CN101273675B - 提供构造触点区域的插槽、方法和处理系统 - Google Patents

提供构造触点区域的插槽、方法和处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明的一个实施例是一种平面栅格阵列(LGA)插槽。第一L形区域具有第一中心、第一外部长边和第一外部短边。该第一L形区域包括在第一方向上取向的第一组触点。第二L形区域具有第二中心、第二外部长边和第二外部短边并且其与所述第一L形区域对称设置。该第二L形区域包括在与所述第一方向相反的第二方向上取向的第二组触点，使得将器件按压在所述第一和第二组触点产生近似为零的力和力矩。

Description

提供构造触点区域的插槽、方法和处理系统
技术领域
本发明的实施例涉及半导体封装领域，更具体而言，涉及插槽。
背景技术
与其它封装技术相比，平面栅格阵列(LGA)封装技术表现出许多优点，诸如易于器件制造、高I/O密度、低电感、易于升级、成本较低、以及消除了如针栅阵列(PGA)封装中的管脚损伤问题。LGA插槽通常用于将LGA器件附着到印刷电路板(PCB)。当LGA器件安装到LGA插槽上时，在插槽驱动期间插槽上的器件的转动和压力可能产生显著的摩擦力，该摩擦力可能导致插槽侧壁的变形或者甚至将它们破坏。
现有的用于在插槽驱动期间减小所产生的摩擦力和力矩的技术有许多缺点。多数LGA插槽或连接器在一个方向上有LGA触点滑动。虽然当触点的数量为几百个时该结构可能是可接受的，但是当触点的数量超过1,000时，所产生的摩擦力和力矩就变得很显著。另一种技术将LGA触点布置在正方形插槽上的两个斜三角形区域中，该正方形插槽具有正方形的中心空腔。然而，当插槽或中心空腔不是正方形时，一定量的力矩在插槽的侧壁上产生反作用力。此外，在一个区域中，每一行内的触点的数量可能是不同的，这导致了制造的复杂性。
附图说明
通过参考以下的说明和附图，可以更好地理解本发明的实施例，其中附图用于图解说明本发明的实施例。在附图中：
图1是示出其中可以实施本发明的一个实施例的系统的示图；
图2A是示出具有根据本发明的一个实施例的第一布置的接触区域的示图；
图2B是示出具有根据本发明的一个实施例的第二布置的接触区域的示图；
图2C是示出具有根据本发明的一个实施例的第三布置的接触区域的示图；
图2D是示出具有根据本发明的一个实施例的第四布置的接触区域的示图；
图3是示出根据本发明的一个实施例的触点的示图；
图4是示出根据本发明的一个实施例的摩擦角度的示图；
图5是示出根据本发明的一个实施例的用于构造接触区域的过程的流程图；
图6是示出根据本发明的一个实施例的用于分割触点区域的过程的示图；
图7是示出根据本发明的一个实施例的用于确定第一和第二方向的过程的流程图。
具体实施方式
本发明的一实施例是LGA插槽。第一L形区域具有第一中心、第一外部长边和第一外部短边。第一L形区域包括在第一方向上取向的第一组触点。第二L形区域具有第二中心、第二外部长边和第二外部短边，并且该第二L形区域与第一L形区域对称设置。第二L形区域包括在第二方向上取向的第二组触点，该第二方向与所述第一方向相反，使得将器件按压在所述第一和第二组触点上所产生的力和力矩近似为零。
在以下的说明中将描述许多具体细节。然而，应该理解，没有这些具体细节也可以实施本发明的实施例。在其它实例中，未示出众所周知的电路、结构和技术，以避免妨碍对本说明书的理解。
可以将本发明的一个实施例描述为一个过程，这通常图示为流程图、程序方框图、结构图、或方框图。虽然流程图可以将操作描述为连续的过程，但是许多操作可以并行执行或同时执行。此外，可以重新排列操作的顺序。当过程的操作完成时，将其终止。过程可以对应于方法、程序、步骤、制作或制备的方法，等等。
本发明的一实施例减小或消除插槽驱动期间(例如，当将器件插入插槽时)的摩擦力和力矩。这通过在两个对称设置的触点区域内使触点在相反的方向上取向来实现。可以将所述方向确定为与连接触点区域的两个中心的线相平行。
图1是示出系统100的示图，在该系统100中可以实施本发明的一个实施例。系统100包括印刷电路板(PCB)110、器件120和插槽130。
PCB 110是可以包括用于处理系统的电路和器件的任何PCB。PCB110可以是由诸如环氧树脂和FR4等的材料制成的多层板。其可以包括覆铜层压板、微波层压板、以及刚性和/或柔性层压板，等等。其通常满足各种系统的宽范围的热学和电学的要求。其可以是计算机系统中的母板或主板、插入扩展槽中的扩充卡、直接附着到另一板的子卡，或者是包括诸如视频、图形、网络等的特殊器件或处理器的适配器。PCB110通常组装有许多器件，这些器件具有各种封装类型，诸如表面安装、球栅阵列(BGA)、微BGA、针栅阵列(PGA)、平面栅格阵列(LGA)、小外形集成电路(SOIC)、四方扁平封装(QFP)、薄型小外形封装(TSOP)、芯片载体(CC)、芯片级封装(CSP)，等等。PCB110具有迹线、焊盘、过孔以及其他用于提供将器件或部件连接在一起的电连接的元件。
器件120是用与插槽130兼容的合适的封装进行密封的任何器件。特别地，器件120是用LGA封装进行封装的。器件120通常具有非常高的引脚数目，范围从几百个引脚到超过一千个引脚。其可以是微处理器、数字信号处理器、网络处理器、图形协处理器、浮点协处理器、微控制器、集成控制器中心或任何复杂的器件。
插槽130用于稳定地保持器件120并提供器件120和PCB110之间的电接触。通过回流焊工艺或任何其他的安装技术将插槽130安装在PCB110上。插槽130提供机械、热和电支撑，从而允许器件120附着到PCB 110。其可以包括外壳140和触点区域150。该外壳是用于为器件提供机械密封的框架。触点区域150包括触点，当器件120插入插槽130时，所述触点用于在PCB110和器件120上的焊盘之间提供电连接。将触点区域150设计成提供自平衡布置，当器件120在触点区域150插入插槽130内时，该自平衡布置显著减小或消除摩擦力和力矩。当完全插入时，器件120通常占据外壳140内的插槽130的整个内表面。将该插槽设计成与LGA器件兼容。然而，本发明的实施例可以用于任何其他类型的插槽，只要在将器件插入插槽内时，存在许多提供PCB和该器件之间的电连接的触点。
图2A是示出根据本发明的一个实施例的具有第一布置的触点区域150的示图。触点区域150被划分成第一和第二触点区域210和220。其也可以具有取向点205。
第一和第二触点区域210和220中的每一个都具有字母L的形状，由彼此垂直的两部分组成。这两部分包括长部分和短部分。注意，虽然使用了词汇“长”和“短”，但是它们不一定表示相对长度。例如，所述两部分可以一样长。
第一L形区域210具有第一中心230、第一外部长边232和第一外部短边234。第一中心230位于区域210的中心。该中心可以被确定为对应于L形区域210的多边形的质心。可以利用面积以及关于x轴和y轴的面积矩来进行质心的确定。第一外部长边232是所述长部分的外部边。第一外部短边234是短部分的外部边。第一外部长和短边232和234基本上彼此垂直。换句话说，这两条边形成的角度是90°或非常接近90°(例如，从85°到95°)。其包括在第一方向245上取向的第一组触点240。
类似地，第二L形区域220具有第二中心250、第二外部长边252和第二外部短边254。它们的定义分别类似于如上所述的第一中心230、第一外部长边232和第一外部短边234。第二L形区域220包括在第二方向265上取向的第二组触点260。第一和第二方向245和265彼此相反，使得将器件120插入插槽130内以压在第一和第二组触点245和265上产生近似为零的力和力矩。
通过将所述触点组限定在两个L形触点区域210和220中，存在许多具有相同的数量很多的触点的触点行和列。这些相同数量的触点有助于或简化接触压合(contact stitching)。尤其是对于大量制造来说，这减小了制造成本以及插槽130的成本。
第二L形区域220与第一L形区域210相对于插槽中心290对称或反对称(取决于参考点或线)地设置或定位。换句话说，一个L形区域的短部分附着到另一L形区域的长部分的一端。设置两个L形区域210和220，使得第一外部长和短边232和234基本上分别平行于第二外部长边和短边252和254。以这种方式设置它们，从而限定空腔区域280和外围295.空腔区域280设置在插槽中心290的周围。空腔区域280和外围295可以是正方形或矩形。
取向点205为取向或插槽130提供了参考点。取向点205可以在物理上存在也可以不存在。如图所示，其作为参考点，用于示出两个L形区域的不同的设置。在图2A中，示出的触点区域150具有第一布置。在该第一布置中，设置第一L形区域，使得其左上角最接近该参考点。第一L形区域210被示出为正常的L，而第二L形区域220是上下颠倒的字母L。
图2B是示出具有根据本发明的一个实施例的第二布置的触点区域150的示图。第二布置其实是绕插槽中心290顺时针旋转了90°的第一布置。
图2C是示出具有根据本发明的一个实施例的第三布置的触点区域150的视图。该第三布置其实是水平翻转的第一布置。或者，第一L形区域210是上下颠倒的字母L，而第二L形区域220是垂直翻转的字母L。
图2D是示出具有根据本发明的一个实施例的第四布置的触点区域150的示图。第四布置其实是绕插槽中心290逆时针旋转了90°的第三布置。
图2B、2C和2D中的所有参数(例如中心、方向，等等)的定义与图2A中相同。这四种布置的主要区别在于两个L形区域210和220相对于彼此的设置方式。两个L形区域210和220基本上具有近似相等的面积和相等的所述边的长度。因此，仅有有限数量的设置他们以形成正方形或矩形空腔区域和外围的方式。
图3是示出根据本发明的一个实施例的典型触点300的示图。触点300是包括在第一和第二L形接触区域210和220中的第一和第二组触点中的一个。其通常包括第一部分310、第二部分320和连接部分330。部分310、320和330的详细结构以及连接方式不限于如图3中所示的方式。
相对于第二部分320，第一部分310以一角度弯曲。其在顶端具有负载或接触点315。负载点315是当将器件120插入插槽130内时压在器件120的底部的焊盘上(从而可以形成电接触)的接触部分。当将器件120插入插槽130内时，第一部分310作用为将被弯曲下来的悬臂梁，并且将压缩力Fc350垂直施加到负载点315上。点315向下移动，同时在与摩擦力相反的方向上在器件120上的焊盘上移动，所以该压缩力350在触点上产生水平指向的摩擦力360。同时，封装受到相反方向上的反摩擦力。
当将触点300设置在触点区域150内时，第二部分320是触点300的竖直部分。从第二部分将连接部分330略微弯曲，并且连接部分330在端部具有附着桨状部340。附着桨状部340提供对焊球345的连接。触点区域150的表面上的负载点315的突出点和焊球345之间的距离为偏移量d。由于该偏移量d，当封装上的焊盘图案通常依照规则栅格时，焊球图案的两个L形区域210和220被朝向两个斜角推开。结果，只有两个斜角壁接近触点。因此，可以不减少其它两个角上的角触点的数量，使得L形触点区域210和220中的每一个中的可用触点的数量最大化。此外，当将触点设置成与插槽130的内部摩擦接触时，第三部分310的背面暴露到插槽130的外部。这有助于保护负载点315在组装期间不受损伤。
第一部分310的取向是触点300的取向。第一L形区域210内的每一个触点在第二L形接触区域220内都具有对应的触点。典型地，第一组触点中的触点的数量等于或近似等于第二组触点中的触点的数量。当第一组触点在第一方向上取向而第二组触点在第二方向(与第一方向相反)上取向时，第一组中的负载点上的所有摩擦力也指向与第二组的负载点上的所有的摩擦力相反的方向。因此，当将器件120插入插槽130时，第一组触点中封装上所产生的所有摩擦力都被第二组触点中的所有的摩擦力抵消。结果，包括第一和第二组的全部的触点的净的总摩擦力几乎为零。当连接封装上的焊盘图案的对应于第一中心230和第二中心250的区域中心的线穿过插槽中心290时，封装上的所有触点的合摩擦力矩也几乎被抵消。
总的来说，当第一L形触点区域210内的所有触点和第二L形触点区域220内的所有触点在相反的方向上取向时，净的总摩擦力和力矩等于或近似等于零。因此在插槽驱动期间不会使该封装旋转。这显著减小或消除了在插槽驱动期间的插槽侧壁的变形或破裂。
图4是示出根据本发明的一个实施例的摩擦(wiping)角度的示图。该摩擦角度是由中心线和垂直线形成的角度，该中心线连接第一和第二L形触点区域的两个中心。
第一和第二L形区域210和220中的触点取向的第一和第二方向245和265平行或基本上平行于线AB，其中该线AB连接第一和第二中心。该线穿过或大致穿过插槽中心290。该线也可以是连接封装上的L形焊盘图案的中心的线，其中该L形焊盘图案对应于L形触点区域210和220。
设置或布置这两个L形触点区域210和220，使得它们形成或限定空腔区域280和外围295。空腔区域280设置在插槽中心290的周围。空腔区域280具有长度分别为c和d的第一和第二空腔边410和420。外围295具有长度分别为a和b的第一和第二外围边430和440。
利用几何学通过θ＝arctan[a(b2-d2)]/[d(a2-c2)]来确定摩擦角θ。
图5是示出根据本发明的一个实施例的用于构造触点区域的过程500的流程图。
一开始，过程500将插槽的触点区域划分成第一和第二L形触点区域(方框510)。第一L形触点区域具有第一中心、第一外部长边和第一外部短边。第二L形触点区域具有第二中心、第二外部长边和第二外部短边。第二L形触点区域与第一L形区域相对于插槽中心对称或反对称。由于接触点350和焊球345之间的可能的偏移量，对插槽的触点区的定位使得接触点350落在通常具有规则栅格的焊盘上。另一方面，接触点350的图案具有与焊球345相同的L形图案。由于图3中所示的接触点350的图案和焊球345的图案之间的偏移，接触点350的图案可能从焊球345的图案偏移出来。
接着，过程500确定第一方向和与第一方向相反的第二方向(方框520)。然后，过程500将在第一方向上取向的第一组触点设置在第一L形区域中，并将第二方向上的第二组触点设置在第二L形区域中，使得将器件按压在第一和第二组触点上产生近似为零的力和力矩(方框530)。
图6是示出根据本发明的一个实施例的用于划分触点区域的过程510的示图。过程510包括两个模块或操作610和620。应该注意，过程510可以独立地执行模块或操作610和620，或者以任何顺序执行二者。
在模块或操作610中，过程510设置第一和第二L形区域，使得第一外部长和短边基本上平行于第二外部长和短边。在模块或操作620中，过程510设置第一和第二L形区域，以便在插槽中心处限定空腔区域以及外围。空腔区域具有长度分别为c和d的第一和第二空腔边。外围具有长度分别为a和b的第一和第二外围边。
模块或操作620访问或调用模块或操作630和640。在模块或操作630中，过程510形成正方形或矩形的空腔区域。在模块或操作640中，过程510形成正方形或矩形的外围。
图7是示出根据本发明的一个实施例的过程520的示图，该过程520用于确定第一和第二方向。过程520访问模块或操作710和/或720。在模块710中，过程520确定第一和第二方向基本上平行于连接第一和第二中心的线。模块或操作710访问或调用模块或操作730。在模块730中，过程520确定连接第一和第二中心的线大致穿过插槽中心。在模块720中，过程520用θ＝arctan[a(b2-d2)]/[d(a2-c2)]来确定摩擦角θ。
虽然已经根据一些实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将意识到，本发明不限于所描述的实施例，而是可以在所附权利要求的精神和范围内以一定的修改和改变来实施本发明。因此，以上描述应该被理解为示例性的，而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种插槽，包括：
第一L形区域，其具有第一中心、第一外部长边和第一外部短边，所述第一L形区域包括在第一方向上取向的第一组触点；以及
第二L形区域，其具有第二中心、第二外部长边和第二外部短边并且其与所述第一L形区域相对于插槽中心对称设置，所述第二L形区域包括在与所述第一方向相反的第二方向上取向的第二组触点，使得将器件按压在所述第一和第二组触点产生近似为零的力和力矩。
2.如权利要求1所述的插槽，其中，设置所述第一和第二L形区域，使得所述第一外部长边和短边基本上平行于所述第二外部长边和短边。
3.如权利要求1所述的插槽，其中，设置所述第一和第二L形区域，以便限定在插槽中心处的空腔区域和外围，所述空腔区域具有长度分别为c和d的第一和第二空腔边，而所述外围具有长度分别为a和b的第一和第二外围边。
4.如权利要求1所述的插槽，其中，所述第一和第二方向基本上平行于连接所述第一和第二中心的线。
5.如权利要求3所述的插槽，其中，所述第一组触点具有由θ＝arctan[a(b2-d2)]/[d(a2-c2)]确定的摩擦角θ。
6.如权利要求4所述的插槽，其中，连接封装上的对应于所述L形区域的L形焊盘图案的中心的中心线大致穿过插槽中心。
7.如权利要求3所述的插槽，其中，所述空腔区域和所述外围中的一个是正方形或矩形。
8.一种提供插槽的构造触点区域的方法，包括：
将插槽的触点区域划分成第一L形区域和第二L形区域，其中所述第一L形区域具有第一中心、第一外部长边和第一外部短边，所述第二L形区域具有第二中心、第二外部长边和第二外部短边，所述第二L形区域与所述第一L形区域相对于插槽中心对称；
确定第一方向和与该第一方向相反的第二方向；
设置在所述第一方向上取向的第一组触点和在所述第二方向上取向的第二组触点，使得将器件按压在所述第一和第二组触点产生近似为零的力和力矩。
9.如权利要求8所述的方法，其中，划分所述触点区域包括：
设置所述第一和第二L形区域，使得所述第一外部长边和短边基本上平行于所述第二外部长边和短边。
10.如权利要求8所述的方法，其中，划分所述触点区域包括：
设置所述第一和第二L形区域，以便限定在插槽中心处的空腔区域和外围，其中所述空腔区域具有长度分别为c和d的第一和第二空腔边，而所述外围具有长度分别为a和b的第一和第二外围边。
11.如权利要求10所述的方法，其中，确定所述第一和第二方向包括：
确定连接封装上的对应于所述L形区域的L形焊盘图案的中心的中心线，该中心线大致穿过插槽中心。
12.如权利要求10所述的方法，其中，确定所述第一和第二方向包括：
用θ＝arctan[a(b2-d2)]/[d(a2-c2)]来确定摩擦角θ。
13.如权利要求11所述的方法，其中，确定所述第一和第二方向包括：
确定所述第一和第二方向基本上平行于所述中心线。
14.如权利要求10所述的方法，其中，设置所述第一和第二L形区域包括：
形成所述空腔区域，其为正方形和矩形中的一种；以及
形成所述外围，其为正方形和矩形中的一种。
15.一种具有插槽的处理系统，包括：
印刷电路板(PCB)；以及
器件；
其中，所述插槽安装在所述PCB上，以便容纳所述器件，该插槽具有外壳和触点区域，所述触点区域包括：
第一L形区域，其具有第一中心、第一外部长边和第一外部短边，所述第一L形区域包括在第一方向上取向的第一组触点；以及
第二L形区域，其具有第二中心、第二外部长边和第二外部短边并且其与所述第一L形区域相对于插槽中心对称设置，所述第二L形区域包括在与所述第一方向相反的第二方向上取向的第二组触点，使得将该器件按压在所述第一和第二组触点产生近似为零的力和力矩。
16.如权利要求15所述的系统，其中，设置所述第一和第二L形区域，使得所述第一外部长边和短边基本上平行于所述第二外部长边和短边。
17.如权利要求15所述的系统，其中，设置所述第一和第二L形区域，以便限定在插槽中心处的空腔区域和外围，其中所述空腔区域具有长度分别为c和d的第一和第二空腔边，而所述外围具有长度分别为a和b的第一和第二外围边。
18.如权利要求15所述的系统，其中，所述第一和第二方向基本上平行于连接所述第一和第二中心的线。
19.如权利要求17所述的系统，其中，所述第一组触点具有由θ＝arctan[a(b2-d2)]/[d(a2-c2)]确定的摩擦角θ。
20.如权利要求17所述的系统，其中，连接封装上的对应于所述L形区域的L形焊盘图案的中心的中心线大致穿过插槽中心。
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