CN101836513A - 印刷电路板单元和插座 - Google Patents

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Abstract

本发明提供印刷电路板单元和插座。第二基板(25)以沿其厚度方向自由地相对移位的方式由外框(28)支撑。通过第二基板(25)的移位，以均等的弹力将第二导电端子(27)的前端和第三导电端子(26)的前端朝向第二基板(25)按压。第二导电端子(27)与第三导电端子(26)以相同变形量发生变形。其结果是，从第一导电端子(33)到第二基板(25)为止的距离与从第四导电端子(35)到第二基板(25)为止的距离一致。因此，表面侧的所有第三导电端子(26)可靠地与第四导电端子(35)接触。背面侧的所有第二导电端子(27)可靠地与第一导电端子(33)接触。由各个第二导电端子(27)和第三导电端子(26)可靠地确保了电导通。可靠地避免了导通不良。

Description

印刷电路板单元和插座
技术领域
本发明涉及一种例如被夹在印刷线路板和LSI芯片封装体之间的插座。
背景技术
所谓岸面栅格阵列(LGA：Land Grid Array)插座已众所周知。该岸面栅格阵列插座用于LSI芯片封装体的安装。岸面栅格阵列插座经由背面侧导电端子被保持于印刷线路板上的导电焊盘，所述背面侧导电端子排列于插座基板的背面。在插座基板的表面排列有分别与背面侧导电端子连接的表面侧导电端子。表面侧导电端子保持LSI芯片封装体的导电端子。这样，在岸面栅格阵列插座的作用下，在电子部件封装体基板和印刷线路板之间确立电导通。
专利文献1：日本特开昭59-68187号公报
专利文献2：日本专利第2909570号公报
专利文献3：日本特开平8-250242号公报
插座基板具有在其外缘沿垂直方向立起的凸缘，所述插座基板经由所述凸缘被夹在印刷线路板和电子部件封装体基板之间。插座基板配置在距印刷线路板的表面和电子部件封装体基板的背面等距离的位置。导电焊盘从印刷线路板的表面以预定高度突出。另一方面，导电端子从LSI芯片封装体的背面以预定高度凹入。其结果是，背面侧导电端子被强制产生了比表面侧导电端子大的变形。表面侧导电端子的变形量减小。表面侧导电端子与LSI芯片封装体的导电端子之间的接触压力减小。导致在表面侧导电端子与LSI芯片封装体的导电端子之间发生导通不良。
发明内容
本发明正是鉴于上述实际情况而作出的，其目的在于提供一种能够可靠地避免导通不良的印刷电路板单元和插座。
为了达成上述目的，根据第一发明，提供一种印刷电路板单元，其特征在于，所述印刷电路板单元具有：第一基板；第一导电端子，所述第一导电端子配置于第一基板的表面；具有挠性的第二导电端子，所述第二导电端子与对应的第一导电端子接触；第二基板，所述第二基板以背面支撑第二导电端子；具有挠性的第三导电端子，所述第三导电端子配置于第二基板的表面，并与对应的第二导电端子连接；第四导电端子，所述第四导电端子与对应的第三导电端子接触；第三基板，所述第三基板以背面支撑第四导电端子；以及外框，所述外框被夹在第一基板和第三基板之间并支撑第二基板的外缘，所述外框允许第二基板沿第二基板的厚度方向相对移位。
在这样的印刷电路板单元中，第二基板以沿第二基板的厚度方向自由地相对移位的方式由外框支撑。通过第二基板的移位，以均等的弹力将第二导电端子的前端和第三导电端子的前端朝向第二基板按压。第二导电端子以与第三导电端子相同的变形量发生变形。其结果是，从第一导电端子到第二基板为止的距离与从第四导电端子到第二基板为止的距离一致。因此，表面侧的所有第三导电端子可靠地与第四导电端子接触。背面侧的所有第二导电端子可靠地与第一导电端子接触。利用各个第二导电端子和第三导电端子可靠地确保了电导通。可靠地避免了导通不良。
在这样的印刷电路板单元中，外框可以具有：外壁，所述外壁与第二基板的外缘抵接；第一突出壁，所述第一突出壁从外壁沿第二基板的表面向内侧突出；以及第二突出壁，所述第二突出壁从外壁沿第二基板的背面向内侧突出，并且在该第二突出壁与第一突出壁之间夹持第二基板。第二导电端子和第三导电端子可以由导电性弹性金属片构成。此外，第二导电端子和第三导电端子可以由导电性弹性材料构成。这样的印刷电路板单元可以组装到电子设备中。
根据第二发明，提供一种插座，其特征在于，所述插座具有：基板；具有挠性的第一导电端子，所述第一导电端子配置于基板的表面；具有挠性的第二导电端子，所述第二导电端子配置于基板的背面，并且与第一导电端子连接；以及外框，所述外框支撑基板的外缘，并允许基板沿该基板的厚度方向相对移位。这样的插座对实现上述的印刷电路板单元有很大帮助。
在这样的插座中，外框可以具有：外壁，所述外壁与基板的外缘抵接；第一突出壁，所述第一突出壁从外壁沿基板的表面向内侧突出；以及第二突出壁，所述第二突出壁从外壁沿基板的背面向内侧突出，并且在该第二突出壁与第一突出壁之间夹持基板。第一导电端子和第二导电端子可以由导电性弹性金属片构成。此外，第一导电端子和第二导电端子也可以由导电性弹性材料构成。
附图说明
图1是概要地示出本发明的一个具体例子所述的电子设备、即服务器计算机装置的外观的立体图。
图2是概要地示出本发明的一个实施方式所述的主板的结构的侧视图。
图3是概要地示出本发明的一个实施方式所述的主板的结构的垂直剖视图。
图4是主板的局部放大垂直剖视图。
图5是LGA插座的局部放大垂直剖视图。
图6是概要地示出在印刷线路板上配置有LGA插座的样态的局部放大垂直剖视图。
图7是概要地示出在印刷线路板上配置有LSI芯片封装体、导热器(Heat Spreader)和散热器(Heat Sink)的样态的局部放大垂直剖视图。
图8是概要地示出本发明的变形例所述的主板的结构的放大垂直剖视图。
图9是概要地示出本发明的另一实施方式所述的主板的结构的垂直剖视图。
图10是主板的局部放大垂直剖视图。
具体实施方式
以下，在参照附图的同时对本发明的实施方式进行说明。
图1概要地示出本发明的一个具体例子所述的电子设备，即服务器计算机装置11的外观。服务器计算机装置11具有壳体12。在壳体12内形成收纳空间。印刷电路板单元(即主板)配置于收纳空间中。后述的LSI(半导体集成电路)芯片封装体和主存储器安装于主板。LSI芯片封装体基于例如临时保存于主存储器的软件程序和数据执行各种运算处理。软件程序和数据也可以保存于同样被配置于收纳空间中的、被称作硬盘驱动装置(HDD，Hard Disk Drive)的大容量存储装置。这样的服务器计算机装置11例如搭载于机架(rack)。
如图2所示，对于本发明的一个实施方式所述的主板13，在LSI芯片封装体14和印刷线路板15之间夹有所谓的岸面栅格阵列(LGA)插座16。印刷线路板15采用树脂基板。在LGA插座16上保持有LSI芯片封装体17。LGA插座16和LSI芯片封装体17的详细内容在后面叙述。在LSI芯片封装体17上保持有热传导部件即导热器18。导热器18例如由铜之类的金属材料构成。
在导热器18上保持有散热部件即散热器21。散热器21具有与导热器18的朝上的表面平行地扩展的底板21a。从底板21a沿垂直方向立起多块散热片21b。散热片21b相互平行地扩展。在散热片21b相互之间形成空气的流通路径。将LSI芯片封装体17夹在散热器21和印刷线路板15之间。散热器21例如可以由铝或铜之类的金属材料成型而成。
散热片21与垫板22连结。垫板22重叠在印刷线路板15的背面。散热器21与垫板22连结时例如采用四根螺栓23。螺栓23确保与印刷线路板15的表面正交的姿势。各个螺栓23贯穿底板21a和印刷线路板15。螺栓23配置于LSI芯片封装体17的四角的外侧。螺栓23只要配置于LSI芯片封装体17的对角线的延长线上即可。
在各个螺栓23的螺栓头23a与底板21a之间夹持弹性部件24。该弹性部件24例如可以由在螺栓头23a与底板21a之间向伸长方向发挥弹力的螺旋弹簧(弦巻バネ：helical spring)构成。这样，散热器21即底板21a朝向印刷线路板15被按压。
如图3所示，LGA插座16例如具有矩形的插座基板25。插座基板25例如由具有挠性的树脂基板构成。在插座基板25的表面配置有导电端子26。在导电端子26上保持有LSI芯片封装体17。同样地，在插座基板25的背面配置有导电端子27。插座基板25利用导电端子27被保持于印刷线路板15。导电端子26、27由具有挠性的弹性金属片构成。导电端子26、27分别从插座基板25的表面和背面以预定的倾斜姿势立起。其结果是，导电端子26、27的前端分别在弹力作用下被按压于插座基板25的表面和背面。这样，导电端子26、27可靠地与LSI芯片封装体17和印刷线路板15接触。此外，插座基板25也可以采用绝缘性的金属基板。
LGA插座16具有从插座基板25的四边包围插座基板25外缘的外框28。外框28的上端和下端分别沿相互平行的虚拟平面扩展。外框28的上端保持LSI芯片封装体17。而外框28的下端被保持于印刷线路板15。如前所述，散热器21的底板21a朝向印刷线路板15作用按压力。按压力从底板21a传递给LSI芯片封装体17。这样，LGA插座16被按压于印刷线路板15的表面。
外框28形成有与插座基板25的外缘抵接的外壁29。从外壁29的上端向内侧突出形成第一突出壁31。从外壁29的下端向内侧突出形成第二突出壁32。这样，由外壁29、第一突出壁31和第二突出壁32形成长方体空间。插座基板25配置于该长方体空间。插座基板25被夹在第一突出壁31和第二突出壁32之间。在插座基板25的表面与第一突出壁31之间、以及插座基板25的背面与第二突出壁32之间确保预定间隙。这样，外框28采用使插座基板25在该插座基板25的厚度方向(即与印刷线路板15的表面正交的垂直方向)上自由移位的方式支撑插座基板25。
导电端子33配置于印刷线路板15的表面。LGA插座16的导电端子27被保持于导电端子33。LGA插座16的导电端子27与印刷线路板15上的导电端子33一一对应。另一方面，LSI芯片封装体17具有封装体基板34。封装体基板34例如采用玻璃陶瓷基板。导电端子35配置于封装体基板35的背面。导电端子35被保持于LGA插座16的导电端子26。封装体基板34的导电端子35与LGA插座16的导电端子26一一对应。
在封装体基板34的表面安装有LSI芯片36。在封装体基板34的表面且在LSI芯片36的周围保持有加强部件即加固构件(stiffener)37。加固构件37例如由铜之类的金属材料构成。在加固构件37上保持有上述的导热器18。同时，导热器18被保持于LSI芯片36的表面。也可以在LSI芯片36与导热器18之间夹持导热膏等其他导热材料。这样的导热材料使LSI芯片36与导热器18的接触面积增大。
如图4所示，在LGA插座16中，表面的导电端子26与背面的导电端子27相互连接。在此，导电端子26、27由一块弹性金属片构成。弹性金属片扩展成板状。其结果是，导电端子26、27一一对应。弹性金属片被保持于从插座基板25的表面贯穿到背面的贯通孔中。如上所述，在插座基板25的表面和背面，导电端子26、27相对于插座基板25的表面和背面以倾斜姿势立起。能够利用导电端子26、27的弹性即挠性使导电端子26、27与导电端子35、33可靠地接触。
由图4可以明确，导电端子33配置于印刷线路板15的表面。其结果是，导电端子33从印刷线路板15的表面以预定高度突出。另一方面，导电端子35埋设于封装体基板34。其结果是，导电端子35配置于从封装体基板34的背面凹入的位置。其结果是，导电端子35从封装体基板34的背面以预定深度向封装体基板34内后退。
对如上所述的主板13的组装方法进行说明。首先，如图5所示，准备LGA插座16。由于在导电端子26、27上尚未作用有弹力，因此插座基板25被保持于外框28的第二突出壁32。如图6所示，利用外框28将LGA插座16保持于印刷线路板15的表面。导电端子27配置于导电端子33上。其结果是，插座基板25沿与印刷线路板15的表面正交的垂直方向被提升。对导电端子27的前端朝向插座基板25的背面作用有预定弹力。
在LGA插座16上依次配置LSI芯片封装体17、导热器18和散热器21。其结果是，如图7所示，基于由底板21a作用的按压力，封装体基板34被保持于外框28的上端。导电端子26保持封装体基板34的导电端子35。这样，对导电端子26的前端和导电端子27的前端朝向插座基板25作用弹力。其结果是，插座基板25在导电端子33、35之间取得平衡。使从导电端子33到插座基板25为止的距离与从导电端子35到插座基板25为止的距离一致。这样组装好主板13。另外，组装也并不限定于上述顺序。
在如上所述的主板13中，LGA插座16的插座基板25被外框28支撑成可沿该插座基板25的厚度方向自由移位。通过插座基板25的移位，以均等的弹力将导电端子26的前端和导电端子27的前端朝向插座基板25按压。导电端子26以与导电端子27相同的变形量发生变形。其结果是，使从导电端子33到插座基板25为止的距离与从导电端子35到插座基板25为止的距离一致。因此，表面侧的所有导电端子26可靠地与导电端子35接触。背面侧的所有导电端子27可靠地与导电端子33接触。利用各个导电端子26、27可靠地确保了电导通。可靠地避免了导通不良。
而且，插座基板25由具有挠性的树脂基板构成。因此，即便是在例如因制造误差而使导电端子26相互之间或者导电端子27相互之间的高度不同的情况下，也能够使插座基板25挠曲。其结果是，对导电端子26的前端和导电端子27的前端最大限度地作用均等的弹力。与上述同样地，表面侧的所有导电端子26可靠地与导电端子35接触。背面侧的所有导电端子27可靠地与导电端子33接触。利用各个导电端子可靠地确保了电导通。可靠地避免了导通不良。
另一方面，例如将插座基板固定于外框不动的话，插座基板配置在距印刷线路板的表面和封装体基板的背面等距离的位置。如上所述，导电端子从印刷线路板的表面以预定高度突出，另一方面，导电端子埋设于封装体基板，这样的话，与插座基板的表面侧导电端子相比，插座基板的背面侧导电端子被强制地产生大的变形。表面侧导电端子的变形量减小。表面侧导电端子与封装体基板的导电端子之间的接触压力减小。在表面侧导电端子与封装体基板的导电端子之间发生导通不良。
如图8所示，插座基板25的外缘也可以被限定为朝向外框28的外壁29突出的弯曲面。插座基板25在弯曲面抵接于外壁29。此外，对与上述同等的构成和结构标以相同的参考符号。根据这样的LGA插座16，与插座基板25的外缘被限定为平坦面的情况相比，插座基板25的外缘与外框28的外壁29的接触面积减小。插座基板25的外缘与外框28的外壁29之间的摩擦减少。其结果是，插座基板25能够沿其厚度方向顺畅地移位。能够对导电端子26的前端和导电端子27的前端可靠地作用均等的弹力。
如图9所示，也可以将LGA插座16a取代上述的LGA插座16而组装于主板13中。在该LGA插座16a中，在插座基板25的表面配置导电端子41。在插座基板25的背面配置导电端子42。与上述同样地，导电端子41与导电端子42相互连接。导电端子41、42一一对应。如图10所示，在连接时，在插座基板25中形成贯通孔。贯通孔从插座基板25的表面贯穿到背面。利用该贯通孔使导电端子41与所对应的导电端子42一体形成。
导电端子41、42由导电性树脂或含有导电材料的橡胶之类的弹性材料构成。因此，导电端子41、42具有挠性。在橡胶内散布金属粒子之类的导电材料。在橡胶中含有体积率为例如90％以上的金属粒子。即，橡胶发挥所谓连接件的功能。金属粒子具有例如1μm左右的直径即可。利用金属粒子确立从LSI芯片封装体17的导电端子35到印刷线路板25的导电端子33的电导通。此外，对与上述同等的构成和结构标以相同的参考符号。
根据这样的LGA插座16a，与上述同样地，LGA插座16的插座基板25被外框28支撑成可沿该插座基板25的厚度方向自由移位。其结果是，基于插座基板25的移位，导电端子26的前端和导电端子27的前端以均等的弹力朝向插座基板25被按压。导电端子41以与导电端子42相同的变形量发生变形。其结果是，使从导电端子33到插座基板25为止的距离与从导电端子35到插座基板25为止的距离一致。因此，表面侧的所有导电端子41可靠地与导电端子35接触。背面侧的所有导电端子42可靠地与导电端子33接触。利用各个导电端子41、42可靠地确保了电导通。可靠地避免了导通不良。
另外，在如上所述的LGA插座16a中，插座基板25也可以采用例如线路板。此时，导电端子41与导电端子42可以利用在插座基板25内延伸的布线而相互连接。此外，导电端子41和导电端子42也可以采用所谓碳纳米管(Carbon Nanotube)之类的导电性弹性材料。

Claims (9)

1.一种印刷电路板单元，其特征在于，
所述印刷电路板单元具有：
第一基板；
第一导电端子，所述第一导电端子配置于所述第一基板的表面；
具有挠性的第二导电端子，所述第二导电端子与对应的所述第一导电端子接触；
第二基板，所述第二基板以背面支撑所述第二导电端子；
具有挠性的第三导电端子，所述第三导电端子配置于所述第二基板的表面，并与对应的所述第二导电端子连接；
第四导电端子，所述第四导电端子与对应的所述第三导电端子接触；
第三基板，所述第三基板以背面支撑所述第四导电端子；以及
外框，所述外框被夹在所述第一基板和所述第三基板之间并支撑所述第二基板的外缘，所述外框允许所述第二基板沿所述第二基板的厚度方向相对移位。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板单元，其特征在于，
所述外框具有：
外壁，所述外壁与所述第二基板的外缘抵接；
第一突出壁，所述第一突出壁从所述外壁沿所述第二基板的表面向内侧突出；以及
第二突出壁，所述第二突出壁从所述外壁沿所述第二基板的背面向内侧突出，并且在该第二突出壁与所述第一突出壁之间夹持所述第二基板。
3.根据权利要求1所述的印刷电路板单元，其特征在于，
所述第二导电端子和所述第三导电端子由导电性弹性金属片构成。
4.根据权利要求1所述的印刷电路板单元，其特征在于，
所述第二导电端子和所述第三导电端子由导电性弹性材料构成。
5.一种电子设备，其特征在于，
所述电子设备具有权利要求1所述的印刷电路板单元。
6.一种插座，其特征在于，
所述插座具有：
基板；
具有挠性的第一导电端子，所述第一导电端子配置于所述基板的表面；
具有挠性的第二导电端子，所述第二导电端子配置于所述基板的背面，并且与所述第一导电端子连接；以及
外框，所述外框支撑所述基板的外缘，并允许所述基板沿所述基板的厚度方向相对移位。
7.根据权利要求6所述的插座，其特征在于，
所述外框具有：
外壁，所述外壁与所述基板的外缘抵接；
第一突出壁，所述第一突出壁从所述外壁沿所述基板的表面向内侧突出；以及
第二突出壁，所述第二突出壁从所述外壁沿所述基板的背面向内侧突出，并且在该第二突出壁与所述第一突出壁之间夹持所述基板。
8.根据权利要求6所述的插座，其特征在于，
所述第一导电端子和所述第二导电端子由导电性弹性金属片构成。
9.根据权利要求6所述的插座，其特征在于，
所述第一导电端子和所述第二导电端子由导电性弹性材料构成。
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