具有混合导电聚合物触头的电连接器组件的制作方法

1.本文的主题总体涉及电连接器组件。


背景技术：

2.向更小、更轻、更高性能的电子部件和更高密度的电路发展的趋势已经导致了印刷电路板和电子封装设计中的表面安装技术的发展。可表面安装封装允许电子封装(比如集成电路或计算机处理器)可分离地连接到电路板表面上的焊盘，而不是通过焊接在穿过电路板的电镀孔中的触头或引脚。表面安装技术可以允许增加电路板上的部件密度，从而节省电路板上的空间。
3.表面安装技术的一种形式包括插座连接器。插座连接器可以包括保持触头阵列的基板。一些已知的插座连接器具有可压缩以在主电路板和电子封装之间提供插入件的导电聚合物柱阵列。然而，已知的插座连接器具有低偏转和工作范围。导电聚合物可能随着时间表现出应力松弛，因为负载材料会破坏并不利地影响聚合物材料的交联。导电聚合物的材料可能随着时间经历永久变形或蠕变，导致插座连接器具有潜在的有限工作寿命，并且不能被重复使用。
4.仍需要一种包括具有延长工作寿命的改进触头的电连接器组件。


技术实现要素：

5.根据本发明，提供了一种电连接器组件。电连接器组件包括具有上表面和下表面的载体。下表面配置为面向主电路板。上表面配置为面向电子部件的部件电路板。载体包括穿过其中的多个触头开口。电连接器组件包括联接到载体并穿过相应触头开口的触头。每个触头具有在上配合界面和下配合界面之间延伸的导电聚合物柱。导电聚合物柱可在上配合界面和下配合界面之间压缩。导电聚合物柱包括内芯和外支撑体。内芯由第一材料制成。外支撑体由第二材料制成。第二材料的压缩永久变形低于第一材料。第一材料的电导率高于第二材料。
附图说明
6.图1是根据用于电气系统的示例性实施例的电连接器组件的分解图。
7.图2是根据示例性实施例的电气系统的电连接器组件的侧视图。
8.图3是根据示例性实施例的电连接器组件的一部分的剖视图，示出了联接到载体的触头之一。
9.图4是根据示例性实施例的电连接器组件的一部分的剖视图，示出了联接到载体的触头之一。
10.图5是根据示例性实施例的电连接器组件的一部分的剖视图，示出了联接到载体的一对触头。
11.图6是根据示例性实施例的电连接器组件的一部分的剖视图，示出了联接到载体
的一对触头。
12.图7是根据示例性实施例的电连接器组件的一部分的剖视图，示出了联接到载体的一对触头。
13.图8是根据示例性实施例的电连接器组件的一部分的剖视图，示出了联接到载体的一对触头。
14.图9是根据示例性实施例的电连接器组件的一部分的侧视图，示出了联接到载体的一对触头。
15.图10是根据示例性实施例的电连接器组件的一部分的侧视图，示出了联接到载体的触头。
16.图11是根据示例性实施例的电连接器组件的一部分的侧视图，示出了触头。
17.图12是根据示例性实施例的电连接器组件的一部分的侧视图，示出了触头。
具体实施方式
18.图1是根据用于电气系统102的示例性实施例的电连接器组件100的分解图。图2是根据示例性实施例的电气系统102的电连接器组件100的侧视图。电气系统102包括主电路板104和电气部件108的部件电路板106(以虚线示出)。电连接器组件100用于将部件电路板106与主电路板104电连接。在各种实施例中，电气部件108是电子封装，比如asic。例如，电气部件108可以包括安装到部件电路板106的芯片110。
19.主电路板104包括上表面112和下表面114。电连接器组件100安装到主电路板104的上表面112。在示例性实施例中，支撑板116设置在下表面114处，以加固主电路板104。电连接器组件100可以通过主电路板104联接到支撑板116，比如使用紧固件118。
20.在示例性实施例中，热板120(图1)热联接到电气部件108，以从电气部件108散热。例如，板120可以用于从芯片110散热。在各种实施例中，热板120可以是散热器或冷板。在替代实施例中可以使用其他类型的热板。在各种实施例中，板120可以联接到电连接器组件100和/或主电路板104和/或支撑板116。
21.在示例性实施例中，电连接器组件100包括用于接收电气部件108的可压缩界面。电连接器组件100通过部件电路板106电连接到芯片110。在示例性实施例中，热板120联接到芯片110的顶部，以从芯片110散热。支撑板116可用于将热板120和/或电气部件108和/或电连接器组件100固定到主电路板104。
22.在示例性实施例中，电连接器组件100包括保持多个触头200的插入件150。在示例性实施例中，触头200是导电聚合物触头。触头200可以是金属化颗粒互连。触头200配置为电连接到主电路板104，并且配置为电连接到组件电路板106，以在其间传输数据信号。触头保持在触头阵列中。在示例性实施例中，触头阵列配置为在可分离界面处联接到部件电路板106，并且配置为在可分离界面处联接到主电路板104。例如，触头200可以与部件电路板106形成焊盘栅格阵列(lga)界面，并且可以与主电路板104形成lga界面。
23.在各种实施例中，电连接器组件100包括支撑框架152，其保持插入件150并配置为保持电气部件108。支撑框架152可以是形成容纳电气部件108的插座的插座框架。插入件150包括保持触头200的载体154。载体154联接到支撑框架152。例如，支撑框架152可以包括容纳电气部件108的插座开口156。载体154保持在插座开口156中，用于与电气部件108比如
部件电路板106连接。支撑框架152用于相对于插入件150和触头200定位部件电路板106。可以使用紧固件118将支撑框架152固定到主电路板104和/或支撑板116。热板120可以联接到支撑框架152。可选地，支撑框架152可以相对于电气部件108定位热板120，从而限制热板120对电气部件108的压缩。在替代实施例中，插入件150可以不具有支撑框架152。
24.图3是根据示例性实施例的电连接器组件100的一部分的剖视图，示出了联接到载体154的触头200之一。插入件150包括保持触头200的载体154。载体154可以是支撑触头200的板或膜。载体154由介电材料制成，以电隔离触头200。例如，载体154可以是聚酰亚胺膜。载体154包括上表面160和下表面162。载体154包括在上表面160和下表面162之间延伸的多个触头开口164。触头开口164接收触头200。在各种实施例中，触头200原位模制到载体154中。例如，触头200的材料在模制过程中穿过触头开口164，以在上表面160上方和下表面162下方形成触头200。触头200可以在单个模制步骤或多个模制步骤中模制。在各种实施例中，触头200可以通过传递模塑、压缩模塑、注射模塑、分配、印刷等形成。
25.在示例性实施例中，每个触头200包括在触头200顶部的上配合界面204和触头200底部的下配合界面206之间延伸的导电聚合物柱202。导电聚合物柱202可在上配合界面204和下配合界面206之间压缩。上配合界面204和下配合界面206形成可分离配合界面。上配合界面204和下配合界面206可以形成上lga和下lga。在各种实施例中，导电聚合物柱202可以包括沿着导电聚合物柱202的至少一部分的金属化颗粒互连。
26.在示例性实施例中，每个触头200的导电聚合物柱202包括载体154的上表面160上方的上部210和载体154的下表面162下方的下部212。上部210在上表面160和上配合界面204之间延伸。下部212在下表面162和下配合界面206之间延伸。在示例性实施例中，导电聚合物柱202为截头圆锥形。例如，上部210为截头圆锥形，下部212为截头圆锥形。例如，上部壁220在上表面160和上配合界面204之间呈锥形，下部壁222在下表面162和下配合界面206之间呈锥形。上部210在上表面160处具有第一上直径并且在上配合界面204处具有小于第一上直径的第二上直径。下部212在下表面162处具有第一下直径并且在下配合界面206处具有小于第一下直径的第二下直径。
27.在示例性实施例中，导电聚合物柱202包括内芯230和外支撑体232。外支撑体232包括中心孔234。内芯230位于中心孔234中。在各种实施例中，中心孔234可以是圆柱形的，内芯230可以是圆柱形的。外支撑体232围绕内芯230。在示例性实施例中，内芯230和外支撑体232由不同的材料制成。例如，内芯230由第一材料制成，比如导电聚合物材料，外支撑体232由第二材料制成，比如非导电聚合物材料。第一材料的电导率高于第二材料。例如，内芯230由聚合物材料制成，该聚合物材料具有嵌入在聚合物基础材料中的导电颗粒，比如银颗粒。内芯230通过内芯230的第一材料在内部导电。内芯230在上配合界面204和下配合界面206之间形成导电路径。
28.在示例性实施例中，外支撑体232的第二材料的压缩永久变形低于第一材料。压缩永久变形是去除力后剩余的永久变形量。第二材料的较低压缩永久变形意味着第二材料的较少永久变形。换句话说，当力被移除时，第二材料具有更大的恢复形状的能力。在各种实施例中，外支撑体232由非导电聚合物材料制成，比如硅橡胶材料，比如热固化橡胶。内芯230可与外支撑体232一起压缩，并且外支撑体232为内芯230提供压缩支撑。外支撑体232用于将内芯230返回到释放或非压缩状态。当释放时，外支撑体232压靠在内芯230上，以使内
芯230返回到正常的未压缩位置。外支撑体232的第二材料的弹性降低了导电聚合物柱202的永久变形或蠕变(例如内芯230的材料的永久变形或蠕变)。外支撑体232增加了导电聚合物柱202的弹性。
29.在示例性实施例中，外支撑体232在载体154上形成就位。例如，外支撑体232通过使用第一模具的第一模制件固定到载体154。外支撑体232包括中心孔234。可选地，中心孔234可以在模制过程中形成。可替代地，中心孔234可以在模制之后形成，比如通过钻孔或移除外支撑体232的一部分。在各种实施例中，内芯230通过外支撑体232的中心孔234中的第二模制件固定到外支撑体232。内芯230在上配合界面204和下配合界面206之间限定了电路径。外支撑体232为内芯230提供机械支撑。外支撑体232的弹性增加了触头200的整体弹簧特性，并通过减少或消除内芯230的永久变形或蠕变延长了触头200的工作寿命。
30.在替代实施例中，内芯230可以在外支撑体232之前固定到载体154。例如，内芯230可以在第一模制过程中模制到载体154上，并且外支撑体232通过第二模制过程模制在内芯230上。
31.图4是根据示例性实施例的电连接器组件100的一部分的剖视图，示出了联接到载体154的触头200之一。在所示实施例中，触头200的内芯230包括上盖236和下盖238。上盖236设置在上配合界面204处，下盖238设置在下配合界面206处。
32.上盖236和下盖238与内芯230一体形成。例如，上盖236和下盖238在形成内芯230的模制过程中形成。在各种实施例中，上盖236部分覆盖外支撑体232的顶部。在其他各种实施例中，上盖236完全覆盖外支撑体232的顶部。外支撑体232的顶部支撑上盖236。当触头200被释放时，外支撑体232向外压靠着上盖236，以将触头200返回到释放位置。上盖236增加了内芯230在上配合界面204处的表面积，用于与部件电路板106电连接。在各种实施例中，下盖238部分覆盖外支撑体232的底部。在其他各种实施例中，下盖238完全覆盖外支撑体232的底部。外支撑体232的底部支撑下盖238。当触头200被释放时，外支撑体232向外压靠着下盖238，以将触头200返回到释放位置。下盖238增加了内芯230在下配合界面206处的表面积，用于与主电路板104电连接。
33.图5是根据示例性实施例的电连接器组件100的一部分的剖视图，示出了联接到载体154的一对触头200。在所示实施例中，与图3和4所示的实施例相比，外支撑体232在载体154处变宽。例如，上部壁220和下部壁222以约45
°
逐渐变细。
34.在示例性实施例中，外支撑体232成形为填充触头200之间的间隙240。例如，外支撑体232可以邻接相邻的外支撑体232。在所示实施例中，外支撑体232在上部210的基部和下部212的基部处彼此接触。外支撑体232的加宽基部为触头200提供了额外的机械支撑。因为外支撑体232是不导电的，所以外支撑体232能够定位成彼此非常接近或者甚至彼此接触，同时仍为内芯230提供电绝缘。
35.图6是根据示例性实施例的电连接器组件100的一部分的剖视图，示出了联接到载体154的一对触头200。在所示实施例中，与图3和4所示的实施例相比，外支撑体232被加宽。外支撑体232沿着整个高度变宽，以便为内芯230提供更好的支撑。在所示实施例中，上部壁220和下部壁222是矩形的，而不是锥形的。
36.图7是根据示例性实施例的电连接器组件100的一部分的侧视图，示出了联接到载体154的一对触头200。在所示实施例中，外支撑体232彼此集成作为上片250和下片252。上
片250和下片252联接到载体154，从而分别联接到载体154的上表面160和下表面162。上片250和下片252可以完全覆盖或基本覆盖载体154，并为所有触头200限定外支撑体232。上片250接合触头200的内芯230，下片252接合触头200的内芯230。
37.上片250包括上开口254。下片252包括下开口256。上开口254和下开口256与触头开口164对齐。内芯230穿过触头开口164、上开口254和下开口256。在所示实施例中，内芯230包括在上片250的外表面260上方延伸的上尖端264，内芯230包括在下片252的外表面262下方延伸的下尖端266。外支撑体232基本填充内芯230之间的间隙240。例如，上片250基本填充内芯230的上部之间的空间，下片252基本填充内芯230的下部之间的空间。外支撑体232为内芯230提供机械支撑。例如，当内芯230被压缩时，内芯230向外弯曲成与上片250和下片252接合。
38.在示例性实施例中，通过将内芯230在载体154上模制就位，内芯230被固定到载体154。具有相应开口254、256的上片250和下片252围绕内芯230放置在载体154上。上片250和下片252可以固定到载体154，比如使用粘合剂。
39.图8是根据示例性实施例的电连接器组件100的一部分的侧视图，示出了联接到载体154的一对触头200。在所示实施例中，外支撑体232彼此集成作为上片250和下片252。在所示实施例中，上片250和下片252在载体154和内芯230上形成就位，而不是放置到载体154上的分离预成型片。例如，上片250和下片252被模制到内芯230之间的间隙240中。
40.图9是根据示例性实施例的电连接器组件100的一部分的侧视图，示出了联接到载体154的一对触头200。在所示实施例中，外支撑体232彼此集成作为上片250和下片252。在示例性实施例中，在上片250和下片252形成在载体154上之后，内芯230被添加到结构中。例如，上片250和下片252可以模制到载体154的上表面160和下表面162上。开口254、256可以在模制过程中或在模制之后形成，比如通过穿过片250、252钻孔。然后，内芯230可以在片250、252和载体154中形成就位。在所示实施例中，内芯230可以是穿过上片250和下片252的圆柱形，而不是锥形，这可以使加工更简单。与锥形芯相比，内芯230的圆柱形形状可以形成更均匀的柱，以改善力偏转。
41.图10是根据示例性实施例的电连接器组件100的一部分的侧视图，示出了联接到载体154的触头200。在所示实施例中，内芯230包括在上片250的外表面260上方延伸的上尖端264和在下片252的外表面262下方延伸的下尖端266。尖端264、266接合部件电路板106和主电路板104。外支撑体232(例如上片250和下片252)基本填充内芯230之间的间隙240。当组件被压缩时，内芯230被压缩。内芯230在被压缩时向外弯曲。外支撑体232为内芯230提供机械支撑。释放空间270、272设置在上片250上方和下片252下方。当内芯230被压缩时，释放空间270、272允许片250、252向外弯曲。
42.图11是根据示例性实施例的电连接器组件100的一部分的侧视图，示出了触头200。在所示实施例中，外支撑体232形成为用于内芯230的单个整体结构。例如，外支撑体232不是提供分离的载体、上片和下片，而是支撑所有内芯230的单个非导电聚合物片280。非导电聚合物片280限定了用于内芯230的载体。非导电聚合物片280包括容纳内芯230的开口282。内芯230可被模制到开口282中。尖端264、266延伸超过片280的上表面284和下表面286。
43.图12是根据示例性实施例的电连接器组件100的一部分的侧视图，示出了触头
200。在所示实施例中，触头200的内芯230包括沿着片280延伸的上盖236和下盖238。