.一种电连接器，用于与具有至少一个第二触点的第二电子器件电连接，该电连接器包括具有包含至少一个第一触点的第一表面的主体，该主体具有在最接近至少一个第一触点的第一表面中形成的至少一个凹槽；以及夹持配置在至少一种凹槽内的至少一段焊料段、贴着第二电子器件放置第一表面以使第一和第二触点对准，当加热所述至少焊料段时，第一和第二触点相互牢固接连并形成其间的电通路。
21.根据权利要求20的电连接器，其中主体包含许多分割的凹槽，每个凹槽安装一段焊料段，形成分割的凹槽以致在两个凹槽之间形成一个第一触点因此配置在两个凹槽内的焊料用于将一个第一触点电连接到一个第二触点。
22.根据权利要求20中的电连接器，其中第一触点包括从引脚触点和平面触点组成的组中选择出的触点。
23.一种带有焊料的薄片，用于将第一电子器件中的至少一个第一触点电连接到第二电子器件中的至少一个第二触点，该薄片包括具有第一表面和相对的第二表面的衬底主体；以及在衬底主体中形成的焊料开口内夹持配置的至少一个的焊料分割部分，至少一个焊料分割部分是可以到达衬底主体的第一和第二两个表面的，衬底主体在第一和第二电子器件之间定位使得当所述至少一个焊料分割部分被加热时该至少一个焊料分割部分提供至少一个第一触点和至少一个第二触点之间的软焊电连接。
24.根据权利要求23中的薄片，其中第一和第二电子器件各自包括大体上是平面的电子器件并且衬底主体的第一和第二表面大体上是平面。
25.根据权利要求23中的薄片，进一步包括在衬底主体中形成的多个通孔，每个焊料开口在两个有间隔的通孔之间延伸以致焊料开口打通到每个通孔。
26.根据权利要求23中的薄片，其中第一和第二电子器件中的每个器件包括从球格阵列型器件和印刷电路板组成的组中选择的一种器件。
27.根据权利要求23中的薄片，其中第一和第二触点中的每个触点包括从平面触点和焊球组成的组中选择的一种触点。
28.根据权利要求23中的薄片，其中衬底主体用非导电的材料制成。
29.一种将第一电子器件中的第一触点电连接到第二电子器件中的第二触点的方法，该方法包括提供具有第一表面和相对的第二表面的薄片；形成第一表面内的至少一个凹槽；在该至少一个凹槽内配置焊料段以致在该至少一个凹槽内夹持该焊料段；相对于薄片定位第一电子器件以致焊料段与第一触点对准；相对于薄片和第一电子器件定位第二电子器件以致第一和第二触点与在其间定位的薄片对准；以及加热焊料段，使在第一触点和第二触点之间形成牢固的软焊连接和电通路。
30.根据权利要求29中的方法，进一步包括在薄片内部形成至少一个安装第一触点的第一开口，其中第二电子器件包含至少一个安装第一触点的通孔。
31.根据权利要求29中的方法，进一步包括通过在薄片内形成至少一个通孔，将焊料段分割成多个焊料分割部分，至少一个通孔至少局部地包围至少一个凹槽以致在其内配置的焊料段被分割。
32.根据权利要求31中的方法，进一步包括形成大体上与至少一个凹槽平行的第二凹槽，第二凹槽包含第二焊料段，至少一个通孔包括在第一和第二凹槽之间延伸并至少局部地包围第一和第二凹槽的多个通孔，以致第一和第二焊料段被分割成多个焊料分割部分，通过至少两个焊料分割部分将每个第一触点电连接到一个第二触点。
全文摘要
本发明提供电连接器和带有焊料的薄片及牢固安装器件的方法，该带有焊料薄片(100)用于将第一电子器件连接到第二电子器件。薄片包括具有第一表面和相对第一表面的第二表面的衬底主体。第一表面具有在其中形成的凹槽(115，117)并包括在凹槽内配置的焊料段(130)。当加热焊料并在第一和第二器件之间放置薄片时，两个器件被连接。
文档编号B23K3/08GK1668168SQ20051005956
公开日2005年9月14日 申请日期2000年9月20日 优先权日1999年9月20日
发明者约瑟夫·S.·卡奇那, 詹姆斯·R.·扎诺利 申请人:纳斯因特普拉克斯工业公司