专利名称：切开的电接触件以及通过进行切片制造接触件的方法
技术领域：
本文公开的实施例通常涉及将集成电路(IC)器件连接到电路板，更具体 地，涉及用于将IC器件与电路板连接的经切片而成的电接触件。
背景技术：
一种将集成电路(IC)器件耦合到电路板的方法是使用插槽。插槽被固定
在电路板(例如主板)上，且该插槽包括布置成与ic器件上相应的电引脚(例
如，管脚、连接盘、焊盘、突起等)阵列相匹配的电接触件阵列(例如，弹簧 接触件等)。通常，插槽接触件被承载或支撑于框架、外壳或其它支撑结构。夹具或其它保持机构可以将ic器件固定于插槽中且将IC器件的引脚对着
相匹配的插槽的接触件阵列压挤以在这些两个部件之间形成电连接。然而，
上述插槽可能并不适用于具有小外形规格(small form factor)的系统，诸如掌 上电脑、蜂窝式电话以及其它可移动计算机系统。例如，插槽与相匹配的 IC器件的组合高度可能不适合于这些小外形规格的产品。
替代性地，可以直接将IC器件连接到电路板，从而消除对插槽的需求。 举例来说，可以利用球栅阵列(BGA)技术来将IC器件与电路板耦合，其中 将IC器件上的多个电引脚(例如，焊接突起阵列、铜柱阵列等)连接到电路 上的相匹配的接触件组(例如，连接盘、焊盘、焊接突起等)。可以执行回流 焊工艺以在IC器件引脚与电路板接触件之间建立永久的电(以及机械的)连 接。例如上述BGA工艺的表面贴装技术可以减少电路板组件的高度。然而， 由于回流焊的连接(或其它永久的或半永久的连接)，这种方法会使再加工成 本昂贵，减少装配流程中的灵活性，且使得系统升级困难。
图1是示出一个包括切开的电接触件的实施例的组件的示意图。图2A 2I是示出图1中所示的切开的电接触件形成的实施例的示意图。
图3是示出一个包括切开的电接触件的另一实施例的组件的示意图。 图4A 4H是示出图3中所示的切开的电接触件形成的实施例的示意图。
图5是示出利用切片技术在基板上形成电接触件的方法的实施例的方 框图。
具体实施方法
本文公开的实施例部分地涉及利用切片技术来形成电接触件或接触件 阵列。其他实施例部分地涉及包括上述切开的接触件的器件。例如，在一 个实施例中，可以使用切开的接触件阵列以在IC器件和电路板之间形成无 插槽连接。
通常，在切片工艺中，切削工具(例如，刀片)啮合金属主体并切开金属 的一部分。该金属主体可以具有任意适合的形状且可以由任意适合的金属 构成，举例来说，如铜、铝、黄铜、青铜、镍和银，以及这些和其它金属 的合金。切开的金属部分与金属主体分离，但保持与该底层主体相连接。 因此，可以通过切削工具削去金属主体的部分，使得被削切部分的一端向 上巻曲远离主体，而被削切材料的相反的端部保持与底层主体耦合。因而， 由被削切金属结构和从其中形成该被削切的结构的下层金属主体在切片之 后保持单一连续的材料片。作为实例，被削切部分可以包括诸如鳍状物的 向上延伸结构，其保持连接在剩余的金属主体上，该剩余的金属主体形成 鳍状物的基底，其中鳍状物以及基底由单片材料构成。因此，切片能够形 成远离底层支撑体或基底延伸的结构，该结构和相应的基底构成集成部件。
下面参考图1，示出组件100的实施例。组件IOO可以构成任意类型的 设备器件。例如，组件100可以构成(或形成其一部分)掌上计算设备、可移
动计算设备、无线通讯设备、膝上型计算机、台式计算机、服务器等。
组件100包括放置于电路板110上的集成电路(IC)器件120。在一个实 施例中，电路板110包括能够在放置于板上的部件之间提供电通信的任何 基板。例如，电路板110可以包括由介电材料和金属(例如铜)的交替层组成
的多层结构。此外，这些介电积层(build-uplayers)可以放置在核心层(例如， 介电材料或者或许金属核心)上。金属层中的任意一层或多层可以按照期望 的电路图形形成——或许与其它金属层一起——用来将电子信号经某路线 传递到与电路板110耦合的器件或从该器件经某路线传递电子信号。然而， 所公开的实施例不限于上述多层电路板，且应该理解，所公开的实施例可 以应用到其它类型的基板。
IC器件120可以包括一个或多个处理系统，以及其它部件。例如，IC 器件120可以包括微处理器、网络处理器、图形处理器、无线通讯器件、 芯片组等，以及这些和其它器件的任意组合。可以放置在IC器件120内的 其他部件包括存储器(例如闪速存储器、任意类型的动态随机存取存储器 等)、存储控制器、稳压器、以及无源元件(例如，电容器、滤波器、天线等)。
除IC器件120之外，可以在电路板110上放置一个或多个附加部件130。 可以放置在电路板IIO上的附加部件130包括，例如图形显示设备(例如液 晶显示设备即LCD)、无源元件(例如天线、电容器等)、冷却器件(例如风扇 或诸如散热片的无源冷却器件)、稳压器和/或电源(例如电池)，以及其它IC 器件。
同样，在一个实施例中，组件100包括外壳140，其支撑且/或封闭电 路板110以及放置于其上的部件120、 130。该外壳140可以包括一个或多 个孔或其它通路点，其向放置在电路板IIO上的部件提供通路(例如用于观 察LCD、用于电池通路等)。可以由包括塑料、金属和/或合成材料的任意适 合的材料或者其组合来构成外壳140。
继续参考图1， IC器件120包括放置在基板150上的IC晶片(die) 160。 基板150可以包括能够在IC晶片160与底层电路板110之间提供电通信的 任意合适类型的基板。基板150还为晶片160提供结构支撑。作为实例， 在一个实施例中，基板包括多层基板——包括由介电材料和金属构成的交 替层——堆积在核心层(介电或金属核心)周围，如前所述。在另一个实施例 中，基板150包括无核心的多层基板。其它类型的基板和基板材料也可以 在所公开的实施例中使用(例如陶瓷、蓝宝石、玻璃等)。
许多互连结构165可以在IC晶片160与基板150之间延伸。互连结构 165在晶片160与基板150之间提供电连接，且这些互连结构还可以有助于
机械地将晶片固定在基板150上。在另一个实施例中，在IC晶片160与基 板150之间可以放置底填料(underfill)层(附图中未示出)，且该底填料层也可 以有助于将晶片固定在基板。互连结构165可以包括任意适合类型的互连 结构且可以包括任意适合的导电材料。例如，互连结构165的每一个可以 包括从晶片160延伸的铜柱和放置于基板150上的相匹配的焊锡突起，通 过回流焊工艺将它们电气上及机械上结合在一起。当然，应该理解使用许 多其它类型的互连结构和材料是可能的。此外，根据一个实施例，基板150 可以包括堆积在晶片160自身周围的由介电材料和金属构成的交替层。该 工艺有时被称作"无焊积层工艺"。当利用这种方法时，可以不需要单独的 互连结构165 (因为积层直接放置在晶片160上)。
在一个实施例中，IC器件120还可以包括上盖或散热片170 (有时被称 作集成散热片，或IHS)。散热片170可以包括任意适合的导热材料，例如 铜或铜合金。可以在晶片160与散热片170之间放置热界面材料(TIM)层 180。 TIM层180包括任何能够将散热片170热耦合(以及或许机械上固定) 至晶片160的材料。例如，适合的热界面材料包括焊料和传导聚合物。在 另一个实施例中，由环氧树脂或其它粘合剂构成的层175可以将散热片170 固定到底层基板150。同样，在又一个实施例中，散热器(附图中没有示出) 可以与散热片170热耦合(或者替代性地，散热器可以直接地与晶片热耦合， 在这种情况下可以省略散热片)。
为了将IC器件120电耦合至电路板110，在电路板110的上表面上(或 者替代性地，在基板150的下表面上)放置许多的电接触件190。每一个接 触件190包括通过上述切片工艺(或任意相似技术)形成的切片结构。另外， 接触件190每一个都能够与IC器件120上的相应的电引脚——诸如在基板 150下侧上形成的连接盘、焊盘或突起等(附图中没有示出)——相匹配，以 在IC器件120与电路板IIO之间形成电连接。可以使用任意适合数量和安 排的电接触件190。通常，例如，按照与IC器件120上的相应电引脚组相 匹配的图形或阵列安排电接触件190。根据一个实施例，接触件190包括弹 簧结构。例如，如图1中所示(以及图2A 2F，其将在下面被论述)，接触 件可以包括悬臂状弹簧。在另一个实施例中(如图3和4A 4F中所示，其 将在下面被论述)，接触件可以包括线圈状弹簧。可以使用保持机构(附图中
没有示出)来将IC器件120固定于电路板110上，以及进一步，将IC器件 120上的电引脚向弹簧接触件190压挤。
图2A至2F以及图2G至2I中示出图1中所示的切开的接触件190的 形成的实施例。首先参考图2A，在电路板110上放置金属主体292。在一 个实施例中，将由该金属主体292形成单个弹簧接触件190;然而，在另一 个实施例中，可以由同一金属主体形成多个弹簧结构。值得注意的是，在 图2A 2F的每一幅图中，在附图的上部示出部分电路板110和金属主体 292 (以及最终为接触件190)的平面图，而在附图的下部示出这些结构的侧 视图。在图2G 2I的每一幅图中，仅示出平面图。
金属主体292可以具有任意适合的形状。在一个实施例中，如附图中 所示，金属主体292可以包括从板110向上延伸的矩形的焊盘或柱状物。 然而，应该理解金属主体292可以具有任意其它适合的形状(例如，圆形的 焊盘或柱状物、椭圆形的焊盘或柱状物等)。同样，主体292可以包括任意 适合的可经受切片工艺的金属。例如，金属主体292可以包括铜、铜合金(例 如铍铜)、铝、铝合金、黄铜以及其它黄铜合金、磷青铜、镍、银等。另外， 在其它实施例中，主体292可以包括导电金属，且金属主体292可以电气 地耦合至基板110上的一个或多个导体。
参考图2B，示出切片工具205，且将使用该切片工具来通过进行切片 形成弹簧接触件。切片工具205可以包括能够在金属主体292上执行切片 操作以形成电接触件190的任意适合的刀片或切削工具。可以由任意适合 的材料(例如，碳化物、碳化钨、高强度钢等)构造切片工具205。值得注意 的是，为了清楚且简洁地示出，仅在图2B至2E的每一幅图中的下部正视 图中示出切削工具205。
现在参考图2C，开始进行切片，且切削工具205啮合金属主体292。 切削工具205在由图2C 2E的每一幅图中的箭头5所指示的方向上移动。 当切削工具205啮合金属主体292时，金属主体的一部分294被切开，并 且该切开部分294开始与底层主体292分离，以及，在这种情况下，远离 底层主体292向上巻曲。如图2D和2E中所示，随着切削工具205相对于 金属主体292的继续移动，被切开部分294的尺寸增大，且该结构继续远 离底层主体292向上弯曲。在图2E中，在金属主体292中的最大切割深度
的处示出切削工具205。
参考图2F，切片完成，且从金属主体292收回切削工具205。在移除 切削工具之后，切开部分294保持向上巻曲(或另外从主体292分离)，且该 向上延伸的切开部分294可以形成弹簧电接触件(在该情况下为悬臂状弹 簧)。金属主体292的剩余部分被固定在电路板110且为切开部分294提供 基底。基底(金属主体292的未切开部分)和弹簧接触件(切开部分294)—起 形成弹簧接触件190，且该弹簧接触fl^包括单片材料。
在图2A 2F中，通过切削工具205来啮合矩形的金属主体292的整体 宽度，使得生成的弹簧接触件具有与底层主体292基本上相同的宽度。然 而，应该理解可以通过切削工具205啮合小于金属主体292的整体宽度。 例如，如图2G中所示，切开部分294可以包括从金属主体292的中心区域 切掉的相对较窄的材料带。同样，如前所述，由其形成切开的接触件190 的金属主体292可以具有任意其它合适的形状。作为实例，如图2H和21 中所示，金属主体292可以包括圆形的焊盘或柱状物。在图2H中，切削工 具具有至少等于金属主体292直径的宽度，且切开部分294为圆形。相反 地，在图2I中，切削工具比金属主体的直径窄，且切开部分294包括从金 属主体292的中心区域切开的较窄的材料带(与图2G相似)。
现在参照图3,示出包括切开的电接触件390的另一实施例的组件300。 组件300大体与图1中所示和上述的组件100相似，且在图3中相似的元 件保持相同的数字标记。此外，这里不再重复对图1和3中相似的元件的 描述。组件300包括放置在电路板110上表面上(或者替代性地，在基板150 的下表面上)的许多切开的电接触件390，且这些接触件再次将IC器件120 电耦合到板110。与图1的接触件190相似，每一个接触件3卯包括切片结 构，且每一个能够与IC器件120上的相应电引脚相匹配——例如形成在基 板150下侧面上的连接盘、焊盘或突起等(附图中未示出)——从而在IC器 件120与电路板110之间形成电连接。然而，在图3的实施例中，每一个 接触件3卯包括线圈状弹簧。可以使用任意适合数量和安排的电接触件390， 且在一个实施例中将电接触件390按照与IC器件120上的相应电引脚组相 匹配的图形或阵列安排。
图4A到4F、以及图4G和4H中示出图3中所示的切开的接触件390
的形成的实施例。首先参考图4A，在电路板110上放置金属主体492。在 一个实施例中，将从该金属主体492上形成单个弹簧接触件390;然而，在 其他实施例中，可以从同一金属主体上形成多个弹簧结构。值得注意的是， 在图4A 4F的每一幅图中，在附图的上部示出部分电路板110和金属主体 492 (以及最终为接触件390)的平面图，而在附图的下部示出这些结构的侧 视图。在图4G和4H的每一幅图中，仅示出平面图。
金属主体492可以具有任意适合的形状。在一个实施例中，如附图中 所示，金属主体492可以包括从板110延伸向上的圆形的焊盘或柱状物。 然而，应该理解，金属主体292可以具有任意其它适合的形状(例如，椭圆 形的焊盘或柱状物等)。同样，主体492可以包括任意适合的可经受切片工 艺的金属。例如，金属主体492可以包括铜、铜合金(例如，铍铜)、铝、铝 合金、黄铜以及其它黄铜合金、磷青铜、镍银等。此外，在其他实施例中， 主体492可以包括导电金属，且主体492可以与基板110中的一个或多个 导体电耦合。
参考图4B，示出切片工具405，且将使用该切片工具以通过进行切片 形成弹簧接触件。切片工具405可以包括能够在金属主体492上执行切片 操作以形成电接触件390的任意适合的刀片或切削工具，该电接触件390 在这种情况下包括线圈状弹簧。可以由任意适合的材料(例如，碳化物、碳 化钨、高强度钢等)构造切片工具405。
参考图4C，开始进行切片，且切削工具405啮合金属主体492。在图 4A 4F的实施例中，切削工具405啮合圆形金属主体492中接近该主体外 围的一部分(例如，具有小于或等于金属主体的半径的宽度的部分)。切削工 具405相对于金属主体492以圆周运动移动，如图4C 4E的每一幅图中的 箭头5所示。当切削工具405啮合金属主体492时，切开金属主体的部分 494，且该切开部分494开始分离，并且，在这种情况下，远离底层主体492 向上巻曲。因为切削工具405在相对于圆形金属主体492的圆周方向上移 动，所以切掉部分494将具有如环状或线圈状的结构。
如图4D和4E中所示，随着切削工具405相对于金属主体492的继续 圆周运动，切开的线圈状结构494的长度增加，且该结构继续远离底层主 体492向上巻曲或弯曲。在图4E中，在金属主体492中的最大切削距离的
点处示出切削工具405。值得注意的是，为了清楚和简洁的说明，仅在图 4E中的上部平面图中示出切削工具405。
参考图4F，切片完成，且从金属主体492收回切削工具405。在移除 切削工具之后，被切开部分494保持向上巻曲(或另外从主体492分离)，且 该向上延伸的被切开部分494可以形成弹簧电接触件(在这种情况下，线圈 状弹簧)。金属主体492的剩余部分被固定到电路板110并且为切片巻簧494 提供基底。基底(金属主体492的未被切开部分)和弹簧接触件(被切开部分 494)一起形成弹簧接触件390，且该弹簧接触件包括单片材料。
可以取决于弹簧接触件390的期望特性(例如，弹簧常数等)而改变切削 工具405相对于圆形主体492而移动的总角度6 ，以及因此改变切开的巻 簧结构494的长度。在图4F的实施例中，切削工具405穿过大约270度的 角。然而，在其他实施例中，切削工具405可以穿过大约90度或更大的角， 而在另一实施例中切削工具可以穿过大于360度的角(例如，切片巻簧494 可以包括多匝)。
在图4A 4F中，从其中切开了线圈状弹簧494的金属主体492包括圆 形的主体。然而，如上述所述，所公开的实施例不限于任何具体的形状。 例如，如图4G中所示，可以从椭圆形的金属主体492上切片出线圈状弹簧 结构494。此外，在图4A 4F(以及图2A 2F)的实施例中，从底层金属主 体切片出单个弹簧结构。然而，在其他实施例中，可以形成多个弹簧结构。 作为实例，如图4H中所示，从圆形的金属主体492切出两个(或更多)线圈 状弹簧结构494a、 494b(且应该理解，在图2A 2F的实施例中，可以从单 个金属主体切出多个悬臂状弹簧结构)。
现在参考图5，示出说明利用切片技术在基板上形成电接触件的方法的 实施例的方框图。参考该附图中的方框510，在电路板或其它适合的基板上 形成一个或多个金属主体。可以按照任意适合的图形在基板上放置金属主 体，且在一个实施例中，按照与IC器件上的电引脚组相应的阵列来确定金 属主体的方向。可以使用任意适合的工艺或工艺的组合来形成金属主体， 包括光刻、诸如化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)的薄层沉积技 术、电镀或无电镀，和/或蚀刻工艺。可以由任何可经受切片的金属(或其它 导电材料)来形成金属主体，包括铜、铜合金(例如铍铜)、铝、铝合金、黄
铜或其它黄铜合金、磷青铜、镍、银等。同样，金属主体可以具有任意适
合的厚度，且在一个实施例中金属主体具有大约100um与lmm之间范围 内的厚度。
参见图5中的方框520，切片工具啮合金属主体中的一个(或多个)从而 从金属主体上形成弹簧接触件。弹簧接触件可以包括悬臂状弹簧(例如参照 图1和2A 21)，线圈状弹簧(例如参照图3和4A 4H)，或其它适合类型 的弹簧。此外，可以从每一金属主体(或选中数量的金属主体)上形成两个或 更多弹簧结构。所切开的弹簧结构可以具有任意适合的厚度。根据一个实 施例，切片切开的弹簧结构具有lOOum或更大的厚度。然而，在另一个实 施例中，所切开的弹簧结构可以具有小于100um的厚度。
如图5的方框530所阐述，可以在剩余的金属主体上重复切片工艺以 形成电接触件的阵列。在一个实施例中， 一次一个地连续对数个金属主体 进行切片。然而，在其他实施例中，可以同时地对两个或多个金属主体进 行切片。在另一个实施例中，可以在单次通过时中同时对所有金属主体切 片。
可任选地，在另一实施例中，可以执行一个或多个切片后处理。可以 执行的切片后操作的实例包括清洁、诸如退火的热处理、 一层或多层涂层 的涂敷，或者这些和其它期望的工艺的任意组合。
前面的详细描述和附图仅为示例性的而非限制性的。提供它们主要为 了清楚且全面地理解所公开的实施例，且从中不应理解为不必要的限制。 本领域技术人员可以对本文中所述的实施例进行大量的增加、删除和修改， 以及另外的安排，而不脱离所公开的实施例的精神和所附权利要求的范围。
权利要求
1.一种用于在基板与集成电路(IC)器件之间建立电连接的接触件，该接触件包括与所述基板耦合的基底部分；以及提供弹簧的切开部分，所述切开部分从所述基底部分延伸且具有接触所述IC器件的引脚的端部；其中所述基底部分与所述切开部分构成由导电材料构成的单个主体。
2、 根据权利要求l所述的接触件，其中所述弹簧包括悬臂状弹簧。
3、 根据权利要求1所述的接触件，其中所述弹簧包括线圈状弹簧。
4、 根据权利要求3所述的接触件，其中所述线圈状弹簧包括多于一个 的匝。
5、 根据权利要求l所述的接触件，还包括提供第二弹簧的第二切开部 分，所述第二切开部分从所述基底部分延伸且具有用于接触所述ic器件的 引脚的端部。
6、 根据权利要求1所述的接触件，其中所述导电材料包括从由铜、铝、 黄铜、青铜、镍、银以及其合金组成的组中选出的金属。
7、 一种组件，包括电路板，该电路板具有许多接触件，其中每一接触件包括与所述电路 板耦合的基底部分和提供弹簧的切幵部分，所述切开部分从所述基底部分 延伸并具有一端部，其中所述基底部分和所述切开部分构成由金属构成的单个主体；和具有许多引脚的集成电路(IC)器件，其中每一个引脚与所述板上的一个 接触件的端部建立电连接。
8、 根据权利要求7所述的组件，其中所述每一个接触件的弹簧包括悬 臂状弹簧。
9、 根据权利要求7所述的组件，其中所述每一个接触件的弹簧包括线 圈状弹簧。
10、 根据权利要求7所述的组件，其中所述金属包括从由铜、铝、黄 铜、青铜、镍、银以及其合金组成的组中选出的材料。
11、 根据权利要求7所述的组件，还包括保持机构，用于将所述IC器 件保持在板上以及将所述IC器件引脚向所述板上的所述接触件压挤。
12、 根据权利要求7所述的组件，其中所述IC器件包括处理系统。
13、 根据权利要求12所述的组件，还包括与所述板耦合的图形显示设备o
14、 根据权利要求13所述的组件，还包括外壳，其中所述板和所述IC 器件放置于该外壳内。
15、 一种方法，包括提供基板，该基板具有放置于其表面上的金属主体；以及 通过进行切片从所述金属主体的一部分上形成弹簧，其中所述金属主体的另一部分提供基底，该基底仍固定在所述基板上；其中所述弹簧从所述基底延伸并且具有用于与集成电路器件的引脚建立电接触的端部。
16、 根据权利要求15所述的方法，其中所述弹簧包括悬臂状弹簧。
17、 根据权利要求15所述的方法，其中所述弹簧包括线圈状弹簧。
18、 根据权利要求17所述的方法，其中所述线圈状弹簧包括多于一个 的匝。
19、 根据权利要求15所述的方法，还包括 通过进行切片从所述金属主体上形成第二弹簧；其中所述第二弹簧从所述基底延伸并且具有用于与所述集成电路器件 的引脚建立电接触的端部。
20、 根据权利要求15所述的方法，其中所述金属主体包括从由铜、铝、 黄铜、青铜、镍、银以及其合金组成的组中选出的金属。
21、 根据权利要求15所述的方法，其中所述基板包括多个其它金属主 体，该方法还包括通过进行切片从其它金属主体中的每一个的一部分上形成弹簧，其中 所述各个其它金属主体的另一部分提供基底，该基底仍固定在所述基板上;其中所述弹簧中的每一个从其各自的基底延伸并且具有用于与所述ic 器件的引脚建立电接触的端部。
全文摘要
本公开的实施例涉及利用切片技术的电接触件的形成。该电接触件包括从金属主体切开的弹簧结构，但该弹簧与为弹簧结构提供基底的金属主体保持耦合。电接触件所切开的弹簧部分可以包括悬臂状弹簧、线圈状弹簧或任何其它适合类型的弹簧。可以使用这种弹簧接触件以在集成电路器件与电路板(或其它基板)之间形成电连接。还描述并要求保护其它实施例。
文档编号H01R4/48GK101373863SQ20081013061
公开日2009年2月25日 申请日期2008年6月25日 优先权日2007年6月26日
发明者C-P·秋 申请人:英特尔公司