CN102544902A - 插槽及具有插槽的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及插槽及具有插槽的装置。一种用于提供封装与电路板之间的电连接的插槽，所述插槽包括封装安装区，在该封装安装区中安装所述封装；以及各向同性弹性体，该各向同性弹性体设置在所述封装安装区上并且具有沿着所述封装的四面的侧壁的连续形状，以按压所述封装的四面的侧壁。

Description

插槽及具有插槽的装置

技术领域

在此讨论的实施方式涉及用于提供封装与电路板之间的电连接的插槽以及具有该插槽的装置。

背景技术

已知焊盘网格阵列(LGA)插槽用于容纳包含诸如CPU(中央处理单元)和芯片组的电子部件的封装，以将封装电连接到诸如系统板的电路板。

LGA插槽具有后侧导电端子(后侧触点)，后侧导电端子排列在插槽板的后侧上并且被配置使得后侧触点位于印制电路板的导电焊盘上。LGA插槽还设置有前侧导电端子(前侧触点)，前侧导电端子排列在插槽板的前侧上，以便连接到各个后侧触点。前侧触点被配置为连接到安装于其上的封装的导电焊盘。因此，封装和印制电路板经由LGA插槽电连接。

近年来，已经采用单个封装内包括多个处理器核的多核技术。多核技术增加了整个处理器的处理能力，由此保证了性能的改善。然而，随着处理器核数量的增加，端子数量也随之增加并且封装趋于变得更大。

因此，随着封装尺寸的增加，制造容差变大且与插槽相关的位置容差也由此变大。这就引发了如下问题，即封装与插槽之间的对齐(对中)变得困难。日本待审专利公开NO.2000-133397和2004-14470是相关技术的示例。

发明内容

本发明的目的是提供便于封装对齐的插槽和电子装置。

根据实施方式的一个方面，提供了一种用于提供封装与电路板之间的电连接的插槽，所述插槽包括安装所述封装的封装安装区和设置在所述封装安装区上的各向同性弹性体，所述各向同性弹性体具有沿着所述封装的四面的侧壁的连续形状，以按压所述封装的四面的侧壁。

通过权利要求书中具体指出的要素和组合可以实现并获得本发明的目的和优点。

应当理解的是，前面的一般描述和后面的详细描述都是示例性和解释性的，并不是对所要求保护的本发明的限制。

附图说明

图1A是例示了对比示例的插槽的结构的平面图。

图1B是例示了对比示例的封装的结构的平面图。

图2A是例示了根据第一实施方式的插槽的结构的示图。

图2B是例示了根据第一实施方式的各向同性弹性体的结构的示图。

图3例示了安装在根据第一实施方式的插槽上的封装。

图4例示了安装在根据第二实施方式的插槽上的封装。

图5A例示了安装在根据第三实施方式的插槽上的封装。

图5B是例示了根据第三实施方式的各向同性弹性体的结构的示图。

图6A例示了各向同性弹性体的截面图的第一示例。

图6B例示了各向同性弹性体的截面图的第二示例。

图6C例示了各向同性弹性体的截面图的第三示例。

图7例示了应用于电子装置的本发明的第一示例。

图8例示了应用于电子装置的本发明的第二示例。

具体实施方式

此后将参考附图详细描述本发明的实施方式。图1A和图1B是分别例示了对比示例的插槽的结构和封装的结构的平面图。

如图1A所示，插槽80包括封装安装区81，封装安装区81由四面的侧壁81a到81d围绕。具有开口82的插槽板84被设置在封装安装区81上。插槽板84设置有许多前侧导电端子84p(为了清楚起见，仅仅例示出一些端子)。前侧导电端子(前侧触点)84p被设置成与封装10的各个导电焊盘14相对。

如图1B所示，封装10包括电子部件安装区12。多个电子部件15a被设置在电子部件安装区12的后侧上(图中的前侧)，而CPU 15b设置在电子部件安装区12的前侧(图中的后侧)。当将封装10安装在插槽80上时，电子部件安装区12的后侧(图中的前侧)与封装80的开口82相对，使得多个电子部件15a容纳在开口82内。

此外，如图1A所示，由树脂、金属片等制成的压簧85a到85d设置在封装安装区81的侧壁81a和81b上，按照彼此垂直的两个方向延伸。压簧85a到85d各个的一端嵌入侧壁81a和81b内。随后，在封装10安装在插槽80上时，压簧85a和85b沿朝向侧壁81c的方向按压封装10的侧壁10a，而压簧85c和85d沿朝向侧壁81d的方向按压封装10的侧壁10b。

因此，借助朝向在沿着侧壁81c的线与沿着侧壁81d的线之间的交叉点(交叉角)P施加的力，封装10相对于插槽80对齐(对中)。然而，在这种结构中，压簧85a到85d仅在封装10的部分侧壁上施加力，而不是对封装10的侧壁10a到10d的整个表面施加均匀的力。

为了解决这个问题，可以在四面的侧壁81a到81d的每一个上设置压簧。然而，如上文所述，由于容差因这种封装具有尺寸增加的趋势而变得更大，所以已经变得难以计算每个压簧的弹力。

此外，封装由陶瓷等制成，并且因为封装加工中的几何精度差，所以仅能按照居中对齐来制造。另一方面，插槽是按照端面对齐来设计的。因此，当容差大时，难以将封装的轮廓与插槽的端面对齐。因此，封装10可能没有居中或者可能旋转，这就导致未对准。

下面参照图2A到图8，描述如何通过对封装10的侧壁10a到10d的整个表面施加均匀的力来使封装相对于插槽对齐(居中)。

图2A和图2B是根据第一实施方式的、分别用于说明插槽的结构和各向同性弹性体的结构的示图。在下文的描述中，利用图2B中例示出的封装10来对封装进行说明。

如图2A所示，插槽20包括封装安装区21，封装安装区21由四面的侧壁21a到21d围绕。具有开口22的插槽板24被设置在封装安装区21上。插槽板24设置有许多前侧导电端子(前侧触点)24p，为了清楚起见，仅仅例示出了一些端子。前侧触点24p被设置成与封装10的各个导电焊盘14相对。

各向同性弹性体25被设置在封装安装区21上。在将封装10安装到封装安装区21内时，使用工具(fixture)等让各向同性弹性体25径向扩张。

如图2B所示，各向同性弹性体25形成为具有四面的连续壁25a到25d的框架形状，四面的连续壁25a到25d沿着封装10的四面的侧壁10a到10d和封装安装区21的四面的侧壁21a到21d延伸。此外，各向同性弹性体25可以是诸如圆环或者多边形环的任何其他形式，只要它中心具有开口即可，该开口弹性变形以容纳封装10。

此外，各向同性弹性体25由各向同性弹性材料制成，各向同性弹性材料具有不根据负载的方向而变化的变形响应。各向同性弹性材料的示例是诸如硅橡胶的各向同性弹性橡胶、各向同性弹性树脂或者内部密封有气体或诸如硅油的液体的各向同性弹性管。在使用各向同性弹性管时，应当预先考虑期望该管的弹性形变所需的弹性模数和密封量。

图3是用于说明安装在根据第一实施方式的插槽上的封装的示图。图3例示出安装在插槽上并且容纳在封装安装区21内的封装10。

设计各向同性弹性体25时，考虑各向同性弹性体25的厚度与弹性形变之间的平衡，使得安装封装10时，封装10、各向同性弹性体25以及侧壁21a至21d紧配合。此外，在不影响弹性形变的情况下，各向同性弹性体25可粘附固定于封装安装区21，或者另选地，可固定地保持在封装安装区21与封装10之间且与它们紧密接触。

因此，通过在将封装10装配到封装安装区21内或者安装在电子设备上时(如下文所述)施加的压力，各向同性弹性体25可在所有方向上均匀变形。此外，各向同性弹性体25的四侧25a到25d可以对安装在封装安装区21上的封装10的侧壁10a到10d的整个表面施加均匀压力。

因此，各向同性弹性体25可以施加从四面均匀按压封装10的力，由此确保封装10的中心与插槽20的中心之间的对齐。因此，不论封装10或者插槽20的制造容差或者位置容差如何，都可以实现插槽20的前侧触点24p与封装10的导电焊盘14之间的可靠电连接。

图4是用于说明安装在根据第二实施方式的插槽上的封装的示图。如图4所示，插槽30包括封装安装区31，封装安装区31由四面的侧壁31a到31d围绕。与第一实施方式类似，具有多个前侧触点的插槽板被设置在封装安装区31上。

在本实施方式中，各向同性弹性体35可以与第一实施方式中描述的各向同性弹性体相同。如图4所示，各向同性弹性体35形成为具有四面的连续壁35a到35d的框架形状，四面的连续壁35a到35d沿着封装10的四面的侧壁10a到10d和封装安装区31的四面的侧壁31a到31d延伸。

此外，在本实施方式中也同样是各向同性弹性材料35可以由诸如硅橡胶的各向同性弹性橡胶、各向同性弹性树脂或者内部密封有气体或诸如硅油的液体的各向同性弹性管制成。由于封装10是由陶瓷等制成的，所以四面的侧壁10a到10d不具有平滑表面。使用各向同性弹性管作为各向同性弹性体35使得沿着侧壁10a到10d配合更紧密。

此外，在侧壁31a到31d上设置施力部件，以便将各向同性弹性体35的四面35a到35d挤压在各个侧壁31a到31d上。在本实施方式中，虽然使用片簧36a到36d作为施力部件的示例，但也可使用诸如卷簧的其他弹簧。在利用片簧36a到36d的作用力挤压封装10的同时，各向同性弹性体35也由此而固定地保持。

因此，施力部件的使用使得无论封装10、插槽30或者各向同性弹性体35的制造容差或者位置容差如何，各向同性弹性体35与插槽30之间都更紧地配合。此外，各向同性弹性管和施力部件的组合使用可以进一步改善各向同性弹性体35与插槽30之间的配合。

因此，各向同性弹性体35可以施加均匀按压封装10的四面的侧壁10a到10d的力，由此确保封装30的中心与插槽10的中心之间的对齐。因此，可以实现插槽30的前侧触点与封装10的导电焊盘14之间的可靠电连接。此外，改善配合可以防止可能因封装10在安装后发生旋转而导致的未对齐。

图5A是用于说明安装在根据第三实施方式的插槽上的封装的示图，而图5B是用于说明根据第三实施方式的各向同性弹性体的结构的示图。如图5所示，插槽40包括封装安装区41，封装安装区41由四面的侧壁41a到41d围绕。与第一实施方式类似，具有多个前侧触点的插槽板设置在封装安装区41上。

多个凹槽48a到48h形成在侧壁41a到41d上。每个凹槽形成为空隙，该空隙用于容纳由于在安装封装10期间为了便于各向同性弹性体45的径向扩张而施加的力而发生弹性形变的各向同性弹性体45的一部分。凹槽的尺寸和形状可以根据要施加的弹力或者针对各向同性弹性体45的材料选择而做出适当修改。

此外，在本实施方式中也同样是各向同性弹性体45可以与第一和第二实施方式中所描述的各向同性弹性体相同。如图5B所示，各向同性弹性体45形成为具有四面的连续壁45a到45d的框架形状，四面的连续壁45a到45d沿着封装10的四面的侧壁10a到10d和封装安装区41的四面的侧壁41a到41d延伸。

各向同性弹性体45被设计为比第一和第二实施方式中的各向同性弹性体更长，以使得各向同性弹性体45变形到凹槽48a到48h中。此外，在本实施方式中也同样是各向同性弹性材料45可由诸如硅橡胶的各向同性弹性橡胶、各向同性弹性树脂或者内部密封有气体或诸如硅油的液体的各向同性弹性管制成。

因此，使用凹槽48a到48h便于利用工具等使各向同性弹性体45径向扩张，从而可以易于安装封装10。

图6A到图6C是各向同性弹性体的截面图。图6A例示了具有圆形横截面形状的各向同性弹性体55a。例如，具有圆形横截面形状的各向同性弹性体55a便于封装10的安装，并且容易根据封装10的侧壁和封装安装区的侧壁发生变形。因此，可以以好的精度按压封装10。下面对图7进行详细描述。

横截面形状可以是多边形。作为图6B所示的示例，可以使用具有正方形横截面形状的各向同性弹性体55b。具有正方形横截面形状的各向同性弹性体55b与封装安装区的侧壁进行面接触，并且易于根据封装10的侧壁变形，由此保证以好的精度按压所述封装。六边形或者八边形的横截面以与圆形横截面相同的方式便于封装10的安装，并且可以易于根据封装10的侧壁和封装安装区的侧壁发生变形。

此外，当在第一实施方式和/或第二实施方式中使用各向同性弹性体55a、55b时，各向同性弹性体55a、55b形成为内径等于或者稍微小于封装10的外径且外径等于或者稍微小于封装安装区的侧壁尺寸的框架形状。此外，当在第三实施方式中使用各向同性弹性体55a、55b时，如上文所述，考虑凹槽48a到48h中所允许的变形来形成各向同性弹性体55a、55b的尺寸。

因此，可以改善封装10与封装安装区的侧壁之间的配合，由此防止可以因封装10在安装后发生旋转而导致的未对齐。

图6C例示了具有梨形横截面的各向同性弹性体55c。当通过压力施加机构将插槽固定在电路板上时，各向同性弹性体55c的横截面下部551因施加至各向同性弹性体55c的横截面上部55u的力而弹性变形。此外，横截面上部55u和横截面下部551各可以具有除了如图所示的圆形以外的形状，但可以形成为多边形。利用这种结构，能够实现插槽与封装10之间的对齐(居中)。下面对图8进行详细描述。

此外，当在第一实施方式和/或第二实施方式中使用各向同性弹性体55c时，各向同性弹性体55c形成为(横截面下部551的)内径等于或者稍微小于封装10的外径，且(横截面下部551的)外径等于或者稍微小于封装安装区的侧壁的尺寸的框架形状。此外，当在第三实施方式中使用各向同性弹性体55c时，如上文所述，考虑凹槽48a到48h中所允许的变形来形成各向同性弹性体55c的尺寸。

因此，各向同性弹性体55c的横截面下部551使得封装10与封装安装区的侧壁之间的配合改善，由此防止可能因封装10在安装后发生旋转而导致的未对齐。

各向同性弹性体的横截面形状不限于上文所述，并且可根据如何施加弹力来使用各种形状。此外，各向同性弹性体的每个面不需要形成有相同宽度，并且可依据中心位置进行修改。

图7例示了应用于电子装置的第一示例。如图7所示，电子装置60是诸如电路板、具有电路板的计算机等的装置。电子装置60至少包括插槽50、封装10、作为电路板的系统板61、压力施加机构62以及背板63。压力施加机构62是盖、散热器等。

插槽50可采用第一实施方式到第三实施方式中任何一个所述的插槽。虽然图7中的各向同性弹性体被描述为是具有图6A所示的圆形横截面形状的各向同性弹性体55a，但相同的描述也适用于图6B所示的具有多边形横截面形状的各向同性弹性体55b，在此不对其进行深入例示或者描述。

使用工具等，使具有圆形横截面形状的各向同性弹性体55a径向扩张。接着，将封装10安装到各向同性弹性体55a中央的空间内，使得封装10的导电焊盘14与插槽50的各个前侧触点54p相对。

将插槽50可移除地或者可更换地附接于系统板61上。接着，将系统板61的多个导电焊盘64与插槽50的后侧触点58p对齐。

将背板63设置在系统板61的与安装封装的那面相反的面上。背板63用于防止系统板61翘曲。将多个螺栓67a和67b压配合到系统板61中并且插入系统板61和压力施加机构62的孔内(在此未示出)。

随后，将压力施加机构62定位于封装10的前表面上，并且将螺母68a和68b与卷簧69a和69b一起拧到多个螺栓67a和67b上。因此，通过压力施加机构62从上部位置施加的力，将设置在压力施加机构62与背板63之间的系统板61、封装10以及插槽50压紧。

当压力施加机构62施加压力时，各向同性弹性体55a被挤压在封装安装区51的侧壁51h上，并且根据封装10的侧壁和封装安装区的侧壁51h发生弹性形变。因此，封装10的宽度S2由于刚性不会改变，但各向同性弹性体55a的每个侧面的宽度S1均匀地改变。

因此，凭借在安装封装10的过程中封装10内的应力以及由压力施加机构62施加的压力，各向同性弹性体55a可以与封装10紧配合，以便均匀按压封装10的四面的侧壁，由此确保封装10与封装安装区51之间的对齐(居中)。

此外，当压力施加机构62施加压力时，具有弹性的前侧触点54p被压向多个导电焊盘14并与其接触，从而建立电连续性。类似的是，具有弹性的后侧触点58p被压向多个导电焊盘64并与其接触，从而建立电连续性。因此，插槽50使得在封装10与系统板61之间建立可靠电连接。

图8例示了应用于电子装置的第二示例。图8例示的电子装置70与图7例示的电子装置60的不同之处仅在于：各向同性弹性体被描述为具有图6C所例示的梨形横截面的各向同性弹性体55c，而其他结构与图7例示的相同。

如图8中所示，在各向同性弹性体55c的外围与封装10的外围之间设置间隙D1。根据各向同性弹性体55c的弹性模数和对应力的变形，预先定义间隙D1。

接着，将封装10安装到各向同性弹性体55c的中央的空间内，使得封装10的导电焊盘14与插槽50的各个前侧触点54p相对。因此，可以将封装10安装到封装安装区51内，而无需如图7所示利用工具等对各向同性弹性体55c进行径向扩张。

将插槽50可移除或者可更换地附接于系统板61上。接着，将系统板61的多个导电焊盘64与插槽50的后侧触点58p对齐。

背板63设置在系统板61的与安装有封装的那面相反的面上。背板63用于防止系统板61翘曲。将多个螺栓67a和67b压配合到系统板61中并且插入系统板61和压力施加机构62的孔(在此未示出)内。

随后，将压力施加机构62定位在封装10的前表面上，并且将螺母68a和68b与卷簧69a和69b一起拧到多个螺栓67a和67b上。因此，通过压力施加机构62从上部位置施加的力按压设置在压力施加机构62与背板63之间的系统板61、封装10以及插槽50。

当压力施加机构62施加压力时，会均匀按压各向同性弹性体55c的横截面上部55u，这导致横截面下部551变形且扩张。因此，横截面下部551会根据封装10的侧壁和封装安装区的侧壁51h发生弹性形变，由此消除间隙D1。因此，各向同性弹性体55c的横截面下部551可与封装10紧配合，从而从四面均匀按压封装10。

就是说，虽然封装10的宽度S2因刚性不会发生改变，但各向同性弹性体55c的横截面下部551的每个侧面的宽度均匀改变，由此确保封装10与各向同性弹性体55c之间的紧配合。因此，借助来自压力施加机构62的压力，封装10可以与封装安装区51对齐(居中)。

此外，当压力施加机构62施加压力时，具有弹性的前侧触点54p被压向多个导电焊盘14并与其接触，从而建立电连续性。类似的是，具有弹性的后侧触点58p被压向多个导电焊盘64并与其接触，从而建立电连续性。

因此，插槽50使得在封装10与系统板61之间建立可靠电连接。

借助各向同性弹性体，根据本发明的插槽和电子装置可以从四面均匀按压封装。因此，无论封装的容差如何，该封装都可以与插槽对齐，由此确保封装与插槽之间的可靠电连接。

这里引用的所有示例和条件语言目的都是用于教学目的，以辅助读者理解发明人为了促进本领域发展而作出的发明和概念，并且所有示例和这里引用的条件语言都是要解释为并不限于这种具体引用的示例和条件，并且说明书中的这种示例的组织也不涉及对本发明的优劣的展示。尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对其作出各种改变、代替和变更。

Claims (12)

1.一种用于提供封装与电路板之间的电连接的插槽，所述插槽包括：

封装安装区，在该封装安装区中安装所述封装；以及

各向同性弹性体，该各向同性弹性体设置在所述封装安装区上，并且具有沿着所述封装的四面的侧壁的连续形状，以按压所述封装的四面的侧壁。

2.根据权利要求1所述的插槽，所述插槽还包括多个施力部件，所述施力部件设置在所述封装安装区的四面的侧壁上，以从四面按压所述各向同性弹性体。

3.根据权利要求1所述的插槽，其中，所述封装安装区具有在各面的侧壁内形成的至少一个凹槽。

4.根据权利要求1所述的插槽，其中，所述各向同性弹性体具有圆形、多边形或者梨形横截面。

5.根据权利要求1所述的插槽，其中，所述各向同性弹性体由各向同性弹性橡胶或者各向同性弹性树脂制成。

6.根据权利要求1所述的插槽，其中，所述各向同性弹性体是内部密封有液体或者气体的管。

7.一种电子装置，所述电子装置包括：

电路板；

封装；以及

插槽，该插槽用于提供所述封装与所述电路板之间的电连接，

其中，所述插槽包括：

封装安装区，在该封装安装区内安装所述封装；以及

各向同性弹性体，该各向同性弹性体设置在所述封装安装区上，并且具有沿着所述封装的四面的侧壁的连续形状，以按压所述封装的四面的侧壁。

8.根据权利要求7所述的电子装置，其中，所述插槽还包括多个施力部件，所述施力部件设置在所述封装安装区的四面的侧壁上，以从四面按压所述各向同性弹性体。

9.根据权利要求7所述的电子装置，其中，所述封装安装区具有在各面的侧壁内形成的至少一个凹槽。

10.根据权利要求7所述的电子装置，其中，所述各向同性弹性体具有圆形、多边形或者梨形横截面。

11.根据权利要求7所述的电子装置，其中，所述各向同性弹性体由各向同性弹性橡胶或者各向同性弹性树脂制成。

12.根据权利要求7所述的电子装置，其中，所述各向同性弹性体是内部密封有液体或者气体的管。

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