连接装置、部件承载件和形成部件承载件结构的方法

摘要

本发明涉及一种用于形成部件承载件结构的连接装置。该连接装置包括第一电传导连接元件(1)和第二电传导连接元件(2)。第一电传导连接元件(1)和第二电传导连接元件(2)构造成使得：在第一电传导连接元件(1)与第二电传导连接元件(2)沿着连接方向(z)连接时，在第一电传导连接元件(1)与第二电传导连接元件(2)之间建立了形状配合，该形状配合对第一电传导连接元件(1)和第二电传导连接元件(2)之间的在垂直于连接方向(z)的平面中的相对运动进行限制。本发明还涉及部件承载件和形成部件承载件结构的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及连接装置、部件承载件以及形成部件承载件结构的方法。

背景技术

常规的部件承载件包括：具有至少一个电传导层结构和至少一个电绝缘层结构的叠置件、以及部件和将部件连接至叠置件的连接装置。例如，连接装置由部件的垫和叠置件的导孔形成，其中，垫例如通过焊接电连接至导孔。

发明内容

本发明的目的是提供一种连接装置、部件承载件和形成部件承载件结构的方法，通过该连接装置、部件承载件和形成部件承载件结构的方法，使得增强了要通过该连接装置连接的两个连接合作件之间的对中，并且能够实现更高的封装密度。该目的通过本发明来实现。

根据本发明的示例性实施方式，连接装置包括第一电传导连接元件和第二电传导连接元件。第一电传导连接元件和第二电传导连接元件构造成使得：在第一电传导连接元件与第二电传导连接元件沿着连接方向连接时，在第一电传导连接元件与第二电传导连接元件之间(直接或间接地)建立形状配合，该形状配合对第一电传导连接元件与第二电传导连接元件之间的在垂直于连接方向的平面中的相对运动进行限制(或者甚至抑制)。

根据本发明的另一示例性实施方式，部件承载件包括叠置件和连接装置，该叠置件包括至少一个电传导层结构和/或至少一个电绝缘层结构，该连接装置位于叠置件中和/或叠置件上。

根据本发明的另一示例性实施方式，形成部件承载件结构的方法包括：将第一电传导连接元件与第二电传导连接元件沿着连接方向连接成使得：在第一电传导连接元件与第二电传导连接元件之间建立(直接或间接的)形状配合，该形状配合对第一电传导连接元件与第二电传导连接元件的在垂直于连接方向的平面中的相对于彼此的运动进行限制(或甚至抑制)。

示例性实施方式的详细描述

形状配合通常在焊接之前实现，并且形状配合使得能够在焊接之前使两个连接合作件更准确地对中。

在下文中，将对本发明的另外的示例性实施方式进行说明。

在实施方式中，连接装置还包括第三连接元件，该第三连接元件在连接方向上布置在第一电传导连接元件与第二电传导连接元件之间，以用于在第一电传导连接元件与第三连接元件之间以及在第二电传导连接元件与第三连接元件之间实现形状配合。第三连接元件可以是被涂覆材料涂覆的铜球。

在实施方式中，第一电传导连接元件和第二电传导连接元件中的至少一者的横截面具有非圆形的横截面，例如为卵形、椭圆形、矩形、三角形、星形、花朵形、三叶草形、小泡形、蜂窝形等。可以是凸起的盘或柱的第一电传导连接元件和/或第二电传导连接元件的非圆形横截面允许更准确的连接和更高的封装密度。由于具有非圆形的横截面，因此可以扩大对准公差。可以增大接触过程中的准确度。

此外，由于连接元件的非圆形的横截面，可以提高机械强度、特别地提高屈曲强度和截面模量。由于连接元件的较大的周向部，因此可以减小集肤效应(即，在高频处载流导体的电阻增加)。

在实施方式中，连接元件的配合表面构造成用于在连接元件进行连接时促进连接元件的对中，其中特别地，第一电传导连接元件和第二电传导连接元件中的一者的配合表面具有凹形形状，而第一电传导连接元件和第二电传导连接元件中的另一者的配合表面在垂直于连接方向的横截面中具有互补的凸形形状。因此，第一电传导连接元件和第二电传导连接元件的凸形形状和凹形形状的配合表面可以用作支撑部，该支撑部用于在焊接期间使连接合作件比如部件相对于另一连接合作件比如叠置件对中。

在实施方式中，连接装置包括可焊接材料。

在实施方式中，连接元件中的至少一个连接元件包括具有凹部的凹形连接表面，该凹部优选地至少部分地由可焊接材料填充。至于可焊接材料，可以使用软焊料以及铜、银、锌、锡或铅与可选的添加剂铋、铟、镉的合金。也可以考虑钎焊合金，例如黄铜或镍银。可焊接材料可以通过任何方法比如溅射来沉积。与没有凹部的连接表面相比，凹部的使用使得能够使用大量的可焊接材料。大量的可焊接材料又使得能够在第一连接合作件与第二连接合作件之间沿连接方向桥接更大的距离。凹部还可以用于对结合力进行支撑，以使连接合作件比如部件相对于另一连接合作件比如叠置件对中。这尤其适用于相对较轻的部件。当使用相对较重的部件时，部件可以在振动支撑(vibration support)、比如在被良好支撑的焊接的情况下对中。当可焊材料变成液体时，就可以进行对中。因此，可以获得没有气孔的焊接件，并且可以对连接区域中的表面进行密封而没有裂纹、孔等。

在实施方式中，第一电传导连接元件和第二电传导连接元件在连接方向和垂直于连接方向的方向两者上均建立电接触和机械接触，即，在进行焊接之前将第一电传导连接元件与第二电传导连接元件连接期间，第一电传导连接元件和第二电传导连接元件中的一者可以被第一电传导连接元件和第二电传导连接元件中的另一者沿着连接方向引导。第一电传导连接元件可以包括多个间隔开的本体，所述多个间隔开的本体限定有接纳及容置第二电传导连接元件的容置容积。由此，可以实现键锁功能。有利的是，如果使用锥形柱，则使得实现了良好的对中性能。

在实施方式中，连接元件中的至少一者是柱、导孔、盘、焊料球或包括涂覆有可焊接材料的中央不可焊体的球，特别地，该柱是铜柱。至于可焊接材料，可以使用软焊料以及铜、银、锌、锡或铅与可选的添加剂铋、铟、镉的合金。也可以考虑钎焊合金，例如黄铜或镍银。可焊接材料可以通过任何方法比如溅射来沉积。一方面，这种被涂覆的连接元件能够实现非常可靠的连接，因为可以焊接相对较大的表面。另一方面，使用较小的焊料层可以减少连接点之间的短路结合部。

柱可以是锥形柱。连接接头可以包括两个或更多个柱。理想地，考虑到机械可靠性，优选地是三个柱。铜柱可以被积层在铜板上、铜垫上或铜箔上。铜柱可以通过压焊和点焊连接至铜板或垫。铜柱可以以另外的方式通过压缩结合或超声结合来连接。铜柱的公差可以为6μm或更小。铜柱也可以通过电镀过程而沉积在铜箔、垫或板上。

在实施方式中，第一电传导连接元件和第二电传导连接元件中的一者形成部件的待嵌入在层结构的叠置件中的或待表面安装在层结构的叠置件上的部分，该部分例如为端子、垫或接触部，而第一电传导连接元件和第二电传导连接元件中的另一者形成在叠置件的内部中，或者优选地形成在叠置件的主表面处。第一电传导连接元件和第二电传导连接元件中的另一者可以从部件承载件结构的叠置件的主表面沿连接方向突出。

在本发明的所有实施方式中，连接元件(例如柱)的长度与最大或主直径之间的长径比可以大于1、优选地大于2、更优选地大于3。

在部件承载件结构的实施方式中，该部件承载件结构包括面板、阵列状件、部件承载件、以及具有部件承载件和部件的装置中的至少一者。

在方法的实施方式中，第一电传导连接元件和第二电传导连接元件通过被良好支撑的焊接来连接。至于可焊接材料，可以使用软焊料以及铜、银、锌、锡或铅与可选的添加剂铋、铟、镉的合金。也可以考虑钎焊合金，例如黄铜或镍银。可焊接材料可以通过任何方法比如溅射来沉积。

在本申请的上下文中，术语“部件承载件”可以特别地表示能够在部件承载件上和/或部件承载件中容纳一个或更多个部件以提供机械支撑和/或电连接的任何支撑结构。换言之，部件承载件可以构造为用于部件的机械和/或电子承载件。特别地，部件承载件可以是印刷电路板、有机插置件和IC(集成电路)基板中的一者。部件承载件也可以是将上文提到的类型的部件承载件中的不同部件承载件组合的混合板。

在实施方式中，部件承载件包括具有至少一个电绝缘层结构和至少一个电传导层结构的叠置件。例如，部件承载件可以是所提及的电绝缘层结构(多个电绝缘层结构)和电传导层结构(多个电传导层结构)特别地通过施加机械压力和/或热能而形成的层压件。所提及的叠置件可以提供板状的部件承载件，该部件承载件能够为另外的部件提供大的安装表面，并且仍然非常薄且紧凑。术语“层结构”可以特别地表示在同一平面内的连续层、图案化层或多个非连续的岛状件。

在实施方式中，部件承载件被成形为板。这有助于紧凑的设计，其中尽管如此，部件承载件仍为在部件承载件上的安装部件提供了较大的基底。此外，特别地，作为嵌入的电子部件的示例的裸晶片由于其较小的厚度可以方便地嵌入到比如印刷电路板的薄板中。

在实施方式中，部件承载件被构造为以下中的一者：印刷电路板、基板(特别地IC基板)和插置件。

在本申请的上下文中，术语“印刷电路板”(PCB)可以特别地表示通过将多个电传导层结构与多个电绝缘层结构层压而形成的板状部件承载件，该层压例如通过施加压力和/或通过供给热能来进行。作为用于PCB技术的优选材料，电传导层结构由铜制成，而电绝缘层结构可以包括树脂和/或玻璃纤维、所谓的预浸料或预制涂覆有铜的芯材料或FR4材料。通过例如以激光钻孔或机械钻孔的方式形成穿过层压件的通孔，并且通过用电传导材料(特别是铜)填充该通孔从而形成作为通孔连接部的导孔，可以以期望的方式将各电传导层结构连接至彼此。除了可以嵌入在印刷电路板中的一个或更多个部件以外，印刷电路板通常被构造为在板状印刷电路板的一个表面或两个相反表面上容置一个或更多个部件。所述一个或多个部件可以通过焊接连接至相应的主表面。PCB的介电部分可以包括具有增强纤维(比如玻璃纤维)的树脂。

在本申请的上下文中，术语“基板”可以特别地表示具有与待安装在基板上的部件(特别是电子部件)大致相同的尺寸的小的部件承载件。更具体地，基板可以被理解为用于电连接件或电网络的承载件以及与印刷电路板(PCB)相当但具有相当高密度的横向和/或竖向布置的连接件的部件承载件。横向连接件例如是传导通道，而竖向连接件可以是例如钻削孔。这些横向和/或竖向连接件布置在基板内，并且可以用于提供容置部件或未容置部件(比如裸晶片)——特别是IC芯片——与印刷电路板或中间印刷电路板的电连接、热连接和/或机械连接。因此，术语“基板”还包括“IC基板”。基板的介电部分可以包括具有增强颗粒(比如增强球体，特别地玻璃球体)的树脂。

基板或插置件可以包括下述各者或由下述各者构成：至少一层玻璃、硅(Si)或可光成像或可干蚀刻的有机材料如环氧基积层材料(比如环氧基积层膜)或聚合物复合物如聚酰亚胺、聚苯并恶唑或苯并环丁烯。

在实施方式中，所述至少一个电绝缘层结构包括下述各者中的至少一者：树脂(比如增强树脂或非增强树脂，例如环氧树脂或双马来酰亚胺-三嗪树脂)、氰酸酯、聚亚苯基衍生物、玻璃(特别是玻璃纤维、多层玻璃、玻璃状材料)、预浸材料(比如FR-4或FR-5)、聚酰亚胺、聚酰胺、液晶聚合物(LCP)、环氧基积层膜、聚四氟乙烯(特氟隆)、陶瓷以及金属氧化物。也可以使用例如由玻璃(多层玻璃)制成的增强材料，比如网状物、纤维或球体。尽管预浸料、特别地FR4对于刚性PCB而言通常是优选的，但是也可以使用其他材料，特别地使用环氧基积层膜或可光成像的介电材料。对于高频的应用，诸如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯树脂、低温共烧陶瓷(LTCC)或其他低的DK材料、非常低或超低的DK材料之类的高频材料可以在部件承载件中被实现为电绝缘层结构。

在实施方式中，至少一个电传导层结构包括下述各者中的至少一者：铜、铝、镍、银、金、钯、钛和钨。尽管铜通常是优选的，但是其他的材料或其涂覆的其他类型也是可以的，特别地电传导层结构被涂覆有诸如石墨烯之类的超导材料。

至少一个部件可以选自：非导电嵌体、导电的嵌体(比如金属嵌体，优选地包括铜或铝)、传热单元(例如热管)、光引导元件(例如光波导或光导体连接件)、电子部件或其组合。例如，该部件可以是有源电子部件、无源电子部件、电子芯片、存储设备(例如DRAM或其他数据存储器)、滤波器、集成电路、信号处理部件、功率管理部件、光电接口元件、发光二极管、光电耦合器、电压转换器(例如DC/DC转换器或AC/DC转换器)、密码部件、发送器和/或接收器、机电换能器、传感器、致动器、微机电系统(MEMS)、微处理器、电容器、电阻器、电感、电池、开关、相机、天线、逻辑芯片和能量收集单元以及密封封装件。但是，其他部件可以嵌入在部件承载件中。例如，磁性元件可以用作部件。这样的磁性元件可以是永磁元件(比如铁磁元件、反铁磁元件、多铁磁元件或亚铁磁元件，例如铁氧体芯)或可以是顺磁元件。然而，该部件也可以是基板、插置件或另外的例如呈板中板构型的部件承载件。部件可以表面安装在部件承载件上和/或可以嵌入在部件承载件内部。此外，还可以使用其他的部件作为部件，其他的部件特别是那些产生和发射电磁辐射和/或对从环境传播的电磁辐射敏感的部件。

在实施方式中，部件承载件是层压式部件承载件。在这种实施方式中，部件承载件是通过施加按压力或热而堆叠及连接在一起的多层结构的复合物。

在处理部件承载件的内层结构之后，可以用一个或更多个另外的电绝缘层结构和/或电传导层对称地或不对称地覆盖(特别是通过层压)被处理的层结构的一个或两个相反的主表面。换言之，积层可以持续直到获得期望的层数为止。

在使具有电绝缘层结构和电传导层结构的叠置件的形成完成之后，可以对所获得的层结构或部件承载件进行表面处理。

特别地，就表面处理而言，电绝缘的阻焊剂可以施用至层叠置件或部件承载件的一个或两个相反的主表面上。例如，可以在整个主表面上形成例如阻焊剂，然后对阻焊剂层进行图案化，以暴露一个或更多个导电表面部分，该导电表面部分用于将部件承载件电耦接至电子外围件。可以有效地保护部件承载件的覆盖有阻焊剂的表面部分免受氧化或腐蚀，该表面部分特别是包含铜的表面部分。

就表面处理而言，也可以对部件承载件的暴露的电传导表面部分选择性地施加表面精加工部。这样的表面精加工部可以是在部件承载件的表面上的暴露的电传导层结构(比如垫、导电迹线等，特别地包括铜或由铜构成)上的电传导覆盖材料。如果不保护这种暴露的电传导层结构，则暴露的电传导部件承载件材料(特别是铜)可能被氧化，从而降低部件承载件的可靠性。然后表面精加工部例如可以形成为表面安装的部件与部件承载件之间的接合部。表面精加工部具有保护暴露的电传导层结构(特别是铜电路)的功能并且例如通过焊接实现与一个或更多个部件的接合过程。用于表面精加工的合适材料的示例是OSP(有机可焊性防腐剂)、化学镍浸金(ENIG)、金(特别地是硬金)、化学锡、镍金、镍钯等。

根据下文将要描述的实施方式的示例，本发明的以上限定的方面和其他方面变得明显，并且参照实施方式的这些示例对其进行说明。

附图说明

图1图示了根据本发明的示例性实施方式的连接装置的纵向截面。

图2图示了根据本发明的示例性实施方式的第一电传导连接元件和第二电传导连接元件的不同的横截面图。

图3图示了根据本发明的示例性实施方式的连接装置的纵向截面。

图4图示了根据本发明的示例性实施方式的连接装置的纵向截面和横截面。

图5图示了根据本发明的示例性实施方式的连接装置的横截面图和纵向截面。

图6图示了根据本发明的示例性实施方式的连接装置的纵向截面。

图7图示了根据本发明的示例性实施方式的连接元件的横截面图。

图8图示了根据本发明的示例性实施方式的连接元件的横截面图。

图9图示了根据本发明的示例性实施方式的连接元件的横截面图和纵向截面。

具体实施方式

附图中的图示是示意性的。在不同的附图中，相似或相同的元件设置有相同的附图标记。

图1图示了根据本发明的示例性实施方式的连接装置的纵向截面。该连接装置基本上用于连接两个连接合作件，例如将部件与叠置件连接或者将两个PCB连接。成对的两个连接合作件可以包括连接装置。

该连接装置可以是部件承载件结构的一部分，该部件承载件结构包括面板、阵列状件、部件承载件以及具有部件承载件和部件5的装置中的至少一者。

部件承载件可以包括表面安装在部件承载件上和/或可以嵌入在部件承载件中的至少一个部件5，其中，至少一个部件特别地选自：电子部件、非导电嵌体和/或导电嵌体、热传递单元、光引导元件、能量收集单元、有源电子部件、无源电子部件、电子芯片、存储设备、滤波器、集成电路、信号处理部件、功率管理部件、光电接口元件、电压转换器、密码部件、发送器和/或接收器、机电转换器、致动器、密封装置、微机电系统、微处理器、电容器、电阻器、电感、蓄能器、开关、相机、天线、磁性元件、另外的部件承载件和逻辑芯片。

部件承载件可以包括：具有至少一个电传导层结构和/或至少一个电绝缘层结构的叠置件6；以及连接装置。

部件承载件的电传导层结构中的至少一个电传导层结构可以包括下述各者中的至少一者：铜、铝、镍、银、金、钯、钛和钨，所提及的材料中的任一者可选地被涂覆有诸如石墨烯之类的超导材料。

电绝缘层结构可以包括下述各者中的至少一者：树脂、氰酸酯、聚亚苯基衍生物、玻璃、预浸材料、聚酰亚胺、聚酰胺、液晶聚合物、环氧基积层膜、聚四氟乙烯、陶瓷和金属氧化物，其中，所述树脂特别地为增强树脂或非增强树脂，例如环氧树脂或双马来酰亚胺-三嗪树脂、FR-4、FR-5。

部件承载件可以被成形为板。部件承载件可以被构造为以下各者中的一者：印刷电路板、基板和插置件。部件承载件可以被构造为层压型部件承载件。

该连接装置包括第一电传导连接元件1(在该实施方式中为三个)和第二电传导连接元件2(在该实施方式中为三个)。第一电传导连接元件1和第二电传导连接元件2构造成使得在第一电传导连接元件1与第二个连接元件2沿着连接方向z连接时，在第一电传导连接元件1中的一个第一电传导连接元件与对应的第二电传导连接元件2的成对的部件之间直接建立形状配合，该形状配合对成对的第一电传导连接元件1与第二电传导连接元件2的在垂直于连接方向z的平面中的相对运动进行限制或者甚至抑制。

至少第二电传导连接元件2可以由铜通过常规的电镀过程形成。

在该实施方式中，第二电传导连接元件2各自具有带有凹部的凹形连接表面22，该凹部至少部分地由可焊接材料4填充。对于可焊接材料4，可以使用软焊料以及铜、银、锌、锡或铅与可选的添加剂铋、铟、镉的合金。也可以考虑钎焊合金，例如黄铜或镍银。可焊接材料4可以通过任何方法比如溅射来沉积。通过使第二电传导连接元件2的凹形连接表面22具有凹部，该凹形连接表面22可以用于使匹配的第一电传导连接元件1对中及接触，该第一电传导连接元件在本实施方式中是铜柱。与没有凹部的连接表面相比，凹部的使用还使得能够使用大量的可焊接材料4。大量的可焊接材料4又使得能够在第一电传导连接元件1与第二电传导连接元件2之间沿连接方向z桥接更大的距离。理想地，由第一电传导连接元件1形成的柱应具有互补的凸形形状以增强对中过程。因此，第一电传导连接元件1的凸形形状的连接表面21与第二电传导连接元件2的凹形形状的连接表面22可以用作在焊接之前或焊接期间使部件5相对于叠置件6对中的支撑部。凹部可以用于对结合力进行辅助以使部件5对中。这尤其适用于相对较轻的部件5。当使用相对较重的部件5时，部件可以在振动支撑的、比如在被良好支撑的焊接的情况下对中。当可焊接材料4变成液体时，可以进行对中。结果，实现了没有气孔的焊接件，并且可以对连接区域中的表面进行密封而没有裂纹、孔等。

第一电传导连接元件1各自形成部件5的待嵌入在层结构的叠置件6中的或待表面安装在层结构的叠置件6上的部分，该部分例如为端子、垫或接触部，并且第二电传导连接元件2形成在叠置件6的内部中。

替代性地，第二电传导连接元件2不形成在叠置件6的内部中，第二电传导连接元件2可以从部件承载件结构的叠置件6的主表面沿连接方向z突出，或者第二电传导连接元件可以形成在叠置件6的主表面处或主表面上。在本发明的上下文中，术语“主表面”表示布置有端子或接触部的表面或垂直于下述方向延伸的表面：传导层和绝缘层沿该方向叠置(层叠)在彼此上。

图2图示了根据本发明的示例性实施方式的第一电传导连接元件1和第二电传导连接元件2的不同横截面图。

在图2的左侧处，示出了第二电传导连接元件2的横截面，该横截面是非圆形的横截面。

在图2的中上部中，第一电传导连接元件1具有圆形的横截面，而在图2的中下部中，第一电传导连接元件1具有非圆形的横截面。从图2的右侧可以看出，在第一电传导连接元件1具有非圆形的横截面的情况下，第一电传导连接元件1与第二电传导连接元件2之间的接触表面被扩大。

非圆形的横截面可以具有卵形、椭圆形或任何其他非圆形形状。由于具有非圆形的横截面，因此可以扩大对准公差。也可以提高接触过程中的准确度。

图3图示了根据本发明的示例性实施方式的连接装置的纵向截面。每个第一电传导连接元件1具有第一配合表面11，并且每个第二电传导连接元件2具有第二配合表面21。在第一电传导连接元件1与第二电传导连接元件2连接期间，第一配合表面11和第二配合表面21彼此配合并接合。连接元件1的配合表面11和连接元件2的配合表面21构造成用于在连接元件1、2进行连接时促进连接元件1、2的对中。

第一配合表面11和第二配合表面21具有互补的形状。更详细地，第一电传导连接元件1和第二电传导连接元件2中的一者的配合表面11、21具有凹形形状，而第一电传导连接元件1和第二电传导连接元件2中的另一者的配合表面11、21在垂直于连接方向z的横截面中具有互补的凸形形状。

第二电传导连接元件2可以由铜通过常规的电镀过程形成。每个第二电传导连接元件2呈从阻焊膜8突出的柱的形状或凸起的盘的形状，该阻焊膜8设置为叠置件6上的最上层。在每个柱或凸起的盘的顶部处，设置有配合表面11、21。

例如，通过第一电传导连接元件1的配合表面11和第二电传导连接元件2的配合表面21的互补的(凸形或凹形)形状，改进了第一电传导连接元件1和第二电传导连接元件2的对中，并且因此改进了连接合作件之间的对中，其中，第一电传导连接元件1的配合表面11和第二电传导连接元件2的配合表面21中的一者可选地具有凸起的盘的形状。

图4图示了根据本发明的示例性实施方式的连接装置的纵向截面和横截面。上面的纵向视图描绘了焊接之前的连接装置，下面的纵向视图描绘了焊接之后的连接装置。

多个第一电传导连接元件1和一个第二电传导连接元件2在连接方向z上和垂直于连接方向z的方向两者上建立了电接触和机械接触。更详细地，在第一电传导连接元件1与第二电传导连接元件2连接期间，第二电传导连接元件2由第一电传导连接元件1沿着连接方向z引导。

第一电传导连接元件1由多个间隔开的本体1构成，所述多个间隔开的本体1限定有用于接纳及容置第二电传导连接元件2的容置容积。

图4的实施方式使用键锁功能，并且第一电传导连接元件1和第二电传导连接元件2可以具有锥形筒或柱的形状。柱可以放置成使得能够实现键锁功能。有利的是，如果第一电传导连接元件1和第二电传导连接元件2中的至少一个连接元件的柱具有锥形设计，则实现良好的对中性能。

要注意的是，除了柱之外，还可以通过其他连接元件来实现借助于键锁功能的连接。

图5图示了根据本发明的示例性实施方式的连接装置的横截面图和纵向截面。右上方位置处的纵向视图描绘了焊接之前的连接装置，而左下方位置处的纵向视图描绘了焊接之后的连接装置。

除了涂覆有可焊接材料7的第一电传导连接元件1和第二电传导连接元件2之外，图5的实施方式与图4的实施方式相似。至于可焊接材料7，可以使用软焊料以及铜、银、锌、锡或铅与可选的添加剂铋、铟、镉的合金。也可以考虑钎焊合金，例如黄铜或镍银。可焊接材料7可以通过诸如溅射、化学镀锡、或者锡/银合金的电解沉积之类的任何方法来沉积。一方面，这种涂覆的铜柱能够实现非常可靠的键锁连接，因为可以焊接相对大的表面。另一方面，使用较小的焊料层可以减少连接点之间的短路结合部。应注意的是，借助于键锁功能的连接也可以通过除了柱之外的其他经涂覆的连接元件来实现。

图6图示了根据本发明的示例性实施方式的连接装置的纵向截面。在该实施方式中，连接装置设置成将两个部件承载件9、10连接至彼此，两个部件承载件例如为两个印刷电路板(PCB)。每个部件承载件9、10包括：具有至少一个电传导层结构和/或至少一个电绝缘层结构的叠置件6、位于每个叠置件6的最外连接表面处的阻焊膜8、以及位于每个叠置件6中和/或每个叠置件6上的连接装置。

该连接装置包括第一电传导连接元件1和第二电传导连接元件2，第一电传导连接元件1和第二电传导连接元件2在叠置件6的相应的电传导层结构中形成为导孔。该连接装置还包括在连接方向z上布置在第一电传导连接元件1与第二电传导连接元件2之间的第三连接元件3，该第三连接元件3用于实现第一电传导连接元件1与第三连接元件3之间以及第二电传导连接元件2与第三连接元件3之间的形状配合。因此，在图6的实施方式中，在第一电传导连接元件1与第二电传导连接元件2之间间接地形成形状配合，与此相反，在图1和图3的实施方式中，在第一电传导连接元件1与第二电传导连接元件2之间直接地形成形状配合。

第三连接元件3由焊接材料制成或包括焊接材料，并且具有凸形形状。如果第三连接元件3是具有铜芯的焊料球，则部件承载件9、10之间的限定距离可以被设定。

第一电传导连接元件1和第二电传导连接元件2各自具有带有配合表面11、21的盘，该配合表面11、21构造成用于在连接元件1、2、3进行连接时促进连接元件1、2、3的对中。第一电传导连接元件1的配合表面11和第二电传导连接元件2的配合表面21各自在垂直于连接方向的横截面中具有凹形形状，该凹形形状对应于第三连接元件3的互补的凸形形状。因此，在配合表面11、21中设置有凹部，这允许使用更大体积的焊接材料。同时，可以在连接合作件之间沿连接方向桥接较大的距离。

当连接两个部件承载件9、10时，形成为导孔的第一电传导连接元件1和第二电传导连接元件2可以用作对中辅助件。阻焊膜8可以用于为具有凹形配合表面11、21的盘建立对中辅助。

图7图示了根据本发明的示例性实施方式的连接元件的横截面图。在图7的左侧处，连接元件1、2具有圆形的横截面，而图7的右侧处的连接元件1、2具有非圆形的横截面。更详细地，图7的右侧处的连接元件1、2的横截面可以通过使圆形的横截面(在该实施方式中为四个)围绕中央的圆形横截面规则地布置而构成。因此，图7的右侧处的连接元件1、2的横截面是花朵形或三叶草形的。

图8图示了根据本发明的示例性实施方式的连接元件的横截面图。每个连接元件1、2具有小泡状、蜂窝状或六边形形状的横截面。此外，多个连接元件1、2布置成彼此相邻。由于六边形或蜂窝形的横截面，可以实现连接元件1、2的最高封装密度。小泡状、蜂窝状或六边形形状横截面的边缘可以是圆化的。

图9图示了根据本发明的示例性实施方式的连接元件的横截面图和纵向截面。

在图9的左上侧处，示出了连接元件1、2的横截面，而在图9的左下侧处，示出了连接元件1、2的正视图。图9的左侧处的连接元件1，2包括多个圆形或非圆形的柱20。一些柱通过长形的盘21互连。

在图9的右上侧处，示出了连接元件1、2的横截面，而在图9的右下侧处，示出了连接元件1、2的正视图。图9的右侧处的连接元件1、2包括基于星形的元件23。在基于星形的元件23的每个稍部处，布置有圆形或非圆形的柱22。

分别将柱20和柱22互连的长形的盘21和基于星形的元件23可以有助于减少重新布线层的数目。

由于在图2和图7至图9的实施方式中的连接元件1、2的非圆形的横截面，可以提高机械强度，特别地提高屈曲强度和截面模量，甚至在表面区域等同于圆形横截面时，也是如此。由于较大的周向部，可以减小集肤效应(即，在高频处载流导体的电阻增大)。

在本发明的所有实施方式中，连接元件1、2、3中的至少一者可以是柱、导孔、盘、焊料球或包括涂覆有可焊接材料7的中央不可焊体的球，特别地，该柱是铜柱。柱可以是锥形柱。连接接头可以包括两个或更多个柱。理想地，考虑到机械可靠性，优选地是三个柱。

铜柱可以被积层在铜板上、铜垫上或铜箔上。铜柱可以通过压焊和点焊而连接至铜板或垫。铜柱可以以另外的方式通过压缩结合或超声结合来连接。铜柱的公差可以为6μm或更小。铜柱也可以通过电镀过程(galvanic process)而沉积在铜箔、垫或板上。

在本发明的所有实施方式中，连接元件1、2(例如柱)的长度与最大或主直径之间的长径比大于1、优选地大于2、更优选地大于3。

通常，第一电传导连接元件1和第二电传导连接元件2可以通过被良好支撑的焊接来连接。

应当注意的是，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一种”不排除多个。而且，与不同实施方式相关联地描述的元件可以被组合。

还应当注意的是，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

本发明的实现形式不限于附图中所示的和上面描述的优选实施方式。相反，即使在基本上不同的实施方式的情况下，使用所示的解决方案和根据本发明的原理的多种变型也是可能的。