FR2796497A1 - Computer interconnection board having set thermo mechanical property board with inter connection elements and outer boards ball/connection pad made. - Google Patents
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Abstract
Description
<U>Interconnexion perfectionnée entre un composant électronique</U> <U>et une carte</U> L'invention concerne l'interconnexion entre un composant et une carte, notamment dans un équipement pour ordinateur. Une telle interconnexion s'effectue au moyen d'une multiplici té de billes ou de colonnes conductrices, arrangées suivant un réseau bidimensionnel. Le composant et la carte comprennent chacun une multiplicité de contacts arrangés respectivement suivant un premier et un second réseau bidimensionnel. The invention relates to the interconnection between a component and a card, particularly in a piece of equipment for a computer. Such interconnection is effected by means of a multiplicity of balls or conductive columns, arranged in a two-dimensional array. The component and the card each comprise a multiplicity of contacts respectively arranged according to a first and a second two-dimensional network.
Un élément de connexion du composant à la carte, comprend, plus généralement, des organes conducteurs, du type billes ou colonnes, arrangés suivant un réseau dont les dimensions sont voisines des premier et second réseaux précités. Les contacts du composant sont interconnectés sélectivement aux contacts de la carte, un à un, par l'intermédiaire d'un organe. A connection element of the component to the card, more generally comprises conductive members, of the ball or column type, arranged in a network whose dimensions are close to the first and second aforementioned networks. The contacts of the component are selectively interconnected to the contacts of the card, one by one, via an organ.
Les contacts du composant et de la carte sont généralement revêtus d'un alliage métallique, fusible à partir d'une température seuil. Le composant est alors connecté à la carte par traitement thermique, notamment par brasage. Chaque organe est ainsi solidarisé, d'une part, à un contact du composant et, d' autre part, à un contact de la carte. On obtient une connexion mécaniquement rigide du composant à la carte. The contacts of the component and the card are generally coated with a metal alloy, fusible from a threshold temperature. The component is then connected to the card by heat treatment, especially by soldering. Each member is thus secured, on the one hand, to a contact of the component and, on the other hand, to a contact of the card. A mechanically rigid connection of the component to the card is obtained.
Cependant, un composant et une carte du type précité sont généralement réalisés dans des matériaux respectifs de coefficients de dilatation différents. Or, une telle carte, en service, s'échauffe notamment par pertes ohmiques, ce qui entraîne des dilatations différentes du composant et de la carte. I1 advient qu'une partie au moins des organes conduc teurs, sous contrainte, se désolidarise des contacts de la carte et/ou des contacts du composant. Dans ce cas, le composant et la carte sont définitivement endommagés. However, a component and a board of the aforementioned type are generally made in respective materials of different expansion coefficients. However, such a card, in use, heats including ohmic losses, resulting in different expansions of the component and the card. It happens that at least part of the conductive members, under stress, disengages from the contacts of the card and / or contacts of the component. In this case, the component and the card are permanently damaged.
La présente invention vient améliorer la situation. Elle porte sur un élément de connexion électrique, destiné à relier entre eux, d'une part, un composant muni d'une pluralité de contacts arrangés suivant un premier réseau bidimensionnel, et, d'autre part, une carte munie d'une pluralité de contacts arrangés suivant un second réseau bidimensionnel. L'élément comprend une pluralité d'organes conducteurs, de type billes ou colonnes, pour interconnecter sélectivement les contacts du composant aux contacts de la carte, un à un. The present invention improves the situation. It relates to an electrical connection element, intended to connect together, on the one hand, a component provided with a plurality of contacts arranged in a first two-dimensional network, and, on the other hand, a card provided with a plurality contacts arranged in a second two-dimensional array. The element comprises a plurality of conductive members, of ball or column type, for selectively interconnecting the contacts of the component to the contacts of the card, one by one.
Selon une définition générale de l'invention, l'élément de connexion comporte en outre une plaque intercalaire, de propriétés thermomécaniques choisies, munie intérieurement de jonctions conductrices entre deux réseaux de contacts prévus sur les grandes faces opposées de la plaque ; et l'un au moins des réseaux de la plaque est homologue du premier réseau sur le composant en vue d'interconnecter ce réseau homologue au premier réseau par l'intermédiaire d'un premier jeu d'organes conducteurs, ce qui permet de prévoir un second jeu d'organes conducteurs connectés, d'une part, à l'autre réseau de la plaque et, d'autre part, au second réseau de contacts sur la carte. According to a general definition of the invention, the connection element further comprises an intermediate plate of selected thermomechanical properties internally provided with conductive junctions between two contact networks provided on the large opposite faces of the plate; and at least one of the networks of the plate is homologous of the first network on the component in order to interconnect this peer network to the first network via a first set of conductive members, thereby providing a second set of conductive members connected on the one hand to the other network of the plate and on the other hand to the second network of contacts on the card.
Préférentiellement, les contacts de la plaque intercalaire sont recouverts au moins en partie d'un matériau de brasure, de température de fusion inférieure à une température de fusion des organes conducteurs. Preferably, the contacts of the intermediate plate are covered at least in part with a solder material, with a melting point lower than a melting temperature of the conductive members.
Avantageusement, les contacts de la plaque intercalaire, les contacts du composant, ainsi que les contacts de la carte, sont recouverts au moins partiellement dans des matériaux de brasure respectifs, de températures de fusion voisines. Advantageously, the contacts of the intermediate plate, the contacts of the component, as well as the contacts of the card, are covered at least partially in respective solder materials of neighboring melting temperatures.
Ainsi, chaque organe conducteur est solidarisé à un contact de la plaque, d'une part, et à un contact de la carte ou du composant, d'autre part, par traitement thermique à une température voisine ou supérieure à la température de fusion des matériaux de brasure. Avantageusement, la plaque intercalaire est réalisée dans un matériau souple, alors que le composant et la carte sont réalisés dans des matériaux respectifs rigides, de coeffi cients de dilatation respectifs sensiblement différents. Thus, each conductive member is secured to a contact of the plate, on the one hand, and to a contact of the card or the component, on the other hand, by heat treatment at a temperature close to or above the melting temperature of the solder materials. Advantageously, the spacer plate is made of a flexible material, while the component and the card are made of respective rigid materials with substantially different respective expansion coefficients.
Ainsi, la plaque intercalaire, avantageusement d'épaisseur choisie, et les contacts qu'elle porte, peuvent supporter les dilatations différentes du composant et de la carte. Thus, the spacer plate, preferably of selected thickness, and the contacts it carries, can support the different expansions of the component and the card.
Selon une autre caractéristique optionnelle avantageuse de l'invention, l'élément de connexion comporte en outre au moins un film sensiblement parallèle à la plaque intercalaire, réalisé dans un matériau de coefficient de dilatation intermédiaire entre les coefficients de dilatation respectifs du composant et de la carte. According to another advantageous optional feature of the invention, the connection element further comprises at least one film substantially parallel to the intermediate plate, made of a material of expansion coefficient intermediate between the respective expansion coefficients of the component and the map.
Avantageusement, ce film interposé de préférence entre la plaque et le premier réseau de contacts, est d'épaisseur voisine d'une distance entre le composant et la plaque intercalaire. Advantageously, this film interposed preferably between the plate and the first network of contacts, is of thickness close to a distance between the component and the intermediate plate.
Dans une forme de réalisation préférée de l'élément de connexion selon l'invention, les organes conducteurs sont réalisés sous la forme de billes arrangées suivant des réseaux bidimensionnels, ces billes étant de forme générale sensible ment sphérique. In a preferred embodiment of the connection element according to the invention, the conductive members are made in the form of beads arranged in two-dimensional networks, these balls being of generally substantially spherical shape.
En variante, ils peuvent être réalisés sous la forme de colonnes arrangées suivant des réseaux bidimensionnels, ces colonnes étant de forme générale cylindrique. Alternatively, they can be made in the form of columns arranged in two-dimensional networks, these columns being of generally cylindrical shape.
Un composant du type précité peut avantageusement être pré- équipé d'un élément de connexion selon l'invention, avec notamment un premier jeu d'organes conducteurs, solidaires du composant, une plaque intercalaire solidaire du premier jeu d'organes et un second jeu d'organes solidaires de la plaque et destinés à être connectés aux contacts d'une carte du type précité. A ce titre, la présente invention vise aussi un tel composant, ainsi qu'une carte qui comporte au moins un composant connecté à cette carte par un élément de connexion selon l'invention. A component of the aforementioned type may advantageously be pre-equipped with a connection element according to the invention, with in particular a first set of conductive members integral with the component, an interposed integral plate of the first set of members and a second set members integral with the plate and intended to be connected to the contacts of a card of the aforementioned type. In this respect, the present invention also aims at such a component, as well as a card which comprises at least one component connected to this card by a connection element according to the invention.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparai- tront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels - La figure 1 représente schématiquement une connexion de la technique antérieure d'un composant BC à une carte CA (représentée par des traits pointillés) ; - La figure 2 représente schématiquement une vue en coupe selon la ligne II-II du composant représenté sur la figure 1, connecté à la carte précitée ; - La figure 3 représente schématiquement une vue en coupe d'un composant connecté à une carte (représentée en traits pointillés) par un élément de connexion selon l'invention ; - Les figures 4a à 4f représentent schématiquement un élément de connexion selon l'invention à différentes étapes de son procédé de fabrication ; et - La figure 5 représente schématiquement un composant destiné à être connecté à une carte, et pré-équipé d'un élément de connexion selon l'invention. Other features and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description, and the accompanying drawings, in which: - Figure 1 schematically illustrates a prior art connection of a BC component to a CA card (represented by dashed lines); - Figure 2 shows schematically a sectional view along the line II-II of the component shown in Figure 1, connected to the aforementioned card; - Figure 3 schematically shows a sectional view of a component connected to a card (shown in dotted lines) by a connection element according to the invention; - Figures 4a to 4f show schematically a connection element according to the invention at different stages of its manufacturing process; and - Figure 5 schematically shows a component intended to be connected to a card, and pre-equipped with a connection element according to the invention.
La description détaillée ci-après et des dessins annexés contiennent, pour l'essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront non seulement servir à mieux faire comprendre la présente invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. The detailed description below and the attached drawings contain, for the most part, elements of a certain character. They can not only serve to better understand the present invention, but also contribute to its definition, if any.
On se réfère tout d'abord à la figure 1 pour décrire un élément de connexion de la technique antérieure, destiné à interconnecter un composant BC à une carte CA, notamment d'un équipement pour ordinateur, telle qu'une carte à microproces seur, ou autre. Le composant BC se présente, de façon habituelle, sous la forme d'un boîtier en céramique, muni sur l'une de ses faces d'une pluralité de contacts C1 arrangés suivant un premier réseau bidimensionnel R1. Le boîtier céramique BC est pré- équipé en outre d'une pluralité de billes Bi arrangées suivant un réseau sensiblement homologue du réseau R1. Ces billes B1 sont, dans l'exemple décrit, réalisées dans un alliage comportant majoritairement du plomb (environ 90$) et une proportion sensiblement complémentaire d'étain. A pression atmosphérique, cet alliage devient pâteux entre 275 C et 302 C. Reference is first made to FIG. 1 to describe a prior art connection element for interconnecting a BC component to a CA card, including computer equipment such as a microprocessor card. Or other. Component BC is usually in the form of a ceramic housing, provided on one of its faces with a plurality of C1 contacts arranged in a first two-dimensional array R1. The ceramic housing BC is further equipped with a plurality of balls Bi arranged in a substantially homologous network R1 network. These balls B1 are, in the example described, made of an alloy comprising predominantly lead (about $ 90) and a substantially complementary proportion of tin. At atmospheric pressure, this alloy becomes pasty between 275 C and 302 C.
Typiquement, les contacts C1 du boîtier BC, comme les contacts C2 de la carte CA, sont revêtus au moins partiellement d'un matériau de brasure comportant un alliage de plomb et d'étain de proportions respectives voisines de 60% et de 40%, proches des proportions eutectiques de l'alliage étain/plomb. La température de fusion de ce matériau de brasure est voisine de 183 C, à pression atmosphérique. Typically, the contacts C1 of the box BC, like the contacts C2 of the card CA, are coated at least partially with a solder material comprising a lead and tin alloy of respective proportions of 60% and 40%, close to the eutectic proportions of the tin / lead alloy. The melting point of this solder material is close to 183 ° C. at atmospheric pressure.
Initialement, le boîtier céramique BC subit un traitement thermique à une température comprise entre 183 C et 275 C pour fixer le jeu de billes Bi au réseau R1 de contacts C1. En ramenant le boîtier BC à température ambiante (environ 20' C), chaque bille Bi est solidaire d'un contact C1 et le boîtier est ainsi pré-équipé d'un élément de connexion comportant un jeu de billes B1 arrangées suivant un réseau homologue du réseau de contacts Ri. Initially, the ceramic case BC undergoes a heat treatment at a temperature of between 183 C and 275 C to fix the set of balls Bi to the network R1 of C1 contacts. By bringing the housing BC to room temperature (approximately 20 ° C), each ball Bi is secured to a contact C1 and the housing is thus pre-equipped with a connection element comprising a set of balls B1 arranged according to a homologous network of the Ri contact network.
Le boîtier BC, ainsi pré-équipé, peut être ensuite connecté par un second traitement thermique (flèches T) à un réseau R2 de contacts C2 prévu sur une face de la carte CA, en regard de la face du boîtier BC portant le jeu de billes B1. En se référant à la figure 2, le contact C1 du boîtier BC forme un premier réseau R1 bidimensionnel, tandis que les contacts C2 de la carte CA forment un second réseau R2 bidimensionnel, obligatoirement de mêmes dimensions que le réseau R1. En brasant les contacts de la carte aux billes B1, on obtient une connexion mécaniquement rigide entre le boîtier céramique BC et la carte CA. The case BC, thus pre-equipped, can then be connected by a second heat treatment (arrows T) to a network R2 of contacts C2 provided on a face of the card CA, opposite the face of the box BC carrying the set of B1 balls. Referring to FIG. 2, the contact C1 of the housing BC forms a first two-dimensional network R1, while the contacts C2 of the card CA form a second two-dimensional network R2, necessarily of the same dimensions as the network R1. By brazing the contacts of the card to the balls B1, a mechanically rigid connection is obtained between the ceramic package BC and the card CA.
Dans l'exemple décrit, chaque réseau R1 et R2 comporte 255 plots (16 plots dans chacune de deux directions perpendi culaires). Les dimensions du boîtier sont voisines de 21mm de côté sur 21mm de côté, ce qui correspond à environ 1,25mm de pas entre chaque bille. In the example described, each network R1 and R2 has 255 pads (16 pads in each of two perpendicular directions). The dimensions of the case are close to 21mm side by 21mm side, which corresponds to about 1.25mm of pitch between each ball.
En pratique, la carte CA est réalisée dans une matière plastique comprenant par exemple de la résine époxyde, tandis que le boîtier BC est réalisé dans une céramique de coeffi cient de dilatation différent. En effet, le coefficient de dilatation du matériau dans lequel est réalisé le boîtier, est voisin de 7ppm/ C, tandis que le coefficient de dilatation de la résine époxyde dans laquelle est préférentiellement réalisée la carte CA est voisin d'une vingtaine de ppm/ C. Ainsi, la carte CA et le composant BC, en service, subissent des dilatations différentes et il advient que les billes B1, soumises à des contraintes d'étirement, se désolidarisent des contacts C1 et/ou C2. Typiquement, une connexion telle que représentée sur la figure 2 supporte une centaine de passages successifs d'une température de -55 C à une température de +125 C et vice versa. In practice, the CA card is made of a plastic material comprising, for example, epoxy resin, whereas the BC housing is made of a ceramic having a different coefficient of expansion. Indeed, the coefficient of expansion of the material in which the housing is made is close to 7ppm / C, whereas the coefficient of expansion of the epoxy resin in which the CA card is preferably made is close to twenty ppm / C. Thus, the CA card and the BC component, in use, undergo different expansions and it happens that the balls B1, subjected to stretching constraints, disengage from C1 and / or C2 contacts. Typically, a connection as shown in Figure 2 supports a hundred successive passages of a temperature of -55 C at a temperature of +125 C and vice versa.
I1 en résulte alors une déconnexion du composant BC, due à une désolidarisation d'une partie au moins des billes B1, ce qui entraîne une détérioration du boîtier BC (en particulier de ses contacts) et de la carte CA elle-même, dès lors que ses contacts sont fissurés et/ou portent une partie seulement des billes B1. Dans ce cas, il y a lieu de remplacer à la fois le boîtier BC et la carte CA, dans l'équipement pour ordinateur précité. This then results in a disconnection of the component BC, due to a separation of at least a portion of the balls B1, which causes deterioration of the case BC (in particular of its contacts) and the CA card itself, since that its contacts are cracked and / or bear only part of the balls B1. In this case, it is necessary to replace both the BC box and the CA card in the aforementioned computer equipment.
I1 est donc souhaité actuellement un élément de connexion susceptible de supporter durablement les différences de dilatation entre le boîtier BC et la carte CA. on se réfère maintenant à la figure 3 pour décrire un élément de connexion selon une forme de réalisation préférée de la présente invention. Cet élément de connexion comporte un premier jeu de billes B1 solidaires, comme précédemment, des contacts C1 prévus sur une face d'un boîtier céramique BC. Selon l'invention, l'élément de connexion comporte en outre une plaque intercalaire (ou interposeur), qui porte ci-après la référence 1, munie d'une pluralité d'ouvertures 10 arrangées suivant un réseau bidimensionnel. Une face de l'interposeur 1, en regard du boîtier BC, comporte une pluralité de contacts 11 arrangés suivant un réseau homologue au réseau R1 du boîtier BC, ce qui permet d'interconnecter un à un les contacts 11 de l'interposeur aux contacts C1 du boîtier, par l'intermédiaire des billes B1. I1 is therefore currently desired a connection element that can sustain durably the expansion differences between the BC housing and the CA card. Referring now to FIG. 3, a connection element according to a preferred embodiment of the present invention is described. This connection element comprises a first set of balls B1 integral, as previously, C1 contacts provided on one side of a ceramic housing BC. According to the invention, the connection element further comprises an intermediate plate (or interposer), which is hereinafter referred to as 1, provided with a plurality of openings 10 arranged in a two-dimensional array. One side of the interposer 1, facing the case BC, has a plurality of contacts 11 arranged in a network homologous to the network R1 of the case BC, which makes it possible to interconnect one by one the contacts 11 of the interposer to the contacts C1 of the housing, through the balls B1.
La grande face opposée de l'interposeur 1, en regard de la carte CA, comporte une pluralité de contacts 12, arrangés suivant un réseau homologue du réseau R2 de la carte CA, de manière à connecter chaque contact 12 à un contact C2 de la carte, par l'intermédiaire d'une bille B2 qui fait partie alors d'un second jeu de billes prévu, ces billes B2 étant arrangées suivant un réseau homologue du second réseau R2. L'interposeur 1 comprend une pluralité d'ouvertures 10 pour le passage de connexions entre les contacts 11 et les contacts 12 sur les deux grandes faces opposées de l'interposeur. En pratique, ces ouvertures sont remplies d'un matériau conduc teur tel que du cuivre ou un alliage comprenant du cuivre, à la manière de "trous métallisés". Le matériau se prolonge en dehors des ouvertures pour former les contacts 11 et 12 sur les deux faces de l'interposeur. Les contacts 11 et 12 sont recouverts par du matériau de brasure BRA, du type précité. Au préalable, il peut avantageusement être prévu de recouvrir les ouvertures de l'interposeur par un vernis épargne pour empêcher une infiltration du matériau de brasure BRA dans les ouvertures 10. The large opposite face of the interposer 1, facing the CA card, comprises a plurality of contacts 12, arranged according to a homologous network of the network R2 of the card CA, so as to connect each contact 12 to a contact C2 of the card, via a ball B2 which is part then of a second set of balls provided, these beads B2 being arranged in a homologous network of the second network R2. The interposer 1 comprises a plurality of openings 10 for the passage of connections between the contacts 11 and the contacts 12 on the two large opposite faces of the interposer. In practice, these openings are filled with a conductive material such as copper or an alloy comprising copper, in the manner of "metallized holes". The material extends outside the openings to form the contacts 11 and 12 on both sides of the interposer. The contacts 11 and 12 are covered by brazing material BRA, of the aforementioned type. Beforehand, it may advantageously be provided to cover the openings of the interposer with a resist varnish to prevent infiltration of the solder material BRA into the openings 10.
Dans l'exemple représenté sur la figure 3, les contacts de l'interposeur 11 et 12 sont déportés latéralement par rapport aux ouvertures 10, ce qui permet de limiter l'incrustation du matériau de brasure BRA dans les ouvertures 10. In the example shown in FIG. 3, the contacts of the interposer 11 and 12 are offset laterally with respect to the openings 10, which makes it possible to limit the incrustation of the solder material BRA in the openings 10.
L' interposeur 1 est réalisé dans un matériau souple, de module d' Young voisin de 2 GPa (à comparer par exemple avec le module d'Young de la carte CA qui, lui, est voisin de 20 GPa) . I1 réalisé par exemple dans une résine organique commercialisée par la société ROGERS (marque déposée) et portant la référence RO 3003, ou encore la résine portant la référence RT 6002 (de plus faible module d'Young, typiquement voisin de 0,8 GPa). L'épaisseur de l'interposeur 1 est alors choisie pour supporter les différences de dilatation entre la carte CA et le boîtier BC. The interposer 1 is made of a flexible material with a Young's modulus close to 2 GPa (to be compared, for example, with the Young's module of the CA card, which is close to 20 GPa). It is made for example in an organic resin marketed by the company ROGERS (registered trademark) and bearing the reference RO 3003, or the resin bearing the reference RT 6002 (lower Young's modulus, typically close to 0.8 GPa) . The thickness of the interposer 1 is then chosen to support the differences in expansion between the CA card and the BC housing.
Si, notamment pour des raisons d'encombrement souhaité, une épaisseur limite de l'interposeur 1 est imposée, il peut être prévu de disposer en outre un film de résine 2, plus rigide que l'interposeur 1, préférentiellement entre les contacts C1 du boîtier BC et les contacts 11 de l'interposeur. En variante, il peut être interposé entre les contacts C2 de la carte CA et les contacts 12 de l'autre face de l'interposeur 1, en les recouvrant, le cas échéant. Avantageusement, le coefficient de dilatation du film de résine 2 est intermé diaire entre celui du boîtier BC et celui de la carte CA, typiquement voisin de 12 ppm/ C. Par exemple, une résine rigide du type portant la référence Hysol 4450 FP pourra être utilisée pour réaliser le film 2. Son épaisseur est, elle- même, choisie pour optimiser l'adaptation entre les dilata tions respectives du boîtier BC et de la carte CA. If, especially for reasons of space requirement, a limiting thickness of the interposer 1 is imposed, it can be provided to further dispose a resin film 2, more rigid than the interposer 1, preferably between the contacts C1 of the BC box and contacts 11 of the interposer. Alternatively, it can be interposed between the contacts C2 of the CA card and the contacts 12 of the other side of the interposer 1, covering them, if necessary. Advantageously, the coefficient of expansion of the resin film 2 is intermediate between that of the housing BC and that of the CA card, typically close to 12 ppm / C. For example, a rigid resin of the type bearing the reference Hysol 4450 FP may be used to make the film 2. Its thickness is itself chosen to optimize the adaptation between the respective dilations of the BC housing and the CA card.
Dans l'exemple décrit, le film de résine 2 s'étend préféren tiellement de l' interposeur 1 au boîtier BC. Son épaisseur est ainsi voisine d'une distance séparant l'interposeur du boîtier. In the example described, the resin film 2 preferably extends from the interposer 1 to the housing BC. Its thickness is thus close to a distance separating the interposer from the housing.
Un élément de connexion du type représenté sur la figure 3 permet d'effectuer environ 1000 cycles de passage en tempéra ture de -55 C à 125 C. La souplesse de l'interposeur 1, en combinaison avec deux jeux de billes B1 et B2, confère à l'élément de connexion selon l'invention une bonne réaction aux variations de température, en particulier aux différences de dilatation entre le boîtier BC et la carte CA. Un autre avantage que procure la présente invention consiste en une bonne dissipation thermique entre le composant et la carte, conférée par la géométrie de l'élément de connexion, compre nant au moins deux "étages" de billes B1 et B2. A connecting element of the type shown in FIG. 3 makes it possible to carry out about 1000 temperature-change cycles from -55 ° C. to 125 ° C. The flexibility of the interposer 1, in combination with two sets of balls B1 and B2, gives the connection element according to the invention a good reaction to temperature variations, in particular differences in expansion between the BC housing and the CA card. Another advantage provided by the present invention consists in a good heat dissipation between the component and the card, conferred by the geometry of the connection element, comprising at least two "stages" of balls B1 and B2.
On se réfère maintenant aux figures 4a à 4f pour décrire les différentes étapes du procédé de fabrication d'un élément de connexion selon l'invention. Un substrat 1 réalisé dans une résine organique souple, d'épaisseur choisie, est initialement perforée pour former des ouvertures 10, arrangées suivant des réseaux bidimensionnels successifs. En pratique, ce substrat se présente sous la forme d'une plaque 1 destinée à être découpée suivant les pointillés qui apparaissent sur la figure 4a. Une étape suivante consiste en la métallisation des trous 10 par un matériau conducteur choisi (cuivre ou alliage de cuivre), avec formation des contacts sur les deux faces de l'interposeur. Referring now to Figures 4a to 4f to describe the various steps of the method of manufacturing a connection element according to the invention. A substrate 1 made of a flexible organic resin, of selected thickness, is initially perforated to form openings 10, arranged in successive two-dimensional networks. In practice, this substrate is in the form of a plate 1 intended to be cut along the dotted lines that appear in Figure 4a. A next step consists in the metallization of the holes 10 by a selected conductive material (copper or copper alloy), with formation of the contacts on both sides of the interposer.
Sur la figure 4b, des points de brasure sont déposés par sérigraphie pour recouvrir les contacts 12 sur la face B destinée à être en regard de la carte CA. Avantageusement, l'épaisseur des points de brasure est choisie de sorte qu'ils supportent des contraintes du type précité. Leur épaisseur est typiquement voisine de 150um. Les contacts 12 sont légèrement déportés à distance des ouvertures 10, et les ouvertures 10 sont préférentiellement recouvertes par du vernis épargne avant l'étape de sérigraphie. In FIG. 4b, brazing points are deposited by screen printing to cover the contacts 12 on the face B intended to face the CA card. Advantageously, the thickness of the brazing points is chosen so that they withstand stresses of the aforementioned type. Their thickness is typically close to 150um. The contacts 12 are slightly offset away from the openings 10, and the openings 10 are preferably covered with the resist varnish before the screen printing step.
Sur la figure 4c, des réseaux de billes B2 sont déposés sur la face ainsi sérigraphiée de la plaque 1. I1 est prévu ensuite une fusion de la brasure afin de solidariser les billes sur les contacts de cette face de l'interposeur 1. Par ailleurs, un réseau de billes B1 est solidarisé à une face d'un boîtier BC selon un procédé connu en soi. En se référant à la figure 4d, la face A qui est destinée à être en regard du boîtier BC, est sérigraphiée comme la face B telle que représentée sur la figure 4b. Le boîtier BC, muni des billes Bl est solidarisé à la face A de la plaque 1, par brasage sur les contacts 11 qu'elle comporte. En se référant à la figure 4e, un film de résine est intercalé entre le boîtier céramique BC et l'interposeur souple 1. En pratique, la plaque 1 est sensiblement inclinée, tandis que la résine s'écoule par gravité pour former le film 2. In FIG. 4c, B2 bead arrays are deposited on the screen-printed face of the plate 1. Next, a fusion of the solder is provided in order to secure the balls to the contacts of this face of the interposer 1. , a network of balls B1 is secured to one side of a BC housing according to a method known per se. Referring to Figure 4d, the face A which is intended to be facing the BC housing, is screen printed as the face B as shown in Figure 4b. The housing BC, provided with the balls B1 is secured to the face A of the plate 1, by brazing on the contacts 11 that it comprises. Referring to Figure 4e, a resin film is interposed between the ceramic housing BC and the flexible interposer 1. In practice, the plate 1 is substantially inclined, while the resin flows by gravity to form the film 2 .
Le découpage individuel des portions de plaque 1 supportant chacune un boîtier BC permet d'obtenir (figure 5) un boîtier BC pré-équipé d'un élément de connexion selon l'invention. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-avant à titre d'exemple. Elle s'étend à d'autres variantes. The individual cutting of the plate portions 1 each supporting a BC housing provides (Figure 5) a BC housing pre-equipped with a connection element according to the invention. Of course, the present invention is not limited to the embodiment described above by way of example. It extends to other variants.
On comprendra ainsi que le nombre de réseaux de billes que comporte l'élément de connexion selon l'invention peut être supérieur à 2, avec plusieurs plaques intercalaires entre chaque jeu de billes, chaque plaque étant munie d'intercon nexions entre les billes de deux jeux différents. Une telle structure, à "plusieurs étages", permettrait notamment d'améliorer encore l'adaptation entre les réseaux de contact R1 et R2. It will thus be understood that the number of arrays of balls that comprise the connection element according to the invention may be greater than 2, with several interposed plates between each set of balls, each plate being provided with interconnections between the balls of two different games. Such a "multi-stage" structure would make it possible to further improve the adaptation between the contact networks R1 and R2.
Les contacts 11 et 12 sont, dans l'exemple décrit ci-avant, déportés des ouvertures de l'interposeur 1, ce qui permet de limiter l'incrustation du matériau de brasure dans les trous métallisés. En variante, il peut être prévu de disposer les contacts directement au-dessus et en dessous des ouvertures 10, en les recouvrant, le cas échéant, de vernis épargne avant l'étape de sérigraphie de la brasure sur les contacts. The contacts 11 and 12 are, in the example described above, deported openings of the interposer 1, which limits the incrustation of the solder material in the plated holes. Alternatively, it may be provided to arrange the contacts directly above and below the openings 10, covering them, if necessary, varnish savings before the step of serigraphy of the solder on the contacts.
Les différents matériaux dans lesquels sont réalisés l'inter- poseur 1, le film entretoise 2, le boîtier BC et la carte CA, sont décrits ci-avant à titre d'exemple et sont susceptibles de variantes. Ainsi, l'épaisseur de l'interposeur, de l'ordre du millimètre dans l'exemple décrit ci-avant, est aussi susceptible de varier, notamment suivant la rigidité des matériaux utilisés. The various materials in which the interposer 1, the spacer film 2, the housing BC and the CA card are made are described above by way of example and are subject to variations. Thus, the thickness of the interposer, of the order of one millimeter in the example described above, is also likely to vary, in particular according to the rigidity of the materials used.
Par ailleurs, le matériau de brasure utilisé est, dans l'exemple décrit ci-avant, un alliage d'environ 60% de plomb et environ 40% d'étain. En variante, cet alliage peut comporter en outre une petite proportion d'argent (2$), ou encore de bismuth (quelques $). Furthermore, the solder material used is, in the example described above, an alloy of about 60% lead and about 40% tin. Alternatively, this alloy may further comprise a small proportion of silver (2 $), or bismuth (a few $).
Dans l'exemple représenté sur la figure 3, les deux réseaux R1 et R2 sont homologues, de dimensions voisines et comportent un même nombre de contacts. En variante, il peut être prévu deux réseaux de dimensions sensiblement différentes. Selon un autre avantage que procure la présente invention, l'interpo- seur 1 peut être agencé pour effectuer une adaptation dimensionnelle entre les deux réseaux. Dans ce cas, le réseau de contacts 11 sur la face en regard du' boîtier BC est homologue du réseau R1, tandis que le réseau de contacts 12 sur la face en regard de la carte CA est homologue du réseau R2, chaque position des contacts 11 et 12 sur la plaque 1 étant prédéterminée. In the example shown in Figure 3, the two networks R1 and R2 are homologous, of similar size and have the same number of contacts. In a variant, two networks of substantially different dimensions may be provided. According to another advantage provided by the present invention, the interpoder 1 can be arranged to perform a dimensional adaptation between the two networks. In this case, the network of contacts 11 on the face opposite the BC box is homologous to the network R1, while the network of contacts 12 on the face opposite the CA card is homologous to the network R2, each position of the contacts 11 and 12 on the plate 1 being predetermined.
Les organes conducteurs (billes B1 et B2) sont de forme sensiblement sphériques ci-avant. En variante, il peut être envisagé des organes conducteurs de forme cylindrique (de type colonne), ou autre. The conductive members (balls B1 and B2) are substantially spherical in shape above. Alternatively, it can be envisaged conductive members of cylindrical shape (column type), or other.
Dans l'exemple décrit ci-avant, le boîtier BC comporte 255 connexions à la carte CA et est de dimension voisine de 21mm x 21mm. En variante, ce boîtier peut comporter 360 connexions et être de dimension voisine de 30mm x 30mm de côtés, ou tout autre nombre de connexions et/ou de dimensions.In the example described above, the BC housing has 255 connections to the CA card and is of dimension close to 21mm x 21mm. Alternatively, this housing may have 360 connections and be of dimension close to 30mm x 30mm of sides, or any other number of connections and / or dimensions.
Bien qu'avantageux, le film de résine 2, décrit ci-avant, peut, dans une variante simplifiée de l'élément de connexion selon l'invention, être supprimé. Although advantageous, the resin film 2, described above, can, in a simplified variant of the connection element according to the invention, be removed.
La présente invention vise aussi un procédé de fabrication d'un élément de connexion selon l'invention, ainsi qu'un procédé de pré-équipement d'un composant BC pour sa connexion à une carte CA, et qui comporte des étapes du type décrites ci-avant, en correspondance avec les figures 4a à 4f et la figure 5 des dessins annexés. The present invention also aims at a method of manufacturing a connection element according to the invention, as well as a method of pre-equipment of a component BC for its connection to a card CA, and which comprises steps of the type described above, in correspondence with Figures 4a to 4f and Figure 5 of the accompanying drawings.
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| FR2796497B1 (en) | 2001-09-07 |
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