本申请涉及电气触点，其也被称为弹性电气触点，是用于集成电路(ic)封装，特别是用于超高集成度的ic封装。本申请还涉及一种制造所述电气触点的方法(即制造方法)，以及一种使用该弹性电气触点的方法(即使用方法)。另外，本申请还涉及采用所述电气触点的连接器。
背景技术：
目前，高集成度ic封装通过直接焊接在其底部的栅格阵列(lga)、栅格阵列接脚(pga)或球栅阵列(bga)而与基板(例如印刷电路板(pcb))相电连接。尽管上述直接焊接方法具有较低的制造成本，但是其在检测和纠正可能的焊接故障方面具有若干重大缺陷。此外，直接焊接会将ic封装永久性地固定在基板上，因此不适合ic封装的测试。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本申请公开了一种电气触点，该电气触点不需要永久地固定至ic封装和基板之间。因此，该电气触点既可用作将ic封装永久地连接至基板的产品插座，也可用作将ic封装与基板临时地连接的测试插座。传统的电气触点需要使用电介质芯轴以提供电能存储；与之相反，本申请的电气触点可以仅具有电导线。换句话说，所述导线一方面具有良好的导电性，另一方面还具有足够的弹性，因此所述电气触点在从基板和ic封装上移除之后，将会回弹至其初始状态。此外，所述电气触点也很耐用，可以进行超过50万个生命周期的测试。
第一方面，本申请公开了一种电气触点。所述电气触点包括多个交错的(交替的、缠绕的、交织的，编织的)以及相互支撑的线状物。所述交错且相互支撑的线状物包括一根或多根电导线，以用于提供第一电气接触和第二电气接触。通过将第一外部电设备(例如ic封装)和第二外部设备(例如基板)分别与第一电气接触和第二电气接触相连接，所述第一外部设备和第二外部设备通过所述电气触点而相互电连接。在一些实施方式中，所述电气触点包括六根交织在一起的电导线。在其他实施方式中，所述电气触点包括八根交织在一起的电导线。
可选地，所述电导线包括一个锋利边缘，以用于刮擦外部电气设备的电接触表面。特别地，所述刮擦在纳米级(小于1微米)尺度。所述刮擦通过消除所述外部电气设备接触表面上的污染或氧化，从而在所述电气触点和外部电气设备之间建立了物理连接。所述电导线可具有第一尖端和第二尖端，在纳米尺度上分别于所述第一外部电气设备和第二外部电气设备处形成第一刮擦和第二刮擦。在一些实施方式中，所述第一尖端或第二尖端具有单个锋利末端以用于形成所述刮擦。在其他实施方式中，所述第一尖端或第二尖端具有两个或多个微小凸出以形成所述刮擦。同时，由于所述刮擦被控制在纳米尺度，因此所述电导线不会损坏所述外部电子设备。如此，所述第一外部电气设备和第二外部电气设备可由所述电气触点的电导线进行可靠的电连接。
可选地，所述多个线状物包括三个或更多个独立线材，其交错且相互支撑而形成一个整体结构。所述独立线材(包括所述电导线)不受任何其它物体的支撑，彼此相互独立。这样，所述独立线材可以在有限范围内移动，同时还可保持所述整体结构。换言之，所述整体结构可进行弹性变形。特别地，所述整体结构沿其轴向进行非均匀的弹性变形。分别靠近所述电导线的第一尖端和第二尖端的第一部分和第二部分的弹性变形较大；而第一部分与第二部分之间的中间部分弹性变形较小。
所述整体结构包括一个管状结构(例如圆柱的壁或形状)。所述管状结构包括一个或多个开口端，其具有所述锋利的边缘。所述管状结构具有弹簧特性，以用于可逆地存储和释放机械能。换句话说，所述管状结构可以在轴向载荷的作用下，从初始位置被纵向压缩，然后在去除所述轴向载荷之后，基本回弹到所述所述初始位置。在所述弹性变形过程中，每根独立线材仅会表现出与构成其材料的“应力-应变”或“力-变形”曲线的弹性极限部分相一致的弯曲特性。
在一些实施方式中，通过与所述管状结构中的每个相邻的独立线材相互交织，将所述线材形成一个螺旋构造。所述管状结构的特征可由管状直径(diameter)、节距(pitch)或重复距离(lead)进行表征。所述管状结构在其圆柱形或纵向方向上的压缩率不超过30％。换言之，在轴向载荷的作用下的最小压缩长度至少需要大于没有轴向载荷时的初始长度的70％，所述管状结构才能保持弹性变形。
每两根所述独立线材彼此交错且相互支撑，在所述管状结构的圆柱形壁上形成一个交点(即彼此相交接触，但并不相连)。如上所述，两根所述独立线材在其交点处不耦合或粘接；因此，在所述交点处，一根所述独立线材可以相对于与其交叉的另一根独立线材而移动。另外，所述管状结构具有一个或多个所述重复距离。所述重复距离定义为，对于同一根线材，在其轴向平面中第一交点和第二交点之间的距离。即所述线材从一个轴向平面内的第一个交点开始围绕所述管状结构进行缠绕，然后在该轴向平面内的第二个交点处结束。
所述独立线材中的每根线材与另一根线材相交叉，形成至少一个所述交点。沿所述管状结构的轴向或圆柱方向的两个紧邻的交点之间的距离称为节距(pitch)。在一些实施方式中，所述间距基本相同。在一些实施方式中，当所述管状结构具有八根交错且相互支撑的线材时，所述重复距离(lead)在轴向平面上具有四个所述节距。因此，所述线材的重复距离(lead)等于轴向平面内四个节距(pitch)的跨度。可以通过所述重复距离或所述节距来测量所述管状结构。可选地，当所述管状结构在非压缩状态的初始长度在50至100密耳(mil)的范围内，其可形成紧凑和自支撑的性能。所述管状结构在管状直径、重复距离和所述线材的线材直径方面具有灵活的设计。在一些实施方式中，所述线材直径约为1.2密耳；而当重复距离设置为25密耳、26密耳和30密耳时，管状直径分别选择为5密耳、6密耳和8密耳。在其他实施方式中，所述线材直径约为0.85密耳；而当重复距离设置为15密耳左右时，管状直径选择在3密耳左右。
在没有外力的情况下(即在初始位置或仅受重力影响)，两条或多条相交的所述线材在其之间形成一个大致为直角的角度。两条线材在交点处形成的角度可能会略有变化，因为两条线材可绕所述交点移动。所述角度具有在10度以内的变化，即从80度到100度。在去除轴向载荷之后，所述直角可帮助所述管状结构反弹到初始位置(即初始位置)。
所述电导线是所述电气触点将第一外部设备和第二外部设备进行电连接的最关键因素。因此，要求所述电导线具有多种属性，例如高电导率(或低电阻)、在反复挠曲下具有高耐久性、能够传输高频信号、能够承受逐渐升高的工作温度、化学性质稳定(例如在周围环境中不易氧化)和高机械强度。可选地，所述电导线包括具有不同材料的多层结构。由于该独特的多层结构，所述电导线具有了足够大的弹性范围。除了独特的多层结构之外，所述电导线还可以进行退火工艺以扩大其弹性范围。
可选地，所述多层结构可以包括一个内层，其具有弹性的或柔性的材料；以及一个覆盖层，用于覆盖所述内层，以防止所述线状物中的至少一个电导线被防腐蚀(例如，氧化)或增强其电导率。当所述覆盖层通过电镀(plating)而形成时，所述覆盖层也称为镀层。另外，所述内层还提供用于保持线材完整性的机械强度。在一些实施方式中，所述内层包括钢材料，例如不锈钢(例如，不锈钢302、304或316)、弹簧钢、记忆钢和其他类似的形状记忆合金(例如，镍钛(也称为镍钛诺))。在其他实施方式中，所述内层包括电阻率非常低的金属(例如铜)，以用于增强电导线的导电性。
可选地，所述覆盖层进一步包括：镀覆在所述内层上的镍(ni)层(例如镍镀层)，以用于覆盖所述内层；以及镀覆在所述镍层上的金层(例如金镀层)，以用于封装所述镍层。所述镍层和金层还用于进一步增强所述电气触点的电导率，因为镍和金的电阻率在室温(即20℃)下分别约为6.99x10-8欧姆米(ω·m)(即电导率约为1430万西门子/米(siemenspermeter))和2.44x10-8欧姆米(ω·m)(即电导率约为4110万西门子/米((siemenspermeter))。另外，所述金层还可防止内层和所述镍层氧化。在一些实施方式中，在形成金层之前，首先在所述镍层上形成钯(pd)层(例如钯镀层)。换句话说，所述钯层位于所述镍层和所述金层之间。由于钯在室温(即20℃)下的电导率约为1.06x10-8欧姆米(ω·m)(即电导率约为943万西米/米)，因此所述钯层进一步减小了电阻率；并还为所述覆盖层提供了额外的机械强度(例如硬度)。特别是，所述金层的厚度分别大于1.0微米(μm)；而镍层和钯层的厚度均小于1.0微米(μm)。
可选地，所述覆盖层还包括在所述内层上形成的铜层(例如铜镀层)，以用于覆盖所述内层，特别是当内层由非铜合金制成时。由于不锈钢在室温(即20℃)下具有6.90x10-7欧姆米(ω·m)的相对较高的电阻率(即电导率约为140万西门子/米)，因此所述铜层可用于增强所述电气触点的电导率。铜在室温(即20℃)下的电阻率为1.68x10-8欧姆米(ω·m)(即电导率约为6000万西门子/米)。可选地，高性能铜或高强度铜(例如c17510铜合金)用于增强导电性。类似地，铜层的厚度可大于2.0微米(μm)。
可选地，所述多层结构还包括一个用于包封所述内层和/或覆盖层的外层，以防止对内层和/或覆盖层的腐蚀。在一些实施方式中，所述外层包括自组装分子(sam)层。所述自组装分子层包括多个多功能分子，所述多功能分子具有用于连接至覆盖层的固定基团和与所述固定基团相对的多个官能团，所述多功能分子可增强耐腐蚀性和耐磨性。如果电子可在所述多功能分子之间转移，则所述自组装分子层可为电导线提供额外的导电性；因此，在直接接触的相邻电导线之间形成导电路径。如果电子在所述多功能分子之间不可转移，则不会形成这种导电路径，则相邻的电导线之间彼此绝缘。在一些实施方式中，所述自组装分子层形成在所述覆盖层之上，因此所述自组装分子层防止所述覆盖层氧化；因此。所述金层可以具有较薄的厚度以节省成本。在一些实施方式中，所述自组装分子层直接形成在所述内层上以防止内层氧化。可选地，所述自组装分子层小于0.5微米(μm)。或者，所述外层包括聚对二甲苯(parylene)涂层，其具有对各种化学品(例如有机溶剂、无机试剂、酸、氧气、腐蚀性液体和气体以及湿气)的优异的无孔且均一的阻隔性。另外，所述聚对二甲苯涂层还具有优异的电绝缘性和较低介电常数。
可选地，所述多层结构还包括一个绝缘层，其完全或部分地包裹、包围、包封、覆盖所述覆盖层。所述覆盖层在所述电气触点的第一端和第二端处从所述绝缘层内暴露。所述绝缘层可防止相邻的电气触点之间的电干扰，以增强信号传输。所述绝缘层可由任何绝缘材料制成，包括但不限于玻璃纤维、矿棉、纤维素、天然纤维、合成聚合物(例如聚苯乙烯，聚异氰脲酸酯和聚氨酯)或合成泡沫(例如尿素-甲醛泡沫，水泥泡沫)和酚醛泡沫)。
可选地，所述线状物还包括一根或多根用于支撑其他线材(例如电导线)的支撑线材。所述支撑线材也以类似的方式(例如螺旋路径)缠绕并且与所述其它线材(例如电导线)相交织以形成所述整体结构。
第二方面，本申请公开了一种连接器。所述连接器包括多个所述电气触点；以及一个含有多个通孔的载体(也称为壳体)。所述载体被置于第一外部电子设备(例如ic封装)和第二外部电子设备(例如基板)之间。所述多个电气触点分别放置在多个通孔中，以用于将第一外部电气设备和第二外部电气设备进行电连接。所述多个电气触点的第一端和/或第二端从所述通孔中露出。换句话说，所述电气触点在初始位置具有初始长度；而所述通孔具有通孔深度。所述初始长度必须大于所述通孔深度。所述通孔的直径(通孔直径)略大于所述电气触点的直径，用于引导所述电气触点进入所述通孔中。
可选地，所述通孔以与外部电气设备相对应进行阵列排布。所述连接器还可包括用于将壳体固定、附接或紧固到外部电气设备的多个紧固件。例如，所述连接器包括第一紧固件，以用于在所述电气触点精确地对准所述第一外部电装置之后，将所述壳体固定到所述第一外部电气设备。类似地，所述连接器还包括第二紧固件，以用于在所述电气触点精确地对准所述第二外部电设备之后，将壳体固定到所述第二外部电设备。因此，通过所述连接器建立了用于从所述第一外部电气设备传输到所述第二外部电气设备进行电信号传递的有效路径。
可选地，所述载体或壳体包括顶层、底层以及夹在顶层和底层之间的中间层。所述载体可用作插入板(interposer)，以用于容纳所述电气触点并为其提供机械支撑。可选地，所述顶层由绝缘材料(例如聚酰亚胺)制成。可选地，所述底层也由绝缘材料(例如聚酰亚胺)制成。可选地，所述中间层由导热材料(例如铜)制成。因此，所述中间层可用作散热器，以用于发散由所述电气触点产生的热量。所述载体还可进一步包括在所述顶层和所述中间层之间的顶部中间层，以用于将所述顶层和所述中间层相接合；以及在所述底层和所述中间层之间的底部中间层，以用于将所述底层和所述中间层相接合。另外，所述顶部中间层还可包括顶部粘合层(例如纯有机硅)；所述底部中间层还可包括底部粘合层(例如纯有机硅)。在加热和加压条件下，纯有机硅将顶层、中间层和底层结合成为一个单一结构。
第三方面，本申请公开了一种制造上述电气触点的方法(即制造方法)。所述制造方法包括以下步骤：提供多根线状物的步骤，其包括一根或多根电导线；交织、交替、缠绕、编织多根所述线状物以形成一个整体结构的步骤；将所述整体结构分离(例如切割)成多个基本相同或相似的电气触点的步骤；对所述电气触点进行镀层的步骤，以形成一个多层结构。所述至少一根电导线具有第一电气接触和和其相对的第二电气接触。换言之，所述电导线分别具有围绕其第一末端和第二末端的第一电气接触和第二电气接触。可选地，使用编织机对所述线状物进行交织。在一些实施方式中，将所述线状物构成用于形成所述整体结构的螺旋构造。所述交织步骤可以垂直或水平地进行。
可选地，制造所述电气触点的方法包括以下步骤：提供多根线状物的步骤，所述多根线状物包括一根或多根电导线；镀层步骤，以用于形成所述电导线的多层结构；交织、交替、缠绕、编织以形成所述整体结构的步骤；将所述整体结构进行分离(例如切割)的步骤，以用于形成多个基本相同或相似的所述电气触点。
可选地，所述电气触点的制造方法还进一步包括以下步骤：在交织步骤(例如退火工艺)之后，首先加热所述整体结构，在该加热过程中将上述电导线的内应力消除；然后将所述整体结构冷却到室温。可选地，所述加热步骤通过热辐射工艺进行。热量从热辐射源传递到所述整体结构，直到所述整体结构被加热到200到500摄氏度并持续约5分钟。在热辐射加热过程中，所述整体结构不与热辐射源直接进行物理接触，使得所述整体结构可以被构造为基本均匀地被加热。另外，所述热辐射工艺是在惰性环境中进行的(例如，腔室中充满氮气)。
可选地，由于所述整体结构具有铁磁性质，所述加热步骤可以通过感应加热工艺进行。感应加热器产生涡电流，在所述整体结构的电导线内部产生热量。所述感应加热过程至少具有以下几个优点。首先，感应加热工艺可以非常迅速地进行。其次，感应加热工艺不涉及任何异物，因此可以在普通环境中进行。第三，感应加热过程可以针对或集中在所述整体结构上，因此可以非常均匀地对所述整体结构进行加热。另外，感应加热工艺当然也可在惰性环境中进行。
可选地，所述电导线可由以下步骤制备：提供内层作为线芯的步骤；形成至少一个用于包封内层的覆盖层(例如镀层)的步骤；所述覆盖层是通过以下步骤形成的：将一个铜层镀于所述内层以密封所述内层的步骤；将一个镍层镀于所述铜层以覆盖所述铜层的步骤；以及将一个金层镀于所述镍层覆盖所述镍层的步骤。可选地，所述电气触点的制造方法可进一步包括在镍层和金层之间形成一个钯层的步骤。
可选地，所述电气触点的制造方法可进一步包括：在所述覆盖层上形成一个外层的步骤，以用于包封所述覆盖层。可选地，所述外层包括一个自组装分子(sam)层。例如，通过将电导线浸泡在多功能分子的前驱体溶液(precursorsolution)中，从而形成所述自组装分子(sam)层。所述多功能分子将自发地固定在所述覆盖层上，并以某种构型规则排列。可选地，所述覆盖层包括一个聚对二甲苯涂层。例如，通过聚对二甲苯沉积工艺而形成的聚对二甲苯涂层(即聚对二甲苯层)。聚对二甲苯的沉积过程需要三个阶段完成。在第一阶段(即汽化阶段)，将呈粉末状的聚对二甲苯二聚体加入到汽化器中，然后加热至150℃以使其变成蒸汽态。在第二阶段(即热解阶段)中，将聚对二甲苯二聚体蒸气转移至热解炉中，然后在0.5托(torr)(约67帕斯卡)的压力下加热至690℃以形成聚对二甲苯单体。在第三阶段(即沉积阶段)中，在将聚对二甲苯单体引入涂层室之前，首先将所述电导线放入涂层室中。一部分聚对二甲苯单体形成聚对二甲苯的聚合物，同时沉积并固定到所述电导线的外表面。可选地，所述聚对二甲苯沉积工艺可进一步包括第四阶段：将过量的聚对二甲苯单体从涂层室排出至外部液体冷阱。
替代地，所述电气触点的制造方法还可包括：在所述覆盖层和/或外层上形成一个绝缘层的步骤。可选地，通过在所述覆盖层和/或外层上缠绕一个绝缘片来形成所述绝缘层。
第四方面，本申请公开了一种使用上述电气触点的方法(即使用方法)。所述使用方法包括：提供一个或多个所述电气触点的步骤；将所述电气触点布置在第二外部电气设备之上或之中的步骤；以及将第一外部电子设备布置在所述电气触点上的步骤。所述电气触点在所述第一外部电气设备和第二外部电气设备之间被轻微压缩，其压缩长度不超过30％。特别地，所述电气触点非常坚固，当移除所述第一外部电气设备和第二外部电气设备之后，其可几乎完全恢复未压缩的状态。因此，所述电气触点可以用作产品插座或测试插座。
所述电气触点具有第一末端和与其相对的第二末端，分别与所述第一外部电气设备和第二外部电气设备直接接触。所述第一末端和第二末端中的至少一个被配置成分别在纳米尺度上对所述第一外部电气设备和第二外部电气设备的表面进行刮擦，以形成可靠的电接触。
可选地，所述电气触点的使用方法可进一步包括：提供具有一个或多个通孔的载体(或外壳)的步骤；将所述载体放置在第二外部电气设备上的步骤；以及将所述电气触点插入所述通孔的步骤。
可选地，所述电气触点的使用方法可进一步包括：将所述载体固定到所述第一外部电气设备和/或第二外部电气设备的步骤。在进行所述固定步骤之前，将所述电气触点与所述第一外部电气设备和/或第二外部电气设备精确对准。
可选地，所述电气触点的使用方法可以进一步包括：在所述电气触点与第一外部电气设备和/或第二电气装置之间设置电接触垫的步骤。所述电接触垫(例如，焊盘或铜柱)，可进一步在所述电气触点与第一外部电子装置和/或第二外部电子装置之间提供良好且可靠的电连接。
第五方面，本申请公开了一种制造所述电气触点的载体的方法(即载体的制造方法)。所述载体的制造方法包括：提供顶层、中间层和底层的步骤；以及将所述顶层、中间层和底层对准堆叠的步骤；将所述顶层、底层和中间层组装为所述载体的步骤，所述载体形成了一个单一完整结构；以及在所述顶层、中间层和底层上形成多个通孔的步骤。
可选地，所述载体的制造方法还可包括：提供所述顶部中间层和底部中间层的步骤；在所述顶层和中间层之间堆叠所述顶部中间层的步骤；在所述中间层和底层之间堆叠所述底部中间层的步骤；以及将所述顶部中间层和底部中间层与顶层、中间层和底层组装在一起的步骤。
替代地，所述载体的制造方法包括：提供具有多个第一通孔的顶层的步骤；提供具有多个第二通孔的中间层的步骤；提供具有多个第三通孔的底层的步骤；通过将所述第一通孔、第二通孔和第三通孔对齐而将所述顶层、中间层和底层对准的步骤；将所述顶层、中间层和底层组装成一个单一结构的步骤。
可选地，所述载体的制造方法还包括：提供具有第四通孔的顶部中间层的步骤。提供具有第五通孔的底部中间层的步骤；通过将第四通孔与第一通孔和第二通孔对准而将顶部中间层与顶层和中间层对齐的步骤；通过将第五通孔与第二通孔和第三通孔对准而将底部中间层与中间层和底层对齐的步骤；将顶部中间层和底部中间层与顶层、中间层和底层组装在一起的步骤。
第六方面，本申请公开了一种使用所述电气触点装置的方法(即电气触点装置的使用方法)。所述电气触点装置的使用方法包括：提供第一外部电气设备和第二外部电气设备的步骤；将所述电气触点装置连接到所述第二外部电气设备上的步骤；以及将所述第一外部电子设备连接到所述电气触点装置上的步骤。
可选地，所述电气触点装置的使用方法还可包括以下步骤：将所述电气触点设备与第二外部电气设备的顶部接触垫对准的步骤；以及使所述电气触点装置与第一外部电气设备的底部接触垫对准的步骤。
可选地，所述电气触点装置可由下述步骤制备：提供具有多个通孔的载体的步骤；提供多个电气触点的步骤；将所述电气触点与所述载体组装的步骤；以及将所述电气触点装置转移到第二外部电气设备上的步骤。所述组装包括将所述电气触点插入其各自的通孔中。所述插入步骤可以通过任何已知方法进行。可选地，所述电气触点装置还可由下述步骤制备：提供具有多个通孔的载体的步骤；提供多个电气触点的步骤；将所述载体放置到第二外部电子设备上的步骤；以及将所述电气触点与所述载体组装在一起的步骤。
附图说明
以下附图(图)表示了实施例并用于解释所公开的实施例的原理。然而，应该理解，这些图仅出于说明的目的而给出，而不是对相关特征进行限制。
图1表示处于初始状态的电气触点的透视图；
图2表示所述处于初始状态的电气触点的侧视图；
图3表示所述处于初始状态的电气触点的俯视图；
图4表示所述电气触点的顶端的放大透视图；
图5表示焊球安装在所述电气触点的顶端处的侧视图；
图6表示处于初始状态(图6(a))和处于压缩状态(图6(b))的电气触点的侧视图；
图7表示另一电气触点的俯视图，其具有两种类型的电导线；
图8表示所述电导线的第一实施例的剖视图；
图9表示所述电导线的第二实施例的剖视图；
图10表示所述电导线的第三实施例的剖视图；
图11表示所述电导线的第四实施例的剖视图；
图12表示第一连接器的分解透视图；
图13表示所述第一连接器的剖视图；
图14表示第二连接器的分解透视图；
图15表示所述第二连接器的剖视图；
图16表示所述电气触点的处理流程图；
图17表示形成所述电气触点的镀层的处理流程图。
图中标号示意如下：
100、电气触点；102、第一电导线；103、第二电导线；104、第三电导线；105、第四电导线；106、第五电导线；107、第六电导线；108、第气电导线；109、第八电导线；110、整体结构；112、交点；114、节距；116、初始直径；118、初始长度；120、重复距离；122、顶端；126、ic器件；128、印刷电路板(pcb)；130、内层；132、镀层；134、铜镀层；136、镍镀层；138、钯镀层；140、金镀层；142、自组装分子(sam)层；143、聚对二甲苯涂层；144、初始状态；146、压缩状态；147、压缩长度；148、焊球；152、第一顶部锋利末端；153、第二顶部锋利末端；154、第三顶部锋利末端；155、第四顶部锋利末端；156、第五顶部锋利末端；157、第六顶部锋利末端；158、第七顶部锋利末端；159、第八顶部锋利末端；160、电导线的第一实施例；170、电导线的第二实施例；180、电导线的第三实施例；190、电导线的第四实施例；
200、弹性电气触点；202、第一电导线；203、第二电导线；204、第三电导线；205、第四电导线；206、第五电导线；207、第六电导线；208、第七电导线；209、第八电导线；210、整体结构；
300、第一电气接触系统；302、载体；304、通孔；314、顶层；316、中间层；318、底层；320、第一通孔；322、第二通孔；324、第三通孔；326、印刷电路板凹槽；328、第一洞；330、第二洞；332、第三洞；334、顶层凹槽；350、第二电气接触系统；352、载体(壳体)；354、通孔；364、顶层；366、中间层；368、底层；370、第一通孔；372、第二通孔；374、第三通孔；378、第一洞；380、第二洞；382、第三洞；
400、电气触点100的处理流程图；410、第一步骤；420、第二步骤；430、第三步骤；440、第四步骤；450、第五步骤；
500、镀层的处理流程图；510、第一步骤；520、第二步骤；530、第三步骤；540、第四步骤；550、第五步骤。
具体实施方式
图1至图6表示具有单一类型电导线(称为第一类型电导线)的电气触点100。图1表示处于初始状态的电气触点100的透视图。所述电气触点100包括八根交织或编织且不受支撑的电导线102-109，即第一电导线102、第二电导线103、第三电导线104、第四电导线105、第五电导线106、第六电导线107、第七电导线108和第八电导线109。所述八根电导线102-109以螺旋构型相互交错在一起，形成了管状构型的整体结构110。特别地，所述整体结构110不需要将电导线102-109缠绕于其上的中央支撑结构，也不需要将电导线102-109放置在其外部或内部的支撑结构。所述电导线102-109属于第一类型电导线，其在材料、尺寸和其他方面基本相同。
图2表示所述处于初始状态的电气触点100的侧视图。在所述整体结构110中，八根电导线102-109中的每两根电导线均交叠以形成交点112。这样，整体结构110包括多个交点112。电导线102-109在交点112处交叠。在交点112处，没有物理、化学或机械结合或互连。因此，电导线102-109可以自由地在交点112处移动。整体结构110具有当其处于初始状态的初始长度118。相比之下，更常使用用于表征整体结构110的是节距114，其被定义为两个相邻的交点112之间的距离。由于电导线102-109可在交点112处移动，因此可以在不损坏整体结构110的同时在小范围内调节节距114。特别地，当处于初始状态时，在每个交点112处的两根电导线102-109形成的角度基本为直角(90度)。该直角帮助整体结构110从压缩状态弹回至初始状态，并且在初始状态时形成稳定的结构。另外，整体结构110具有称为重复距离120的特殊参数。重复距离120通过测量对于单个电导线102-109在轴向平面中的两个相邻的交点112之间的距离而确定。在初始状态，重复距离120被限制为小于90密耳(mils)，以保持整体结构110更加稳定。
图3表示所述处于初始状态的电气触点100的俯视图。整体结构110具有在其顶端122处的初始直径116。图3中还清楚地显示，在整体结构110内部不存在中央支撑结构，八根电导线102-109交织在一起。整体结构110还具有与顶端122相对的底端(未示出)。底端具有与顶端122类似的结构。顶端122和底端将分别与作为第一外部电气设备的ic器件126和作为第二外部电气设备的印刷电路板(pcb)128相电连接。电气触点100具有非常高的体电导率(bulkconductivity)(即非常低的体电阻率)，使得ic器件126和印刷电路板128通过电气触点100而有效地电连接。可选地，所述体电导率在10到30毫欧(milliohms)的范围内。
图4表示所述电气触点100的顶端122的放大透视图。八根电导线102-109中的每根电导线在其顶端122均具有顶部锋利末端。详细地，第一电导线102具有第一顶部锋利末端152，第二电导线103具有第二顶部尖锐边缘153，第三电导线104具有第三顶部锋利末端154，第四电导线105具有第四顶部锋利末端155，第五电导线106具有第五顶部锋利末端156，第六电导线107具有第六顶部锋利末端157，第七电导线108具有第七顶部锋利末端158，以及第八电导线109具有第八顶部锋利末端159。类似地，八根电导线102-109中的每根电导线在其第二端也均具有底部锋利末端。
图5表示焊球148安装在所述电气触点100的顶端122处的侧视图。图5清楚地示出，在顶端122处的顶部锋利末端152-159以纳米尺度(小于1微米)对焊球148产生多次刮擦。电导线102-109在其顶端122处的焊球148的内部稍微弯曲，使得焊球148不会被电导线102-109严重损坏。这样，电气触点100与顶端122处的焊球148物理接触。因此，无论焊球148的外部表面是否有污染，在电气触点100和焊球148之间都建立了可靠的电连接。由于焊球148进一步附接到ic器件126，所以电气触点100也建立了与ic器件126的可靠的电连接。类似地，底端也具有锋利末端，用于在纳米尺度上形成划痕。因此，在电气触点100和印刷电路板128之间建立了可靠的电连接。整体上，电流通过电气触点100从ic器件126自由流到印刷电路板128。
图6表示处于初始状态(图6(a))和处于压缩状态(图6(b))的电气触点100的侧视图。当纵向施加轴向载荷或力时，整体结构110会发生轴向变形，从初始状态144到压缩状态146。如图6(b)所示，电导线102-109在压缩期间经历的变形基本为弹性变形，即电导线102-109仅会表现出与构成其材料的“应力-应变”或“力-变形”曲线的弹性极限部分完全一致的弯曲特性。换言之，电导线102-109在压缩期间基本上不产生塑性变形。总体上，电气触点100在压缩状态146中具有压缩长度147。整体结构110的典型压缩比不超过30％。换句话说，压缩长度147比初始长度118不小于70％。
图7表示另一电气触点200的俯视图，其具有两种类型的电导线。电气触点200具有第一电导线202，第二电导线203，第三电导线204，第四电导线205，第五电导线206，第六电导线207，第七电导线208和第八电导线209。电气触点200具有与电气触点100相类似的结构，除了电气触点200具有两种类型的电导线。详细地，电导线203、205、206、208属于第一类型；电导线202、204、207、209属于第二类型。电导线202-209也以螺旋构造缠绕并交织以形成整体结构210。特别地，第一类型的电导线203、205、206、208包括不锈钢或记忆钢，以提供附加的弹簧性能。在去除轴向载荷之后，用于帮助电气触点200回弹到初始位置；而第二类型的电导线202、204、207、209包括铜或其他高电导率的金属，以向电气触点200提供足够的电导率。
图8表示所述电导线102-109的第一实施例160的剖视图。图8(a)是沿纵轴的剖视图；而图8(b)表示垂直于纵轴的剖视图。电导线102-109包括内层或芯层130和镀层或覆盖层132。镀层132将内层130基本上完全封装在电导线102-109的内部。内层130的直径为0.3至5密耳(mils)。镀层132的厚度为0.1至0.5密耳(mils)。内层130由具有立方晶体结构的不锈钢制成。立方晶体结构(例如面心立方)的变化为不锈钢提供了足够的延展性，以便在将电导线102-109缠绕或编织成管状的整体结构110时允许内层130发生弹性弯曲。
从第一电导线102的内侧到外侧，镀层132分别还包括：铜镀层134、镍镀层136、钯镀层138和金镀层140。铜镀层134、镍镀层136、钯镀层138和金镀层140分别具有大于2.0微米(μm)的第一厚度、大于1.0微米的第二厚度、小于1.0微米的第三厚度和大于1.0微米的第四厚度。
图9表示所述电导线102-109的第二实施例170的剖视图。图9(a)是沿纵轴的剖视图；而图9(b)是垂直于纵轴的剖视图。第二实施例170具有与第一实施例160相似的结构，除了电导线102-109还包括用于防止镀层132和内层130氧化的自组装分子(sam)层142。自组装分子层142的厚度小于0.5微米(μm)。而且，内层130可由铜合金代替不锈钢制成。
图10表示所述电导线102-109的第三实施例180的剖视图。图10(a)是沿纵轴的剖视图；而图10(b)是垂直于纵轴的剖视图。第三实施例180具有与第二实施例170类似的结构，除了电导线102-109包括聚对二甲苯涂层143用于取代自组装分子层142之外。聚对二甲苯涂层143的厚度小于0.5微米(μm)。而且，内层130可以由铜合金代替不锈钢制成。
图11表示所述电导线102-109的第四实施例190的剖视图。图11(a)是沿纵轴的剖视图；而图11(b)是垂直于纵轴的剖视图。类似地，电导线102-109包括内层130和镀层132。然而，镀层132仅包括直接在内层130上的自组装分子(sam)层142，用于防止内层130的氧化。自组装分子层142还具有小于0.5微米(μm)的厚度。另外，内层130仅由铜合金制成。
图12表示第一连接器300的分解透视图。第一连接器300包括多个电气触点100、200和限定多个通孔304的壳体或载体302。多个电气触点100、200分别放置在其对应的通孔304中。载体302具有夹层结构，该夹层结构包括顶层314、底层318和位于顶层314和底层318之间的中间层316。顶层314和底层318由绝缘材料制成，例如聚酰亚胺；而中间层316由铜或铜合金制成。因此，通孔304在整个顶层314、中间层316和底层318上分别具有第一通孔320、第二通孔322和第三通孔324。第一通孔320、第二通孔322和第三通孔324精确对准以形成通孔304。印刷电路板128还具有多个印刷电路板凹槽326，与其各自的通孔320-324对准，以用于引导和接收电气触点100、200。此外，第一洞328、第二洞330和第三洞332分别分布在顶层314、中间层316和底层318的外围位置。还通过将载体紧固件(例如螺栓或螺钉)穿入第一洞328、第二洞330和第三洞332，从而使用载体紧固件将顶层314、中间层316和底层318整体结合为载体302。另外，载体302还包括顶部紧固件(例如，顶部扣环)(未示出)和底部紧固件(例如，底部扣环)(未示出)，用于将载体302分别固定到ic器件126和印刷电路板128。因此，ic器件126和印刷电路板128可以分别精确地对准载体302中的电气触点100、200。
图13表示所述第一连接器300的剖视图。图13清楚显示电气触点100、200被放置在其各自的通孔304内。通孔304具有通孔深度，其基本等于载体302的厚度；通孔304还具有通孔直径，为0.1至0.8毫米(mm)。初始长度118明显长于通孔深度，使得顶端122和底端从通孔304中露出，从而同时与ic器件126和印刷电路板128进行物理接触。相反，通孔直径略大于初始直径116，以用于将电气触点100、200引导到通孔304中。因此，一旦电气触点100、200落入通孔304中，电气触点100、200仍保持垂直站立姿势。同时，当电气触点100、200被压缩时，通孔304还限制了电气触点100、200的横向变形。另外，图13的ic器件126具有ic芯片。因此，ic芯片通过焊球148连接到电气触点100、200。顶层314还具有多个顶层凹槽334，以用于定位和容纳其各自的焊球148。
图14表示第二连接器350的分解透视图。第二连接器350具有与第一连接器300类似的结构，其包括电气触点100、200和壳体或载体352。所述载体352具有多个通孔354，以用于容纳电气触点100、200。载体352还具有与载体302基本相同的夹层结构，包括顶层364、底层368以及在顶层364和底层368之间的中间层366。顶层364具有第一通孔370和第一洞378；中间层366具有第二通孔372和第二洞380；底层368具有第三通孔374和第三洞382。第一通孔370、第二通孔372和第三通孔374对准以形成通孔354。第一洞378，第二洞380和第三洞382也对准，从而使用载体紧固件(例如螺栓或螺钉)而将顶层364、中间层366和底层368作为整体组合成为载体352。
图15表示所述第二连接器350的剖视图。第二连接器350具有与第一连接器300相似的结构。然而，图15中的ic器件126包括具有外部接触垫的ic封装。因此，ic封装不需要使用焊球148而直接连接到电气触点100、200。因此，顶层364不需要具有类似于用于第一连接器300的顶层凹槽334的结构。
图16表示电气触点100的处理流程图400。处理流程图400包括以下步骤：第一步骤410，提供八根点导线102-109；第二步骤420，将八根电导线102-109交织或编织成整体结构110；第三步骤430，释放在第二步骤420中产生的整体结构110内部的应力；第四步骤440，将整体结构110切割成多个电气触点100；以及第五步骤450，将镀层132镀覆在电气触点100之上。
图17表示形成所述电气触点的镀层132的处理流程图500。处理流程图500包括以下步骤：第一步骤510，清洁内层130；第二步骤520，通过镍电解电镀工艺来制造用于封装内层130的镍镀层136，直到镍镀层136的厚度大于1.0微米(μm)；第三步骤530，通过钯电解电镀工艺来制造用于封装镍镀层136的钯镀层138，直到钯镀层138厚度约为1.0微米(μm)；第四步骤540，通过金电解电镀工艺来制造用于封装钯镀层138的金镀层140，直到金镀层140的厚度大于1.0微米(μm)；以及第五步骤550，干燥电气触点100的镀层132。
本申请中，“包含(comprising或comprise)”这一词汇及其语法变化均表示“开放性”或“包容性”语言，不仅包括陈述要素，还允许包含附加非明确性陈述要素，除非另有规定。
本文在表述构成组分浓度时所用的“大约”一词通常是指偏差不超过所述数值的 /-5％，甚至是 /-4％、 /-3％、 /-2％、 /-1％或 /-0.5％。
此次披露的内容中，部分实施例可能会采用范围格式。范围描述仅仅是为了表述的方便和简洁，不能视为对披露范围的硬性限制。相应地，范围表述既涵盖所有可能的子范围，又包含范围内的单个数值。例如，范围“1-6”应理解为既涵盖子范围1-3、1-4、1-5、2-4、2-6、3-6等，又包含范围内的单个数值，如1、2、3、4、5和6。无论范围大小均适用此项规则。
显而易见，所属技术领域专业人员阅读上述披露内容后可在不偏离应用精神和范围的条件下理解应用的各种修改和调整，且所述各种修改和调整均不得超出所附权利要求范围。
1.一种电气触点，包括多根交织且相互支撑的线状物；其中，所述多根线状物包括至少一条电导线，以用于提供第一电气接触和第二电气接触。
2.根据权利要求1所述的电气触点，其中，所述至少一根电导线包括一个锋利边缘，以用于刮擦一个外部电气设备的电接触表面。
3.根据权利要求1所述的电气触点，其中，所述多根线状物包括至少三根独立线材，以用于形成一个整体结构。
4.根据权利要求3所述的电气触点，其中，所述整体结构包括一个管状结构。
5.根据权利要求4所述的电气触点，其中，在没有外力的情况下，线状物中的至少两根线状物形成了一个基本是直角的角度。
6.根据权利要求1所述的电气触点，其中，所述至少一根电导线具有多层结构。
7.根据权利要求6所述的电气触点，其中，所述多层结构包括一个具有弹性的内层和一个用于包封所述内层的覆盖层，以防止线状物中的至少一根电导线被腐蚀或增强其导电性。
8.根据权利要求7所述的电气触点，其中，所述内层由钢材制成。
9.根据权利要求7所述的电气触点，其中，所述覆盖层包括一个覆盖所述内层的镍层和一个覆盖所述镍层的金层。
10.根据权利要求9所述的电气触点，其中，所述覆盖层还包括一个覆盖所述内层的铜层。
11.一种连接器，包括权利要求1-10中任一项所述的电气触点和一个具有多个通孔的载体；
其中，至少一个所述电气触点被置于至少一个所述通孔中。
12.根据权利要求11所述的连接器，其中，所述载体包括一个顶层、一个底层和一个位于所述顶层和所述底层之间的中间层。
13.根据权利要求12所述的连接器，其中，所述中间层由导热材料制成。
14.一种制造权利要求1-10中任一项所述的电气触点的方法，包括以下步骤：
提供多根线状物，包括至少一根电导线；
将所述多根线状物进行交织而形成一个整体结构；以及
将所述整体结构分隔为多个所述电气触点；
其中，所述至少一条电导线具有第一电气接触和第二电气接触。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述至少一根电导线由以下步骤形成：
提供一个内层和形成覆盖所述内层的覆盖层。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述覆盖层由以下步骤形成：
在所述内层上形成一个镍层，以用于覆盖所述内层；
在所述镍层上形成一个钯层；和
在所述钯层上形成一个金层。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，形成所述覆盖层还包括在形成所述镍层之前对所述内层进行清洁。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，形成所述覆盖层还包括在形成所述金层之后，干燥所述覆盖层。
19.根据权利要求16所述的方法，还包括在所述覆盖层上形成一个外层。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述外层包括通过聚对二甲苯沉积工艺形成的聚对二甲苯涂层。
技术总结