DE69736722T2

DE69736722T2 - Steckverbinder hoher Kontaktdichte

Info

Publication number: DE69736722T2
Application number: DE69736722T
Authority: DE
Inventors: Timothy A. Dillsburg Lemke; Timothy W. Etters Houtz
Original assignee: FCI SA; Framatome Connectors International SAS
Current assignee: FCI SA
Priority date: 1996-10-10
Filing date: 1997-10-10
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2017-10-11
Also published as: CZ122299A3; EP0836243A2; CZ298529B6; WO1998015989A1; US8167630B2; US6325644B1; HUP9904238A3; BR9712296B1; CN1510788A; CN1179636A; US7168964B2; WO1998015991A1; AU730360B2; DE69736721D1; DE69736682T2; HU229923B1; CN1655405A; PL192236B1; ATE340424T1; CN1510788B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder hoher Kontaktdichte nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher elektrischer Verbinder ist aus der WO 94/13034 A bekannt.
Der Trend, große elektronische Geräte, insbesondere tragbare Geräte, für den persönlichen Gebrauch zu verkleinern und solchen Geräten zusätzliche Funktionalitäten hinzuzufügen, hat dazu geführt, alle Komponenten zu miniaturisieren, insbesondere elektrische Verbinder. Anstrengungen elektrische Verbinder zu miniaturisieren, beinhaltet, den Abstand zwischen Anschlüssen bei linearen Einzel- oder Doppelreihen-Verbindern zu verringern, so dass eine relative große Anzahl von Eingangs-/Ausgangsleitungen durch Verbinder miteinander verbunden werden können, die in einem eng umgrenzten Bereich auf Substrate passen, die zur Aufnahme von Verbindern vorgesehen sind. Der Trend zur Miniaturisierung war ebenfalls begleitet von einer Bewegung hin zur Bevorzugung der Oberflächenmontagetechniken (SMT) zur Montage von Komponenten auf Leiterplattenplatinen. Das Zusammenwirken der steigenden Verwendung der SMT-Technik und der erforderliche geringe Abstand der Anschlüsse linearer Verbinder haben dazu geführt, dass man sich den Grenzen der SMT-Technik für große Stückzahlen und preisgünstigen Verfahren nähert. Den Abstand der Anschlüsse zu verringern, erhöht das Risiko benachbarte Lötflecken oder Anschlüsse während des Aufschmelzens der Lötpaste kurzzuschließen. Um das Bedürfnis nach einer erhöhten Eingangs-/Ausgangsdichte zu befriedigen, wurden Matrixverbinder vorgeschlagen. Solche Verbinder haben eine zweidimensionale Matrix von Anschlüssen, die auf einem isolierenden Substrat montiert sind und eine verbesserte Dichte bereitstellen können. Diese Verbinder weisen jedoch bestimmte Schwierigkeiten bezüglich deren Verbindung mit Schaltkreisplatinen durch die SMT-Technik auf, da die oberflächenmontierten Anschlussfahnen der meisten, wenn nicht aller Anschlüsse nahe dem Verbinderkörper angeordnet sein müssen. Das führt dazu, dass die verwendeten Montagetechniken sehr zuverlässig sein müssen, da es schwer ist, die Lötverbindungen visuell zu inspizieren oder sie, wenn sie defekt sind, zu reparieren. Bei der Montage eines integrierten Schaltkreises (IC) auf einem Kunststoff- oder Keramiksubstrat ist die Verwendung einer Kugelgittermatrix (BGA) oder anderer ähnlicher Anordnungen üblich geworden. Bei der Kugelgittermatrixanordnung sind kreisrunde Lötzinnkugeln auf der integrierten Schaltkreisanordnung auf elektrischen Strompfaden eines Schaltkreissubstrates positioniert, auf dem eine Schicht Lötpaste angebracht wurde, typischerweise unter Verwendung einer Abschirmung oder Maske. Die Gesamtheit wird anschließend auf eine Temperatur aufgeheizt, bei der die Lötzinnpaste und mindestens ein Teil der Lötzinnkugeln oder alle Lötzinnkugeln schmelzen und sich mit einem darunter liegenden leitenden Pfad, der auf dem Schaltkreissubstrat gebildet ist, verschmelzen. Der integrierte Schaltkreis wird somit mit dem Substrat verbunden, ohne dass dazu externe Kabel auf dem integrierten Schaltkreis benötigt werden.
In vielen neuerlichen Patenten sind Anstrengungen Produkte mit der SMT-Technologie zu miniaturisieren, beschrieben.
Die Patentanmeldung WO 98/15990 beschreibt eine Kugelgittermatrix(BGA)-Technologie, die angewendet wird bei einem flachbauenden Platine-zu-Platine-Verbindersystem, bei dem nur die Verringerung der Höhe der Anordnung notwendig ist. Zu diesem Zweck werden Kontakte und Lötzinnelemente so konstruiert, dass sie so kompakt wie möglich sind.
Die WO 97/20454 beschreibt einen hochdichten Verbinder, der eine elektronische Anordnung mit einem Lötzinnelement und eine elektrische Schaltkreisplatine verbinden kann, bei dem der Kontakt einen oberflächenmontierten Bereich aufweist mit einer konvexen Bodenfläche, dessen Form mindestens einen unteren Bereich einer Kugel simuliert, die eine Lötzinnkugel darstellt.
Die US-A-5 593 322 betrifft einen Verbinder hoher Dichte mit auf der Oberfläche des Bodens eines Steckverbinders angeordneten Schmelzkugelkontakten, um eine Komponente auf der Oberfläche einer Leiterplatine mit der gut bekannten BGA-Technologie zu verbinden, bei dem Kunststoffträger auf seinen vier Oberflächen mit Metallstreifen versehen sind und mit einem Leiterpfad verbunden sind, der auf der Unterseite der Oberfläche des isolierenden Körpers angeordnet ist. Dann wird der Verbinder auf die Leiterplatte einer Lötzinnkugel verlötet, die auf den Leiterpfaden befestigt ist.
Es ist ebenfalls aus der US-A-4 767 344 bekannt, dass eine elektrische Verbindung mit einem Körper aus schmelzbarem Material hergestellt werden kann. Da jedoch eine bestimmte Menge Lötzinn den Stiftkontakt umgibt und einen vorbestimmten Bereich entlang der Länge des Stiftes umhüllt, ist dieses Verfahren nicht bei einem Verbinder hoher Dichte (mit einem kleinen Abstand zwischen Reihen und Spalten) anwendbar, der mit dem Oberflächenmontageverfahren hergestellt wird.
Die Patentanmeldung WO 96/42123, angemeldet vom gleichen Anmelder, beschreibt Komponenten, bei denen Kontakte mit kleinem Querschnitt verwendet werden, die eine gebogene Anschlusszunge aufweisen, auf der schmelzbares Material angeordnet ist.
Die EP 0 591 772 A1 lehrt eine andere Art Lötzinnverbinder mit mehrschichtigen Leiterplattenplatinen zu verbinden, bei der Kontaktpfade verwendet werden. Diese Lehre beschränkt sich jedoch auf Komponenten ohne Kontakte innerhalb eines isolierenden Gehäuses.
Die US-A-5 495 668 lehrt die Verwendung von Verbindungen zwischen einem Halbleiterchip und einer Leiterplattenplatine. Die Verbindungen werden durch Drähte hergestellt, an deren Enden Lötzinnkugeln angebracht sind. Wiederum sind die Komponenten nicht in einem isolierenden Gehäuse angeordnet und es sind keine Kontaktzungen vorgesehen zur weiteren Verbindung mit einem Gegenstecker.
Die US-A-5 131 871 bezieht sich auf eine Konstruktion die in der Lage ist, Spannungen in einem Verbinderblock in einem hochdichten Verbinder zu reduzieren. Da die Wände, die eine Öffnung definieren, dünn sind, schlägt die Erfindung vor, diese durch Vorsprünge zu verstärken. Diese Vorsprünge weisen Trägermittel für einen Kontakt auf, sichern diesen aber nicht durch Deformation.
Die US-A-5 358 417 lehrt einen Leistungsverbinder mit einem Isoliergehäuse, durch welches sich eine Mehrzahl von Kabeln erstreckt. Der Kontakt des Endes dieser Kabel erscheint auf einem Pfad und Drähte dieser Kabel werden durch ein leitendes Gel verbunden, welches in der Lage ist, die Drähte und Pfade ohne Lötzinnkugeln in Position zu halten.
Die EP 0 782 220 A2 bezieht sich auf Haltemittel innerhalb von Öffnungen in einem Körper. Die Haltemittel werden durch Rastmittel dargestellt, die auf die leitenden Drähte von Flachbandkabeln einwirken.
Andere Patente beziehen sich auf Erfindungen, welche den Benetzungseffekt während des Lötvorgangs reduzieren. Zum Beispiel lehrt die WO 97/45896 einen kleinen Verbinder für Mobiltelefone, bei dem die Länge des Kontaktes zwischen seinen beiden Enden klein ist. Da eines der Enden dazu vorgesehen ist, auf der Oberfläche angebracht zu werden, welches das Lötzinn für die Oberflächenmontage aufnimmt, ist ein Bereich dieses Kontaktes nur mit einer Mittelplattierung versehen, um das Lötzinnkriechen zu verhindern.
Die US-A-3 864 004 beschreibt einen Schaltkreisplatinenverbinder mit einem Bereich des Federkontakts, der mit einer Lötzinn-resistenten Beschichtung versehen ist, um sicherzustellen, dass kein Kriechen von geschmolzenem Lötzinn nach oben zur Feder hin auftritt.
Die DE-PS 3 712 691 lehrt ebenfalls einen beschichteten elektrischen Steckerstift mit einer Zwischenschicht aus Nickel als Antidiffusionsbarriere.
Die US-A-5 453 017 beschreibt die Verwendung einer Beschichtung aus nicht lötbarem Material, so dass Lötzinn nicht an der Längsseite haften bleibt.
Während die Verwendung der BGA-Technik und ähnlicher Systeme zur Verbindung eines integrierten Schaltkreises mit einem Substrat viele Vorteile haben, so müssen entsprechende Mittel zur Montage eines elektrischen Verbinders oder ähnlicher Komponenten an einer elektrischen Schaltkreisplatine (PWB) oder anderen Substraten noch entwickelt werden. Es ist in den meisten Situationen wichtig, dass die das Substrat berührenden Flächen der Lötzinnkugeln coplanar sind, um eine im Wesentlichen flache Montagefläche zu bilden, so dass bei der Endmontage die Kugeln schmelzen und das Lötzinn gleichmäßig auf einem ebenen Leiterplattensubstrat verlötet wird. Alle signifikanten Differenzen in der Lötzinncoplanarität auf einem vorgegebenen Substrat können zu einer schlechten Verlötung führen, wenn der Verbinder auf einer Leiterplattenplatine aufgelötet wird. Um eine hohe Lötzuverlässigkeit zu erzielen, stellen Anwender sehr hohe Anforderungen an die Coplanarität, üblicherweise in der Größenordnung von 0,102 mm (0,004 inch). Die Coplanarität der Lötzinnkugeln wird durch die Größe der Lötzinnkugeln und deren Positionierung auf dem Verbinder beeinflusst. Die Endgröße der Kugel hängt vom Gesamtvolumen des Lötzinns ab, welches ursprünglich in der Lötzinnpaste und den Lötzinnkugeln zur Verfügung steht. Bei der Anbringung von Lötzinnkugeln auf einem Verbinderkontakt stellen diese Überlegungen besondere Herausforderungen dar, da Variationen im Volumen des Verbinderkontakts, der in der Lötzinnmasse aufgenommen ist, die mögliche Variabilität der Größe der Lötzinnmasse beeinträchtigen und somit auch die Coplanarität der Lötzinnkugeln auf dem Verbinder entlang der Montagefläche. Ein weiteres Problem, das beim Verlöten von Verbindern mit einem Substrat auftritt, ist, dass die Verbinder oft isolierende Gehäuse mit relativ komplexen Formen aufweisen, zum Beispiel solche mit mehreren Hohlräumen. Restspannungen in solchen thermoplastischen Gehäusen können von dem Spritzgussverfahren herrühren, von dem Aufbauen von Spannungen als Ergebnis der Kontakteinfügung oder von der Kombination beider Effekte. Diese Gehäuse können entweder ursprünglich oder nach dem Aufheizen auf Temperaturen, die bei dem SMT-Verfahren notwendig sind, wie Temperaturen, die notwendig sind, um die Lötzinnkugeln zu schmelzen, verzogen werden.
Ein solches Verziehen der Gehäuse kann zu einer dimensionalen Fehlpassung zwischen der Verbinderanordnung und der Leiterplattenplatine führen, was zu einem unzuverlässigen Verlöten führt, da die oberflächenmontierten Elemente, wie Lötzinnkugeln, nicht ausreichend in Kontakt mit der Lötzinnpaste oder vor dem Verlöten nicht dicht genug an der Leiterplattenplatine stehen.
Die WO 94/13034 A beschreibt einen Steckverbinder hoher Kontaktdichte mit in einer Matrix, bestehend aus mehreren Zellen und Spalten, angeordneten Kontakten zur Montage auf der Oberfläche eines Substrates mit leitenden Elementen, mit Kontakten mit einem unteren Bereich, der eine Anschlussfahne zur elektrischen Verbindung mit einem der leitenden Elemente aufweist, einen Basisbereich aus isolierendem Material, in dem die Kontaktmatrix aufgenommen ist, wobei der Basisbereich eine Außenseite aufweist, die gegenüber dem Substrat anordbar ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Verbinder hoher Kontaktdichte anzugeben, der zuverlässig und effektiv auf Substraten durch Oberflächenmontagetechniken montiert werden kann.
Dies wird mit einem elektrischen Verbinder hoher Kontaktdichte erreicht, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Elektrische Verbinder gemäß der vorliegenden Erfindung haben eine hohe Eingangs-/Ausgangsdichte und sichern eine zuverlässige Befestigung an Leiterplattensubstraten durch SMT-Techniken. Diese Verbinder weisen eine hohe Coplanarität entlang der Montagefläche auf.
Elektrische Verbinder gemäß der vorliegenden Erfindung sind solche, bei denen ein oder mehrere Anschlüsse durch ein schmelzbares elektrisch leitendes Material mit einem Substrat verbindbar sind. Dieses schmelzbare elektrisch leitende Material ist eine Lötzinnkugel, die aufgeschmolzen werden kann, um einen primären elektrischen Strompfad zwischen dem Anschluss und dem Schaltkreissubstrat herzustellen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Der erfindungsgemäße Verbinder wird im Folgenden unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, in der zeigen:
1 eine Draufsicht auf einen Buchsenverbinder gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verbinders in der vorliegenden Erfindung;
2 eine Endansicht des Buchsenverbinders gemäß 1;
3 eine Draufsicht auf ein Steckelement der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine Endansicht des Steckelements gemäß 3;
5 eine Endansicht des Buchsenverbinders und Steckverbinders gemäß der 1 bis 4 in nicht zusammengestecktem Zustand;
6 eine Draufsicht auf eine Buchse, die bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines Buchsenverbinders nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
7 eine Endansicht der in 1 gezeigten Buchse;
8 eine Draufsicht auf das Steckelement der zweiten bevorzugten Ausführungsform eines Steckverbinders nach der vorliegenden Erfindung;
9 eine Endansicht des Steckelements;
10 eine Endansicht der zusammengesteckten Buchse und des Steckers, wie in den 6 bis 9 gezeigt.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Die 1 bis 5 illustrieren eine bevorzugte Ausführungsform eines Satzes zusammensteckbarer Verbinder nach der vorliegenden Erfindung. Wie man insbesondere in den 1 und 2 sieht, enthält dieser Satz eine Buchse, die allgemein das Bezugszeichen 236 trägt. Diese Buchse umfasst ein isolierendes Gehäuse, bezeichnet mit 238, welches eine Innenseite 240, eine Seitenwand 242 und eine äußere Seite 244 aufweist. Das Gehäuse weist ebenfalls sich gegenüberliegende Ausrichtungsvorsprünge 246 und 248 auf. Auf der Innenseite des Gehäuses sind Kontakte 250 und 252 angeordnet, die jeweils Bereiche aufweisen, die sich voneinander wegbiegen und anschließend zu einem Kontaktpunkt konvergieren, von dem aus sie wiederum divergieren. Kontakte 251 auf dem Boden 231 montiert. Lötzinnkugeln, wie beispielsweise Lötzinnkugel 254 sind auf der Platinenseite der Kontakte 250 und 252 wie oben beschrieben montiert. Mit Bezug auf die 3 und 4 weist dieser Satz ebenfalls einen Stecker auf, der allgemein das Bezugszeichen 258 trägt, der ein isolierendes Gehäuse 260 aufweist mit einer Innenseite 262, einer peripheren Seitenwand 264 und einer Außenseite 266. An einem Ende des Gehäuses ist ein Paar vertikaler Endwände 268 und 270 angeordnet mit einem mittleren Endausschnitt 272. Am gegenüberliegenden Ende des Gehäuses ist ein weiteres Paar Endwände 274 und 276 mit einer mittleren Endaussparung 278 angeordnet. Von der Innenseite des Gehäuses erstreckt sich eine Mehrzahl von Kontakten, wie beispielsweise Kontakt 280 aus Schlitzen, wie beispielsweise Schlitz 282. Auf jedem dieser Kontakte ist eine Lötzinnkugel 284 aufgeschmolzen. Diese Kontakte sind in einer versetzten Anordnung verteilt. Zum Beispiel Kontakt 286 ist gegenüber Kontakt 280 versetzt, so dass Kontaktreihen enger zusammen angeordnet werden können, was die Kontaktdichte erhöht. Mit Bezug insbesondere auf 5 erkennt man, dass jeder Kontakt in dem Stecker, wie beispielsweise Kontakt 280 vertikal mit einem der Paare konvergierender Kontakte wie beispielsweise Kontakte 250 und 252 in der Buchse ausgerichtet ist und zwischen diesen konvergierenden Kontakte gefügt ist. Man sieht ebenfalls, dass die Ausrichtungsvorsprünge 246 und 248 in die Endaussparung 272 und 278 im Stecker eingreifen.
Die 6 bis 10 zeigen eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines Satzes zusammensteckbarer Verbinder. Der Stecker weist allgemein das Bezugszeichen 290 auf. Dieser Stecker umfasst ein Gehäuse 292 mit einer Bodenwand 294 und einer peripheren Seitenwand 296, sowie sich gegenüberliegende Ausrichtungsvorsprünge 298 und 300. Die Bodenwand des Gehäuses hat eine Innenseite 302 und eine Außenseite 304. Signalkontakte, wie beispielsweise Kontakt 306, erstrecken sich von der Innenseite 302 aus. Man erkennt, dass die Signalkontakte ebenfalls versetzt in alternierenden Reihen angeordnet sind, um die Kontaktdichte zu erhöhen. Der Stecker weist ebenfalls Erdungs- oder Leistungskontakte 310, 312, 314, 316 auf, die benachbart jeder der Seiten des Steckers parallel zu einer Seite der Seitenwand angeordnet sind. Auf der Außenseite des Bodens sind Signalkontaktlötzinnkugeln, wie beispielsweise Lötzinnkugel 318 und Leistungs-/Erdungskontaktlötzinnkugeln, wie beispielsweise Lötzinnkugeln 320 angeordnet, die auf deren jeweiligen Kontakten auf die gleiche Weise aufgeschmolzen sind, wie dies mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Die Buchse trägt allgemein das Bezugszeichen 322 und weist ein isolierendes Gehäuse 324 auf, welches eine Bodenwand 326, eine periphere Seitenwand 328 und Aufnahmeausnehmungen für Ausrichtungsvorsprünge 330 und 332 auf. Die Bodenwand hat ebenfalls eine Außenseite 334 und eine Innenseite 336. Von der Innenseite gehen Signalkontakte wie Kontakte 338 und 340 aus. Die Kontakte in benachbarten Querreihen sind ebenfalls axial versetzt und ermöglichen eine höhere Kontaktdichte. Parallel zu jeder Seite der peripheren Wand sind seitliche Leistungs- oder Erdungskontakte 342, 344, 346 und 350 angeordnet. Auf der Außenseite des Bodens ist für jeden Signalkontakt eine Lötzinnkugel, wie beispielsweise Lötzinnkugel 352 vorgesehen. Es gibt ebenfalls Lötzinnkugeln, wie beispielsweise Lötzinnkugel 354 zum Befestigen eines jeden Leistungs- oder Erdungskontaktstiftes. In 10 erkennt man, dass der Stecker 290 in die Buchse 322 eingreift.
Wie bereits gesagt, müssen Komponenten, wie beispielsweise elektrische Verbinder, die auf Schaltkreissubstraten mit SMT-Techniken montiert sind, sehr anspruchsvolle Anforderungen an die Coplanarität erfüllen. Wenn enge Toleranzen bezüglich der Coplanarität, üblicherweise in der Größenordnung von 0,08 bis 0,1 mm (0,003 bis 0,004 inch) nicht eingehalten werden, erfahren die Hersteller unerwünscht hohe Ausschussraten, resultierend aus fehlerhaften Lötverbindungen. Variationen im Abstand eines Oberflächenmontagebereichs eines Kontakts von dem Schaltkreissubstrat können aus Abweichungen der Lage des Kontakts in dem isolierenden Gehäuse herrühren, die als Ergebnis des Kontakteinführungsverfahrens und von einer Deformation des Gehäuses herrühren, wobei letzteres zu einer Verbiegung oder Torsion der Montagefläche des Verbinderkörpers resultiert. Nach der vorliegenden Erfindung hergestellte Verbinder sind in der Lage, strikte Coplanaritätsanforderungen zu erfüllen durch Merkmale, die die schmelzbaren Körper sorgfältig anordnen und deren Größe messen, um den Verbinder an einem Substrat zu befestigen und durch die Verwendung von Kontaktsicherungsanordnungen, die eine Akkumulation von Spannungen im Verbindergehäuse verhindern, welche dazu tendieren, das Gehäuse zu verbiegen.
Bei den in den 1 bis 10 gezeigten Ausführungsformen sind die Metallkontakte in Isoliergehäusen derart gesichert, dass eine Einleitung von Spannung in den Gehäusekörper vermieden wird. Dieses Sichern wird erreicht durch die Verwendung eines geformten Schlitzes oder einer geformten Öffnung, in die ein Befestigungsbereich des Kontaktes eingefügt ist. Bei einer Anordnung, insbesondere nützlich für kleinere Signalkontakte hat der Schlitz eine Form, die im Wesentlichen mit der Form und den Dimensionen aller Oberflächen des Kontaktes, bis auf einer, übereinstimmt. Die Wand des Schlitzes, die dieser einen Oberfläche gegenübersteht, weist eine einstückig spritzgegossene seitliche Projektion auf, die in den Schlitz hineinragt. Der Abstand zwischen dem vorderen Ende der Projektion und der gegenüberliegenden Wand des Schlitzes ist kleiner als die Dicke des Kontakts. Somit wird das vordere Ende der Projektion von dem Kontakt berührt und verformt während dieser in den Schlitz eingeführt wird. Der Kontakt ist sicher in dem Schlitz gehalten durch die Normalkräfte, die auf den Kontakt durch die verformbare Projektion ausgeübt wird. Da sich das Ende der Projektion frei verformen kann, wird das Aufbauen von Spannungen im Gehäuse vermieden. Bei den gezeigten bevorzugten Ausführungsformen weist die Projektion eine pyramidenförmige Rippe auf, die einstückig auf einer der Seitenwände des Schlitzes ausgeformt ist.
Der Fachmann erkennt, dass die bestimmte Form, Größe, Anzahl und Platzierung solcher Rippen für verschiedene Gehäusetypen variieren kann und dass diese Faktoren so gewählt werden, dass bestmöglich Spannungen in dem Gehäuse in den verformbaren Rippen isoliert sind.
Wie bereits oben erwähnt wurde, ist ein anderer Faktor, der die Coplanarität der Substratmontagefläche eines Verbinders bei der Anwendung der BGA-Montagetechnik beeinflusst, die Gleichförmigkeit der Größe der Lötzinnkugeln und deren Position bezüglich der Platinenmontagefläche des Verbindergehäuses. Bei den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die Verbindungszunge eines jeden Kontaktes in einer Passage positioniert. Die äußeren Passagen sind im Wesentlichen gleich in Größe und Form. Diese Passagen weisen mehrere wichtige Merkmale der vorliegenden Erfindung auf. Die Passagen können eine sehr gleichförmige Menge darin angeordneter Lötzinnpaste aufnehmen, die beispielsweise einfach aufgetragen und gerakelt wird. Somit ist die Lötzinnmenge, die zur Verfügung steht, um jede Lötzinnkugel auf einem Kontakt zu befestigen, im Wesentlichen gleich. Die Passagen lokalisieren die Lage einer jeden Lötzinnkugel in seitlichen XY-Richtungen bevor die Lötzinnkugeln auf den Kontakten befestigt sind. Die Passagen lokalisieren die Lötzinnkugeln ebenfalls in Set-Richtung bezüglich der Bodenfläche des Gehäuses und den Abstand der Lötzinnkugel von den Anschlusszungen der Kontakte. Die nominale Erstreckung der Zunge in die Passage hinein ist so festgelegt, dass das Maximum der Toleranz für die Erstreckung der Zunge in die Passage erreicht wird, wenn die Zunge die Lötzinnkugel nicht berührt und dadurch deren Anordnung in Set-Richtung nicht beeinflusst. Das Verschmelzen der Lötzinnkugel auf der Kontaktzunge wird jedoch dadurch sichergestellt, dass die relativ gleichmäßige und angemessene Menge Lötzinn aus der Lötzinnpaste in der Passage vorhanden ist. Jede Variation des Abstandes zwischen der Kontaktzunge und der Lötzinnkugel wird durch das variable Volumen der in der Passage angeordneten Lötzinnpaste absorbiert.
Um eine adäquate Menge Lötzinn während des Aufschmelzschrittes in der Nähe der Lötzinnkugel zu halten, welches verwendet wird, um die Lötzinnkugeln auf den Kontakten zu befestigen, und um ein Lötzinnkriechen auf die Steckflächen des Kontaktes zu verhindern, ist der Kontakt so behandelt, dass er einem Lötzinnkriechen widersteht.
Oben stehend ist ein elektrischer Verbinder beschrieben worden, bei dem BGA-Technologien angewandt werden können, um diesen an einer Leiterplattenplatine zu befestigen. Überraschenderweise und unerwartet wurde gefunden, dass ein relativ hoher Grad an Gleichförmigkeit in den Formen der Lötzinnkugeln und insbesondere bei den Gewichten und/oder beim Volumen der Lötzinnkugeln erreicht werden konnte.
Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die verschiedenen Figuren erläutert wurde, versteht sich, dass andere ähnliche Ausführungsformen verwendet werden können, oder Modifikationen und Zusätze zu den beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt werden können, um die gleiche Funktion gemäß der vorliegenden Erfindung, ohne diese zu verlassen, zu erfüllen. Ferner können die beschriebenen Anordnungen auch bezüglich anderen Komponenten als Verbindern verwendet werden, einschließlich Gehäuse aus isolierenden Materialien, die Elemente tragen, die auf eine Leiterplattenplatine oder andere elektrische Substrate gelötet werden sollen.
Daher sollte die vorliegende Erfindung nicht auf ein einzelnes Ausführungsbeispiel beschränkt gesehen werden, sondern im Rahmen des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche.

Claims

Steckverbinder hoher Kontaktdichte mit in einer Matrix bestehend aus mehreren Zeilen und Spalten angeordneten Kontakten zur Montage auf der Oberfläche eines Substrates mit leitenden Elementen, mit: – Kontakten mit einem unteren Bereich (80, 98, 188), der eine Anschlussfahne zur elektrischen Verbindung mit einem der leitenden Elemente aufweist; – einen Basisbereich aus isolierendem Material (12, 152) in dem die Kontaktmatrix aufgenommen ist, wobei der Basisbereich eine Außenseite aufweist, die gegenüber dem Substrat anordbar ist, gekennzeichnet durch – Lötzinnkugeln (82, 190), die auf jede Anschlussfahne nach der Einführung in Öffnungen im Basisbereich aufgeschmolzen sind, wobei die Lötzinnkugeln (82, 190) einen primären elektrischen Strompfad zwischen dem Steckverbinder und dem Substrat herstellen.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte in versetzten Zeilen und Spalten angeordnet sind.