KR100430140B1 - 전기 커플링의 열팽창 제어 - Google Patents

Abstract

소켓과 같은 커플링(10)은 하나의 전자 디바이스를 다른 전자 디바이스로 결합시키고 2 개의 결합된 디바이스 사이의 상이한 열팽창을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 표면 장착 소켓(10)은 인쇄 배선 회로 기판(20)과 상이하게 팽창할 수 있다. 인쇄 배선 회로 기판의 열팽창 계수와 매칭하는 열팽창 계수를 갖는 구조물을 통합시킴으로써, 상이한 열팽창이 감소되고 기계적 손상의 가능성이 줄어들 수 있다.

Description

전기 커플링의 열팽창 제어{CONTROLLING THE HEAT EXPANSION OF ELECTRICAL COUPLINGS}

많은 전기 커넥터는 하나의 전자 디바이스를 다른 전자 디바이스에 물리적으로 그리고 전기적으로 연결한다. 예를 들어, 다양한 소켓이 하나의 패키징된 집적 회로 전자 디바이스를 인쇄 배선 회로 기판에 연결하기 위해 사용될 수 있다. 이렇게, 커넥터 또는 소켓은 2 개의 소자를 물리적으로 서로 연결하고 2 개의 디바이스 사이의 전기 흐름을 위해 제공된다.

대부분의 경우에, 디바이스가 고열에 노출될 때, 물리적으로 연결된 디바이스의 상이한 열팽창으로 인하여 고장이 발생할 수 있다. 한 디바이스가 또 다른 디바이스보다 더 크게 팽창하고 디바이스가 그들 사이에 물리적으로 연결되었을 때, 디바이스중 하나는 물리적 연결부에서 또는 물리적 연결부에 기계적으로 연결된 일부분에서 기계적으로 고장날 수 있다.

이러한 고장이 일어날 수 있는 상황의 일 예는 표면 장착 패키지와 관련되어있다. 표면 장착 패키지는 보드에 패키지를 열 본딩하거나 납땜함으로써 인쇄 배선 회로 기판에 연결된다. (종래 전기적인 아웃렛 유틸라이즈와 같은) 전기핀 및 전기플러그를 사용하는 대신에, 열 본딩되거나 납땜되는 전기적인 연결은 빠르게 그리고 자동화된 방식으로 이루어질 수 있다.

그러나 커넥터는, 열에 노출되었을 때, 보통 팽창한다. 커넥터가 적어도 하나의 다른 디바이스와 물리적으로 접촉되어 있고 이들 디바이스가 상이한 열팽창 계수를 가질 때, 구성소자 사이의 연결부가 고장나는 결과를 초래할 수 있다. 많은 경우에, 재료가 양질의 커넥터 재료가 되게 하는 재료의 특성은 다른 적용에서는 그 재료를 불량 재료가 되게 할 수 있다. 그러므로, 상이한 열팽창 계수를 갖는 재료가 물리적으로 함께 연결되고 열에 노출될 때, 기계적 고장의 가능성은 존재한다.

이렇게, 전기적인 구성소자간의 상이한 열 팽창을 감소시키는 방법에 대한 끊임없는 요구가 있다.

본 발명은 일반적으로 하나의 구성소자의 열팽창이 또 다른 구성소자에 영향을 미치는 방식으로 하나의 전기적인 구성소자를 다른 전기적인 구성소자에 기계적으로 결합시키는 전기 커플링에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소켓의 확대 단면도,

도 2는 집적 회로 패키지 및 인쇄 배선 회로 기판사이의 적당한 위치에 있는 도 1에 도시된 소켓의 측면도,

도 3은 도 2에 도시된 실시예의 평면도, 및

도 4는 일반적으로 도 2에 도시된 라인 4-4를 따라 취해진 단면도이다.

일 실시예에 따라, 전기 커플링은 본체 및 그 본체에 연결된 구조물을 구비한다. 구조물은 본체의 열팽창을 제한한다.

도 1을 참조하면, 전기 커넥터(10)는 적어도 하나의 전기적인 구성소자 또는 디바이스를 함께 연결하기 위해 사용될 수 있다. 커넥터(10)는 구성소자 사이의 전기적 및 기계적 연결 모두를 제공한다. 일 실시예에서, 커넥터(10)는 하나의 전기적인 구성소자가 또 다른 전기적인 구성소자에 표면 장착 기술에 의해 연결되도록 하는 표면 장착 소켓일 수 있다. 커넥터(10)는 일 실시예에서, 성형 플라스틱으로 형성된 본체(14)를 구비할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 볼 격자 어레이 소켓을 실행하기 위한 납땜 볼일 수 있는 복수의 표면 장착 콘택트(12)는 커넥터(10)에 체결된다. 커넥터(10)가 다른 다양한 전기적인 연결 기술을 사용할 수 있지만, 표면 장착 연결이 일 실시예에서 바람직하다.

열팽창 제어 구조물(16)은 본체(14)를 통하여 뻗어있다. 이 구조물(16)은 본체(14)의 열팽창을 제한한다. 이렇게, 일반적으로, 이 구조물(16)은 본체(14)보다 더 낮은 열팽창 계수를 가져서, 구조물(16)에 본딩되고 구조물(16)이 본체(14)보다 크거나 같은 강도를 가진다면, 본체(14)의 열팽창을 제한한다. 본 발명의 일 실시예에서, 구조물(16)은 구조물(16)을 본체(14)내로 오버몰딩하는 기술을 포함하여 다양한 종래 기술에 의해 본체(14)에 연결될 수 있는 복수의 별개의 소자(16)로 형성될 수 있다.

구조물(16)을 형성하는 구성요소는 필라멘트일 수 있다. 구조물(16)의 대응하는 소자는 그 방향에 열 안정도를 제공하기 위해 그밖의 방향으로 뻗을 수 있다. 예를 들어, 필라멘트 소자의 엇갈림무늬는 구조물(16)을 형성하여 적어도 두 방향으로 열 팽창을 제한할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 구조물(16)은 금속 필라멘트로 형성될 수 있다. 예를 들어, 한 유리한 필라멘트 재료는 구리이다. 다수의 경우에, 구리는 커넥터(10)가 결합될 수 있는 전자 디바이스의 열 특성에 우수하다. 예를 들어, 인쇄 배선 회로 기판(PCB)은 다수의 경우에 PCB를 가로지르는 그들의 구리 도체에 의해 강하게 영향받을 수 있는 기계적 특성을 갖는다. 따라서, 커넥터(10)의 열 특성 (및 특히 열팽창 특성)은 커넥터(10)가 기계적으로 체결될 수 있는 디바이스의 열 특성과 매칭될 수 있다. 이러한 디바이스가 구리의 열 특성에 의해 특징지어지는 경우에, 구조물(16)을 구리선으로 만드는 것은 유리할 수 있다.

구조물(16)이 복수의 구리선인 것으로 설명되었지만, 다른 금속 역시 사용될 수 있다. 또한, 바람직한 열 팽창 특성을 갖는 섬유가 사용될 수 있다. 일반적으로, 커넥터(10)가 결합된 디바이스의 열 팽창 특성에 집합적인 특성이 매칭되게 하는 임의의 구조물(16)은 향상된 열 특성을 제공할 수 있다.

이제 도 2로 돌아가서, 커넥터(10)는 한 쌍의 전자 디바이스(18,20)를 결합시킬 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 전자 디바이스(18)는 패키징된 집적 회로 디바이스일 수 있다. 전자 디바이스(20)는 인쇄 배선 회로 기판일 수 있다. 따라서, 커넥터(10)가 표면 장착 소켓이라면, 콘택트(12)는 전자 디바이스(20)(예를 들어, PCB)에 표면 장착 연결부를 형성할 수 있다. 그러나, 디바이스(10,18)사이의연결부는 또한 다양한 다른 형태를 취할 수 있다.

일 실시예에서, 표면 장착 기술이 디바이스(10,20)를 연결하기 위해 사용될 수 있는 반면에 핀 및 구멍 연결 또는 핀 격자배열(PGA)기술은 디바이스(10,18)를 연결하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위는 사용된 특정 연결 기술에 제한되지 않는다.

이제 도 3을 참조하면, 표면 장착 연결은 커넥터(10) 및 PCB일 수 있는 전자 디바이스(20) 사이에 이루어질 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스가 제거되고 핀 및 구멍 연결 기술이 사용되는 실시예에서, 커넥터(10)는 전자 디바이스(18)상에 핀을 수용하고 전기적 및 기계적인 연결 모두를 제공하는 복수의 구멍(22)을 구비할 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서의 구조물(16)은 필라멘트(16a,16b)의 트랜스버스 망으로 형성된다. 구멍(22)의 이웃하는 행 및 열 사이의 영역을 통해 뻗어 있는 필라멘트는 커넥터(10)내에 형성될 수 있다. 이렇게, 구조물(16)은 커넥터(10)의 전기적 특성에 역으로 영향을 미치지 않고 원하는 열 특성을 얻을 수 있다. 다수의 실시예에서, 구조물(16)을 절연체로 만듬으로써 부주의로 인한 단락의 가능성을 감소시킬 수 있다.

다시 도 2를 참조하여, 만약 전자 디바이스(20)의 열 특성이 디바이스가 커넥터(10)보다 더 적은 열 팽창을 갖게 하는 것과 같은 것이라면, 기계적 고장이 두 디바이스 사이의 연결부에서 발생할 수 있다. 이것은 커넥터(10)가 디바이스(20) 보다 더 많거나 더 적게 팽창할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 다수의 경우에서, 커넥터(10)를 액정중합체(LCP)로 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

예를 들어, 액정중합체는 액정중합체를 다른 집적 회로 디바이스용 소켓으로 작동하는 커넥터(10)를 형성하기에 바람직한 재료로 만드는 바람직한 성형 특성을 가질 수 있다. 그러나, LCP는 FR4와 같은 일반적인 PCB 재료로 형성되는 종래 PCB 보다 훨씬 더 클 수 있는 열팽창 계수를 갖는다. 이렇게, 디바이스가 열에 노출될 때, 상이한 열 팽창이 일어나서 고장을 유발할 수 있다. 디바이스가 상당한 열에 노출될 수 있는 경우는 디바이스가 리플로납땜과 같은 열 표면 장착 기술을 사용하여 연결될 때이다. 고열에 디바이스를 노출할 수 있는 또 다른 상황은 열 신뢰도 시험이다.

커넥터(10)의 열 특성을 전자 디바이스(20)의 열 특성에 매칭함으로써, 상이한 열 팽창으로 인한 고장율은 감소될 수 있다. 구조물(16)의 열 팽창을 전자 디바이스(20)의 열팽창과 매칭시킴으로써, 전체 합성 커넥터(10)의 열 팽창 특성은 전자 디바이스(20)의 열 팽창 특성과 매칭하도록 제어될 수 있다. 즉, 구조물(16)은 충분한 강도 및 강성을 가질 수 있어 디바이스(20)에 대한 본체(14)의 열 팽창을 억제한다. 이것은 열 팽창의 차이를 줄일 수 있고 잠재적으로는 연결부의 고장율을 감소시킨다.

구조물(16)이 예로서 오버몰딩을 사용하여 커넥터(14) 내로 통합되는 것으로 도시되었지만, 구조물(16)은 본체(14)의 열 팽창을 제어하기 위해 다른 다양한 방법으로 부착될 수 있다. 이와 유사하게, 구조물(16)이 격자 형상 구조인 것으로 도시되었지만, 시트 형상, 필라멘트 형상 및 적층 배열을 포함하는 다른 형상 역시 사용될 수 있다. 예를 들어, 원하는 열 특성을 갖는 입자 섬유를 함유한 라미네이트가 본체(14)내에 형성될 수 있다. 이와 유사하게, 원하는 열 특성을 갖는 입자는 열 팽창을 제어하기 위해 본체(14)를 형성하는 물질에 통합될 수 있다.

일 실시예에서, 디바이스(18)는 프로세서일 수 있다. 커넥터(10)는 볼 격자배열 소켓일 수 있고 디바이스(20)는 PCB일 수 있다. 소켓은 LCP로 오버몰딩된 구리선으로 형성될 수 있다.

본 발명이 제한된 수의 실시예에 관하여 설명되었지만, 당업자들은 그것으로부터의 다양한 수정 및 변형을 이해할 것이다. 첨부된 청구항은 본 발명의 진정한 정신 및 범위내에 있는 모든 수정 및 변형을 포함하도록 의도되었다.

Claims (20)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 전자 구성소자를 결합하는 방법에 있어서,

    임의의 열팽창 계수를 갖는 구조물을 상기 구조물과 다른 열팽창 계수를 갖는 본체에 체결하는 단계; 및

    상기 구조물의 열팽창 계수와 실질적으로 매칭하는 열팽창 계수를 갖는 전자 디바이스에 상기 본체를 체결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 인쇄 회로 기판 상에 상기 본체를 표면 장착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 12 항에 있어서, 패키징된 집적 회로를 상기 본체 내로 플러그하고, 상기 집적 회로를 상기 본체를 통하여 또 다른 전자 디바이스에 전기적으로 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 12 항에 있어서, 성형에 의해 상기 본체를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 구조물을 상기 본체내로 오버몰딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 하나의 전자 디바이스를 또 다른 전자 디바이스에 물리적 및 전기적으로 결합시키는 소켓에 있어서,

    제1 열팽창 계수를 갖는 본체; 및

    상기 본체를 통하여 뻗어 있고 제2 열팽창 계수를 가지며, 상기 본체의 열팽창 계수를 상기 제2 열팽창 계수로 제한시키도록 적용된 복수의 필라멘트를 포함하는 것을 특징으로 하는 소켓.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 소켓은 표면 장착 소켓인 것을 특징으로 하는 소켓.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 필라멘트는 복수의 일반적으로 평행인 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 소켓.
20. 제 19 항에 있어서, 제1 방향으로 뻗어 있는 제1 세트의 와이어, 및 일반적으로 제1 세트의 와이어를 가로질러 뻗어 있는 제2 세트의 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 소켓.