CN2534677Y - 可插拔集成电路装置 - Google Patents

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Abstract

一种可插拔集成电路装置，是舍去现有的电连接器而在电路板上直接设置多个接触垫，并舍去现有的中介板、插针等组件而将集成电路组件底侧的多个导体球直接对应接触到接触垫以与电路板直接电性连接。接触垫顶面与导体球底面则加工处理成相配合的平面或曲面以增加接触面积与定位的稳固性。并且，于电路板上增设置有由若干卡合片所构成的卡合机构以将集成电路组件固定于电路板上并提供一下压力促使导体球与接触垫良好接触。由于本实用新型采用导体球直接接触耦合到电路板的接触垫，可因此增加电路板上的电路布局设计的利用率，并增进集成电路组件与电路板之间的接触夹合强度。

Description

可插拔集成电路装置
技术领域
本实用新型是有关于一种可插拔集成电路装置，尤指一种在电路板上不需设置电连接器插座、且于集成电路组件上亦不需设置插针，而仍能够确保电性连接稳定性且更易于插拔的集成电路装置。
背景技术
长久以来，传统用来将集成电路封装组件(Integrated Circuit Package：简称IC Package)装置于电路板(Circuit Board或称Main Board)的方式有两种，一种是直接焊死而不可插拔的方式，另一种则是可替换与可插拔的方式。此种可插拔集成电路装置通常适用于需要升级、更新集成电路组件，或是较高单价的集成电路装置上，当电路板或是集成电路组件其中的一故障或需更新时，则另一组件仍可保留继续使用，例如计算机中央处理器(Central Processing Unit：简称CPU)便是一典型的例子。
请参阅图1与图2，为目前市面上可见的典型的可插拔集成电路装置10。传统上，为兼求可插拔以及良好电性连接的目的，传统的作法是在集成电路组件11(IC Package)上设置插针111(Pins)，并在电路板12上设置具有多个插孔131(Pin Holes)的电连接器13(Socket)以供插置该集成电路组件11。现有的集成电路组件11封装方式有导线架(Lead Frame)与球格阵列封装(Ball Grid Array；简称BGA)两种。近年来，对于追求高效能(亦即高散热性)与高脚数的集成电路组件则常使用覆晶式球格阵列封装(Flip Chip BGA Packaging)。其基本组成组件如图1所示通常包括：一集成电路芯片112(IC Chip)以覆晶方式装置于一基板113(Substrate)的一侧表面上，基板113另一侧表面则设有若干锡球114(Solders)其是借由基板113的电路设计而电性耦合于芯片112，芯片112另侧的非作动面则粘贴有一散热组件115(Heat Sink)。由于插针111并非刚性极高的对象，在插拔的过程中极易遭扭曲损坏，且亦不容易与锡球114稳固接合，因此，目前的技术均需要先将多个插针111模铸(Molding)固定在一中介板116(Interposer)上后，再将其焊接至锡球114。然而，如此一来现有的集成电路组件11的厚度将大福增加，完全不符合现今电子业轻薄短小的设计趋势。
至于，为了可供前述现有集成电路组件11的插针111所插置，且又必须兼顾拔取功能，现今所有现有的电连接器13均包括有下列构件：一具有多个插孔131的插座132焊接在电路板12上、一滑动板133以可线性滑移的方式装置覆盖在插座132顶面上、以及一扳动长杆134装置在插座132旁侧以供驱动该滑动板133进行微量滑移。插座132的各插孔131内均设有导电金属片(图中未示)且于插孔131底部具有锡球135以供焊接并和电路板12作电性连接，滑动板133上对应于插孔131的位置亦设有稍大的开孔(图中未示)，借由将下压该扳动长杆134使其以杆轴136为轴进行旋转直到与插座132成水平，可令滑动板133进行微量滑移并将集成电路组件11的插针111夹紧于插孔131中。当欲拔取集成电路组件11，则需将扳动长杆134转拉至与插座132成垂直九十度夹角，如此插针111将被松脱而可取离集成电路组件11。
然而，此种现有的可插拔集成电路装置仍具有下列缺点：
(1)插拔操作不易。插针111又多又细又密集，插拔过程易损坏插针111。
(2)插针111易弯折脆断。一旦插针111在插拔过程中弯曲或折断则该集成电路组件11便无法使用。
(3)成本相对较高。必须在集成电路组件11上增设置额外的中介板116及插针111组件、且必须在电路板12上设置结构复杂的电连接器13，成本相对增加。
(4)厚度、重量增加。在集成电路组件11上增设置额外的中介板116及插针111组件，且在电路板12上设置电连接器13，均大幅增加整体厚度。
(5)占用面积较大。电连接器13需有一额外空间容纳扳动长杆134及其杆轴136部份以供枢转，导致占用电路板12的面积较大。
(6)电容效应较高。在集成电路芯片112与电路板12之间增加了插针111与插孔131的电性连接组件，导致电容效应增高，影响电性效能与稳定性。
发明内容
本实用新型的第一目的是在于提供一种可插拔集成电路装置，不仅插拔操作容易不会损坏、成本相对较低、厚度较薄、占用面积较少。且电容效应较小的可插拔集成电路装置者。
本实用新型的第二目的是在于提供一种可插拔集成电路装置，可省略舍去现有的电路板上的电连接器、以及现有集成电路封装组件上的中介板、插针等组件，而改由将集成电路组件底侧的多个导休球直接对应接触到电路板上的接触垫以进行直接电性连接的可插拔集成电路装置。
本实用新型的第三目的是在于提供一种可插拔集成电路装置，可省略舍去现有电路板上的电连接器的滑动板、扳动长杆、与杆轴等组件，而改由一新增的卡合机构来进行集成电路组件与电路板之间的卡扣定位工作。
本实用新型提供一种可插拔集成电路装置，其包括有：
一电路板，于电路板的一表面上形成有若干接触垫，该若干接触垫是暴露于外界且是排列形成一平面状的接触区域以供接触并电性耦合一外界的集成电路组件；以及，
卡合机构，固设于电路板上且是位于该接触区域的周缘适当位置处，使该接触区域是呈一开口状态以供集成电路组件可直接置入接触，该卡合机构可在该集成电路组件接触于该接触区域上时提供一卡合作用以确保集成电路组件的正确定位与耦合。
所述的若干接触垫的顶面可为水平面。
所述的若干接触垫的顶面可为曲面。
该若干接触垫的顶面可分别固设有具特定曲面设计的凸起。
卡合机构可由若干沿着接触区域的周缘延伸设置的卡合片所构成，各卡合片均分别包括有：
一根部，其是结合固定于电路板上；
一木体部，本体部的一端是自该根部起朝向垂直于电路板的方向延伸一适当高度；以及
一勾部，位于本体部的另一端并与电路板间隔该适当高度，该勾部是朝向接触区域的方向突伸一适当距离，使各卡合片的各勾部实质上是略延伸入接触区域的周缘范围中。
6.如权利要求5所述的可插拔集成电路装置，其特征在于所述的卡合片更包括有一扳动部，借由扳动该扳动部可促使勾部朝向远离接触区域的方向移动。
7.如权利要求5所述的可插拔集成电路装置，其特征在于所述的卡合片是由具适量弹性的材质以一体成型方式制成，且于该勾部形成有一弯曲的簧部以提供一下压弹力。
综上所述，本实用新型的可插拔集成电路装置及插拔方法相对于现有技术至少具有下列优点：
(1)插拔操作容易。无插针且仅需将集成电路组件直接插置入卡合机构中便完成插置作业，操作容易。
(2)完全不会发生如现有技术因插针易弯折脆断导致集成电路组件无法使用的缺点。
(3)成本相对较低。省略现有技术多余的中介板及插针组件、且在电路板上更不必设置结构复杂的电连接器，且卡合机构的结构与成本均低，成本相对较低。
(4)厚度、重量均降低，本实用新型省去中介板、插针与电连接器等组件，整体厚度与重量降低。
(5)占用面积较小。不需额外空间来容纳扳动长杆及其杆轴部份，占用面积较小。
(6)电容效应较低。集成电路组件的导体球直接接触耦合电路板的接触垫，不需通过插针与插孔，电容效应较低，且电性效能与稳定性相对增高。
附图说明
图1是为现有的可插拔集成电路装置的侧视透视示意图；
图2是为图1所示现有可插拔集成电路装置的上视示意图；
图3是为本实用新型的可插拔集成电路装置的第一较佳实施例侧视示意图；
图4是为本实用新型的可插拔集成电路装置的第二较佳实施例侧视示意图；
图5是为本实用新型的可插拔集成电路装置的第三较佳实施例侧视示意图；
图6A是为本实用新型的卡合机构与抵靠块与集成电路组件的基板的相对位置的一实施例；
图6B是为本实用新型的卡合机构与抵靠块与集成电路组件的基板的相对位置的另一实施例；
图7A是为本实用新型的卡合片结构的第一实施例示意图；
图7B是为本实用新型的卡合片结构的第二实施例示意图；
图7C是为本实用新型的卡合片结构的第三实施例示意图。
具体实施方式
以下将举出数个较佳实施例详细说明本实用新型的可插拔集成电路装置的详细手段。动作方式、达成功效、以及本实用新型的其它技术特征。
请参阅图3，为本实用新型的可插拔集成电路装置20的第一较佳实施例。该可插拔集成电路装置20主要包括有可相互分离的一集成电路组件21(IC Package)以及一电路板22(Circuit Board或称Main Board)。
该集成电路组件21是由一集成电路芯片211(IC Chip)及一布设有电路布局(Circuit Layout)的基板212(Substrate)所结合构成，于基板212的底侧面上设有若干导体球213(SolderBalls)，该若干导体球213借由该电路布局与集成电路芯片211的作动侧(Active Side)电性连接。集成电路芯片211的另一侧则粘贴有一散热片214(Heat Sink)以增进散热效果。于本较佳实施例中，该集成电路组件211是为一现有的覆晶式球格阵列封装(Flip Chin BGA)组件然其亦可以是其它种类的球格阵列封装组件，例如打线式(Wire Bond)或是胶片自动压合(Tape Automated Bonding，简称为TAB)等等的其它种类的球格阵列封装组件者。于本较佳实施例中，本实用新型的集成电路组件21与现有技术不同之处，除了舍弃原有的中介板(Interposer)与插针(Pins)等组件的外，于各导体球213底面2131亦有以加热压平整形(Coining)的方式额外加工处理使其成为一水平面，此部份稍后会再次说明。
于电路板22的上表面上以导电材质形成有若干接触垫221(ContactPad)，于接触垫221外周缘则设有卡合机构23。较佳者，该接触垫221的材质可为镍、金、铬、铜、铁、铝、钛、铅、锡、或其合金。该若干接触垫221是暴露于外界以供与该集成电路组件21的若干导体球213对应接触该多个接触垫221。多个接触垫221是与导体球213相同排成一阵列状而在电路板22上实质形成一矩形平面状的接触区域(未编号)。卡合机构23是由若干卡合片231所构成，各卡合片231是固设于电路板22上且是环绕设于该矩形接触区域周缘的适当位置处，因此，该卡合机构23的若干卡合片231于是实质构成一具开口232的框架状结构，且该开口232的尺寸是略等于基板212尺寸，以供集成电路组件21可由该开口232直接置入并卡合入各卡合片231之间，该卡合片231并可在该导体球213接触于该接触垫221上时对该基板212提供一夹持卡合作用以确保导体球213与接触垫221的正确定位与耦合。于本较佳实施例中，该若干接触垫221的顶面2211是为水平面，并且，该导体球213的底面2131亦为平面。因此，导体球213与接触垫221之间不仅可较稳定地定位，且接触面积亦较大，不仅降低电阻更可增进电性的稳定。
较佳者，于导体球213表面或部份表面上并可进行防氧化处理，例如镀镍金或其它防氧化处理。
此外，由于本实用新型采用导体球213直接接触耦合到电路板22的接触垫221，省略掉现有技术相对较大尺寸的电连接器所占用的电路板面积，可因此增加电路板22上的电路布局设计的利用率，且更因为集成电路组件21基板212下所设置的导体球213与电路板22上的接触垫221均可具有较佳的平整度(传统现有的插针与电连接器插座的设计其平整度较差)，使本实用新型更能增进集成电路组件21与电路板22之间的接触夹合强度者。
当然，于电路板22上除本实用新型特别增设的接触垫221与卡合机构23之外，亦可装置有其它额外的电容电阻等电子组件或其它集成电路组件(图中未示)等，由于此部份是属现有技术且非为本实用新型的特征故以下不再赘述。
以下所述的本实用新型其它较佳实施例中，因大部份的组件是相同或类似于前述实施例，因此相同的组件将直接给予相同的名称及编号，且对于类似的组件则给予相同名称但在原编号后另增加一英文字母以资区别且不予赘述，合先叙明。
请参阅图4，为本实用新型的可插拔集成电路装置20a的第二较佳实施例。本较佳实施例大部份组件与图3所示的实施例相同，唯一不同点乃在于图4中，该若干接触垫221a的顶面2211a是为碗形的内凹曲面，并且，该导体球213a的底面2131a是为可与该接触垫221a顶面2211a对应配合的球状曲面。如此，将可省略对导体球213a的加热压平整形加工，而同时仍能保持两者接触定位的面积与稳定性。
当然，于另一图中未示的实施例中，该接触垫的顶面亦可为凸出的球状曲面，反的该导体球的底面则为碗形的内凹曲面，但此时该导体球将需加热加压的整形加工者。
请参阅图5，为本实用新型的可插拔集成电路装置20b的第二较佳实施例。本较佳实施例大部份组件与图3所示的实施例相同，唯一不同点乃在于图5中，于该若干接触垫221b的顶面2211b各分别固设有具特定曲面设计的花瓣状凸起(例如其顶视图并非为圆滑碗状而是为周缘呈波浪状或花瓣状)的额外组件，并且，该导体球213b的底面2131b是可直接容纳于该花瓣状凸起曲面内，可因此增加接触面积。
本实用新型的可插拔集成电路装置，其电路板上所装置的卡合机构23是由若干卡合片231所构成，该卡合片231的数量可为如图6A所示般的四片狭长状卡合片231a分设于矩形基板122(图中未示的接触区域)四周缘，或是如同图6B所示般的八片短窄状卡合片231b，或是其它数量或形状的卡合片者。如图6A、较6B所示的较佳实施例中，于电路板上相对于基板212一角落端的预定位置处可更固设有一突起的L型抵靠块24，借由将基板212一角落端先抵靠于该L型抵靠块24的夹角中再进行插置，可确保各导体球分别正确对应于各接触垫，以进一步促进集成电路组件21与电路板22之间插置定位的便利性。当然，除了如图6A、图6B所示般该卡合片231a、231b是为若干分离的组件分别设置于矩形基板122四周缘之外，本实用新型的卡合片也可以是一体延伸环绕于矩形基板122周缘的单一卡合片组件(图中未示)。
如图7A所示，为卡合机构的卡合片231c结构的第一较佳实施例。本较佳实施例中，卡合机构的各卡合片231c均分别包括有：一根部2311c、一本体部2312c、一勾部2313c、以及一扳动部2314c。根部2311c是以模铸(Molding)，插置(Plugging)、焊接(Welding)，胶合(Gluing)、表面接着技术(Surface Mount Technology：简称SMT)或其它现有方式结合固定于电路板22上，并且，该根部2311c除如图7A所示般是贯穿电路板22之外，其亦可能是仅接着于电路板表面、或是插入一半者。必要时，于根部2311c表面可增设锯齿状表面以促进结合的稳固。本体部2312c的一端是自该根部2311c起朝向垂直于电路板22的上方延伸一适当高度，该适当高度约等于基板212与导体球213的总厚度为佳。勾部2313c是位于本体部2312c的另一端(上端)并与电路板22间隔该适当高度，该勾部2313c是朝向接触垫221的方向突伸一适当距离，使得当导体球213接触于对应的接触垫221c上时，该勾部2313c恰可勾扣于基板212周缘以防止其脱落。扳动部2314c是设于木体部2312c相对于勾部2313c的另一侧，借由扳动该扳动部2314c可促使本体部2312c外弯并使勾部2313c朝向远离接触垫221的方向移动，进而使勾部2313c不再勾扣于基板212周缘，而使集成电路组件21可脱离该电路板。
如图7B所示，为卡合机构的卡合片231d结构的第二较佳实施例。该卡合片231d亦同样包括有一根部2311d、一本体部2312d、一勾部2313d、以及一扳动部2314d。于本较佳实施例中，该卡合片231d是由具适量弹性与刚性的材质(例如工程塑料或是金属片)以一体成型方式制成为佳，且于该勾部2313d形成有一S型弯曲的簧部2315d以提供一下压弹力。于本实施例中，该S型弯曲的簧部2315b(亦即勾部2313d)底缘与电路板22之间的高度距离可略小于基板212与导体球213的总厚度，如此便可在夹持基板212时提供一适量的下压力。
如图7C所示，为卡合机构的卡合片231e结构的第三较佳实施例，其大致相同于图7B所示的实施例，只是在扳动部更延伸出一水平部份231b以方便扳动操作。
本实用新型的可插拔集成电路装置的插拔方法，其操作上相较于现有的插针与电连接器的插拔操作而言相对更为方便简单。本实用新型的可插拔集成电路装置的插拔方法当欲进行集成电路组件与电路板的插置操作时，单单是借由将该集成电路组件以导体球朝向电路板的接触垫的方向，自该卡合机构的开口处直接插置于电路板上，直到各导体球分别接触于对应的接触垫、且各卡合机构是卡扣住基板周缘时，便足以完成插置操作。而当欲进行集成电路组件与电路板的拔取操作时，单单是借由扳动各卡合机构使其脱离基板周缘，便可以将集成电路组件取出脱离电路板而完成拔取操作。相较于现有技术需扳动扳动长杆来加紧或放松插针的技术而言确实更为便利迅速。
以上所述是利用较佳实施例详细说明本实用新型，而非限制本实用新型的范围。例如，如前所述的本实用新型卡合片虽是以一体成型而成的片状元件为较佳实施例进行说明，然而，亦可设计出借由两独立构件来组合成该卡合片的结构者。

Claims (7)

1.一种可插拔集成电路装置，其特征在于包括有：
一电路板，于电路板的一表面上形成有若干接触垫，该若干接触垫是暴露于外界且是排列形成一平面状的接触区域；以及，
卡合机构，固设于电路板上且是位于该接触区域的周缘适当位置处。
2.如权利要求1所述的可插拔集成电路装置，其特征在于所述的若干接触垫的顶面是为水平面。
3.如权利要求1所述的可插拔集成电路装置，其特征在于所述的若干接触垫的顶面是为曲面。
4.如权利要求1所述的可插拔集成电路装置，其特征在于所述若干接触垫的顶面各分别固设有具特定曲面设计的凸起。
5.如权利要求1所述的可插拔集成电路装置，其特征在于所述的卡合机构是由若干沿着接触区域的周缘延伸设置的卡合片所构成，各卡合片均分别包括有：
一根部，其是结合固定于电路板上；
一本体部，本体部的一端是自该根部起朝向垂直于电路板的方向延伸一适当高度；以及
一勾部，位于本体部的另一端并与电路板间隔该适当高度，该勾部朝向接触区域的方向突伸一适当距离。
6.如权利要求5所述的可插拔集成电路装置，其特征在于所述的卡合片更包括有一扳动部。
7.如权利要求5所述的可插拔集成电路装置，其特征在于所述的卡合片是由具适量弹性的材质以一体成型方式制成，且于该勾部形成有一弯曲的簧部。
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