CN1505210A - 搭接排板栅格阵列插座的触头 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种在搭接排板格栅阵列插座内使用的触头(90)，其包括限定支撑体平面的支撑体(94)。该支撑体具有相对的侧端(114，116)以及从一侧端以一定角度突出的基部(106)。该基部向上延伸至可偏转弯曲部分(200)，触头梁(112)从该可偏转弯曲部分以一定角度延伸至基部。触头梁具有尖端(146)，该尖端构造成和安装在搭接排板格栅阵列插座内的处理器啮合。

Description

搭接排板栅格阵列插座的触头

技术领域

本发明涉及一种在将处理器连接至电路板的插座内使用的电气触头。

背景技术

许多诸如计算机之类的大型电子装置使用插座连接各种电子元件。例如，插脚栅格阵列(PGA)插座用于将例如处理器的电子封装连接至印刷电路板。PGA插座有助于处理器上的多个插脚和电路板上的多个触头之间的电气连接。PGA插座采用在基板上滑动、从而在打开和闭合位置之间运动的壳盖。该滑动运动例如可以由杆致动。壳盖具有构造成与处理器上的插脚阵列相匹配的孔阵列。类似地，基板具有构造成用以接收处理器的插脚阵列的插脚容纳腔阵列。通过首先放置处理器，使其插脚滑动插入壳盖的孔内而将处理器与插座配合。在壳盖处于打开位置时，处理器插脚通过壳盖的孔进入基板的插脚容纳腔内，但是没有电气连接至基板的插脚容纳腔。

当壳盖滑至闭合位置时，处理器插脚电气连接至基板插脚容纳腔内的触头。触头具有弹性接收其间的处理器插脚的触指。但是该PGA基板和壳盖的设置需要使用诸如杆组件之类的机构，由此引起了需要增加额外部件以及制造成本的问题。此外由于触头上的触指必须相互向外挠曲以接收处理器插脚，因此PGA基板和壳盖的设置也需要用于触头的额外的空间。如果应用在空间非常珍贵的场合，诸如桌上型电脑和膝上型电脑的底板上，则这些不足就会变得非常麻烦。

因此，研究出搭接排板格栅阵列(LGA)插座，其仅需要垂直施压便可使得处理器和电路板电气连接。LGA插座不需要杆机构，并且可以使用在对空间要求更为迫切的场合。但是LGA插座需要对处理器持续地施以垂直压力以维持处理器和电路板之间适当的连接。

图1和图2示出了包括表面安装型搭接排板格栅阵列(LGA)插座11的电气系统10。该电气系统10还包括安装有插座11的电路板12，和安装至插座11的处理器18。插座11包括框架14、壳体16(见图2)和偏压弹簧臂20。框架14包括孔86的阵列，其中固定有与设置在处理器1 8底部上的触头样式相应的插座触头。偏压弹簧臂20相对于插座11放置和定位处理器18，使得处理器触头定位并且啮合插座触头，从而辅助处理器18和电路板12之间的电气连接。当壳体16位于框架14内且处理器18位于壳体16上时，处理器和插座触头在所期望的垂直负载作用之下位于电路板和处理器之间。

但是，现有LGA插座触头具有诸如偏转范围有限的一些局限。尤其是，当处理器位于插座的顶部上之后，处理器施加一个法向力而使插座触头在第一和第二接触位置之间偏转。偏转的范围决定了各个元件，例如插座、处理器以及电路板的一定公差。传统的LGA插座触头具有一限定的偏转范围，所述的偏转对元件的公差进行了所不希望的范围狭窄的限制。此外，传统的插座触头可以出现过压，而使得它们在处理器从插座中拆除后不能完全返回至其不受偏压的第一位置。

因此需要一种克服上述问题的LGA插座触头。

发明内容

本发明通过提供一种在搭接排板格栅阵列插座内使用的触头。该触头包括限定支撑体平面的支撑体。支撑体具有相对的侧端和从一个侧端以一定角度伸出的基部。该基部向上延伸至可偏转的弯曲部分，并且，触头梁从该可偏转弯曲部分以一定角度延伸至基部。触头梁具有尖端，其构造成和安装在搭接排板格栅阵列插座内的处理器相互啮合。

附图说明

图1是使用根据本发明的触头的电气插座系统的透视图；

图2是固定根据本发明的触头的框架的透视图；

图3是根据本发明的触头的前视图；

图4是根据本发明的触头的底视图；

图5是根据本发明的触头的侧视图；

图6是根据本发明的触头的透视图；

图7是安装在壳体内的触头的剖视图；

图8是位于根据本发明的框架和壳体内的触头的剖视图；以及

图9是安装在壳体和框架内的处理器的剖视图。

具体实施方式

图3示出了根据本发明的实施例所形成的触头90的前视图。触头90由金属制成，具有带有平行的第一和第二侧边114和116以及平行的顶和底端118和122的、大体为矩形的支撑体94。形成有弯曲底部110，其从底端122开始延伸以将圆柱形焊球垫98与支撑体94结合在一起，并且焊球垫98彼此垂直定位。焊球垫98构造成用以接收球形焊球154。操作中，焊球154用于将壳体16(见图2和图7)安装至电路板12(图1)，并使得触头90和电路板12之间进行电气连接。例如可以选择焊球154以进行SnPb或Pb自由处理。在焊料流回后，焊球154要比图3所示的形状更加成椭圆。焊球垫98是弹性的，以提供触头90和电路板12之间的收缩和膨胀的公差。

矩形支撑体94具有两个在第一侧114开槽的间隙102。弯曲臂104从支撑体94开始在间隙102之间横向延伸，并且接合基部106。臂104连接支撑体94和基部106，使得臂104和基部106以彼此间稍大于90度的角度定向。仅通过示例方式，基部106可以相对于支撑体94形成91-98度的角度。基部106稍稍延伸至支撑体94的顶端118之上。形成有触头梁112，并且其从基部106开始在弯曲部分200处以大体为40-45度的角度沿着水平轴170延伸至支撑体94的顶端118。操作中，触头梁112延伸出孔86(图2和图7)并且被处理器18(图1)偏转。

支撑体94也具有在第一和第二侧114和116上彼此相对形成并且相对向外延伸的保持凸块158。操作中，当触头90插入孔86(图2和图7)时，保持凸块158抵靠地啮合孔86的壁以将触头90保持在孔86内。保持凸块158沿着第一和第二侧114和116以一定距离均匀地分隔开，并且在第一和第二侧上彼此相对，以通过孔86的壁以及通过与电路板12(图1)和处理器18(图1)接触而均匀地分散施加于触头90上的压力。这样，保护块158防止支撑体94弯曲。

图4示出不带有焊球154的图3触头90的底视图。图4更好地示出了支撑体94至基部106的角度定位。组装期间，触头90插入壳体16(图2和图7)内的孔86(图2和图7)内，使得支撑体94和基部106保持在孔86内。由于孔86大体由直角限定，因此孔86的壁抵靠地在箭头F的方向上向内弯曲靠近第二侧116的支撑体94，使得支撑体94和基部106以更接近90度的角度定向。这样，触头90抵靠地安放在孔86内。

此外，由于支撑体94和基部106以钝角定向，触头90占用较少空间并且能放置在更小的孔86(图2和图7)内。这样，在壳体16(图2和图7)内可以放置更多的孔86和更多触头90。

触头梁112包括带有外侧壁138的第一部分126。外侧壁138设置在带有基部106的端部130的平面内。具有外侧壁142的第二部分134从第一部分126开始在远离支撑体94的方向上延伸。第二部分134的外侧壁142沿着横轴174与第一部分126的外侧壁138形成钝角。矩形触头尖端146通过具有外侧壁150的第二部分134延伸，外侧壁150与第二部分126的外侧壁138基本平行。

操作中，处理器18(图1)施加一垂直的法向力于触头尖端146上。该垂直的法向力朝焊球垫98向下弯曲触头梁112，使得触头梁112吸收第一部分126与基部106啮合处的向外伸展的力。垂直的法向力也弯曲触头梁112，使得触头尖端146从基部106在箭头C方向上向前延伸。但是由于第一和第二部分126和134之间的钝角，垂直的法向力也在E箭头方向上给第二部分126施加一扭转力，使得触头尖端146和第二部分126在箭头B所示方向上支撑体94偏转。

由于触头90都保持在壳体16内的排阵列内(图2和图7)，如果触头梁112足够长并且仅向下偏转，则在C箭头方向上能被偏转，使得一排上的相邻触头90彼此接触。这样，得到仅向下偏转且在箭头C方向上限制触头梁112长度的触头梁112。但是，由于第二部分134和触头尖端146在B箭头方向上部分偏转，可以使用更长的触头梁112在不带有在相邻列上彼此接触的触头梁112的情况下啮合处理器18(图1)。例如，触头梁112可以与支撑体94一样长。触头梁112增加的长度使得触头梁112具有更大的强度，从而能够在更大的垂直范围内偏转。触头梁112增加的长度还能使触头梁112具有更大的强度，从而使得触头梁112能够在从触头梁112处取消垂直的法向力时偏转回它的原始不偏移的位置。

此外，由于触头梁112吸收扭转力以及悬臂力，与触头梁112仅吸收悬臂力相比，触头梁112可通过弯曲存储更多的能量。通过存储更多的能量，触头梁112能够在更大的垂直范围内被弯曲，通过释放垂直的法向力，能够释放更多的能量并且由此能够返回至它的初始不发生偏压的位置。

图5为图示出图4的触头90的侧视图，图6图示出图4的触头90的透视图。如图所示，触头梁112的第一和第二部分126和134共用沿平面设置的公共上表面162。操作中，当处理器18(图1)位于触头90的顶部上时，由处理器18(图1)施加在触头尖端146的垂直法向力在箭头D方向上向下、在箭头B方向上向外、在C箭头方向上向前偏转触头梁112(图6)。

图7示出了当触头90位于孔86内时的触头90。每一孔86接收一个触头，其大小能适当地将触头90容纳、保持并固定在希望的位置上。此时处理器18(图1)还没有位于壳体16的顶部上。因此，触头90位于不发生偏转的第一接触位置处。当处理器18降低到壳体16的顶部上时，处理器18在箭头A方向上将触头梁112偏转到第二接触位置处。

触头梁112从壳体16的上表面82延伸。如图所示，当触头90位于第一接触位置时，每一触头90具有从焊球154的端部至触头尖端146侧的不承受负载时的触头高度96。当触头90偏转至第二位置时，触头90具有比不承受负载时的触头高度96小的承受负载时的触头高度(图中未示出)。在承受负载时的触头高度的情况下，触头梁112的弹性偏向导致在触头90和处理器18之间具有触头力。选择触头90以提供可满足特定应用中对阻抗、电感以及电容的要求的几何形状。

图8示出了在壳体16焊接至电路板12(图1)之前插座11的横剖视图。如图所示，壳体16下降至框架14内，使得焊球154经由一预定的间隔延伸在框架14的底表面之下，以有助于将焊球154焊接到电路板12上。触头梁112在不承受负载时的触头高度下向上延伸。在带有如上所述的框架14和壳体16的插座11定位并且放置在电路板12上之后，壳体16可以焊接至电路板12。

接下来，如图9所示，处理器18放置在框体14内。一旦处理器18放置在框架14之内，可使用夹紧机构(未示出)将处理器18向下压入正确的位置内并且对触头梁12提供希望的偏向力。夹紧机构也可以包括散热片。这样，夹紧机构将处理器18推向触头梁112，直到处理器18停在框架14的架子44上。由于处理器18啮合触头梁112，处理器18供应朝向触头梁112的垂直法向力并偏转触头梁112。触头90由此啮合处理器18和电路板12(图1)，并且电气连接处理器18和电路板12。

进一步施加的夹紧力将进一步将触头梁112弯曲到第二接触位置，并且同时向下推压框架14，直到框架14的底表面30邻接电路板12(图1)。在框架14抵靠电路板12之后，对处理器18施加任何夹紧力都不会导致触头梁112越过第二接触位置而进一步偏向，该力将会传送至框架14和电路板12。这样，焊球154所受到的力得到控制并且被限制在预定水平。

架子44具有架高度46，其大小允许触头梁112偏向至第二接触位置并且不再发生偏向。该步骤的实现是通过在当触头梁112弯曲至第二接触位置时，设置与从焊球154的底部(回流后)至触头尖端146(图4)的垂直距离相等的架高46。通过示例方式，用于偏转图示实施例的所有触头梁112的力可以是65磅。

图1的电气系统10需要很大的垂直偏转范围以容受多种元件的各种公差。由于触头梁112通常与支撑体94(图4)一样长，并存储扭转力以及悬臂力，因此触头梁112可以在电气系统10所要求的很大的垂直弯曲范围内偏转。此外，触头梁112的长度和能量存储能力允许触头梁112弯回至它们的初始没有偏向的位置。这样，触头90(图4)能够在很长的时期内被多次使用。最后，支撑体94以及每一触头90的基部106(图3)的非垂直定向允许触头90插入较小的孔86内(图7)。这样，在电气系统10中可以使用更多的触头90。

Claims (4)

1.一种在搭接排板格栅阵列插座内使用的触头，该触头包括限定支撑体平面的支撑体，支撑体具有相对的侧端、从一侧端以一定角度突出的基部，该基部向上延伸至可偏转的弯曲部分，触头梁以一定角度从可偏转的弯曲部分延伸至基部，该触头梁具有尖端，该尖端构造成和安装在搭接排板格栅阵列插座内的处理器啮合。

2.根据权利要求1所述的触头，还包括从支撑体的底端延伸的焊球垫。

3.根据权利要求1所述的触头，其中，基部和支撑体以彼此成钝角的方式定向。

4.根据权利要求1所述的触头，其中，触头梁包括彼此成一定角度的第一和第二部分。

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