电连接器及制造方法转让专利
申请号 : CN200480009735.5
文献号 : CN100583562C
文献日 : 2010-01-20
发明人 : 德克·D·布朗 , 约翰·D·威廉斯 , 姚鸿君 , 哈桑·O·阿利 , 埃里克·拉扎
申请人 : 内奥科尼克斯公司
摘要 :
一种电连接器，包括具有多个接触元件(15)的电接触阵列(17)，其中每个接触元件具有至少一个导电、弹性弹力件部分。
权利要求 :
1.一种电连接器，包括：
介电基板，带有连接其两个表面的多个通路；
电接触阵列，包括多个接触元件，每个接触元件具有自所述阵列 向外偏置的至少一个导电弹力件部分以及一个基部，所述电接触阵列接合到所述基板的第一表面，以便将至少一个所 述接触元件基部与所述基板中的所述通路之一对准，所述接触元件及 所述通路被镀以导电材料以将相应接触元件电连接到相应通路；并且所述接触元件彼此电隔离。
2.根据权利要求1的电连接器，所述介电基板包括多个释放孔。
3.根据权利要求2的电连接器，其中所述电接触阵列的接触元 件排列成预定图案，并且所述多个释放孔的至少一些排列成对应于所 述预定图案的图案。
4.根据权利要求1的电连接器，其中所述至少一个导电弹力件 部分通过光刻遮蔽及化学蚀刻一个导电片而形成。
5.根据权利要求1的电连接器，进一步包括：第二电接触阵列，包括多个接触元件，每个接触元件具有自所述 第二电接触阵列向外偏置的至少一个导电弹力件部分以及一个基部，所述第二电接触阵列接合到所述基板的第二表面，以便将所述第 二电接触阵列的至少一个接触元件基部与所述基板中的多个通路之一 对准，所述接触元件及所述通路被镀以导电材料；并且所述第二电接触阵列的接触元件彼此电隔离。
6.根据权利要求5的电连接器，其中所述电连接器形成位于电 装置与插座之间的插件。
7.根据权利要求1的电连接器，其中所述介电基板为印刷电路 板。
8.根据权利要求1的电连接器，其中所述至少一个导电弹力件 部分包括非线性平坦图案，以提供延伸长度的弹性接触元件。
9.根据权利要求1的电连接器，其中至少一些所述接触元件的 至少一个导电弹力件部分较另外那些接触元件的其它导电弹力件部 分，具有不同形状、弹性弹力率、接触力或有效工作范围中的至少一 个。
10.根据权利要求1的电连接器，进一步包括在所述至少一个导 电弹力件部分上的第二导电材料的涂层。
11.根据权利要求1的电连接器，其中所述至少一个导电弹力件 部分的弹力为10与40克之间。
12.一种产生电连接器的方法，包括以下步骤：在导电弹性片中形成电接触元件阵列，该电接触元件阵列排列成 第一预定图案，每个电接触元件包括至少一个弹力件部分以及一个基 部；
将所述至少一个弹力件部分自所述导电弹性片向外偏置开；
将所述导电弹性片接合到具有多个通孔的介电基板的第一表面， 所述至少一个弹力件部分自所述介电基板的第一表面向外延伸开；
以导电材料镀所述通孔以及所述接触元件以便将相应电接触元 件电连接到在所述介电基板中的相应通孔；
根据所述电接触元件的预定排列来遮蔽所述导电弹性片；以及化学蚀刻所述导电弹性片以便使所述电接触元件的至少一些彼 此分割。
13.根据权利要求12的方法，进一步包括以下步骤：向外偏置所述至少一个弹力件部分，使所述至少一个弹力件部分 三维地形成为球形的表面的一部分。
14.根据权利要求12的方法，进一步包括以下步骤：提供由位于对应于所述电接触元件阵列的开口阵列中的至少一 个选择尺寸的球轴承阵列形成的偏置模具。
15.根据权利要求12的方法，进一步包括以下步骤：通过微蚀刻来预处理所述导电弹性片的接合表面，以便增强接 合。
16.根据权利要求12的方法，进一步包括以下步骤；
通过氧化物处理来预处理所述导电弹性片的接合表面，以便增强 接合。
17.根据权利要求12的方法，进一步包括以下步骤：在至少所述至少一个弹力件部分上镀第二导电材料。
18.根据权利要求12的方法，进一步包括以下步骤：在第二导电弹性片中以第二预定图案形成第二接触元件阵列，所 述第二预定图案的至少部分对应于所述第一预定图案，所述第二接触 元件阵列中的每个接触元件包括至少一个弹力件部分以及一个基部；
将所述第二接触元件阵列中的每个接触元件的至少一个弹力件 部分自所述第二导电弹性片向外偏置开；
将所述第二导电弹性片接合到所述介电基板的第二表面，所述第 二接触元件阵列的所述至少一个弹力件部分自所述介电基板的第二表 面向外延伸并离开；
镀所述第二接触元件阵列中的接触元件以便将相应接触元件电 连接到所述介电基板中的相应通孔；
化学蚀刻所述第二导电弹性片以便使所述接触元件的至少一些 彼此分割。
19.一种成批制造电接触阵列的方法，包括以下步骤：产生电接触阵列的光刻图像；
将光刻敏感膜施加到第一导电片和第二导电片；
经由利用所述电接触阵列图像的光刻过程在所述第一导电片及 所述第二导电片上产生所述电接触阵列；
在所述第一导电片及所述第二导电片上蚀刻所述电接触阵列；
利用成形工具在所述第一导电片及所述第二导电片上形成三维 的所述电接触阵列；
将第一导电片及所述第二导电片层压到基板的相对侧，成为面 板；
将光刻胶膜施加到所述面板的两侧；
曝光图案以限定所述面板两侧上的各个接触元件；以及通过蚀刻使面板两侧上的接触元件分割。
说明书 :
技术领域
本发明涉及电连接器，并且特别涉及一种可再连接及可再安装的电连 接器及其制造方法。
背景技术
电互连或连接器用于将两个或更多电子部件连接在一起，或将电子部 件连接到一件电设备，如电脑、路由器或测试器。术语“电子部件”包括 但不限于印刷电路板，并且连接器可为板到板连接器。例如，电互连用于 将电子部件如集成电路(IC或芯片)连接到印刷电路板。电互连还可在集 成电路制造期间使用，用于将测试下的IC装置连接到测试系统。在某些 应用中，电互连或连接器提供可分离或可再安装的连接，以便附着于其的 电子部件能够被移除或重附着。例如，理想的是利用可分离互连装置将封 装的微处理器芯片安装到个人电脑主板，以便可以容易地移除故障芯片， 或可以容易地安装升级的晶片。
也有在应用中使用电连接器来进行到硅晶圆上所形成的金属垫(pad) 的直接电连接。这样的电连接器常常称为“探针”或“探测卡”，并且典 型地在制造过程期间的晶圆测试期间使用。探测卡典型地安装在测试器 上，提供从测试器到硅晶圆的电连接，以便晶圆上所形成的各个集成电路 可被测试功能性及与特殊参数限制的一致性。
常规电连接器通常由压制的金属弹力件制成，其被形成并且然后单独 插入到绝缘载体(carrier)中以形成电连接元件阵列。制成电连接器的其 它方法包括利用各向同性导电粘合剂、注入模制导电粘合剂、捆扎的线导 电元件、由线接合技术形成的弹力件及小的固态金属片。
连接盘格阵列(land grid array)(LGA)指的是金属垫(也称连接盘 (land))阵列，所述金属垫用来作为集成电路封装、印刷电路板或其它电 子部件的电接触点。金属垫通常利用薄膜沉积技术形成，并以金涂覆以提 供非氧化表面。球格阵列(BGA)指的是焊球阵列或焊块阵列，所述阵列 用作集成电路封装的电接触点。LGA与BGA封装被广泛用于半导体工业， 并且每种具有其相关的优点和缺点。LGA连接器通常用来为连接到PC板 或芯片模块的LGA封装提供可移除及可再安装的插座能力。
电子装置封装技术的进展已导致收缩的封装几何形状以及增加的引 线数目。即，电子装置上每个部件电连接(也称“引线”)之间的间隔(或 节距)正减小，而连接的总数正增加。例如，现有IC封装可以用600或 更多连接以1mm或更小的节距来构成。此外，IC装置被设计成以越来越 高的频率操作。例如，在电信及网络应用中使用的IC装置可包括在超过 1GHz频率的输入及输出信号。电子装置的操作频率、封装尺寸以及装置 封装的引线数目迫切需要用于测试或连接这些电子装置的互连系统。
半导体技术的进展也已导致半导体集成电路中收缩的尺度，并且特别 是硅晶片或半导体封装上的接触点的降低的节距。例如，半导体晶圆上的 接触垫可有250微米或更小的节距。在250微米节距级别使用常规技术进 行到这些半导体装置的分离的电连接是非常困难和昂贵的。当半导体装置 上的接触垫的节距降低到小于50微米并且需要同步连接到阵列中的多个 接触垫时，该问题变得甚至更关键。特别是，对互连系统的机械、电以及 可靠性性能标准的要求变得与日俱增。常规互连技术已不能符合用于高速 度、小尺度以及大引脚数目IC装置的机械、电及可靠性的需求。
今天的互连系统所遇到的特殊问题是待连接的电子部件中引线的共 面性(竖直偏移)变化和位置失准。共面性变化导致一些接触元件较其它 元件压缩得更厉害。该区别主要由以下三个因素的总合引起：(1)封装的 平面性的变化、(2)板的平面性的变化以及(3)封装相对于板的任何倾 斜。
在常规LGA封装中，封装的垫(引线)由于基板的翘曲而变成非平 面的。当所引起的竖直偏移的量超过LGA连接器的容限时，某些垫完全 不能与连接器进行电接触。LGA部件的垫的平面性变化使其难以与电子部 件的所有引线进行高品质和可靠的电连接。
此外，引线的位置也可由于制造限制而偏离其预定的理想位置，导致 位置失准。有效的互连必须适应待连接的电子部件引线的水平位置变化。 更糟的是，由于共面性变化、位置失准或两者，引线在电子装置上自其理 想位置相对于引线尺寸自身的位置偏离随着封装尺寸减小而增加。
平面性问题不限于IC封装，而是还存在于这些IC封装所附着的印刷 电路板(PCB)。对于作为PCB上的面阵列(area array)而形成LGA垫， 由于PCB基板的翘曲可存在平面性问题。典型地，自常规PCB的平度偏 离大约每英寸75-125微米或更多。LGA连接器必须能适应正连接的部件 例如封装与PCB间的共面性的全部偏离。这表示接触元件必须作用于封 装及PCB的曲率及倾斜使得它们彼此离得最远的最小压缩态和封装及 PCB的曲率及倾斜使得它们彼此最近的最大压缩态。因此，理想的是有可 伸缩的电接触元件，其能够弹性工作以便接触点的共面性的正常变化及位 置失准可被容忍。
尽管LGA连接器可有效地用于将LGA封装电连接到印刷电路板或模 块，但连接器与待连接部件间的连接器界面受到潜在的可靠性退化。例如， 腐蚀性材料或颗粒碎片可进入界面区域，阻止进行适当的电连接。另外， LGA封装的反复配合与分离可使LGA连接器退化，造成断续的连接状况 并抑制了可靠的电连接。
当进行到接触垫如硅晶圆上或LGA封装上的金属垫的电连接时，重 要的是当接触元件啮合接触时有擦的动作或刺穿的动作，以便突破任何氧 化物、有机材料或其它可出现在金属垫表面上并且另外可抑制电连接的薄 膜。图1示出现有接触元件啮合基板上的金属垫。参考图1，连接器100 包括接触元件102，用于进行到基板106上的金属垫104的电连接。连接 器100可为晶圆探针卡，而接触元件102则为探针尖，用于啮合垫104。 在正常处理及储存条件下，在垫104的表面上形成膜108，其可为氧化膜 或有机膜。当接触元件102与垫104啮合，接触元件102必须穿透膜108 以便进行到垫104的可靠电连接。当接触元件102与垫104接触时，薄膜 108的刺穿可通过接触元件102的擦动作或刺穿动作执行。
尽管提供擦或刺穿动作是必要的，重要的是有良好控制的擦或刺穿动 作，其足够强以便穿透表面膜108但又足够柔和以便避免在进行电接触时 损害金属垫104。此外，重要的是任何擦动作提供了足够的擦距离，以便 足够的金属表面被曝光以获得满意的电连接。
类似地，当进行与焊球的接触时，重要的是提供擦或刺穿动作以突破 焊球上自然的氧化物层以便产生到焊球的良好电接触。然而，当使用常规 方法进行到焊球的电接触时，焊球可被损坏或从封装脱离。图2a示出现 有接触元件102接触应用于接触基板202上形成的焊球200。当接触元件 102如为了测试而接触焊球200时，接触元件102施加刺穿动作，所述动 作经常导致在焊球200的顶表面(也称基表面)上形成坑204。
当基板202随后附着到另一半导体装置时，焊球200中的坑204可导 致在该焊球界面处形成空隙。图2b和2c示出了将焊球200附着到基板212 的金属垫210的结果。当焊料再流动(图2c)，焊球200附着到金属垫210。 然而，由于焊球200的顶表面上的坑204而在焊球界面处形成空隙214。 空隙214的出现可影响连接的电特性，并且重要的是使连接的可靠性退化。
常规互连装置如压制金属弹力件、捆扎线以及注入模制导电粘合剂当 尺度缩小时变硬而难以制造，使它们甚至不适于适应具有正常位置变化的 电子部件。这在接触间的间隔大小为低于一毫米时尤为如此，此时电路径 长度也缩小为低于一毫米，以使电感最小并符合高频性能需求。在此尺寸 状况下，现有互连技术变得甚至更坚硬而更少弹性，并且不能适应具有每 个接触约30-40克合理插入力的系统共面性的正常变化及位置失准。
因此，理想的是提供电接触元件，其能够提供金属垫上的受控擦动作， 特别是针对具有小于50微米节距的垫而言。另外理想的是擦动作提供达 接触垫50％的擦距离。此外，当进行到焊球的电接触时，理想的是有电接 触元件，其可提供对焊球的受控擦动作而不损害焊球的接触表面。
理想的是提供这样的电互连系统，其能适应待连接的电子部件的正常 位置容限，如共面性变化及位置失准。此外，理想的是提供这样的电互连 系统，适于用于以高频率操作的小几何形状、高引线密度的电子装置。
也有在应用中使用电连接器来进行到硅晶圆上所形成的金属垫(pad) 的直接电连接。这样的电连接器常常称为“探针”或“探测卡”，并且典 型地在制造过程期间的晶圆测试期间使用。探测卡典型地安装在测试器 上，提供从测试器到硅晶圆的电连接，以便晶圆上所形成的各个集成电路 可被测试功能性及与特殊参数限制的一致性。
常规电连接器通常由压制的金属弹力件制成，其被形成并且然后单独 插入到绝缘载体(carrier)中以形成电连接元件阵列。制成电连接器的其 它方法包括利用各向同性导电粘合剂、注入模制导电粘合剂、捆扎的线导 电元件、由线接合技术形成的弹力件及小的固态金属片。
连接盘格阵列(land grid array)(LGA)指的是金属垫(也称连接盘 (land))阵列，所述金属垫用来作为集成电路封装、印刷电路板或其它电 子部件的电接触点。金属垫通常利用薄膜沉积技术形成，并以金涂覆以提 供非氧化表面。球格阵列(BGA)指的是焊球阵列或焊块阵列，所述阵列 用作集成电路封装的电接触点。LGA与BGA封装被广泛用于半导体工业， 并且每种具有其相关的优点和缺点。LGA连接器通常用来为连接到PC板 或芯片模块的LGA封装提供可移除及可再安装的插座能力。
电子装置封装技术的进展已导致收缩的封装几何形状以及增加的引 线数目。即，电子装置上每个部件电连接(也称“引线”)之间的间隔(或 节距)正减小，而连接的总数正增加。例如，现有IC封装可以用600或 更多连接以1mm或更小的节距来构成。此外，IC装置被设计成以越来越 高的频率操作。例如，在电信及网络应用中使用的IC装置可包括在超过 1GHz频率的输入及输出信号。电子装置的操作频率、封装尺寸以及装置 封装的引线数目迫切需要用于测试或连接这些电子装置的互连系统。
半导体技术的进展也已导致半导体集成电路中收缩的尺度，并且特别 是硅晶片或半导体封装上的接触点的降低的节距。例如，半导体晶圆上的 接触垫可有250微米或更小的节距。在250微米节距级别使用常规技术进 行到这些半导体装置的分离的电连接是非常困难和昂贵的。当半导体装置 上的接触垫的节距降低到小于50微米并且需要同步连接到阵列中的多个 接触垫时，该问题变得甚至更关键。特别是，对互连系统的机械、电以及 可靠性性能标准的要求变得与日俱增。常规互连技术已不能符合用于高速 度、小尺度以及大引脚数目IC装置的机械、电及可靠性的需求。
今天的互连系统所遇到的特殊问题是待连接的电子部件中引线的共 面性(竖直偏移)变化和位置失准。共面性变化导致一些接触元件较其它 元件压缩得更厉害。该区别主要由以下三个因素的总合引起：(1)封装的 平面性的变化、(2)板的平面性的变化以及(3)封装相对于板的任何倾 斜。
在常规LGA封装中，封装的垫(引线)由于基板的翘曲而变成非平 面的。当所引起的竖直偏移的量超过LGA连接器的容限时，某些垫完全 不能与连接器进行电接触。LGA部件的垫的平面性变化使其难以与电子部 件的所有引线进行高品质和可靠的电连接。
此外，引线的位置也可由于制造限制而偏离其预定的理想位置，导致 位置失准。有效的互连必须适应待连接的电子部件引线的水平位置变化。 更糟的是，由于共面性变化、位置失准或两者，引线在电子装置上自其理 想位置相对于引线尺寸自身的位置偏离随着封装尺寸减小而增加。
平面性问题不限于IC封装，而是还存在于这些IC封装所附着的印刷 电路板(PCB)。对于作为PCB上的面阵列(area array)而形成LGA垫， 由于PCB基板的翘曲可存在平面性问题。典型地，自常规PCB的平度偏 离大约每英寸75-125微米或更多。LGA连接器必须能适应正连接的部件 例如封装与PCB间的共面性的全部偏离。这表示接触元件必须作用于封 装及PCB的曲率及倾斜使得它们彼此离得最远的最小压缩态和封装及 PCB的曲率及倾斜使得它们彼此最近的最大压缩态。因此，理想的是有可 伸缩的电接触元件，其能够弹性工作以便接触点的共面性的正常变化及位 置失准可被容忍。
尽管LGA连接器可有效地用于将LGA封装电连接到印刷电路板或模 块，但连接器与待连接部件间的连接器界面受到潜在的可靠性退化。例如， 腐蚀性材料或颗粒碎片可进入界面区域，阻止进行适当的电连接。另外， LGA封装的反复配合与分离可使LGA连接器退化，造成断续的连接状况 并抑制了可靠的电连接。
当进行到接触垫如硅晶圆上或LGA封装上的金属垫的电连接时，重 要的是当接触元件啮合接触时有擦的动作或刺穿的动作，以便突破任何氧 化物、有机材料或其它可出现在金属垫表面上并且另外可抑制电连接的薄 膜。图1示出现有接触元件啮合基板上的金属垫。参考图1，连接器100 包括接触元件102，用于进行到基板106上的金属垫104的电连接。连接 器100可为晶圆探针卡，而接触元件102则为探针尖，用于啮合垫104。 在正常处理及储存条件下，在垫104的表面上形成膜108，其可为氧化膜 或有机膜。当接触元件102与垫104啮合，接触元件102必须穿透膜108 以便进行到垫104的可靠电连接。当接触元件102与垫104接触时，薄膜 108的刺穿可通过接触元件102的擦动作或刺穿动作执行。
尽管提供擦或刺穿动作是必要的，重要的是有良好控制的擦或刺穿动 作，其足够强以便穿透表面膜108但又足够柔和以便避免在进行电接触时 损害金属垫104。此外，重要的是任何擦动作提供了足够的擦距离，以便 足够的金属表面被曝光以获得满意的电连接。
类似地，当进行与焊球的接触时，重要的是提供擦或刺穿动作以突破 焊球上自然的氧化物层以便产生到焊球的良好电接触。然而，当使用常规 方法进行到焊球的电接触时，焊球可被损坏或从封装脱离。图2a示出现 有接触元件102接触应用于接触基板202上形成的焊球200。当接触元件 102如为了测试而接触焊球200时，接触元件102施加刺穿动作，所述动 作经常导致在焊球200的顶表面(也称基表面)上形成坑204。
当基板202随后附着到另一半导体装置时，焊球200中的坑204可导 致在该焊球界面处形成空隙。图2b和2c示出了将焊球200附着到基板212 的金属垫210的结果。当焊料再流动(图2c)，焊球200附着到金属垫210。 然而，由于焊球200的顶表面上的坑204而在焊球界面处形成空隙214。 空隙214的出现可影响连接的电特性，并且重要的是使连接的可靠性退化。
常规互连装置如压制金属弹力件、捆扎线以及注入模制导电粘合剂当 尺度缩小时变硬而难以制造，使它们甚至不适于适应具有正常位置变化的 电子部件。这在接触间的间隔大小为低于一毫米时尤为如此，此时电路径 长度也缩小为低于一毫米，以使电感最小并符合高频性能需求。在此尺寸 状况下，现有互连技术变得甚至更坚硬而更少弹性，并且不能适应具有每 个接触约30-40克合理插入力的系统共面性的正常变化及位置失准。
因此，理想的是提供电接触元件，其能够提供金属垫上的受控擦动作， 特别是针对具有小于50微米节距的垫而言。另外理想的是擦动作提供达 接触垫50％的擦距离。此外，当进行到焊球的电接触时，理想的是有电接 触元件，其可提供对焊球的受控擦动作而不损害焊球的接触表面。
理想的是提供这样的电互连系统，其能适应待连接的电子部件的正常 位置容限，如共面性变化及位置失准。此外，理想的是提供这样的电互连 系统，适于用于以高频率操作的小几何形状、高引线密度的电子装置。
发明内容
本发明公开了一种电连接器，并且另一方面，公开了制造电连接器的 方法。
附图说明
可从以下通过例子给出并结合附图理解的优选实施例的描述获得对 本发明的更详细的理解，其中：
图1为现有接触元件，啮合基板上的金属垫；
图2a为现有接触元件，接触焊接球；
图2b和2c为将损坏的焊球附着到基板的金属垫的结果；
图3a和3b为本发明的束球格阵列(BBGA)系统以及其附着到印刷 电路板(PCB)的放大透视截面图；
图3c和3d为用于将图3a的接触系统电连接到PCB的两种对应接触 方案的截面图；
图3e为用于支托根据图3a及3b所示的实施例的焊球的结构的示意 图；
图3f为图3a所示的接触臂阵列的平面图；
图3g为几个不同接触臂设计的平面图；
图4a为表面安装型的束连接盘格阵列(beam land grid array)(BLGA) 系统及其附着到PCB的横截面视图；
图4b为可分离型的BLGA系统及其附着到PCB的横截面视图；
图5为BLGA接触阵列的接触臂的放大截面图；
图6为不同接触臂设计的放大截面图；
图7为根据本发明的一个实施例的连接器的透视图；
图8为连接器，包括根据本发明另一实施例利用多个金属层形成的接 触元件；
图9a和9b为根据本发明的一个实施例的连接器的横截面视图；
图10a和10b为根据本发明的可替换实施例的连接器的横截面视图；
图11为根据本发明的可替换实施例的连接器的横截面视图；
图12为本发明的可替换实施例的连接器的透视图；
图13a-13c为用于热交换操作的连接器的一个实施例的横截面视图；
图14a和14b示出根据本发明的电路化连接器的两个实施例；
图15a为本发明的可替换实施例的包括同轴接触元件的连接器的横截 面视图；
图15b为图15a的同轴接触元件的顶视图；
图16示出通过图15a的连接器将LGA封装配合到PC板；
图17a-17h示出根据本发明的一个实施例的用于形成图9a的连接器的 处理步骤的横截面视图；
图18a和18b示出根据本发明的可替换实施例的用于形成连接器的处 理步骤的横截面视图；
图19a-19d为流程图，示出根据本发明的可替换实施例的用于制造连 接器的方法的步骤；
图20为根据图19a-19d所示的方法施加到弹性材料片上的光刻胶膜 的横截面视图；
图21为根据图19a-19d所示的方法施加到光刻胶膜上的UV光的横截 面视图；
图22为根据图19a-19d所示的方法形成的接触元件片的平面图；
图23a为图19a-19d所示的方法的步骤之一中所使用的堆叠的每个层 的视图；以及
图23b为图23a所示的装配的堆叠的侧视图。
图1为现有接触元件，啮合基板上的金属垫；
图2a为现有接触元件，接触焊接球；
图2b和2c为将损坏的焊球附着到基板的金属垫的结果；
图3a和3b为本发明的束球格阵列(BBGA)系统以及其附着到印刷 电路板(PCB)的放大透视截面图；
图3c和3d为用于将图3a的接触系统电连接到PCB的两种对应接触 方案的截面图；
图3e为用于支托根据图3a及3b所示的实施例的焊球的结构的示意 图；
图3f为图3a所示的接触臂阵列的平面图；
图3g为几个不同接触臂设计的平面图；
图4a为表面安装型的束连接盘格阵列(beam land grid array)(BLGA) 系统及其附着到PCB的横截面视图；
图4b为可分离型的BLGA系统及其附着到PCB的横截面视图；
图5为BLGA接触阵列的接触臂的放大截面图；
图6为不同接触臂设计的放大截面图；
图7为根据本发明的一个实施例的连接器的透视图；
图8为连接器，包括根据本发明另一实施例利用多个金属层形成的接 触元件；
图9a和9b为根据本发明的一个实施例的连接器的横截面视图；
图10a和10b为根据本发明的可替换实施例的连接器的横截面视图；
图11为根据本发明的可替换实施例的连接器的横截面视图；
图12为本发明的可替换实施例的连接器的透视图；
图13a-13c为用于热交换操作的连接器的一个实施例的横截面视图；
图14a和14b示出根据本发明的电路化连接器的两个实施例；
图15a为本发明的可替换实施例的包括同轴接触元件的连接器的横截 面视图；
图15b为图15a的同轴接触元件的顶视图；
图16示出通过图15a的连接器将LGA封装配合到PC板；
图17a-17h示出根据本发明的一个实施例的用于形成图9a的连接器的 处理步骤的横截面视图；
图18a和18b示出根据本发明的可替换实施例的用于形成连接器的处 理步骤的横截面视图；
图19a-19d为流程图，示出根据本发明的可替换实施例的用于制造连 接器的方法的步骤；
图20为根据图19a-19d所示的方法施加到弹性材料片上的光刻胶膜 的横截面视图；
图21为根据图19a-19d所示的方法施加到光刻胶膜上的UV光的横截 面视图；
图22为根据图19a-19d所示的方法形成的接触元件片的平面图；
图23a为图19a-19d所示的方法的步骤之一中所使用的堆叠的每个层 的视图；以及
图23b为图23a所示的装配的堆叠的侧视图。
具体实施方式
图3a和3b为根据本发明所构造的束球格阵列(BBGA)系统的横截 面视图。在图3a所示的第一构造300中，焊球302提供了在装置、封装 或模块304与载体306间建立电接触的方法。焊球302显示为设置在已通 过印刷电路技术制造到载体306中的镀通孔或通路308内。焊球302由于 其悬置于作为层312的部分所形成的挠性接触臂310而被赋予弹性。接触 臂310支托焊球302，如图3e所示，并提供如弹力件的支撑，如图3c和 3d所示。
接触臂310阵列制造在层312中，如参考图3f可更好观察到的。接 触臂310的不同图案分别由图3g中的310a、310b、310c及310b示出。
图3b中，借助于电接触元件318将结构300附着到PCB 316的垫314 来继续所述构造，所述电接触元件可包括束连接盘格阵列(BLGA)接触 元件、LGA、引脚格阵列(PGA)或如以下所述的其它类型的接触元件。
图3c中，载体306借助于触及垫314的焊球320与PCB316进行电 接触。图3d中，载体306借助于接触臂318与垫314进行接触。接触臂 310可以理想的几何形状进行压制或蚀刻。如将在以下更具体所述的，其 然后在如PCB的制造过程中组装。
图4a是根据本发明构造的表面安装型的BLGA电接触元件400的横 截面视图。BLGA系统包括载体层402，其具有形成载体402平面以外的 弹性元件的臂404的阵列。臂404的角度、厚度及数量可容易地改变以提 供特定的设计特征，如接触力、电流承载能力及接触电阻。载体402显示 为借助于触及垫410的焊球408与PCB进行电接触。臂404可具有类似 于图3a中的臂310a-d的形状。
图4b为根据本发明构造的可分离型BLGA接触元件400a的横截面视 图，包括借助于BLGA接触刷412与垫410进行接触的载体402，所述 BLGA接触刷类似于在载体402顶部的接触臂404。
图5为根据本发明的连接器500的横截面视图，包括示出针对接触元 件502部分大小的一些示范尺度。面对弹力件部分504的远端之间的间隔 为5密耳。接触元件502从基板表面到弹力件部分顶部的度为10密耳。 通过基板的通路宽度可约为10密耳。接触元件502从一个基部外边缘至 另一个基部外边缘的宽度为16密耳。所述尺寸的接触可根据如下所述的 本发明的方法形成，允许具有充分低于50密耳及约为20密耳或更小节距 的连接器。注意的是这些尺度仅为用本发明能获得的实例，并且本领域技 术人员将从本公开理解，可形成具有较大或较小尺度的接触元件。
根据本发明的一个实施例，以下机械特性可被具体设计用于接触元件 或一组接触元件，以获得某些所需的操作特性。首先，可选择对于每个接 触元件的接触力，以确保对于某些接触元件的低电阻连接或对于连接器的 低整体接触力。其次，可变化每个接触元件的弹性工作范围。第三，可变 化每个接触元件的竖直高度。第四，可变化接触元件的节距或水平尺度。
参考图6，示出用于BBGA或BLGA系统的多个接触臂设计。如上 所述，这些接触可压制或蚀刻到如弹力件的结构中，并可在形成前或形成 后被热处理。
图7为分解透视图，示出根据本发明的一个实施例的连接器700的组 装。连接器700包括位于介电基板704的第一主面上的第一组接触元件702 和位于基板704的第二主表面上的第二组接触元件706。每对接触元件702 和706优选地与基板704中形成的孔708对准。金属迹线通过孔708形成 以便将来自第一主表面的接触元件连接到来自第二主表面的接触元件。
图7示出在用于形成连接器的制造过程中的中间步骤期间的连接器 700。因此，接触元件阵列显示为一起连接在其从中所形成的金属或金属 材料片上。在随后的制造步骤中，接触元件间的金属片被图案化以去除金 属片的不需要部分，以便接触元件按需隔离(分割)。例如，金属片可被 遮蔽或蚀刻以分割某些或全部接触元件。
在一个实施例中，本发明的连接器如下形成。首先，提供包括顶表面 与底表面间的导电路径的介电基板704。所述导电路径可为通路或孔隙708 的形式。在一个实施例中，介电基板704是具有镀通孔的一片任何适合的 介电材料。导电金属片或多层金属片然后被图案化以形成包括基部和一个 或多个弹性部分的接触元件阵列。包括弹性部分的接触元件可通过蚀刻、 压制或其它方法形成。金属片附着到介电基板704的第一主表面。当包括 第二组接触元件时，第二导电材料片或多层金属片被类似地图案化并附着 到介电基板704的第二主表面。金属片然后被图案化以从所述片去除不需 要的金属，以便接触元件按需彼此隔离(分割)。金属片可通过蚀刻、压 制或其它方法图案化。
在可替换实施例中，弹性部分的突起可在包括图案化的接触元件的片 已附着到介电基板之后形成。在另一可替换实施例中，金属片的不需要部 分可在接触元件形成之前去除。另外，金属片的不需要部分可在金属片附 着到介电基板之前去除。
此外，图7所示的实施例中，导电迹线以环绕每个镀通孔的环形图案 710在镀通孔708中并且还在介电基板704的表面上形成。尽管导电环710 可提供以增强金属片上的接触元件与介电层704中形成的导电迹线之间的 电连接，导电环710不是连接器700的必需部件。在一个实施例中，连接 器700可通过利用包括未镀的通孔的介电基板形成。包括接触元件阵列的 金属片可附着到所述介电基板。金属片被图案化以形成各个接触元件后， 整个结构然后可被镀以便形成通孔中的导电迹线，将接触元件通过孔连接 到介电基板的另一侧的相应端子。
图8示出连接器800，包括利用根据本发明另一实施例的多个金属层 所形成的接触元件。参考图8，连接器800包括多层结构以便形成第一组 接触元件802和第二组接触元件804。在此实施例中，第一组接触元件802 利用第一金属层806形成，而第二组接触元件804利用第二金属层808形 成。第一金属层806和第二金属层808由介电层810隔离。每个金属层被 图案化，以便接触元件组在特定金属层上的所需位置形成。例如，接触元 件802在金属层806中在预定位置形成，而接触元件804在金属层808中 在未被接触元件802占用的位置形成。不同金属层可包括具有不同厚度或 不同冶金(metallurgy)的金属层，使得接触元件的操作特性可具体剪裁。 因此，通过在不同金属层中形成选择的接触元件或选择的接触元件组，可 使连接器800的接触元件展现不同的电及机械特性。
在一个实施例中，连接器800可利用一些处理序列形成。第一金属层 806被处理以形成第一组接触元件802。金属层806然后可附着到介电基 板812。随后，绝缘层如介电层810位于第一金属层806之上。第二金属 层808可被处理以形成接触元件并附着到介电层810。通路孔及导电迹线 按需在介电基板812中及在介电层810中形成，以便提供到基板812的相 对侧的相应端子814的每个接触元件间的导电路径。
图9a和9b为根据本发明的一个实施例的连接器的横截面视图。图9a 和9b示出连接到半导体装置910的连接器900，所述半导体装置包括在基 板914上形成作为接触点的金属垫912。半导体装置910可为硅晶圆，其 中金属垫912为在所述晶圆上形成的金属接合垫。半导体装置910也可为 LGA封装，其中金属垫912代表“连接盘(land)”或在LGA封装上形成 的金属连接垫。图9a和9b中的连接器900耦合到半导体装置910仅是说 明性的，而不是为了将连接器900的应用限制为仅能与晶圆或LGA封装 连接。图9a和9b示出连接器900颠倒以便啮合半导体装置910。本发明 中使用方向术语如“上方”及“顶表面”等意在描述连接器的元件的相关 位置关系，好像连接器设置成接触元件面向上。
参考图象9a，连接器900包括位于基板904上的接触元件902阵列。 因为连接器900可构造成以半导体比例连接到半导体装置，连接器900通 常利用通常用于半导体制造过程的材料来形成。在一个实施例中，基板904 由石英、硅或陶瓷晶圆制成，而接触元件902位于介电层上，其可为在基 板904的顶表面上形成的旋转硅石(SOS)、旋转玻璃(SOG)、硼磷四乙 氧基硅烷(boron phosphorus tetraethoxysilane)(BPTEOS)或四乙氧基硅 烷(TEOS)层。接触元件902阵列典型地形成为二维阵列，排列成与待 接触的半导体装置910上的对应接触点配合。在一个实施例中，连接器900 形成为接触具有50微米或更小节距的接触金属垫。每个接触元件902包 括附着到基板904顶表面的基部906以及自基部906延伸的弯曲或线形弹 力件部分908。弹力件部分908具有与基部906邻接的近端以及突出在基 板904以上的远端。
弹力件部分908形成为弯曲离开或成角度离开接触平面，该接触平面 为接触元件902与其接触的接触点表面，即金属垫912的表面。弹力件部 分908形成为具有相对于基板904表面的凹曲度，或形成为成角度离开基 板904的表面。因此，弹力件部分908弯曲或成角度离开金属垫912的表 面，这在啮合金属垫912时提供了受控的擦动作。
操作时，图9a中以F表示的外部偏置力被施加到连接器900以对着 金属垫912压缩连接器900。接触元件902的弹力件部分908以受控的擦 动作啮合相应的金属垫912，以便每个接触元件902进行到相应垫912的 有效电连接。接触元件902的弯曲或角度确保获得最佳接触力同时有最佳 擦距离。擦距离为当接触金属垫912时弹力件部分908的远端在金属垫912 的表面上进行的行进的量。通常接触力约为5-100克，这取决于应用，并 且擦距离约为5-400微米。
接触元件902的另一特征为弹力件部分908使能大的弹性工作范围。 具体地，因为弹力件部分908可在竖直及水平方向移动，可获得约为接触 元件902的电路径长度的弹性工作范围。接触元件902的“电路径长度” 限定为电流必须从弹力件部分908的远端流行进到接触元件902的基部的 距离。接触元件902具有跨越接触元件整个长度的弹性工作范围，这使连 接器能够适应待连接半导体或电子装置中的正常共面性变化和位置失准。
接触元件902利用导电金属形成，该导电金属也可提供所需弹性。在 一个实施例中，接触元件902利用钛(Ti)形成，作为以后可被镀以获得 所需电和/或弹性性状的支撑结构。在另一实施例中，接触元件902利用铜 合金(Cu-合金)或多层金属片如涂覆有铜-镍-金(Cu/Ni/Au)多层金属片 的不锈片而形成。在优选实施例中，接触元件902利用小粒度铜铍(CuBe) 合金形成，并且然后镀以无电的镍-金(Ni/Au)以提供非氧化表面。在可 替换实施例中，接触元件902针对基部和弹力件部分利用不同金属形成。
图9a所示的实施例中，接触元件902显示为具有带有一个弹力件部 分908的矩形基部906。本发明的接触元件可以各种配置形成，并且每个 接触元件仅需具有基部，足以将弹力件部分附着到基板。基部可采用任何 形状，并且可形成为圆或其它有用形状以便将接触元件附着到基板。接触 元件可包括从基部延伸的多个弹力件部分。
图10a和10b示出根据本发明的可替换实施的连接器1000。连接器 1000包括在基板1004上形成的接触元件1002阵列。每个接触元件1002 包括基部1006和从基部1006延伸的两个弯曲弹力件部分1008及1010。 弹力件部分1008及1010具有突出在基板1004以上并且彼此面对的远端。 弹力件部分1008及1010的其它特性与弹力件部分908相同。即弹力件部 分1008及1010弯曲离开接触平面，并且每个具有设置的曲度以便在啮合 待连接的半导体装置的接触点时提供受控的擦动作。
连接器1000可用于接触半导体装置1020，如BGA封装，包括安装 在基板1024上作为接触点的焊球1022阵列。图10b示出连接器1000与 半导体装置1020充分啮合。连接器1000还可用于接触金属垫，如连接盘 格阵列封装上的垫。然而，利用连接器1000来接触焊球提供了特别的好 处。
首先，接触元件1002沿焊球的侧面(side)接触相应的焊球1022。 没有到焊球1022的基表面的接触。因此，接触元件1002在接触期间不损 坏焊球1022的基表面，并在焊球1022随后再流动以便永久附着时有效地 消除空隙形成的可能性。
其次，因为接触元件1002的弹力件部分1008及1010形成为弯曲离 开接触平面，其在本案中是与待接触的焊球1022的侧表面相切的平面， 则接触元件1002在与相应的焊球1022接触时提供受控的擦动作。以此方 式，可进行有效的电连接而不损坏焊球1022的表面。
第三，连接器1000是可伸缩的并且可用于接触具有250微米或更小 节距的接触焊球。
最后，因为每个接触元件1002具有约为电路径长度的大弹性工作范 围，接触元件1002可适应大范围的压缩。因此，本发明的连接器可有效 地用于接触具有正常共面性变化或位置失准的常规装置。
图11和12示出根据本发明的可替换实施例的连接器。参考图11，连 接器1100包括在基板1104上形成的接触元件1102。接触元件1102包括 基部1106、第一弯曲弹力件部分1108以及第二弯曲弹力件部分1110。第 一弹力件部分1108及第二弹力件部分1110具有彼此离开指向的远端。接 触元件1102可用于啮合包括金属垫或焊球的接触点。当用于啮合焊球时， 接触元件1102将焊球支托在第一与第二弹力件部分1108与1110之间， 类似于图3e中所示的。因此，第一及第二弹力件部分1108及1110在弯 曲离开焊球接触平面的方向上以受控的擦运动接触焊球的侧表面。
图12示出位于基板1202上的接触元件1200。接触元件1200包括基 部1204、从基部1204延伸的第一弯曲弹力件部分1206以及从基部1204 延伸的第二弯曲弹力件部分1208。第一弹力件部分1206及第二弹力件部 分1208以螺旋配置突出在基板1202以上。接触元件1200可用于接触金 属垫或焊球。在两种情况下，第一及第二弹力件部分1206及1208弯曲离 开接触平面并提供受控的擦动作。
图13a-13c为连接器1300的横截面视图，其可例如应用在热交换操作 中。参考图13a，连接器1300显示为无负载的状况。连接器1300将连接 到连接盘格阵列(LGA)封装1320及印刷电路板(PC板)1330。LGA 封装1320上的垫1332代表LGA封装1320中的集成电路的电源连接(即 正电源电压或地电压)，其将连接到PC板1330上的垫1332。垫1332为 电激活的(electrically active)或“上电的”(powered-up)。LGA封装1320 上的垫1324代表将连接到PC板1330上的垫1334的集成电路的信号引脚。 为使能热交换操作，电源垫1322应在信号垫1324连接到垫1334之前连 接到垫1332。连接器1300包括基板1302中的接触元件1304和1306，其 具有延伸的高度和比接触元件1308及1310大的弹性工作范围，以便利用 连接器1300实现LGA封装1320与PC板1330间的热交换操作。选择接 触元件1304及1306的高度以获得理想的接触力和理想的间隔以便完成可 靠的热交换操作。
图13示出在利用连接器1300将LGA封装1320安装到PC板1330 期间的中间步骤。当LGA封装1320及PC板1330对着连接器1300压缩 在一起时，垫1322及垫1332将在垫1324及垫1334连接到接触元件1308 及1310之前电连接到相应的接触元件1304及1306。以此方式LGA封装 1320与PC板1330间的电源连接在信号垫连接前建立。
图13c示出在充分负载情况下，将LGA封装1320安装到PC板1330。 通过施加进一步的压缩力，LGA封装1320被对着连接器1330压缩，以便 接触元件1308啮合信号垫1324。类似地，PC板1330被对着连接器1300 压缩，以便接触元件1310啮合垫1334。LGA封装1320由此安装到PC板 1330上。在连接器1300中，由于较高的接触元件1304、1306受压缩更多 以允许较短的接触元件1308、1310啮合，连接器所需的接触力将增加。 为了使连接器所需的总体接触力最小，较高接触元件1304、1306可设计 成具有比较短接触元件1308、1310低的弹性常数，使得所有接触元件在 充分负载情况下处于最佳接触力。
图14a示出根据本发明的电路化连接器1400的一个实施例。连接器 1400包括接触元件1404，其在介电基板1402的顶表面上，连接到基板在 介电基板1402的底表面上的接触元件1406。接触元件1404连接到表面安 装的电部件1410以及嵌入的电部件1412。例如，电部件1410和1412可 为去耦合电容器，其位于连接器1400上，以便电容器可被放置成尽可能 接近电子部件。在常规集成电路组件中，这样的去耦合电容器通常放置在 远离电子部件的印刷电路板上。因此，待补偿电子部件与实际去耦合电容 器间存在大的距离，由此减小去耦合电容器的效用。通过利用电路化连接 器1400，去耦合电容器可放置成尽可能接近电子部件，以便增强去耦合电 容器的效用。可用于电路化连接器的其它电子部件包括电阻器、电感器以 及其它无源或有源电子部件。
图14b示出根据本发明的电路化连接器的另一实施例。连接器1420 包括介电基板1422上的接触元件1424，通过通路1428耦合到焊球端子 1426。接触元件1424连接到表面安装的电子部件1430及嵌入的电子部件 1432。连接器1420进一步示出，只要接触元件如通过通路1428电耦合到 端子1426，该端子的放置不必与接触元件1424对准。注意的是根据本发 明的连接器可构造成没有基板中的释放孔(relief hole)。电接触或通路可 以偏移孔或以任何合适的方式限定以提供内部电连接或到基板相对侧的 电连接。
根据本发明的另一方面，连接器可包括一个或多个同轴接触元件。图 15a和15b示出根据本发明的一个实施例的包括同轴接触元件的连接器 1500。参考图15a，连接器1500包括形成在介电基板1502的顶表面上的 第一接触元件1504及第二接触元件1506。接触元件1504及1506形成为 彼此接近但彼此电隔离。接触元件1504包括作为孔隙1508的外环而形成 的基部，而接触元件1506包括作为孔隙1508的内环而形成的基部。每个 接触元件1504、1506包括三个弹性部分(图15b)。接触元件1504的弹性 部分不与接触元件1506的弹性部分重叠。接触元件1504通过至少一个通 路1512连接到介电基板1502的底表面上的接触元件1510。接触元件1504 及1510形成第一电流路径，称为连接器1500的外电流路径。接触元件1506 通过在孔隙1508中形成的金属迹线1516连接到介电基板1502的底表面 上的接触元件1514。接触元件1506及1514形成第二电流路径，称为连接 器1500的内电流路径。
如此构造后，连接器1500可用于将LGA封装1520上的同轴连接互 连到PC板1530上的同轴连接。图16示出通过连接器1500将LGA封装 1520配合到PC板1530。当LGA封装1520安装到连接器1500时，接触 元件1504啮合LGA封装1520上的垫1522。类似地，当PC板1530安装 到连接器1500时，接触元件1510啮合PC板1530上的垫1532。结果形 成垫1522与垫1532间的外电流路径。典型地，外电流路径构成地电势连 接。接触元件1506啮合LGA封装1520上的垫1524，而接触元件1514 啮合PC板1530上的垫1534。结果形成垫1524与垫1534间的内电流路 径。典型地，内电流路径构成高频信号。
连接器1500的特别优势是同轴接触元件可调整为1毫米或更小的尺 度。因此连接器1500可用于甚至为小几何形状的电子部件提供同轴连接。
制造电连接器的方法
图17a-17h示出根据本发明的一个实施例的用于形成图9a中的连接器 900的处理步骤。参考图17a，提供了接触元件将位于其上的基板1700。 基板1700可为例如硅晶圆或陶瓷晶圆，并且可包括在其上形成的介电层 (图17a未示出)。SOS、SOG、BPTEOS或TEOS的介电层可在基板1700 上形成，用于将接触元件与基板1700隔离。然后，支撑层1702在基板1700 上形成。支撑层1702可为沉积的介电层，如氧化物或氮化物层、旋转电 介质(spin-on dielectric)、聚合物或任何其它合适的可蚀刻材料。支撑层 1702可通过许多不同过程沉积，包括化学气相沉积(CVD)、等离子体气 相沉积(PVD)、旋转(spin-on)过程，或者当基板1700未被介电层或导 电黏合剂层涂覆时，支撑层1702可利用通常用于半导体制造的氧化过程 生长。
支撑层1702沉积后，掩模层1704在支撑层1702的顶表面上形成。 掩模层1704与常规光刻过程结合使用以利用掩模层1704限定支撑层1702 上的图案。掩模层印刷及显影后(图17b)，包括区域1704a-1704c的掩模 图案在支撑层1702的表面上形成，限定支撑层1702的区域以便免受随后 的蚀刻。
参考图17c，利用区域1704a-1704c作为掩模执行各向异性的蚀刻过 程。作为各向异性蚀刻过程的结果，支撑层1702未被图案化掩模层覆盖 的部分被移除。因此，支撑区域1702a-1702c形成。包括区域1704a-1704c 的掩模图案随后被移除以曝光支撑区域(图17d)。
支撑区域1702a-1702c然后接受各向同性的蚀刻过程。各向同性蚀刻 过程以基本相同的蚀刻率，在竖直和水平方向上消除在蚀刻的材料。因此， 作为各向同性蚀刻的结果，支撑区域1702a-1702c的顶角被修圆，如图17e 所示。在一个实施例中，各向同性蚀刻过程为等离子体蚀刻过程，利用SF6、 CHF3、CF4或通常用于蚀刻介电材料的其它公知化学物质(chemistry)。 在可替换实施例中，各向同性蚀刻过程为湿蚀刻过程，如利用缓冲氧化物 蚀刻(BOE)的湿蚀刻过程。
然后参考图17f，金属层1706在基板1700的表面上以及支撑区域 1702a-1702c的表面上形成。金属层1706可为铜层、铜合金(Cu-合金) 层或多层金属沉积，如涂覆有铜-镍-金(Cu/Ni/Au)的钨。在优选实施例 中，接触元件利用小粒度铜铍(CuBe)合金形成，并且然后镀以无电镍- 金(Ni/Au)以提供非氧化表面。金属层1706可通过CVD过程、电镀、 PVD或其它常规金属膜沉积技术来沉积。掩模层利用常规光刻过程沉积并 图案化为掩模区域1708a-1708c。掩模区域1708a-1708c限定金属层1706 的区域以便免受随后的蚀刻。
图17f中的结构然后接受蚀刻处理，以便移除金属层未被掩模区域 1708a-1708c覆盖的部分。结果，金属部分1706a-1706c形成，如图17g所 示。每个金属部分1706a-1706c包括在基板1700上形成的基部和在相应支 撑区域(1702a-1702c)上形成的弯曲弹力件部分。因此，每个金属部分的 弯曲弹力件部分采用下层支撑区域的形状，突出在基板1700的表面以上。
为完成连接器，支撑区域1702a-1702c如通过利用湿蚀刻、各向异性 等离子体蚀刻或其它蚀刻过程移除(图17h)。如果支撑层利用氧化物层形 成，可使用缓冲氧化物蚀刻剂来移除支撑区域。结果，无支持的接触元件 1710a-1710c在基板1700上形成。
也可变化上述处理步骤以便制造本发明的连接器。例如，各向同性蚀 刻过程的化学及蚀刻条件可剪裁以提供支撑区域中的理想形状，使得接触 元件具有理想曲度。通过使用半导体处理技术，连接器可用具有各种特性 的接触元件制造。例如，第一组接触元件可用第一节距形成，而第二组接 触元件可用比第一节距大或小的第二节距形成。接触元件的电和机械特性 的变化是可能的。
图18a和18b示出根据本发明的可替换实施例，用于形成类似于图14a 的连接器1400的电路化连接器的第一及最后处理步骤。参考图18a，提供 包括预限定电路1802的基板1800。预限定电路1802可包括互连的金属层 或其它电装置，如电容器或电感器，其典型地在基板1800中形成。顶部 金属部分1804在基板1800的顶表面上形成，以连接到待形成的接触元件。 支撑层1806及掩模层1808在基板1800的顶表面上形成。
与结合图17b-17g的上述过程类似的过程被用于形成接触元件1810 (图18b)。如由此形成的，接触元件1810电连接到电路1802。以此方式， 本发明的连接器可提供额外的功能。例如，电路1802可形成为将某些接 触元件电连接到一起。电路1802还可用于将某些接触元件连接到电装置 如基板1800上形成的电容器或电感器。
作为集成电路制造过程的一部分，制造接触元件1810提供了进一步 的优点。具体地，连续电路径在接触元件1810与下层电路1802间形成。 在接触元件与相关电路间不存在金属不连续或阻抗失配。在一些现有技术 连接器中，使用金接合线来形成接触元件。然而这样的结构导致总的材料 及横截面不连续，以及在接触元件与下层金属连接间的界面处的阻抗失 配，导致不理想的电特性和差的高频操作。
根据本发明的另一方面，连接器提供有具有不同操作特性的接触元 件。即，连接器可包括不同种类的接触元件，其中可选择接触元件的操作 特性以符合理想应用的要求。接触元件的操作特性指的是接触元件的电、 机械以及可靠性特性。通过引入具有不同的电和/或机械特性的接触元件， 可使连接器符合对于高性能互连应用的所有严格的电、机械以及可靠性特 性要求。
根据本发明的可替换实施例，电特性可针对接触元件或接触元件组特 别设计以便获得某些理想的操作特性。例如，可改变每个接触元件的DC 电阻、阻抗、电感以及电流承载能力。因此，接触元件组可设计成具有较 低电阻或具有低电阻。接触元件还可设计为在诸如热循环、热冲击和震动、 腐蚀测试以及湿度测试的环境压力后显示为无性能退化或最小性能退化。 接触元件还可设计成符合由如电子工业协会(EIA)所定义的工业标准所 限定的其它可靠性要求。
接触元件的机械和电特性可通过变化以下设计参数而改变。首先，可 选择接触元件的弹力件部分的厚度以产生理想的接触力。例如，约30微 米的厚度典型地产生约为10克或更小的低接触力，而40微米的厚度为相 同的移置产生20克的较高接触力。也可选择弹力件部分的宽度、长度以 及形状以产生理想的接触力。
其次，可选择接触元件中的弹力件部分的数目以获得理想的接触力、 理想的电流承载能力以及理想的接触电阻。例如，弹力件部分数目加倍可 粗略地加倍接触力及电流承载能力，但粗略地降低二因子的接触电阻。
第三，可选择特殊金属成分和处理以获得理想弹性和导电率特性。例 如，铜合金如铍铜可用于担供机械弹性与电导电率间良好的折衷。可替换 地，金属多层可用于提供良好的机械和电特性。在一个实施例中，利用镀 以铜(Cu)、然后镀以镍(Ni)以及最后镀以金(Au)的钛(Ti)形成 Ti/Cu/Ni/Au多层，来形成接触元件。Ti提供弹性及高机械耐久性，Cu提 供导电率，而Ni和Au提供抗腐蚀性。最后，不同的金属沉积技术如镀或 溅射，和不同的金属处理技术如合金、退火及其它冶金技术可用于设计针 对接触元件的特殊理想特性。
第四，弹力件部分的形状可设计以便产生某些电和机械特性。弹力件 部分的高度或自基部的突出的量也可变化以便产生理想的电和机械特性。
图19a-19d为根本发明可替换实施例的用于形成接触元件的方法1900 的流程图。图20-23d将在讨论方法1900的情况下讨论。方法1900还涉 及利用掩模、蚀刻、成型以及层压技术成批制造接触元件。方法1900产 生多个高度设计的电接触，能用于可分离的连接器中如插件，或所述接触 能直接集成到基板作为连续迹线，其然后用作永久的板上连接器。然而， 不是利用另外的遮蔽及蚀刻步骤以形成三维弹力件部分，其是以平的阵列 建立并且然后形成为三维形状。
首先，选择用于接触片的基本弹性材料，如铍铜(Be-Cu)、弹簧钢、 磷青铜(phosphorous bronze)或具有合适机械特性的任何其它材料(步骤 1902)。材料的适当选择使接触元件能够被设计为具有理想机械和电特性。 选择基本材料的一个因素是材料的工作范围。工作范围为移置的范围，在 其之上接触元件符合接触力(负载)和接触电阻的规格。例如，假定理想 接触电阻小于20毫欧姆，并最大允许接触负载为40克。如果接触元件在 10克负载达到小于20毫欧姆的电阻范围并且然后对于梁构件承载超过最 大负载40克，而维持小于20毫欧姆的电阻，则接触元件已在10克和40 克负载之间行进过的距离将成为该接触的工作范围。
片可在随后的处理前得到热处理(步骤1904)。薄片是否在过程中的 该点得到热处理由所选择的用于片的材料类型决定。实施热处理以将材料 从半硬状态发展到硬状态或高度拉伸状态，其提供了理想机械特性以便于 形成接触。
接触元件被设计并拷贝成阵列形式以便用于成批处理(步骤1906)。 阵列中的接触数为设计选择，可根据对连接器的要求而变化。阵列重复成 面板格式，与半导体晶圆中的芯片或晶片相似，产生适合于成批处理的可 伸缩设计。接触设计完成后(通常在CAD制图环境中)，该设计移植为 Gerber格式，其为转换器，使设计能够移植为制造设备以产生随后步骤中 使用的主滑片(master slide)或膜。
因为光刻法的使用允许将高密度的接触放置到面板上，面板格式可具 有一个和大量接触之间的任何情况。高密度接触提供了超过现有方法的优 点，与压制和成型各个接触相对，其中可使用成批处理以分割接触。方法 1900允许大量接触一次图案化、显影并蚀刻。
光刻敏感的光刻胶膜然后被施加到片的两侧(步骤1908及图20)。 干膜可用于范围从1到20密耳的较大特征尺寸，而液光刻胶可用于小于1 密耳的特征尺寸。
利用步骤1906中限定的原图，片的顶和底都曝光于紫外(UV)光下， 并且然后显影以限定光刻胶中的接触特征(步骤1910和图21)。需要蚀刻 的部分被留下不被掩模保护。利用光刻处理限定接触元件使线印刷 (printing of line)能够具有好的分辨率，类似于半导体制造中所发现的。
片然后用针对使用的材料所具体选择的方案进行蚀刻(步骤1912)。 可选择用于片的每个具体材料典型地具有与其相关的特定蚀刻化学物质 以提供最好的蚀刻特性，如蚀刻率(即方案执行蚀刻有多好和多快)。这 在吞吐量情况下重点考虑。选择的蚀刻剂还影响其它特性，如侧壁剖面或 在横截面中可见的特征的直度。在方法1900中，使用工业中常用的化学 制品，如氯化铜、氯化铁以及氢氧化硫。一旦蚀刻，保护层或光刻胶在剥 离过程中移除，留下片中的蚀刻特征(步骤1914和图22)。
基于步骤1906中限定的原图设计成批成型工具(步骤1916)。在一 个实施例中，成批成型工具包括多个球轴承，优选地通过设置成支撑表面 中的开口阵列，被排列成阵列格式。球轴承可有不同尺寸以便将不同力施 加到接触，从而将不同机械特性分给同一面板上的接触。球轴承的曲度用 于将凸缘从片平面推开。然后通过对片应用成型工具在所有三个轴上形成 接触的凸缘，以便在成批处理中产生理想的接触元件(步骤1918)。
片可进行热处理以校正由成型过程造成的颗粒位错(步骤1920)。如 同步骤1940，加热步骤1920是可选的，并且取决于针对片所选择的材料。 基于待在片上限定的接触元件的材料及尺寸，可执行加热以获得最佳成型 条件所需的物理特性。
片然后进行表面处理以增强用于随后的层压过程的粘合特性(步骤 1922)。如果没有足够的粘合，片有从基板分离或分层的倾向。可使用用 于执行表面处理的几种方法，包括微蚀刻和黑氧化物(black oxide)过程。 微蚀刻用以在片的表面上成凹点，有效地产生较大表面面积(通过使表面 粗糙及有坑)以促进较好的粘合。然而，如果微蚀刻未适当地控制，可导 致损坏片。
黑氧化物过程是置换过程，涉及自限制反应，其中氧化物在片的表面 生长。在该反应中，氧仅通过设置的厚度扩散，从而限制氧化物生长量。 氧化物具有凸块形式的粗糙表面，这有助于促进粘合。微蚀刻或黑氧化物 过程都可用于表面处理步骤，并且优选胜于一个的另一个过程是设计的选 择。
在压缩之前，低流动粘合材料及介电核心利用位于凸缘元件下面的释 放凹陷或孔得到处理(步骤1924)。这意在防止层压处理期间凸缘上材料 的过度流动。万一发生这种流动，接触特性将会改变，造成接触元件不适 于电及机械使用。
以下列表是针对层压处理所产生的典型堆叠(步骤1926)。该排列可 改变以使接触元件作为内部层插入。图23a示出堆叠的每个层。
a.层1为顶压板材料
b.层2为隔片材料，在弹力件接触元件之上具有释放孔
c.层3为释放材料，在弹力件接触之上具有释放孔
d.层4为所形成的接触片的顶片
e.层5为粘合材料，在弹力件接触之下具有释放孔
f.层6为核心电介质，在弹力件接触之上及之下具有释放孔
g.层7为粘合材料，在弹力件接触以上有释放孔
h.层8为所形成的接触元件的底片
i.层9为释放材料，在弹力件接触以下具有释放孔
j.层10为隔片材料，在弹力件接触元件以下具有释放孔
k.层11为底压板材料
堆叠在优化为理想粘合的温度条件和用于粘合材料的流动条件下被 压缩(步骤1928和图23b)。在该操作期间，顶和底接触片接合到核心介 电材料。冷却期之后，堆叠从压板移除，留下包括层4-8的面板(步骤1930)。
面板表面及开口然后被镀以便电连接顶及底凸缘(步骤1932)。该步 骤采用顶凸缘并通过称为无电过程的镀过程将其电连接到底凸缘。该过程 将导电材料有效地沉积在顶表面上和沉积到通孔中以便连接接触元件的 两个片，并且然后沉积到基板的另一侧上。所述镀过程建立一路径，以便 于电流从板的一侧行进到另一侧。
其次，光敏光刻胶膜被施加到面板的两侧(步骤1934)。图案被曝光 并显影以限定各个接触元件(步骤1936)。然后确定关于接触的精整类型 (finish type)，硬金或软金(步骤1938)。硬金用于要求的插入数高的特 定应用中，如测试插座。硬金本身具有杂质，使得金更为耐用。软金为纯 金，所以其实际上没有杂质，并且典型地用于PCB或网络空间，其中插 入数相当少。例如，对用于PC的板插座的封装(软金)将典型地可见约 为1-20个插入，然而使用硬金的其它技术将可见在10和1,000,000之间 的插入数。
如果接触完成型式为硬金，则执行部分蚀刻以大致分割接触元件(步 骤1940)。光刻胶膜经由剥离过程移除(步骤1942)。施加新一层光刻胶， 涂覆面板的两侧(步骤1944)。先前蚀刻区域被曝光并显影(步骤1946)。 面板然后经由硬金过程受到电解Cu/Ni/Au镀(步骤1948)。
光刻胶被移除以曝光先前部分蚀刻的刻线(步骤1950)。整个面板利 用电解Ni/Au作为硬掩模来蚀刻，以完成接触阵列的分割(步骤1952)。 最终插件轮廓自面板显露出，以将面板隔离成各个连接器阵列(步骤 1954)，并且方法终止(步骤1956)。
如果使用软金精整(soft gold finish)(步骤1938)，则使用蚀刻以完 全分割接触元件(步骤1960)。光刻胶膜经由剥离过程移除(步骤1962)。 无电Ni/Au，也称为软金，被镀到面板上以完成接触元件(步骤1964)。 最终插入器轮廓自面板显露出，以将面板隔离成各各个接触器阵列(步骤 1954)，并且方法终止(步骤1956)。
软金精整过程在镀之前使接触分割。Ni/Au将仅镀在金属表面上，并 为接触元件提供密封机制。由于金实际是惰性的，这有助于防止可在接触 的系统寿命期间发生的潜在腐蚀作用。镀之前进行分割是以其它金属隔离 或密封铜接触的方法，产生较干净的成像及较干净的接触，其短路的倾向 小。
本领域技术人员将理解，根据本发明的连接器可用作插件、PCB连接 器，或可作为PCB形成。本发明的伸缩性不受限制，并且由于所使用的 光刻技术及用于形成三维连接器元件的简单加工模具而能够易于订制。
尽管本发明的特定实施例已示出并描述，本领域技术人员可进行很多 修改和变化而不背离本发明的范围。总之以上描述用于说明而不是限制该 特定的发明。
【元件符号说明】
100、500、700、800、900、1000、1100、1300、1400、1420、1500 连接器
102、502、902、1102、1304、1306、1308、1310、1404、1406、1424、 1504、1506、1510、1514、1710a-1710c、1810 接触元件
104、210、912 金属垫
106、212、914、1004、1024、1104、1202、1700、1800 基板
108 膜
202 接触基板
200、302、320、408 焊球
204 坑
300 第一构造
304 模块
306 载体
308、1428、1512 通路
312 层
310 挠性接触臂
316、PCB 印刷电路板
318 电接触元件
314、1322、1324、1332、1334、1522、1524、1532、1534 垫
400 BLGA电接触元件
400a 可分离型BLGA电接触元件
402 载体
404 臂
410 垫
412 BLGA接触刷
504 面对弹力件部分
702、802 第一组接触元件
704、812 介电基板
706、804 第二组接触元件
708 镀通孔(孔隙)
710 导电环(环形图案)
806 第一金属层
808 第二金属层
810 介电层
906 基部
908 弹力件部分
910 半导体装置
1002 接触元件
1006、1106 基部
1008、1010 弯曲弹力件部分
1020 半导体装置
1022 焊球
1204 基部
1108、1206 第一弯曲弹力件部分
1110、1208 第二弯曲弹力件部分
1320 LGA封装
1330、PC板 印刷电路板
1402、1422 介电基板
1410、1412 电部件
1426 焊球端子
1430、1432 电子部件
1502 介电基板
1508 孔隙
1516 金属迹线
1520 LGA封装
1530 PC板
1702、1806 支撑层
1702a-1702c 支撑区域
1704 掩模层
1704a-1702c 区域
1706 金属层
1708a-1708c 掩模区域
1706a-1706c 金属部分
1802 预限定电路
1804 顶部金属部分
1808 掩模层
LGA 连接盘格阵
BGA 球格阵列
BBGA 束球格阵列
BLGA 束连接盘格阵列
PGA 引脚格阵列
本案代表图为：图10A
本案代表图的元件代表符号简单说明：
1000 连接器 1002 接触元件
1004、1024 基板 1006 基部
1008、1010 弯曲弹力件部分 1020 半导体装置
1022 焊球
接触臂310阵列制造在层312中，如参考图3f可更好观察到的。接 触臂310的不同图案分别由图3g中的310a、310b、310c及310b示出。
图3b中，借助于电接触元件318将结构300附着到PCB 316的垫314 来继续所述构造，所述电接触元件可包括束连接盘格阵列(BLGA)接触 元件、LGA、引脚格阵列(PGA)或如以下所述的其它类型的接触元件。
图3c中，载体306借助于触及垫314的焊球320与PCB316进行电 接触。图3d中，载体306借助于接触臂318与垫314进行接触。接触臂 310可以理想的几何形状进行压制或蚀刻。如将在以下更具体所述的，其 然后在如PCB的制造过程中组装。
图4a是根据本发明构造的表面安装型的BLGA电接触元件400的横 截面视图。BLGA系统包括载体层402，其具有形成载体402平面以外的 弹性元件的臂404的阵列。臂404的角度、厚度及数量可容易地改变以提 供特定的设计特征，如接触力、电流承载能力及接触电阻。载体402显示 为借助于触及垫410的焊球408与PCB进行电接触。臂404可具有类似 于图3a中的臂310a-d的形状。
图4b为根据本发明构造的可分离型BLGA接触元件400a的横截面视 图，包括借助于BLGA接触刷412与垫410进行接触的载体402，所述 BLGA接触刷类似于在载体402顶部的接触臂404。
图5为根据本发明的连接器500的横截面视图，包括示出针对接触元 件502部分大小的一些示范尺度。面对弹力件部分504的远端之间的间隔 为5密耳。接触元件502从基板表面到弹力件部分顶部的度为10密耳。 通过基板的通路宽度可约为10密耳。接触元件502从一个基部外边缘至 另一个基部外边缘的宽度为16密耳。所述尺寸的接触可根据如下所述的 本发明的方法形成，允许具有充分低于50密耳及约为20密耳或更小节距 的连接器。注意的是这些尺度仅为用本发明能获得的实例，并且本领域技 术人员将从本公开理解，可形成具有较大或较小尺度的接触元件。
根据本发明的一个实施例，以下机械特性可被具体设计用于接触元件 或一组接触元件，以获得某些所需的操作特性。首先，可选择对于每个接 触元件的接触力，以确保对于某些接触元件的低电阻连接或对于连接器的 低整体接触力。其次，可变化每个接触元件的弹性工作范围。第三，可变 化每个接触元件的竖直高度。第四，可变化接触元件的节距或水平尺度。
参考图6，示出用于BBGA或BLGA系统的多个接触臂设计。如上 所述，这些接触可压制或蚀刻到如弹力件的结构中，并可在形成前或形成 后被热处理。
图7为分解透视图，示出根据本发明的一个实施例的连接器700的组 装。连接器700包括位于介电基板704的第一主面上的第一组接触元件702 和位于基板704的第二主表面上的第二组接触元件706。每对接触元件702 和706优选地与基板704中形成的孔708对准。金属迹线通过孔708形成 以便将来自第一主表面的接触元件连接到来自第二主表面的接触元件。
图7示出在用于形成连接器的制造过程中的中间步骤期间的连接器 700。因此，接触元件阵列显示为一起连接在其从中所形成的金属或金属 材料片上。在随后的制造步骤中，接触元件间的金属片被图案化以去除金 属片的不需要部分，以便接触元件按需隔离(分割)。例如，金属片可被 遮蔽或蚀刻以分割某些或全部接触元件。
在一个实施例中，本发明的连接器如下形成。首先，提供包括顶表面 与底表面间的导电路径的介电基板704。所述导电路径可为通路或孔隙708 的形式。在一个实施例中，介电基板704是具有镀通孔的一片任何适合的 介电材料。导电金属片或多层金属片然后被图案化以形成包括基部和一个 或多个弹性部分的接触元件阵列。包括弹性部分的接触元件可通过蚀刻、 压制或其它方法形成。金属片附着到介电基板704的第一主表面。当包括 第二组接触元件时，第二导电材料片或多层金属片被类似地图案化并附着 到介电基板704的第二主表面。金属片然后被图案化以从所述片去除不需 要的金属，以便接触元件按需彼此隔离(分割)。金属片可通过蚀刻、压 制或其它方法图案化。
在可替换实施例中，弹性部分的突起可在包括图案化的接触元件的片 已附着到介电基板之后形成。在另一可替换实施例中，金属片的不需要部 分可在接触元件形成之前去除。另外，金属片的不需要部分可在金属片附 着到介电基板之前去除。
此外，图7所示的实施例中，导电迹线以环绕每个镀通孔的环形图案 710在镀通孔708中并且还在介电基板704的表面上形成。尽管导电环710 可提供以增强金属片上的接触元件与介电层704中形成的导电迹线之间的 电连接，导电环710不是连接器700的必需部件。在一个实施例中，连接 器700可通过利用包括未镀的通孔的介电基板形成。包括接触元件阵列的 金属片可附着到所述介电基板。金属片被图案化以形成各个接触元件后， 整个结构然后可被镀以便形成通孔中的导电迹线，将接触元件通过孔连接 到介电基板的另一侧的相应端子。
图8示出连接器800，包括利用根据本发明另一实施例的多个金属层 所形成的接触元件。参考图8，连接器800包括多层结构以便形成第一组 接触元件802和第二组接触元件804。在此实施例中，第一组接触元件802 利用第一金属层806形成，而第二组接触元件804利用第二金属层808形 成。第一金属层806和第二金属层808由介电层810隔离。每个金属层被 图案化，以便接触元件组在特定金属层上的所需位置形成。例如，接触元 件802在金属层806中在预定位置形成，而接触元件804在金属层808中 在未被接触元件802占用的位置形成。不同金属层可包括具有不同厚度或 不同冶金(metallurgy)的金属层，使得接触元件的操作特性可具体剪裁。 因此，通过在不同金属层中形成选择的接触元件或选择的接触元件组，可 使连接器800的接触元件展现不同的电及机械特性。
在一个实施例中，连接器800可利用一些处理序列形成。第一金属层 806被处理以形成第一组接触元件802。金属层806然后可附着到介电基 板812。随后，绝缘层如介电层810位于第一金属层806之上。第二金属 层808可被处理以形成接触元件并附着到介电层810。通路孔及导电迹线 按需在介电基板812中及在介电层810中形成，以便提供到基板812的相 对侧的相应端子814的每个接触元件间的导电路径。
图9a和9b为根据本发明的一个实施例的连接器的横截面视图。图9a 和9b示出连接到半导体装置910的连接器900，所述半导体装置包括在基 板914上形成作为接触点的金属垫912。半导体装置910可为硅晶圆，其 中金属垫912为在所述晶圆上形成的金属接合垫。半导体装置910也可为 LGA封装，其中金属垫912代表“连接盘(land)”或在LGA封装上形成 的金属连接垫。图9a和9b中的连接器900耦合到半导体装置910仅是说 明性的，而不是为了将连接器900的应用限制为仅能与晶圆或LGA封装 连接。图9a和9b示出连接器900颠倒以便啮合半导体装置910。本发明 中使用方向术语如“上方”及“顶表面”等意在描述连接器的元件的相关 位置关系，好像连接器设置成接触元件面向上。
参考图象9a，连接器900包括位于基板904上的接触元件902阵列。 因为连接器900可构造成以半导体比例连接到半导体装置，连接器900通 常利用通常用于半导体制造过程的材料来形成。在一个实施例中，基板904 由石英、硅或陶瓷晶圆制成，而接触元件902位于介电层上，其可为在基 板904的顶表面上形成的旋转硅石(SOS)、旋转玻璃(SOG)、硼磷四乙 氧基硅烷(boron phosphorus tetraethoxysilane)(BPTEOS)或四乙氧基硅 烷(TEOS)层。接触元件902阵列典型地形成为二维阵列，排列成与待 接触的半导体装置910上的对应接触点配合。在一个实施例中，连接器900 形成为接触具有50微米或更小节距的接触金属垫。每个接触元件902包 括附着到基板904顶表面的基部906以及自基部906延伸的弯曲或线形弹 力件部分908。弹力件部分908具有与基部906邻接的近端以及突出在基 板904以上的远端。
弹力件部分908形成为弯曲离开或成角度离开接触平面，该接触平面 为接触元件902与其接触的接触点表面，即金属垫912的表面。弹力件部 分908形成为具有相对于基板904表面的凹曲度，或形成为成角度离开基 板904的表面。因此，弹力件部分908弯曲或成角度离开金属垫912的表 面，这在啮合金属垫912时提供了受控的擦动作。
操作时，图9a中以F表示的外部偏置力被施加到连接器900以对着 金属垫912压缩连接器900。接触元件902的弹力件部分908以受控的擦 动作啮合相应的金属垫912，以便每个接触元件902进行到相应垫912的 有效电连接。接触元件902的弯曲或角度确保获得最佳接触力同时有最佳 擦距离。擦距离为当接触金属垫912时弹力件部分908的远端在金属垫912 的表面上进行的行进的量。通常接触力约为5-100克，这取决于应用，并 且擦距离约为5-400微米。
接触元件902的另一特征为弹力件部分908使能大的弹性工作范围。 具体地，因为弹力件部分908可在竖直及水平方向移动，可获得约为接触 元件902的电路径长度的弹性工作范围。接触元件902的“电路径长度” 限定为电流必须从弹力件部分908的远端流行进到接触元件902的基部的 距离。接触元件902具有跨越接触元件整个长度的弹性工作范围，这使连 接器能够适应待连接半导体或电子装置中的正常共面性变化和位置失准。
接触元件902利用导电金属形成，该导电金属也可提供所需弹性。在 一个实施例中，接触元件902利用钛(Ti)形成，作为以后可被镀以获得 所需电和/或弹性性状的支撑结构。在另一实施例中，接触元件902利用铜 合金(Cu-合金)或多层金属片如涂覆有铜-镍-金(Cu/Ni/Au)多层金属片 的不锈片而形成。在优选实施例中，接触元件902利用小粒度铜铍(CuBe) 合金形成，并且然后镀以无电的镍-金(Ni/Au)以提供非氧化表面。在可 替换实施例中，接触元件902针对基部和弹力件部分利用不同金属形成。
图9a所示的实施例中，接触元件902显示为具有带有一个弹力件部 分908的矩形基部906。本发明的接触元件可以各种配置形成，并且每个 接触元件仅需具有基部，足以将弹力件部分附着到基板。基部可采用任何 形状，并且可形成为圆或其它有用形状以便将接触元件附着到基板。接触 元件可包括从基部延伸的多个弹力件部分。
图10a和10b示出根据本发明的可替换实施的连接器1000。连接器 1000包括在基板1004上形成的接触元件1002阵列。每个接触元件1002 包括基部1006和从基部1006延伸的两个弯曲弹力件部分1008及1010。 弹力件部分1008及1010具有突出在基板1004以上并且彼此面对的远端。 弹力件部分1008及1010的其它特性与弹力件部分908相同。即弹力件部 分1008及1010弯曲离开接触平面，并且每个具有设置的曲度以便在啮合 待连接的半导体装置的接触点时提供受控的擦动作。
连接器1000可用于接触半导体装置1020，如BGA封装，包括安装 在基板1024上作为接触点的焊球1022阵列。图10b示出连接器1000与 半导体装置1020充分啮合。连接器1000还可用于接触金属垫，如连接盘 格阵列封装上的垫。然而，利用连接器1000来接触焊球提供了特别的好 处。
首先，接触元件1002沿焊球的侧面(side)接触相应的焊球1022。 没有到焊球1022的基表面的接触。因此，接触元件1002在接触期间不损 坏焊球1022的基表面，并在焊球1022随后再流动以便永久附着时有效地 消除空隙形成的可能性。
其次，因为接触元件1002的弹力件部分1008及1010形成为弯曲离 开接触平面，其在本案中是与待接触的焊球1022的侧表面相切的平面， 则接触元件1002在与相应的焊球1022接触时提供受控的擦动作。以此方 式，可进行有效的电连接而不损坏焊球1022的表面。
第三，连接器1000是可伸缩的并且可用于接触具有250微米或更小 节距的接触焊球。
最后，因为每个接触元件1002具有约为电路径长度的大弹性工作范 围，接触元件1002可适应大范围的压缩。因此，本发明的连接器可有效 地用于接触具有正常共面性变化或位置失准的常规装置。
图11和12示出根据本发明的可替换实施例的连接器。参考图11，连 接器1100包括在基板1104上形成的接触元件1102。接触元件1102包括 基部1106、第一弯曲弹力件部分1108以及第二弯曲弹力件部分1110。第 一弹力件部分1108及第二弹力件部分1110具有彼此离开指向的远端。接 触元件1102可用于啮合包括金属垫或焊球的接触点。当用于啮合焊球时， 接触元件1102将焊球支托在第一与第二弹力件部分1108与1110之间， 类似于图3e中所示的。因此，第一及第二弹力件部分1108及1110在弯 曲离开焊球接触平面的方向上以受控的擦运动接触焊球的侧表面。
图12示出位于基板1202上的接触元件1200。接触元件1200包括基 部1204、从基部1204延伸的第一弯曲弹力件部分1206以及从基部1204 延伸的第二弯曲弹力件部分1208。第一弹力件部分1206及第二弹力件部 分1208以螺旋配置突出在基板1202以上。接触元件1200可用于接触金 属垫或焊球。在两种情况下，第一及第二弹力件部分1206及1208弯曲离 开接触平面并提供受控的擦动作。
图13a-13c为连接器1300的横截面视图，其可例如应用在热交换操作 中。参考图13a，连接器1300显示为无负载的状况。连接器1300将连接 到连接盘格阵列(LGA)封装1320及印刷电路板(PC板)1330。LGA 封装1320上的垫1332代表LGA封装1320中的集成电路的电源连接(即 正电源电压或地电压)，其将连接到PC板1330上的垫1332。垫1332为 电激活的(electrically active)或“上电的”(powered-up)。LGA封装1320 上的垫1324代表将连接到PC板1330上的垫1334的集成电路的信号引脚。 为使能热交换操作，电源垫1322应在信号垫1324连接到垫1334之前连 接到垫1332。连接器1300包括基板1302中的接触元件1304和1306，其 具有延伸的高度和比接触元件1308及1310大的弹性工作范围，以便利用 连接器1300实现LGA封装1320与PC板1330间的热交换操作。选择接 触元件1304及1306的高度以获得理想的接触力和理想的间隔以便完成可 靠的热交换操作。
图13示出在利用连接器1300将LGA封装1320安装到PC板1330 期间的中间步骤。当LGA封装1320及PC板1330对着连接器1300压缩 在一起时，垫1322及垫1332将在垫1324及垫1334连接到接触元件1308 及1310之前电连接到相应的接触元件1304及1306。以此方式LGA封装 1320与PC板1330间的电源连接在信号垫连接前建立。
图13c示出在充分负载情况下，将LGA封装1320安装到PC板1330。 通过施加进一步的压缩力，LGA封装1320被对着连接器1330压缩，以便 接触元件1308啮合信号垫1324。类似地，PC板1330被对着连接器1300 压缩，以便接触元件1310啮合垫1334。LGA封装1320由此安装到PC板 1330上。在连接器1300中，由于较高的接触元件1304、1306受压缩更多 以允许较短的接触元件1308、1310啮合，连接器所需的接触力将增加。 为了使连接器所需的总体接触力最小，较高接触元件1304、1306可设计 成具有比较短接触元件1308、1310低的弹性常数，使得所有接触元件在 充分负载情况下处于最佳接触力。
图14a示出根据本发明的电路化连接器1400的一个实施例。连接器 1400包括接触元件1404，其在介电基板1402的顶表面上，连接到基板在 介电基板1402的底表面上的接触元件1406。接触元件1404连接到表面安 装的电部件1410以及嵌入的电部件1412。例如，电部件1410和1412可 为去耦合电容器，其位于连接器1400上，以便电容器可被放置成尽可能 接近电子部件。在常规集成电路组件中，这样的去耦合电容器通常放置在 远离电子部件的印刷电路板上。因此，待补偿电子部件与实际去耦合电容 器间存在大的距离，由此减小去耦合电容器的效用。通过利用电路化连接 器1400，去耦合电容器可放置成尽可能接近电子部件，以便增强去耦合电 容器的效用。可用于电路化连接器的其它电子部件包括电阻器、电感器以 及其它无源或有源电子部件。
图14b示出根据本发明的电路化连接器的另一实施例。连接器1420 包括介电基板1422上的接触元件1424，通过通路1428耦合到焊球端子 1426。接触元件1424连接到表面安装的电子部件1430及嵌入的电子部件 1432。连接器1420进一步示出，只要接触元件如通过通路1428电耦合到 端子1426，该端子的放置不必与接触元件1424对准。注意的是根据本发 明的连接器可构造成没有基板中的释放孔(relief hole)。电接触或通路可 以偏移孔或以任何合适的方式限定以提供内部电连接或到基板相对侧的 电连接。
根据本发明的另一方面，连接器可包括一个或多个同轴接触元件。图 15a和15b示出根据本发明的一个实施例的包括同轴接触元件的连接器 1500。参考图15a，连接器1500包括形成在介电基板1502的顶表面上的 第一接触元件1504及第二接触元件1506。接触元件1504及1506形成为 彼此接近但彼此电隔离。接触元件1504包括作为孔隙1508的外环而形成 的基部，而接触元件1506包括作为孔隙1508的内环而形成的基部。每个 接触元件1504、1506包括三个弹性部分(图15b)。接触元件1504的弹性 部分不与接触元件1506的弹性部分重叠。接触元件1504通过至少一个通 路1512连接到介电基板1502的底表面上的接触元件1510。接触元件1504 及1510形成第一电流路径，称为连接器1500的外电流路径。接触元件1506 通过在孔隙1508中形成的金属迹线1516连接到介电基板1502的底表面 上的接触元件1514。接触元件1506及1514形成第二电流路径，称为连接 器1500的内电流路径。
如此构造后，连接器1500可用于将LGA封装1520上的同轴连接互 连到PC板1530上的同轴连接。图16示出通过连接器1500将LGA封装 1520配合到PC板1530。当LGA封装1520安装到连接器1500时，接触 元件1504啮合LGA封装1520上的垫1522。类似地，当PC板1530安装 到连接器1500时，接触元件1510啮合PC板1530上的垫1532。结果形 成垫1522与垫1532间的外电流路径。典型地，外电流路径构成地电势连 接。接触元件1506啮合LGA封装1520上的垫1524，而接触元件1514 啮合PC板1530上的垫1534。结果形成垫1524与垫1534间的内电流路 径。典型地，内电流路径构成高频信号。
连接器1500的特别优势是同轴接触元件可调整为1毫米或更小的尺 度。因此连接器1500可用于甚至为小几何形状的电子部件提供同轴连接。
制造电连接器的方法
图17a-17h示出根据本发明的一个实施例的用于形成图9a中的连接器 900的处理步骤。参考图17a，提供了接触元件将位于其上的基板1700。 基板1700可为例如硅晶圆或陶瓷晶圆，并且可包括在其上形成的介电层 (图17a未示出)。SOS、SOG、BPTEOS或TEOS的介电层可在基板1700 上形成，用于将接触元件与基板1700隔离。然后，支撑层1702在基板1700 上形成。支撑层1702可为沉积的介电层，如氧化物或氮化物层、旋转电 介质(spin-on dielectric)、聚合物或任何其它合适的可蚀刻材料。支撑层 1702可通过许多不同过程沉积，包括化学气相沉积(CVD)、等离子体气 相沉积(PVD)、旋转(spin-on)过程，或者当基板1700未被介电层或导 电黏合剂层涂覆时，支撑层1702可利用通常用于半导体制造的氧化过程 生长。
支撑层1702沉积后，掩模层1704在支撑层1702的顶表面上形成。 掩模层1704与常规光刻过程结合使用以利用掩模层1704限定支撑层1702 上的图案。掩模层印刷及显影后(图17b)，包括区域1704a-1704c的掩模 图案在支撑层1702的表面上形成，限定支撑层1702的区域以便免受随后 的蚀刻。
参考图17c，利用区域1704a-1704c作为掩模执行各向异性的蚀刻过 程。作为各向异性蚀刻过程的结果，支撑层1702未被图案化掩模层覆盖 的部分被移除。因此，支撑区域1702a-1702c形成。包括区域1704a-1704c 的掩模图案随后被移除以曝光支撑区域(图17d)。
支撑区域1702a-1702c然后接受各向同性的蚀刻过程。各向同性蚀刻 过程以基本相同的蚀刻率，在竖直和水平方向上消除在蚀刻的材料。因此， 作为各向同性蚀刻的结果，支撑区域1702a-1702c的顶角被修圆，如图17e 所示。在一个实施例中，各向同性蚀刻过程为等离子体蚀刻过程，利用SF6、 CHF3、CF4或通常用于蚀刻介电材料的其它公知化学物质(chemistry)。 在可替换实施例中，各向同性蚀刻过程为湿蚀刻过程，如利用缓冲氧化物 蚀刻(BOE)的湿蚀刻过程。
然后参考图17f，金属层1706在基板1700的表面上以及支撑区域 1702a-1702c的表面上形成。金属层1706可为铜层、铜合金(Cu-合金) 层或多层金属沉积，如涂覆有铜-镍-金(Cu/Ni/Au)的钨。在优选实施例 中，接触元件利用小粒度铜铍(CuBe)合金形成，并且然后镀以无电镍- 金(Ni/Au)以提供非氧化表面。金属层1706可通过CVD过程、电镀、 PVD或其它常规金属膜沉积技术来沉积。掩模层利用常规光刻过程沉积并 图案化为掩模区域1708a-1708c。掩模区域1708a-1708c限定金属层1706 的区域以便免受随后的蚀刻。
图17f中的结构然后接受蚀刻处理，以便移除金属层未被掩模区域 1708a-1708c覆盖的部分。结果，金属部分1706a-1706c形成，如图17g所 示。每个金属部分1706a-1706c包括在基板1700上形成的基部和在相应支 撑区域(1702a-1702c)上形成的弯曲弹力件部分。因此，每个金属部分的 弯曲弹力件部分采用下层支撑区域的形状，突出在基板1700的表面以上。
为完成连接器，支撑区域1702a-1702c如通过利用湿蚀刻、各向异性 等离子体蚀刻或其它蚀刻过程移除(图17h)。如果支撑层利用氧化物层形 成，可使用缓冲氧化物蚀刻剂来移除支撑区域。结果，无支持的接触元件 1710a-1710c在基板1700上形成。
也可变化上述处理步骤以便制造本发明的连接器。例如，各向同性蚀 刻过程的化学及蚀刻条件可剪裁以提供支撑区域中的理想形状，使得接触 元件具有理想曲度。通过使用半导体处理技术，连接器可用具有各种特性 的接触元件制造。例如，第一组接触元件可用第一节距形成，而第二组接 触元件可用比第一节距大或小的第二节距形成。接触元件的电和机械特性 的变化是可能的。
图18a和18b示出根据本发明的可替换实施例，用于形成类似于图14a 的连接器1400的电路化连接器的第一及最后处理步骤。参考图18a，提供 包括预限定电路1802的基板1800。预限定电路1802可包括互连的金属层 或其它电装置，如电容器或电感器，其典型地在基板1800中形成。顶部 金属部分1804在基板1800的顶表面上形成，以连接到待形成的接触元件。 支撑层1806及掩模层1808在基板1800的顶表面上形成。
与结合图17b-17g的上述过程类似的过程被用于形成接触元件1810 (图18b)。如由此形成的，接触元件1810电连接到电路1802。以此方式， 本发明的连接器可提供额外的功能。例如，电路1802可形成为将某些接 触元件电连接到一起。电路1802还可用于将某些接触元件连接到电装置 如基板1800上形成的电容器或电感器。
作为集成电路制造过程的一部分，制造接触元件1810提供了进一步 的优点。具体地，连续电路径在接触元件1810与下层电路1802间形成。 在接触元件与相关电路间不存在金属不连续或阻抗失配。在一些现有技术 连接器中，使用金接合线来形成接触元件。然而这样的结构导致总的材料 及横截面不连续，以及在接触元件与下层金属连接间的界面处的阻抗失 配，导致不理想的电特性和差的高频操作。
根据本发明的另一方面，连接器提供有具有不同操作特性的接触元 件。即，连接器可包括不同种类的接触元件，其中可选择接触元件的操作 特性以符合理想应用的要求。接触元件的操作特性指的是接触元件的电、 机械以及可靠性特性。通过引入具有不同的电和/或机械特性的接触元件， 可使连接器符合对于高性能互连应用的所有严格的电、机械以及可靠性特 性要求。
根据本发明的可替换实施例，电特性可针对接触元件或接触元件组特 别设计以便获得某些理想的操作特性。例如，可改变每个接触元件的DC 电阻、阻抗、电感以及电流承载能力。因此，接触元件组可设计成具有较 低电阻或具有低电阻。接触元件还可设计为在诸如热循环、热冲击和震动、 腐蚀测试以及湿度测试的环境压力后显示为无性能退化或最小性能退化。 接触元件还可设计成符合由如电子工业协会(EIA)所定义的工业标准所 限定的其它可靠性要求。
接触元件的机械和电特性可通过变化以下设计参数而改变。首先，可 选择接触元件的弹力件部分的厚度以产生理想的接触力。例如，约30微 米的厚度典型地产生约为10克或更小的低接触力，而40微米的厚度为相 同的移置产生20克的较高接触力。也可选择弹力件部分的宽度、长度以 及形状以产生理想的接触力。
其次，可选择接触元件中的弹力件部分的数目以获得理想的接触力、 理想的电流承载能力以及理想的接触电阻。例如，弹力件部分数目加倍可 粗略地加倍接触力及电流承载能力，但粗略地降低二因子的接触电阻。
第三，可选择特殊金属成分和处理以获得理想弹性和导电率特性。例 如，铜合金如铍铜可用于担供机械弹性与电导电率间良好的折衷。可替换 地，金属多层可用于提供良好的机械和电特性。在一个实施例中，利用镀 以铜(Cu)、然后镀以镍(Ni)以及最后镀以金(Au)的钛(Ti)形成 Ti/Cu/Ni/Au多层，来形成接触元件。Ti提供弹性及高机械耐久性，Cu提 供导电率，而Ni和Au提供抗腐蚀性。最后，不同的金属沉积技术如镀或 溅射，和不同的金属处理技术如合金、退火及其它冶金技术可用于设计针 对接触元件的特殊理想特性。
第四，弹力件部分的形状可设计以便产生某些电和机械特性。弹力件 部分的高度或自基部的突出的量也可变化以便产生理想的电和机械特性。
图19a-19d为根本发明可替换实施例的用于形成接触元件的方法1900 的流程图。图20-23d将在讨论方法1900的情况下讨论。方法1900还涉 及利用掩模、蚀刻、成型以及层压技术成批制造接触元件。方法1900产 生多个高度设计的电接触，能用于可分离的连接器中如插件，或所述接触 能直接集成到基板作为连续迹线，其然后用作永久的板上连接器。然而， 不是利用另外的遮蔽及蚀刻步骤以形成三维弹力件部分，其是以平的阵列 建立并且然后形成为三维形状。
首先，选择用于接触片的基本弹性材料，如铍铜(Be-Cu)、弹簧钢、 磷青铜(phosphorous bronze)或具有合适机械特性的任何其它材料(步骤 1902)。材料的适当选择使接触元件能够被设计为具有理想机械和电特性。 选择基本材料的一个因素是材料的工作范围。工作范围为移置的范围，在 其之上接触元件符合接触力(负载)和接触电阻的规格。例如，假定理想 接触电阻小于20毫欧姆，并最大允许接触负载为40克。如果接触元件在 10克负载达到小于20毫欧姆的电阻范围并且然后对于梁构件承载超过最 大负载40克，而维持小于20毫欧姆的电阻，则接触元件已在10克和40 克负载之间行进过的距离将成为该接触的工作范围。
片可在随后的处理前得到热处理(步骤1904)。薄片是否在过程中的 该点得到热处理由所选择的用于片的材料类型决定。实施热处理以将材料 从半硬状态发展到硬状态或高度拉伸状态，其提供了理想机械特性以便于 形成接触。
接触元件被设计并拷贝成阵列形式以便用于成批处理(步骤1906)。 阵列中的接触数为设计选择，可根据对连接器的要求而变化。阵列重复成 面板格式，与半导体晶圆中的芯片或晶片相似，产生适合于成批处理的可 伸缩设计。接触设计完成后(通常在CAD制图环境中)，该设计移植为 Gerber格式，其为转换器，使设计能够移植为制造设备以产生随后步骤中 使用的主滑片(master slide)或膜。
因为光刻法的使用允许将高密度的接触放置到面板上，面板格式可具 有一个和大量接触之间的任何情况。高密度接触提供了超过现有方法的优 点，与压制和成型各个接触相对，其中可使用成批处理以分割接触。方法 1900允许大量接触一次图案化、显影并蚀刻。
光刻敏感的光刻胶膜然后被施加到片的两侧(步骤1908及图20)。 干膜可用于范围从1到20密耳的较大特征尺寸，而液光刻胶可用于小于1 密耳的特征尺寸。
利用步骤1906中限定的原图，片的顶和底都曝光于紫外(UV)光下， 并且然后显影以限定光刻胶中的接触特征(步骤1910和图21)。需要蚀刻 的部分被留下不被掩模保护。利用光刻处理限定接触元件使线印刷 (printing of line)能够具有好的分辨率，类似于半导体制造中所发现的。
片然后用针对使用的材料所具体选择的方案进行蚀刻(步骤1912)。 可选择用于片的每个具体材料典型地具有与其相关的特定蚀刻化学物质 以提供最好的蚀刻特性，如蚀刻率(即方案执行蚀刻有多好和多快)。这 在吞吐量情况下重点考虑。选择的蚀刻剂还影响其它特性，如侧壁剖面或 在横截面中可见的特征的直度。在方法1900中，使用工业中常用的化学 制品，如氯化铜、氯化铁以及氢氧化硫。一旦蚀刻，保护层或光刻胶在剥 离过程中移除，留下片中的蚀刻特征(步骤1914和图22)。
基于步骤1906中限定的原图设计成批成型工具(步骤1916)。在一 个实施例中，成批成型工具包括多个球轴承，优选地通过设置成支撑表面 中的开口阵列，被排列成阵列格式。球轴承可有不同尺寸以便将不同力施 加到接触，从而将不同机械特性分给同一面板上的接触。球轴承的曲度用 于将凸缘从片平面推开。然后通过对片应用成型工具在所有三个轴上形成 接触的凸缘，以便在成批处理中产生理想的接触元件(步骤1918)。
片可进行热处理以校正由成型过程造成的颗粒位错(步骤1920)。如 同步骤1940，加热步骤1920是可选的，并且取决于针对片所选择的材料。 基于待在片上限定的接触元件的材料及尺寸，可执行加热以获得最佳成型 条件所需的物理特性。
片然后进行表面处理以增强用于随后的层压过程的粘合特性(步骤 1922)。如果没有足够的粘合，片有从基板分离或分层的倾向。可使用用 于执行表面处理的几种方法，包括微蚀刻和黑氧化物(black oxide)过程。 微蚀刻用以在片的表面上成凹点，有效地产生较大表面面积(通过使表面 粗糙及有坑)以促进较好的粘合。然而，如果微蚀刻未适当地控制，可导 致损坏片。
黑氧化物过程是置换过程，涉及自限制反应，其中氧化物在片的表面 生长。在该反应中，氧仅通过设置的厚度扩散，从而限制氧化物生长量。 氧化物具有凸块形式的粗糙表面，这有助于促进粘合。微蚀刻或黑氧化物 过程都可用于表面处理步骤，并且优选胜于一个的另一个过程是设计的选 择。
在压缩之前，低流动粘合材料及介电核心利用位于凸缘元件下面的释 放凹陷或孔得到处理(步骤1924)。这意在防止层压处理期间凸缘上材料 的过度流动。万一发生这种流动，接触特性将会改变，造成接触元件不适 于电及机械使用。
以下列表是针对层压处理所产生的典型堆叠(步骤1926)。该排列可 改变以使接触元件作为内部层插入。图23a示出堆叠的每个层。
a.层1为顶压板材料
b.层2为隔片材料，在弹力件接触元件之上具有释放孔
c.层3为释放材料，在弹力件接触之上具有释放孔
d.层4为所形成的接触片的顶片
e.层5为粘合材料，在弹力件接触之下具有释放孔
f.层6为核心电介质，在弹力件接触之上及之下具有释放孔
g.层7为粘合材料，在弹力件接触以上有释放孔
h.层8为所形成的接触元件的底片
i.层9为释放材料，在弹力件接触以下具有释放孔
j.层10为隔片材料，在弹力件接触元件以下具有释放孔
k.层11为底压板材料
堆叠在优化为理想粘合的温度条件和用于粘合材料的流动条件下被 压缩(步骤1928和图23b)。在该操作期间，顶和底接触片接合到核心介 电材料。冷却期之后，堆叠从压板移除，留下包括层4-8的面板(步骤1930)。
面板表面及开口然后被镀以便电连接顶及底凸缘(步骤1932)。该步 骤采用顶凸缘并通过称为无电过程的镀过程将其电连接到底凸缘。该过程 将导电材料有效地沉积在顶表面上和沉积到通孔中以便连接接触元件的 两个片，并且然后沉积到基板的另一侧上。所述镀过程建立一路径，以便 于电流从板的一侧行进到另一侧。
其次，光敏光刻胶膜被施加到面板的两侧(步骤1934)。图案被曝光 并显影以限定各个接触元件(步骤1936)。然后确定关于接触的精整类型 (finish type)，硬金或软金(步骤1938)。硬金用于要求的插入数高的特 定应用中，如测试插座。硬金本身具有杂质，使得金更为耐用。软金为纯 金，所以其实际上没有杂质，并且典型地用于PCB或网络空间，其中插 入数相当少。例如，对用于PC的板插座的封装(软金)将典型地可见约 为1-20个插入，然而使用硬金的其它技术将可见在10和1,000,000之间 的插入数。
如果接触完成型式为硬金，则执行部分蚀刻以大致分割接触元件(步 骤1940)。光刻胶膜经由剥离过程移除(步骤1942)。施加新一层光刻胶， 涂覆面板的两侧(步骤1944)。先前蚀刻区域被曝光并显影(步骤1946)。 面板然后经由硬金过程受到电解Cu/Ni/Au镀(步骤1948)。
光刻胶被移除以曝光先前部分蚀刻的刻线(步骤1950)。整个面板利 用电解Ni/Au作为硬掩模来蚀刻，以完成接触阵列的分割(步骤1952)。 最终插件轮廓自面板显露出，以将面板隔离成各个连接器阵列(步骤 1954)，并且方法终止(步骤1956)。
如果使用软金精整(soft gold finish)(步骤1938)，则使用蚀刻以完 全分割接触元件(步骤1960)。光刻胶膜经由剥离过程移除(步骤1962)。 无电Ni/Au，也称为软金，被镀到面板上以完成接触元件(步骤1964)。 最终插入器轮廓自面板显露出，以将面板隔离成各各个接触器阵列(步骤 1954)，并且方法终止(步骤1956)。
软金精整过程在镀之前使接触分割。Ni/Au将仅镀在金属表面上，并 为接触元件提供密封机制。由于金实际是惰性的，这有助于防止可在接触 的系统寿命期间发生的潜在腐蚀作用。镀之前进行分割是以其它金属隔离 或密封铜接触的方法，产生较干净的成像及较干净的接触，其短路的倾向 小。
本领域技术人员将理解，根据本发明的连接器可用作插件、PCB连接 器，或可作为PCB形成。本发明的伸缩性不受限制，并且由于所使用的 光刻技术及用于形成三维连接器元件的简单加工模具而能够易于订制。
尽管本发明的特定实施例已示出并描述，本领域技术人员可进行很多 修改和变化而不背离本发明的范围。总之以上描述用于说明而不是限制该 特定的发明。
【元件符号说明】
100、500、700、800、900、1000、1100、1300、1400、1420、1500 连接器
102、502、902、1102、1304、1306、1308、1310、1404、1406、1424、 1504、1506、1510、1514、1710a-1710c、1810 接触元件
104、210、912 金属垫
106、212、914、1004、1024、1104、1202、1700、1800 基板
108 膜
202 接触基板
200、302、320、408 焊球
204 坑
300 第一构造
304 模块
306 载体
308、1428、1512 通路
312 层
310 挠性接触臂
316、PCB 印刷电路板
318 电接触元件
314、1322、1324、1332、1334、1522、1524、1532、1534 垫
400 BLGA电接触元件
400a 可分离型BLGA电接触元件
402 载体
404 臂
410 垫
412 BLGA接触刷
504 面对弹力件部分
702、802 第一组接触元件
704、812 介电基板
706、804 第二组接触元件
708 镀通孔(孔隙)
710 导电环(环形图案)
806 第一金属层
808 第二金属层
810 介电层
906 基部
908 弹力件部分
910 半导体装置
1002 接触元件
1006、1106 基部
1008、1010 弯曲弹力件部分
1020 半导体装置
1022 焊球
1204 基部
1108、1206 第一弯曲弹力件部分
1110、1208 第二弯曲弹力件部分
1320 LGA封装
1330、PC板 印刷电路板
1402、1422 介电基板
1410、1412 电部件
1426 焊球端子
1430、1432 电子部件
1502 介电基板
1508 孔隙
1516 金属迹线
1520 LGA封装
1530 PC板
1702、1806 支撑层
1702a-1702c 支撑区域
1704 掩模层
1704a-1702c 区域
1706 金属层
1708a-1708c 掩模区域
1706a-1706c 金属部分
1802 预限定电路
1804 顶部金属部分
1808 掩模层
LGA 连接盘格阵
BGA 球格阵列
BBGA 束球格阵列
BLGA 束连接盘格阵列
PGA 引脚格阵列
本案代表图为：图10A
本案代表图的元件代表符号简单说明：
1000 连接器 1002 接触元件
1004、1024 基板 1006 基部
1008、1010 弯曲弹力件部分 1020 半导体装置
1022 焊球