专利名称：具有通过热驱动实现连接和脱开元件的bga接头的制作方法
背景技术：
本发明在总体上涉及球结点阵列(BGA)式接头，该接头用于把电路板连接至BGA组件上，该BGA组件上以网格形式设置着焊接球，更具体地说，本发明涉及改进的BGA接头，该改进的BGA接头具有通过热驱动实现连接和脱开元件。
传统的半导体或集成电路(IC)通常由芯片构成，在现有技术中，芯片是指“组件”。传统的组件可以在两侧设有引入线，如DIPs，或在四侧设有引入线，如QFPs或TCPs。与这样的半导体和ICs相连的引入线的数目已经增加了，相应地，引入线之间的距离或节距减小了。引入线之间的距离的减小增加了把密集的引入线焊接在印刷电路板上的困难。在上述四侧设有引入线的QFPs或TCPs的情况下，由于引入线之间密集，引入线不容易焊接在电路板上。
为了满足这种情况，在半导体组件的底面上设有网格阵列的导电凸起，取代了传统的位于组件四侧的引入线。这些凸起通常具有与之物理相连的由焊接材料或金属制成的小球，在本领域中，这些凸起被称为BGA。BGA插座在半导体领域中是熟知的。
传统的BGA接头用于把BGA组件连接至电路板上，该电路板具有以网格形式设置的焊接球，该BGA接头包括绝缘板、包括绝缘板或绝缘接头基体。如公开号为No.8-330005的日本专利申请所述，接头基体上通常具有一系列的金属弹簧触点，这些触点与BGA组件的焊接球形成一一对应的关系。在BGA组件的焊接球和BGA接头的绝缘板的触点之间形成可选择地脱开的电连通，方法是使BGA组件保持与接头密贴。这要求BGA接头具有一个或多个推动元件，该推动元件把BGA组件压入BGA接头的插座。不幸地是，这种结构和BGA组件的焊接球与接头密贴的结果容易使焊接球碰伤或变形，因为需要很大的力才能使BGA组件保持与BGA接头相接触。
为了确保BGA组件的焊接球和BGA接头的触点之间形成可靠的电连通，这种结构需要在触点和焊接球的界面处施加较大的压力。因此，这要求接头具有一个推动元件，该推动元件使接头抵靠在BGA组件上，这使得接头的结构过于复杂。BGA接头的触点还必须足够长，以获得理想的弹性，相应地，它们的高度也增加了。不幸地是，随着长度的增加，每个导体的电感也增加了，这样，触点长度的增加导致导体的电感也增加。
因此，需要一种改进的BGA接头，其不要求推动元件，该推动元件会使得接头的整体结构复杂化，另外，也需要一种BGA接头，其可容易地插入BGA组件的容纳插座或从该BGA组件的容纳插座内取出。
发明概述因此，本发明的总的目的是提供一种改进的BGA接头，其不依靠压力触点装置，该接头的长度保持理想的最短，以不增加触点的电感。
本发明的另外一个目的是提供一种BGA接头，其不需要使接头密贴BGA组件的推动元件，从而保证BGA组件的焊接球不会被损坏。
本发明的另外一个目的是提供一种BGA接头，其外形减小至尽可能小。本发明的另外一个目的是提供一种改进的BGA接头，其具有热驱动元件，可选择地使BGA组件和BGA接头实现连接和脱开。
本发明的另外一个目的是提供一种改进的BGA接头，其具有通过热驱动实现连接和脱开的元件，使得不需要使BGA组件和BGA接头保持接触的压力元件，热驱动元件设置在BGA接头的表面上，并且进一步以如下图案设置，使热驱动元件在BGA接头的一个表面上的导电垫之间延伸。
为了达到这些目的，小轮廓的BGA接头采用了高阻加热器，其在设置于BGA接头上的数个导电垫的周围产生热量，当电流通过该加热器时，设置在BGA组件的接触表面上的一系列的焊接球或预制部分至少部分地熔化，这样，焊接球与BGA接头的导电垫5形成导电的、相互面对的关系。
根据本发明的一个主要方面，本发明的BGA接头包括板形的绝缘接头基体，该接头基体具有数个导电垫或凸起，导电垫设置在相对的前后(或上下)表面上，导电垫之间通过设置接头基体上的转接孔形成一一对应的电连通。数个导电的金属球设置在接头基体的后(下)表面上，这样，每个球都设置在一个导电垫上。高阻加热器设置于接头的一个表面上，特别是前(上)表面上，这样，加热元件在前表面上延伸，延伸的方式是在设置前表面上的各导电垫之间穿过。
根据本发明的BGA接头还包括板形的绝缘接头基体，该接头基体具有数个导电垫，导电垫设置在接头基体的相对的上下表面上，这些两个相对的表面上的导电垫之间通过导电的转接孔形成一一对应的电连通，该转接孔与导电垫电连通，穿过接头基体延伸。数个金属球设置在接头基体的下表面上，每个球都与一个导电垫电连通。特别是，高阻加热器是高阻发热金属丝，其以如下方式设置，即靠近接头基体的前表面，在各导电垫之间延伸。
通常，焊接球与BGA组件相关，BGA组件与接头基体的前表面的导电垫密贴，通过启动高阻加热器元件，电流通过高阻加热器以产生热量，使焊接球至少部分地熔化，并且焊接在接头的导电垫上。高阻加热器的位置靠近接头基体的前表面，这样，当金属丝启动时，BGA组件的焊接球可容易地与导电垫的触点相脱离。因此，BGA组件可容易地与BGA接头相连，也可容易地与BGA接头相脱离。
高阻加热器可包括一个或多个加热金属丝，如镍铬合金线，该金属丝靠近接头基体的前表面延伸。在接头基体的前表面上还可施加一层或多层高阻加热材料。该涂层可由汽化或喷溅等真空涂层方法形成，也可以由印刷或摄影刻印方法形成。
焊接球可以由传统的焊接材料、铜、任何其它金属或合金制成，焊接球可焊接和再焊接在接头的导电垫上。接头基体可由陶瓷材料、BT树脂和其它任何合成树脂、含玻璃细丝的复合树脂制成。
根据本发明的BGA接头可以固定在BGA组件上，也可从BGA组件上拆下，方法是简单地由高阻加热器对BGA组件的焊接球加热。通过单独加热，本发明可防止焊接球在较大的压力下被损坏，在没有加热元件的情况下，焊接球就将被损坏。焊接球对应导电垫的焊接可确保所需的电连通，在焊接球和导电垫之间的界面上不会产生不利的压力。因此，BGA接头不需推动元件。接头与组件的距离可以设置为等于接头基体的厚度，从而可使接头的轮廓和随之而来的触点的过渡电感尽可能地小。
通过下面的详细说明，本发明的这些和其它目的、特征和优点会一目了然，该详细说明将结合附图进行，附图中相同的标记代表相同的零件。
对附图的简要说明下面的详细说明将结合附图进行，附图中相同的标记代表相同的零件，其中
图1是根据本发明的BGA接头的一部分的放大截面图；和图2是BGA接头的透视图，其中示出了部分横截面。
对推荐实施例的说明如上所述，本发明最适合于在具有如图1所示的BGA结构的半导体之间或其它电子元件之间提供连接，其中，在半导体或组件10的下表面102上具有数个导电凸起或预制部分100。尽管在图1和2中预制部分100呈半球形的球11并且由焊接材料制成，可以理解，预制部分100可以与所图示的情况不同。
如图所示，BGA接头1包括板形接头基体2，该接头基体2由绝缘材料制成，具有数个导电垫或凸起3a、3b，导电垫3a、3b在前后(或上下)表面2a、2b上以网格形式排列。接头的导电垫3a、3b通过通孔或转接孔4形成一一对应的电连通，原因是传统的镀层101围绕着转接孔4的内侧延伸。
如图1所示，对应的数个焊接球5设置在导电垫3b上，该导电垫3b位于板形接头基体2的后表面2b上。一条镍铬合金线6在板形接头基体2的前表面2a的上方延伸，延伸的方式是在各导电垫3a之间穿过。合金线6用于高阻加热器7，接收来自电源(未示出)的电流，以在接头基体2的表面2a的周围产生热量。如图所示，合金线穿过接头基体2的通孔，以在导电垫3a的一对相邻的排104之间穿过。
如图1所示，在使用时，BGA接头1置于以电路板8的形式存在的电路元件的上方或表面上，电路板8可以是IC试验插座的基本电路板，以对BGA组件10进行试验。电路板8具有对应的数个导电垫9，这些导电垫9与接头基体2的后表面2b上的焊接球5形成一一对应的关系。在使用BGA接头1时，焊接球5焊接在导电垫9上。然后，把BGA组件10置于接头基体2的前表面2a上，使焊接球11与上表面2a的导电垫3a形成一一对应的关系。然后，启动高阻加热器7，以在板形接头基体2的前表面2a的周围产生热量。更重要的是，在BGA焊接球11的周围产生热量。(如图1所示)一旦加热器7启动，BGA组件10的焊接球11至少部分地熔化，并且使其固定在BGA接头1的前表面2a的导电垫3a上，以通过BGA接头1使BGA组件10和电路板8之间相连接。焊接球11的表面张力使其保持自身的形状，并且使BGA组件10和接头的第一触点3a之间产生可靠的连接。转接孔4的内部导电涂层101使第二触点3b和电路板8的导电垫9之间产生连接。
当BGA组件10必须从插座取出时，高阻加热器7再次启动，以在接头基体2的表面2a的周围产生热量。然后，BGA组件10的焊接球11再次部分地熔化，以允许BGA组件10从BGA接头1上拆下和与BGA接头1脱开。焊接球11的表面张力使其在熔化时在本质上不失去其形状，并且便于以此方式再次连接。
高阻加热器7可以由镍铬合金线制成，如图2所示，但也可以由钽线或其它适当的高阻加热线制成。另外，加热元件可以是导电的高阻涂层，该涂层可由汽化或喷溅等真空涂层方法在接头基体2的前表面2a上形成，也可以由摄影刻印方法或耐酸蚀刻方法在接头基体2的前表面2a上直接形成。在后一情况下，如图1的总体所示，接头基体2的前表面2a上的涂层可以有优点地与接头基体2的前表面2a上的导电垫3a同时形成。
在加热元件坐落在接头基体2的上表面2a上的情况下，推荐的方案是，加热元件在各导电垫3a之间以延伸的方式设置，如采用蛇形图案，而不接触导电垫3a，从而可防止导电垫3a和BGA电路之间的短路。当加热元件靠近导电垫但与该导电垫分离和位于该导电垫上方时，可以避免接触。如图2所示，加热元件7在以合金线6的形式存在时在导电垫3a的相邻的排104之间穿过，可以进一步在排104的端部穿过电路板8上的通孔106。
接头基体2的后表面2b上的焊接球5可以由铜、任何其它金属或合金制成，焊接球5可以既焊接在接头基体2的后表面2b上的导电垫3b上，又焊接在电路板8的导电垫9上。
接头基体2可由薄的、平片形状的坚韧绝缘材料制成，如由在BGA领域中采用的BT树脂、含树脂的复合玻璃纤维等制成。这种复合树脂的接头基体2也可具有叠层结构，包括信号传输层、接地层、Vcc层和布线层等。
如图所示的导电垫3a和3b呈由不同排104组成的网格状态，但是，应该理解，导电垫3a和3b可以同心或径向的图案设置在接头基体2的上表面2a上。
从上文的说明可知，根据本发明的BGA接头在接头基体的上表面2a上设有高阻加热器，从而允许BGA组件的焊接球可部分地熔化和再次熔化，以通过介入接头2固定在相关的电路板上或从该相关的电路板上拆下。
尽管已经图示和说明了本发明的推荐实施例。很明显，本领域的技术人员可以对本发明进行变化和修改，而不会脱离本发明的精神，本发明的保护范围由所附权利要求书确定。
权利要求
1.一种接头组件，在球结点阵列(BGA)结构的电子元件和电路元件之间建立电连通，该电子元件具有基体部分，该基体部分具有数个凸起的、导电的焊接球，所述BGA焊接球以第一预定图案设置在基体部分，所述BGA焊接球在被电源加热时熔化，所述电路元件以第二预定图案设置在基体部分，所述接头组件包括板形基体，其在所述BGA和电路元件之间建立导电界面，该基体具有预定的厚度，该厚度在所述基体的对应的第一和第二表面之间延伸，基体的第一表面，其上也以第一预定图案设有数个导电的第一触点，这样，当所述BGA元件与所述接头相接触时，所述焊接球与所述基体的第一触点对准并且相接触；基体的第二表面，其上也以第二预定图案设有数个导电的第二触点，所述基体进一步包括数个穿过所述基体延伸的转接孔，每个所述转接孔提供了一个导电通道，该导电通道穿过所述基体在基体的第一和第二表面之间延伸，使所述基体第一和第二触点电连通，当所述接头与所述电路元件相接触时，所述基体的第二触点与所述电路元件的导电轨迹电连通，热源，其包括在所述基体的第一表面附近有选择地产生热量的元件，该产生热量的元件进一步设置在所述基体的第一触点附近，这样，当所述BGA元件与所述接头相接触并且所述产生热量的元件被启动时，产生了热量，使所述焊接球至少部分地熔化，从而在所述焊接球和所述基体的第一触点之间产生电连通。
2.如权利要求1所述的接头组件，其中，所述产生热量的元件以蛇形图案设置在所述基体的第一触点附近。
3.如权利要求1所述的接头组件，其中，所述基体的第一触点在所述基体的第一表面上至少设置两排，所述产生热量的元件设置在相邻的所述基体的第一触点的排之间。
4.如权利要求1所述的接头组件，其中，所述产生热量的元件包括一定长度的高阻金属丝。
5.如权利要求4所述的接头组件，其中，所述高阻金属丝包括镍铬金属丝。
6.如权利要求4所述的接头组件，其中，所述高阻金属丝靠近所述基体的第一表面，但与所述基体的第一表面相分离。
7.如权利要求1所述的接头组件，其中，所述产生热量的元件靠近所述基体的第一表面，但与所述基体的第一表面相分离。
8.如权利要求1所述的接头组件，其中，所述产生热量的元件设置在所述基体的第一表面上，靠近所述基体的第一触点。
9.如权利要求1所述的接头组件，其中，所述基体的第一触点以所述第一预定图案设置在所述基体的第一表面上，分为一系列不同的排，所述产生热量的元件在相邻的所述基体的第一触点的排之间延伸。
10.如权利要求1所述的接头组件，其中，所述基体呈板形。
11.一种BGA接头组件，在半导体和电路元件之间建立电连通，该半导体在触点表面上设有球结点阵列(BGA)，所述BGA以第一预定图案设置在触点表面上，并且凸出所述半导体的触点表面，所述电路元件上具有数个导电轨迹，所述BGA接头组件包括绝缘接头体，其呈板形的基体，该基体包括设置在第一表面上的各个第一导电凸起部分和设置在第二表面上的各个第二导电凸起部分，所述第一导电凸起部分在第一表面上至少设置两个不同的排，各所述的排之间具有预定的距离，所述第一导电凸起部分进一步以一图案进行设置，该图案与所述焊接预制部分的第一图案相互匹配，这样，当所述半导体与所述接头体相接触时，每个第一导电凸起部分面对着唯一的焊接预制部分，所述基体具有数个限定了穿过所述基体的通道的通孔，该通孔与所述第一和第二导电凸起部分形成了一一对应的关系，所述通孔包括导电部分，该导电部分使所述第一和第二导电凸起部分电连通，所述接头体进一步包括产生热量的元件，该产生热量的元件进一步设置在所述第一导电凸起部分的附近，位于相邻的排之间，这样，当所述半导体与所述接头体和所述产生热量的元件相接触时，产生了热量，使所述焊接预制部分至少部分地熔化，从而在所述焊接预制部分和所述第一导电凸起部分之间产生电连通。
12.如权利要求11所述的BGA接头组件，其中，所述焊接预制部分包括焊接球。
13.如权利要求11所述的接头组件，其中，所述产生热量的元件包括高阻金属丝。
14.如权利要求11所述的BGA接头组件，其中，所述产生热量的元件与所述基体的第一表面相分离。
15.一种BGA插座，用于与半导体电连通，该半导体具有数条引入线，各引入线以球结点阵列延伸出来，球结点阵列包括数个导电焊接预制部分，该导电预制部分从所述半导体的表面上延伸出来，导电焊接预制部分受热时可熔化，所述焊接预制部分在所述半导体表面上以第一图案设置，所述插座包括电路板，其上设置着数个导电轨迹；接头基体，其具有相面对的第一和第二表面，该基体的第一表面具有数个第一导电部分，该基体的第二表面具有数个第二导电部分，所述第一导电部分也以所述的图案进行设置，该图案与所述焊接预制部分的第一图案相互匹配，这样，当所述半导体容纳在所述插座内时，一个焊接预制部分面对着唯一的第一导电部分，所述基体具有数个通孔，该通孔在所述第一和第二表面之间穿过所述基体，并且与所述第一和第二导电部分对准；所述通孔进一步包括与之相关的导电部分，以在所述基体的第一和第二表面之间限定了导电路径，从而使所述第一和第二导电部分电连通，细长的热源，其产生预定数量的热量，以有选择地在所述半导体和所述第一导电部分之间实现电连通和脱开，方法是至少部分地熔化所述焊接预制部分，以有选择地使第一导电部分与所述基体的第一导电部分相连接和相脱开。
16.如权利要求15所述的BGA插座，其中，所述基体的第一导电部分设有数个排，各排之间有相隔的空间，所述热源沿长度方向在相邻的排之间在相隔的空间内延伸。
17.如权利要求15所述的BGA插座，其中，所述热源包括以蛇形图案设置的高阻金属丝。
18.如权利要求16所述的BGA插座，其中，所述热源包括一定长度的高阻金属丝。
19.如权利要求15所述的BGA插座，其中，所述热源靠近所述基体的第一表面，但与所述基体的第一表面相分离。
20.如权利要求15所述的BGA插座，其中，所述热源靠近所述基体的第一表面和所述第一导电部分，但与所述基体的第一表面和所述第一导电部分相分离。
全文摘要
一种改进的接头组件(1),特别适用于对半导体装置进行试验,该半导体装置具有球结点阵列(BGA)结构(10),该半导体装置的表面上具有数个焊接球(11)。焊接球(11)与接头组件的相面对的导电部分(3a)相接触。产生热量的元件(7),如金属丝,靠近于接头组件的导电部分(3a),可有选择地启动,以产生热量,使所述焊接球(11)部分地熔化。用该方式可实现可靠的连接。
文档编号H01L23/32GK1252894SQ98804211
公开日2000年5月10日 申请日期1998年12月18日 优先权日1997年12月19日
发明者野田敦人, 冈野雅人, 藤井宏之 申请人:莫勒克斯有限公司