CN101578932A

CN101578932A - 与用于lga插座的加载机构相反的横向力

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Publication number: CN101578932A
Application number: CNA2007800469775A
Authority: CN
Inventors: R·R·马丁森; Y·李; T·郑; M·G·米斯塔卡维; T·G·鲁坦
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2027-11-27
Also published as: WO2008088461A1; CN101578932B; TWI471079B; US20080151511A1; TW200841804A; KR20090082500A; US7604486B2; KR101257143B1

Abstract

一种设备包括作为装置与印刷电路板之间的中介物的主体，该主体包括由多个开口定义的触点区域和对准特征，多个开口的每个容纳通过其的触点，对准特征与触点区域相邻并从触点区域定义的平面突出，其中对准特征的表面包括摩擦减少材料。一种方法包括将插座的对准特征与摩擦减少材料接触。设备和系统包括作为装置与印刷电路板之间的中介物的主体；各通过主体的触点区域安置的并定向成沿第一方向使装置偏移的多个触点；以及加载板，该加载板耦合到主体并配置成沿不同的第二方向对电路装置施加驱动力。一种方法包括将装置插入到插座中。

Description

与用于LGA插座的加载机构相反的横向力

技术领域

半导体封装。

背景技术

接点栅格阵列(LGA)封装技术提供装置制造、高I/O密度、低电感、易于升级和成本方面的许多优点。

LGA插座通常用于将例如封装的芯片的LGA装置附连到印刷电路板(PCB)。LGA触点偏移所需的典型加载产生由触点到装置摩擦力驱使的横向装置(例如封装)位移。封装横向位移会持续直到装置(例如封装)与插座侧壁接触为止。由此，在装置与插座侧壁之间产生摩擦力，这可能由例如装置侧壁的变形或甚至使这些侧壁破裂而导致电开路或封装损坏。

减少插座驱动期间产生的摩擦力和力矩的现有技术存在许多缺点。大多数LGA插座或连接器具有沿一个方向擦的LGA触点。虽然在触点的数量为几百个时这种配置是可接受的，但是当触点的数量超过1000个时，所产生的摩擦力和力矩变得非常大。另一种技术将LGA触点布局成具有正方形中央凹腔的正方形插座上的两个对角的三角形区域。但是，当插座或中央凹腔不是正方形时，力矩的某个量在插座侧壁上产生反作用力。此外，每行中的触点数量在一个区域中可能不同，这导致制造的复杂性。

附图说明

可以通过参考用于说明实施例的下文描述和附图来最佳地理解本发明。在这些附图中：

图1是包括插座和要放置于插座内的装置(例如封装和芯片)的装配件的实施例的分解俯视图。

图2示出在装置与插座之间的电连接之前的包括放置于插座的触点区域上的装置的装配件的示意侧视图。

图3示出将装置与插座电连接之后的图2的装配件。

图4示出图1的插座的局部放大视图，并示出封装定位侧壁特征上的摩擦减少材料。

图5示出图1的插座的局部放大视图，并示出放置于插座中的装置(例如封装和芯片)。

图6示出一个装配件的示意俯视图，该装配件包括具有在部分打开位置中的铰接门的铰接插座和放置于插座的触点区域上的装置(例如封装和芯片)。

图7示出图6的装配件，该装配件具有加载到插座中的装置和闭合的铰接门。

图8示出包括安装在印刷电路板上的插座的计算机系统。

具体实施方式

图1示出可以在例如计算装置、无线通信装置、计算机相关的外设或娱乐装置中使用的集成电路系统的表示的局部放大俯视图。在此实施例中，系统100包括印刷电路板(PCB)110、装置120和插座130。

PCB 110是可以包含处理系统中使用的电路和装置的任何PCB。PCB 110可以是由例如环氧树脂和FR4的材料制成的多层板。它可以包括覆铜层、微波层和刚性和/或柔性层等。它通常满足多种系统的范围广泛的热和电气要求。它可以是计算机系统中的母板或主板、插入到扩展槽中的扩展板、直接附连到另一个板的子卡或包括例如视频、图形、网络等的处理器或特殊装置的适配器。PCB 110通常组装有具有多种封装类型的许多装置，这些封装类型诸如表面贴装、球栅阵列(BGA)、微BGA(microBGA)、针栅阵列(PGA)、接点栅格阵列(LGA)、小外形集成电路(SOIC)、四侧引脚扁平封装(QFP)、薄小外形封装(TSOP)、芯片载体(CC)、芯片比例封装(CSP)等。PCB 110具有提供将装置或组件连接在一起的电连接的迹线、焊点、过孔和其他单元。

装置120是以与插座130兼容的适合封装封闭的任何装置。具体来说，装置120是以LGA封装进行封装的。通常装置120具有非常高的针脚数，范围从几百个针脚到上千个针脚。图1示出作为包括芯片125的LGA封装的装置120。芯片125可以是例如微处理器、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装置。

插座130用于牢固地固定装置120，并提供装置120与PCB 110之间的电接触(例如装置(例如封装和芯片)与PCB之间的中介物)。通过回流焊工序或任何其他安装技术将其安装在PCB 110上(并提供与PCB 110的电接触)。插座130提供机械、热和电支持以允许装置120附连到PCB 110。它可以包括外壳140和触点区域150。外壳140是为装置提供机械封闭的框架。触点区域150包含在将装置120插入到插座130中时提供PCB 110与装置120上的焊点之间的电连接的触点。完全插入时，装置120通常占据外壳140内的插座130的基本上所有内表面。插座130设计成与LGA装置兼容。但是，可以对于其他类型的插座使用实施例，只要有在将装置插入到插座中时提供PCB与装置之间的电连接的多个触点即可。

图2和图3以示意形式示出装置120定位于并放置于例如LGA插座的插座130中。图2示出置于插座130内(即外壳140内)并占据与触点区域150基本相等的区域的装置120。此时，装置120和插座130之间未进行电连接。图2示出包括从与包括芯片125的表面相对的表面延伸的多个触点160的装置120。触点160以小于90度的某个角度α从插座130的表面(按观察角度的上表面)延伸。以此方式，当对装置120的表面(按观察角度的上表面)沿法线或垂直方向施加力时，随着触点被置于插座130中，装置120被驱动力165如图示横向驱动。

图3示出电连接到插座130的触点160。图3还示出将装置120与插座130的侧壁接触(在接触点170处)。装置120与插座130的侧壁接触导致装置120(装置120的封装)与插座130之间的摩擦力。当摩擦力170高于插入力时，装置120无法被置于插座130中。但是，如果摩擦力高于装置120的屈服强度，则装置120将屈变，从而导致封装损坏，以及可能导致芯片125与插座130之间的电信号丢失。

在一个实施例中，通过将摩擦减少材料结合或施加到插座130中/上(例如，定义触点区域150的插座130的一个或多个侧壁上)来减少摩擦力170。图4示出插座130的一个角的放大视图，并且示出封装定位侧壁特征或基准180A和封装定位侧壁特征或基准180B，它们用作对准特征以将装置120放置到插座130内以及定义触点区域150。在一个实施例中，插座130包括基准180A和基准180B，它们由低摩擦材料表面制成或覆盖有摩擦减少材料/润滑剂。在一个实施例中，选择基准180A和基准180B的材料或基准180A和180B上的材料层(例如，材料层185)使得它能够耐受将插座130接合到PCB将使用的焊料熔化温度(SMT)。一种适合的材料是聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)，例如

金属材料也是适合的。在图4所示的实施例中，插图示出摩擦减少材料/润滑剂的材料层185、聚四氟乙烯(例如

)覆盖在基准特征180的侧壁上，其中装置可顶靠着该侧壁被驱动。可以使用摩擦减少材料来制造插座130，例如通过模制摩擦减少材料的插座130。备选地，插座130可以由不具有摩擦减少材料特性的材料(例如塑料材料)制成，并可以通过例如以摩擦减少材料喷涂或浸涂来覆盖插座的基准。

摩擦力可以描述为摩擦系数(COF)乘以力(即，垂直于摩擦表面产生的法向力)。装置(例如芯片封装)与插座外壳之间的典型COF为0.3至0.4。装置与TEFLON覆盖的聚合物之间的典型COF是0.04至0.1。因此，通过使用例如TEFLON的摩擦减少材料，可以将摩擦力减少70％至80％，从而使得容易将装置插入插座，并且大大减少损坏装置(即，封装)的可能性。

图5示出放置于插座130和基准180A和基准180B的相邻(接触)侧壁表面内的装置120。基准180A和基准180B的低摩擦力材料将禁止装置120在封装安装和后续加载期间与插座侧壁相阻滞的可能。通过禁止上诉的阻滞，将电开路和封装损坏故障机制减到最小。

以上实施例是结合LGA插座来描述的。应该认识到该实施例还可以有对于备选设计的应用。它可以在例如其中需要克服摩擦力来驱动插座/封装互连的PGA型插座中应用。

正如上文提到的，LGA触点偏移的典型加载产生由触点到装置摩擦力驱使的横向装置(例如封装)位移。装置横向位移会发生到装置基板(例如封装)与插座侧壁接触为止。由此，在基板与插座侧壁之间产生摩擦力，这能导致电开路或装置损坏(例如，封装损坏)。在一个或多个封装基准上利用摩擦减少材料可以将摩擦力减到最小。作为备选或附加方式，可以将封装配置成使得在装置加载期间可以应用反向力矢量，这样减少与装置加载关联的摩擦力。

图6示出处于未加载状态的铰接装置插座加载机构的实施例，其中具有要加载到插座中的装置220位置。代表性地，插座230是例如LGA775 SKT DSL的直接加载插座，或是例如SKT B ILM的独立加载机构。在本实施例中，插座230包括触点区域260，触点区域260包括在将装置220插入到插座230中时提供PCB(未示出)与装置220上的焊点之间的电连接的触点255。插座230还包括铰接门235和锁臂236。当装置220放置于插座230内(触点区域250内)时，将铰接门235向下转动(如图示向触点区域顺时针方向)，并使用铰接门将驱动力(箭头270示出的)施加到装置220，并将装置紧固在插座中。然后向下转动锁臂236(如图的反时针方向)以在装置220上将铰接门235紧固到位。

在一个实施例中，插座230的触点255配置成使得在将装置220(例如封装中的芯片的装置)放置到触点区域250中并施加力以将装置220上的接触焊点与触点255电连接的情况下，接触力将朝向与铰接门235的驱动力270相反的方向(如图箭头280所示)。以此方式，将装置220向铰接门235的铰接驱动。箭头270与箭头280所表示的力矢量将彼此抵消，从而将接触摩擦力减到最小。认识到一旦形成插座，则通常将触点255置于插座230中。因此，在这一点，可以选择触点的朝向。

图7示出放置于触点区域250中的装置220，触点区域250具有提供装置220上的接触焊点与插座230可附连的PCB之间的电连接的触点255(未示出)。图7以虚线示出铰接门235。

在上文结合图6和7描述的实施例中，在铰接插座加载机构与触点变形方向之间利用相反的力朝向。这可以通过将插座和加载机构设计成支持抵消的力矢量以在直接插座加载插座中实现。可以通过模制外壳、插入触点、施加焊球并附连拾放帽(pick and place cap)来形成插座。然后可制造加载机构，并将其附连到遵守上述的相反力配置的插座。然后可以将插座焊接到印刷电路板，将装置(例如包含芯片的封装)插入到插座的触点区域中并驱动插座加载机构。对于独立加载机构，插座和加载机构可以设计成支持抵消矢量，其中制造插座并将其焊接到PCB。然后可以将加载机构附连到例如封装的装置上，将封装插入到插座的触点区域中，并驱动插座加载机构。

图8示出插座的横截面侧视图，该插座包括物理和电连接到印刷线路板或印刷电路板(PCB)以形成电子装配件的集成电路封装。电子装配件可以是诸如计算机(例如桌上型计算机、膝上型计算机、手持计算机、服务器等)、无线通信装置(例如蜂窝电话、无绳电话、寻呼机等)、计算机相关的外设(例如打印机、扫描仪、监视器等)、娱乐装置(例如，电视机、收音机、立体声、磁带和压缩光盘播放器、磁带录像机、MP3(运动图片专家组、音频第3层播放器等)等等的电子系统的一部分。图8示出电子装配件是桌上型计算机的一部分。图8示出包括插座310的电子装配件300，插座310配置成如在参考图1-7以及所附文本描述的一个或多个实施例中所描述的，其物理和电连接到例如母板或其他电路板的印刷电路板820。插座810包括封装的芯片。通过例如导电凸点层(conductive bump layer)将电接触点(例如芯片表面上的接触焊点)连接到封装。可以相似地将插座310的电接触点焊接到印刷电路板320。按上文所述通过触点将封装电连接到插座310。

在前文的详细描述中，对其特定实施例做出参考。但显然，在不背离所附权利要求的更广精神和范围的情况下，可以对其进行多种修改和更改。因此，本说明书和附图应视为说明性意义的而非限定性意义的。

Claims

1.一种设备，包括：

具有适于容纳集成电路装置的尺寸并用作所述装置与印刷电路板之间的中介物的主体，所述主体包括由多个开口定义的触点区域和对准特征，所述多个开口的每个容纳通过其的触点，所述对准特征与所述触点区域相邻并从由所述触点区域定义的平面突出，

其中所述对准特征的表面包括摩擦减少材料。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述对准特征包括第一材料，以及所述摩擦减少材料包括不同的第二材料。

3.如权利要求1所述的设备，其中将所述摩擦减少材料施加到所述对准特征的表面。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述摩擦减少材料在所述设备可能承受的预计的处理温度是稳定的。

5.如权利要求1所述的设备，其中所述摩擦减少材料包括聚四氟乙烯。

6.如权利要求1所述的设备，其中所述摩擦减少材料包括金属材料。

7.一种方法，包括：

将插座的对准特征与摩擦减少材料接触。

8.如权利要求7所述的方法，还包括将触点插入所述插座的触点区域。

9.如权利要求7所述的方法，还包括将所述插座附连到母板。

10.如权利要求9所述的方法，还包括将电路装置插入所述插座。

11.一种设备，包括：

主体，具有适于容纳电路装置的尺寸并用作所述装置与印刷电路板之间的中介物，所述主体包括由多个触点开口定义的触点区域和对准特征，所述对准特征与所述触点区域相邻并从由所述触点区域定义的平面突出；

多个触点，所述多个触点各通过所述多个触点开口的相应触点开口安置并且各包括定向成沿第一方向擦电路装置的触点的配合部分；以及

加载板，耦合到所述主体并配置成沿第二方向对电路装置施加驱动力，所述第二方向不同于所述第一方向。

12.如权利要求11所述的设备，其中所述第二方向与所述第一方向相差180度。

13.如权利要求11所述的设备，其中通过铰接耦合将所述加载板在一端耦合到所述主体，并且所述第二方向是远离所述铰接耦合的方向。

14.如权利要求11所述的设备，其中通过铰接耦合将所述加载板在一端耦合到所述主体，并且当电路装置被加载到所述设备中时，所述电路装置朝所述铰接耦合偏置。

15.一种方法，包括：

将电路装置插入插座，所述插座包括触点区域和多个触点，所述多个触点各通过所述多个触点开口的相应触点开口安置；

对所述电路装置施加第一力以使所述电路装置沿第一方向偏移；以及

通过所述电路装置上的加载板对所述电路装置施加第二力，所述第二力沿与所述第一方向不同的第二方向施加。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述第二方向与所述第一方向相差180度。

17.如权利要求15所述的方法，其中通过铰接耦合将所述加载板在一端耦合到所述主体，并且所述第二方向是远离所述铰接耦合的方向。

18.如权利要求11所述的设备，其中通过铰接耦合将所述加载板在一端耦合到所述主体，所述第一力使所述电路装置朝所述铰接耦合偏置。

19.一种系统，包括：

印刷电路板；

电路装置；以及

插座，安装在所述印刷电路板上并用作所述电路装置与所述印刷电路板之间的中介物，所述插座包括由多个触点定义的触点区域和对准特征，所述对准特征与所述触点区域相邻并从由所述触点区域定义的平面突出，其中所述多个触点的每个包括定向成沿远离所述对准特征的第一方向擦电路装置的触点的配合部分，所述插座还包括所述对准特征上的摩擦减少材料和加载板其中之一，所述加载板沿第二方向对所述电路装置施加驱动力，所述第二方向不同于所述第一方向。

20.如权利要求19所述的系统，其中对于所述插座包括摩擦减少材料的情况，所述摩擦减少材料在所述设备可能承受的预计的处理温度是稳定的。

21.如权利要求19所述的系统，其中对于所述插座包括加载板的情况，所述第二方向与所述第一方向相差180度。