CN1640217A - 层叠插座触头 - Google Patents

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Abstract

描述了一种层叠插座触头，用于减小电源连接到集成电路封装的电感。触头由导电电源板、导电接地板、置于所述电源板和接地板层之间的不导电薄层、以及从所述电源板和接地板中每一个延伸出的至少一个导电接头组成。这种插座触头的各种实施例可以与电源棒连接器、侧端子连接器或引脚连接器一起使用。

Description

层叠插座触头
技术领域
本发明一般地涉及集成电路插座设计。更具体地说，本发明涉及通过减小触头的电源导线和接地导线之间的距离来减小封装/插座的电感的层叠插座触头。
背景技术
已经开发了各种将集成电路封装安装到印刷电路板上的方法。例如，通常的方法采用安装在印刷电路板上的某种形式的插座，将集成电路封装放到该插座中。集成电路封装上的引脚与插座中相应的插孔相配。通过这些引脚向集成电路提供电源、接地、输入和输出信号。
对用于安装集成电路封装的各种类型插座的改进，集中在减少由插座内的触头引起的电阻大小。各种改进集中在增加触头面积和/或触头压力上，以提供低电阻连接。
但是，这些各种类型插座的电源和接地连接点离得较远，并且承载电流的导线较长。连接点之间的距离以及导线的长度增加了导线中的电感大小。
附图说明
所附权利要求详细阐明了本发明的特征。结合附图，从下面的详细描述中可以最好地理解本发明及其优点，附图中：
图1是一般的插座和集成电路封装的高阶图示；
图2是插座和具有电源棒的集成电路封装的高阶图示；
图3a和3b图示了具有电源棒的集成电路封装；
图4图示了用于安装具有电源棒的集成电路的插座；
图5图示了可以如何将具有电源棒的集成电路封装安装到插座中；
图6a是具有侧端子连接的集成电路封装的俯视图；
图6b是具有侧端子连接的集成电路封装的侧视图；
图6c是具有侧端子连接的集成电路封装的另一俯视图；
图7是图示了可以如何将具有侧端子的集成电路封装安装到插座中的侧视图；
图8是图示了根据本发明一个实施例的与电源棒接触的层叠插座的侧视图；
图9是图示了根据本发明一个实施例的与电源棒接触的层叠插座的俯视图；
图10是图示了根据本发明一个实施例的具有端子的层叠插座触头的侧视图，该触头用于连接到具有侧端子连接的集成电路封装；以及
图11是图示了根据本发明一个实施例的层叠插座触头的俯视图，该触头与具有侧端子连接的集成电路封装连接。
具体实施方式
描述一种用于减小到集成电路封装的电源连接中的电感的层叠插座触头。概括地说，本发明的实施例希望通过减小电源和接地触头之间的距离来提供更有效率的电源插座。根据一个实施例，触头由导电电源板、导电接地板、设置于电源板和接地板层之间的不导电薄层、以及从电源板和接地板中的每一个延伸出来的至少一个导电接头(finger)组成。该插座触头的各种实施例可以与电源棒连接器、侧端子连接器或引脚连接器一起使用。
在下面的描述中，为了说明的目的，给出了大量具体的细节以提供对本发明的完整理解。但是，对于本领域的技术人员来说，很清楚不用这些具体的细节也可以实施本发明。在其他情况下，以框图的形式示出了公知的结构和设备。
重要的是，虽然将参照用于集成电路(IC)封装的电源棒连接器和侧端子连接器来描述本发明的实施例，但是这里所描述的方法和装置可同样应用于将集成电路封装电连接到插座的其他类型的连接器。例如，认为这里所描述的技术对于使用引脚插孔的传统集成插座来说是有用的，所述传统集成插座例如由加州Santa Clara的英特尔公司生产的与该公司的P4处理器一起使用的478插座。
图1是典型的插座和集成电路封装的高阶图示。该示例示出了集成电路封装111，其具有多个引脚101用于提供集成电路封装111与插座110之间的电连接。当将集成电路封装111连接到插座110时，所有的封装引脚101都插入到插座的引脚插孔102中并与其接合。使用杆103将封装引脚101锁在适当的位置上，并迫使引脚101与它们的相应插孔102接触。
随着时间的推移，由于芯片复杂度、回流焊以及例如表面安装技术(SMT)的封装技术的进步，引脚尺寸已经减小。增加的功能导致IC器件对功率的需求增加到这样的程度，即必须通过多个引脚来提供电源和接地。但是，引脚尺寸以及插座的引脚插孔和封装引脚之间的接触，限制了可以从IC板供应到IC的功率。此外，各个引脚在用于向IC封装供应功率的不同引脚之间引起很高的不均匀电流分布。这些问题的一种解决方法是使用电源棒来向IC封装供应电源和接地连接。
图2是插座和具有电源棒的集成电路封装的高阶图示。在该示例中，将具有电源层(未示出)的IC封装201安装到插座203中。IC封装201具有插入到相应的插座孔205中的多个输入/输出引脚204，以传送和接收与IC封装201集成的IC芯片206的正常功能操作所必需的信息输入/输出(I/O)信号。虽然可以使用其他导电材料，但是在该示例中铜(Cu)电源棒207沿着其整个邻接边界208被连接到电源层202，并从IC封装中突起以插入包含在插座203中的相应电源棒承载器209中。该电源棒提供对IC芯片206的所有电源和接地输入的公共连接点。使用锁紧机构210来迫使引脚插孔与其相应的引脚接触，同时可以使用第二锁紧机构211来单独地将电源棒承载器与电源棒锁紧。
图3a和3b图示了具有电源棒的集成电路封装。虽然在封装中可以存在为IC保持电源和地的各个层或交叉层，但是图3a只展示了两个电源层，一个用于保持第一电压电平，一个用于保持第二电压电平。为简单起见，将把这些电压电平称为电源和地。任意地，电源层301位于接地层302上方，但是很容易理解位置是无关的。此外，在此上下文中的层是铜的一个层面，但是可以想到层不限于铜或一个层面。例如，接地层可以由任何导电材料构成，并且可以分布到IC封装303的几个层面中。接地电源层的突起板304可以沿着其与接地层的整个邻接边311而直接连接到一个或多个接地层。
在该示例中，电源棒310包括两个电源层突起板304和305，它们由绝缘缓冲板306分开，以通过防止短路来保护将被传送的电源信号的完整性。接地电源层突起板304通过焊接或类似方法沿着其整个邻接边311连接到接地电源层302，而电源层突起板305通过焊接或类似方法沿着其整个邻接边连接到电源层301。在电源层突起板305穿过或通过接地层302的地方，沿着电源层突起板305的竖直外围的绝缘阻挡板307将电源层突起板305与接地层302隔离开。
电源棒310的电源或接地突起板304或305中的每一个可以具有各种接触突起、凸块或脊，以使得IC封装电源棒与插座能够有意的接合。在该示例中，形成为均匀间隔开的凸块或脊309的几个突起被整体连在一起，并且形成为电源或接地突起板的一部分，以帮助将IC封装电源棒有意接合或锁紧到插座承载器的恰当位置。
电源棒通过提供更大的表面和接触面积而去除了通过引脚向IC传送功率的固有限制。增加了的表面和接触面积提供了相当大的功率传送能力，同时还提供了均匀的传送机制，其减小由多个引脚引起的电阻和电感。
图4图示了用于安装具有电源棒的集成电路的插座。在该示例中，承载器410具有由不导电绝缘棒403隔开的两个导电侧板401和402。不导电绝缘材料可以通过整模或者拼接形成，用于容纳各种导电电源棒承载器和引脚插孔(未示出)。导电侧板401和402被绝缘分开，以接纳封装电源棒的电源和接地电源层突起板304和305。最终可以将插座放在例如中央处理单元(CPU)母板的IC板上。因为希望在例如SMT的现有技术所使用的焊流工艺中使用该设计，所以通过公知方法制造位于插座底部的安装垫盘405，并且按照需要间隔开。
图5图示了可以如何将具有电源棒的集成电路封装安装到插座中。该示例中的电源棒501由几个分段502组成，将每一段都设计为对应于承载器504的触头部分503。最初将电源棒501这样放到承载器中，使得其在没有触头的位置上开始。当将电源棒滑到适当位置时，每一段与其相应的触头结合，并且承载器的触头的弹簧部分施加建立电连接所必需的力。
因此，电源棒可以为电源和接地连接提供连接点，它们比在上面参照图1描述的一般IC封装的引脚在机械上更加稳固。因为这些连接点更大、更坚固，所以可以对它们施加更大的力，从而减小了接触的电阻。通过减小接触的电阻，可以获得更加均匀的功率分布。但是，电源和接地连接点分开得较远，并且承载由电源棒提供的电流的导线较长。连接点之间的距离以及导线的长度增加了导线的电感大小。如在下面将描述的，本发明通过减小连接点之间的距离以及导线的长度，来减小这种连接中的电感大小。
电源棒设计不是将受到电感增大的影响的唯一设计，这种电感的增大是由于电源和接地触头之间的较大距离以及用于电源和接地的较长导线所导致的。使用侧端子来提供电源和地的IC封装也类似地受到影响。因此，本发明的实施例同样可以应用于使用侧端子以及其他设计的IC封装。
图6a是具有侧端子连接的集成电路封装的俯视图。在该示例中，图示了包括集成电路管芯或芯片605的IC封装600。和上面讨论的其他类型的IC封装一样，可以有引脚(未示出)来提供用于到IC管芯605的输入信号和来自IC管芯605的输出信号的电连接点。类似于电源棒的两半部分，侧端子610和615提供用于被供应到IC管芯605的电源和地的连接点。
图6b是具有侧端子连接的集成电路封装的侧视图。该示例图示了相同的IC封装600，其包括IC管芯或芯片605以及侧端子连接610和615。从该透视图中可以看见连接到侧端子的多个分路620。使用这些分路620来将电源和地分配给IC管芯605上适当的连接点。
图6c是具有侧端子连接的集成电路封装的另一俯视图。在该示例中，图示了IC封装600，其包括IC管芯605以及多个侧端子605和615。这里的区别是侧端子605和615没有沿着IC封装600的整个长度延伸，而是被分成多个更小的分段。可以这样排列这些分段605和615，使得所有的电源端子都位于IC封装600的一侧，而所有的接地端子都位于另一侧。或者，可以这样排列分段605和615，使得每一侧的分段交替地提供用于电源和地的连接点。这种排列将是有利的，但是对于实现本发明的实施例来说不是必需的。
图7是图示了可以如何将具有侧端子的集成电路封装安装到插座中的侧视图。该示例图示了安装在母板725上的插座720。还示出了包括IC芯片705、侧端子710和多个引脚715的IC封装700。当将IC封装700插入插座720中时，IC封装700上的引脚715与插座720中合适的插孔配合，以向IC芯片705提供输入和输出连接。IC封装700上的侧端子710与安装在插座720上并从其伸展出的端子730配合，以向IC芯片705提供电源和地。
因此，和有电源棒一样，侧端子可以为电源和接地连接提供连接点，它们比在上面参照图1描述的一般IC封装的引脚在机械上更加稳固。因为这些连接点更大、更坚固，所以可以对它们施加更大的力，从而减小了接触的电阻。通过减小接触的电阻，可以获得更加均匀的功率分布。但是，电源和接地连接点分开得较远，并且承载由电源棒提供的电流的导线较长。连接点之间的距离以及导线的长度增加了导线的电感大小。如在下面将描述的，本发明通过减小连接点之间的距离以及导线的长度，来减小这种连接中的电感大小。
图8是图示了根据本发明一个实施例的与电源棒接触的层叠插座的侧视图。在该示例中，图示了层叠插座触头800。该触头的其他细节在图9中将很清楚。图8描绘了从触头800的主体延伸出的多个电源805和接地810连接。在该示例中，电源触头805和接地触头810彼此交替。当将IC封装825插入使用层叠插座触头800的插座(未示出)中时，这些电源805和接地810触头与从IC封装(未示出)延伸出的电源棒825上的相应端子815和820配合。
图9是图示了根据本发明一个实施例的与电源棒接触的层叠插座的俯视图。在该视图中，层叠插座触头900和905的其他细节变得很清楚。这里，图示了电源棒910的分段。每一个电源棒分段910由接地915和电源925导电侧板组成，在侧板915和925之间如上所述地具有不导电的绝缘棒910。将导电侧板915和925排列为，使得每一个相继的电源棒分段910的电源导电侧板925和接地导电侧板915交替地位于侧面。
示出了两个层叠插座触头900和905。层叠插座触头900和905中的每一个由电源板940和接地板930组成。使电源板940和接地板在层叠插座触头900和905的主体内彼此靠近，但是由不导电薄层935彼此分隔开。根据本发明的一个实施例，这种材料可以是2～4密耳厚的基于聚合物的不导电粘和剂。由粘和剂将电源板、接地板和不导电层固定到一起，所述粘和剂作为两个金属层以及用于电源和地的绝缘层的连结材料。
在每一个电源板940和接地板930上伸出多个导电接头945和950，用于与电源棒分段910的导电侧板915和925接合并电接触。在这种构造中，层叠插座触头900和905的电源板940和接地板930类似于图4中图示的电源棒插座410的导电侧板401和402。但是，从层叠插座触头900和905的电源板940和接地板930伸出的接头950和945都在相同的方向上延伸，并且接头与电源板和接地板分别交替地连接。这种设置允许不使用图4中图示的不导电绝缘棒403。然后，可以将电源板940和接地板930靠近，仅由不导电薄层935将其隔开。这减小了电源和接地导线之间的距离，减小了导线整体的长度，从而减小了整个导线的电感大小。
图10是图示了根据本发明一个实施例的具有端子的层叠插座触头的侧视图，该触头用于连接到具有侧端子连接的集成电路封装。在该示例中，示出了通过焊球1005安装在母板1020上的层叠插座触头1000。或者，可以将层叠插座触头安装在插座内，而插座又安装在母板上。
层叠插座触头由被彼此靠近但由不导电薄层1035隔开的电源板1010和接地板1015组成。和被配置成与电源棒耦合的层叠插座触头一样，该不导电层可以由2～4密耳厚的基于聚合物的不导电粘和剂形成。由粘和剂将电源板、接地板和不导电层固定到一起，所述粘和剂作为两个金属层以及用于电源和地的绝缘层的连结材料。在层叠插座触头上延伸出电源接头1030和接地接头1040，每一个分别连接到电源板和接地板。这些接头提供到集成电路封装侧端子的电连接。
图11是图示了根据本发明一个实施例的层叠插座触头的俯视图，该触头与具有侧端子连接的集成电路封装连接。在该示例中，图示了具有侧端子1120和1125的集成电路封装1100。将侧端子排列为，使得交替的端子分别提供到电源和地的连接。将安装在母板上或者插座主体内的层叠插座触头设置为，使得当将IC封装插入插座中时或者安装到母板上时，每一个层叠插座触头的电源接头和接地接头将与IC封装上相应的电源和接地侧端子连接。这种设置减小了电源和接地导线之间的距离，减小了导线整体的长度，从而减小了整个导线的电感大小。

Claims (24)

1.一种插座触头，包括：
导电电源板；
导电接地板；
置于所述电源板和接地板层之间的不导电薄层；以及
从所述电源板和接地板中每一个延伸出的至少一个导电接头。
2.如权利要求1所述的插座触头，还包括沿相同方向从所述电源板和接地板中每一个交替延伸出的多个导电接头。
3.如权利要求2所述的插座触头，其中，将所述多个接头定位来与电源棒的分段接合。
4.如权利要求3所述的插座触头，其中，所述不导电材料包括基于聚合物的不导电粘和剂。
5.如权利要求4所述的插座触头，其中，所述不导电层厚2到4密耳。
6.如权利要求3所述的插座触头，其中，所述电源板和接地板由所述基于聚合物的不导电粘和剂粘合在一起。
7.如权利要求1所述的插座触头，其中，将从所述电源板和接地板中每一个延伸出的所述至少一个导电接头定位，以与集成电路封装上的侧端子接合。
8.如权利要求7所述的插座触头，其中，所述不导电材料包括基于聚合物的不导电粘和剂。
9.如权利要求8所述的插座触头，其中，所述不导电材料厚2到4密耳。
10.如权利要求7所述的插座触头，其中，所述电源板和接地板由所述基于聚合物的不导电粘和剂粘合在一起。
11.一种插座，包括：
导电电源板；
导电接地板；
置于所述电源板和接地板层之间的不导电薄层；
包含并将所述电源板、接地板和不导电层结合到一起的插座主体；以及
沿相同方向从所述电源板和接地板中每一个交替延伸出的多个导电接头，用于与电源棒的分段接合。
12.如权利要求11所述的插座，其中，所述不导电层包括基于聚合物的不导电粘和剂。
13.如权利要求12所述的插座，其中，所述不导电层厚2到4密耳。
14.一种集成电路封装，包括：
集成电路；以及
用于向所述集成电路提供电源和接地信号的电源棒，所述电源棒包括由不导电绝缘棒分隔开的导电电源侧板和导电接地侧板，其中，所述导电电源侧板的分段和所述导电接地板的分段交替位于所述电源棒的两测。
15.如权利要求14所述的集成电路封装，其中，所述电源棒被布置成与插座接合，所述插座包括：
导电电源板；
导电接地板；
置于所述电源板和接地板层之间的不导电薄层；
包含并将所述电源板、接地板和不导电层结合到一起的插座主体；以及
沿相同方向从所述电源板和接地板中每一个交替延伸出的多个导电接头，其中，将所述多个接头定位来与所述电源棒的分段接合。
16.如权利要求15所述的集成电路封装，其中，所述不导电层包括基于聚合物的不导电粘和剂。
17.如权利要求16所述的集成电路封装，其中，所述不导电层厚2到4密耳。
18.一种插座，包括：
至少一个导电电源板；
至少一个导电接地板；
置于所述至少一个电源板和至少一个接地板层中每一个之间的至少一个不导电薄层；
包含并将所述至少一个电源板、至少一个接地板和至少一个不导电层结合到一起的插座主体；以及
沿相同方向从所述电源板和接地板中每一个延伸出的导电接头，用于与集成电路封装上的侧端子接合。
19.如权利要求18所述的插座，其中，所述不导电层包括基于聚合物的不导电粘和剂。
20.如权利要求19所述的插座，其中，所述不导电层厚2到4密耳。
21.一种集成电路封装，包括：
集成电路；以及
用于向所述集成电路提供电源和接地信号的多个侧端子，所述侧端子被布置成与电源导线和接地导线交替地接触。
22.如权利要求21所述的集成电路封装，其中，所述侧端子被布置成与插座接合，所述插座包括：
至少一个导电电源板；
至少一个导电接地板；
置于所述至少一个电源板和至少一个接地板层中每一个之间的至少一个不导电薄层；
包含并将所述至少一个电源板、至少一个接地板和至少一个不导电层结合到一起的插座主体；以及
沿相同方向从所述电源板和接地板中每一个延伸出的导电接头，用于与所述侧端子接合。
23.如权利要求22所述的集成电路封装，其中，所述不导电层包括基于聚合物的不导电粘和剂。
24.如权利要求23所述的集成电路封装，其中，所述不导电层厚2到4密耳。
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