封装LSI/VLSI型半导体装置的高密集成电路(IC)封装是众所周知的。 此类IC封装的输入/输出管脚常常被设置成一密集模式(有时超过200个紧 密相间的触点)以致将IC封装直接锡焊至一基板，例如一印刷线路或电路板 (PCB)，会导致数个与对任何引起锡焊错误加以检查和纠正相关的重大问题。 已知接点栅格阵列(LGA)连接器使IC封装连接到PCB。特别是LGA在与PCB接 合时并不需要锡焊程序。参见图1，现有技术中的LGA组件被用于使一有多个 扁平触片或底层表面上的焊锡突起B的IC封装A连接至一以规则模式设置在 一PCB D表面上的触片C。
现有技术的LGA组件已知包括一绝缘壳体E和多个容纳在形成于壳体E中 的通道中的回弹传导触点F。为与扁平触片B，C接合，回弹传导触点F特别 具有在绝缘壳体E的上表面和下表面处的暴露部分。当IC封装A被精确地置 于PCB D叠置排列接合的位置，使传导片B与传导片C接合时，一正常力施 加于各回弹传导触点F的暴露部分以分别以电和机械的方式分别接合触片B， C。
现有技术中LGA的回弹传导触点有多种形状。常用的回弹传导触点的形式 包括用一弯曲的回弹部连接起来的两自由端，该回弹部在接合IC封装和PCB 的过程中提供弹性能量的存储。现有技术中的回弹传导触点可以是弹簧形式 的一单一金属结构，从而在其也作为电气联接的传导元件时，能在服务过程 中提供所需弹性反应。或者，也可用接触按钮替代，该接触按钮内有一在以 周围缠绕、嵌入或者以其它方式与一电介质芯接合的连接器，该接触按钮常 常在进行仅有一电传导路径的导体操作过程中提供弹性能量存储。具有代表 性地，为防腐蚀和增加电接触，一种势垒金属和重金属电镀的结合被应用于 弹簧表面。情形往往是这些电镀没有足够的仅仅沿弹簧表面进行电传导的厚 度。此现有的回弹传导触点的例子可以在以下美国专利文件中找到：美国专 利号2,153,177；3,317,885；3,513,434；3,795,884；4,029,375；4,810,213； 4,820,376；4,838,815；4,922,376；5,030,109；5,061,191；5,101,553； 5,127,837；5,215,472；5,228,861；5,232,372；5,308,252；5,350,308； 5,385,477；5,403,194；5,427,535；5,441,690；5,473,510；5,495,397； 5,599,193；5,653,598；5,791,914；5,800,184；5,806,181；5,810,607； 5,817,986；5,823,792；5,833,471；5,949,029；6,074,219；以及 6,264,476。因此前述专利在此一并作为参考。
该技术中存在的一个问题是用于构造弹簧的好材料,如高强度的钢，并不 是很好的电导体。另一方面，好的电导体，如铜合金或重金属，往往不能提 供足够的弹性性能。这就需要更多的回弹传导触点，从而将好的弹性性能， 温度阻抗和高传导性这些就所知相反的要求结合起来，但没有对任何整个支 撑结构的要求。因此，需要一用于LGA插孔槽或电连接器改进的电气触点， 该电气触点能够克服传统电气触点的缺陷。
因此就需要一种好的电接触原件，具有以下特性：(a)既可用于产品插 孔槽，也可用于测试和高温老化插孔槽，后者的使用需要高耐久性；(b)较 大的弹性柔度范围和较低的触点压力；(c)能够传送高频信号和高电流；(d) 能够承受较高的工作温度；和(e)表现出高耐久性，即＞500K的重复变形。
现有的技术至少缺乏一种可普遍应用的电气触点所需的上述一个特性。

本发明提供了一种电气触点，其形成自前体材料，如蚀刻或压印金属片， 或多个交错的金属丝。该前体材料可形成为管状或其它合适的形状，并被退 火以固定其结构形状。该退火结构然后可被切成短段以形成多个单一电气触 点。前体材料通常通过将一片传导材料光蚀刻为一具有预设的尺寸和形状的 开孔的网状结构而形成。该网也可通过在一传统金属工作模上压印而成。或 者，该前体材料可通过处理多根金属丝以将这些金属丝交错形成一网状单一 结构而成。所期望的电气触点的形状可由首先将前体材料的一部分卷为一管 状，然后在约束下退火以使形状要素永久地固定而成。该管状结构然后被切 成短段以形成个体电气触点。优选的结构形状包括形成自前体材料的一个或 多个皱褶的折叠结构。这种结构能够通过将单一网结构压进一适合形成网中 的皱褶或折叠结构的模子中制成，接下来通过退火模子中的皱褶或折叠网以 永久固定结构形状。然后将其切成个体电气触点。
在一个实施例中，本发明提供了一种形成自多个交错和退火金属丝的电 气触点。该电气触点通常由将多根金属丝一起编织成网或辫状以形成一网， 退火该网并切割该退火网，从而形成多根个体电气触点而形成，退火工序的 结果是所述各个体电气触点都具有扩大了的弹性范围。
还提供了一种形成用于制造电气触点的前体材料的方法，包括处理多根 金属丝，使得所述金属丝交错形成一单一结构。该单一结构然后被退火。于 是一种由所述前体材料构成的电气触点可通过卷曲该单一结构的一部分以形 成一管，将该卷曲单一结构退火，然后切割该单一结构以分离该管从而产生 一电气触点形成。一种电气触点还可通过折叠该单一结构一部分以形成一个 或多个皱褶，将该折叠的单一结构退火，然后切割皱褶的单一结构以分离一 个或多个电气触点而形成。该前体材料也可通过光蚀刻一片传导材料以形成 一网，然后将该网退火而形成。
一连接系统可根据本发明形成，包括一限定多个开孔的壳体，每个开孔 都填有一个本发明的电气触点。在一个实施例中，可形成一连接系统，包括 一限定多个开孔的壳体，每个开孔都填有一个包含多个交错和退火金属丝的 电气触点。该连接系统还可包括由多个排列在一具有至少一个皱褶的单一网 中的交错和退火金属丝构成的电气触点。
附图说明
本发明的这些和其它特点和优点将通过以下对本发明优选实施例的具体 说明，连同附图得到更全面的揭示和详尽的描述，附图中同一标号指的是同 一部件，此外在其中：
图1是现有技术中的LGA组件的透视分解图；
图2是根据本发明一个实施例形成的一编织电气触点的透视图；
图3是显示在根据本发明生产一电气触点的过程中，将个体金属丝围绕一 中芯缠绕的部分剖视的透视图；
图4是与一LGA组件的透视图，与图1所示相类，但合并了根据本发明形 成的电气触点；
图5是图4所示LGA组件的横断面图；
图6是图4所示LGA组件被部分断开的一侧横断面图；
图7是用于形成本发明的电气触点的典型金属丝的横断面图；
图8是与图7相似的一横断面图，但显示的是放置在金属丝外表面上绝缘 层；
图9是金属丝网的实施例的俯视正面图，该金属丝网用于形成依照本发明 的另一实施例的电气触点；
图10是图9所示网的放大图；
图11是图9所示网的俯视图，显示根据本发明卷入一管状触点的过程；
图12是图9所示网的一部分的顶端视图，在打褶后以形成本发明的另一 实施例；
图13是与图6所示相似的一LGA组件的切断的横断面图，区别在于合并 了一皱褶网电气触点；
图14是合并了根据本发明形成的个体皱褶电气触点的连接系统的切断透 视图；
图15是一光掩模的分解透视图，该光掩模用于一片传导金属以形成根据 本发明的又一实施例的网；
图16是一片光蚀刻网，与图9所示相似，但是通过光蚀刻工艺生产的； 以及
图17是另一片光蚀刻网，与图9和图16所示相似，但显示了改变桁交错 点间的开孔的宽度的方式。

优选实施方式的说明应配合附图阅读，附图也被认为是本发明整个书面 的说明书的一部分。附图并不必要成比例，而且本发明中的一些图形可能在 比例上或一些示意形态上出于清楚和简要的目的而有些夸大。在本说明书中， 相关词汇如“水平的”，“垂直的”，“上”，“下”，“顶”和“底”及 其派生词汇(如：“水平地”，“下方地”，“上方地”等等)应参照随后 的说明和进行讨论的附图所示的方向而解释。这些相关词汇是为了方便说明， 通常并不一定要求精确的方向。包括“内部地”对应“外部地”，“纵向的” 对应“横向的”，以及类似的表达，在适当的情况下，被解释为相对于彼此， 或相对于一延长轴，或旋转中心或轴。有关附设、接合和类似关系，诸如“连 接”和“互相连接”，除非用其它方式表达，否则所指为一种关系其中的结 构是彼此之间直接或通过中间结构间接紧固或附设的，以及两个可移动或刚 性的附设或关系。词汇“有效地连接”是如此一种附设、接合或连接，从而 允许相关结构依靠这种关系而如所预期的那样运转。在权利要求书中，装置 +功能从句用于涵盖书面说明书或附图所说明、建议或明确显示的结构以实 施书面所陈述的功能，不仅包括结构等同物，还包括等同结构。
参见图2～图6，本发明提供了一种电气触点2，包括一交织或编织的、 退火的金属结构，以致包含一作为成形结果的大的弹性范围，该金属结构提 供了多个个体桁段6。电气触点2可由将至少三或四根分立金属丝编织在一起 而形成，即将金属丝合成在一起从而将它们交错以形成一单一结构，因此形 成或管状外形(图2-6和图11-12)或片状(图9-10和图13-17)的一 电气触点前体网12。方便地，因为交错和退火金属丝8的结合不再需要任何 额外完整的或覆层的，共同挤压或完全浇铸的结构支撑，本发明的管状实施 例不要求有一围绕了金属丝的中心支撑结构，或者一金属丝设置在成形的电 气触点形状中的外部或内部支撑结构。换言之，在仅仅包括一被巧妙的处理 为适合连接两个或多个相邻结构的形状的网时，电气触点即能够为其特定的 目的运行。就此方面来说本发明的电气触点2包括一无支撑结构。
在一个编织的实施例中，8根不锈钢丝8被编织在一起以形成一管状电气 触点2。在此设置中，每个金属丝8为了与各相邻金属丝8交织而采用一螺旋 形的路径，与此同时，各金属丝8仅仅经历一充分的弹性变形，也就是说， 各金属丝8将展示与其下面材料特有的“应力-应变”或“力挠度”曲线的弹 性限制部分完全一致的弯曲特性。实质上，在处理过程中没有引起金属丝8 中的可塑性变形。而且，应理解在网12中金属丝8的交叉/交叠点9处，金 属丝8的相邻部分之间不存在焊接或其它机械的相互连接。这种结构设置的 结果是，限定各交叉/交叠点9的各金属丝8的相邻部分相对于彼此是可移动 的。在编织成辫状或交错的结构中，当触点直径和铺设长度之比小于一半时， 当即使是退火后切成短段时，在铺设长度是每一金属丝弯转长度的地方， 得到机械稳定性被发现是有效的。因此能够制造具有足够的效果的一直径大 于10mils的电气触点。
颇为重要的，编织的该管状电气触点可被退火一次来拉紧弛缓金属丝8， 尤其在多个交叉/交叠点9处。金属，如不锈钢和铜，包括一普通立体晶体结 构。特别是该晶体结构(面心立方晶格)的具体变化，赋予这些金属以允许 金属丝8弹性弯曲成弯曲形状的延展性，如通过在移动心轴20(图3)周围 编织金属丝或将其编成辫状。另一方面在本发明中，金属丝8在编织过程中 没有这种不良的错位或可塑性变形，而是网12中弹性退火的变形的金属丝8 充分消除了存储在金属丝内的弹性应力从而产生一可控的金属晶体的滑动。 这样，该金属由标准晶体组成，该晶体是通过释放由于交织或编织工序而在 各金属丝中产生的弹性应力而使它们的编织构造固定。因此，在切成个体电 气触点2时金属丝8不是弹开，而是要维持它们所合成结构的完整性并保持 编织在一起的状态。
具有代表性的是，传统的电气触点结构通过将金属的变形至造型范围以 永久固定所期望形状而形成。通常通过一个成形步骤是不可能达到所期望得 到的形状的，而是要经过一系列步骤实施变形直至得到最终的形状。弯曲一 金属丝可使其变硬，这将引起结构的缺陷，如所知的结构错位。这些缺陷干 扰进一步的变形并使金属变硬变强以致不易被再次弯曲，并且导致金属一旦 弯曲就被固定。退火工序作为生产包括具有相对较小空间的弹簧结构的电气 触点的方法，在本发明中很重要。本发明的结构通常是较小的尺寸因此很难 用传统的弯曲和成形工序。若一管状结构由可塑变形形成，个体金属丝的横 断面也将同时受到严重变形，而这不是机械性能所期望的。
本发明中，结构成形本质上仅涉及在卷曲、编成辫状和其它工序中的弹 性变形。在弹性变形下，成形的结构如果没有支撑约束则不能被保持。否则 该结构就会作为弹性回弹的结果而崩溃。有利地，本发明的电气触点可在前 体形状中约束形成，然后在足够的高温下将它们与所存储的弹性应力共同退 火，错位将产生并移动以永久固定电气触点的形状从而释放所存储的弹性应 力。弹性范围内的变形程度是被限制的以使如金属丝的横断面形状不会改变， 而且更容易设计模子或其他约束装置。一折叠或皱褶结构，当该结构处于用 来约束的一设计适当的模子或其它固定装置中弹性变形时，可通过退火该结 构而形成。对于一卷曲的弹性触点结构，一为保持管状形状而适当设计的约 束装置在退火过程中是必需的。在一个实施例中，网12通过将自己包裹起来 以形成多个覆层，给一管(图11)提供一大体螺旋结构。在一编成辫状的管 状结构情况下，在切割前该结构自身在退火过程中担当约束装置的角色。
网12的退火释放了作为编织工序的一个结果在金属丝8中所固有的弹性 应力，特别是在金属丝8被弹性变形的交叉/交叠点9处以使其弯曲或成曲形。 缺少该退火步骤和结构，金属丝8和网12将在缺乏任何与网12固定的其它 内部或外部支撑结构，如一聚合或弹性支撑芯或壳体的情况下，完全弹开。 将个体金属丝8编织成一具有固有宏弹性特性的结构，以及将个体金属丝在 其编织结构设置中固定的退火步骤的结合提供特别增强的力挠曲特性。因此 根据本发明编织成网12时，然后退火，多个金属丝8提供了具有特别增加的 弹性范围的一回弹电气触点结构。为了保持一良好的表面状况，应在合适的 温度下在可控气压炉中进行热处理，以达到不锈钢的特别级别或者，在一次 之的实施例中，实现铜合金通过油淬火以达到最大的强度。
根据本发明，电气触点2也可使用如一传统金属丝编织机(未示出)由 三个，四个或更多松散编织或编成辫状的传导纤维或金属丝制成。例如，金 属丝编织机在工业中以被长期用于将金属或合成金属丝编织成电或电子缆线 以作为一电磁防护，或编织成液压软管和作为一载重结构的绳索。一个适合 形成电气触点2的这种编织机器为一五月柱形机器，其中传送要进行编织的 个体金属丝8的线轴传送器被角齿轮或甲板上的锯齿状转子沿着在编织点周 围交互的圆形或弓形路径移动。本发明中，该编织点可沿一可移动圆柱芯轴 20或一些其它可移动中心支撑(图2)设置。一半的线轴传送器沿着一个交 互路径，在一个方向围绕该编织点(沿可移动圆柱芯轴20设置)运行，同时 另一半传送器在相反方向沿着另一交互路径的编织点运行，该路径与第一个 路径在每个交互方向交叉。当这两套传送器在相反方向围绕该编织点运行时， 各传送器与另一传送器的路径交叉，离开线轴的金属丝在它们聚合于编织点 时交错编织在一起。电气触点前体材料的一连续管从该传统金属丝编织机抽 出。该电气触点前体接着被退火，然后是对切割位置进行处理，在该位置横 向切入形成个体电气触点2。这种机器在该技术中是众所周知的，如在一起作 为参考文件的美国专利3,783,736；5,085,211；5,257,571和5,931,077中 所揭示的。
用于形成电气触点2的另一种形式的编织机为一旋转编织机(未示出)。 在这些机器中，有一套内部传送器，一套外部传送器和一套位于内部和外部 传送器之间的线束导向板。该内部和外部传送器是旋转的以便跟随在编织点 周围相反方向的的一圆形路径。该导向板位于来自外部的传送器的线束路径 中。这些导向板使来自外部传送器的金属丝于内部传送器的路径交叉，从而 使金属丝交错编织。交错编织的金属丝于是聚合于编织点以形成编织电气触 点2。在此，又一次的，电气触点前体材料的一连续管被从所述旋转编织机抽 出，退火，然后对其被横向切入以形成个体电气触点2处的切割位置进行处 理。这种机器在该技术中也是众所周知的，如在作为参考文件的美国专利 4,275,638中所揭示的。
合适的电传导纤维或金属丝实际上包括体积电阻率低于约100μΩ/cm的 任何纤维材料，最好是约2-5μΩ/cm。典型的是，该电传导纤维应为传导金 属丝，如钨和其合金，不锈钢或铜合金，该电传导纤维可有用高传导金属涂 层的部分(图2中的标号25)，例如银、钯、铑、金和其多种合金。可选择 地，合适的电传导纤维能够通过改变电绝缘纤维制成，诸如通过将一如金属 粒子的传导给予剂引入到一天然或合成聚合体或其它材料如碳中。当聚合体 合成物不能承受特别的退火温度时，可使用一陶瓷/金属合成物得到良好的效 果。
典型地，适合用于本发明的电传导金属丝直径在.025-.1毫米范围内。 在相反的金属丝交叉点9间测量的相邻导体间的空间(图2中的标号26)具 有代表性的为.1-.5毫米之间。参照图7和图8，金属丝8可以是裸线也可 以有一应用在外表面上的绝缘层27。在所有情况下，编织都应该足够的松， 在相邻的金属丝8间保留有间隙或缝隙，以便在纵向应用的压力过程中，金 属丝8形成多个弹性可变形桁段6以提供一所要求的弹力。有利地，电气触 点2经过退火工序以将个体金属丝8充分固定在其弯曲或曲线形状并作为编 织网12的一结构原件或组件。对不锈钢丝进行退火的温度应控制在约500℃ -600℃范围时，在大多数的应用中最好为约550℃。
参阅图4，图5和图6，一IC封装A可用一包括本发明的电气触点2的 LGA组件电气连接至跟踪电路PCB D。各电气触点2设置在壳体E中形成的一 开孔中，以使各电气触点2的第一端31设于壳体E表面之上，第二端33设 于壳体E表面之下(图5)。可选择的，一具有多个盲孔35的壳体设置在与 IC封装A上接触片B的阵列相应的一阵列中，以便在IC封装A和位于PCB D 上或里面的电路跟踪之间能够制成一内部连接。
本发明的另一实施例中，金属丝8可被编织成一最初的平网40(由经纱 与纬纱金属丝组成)，然后可成形以制出多种触点结构。例如，网40可自身 卷曲以形成一卷曲触点42(图11和图12)。网40包裹自身以形成多个覆层， 为卷曲触点42提供一大体螺旋结构(图11)。各卷曲触点42然后可被从网 40中切割并如上文揭示的在一合适的壳体中装配。可选择的，网40可被折叠 以制成由多个凹槽47和凸纹49限定的多个皱褶45。一接触边缘沿皱褶45的 边界得以限定。皱褶电气触点45然后可自网40切割并设置在壳体E内的多 个通道或开孔35内，以便触点边缘50的位置与接触片B分隔对立(图14)。 这样，皱褶45支撑在开孔35内的触点。在操作中，当IC封装A向壳体E移 动时，接触片B连接皱褶电气触点45的触点边缘50，由此使皱褶电气触点 45变形以产生一合成接触力。这里，又一次的，允许退火皱褶电气触点45或 卷曲触点42以在金属丝8中产生固定形状。在触点边缘50的情况下，一具 有一皱褶冲床和成套冲模的合适的成形刀，可在退火工序中靠近网40以便保 持在弹性成形金属丝8的结构设置。
在一个进一步的可选实施例中，一网60可通过一光蚀刻工序形成，在该 工序中一掩模64被用于一片传导材料，如：不锈钢68，并根据传统方法光蚀 刻(图15)。所得到的平网60由交叉桁阵列组成，该交叉桁限定一开孔阵列， 平网60然后可被卷曲或皱褶，如上文中所揭示的(图16和图17)。再一次 的，为充分消除存储在光蚀刻网60的弹性应力，光蚀刻网60必须在卷曲或 打褶之后进行退火，以便所产生的金属晶体的滑动是可控的。这样，该金属 由已从光蚀刻和或者卷曲或者皱褶的形态中固定的标准晶体组成。蚀刻网结 构的柔量依赖于多种因素，包括其横断面空间，以及网开孔高度和宽度的比 例，如：一长菱形的开孔阵列。一网60可由一菱形开孔阵列形成，该开孔具 有不同的网开孔高度和宽度的比例(图17)。比例越小，低外力作用下的柔 量就越高。相反，本发明的编织或编成辫状的电气触点结构有可移动的接合 点，且柔量将依赖于金属丝的直径和触点直径与铺设长度之比。当然，一网 片能够根据本发明通过铸造、真空镀膜或其它阳极(添加)金属沉积处理形 成。
应当理解，本发明不仅仅限于在此揭示和在附图中所示的具体构造，而 还包括在权利要求的范围内的任何改变和等同物。
相关申请参考
本申请要求受惠于在2003年3月24日提交的美国临时专利申请No. 60/457,076，在2003年3月25日提交的美国临时专利申请No.60/457,258 和2003年4月8日提交的美国临时专利申请No.60/462,143。