DE29620595U1 - Socket for an integrated circuit - Google Patents
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Description
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BeschreibungDescription
Sockel für eine integrierte SchaltungSocket for an integrated circuit
Die Erfindung betrifft einen Sockel für eine integrierte Schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a socket for an integrated circuit according to the preamble of claim 1.
Hochkomplexe und kostenintensive integrierte Schaltungen, z. B. Prozessoren, werden als Bauelemente in hochpoligen, standardisierten Gehäusen, z. B. PGA {Pin Grid Array) oder SPGA (Staggered Pin Grid Array), angeboten. Zur Montage auf einer Leiterplatte werden Anschlußelemente der integrierten Schaltung, sogenannte Pins, wahlweise durch Löten direkt mit Anschlußelementen der Leiterplatte verbunden oder die integrierte Schaltung wird lösbar in einen Sockel eingesetzt, der selbst auf die Leiterplatte gelötet ist und die elektrischen Verbindungen zwischen Anschlußelementen der integrierten Schaltung und Anschlußelementen der Leiterplatte herstellt. Mit dem höheren Aufwand bei der Verwendung eines Sockels als zusätzlichem Bauelement wird der Vorteil erreicht, daß ein späterer Austausch der integrierten Schaltung, z. B. zur Reparatur oder zur Aufrüstung mit einem leistungsfähigeren Bauelement, leicht durchgeführt werden kann. Bei direkt eingelöteter integrierter Schaltung wäre dieser nicht oder nur sehr aufwendig möglich.Highly complex and costly integrated circuits, e.g. processors, are offered as components in high-pin, standardized housings, e.g. PGA (Pin Grid Array) or SPGA (Staggered Pin Grid Array). For assembly on a circuit board, connection elements of the integrated circuit, so-called pins, are either connected directly to connection elements on the circuit board by soldering or the integrated circuit is detachably inserted into a socket, which is itself soldered onto the circuit board and creates the electrical connections between connection elements of the integrated circuit and connection elements on the circuit board. The greater effort involved in using a socket as an additional component has the advantage that the integrated circuit can be easily replaced later, e.g. for repair or to upgrade with a more powerful component. With an integrated circuit soldered directly in, this would not be possible or would only be very complex.
Aus dem DE-GM 87 16 007 ist ein derartiger Sockel bekannt, der zusätzlich zur Kühlung auf der Oberseite der integrierten Schaltung mit einem Kühlkörper, der in einen Trägerrahmen eingeschnappt wird, ausgestattet ist.Such a socket is known from DE-GM 87 16 007, which, in addition to cooling on the top of the integrated circuit, is equipped with a heat sink that is snapped into a carrier frame.
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Aus der DE 39 22 461 C2 ist ein Abschirmgehäuse bekannt, das zur Unterbringung verschiedener Schaltungen verwendet werden kann. Das Gehäuse ist im wesentlichen quaderförmig und weist eine offene Seite auf, die, wenn es auf einer Leiterplatte montiert ist, durch diese verschlossen wird. Befestigt wird das Abschirmgehäuse an der Leiterplatte, indem vier an dem unteren Rand des Abschirmgehäuses ausgebildete Montagebeine in Montageöffnungen der Leiterplatte eingeführt und umgebogen oder verlötet werden. In dem Abschirmgehäuse untergebrachte Schaltungen werden direkt mit der Leiterplatte verlötet. Durch dieses Abschirmgehäuse wird ein ohnehin schon schwieriger Austausch eingesetzter Bauelemente in nachteiliger Weise zusätzlich erschwert. Ein weiterer Nachteil ist, daß sich die Kapselung der Bauelemente negativ auf die Entwärmung auswirkt, die insbesondere bei komplexen integrierten Schaltungen gewährleistet werden muß.A shielding housing is known from DE 39 22 461 C2 that can be used to house various circuits. The housing is essentially cuboid-shaped and has an open side that is closed by a circuit board when it is mounted on it. The shielding housing is attached to the circuit board by inserting four mounting legs formed on the lower edge of the shielding housing into mounting openings in the circuit board and bending them or soldering them. Circuits housed in the shielding housing are soldered directly to the circuit board. This shielding housing makes the already difficult replacement of installed components even more difficult. A further disadvantage is that the encapsulation of the components has a negative effect on heat dissipation, which must be guaranteed especially in complex integrated circuits.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sockel für eine integrierte Schaltung zu schaffen, der eine verbesserte Entwärmung der integrierten Schaltung bei geringer Bauhöhe über der Leiterplatte ermöglicht.The invention is based on the object of creating a socket for an integrated circuit which enables improved heat dissipation of the integrated circuit with a low installation height above the circuit board.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist der neue Sockel der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.To solve this problem, the new base of the type mentioned at the outset has the features specified in the characterizing part of claim 1. Advantageous further developments are described in the subclaims.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß die bei der Entwärmung aktive Oberfläche vergrößert wird, ohne die Bauhöhe eines Kühlkörpers über der Leiterplatte entsprechend ändern zuThe invention has the advantage that the surface area active in heat dissipation is increased without having to change the height of a heat sink above the circuit board.
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müssen. Dabei können beide Kühlkörper als Abschirmgehäuse ausgeführt werden.Both heat sinks can be designed as shielded housings.
Ein weiterer Vorteil ist, daß der Sockel trotz guter elektromagnetischer Abschirmung einen leichten Austausch eingesetzter integrierter Schaltungen ermöglicht, die integrierte Schaltung bereits nach Öffnen des Gehäusedeckels zugänglich ist und aus dem Sockeleinsatz - eventuell unter Zuhilfenahme eines einfachen Aushebewerkzeuges - entnommen werden kann.A further advantage is that the socket allows for easy replacement of integrated circuits despite good electromagnetic shielding, the integrated circuit is accessible after opening the housing cover and can be removed from the socket insert - possibly with the help of a simple lifting tool.
Zum leichten Öffnen des Deckels kann dieser beispielsweise mit Schrauben, Klammern oder einer Rastverbindung befestigt werden. Die elektrische Anschlußtechnik des Sockeleinsatzes kann wie bei herkömmlichen Anschlußformen ausgeführt werden und unterliegt keinerlei zusätzlichen Beschränkungen. So können beispielsweise auf der Seite der integrierten Schaltung Anschlußelemente in Durchstecktechnik und auf der Leiterplattenseite die Anschlußelemente als BGA (Ball Grid Array) oder SGA (Stud Grid Array) ausgeführt werden. Insbesondere wenn auf der Leiterplattenseite eine SMD (Surface Mounted Device)-Anschlußtechnik eingesetzt wird, ist es vorteilhaft, den Sockeleinsatz in seiner Lage durch den Sockelrahmen, der auf der Leiterplatte befestigt ist, zu sichern. Dadurch wird vermieden, daß bei der Entnahme der integrierten Schaltung auftretende Ausziehkräfte auf die elektrischen Kontaktstellen des Sockeleinsatzes wirken und diese beschädigen. Auch bei einer Montage des Sockeleinsatzes in Einpreßtechnik sollten die Einpreßstifte nicht mit einer zu hohen Ziehkraft beansprucht werden. Durch eine Schräge an der Innenseite des Sockelrahmens kann eine leichte Zugänglichkeit der integrierten Schaltung für ein Aushebewerkzeug erreicht werden. WirdTo make it easier to open the cover, it can be secured with screws, clips or a snap-in connection. The electrical connection technology of the socket insert can be implemented as with conventional connection forms and is not subject to any additional restrictions. For example, on the integrated circuit side, connection elements can be implemented using through-hole technology and on the circuit board side, the connection elements can be implemented as BGA (Ball Grid Array) or SGA (Stud Grid Array). In particular, if SMD (Surface Mounted Device) connection technology is used on the circuit board side, it is advantageous to secure the socket insert in its position using the socket frame, which is attached to the circuit board. This prevents the extraction forces that occur when the integrated circuit is removed from acting on the electrical contact points of the socket insert and damaging them. Even when the socket insert is installed using press-in technology, the press-in pins should not be subjected to excessive pulling force. A slope on the inside of the base frame allows easy access to the integrated circuit for a lifting tool.
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als Aushebewerkzeug beispielsweise ein Schraubendreher verwendet, so dient der Sockelrahmen in vorteilhafter Weise als nahe am Bauelement liegendes Gegenlager mit guter Hebelwirkung. Zusätzlich ist die Gestaltung des Sockelrahmens so ausgelegt, daß ein spezielles Aushebewerkzeug, welches auch zum Eindrücken des Bauelementes genutzt werden kann, einsetzbar ist. Durch einen aus mehreren Teilen zusammengesetzten Sockelrahmen können vorteilhaft verschiedene Rahmentypen nach einem Baukastenprinzip modular aufgebaut werden. Dies wirkt sich nicht negativ auf die Abschirmeigenschaften des Gehäuses bezüglich elektromagnetischer oder elektrostatischer Einflüsse aus, wenn sich die Teile an den Stoßstellen überlappen. Für einen guten Wärmekontakt zwischen Deckel und integrierter Schaltung liegt dieser formschlüssig, eventuell thermisch gekoppelt durch eine Wärmeleitpaste, auf der Oberseite der integrierten Schaltung auf. Auch zwischen Deckel und Rahmen ist die Verwendung einer Wärmeleitpaste vorteilhaft. Durch Zusatzmaßnahmen auf der Leiterplatte, z. B. großflächige Kupferflächen beidseitig, die mit möglichst vielen Durchkontaktierungen miteinander verbunden sind, können Wärmeübergang und Ground-Verbindung zusätzlich verbessert werden. Durch eine Ausnehmung in der Bodenplatte kann vorteilhaft sichergestellt werden, daß durch die Leiterplatte hindurchragende Anschlußelemente nicht kurzgeschlossen werden. Eine derartige Bodenplatte kann auch als Gegenlager bei der Montage eines Sockeleinsatzes mit Einpreßkontakten dienen. Bei BGA- oder SGA-Bauform des Sockeleinsatzes ist die Bodenplatte zur besseren Entwärmung und als Gegenlager vorteilhafter eben, d. h. ohne eine Ausnehmung, ausgeführt. Eine SMD-Anschlußtechnik auf der Leiterplattenseite hat zudem denIf a screwdriver, for example, is used as a lifting tool, the base frame advantageously serves as a counter bearing close to the component with good leverage. In addition, the design of the base frame is such that a special lifting tool, which can also be used to press in the component, can be used. A base frame made up of several parts makes it possible to build different types of frames in a modular manner using a modular principle. This does not have a negative effect on the shielding properties of the housing with regard to electromagnetic or electrostatic influences if the parts overlap at the joints. To ensure good thermal contact between the cover and the integrated circuit, the cover rests positively on the top of the integrated circuit, possibly thermally coupled by a thermal paste. The use of a thermal paste is also advantageous between the cover and the frame. Additional measures on the circuit board, e.g. large copper surfaces on both sides, which are connected to one another with as many through-holes as possible, can further improve heat transfer and ground connection. A recess in the base plate can be used to ensure that connection elements protruding through the circuit board are not short-circuited. Such a base plate can also serve as a counter bearing when assembling a socket insert with press-in contacts. With a BGA or SGA design of the socket insert, the base plate is designed to be flat, i.e. without a recess, for better heat dissipation and as a counter bearing. SMD connection technology on the circuit board side also has the advantage of
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Vorteil, daß auch integrierte Schaltungen mit PGA- oder SPGA-Anschlußformen, die eigentlich für eine Durchsteckmontage konzipiert sind, auf eine Leiterplatte in reiner SMD (Surface Mounted Device)-Technologie bestückt werden können, ohne daß hierbei das SMD-Prinzip durchbrochen werden muß. Mit diesem Sockel können integrierte Schaltungen für Durchsteckmontage auch bei Leiterplattentechnologien bestückt werden, die keine Durchkontaktierungen als Anschlußelemente zulassen. Dies ist beispielsweise bei Leiterplatten mit einer Mehrfach-Oberflächenverdrahtung der Fall, bei denen durch partielle Durchkontaktierungen zur Verbindung von Leitungen verschiedener Lagen die Anzahl der Signallagen drastisch reduziert wird. Durch die nun mögliche Anwendung einer reinen SMD-Technologie entfallen die Verfahrensschritte, die bei einer Mischtechnik zum Bestücken und Löten von Bauelementen in Durchsteckmontage erforderlich wären. D. h., eine Baugruppe muß im Herstellungsprozeß nicht mehr an einen Handbestückplatz und über ein Schwallbad geführt werden. Der Herstellungsaufwand ist somit erheblich verringert.Advantage that integrated circuits with PGA or SPGA connection forms, which are actually designed for through-hole mounting, can also be mounted on a circuit board using pure SMD (Surface Mounted Device) technology without having to break the SMD principle. With this socket, integrated circuits for through-hole mounting can also be mounted on circuit board technologies that do not allow through-hole connections as connection elements. This is the case, for example, with circuit boards with multiple surface wiring, where the number of signal layers is drastically reduced by partial through-hole connections to connect lines in different layers. The now possible use of pure SMD technology eliminates the process steps that would be required with a mixed technology for assembling and soldering components in through-hole mounting. This means that an assembly no longer has to be taken to a manual assembly station and through a wave bath during the manufacturing process. The manufacturing effort is thus significantly reduced.
Anhand der Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen, werden im folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.The invention as well as its embodiments and advantages are explained in more detail below with reference to the drawings, which illustrate an embodiment of the invention.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 einen Sockel in Explosionsdarstellung, Figur 2 ein Schnittbild durch einen Sockel, Figur 3 einen Sockeleinsatz mit kraftschlüssiger Klemmung eines Kontaktelementes in einem Schnittbild, Figur 4 einen Sockeleinsatz mit formschlüssiger Klemmung,Figure 1 shows a base in an exploded view, Figure 2 shows a sectional view of a base, Figure 3 shows a base insert with force-locking clamping of a contact element in a sectional view, Figure 4 shows a base insert with form-locking clamping,
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Figur 5 einen Sockeleinsatz mit kraft- und formschlüssiger6
Figure 5 a base insert with force and form-fitting
Klemmung eines Kontaktelementes, Figur 6 einen Sockeleinsatz mit Anschlußelementen für EinpreStechnik,
Figur 7 einen Sockeleinsatz für Durchsteckmontage in Löt-Clamping of a contact element, Figure 6 a base insert with connection elements for press-in technology,
Figure 7 shows a socket insert for through hole mounting in solder
technik und
Figur 8 einen Sockeleinsatz in SGA-Ausführung.technology and
Figure 8 shows a base insert in SGA design.
Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Identical parts are provided with the same reference symbols.
Gemäß Figur 1 besteht ein Sockel für eine integrierte Schaltung 1 im wesentlichen aus einem Deckel 2, einem hier aus vier Teilen 3, 4, 5 und 6 zusammengesetzten Rahmen, einem Sockeleinsatz 7 und einem Boden 8. Der Deckel 2 ist als Kühlkörper ausgeführt und mit Kühlrippen an seiner Oberseite versehen, so daß er entsprechend der Luftführung in dem Gerät, in welchem eine mit den gezeigten Bauteilen bestückte Leiterplatte 9 eingesetzt werden soll, optimal ausgerichtet werden kann. Befestigt wird der Deckel an dem Sockelrahmen mit vier im Bereich seiner Ecken angeordneten Schrauben 10 ... 13. Dazu sind in den Teilen 3 ... 6 des Sockelrahmens zu den Schrauben 10 ... 13 korrespondierende Öffnungen mit Innengewinde angebracht, von denen in Figur 2 nur die Öffnungen 14, 15 und 16 sichtbar sind. Damit das Abschirmgehäuse auch an den Stoßstellen zwischen dem Deckel 2 und dem Sockelrahmen strahlungsdicht ist, weisen die Teile 3 ... 6 jeweils einen Kragen 17, 18, 19 bzw. 20 auf, der den Deckel 2 an den zugeordneten Kantenabschnitten seitlich etwas überragt. Der Sockelrahmen kann aus wirtschaftlichen Gründen auch als einteiliger Rahmen mit weniger Befestigungspunkten auf der Lei-According to Figure 1, a base for an integrated circuit 1 essentially consists of a cover 2, a frame composed here of four parts 3, 4, 5 and 6, a base insert 7 and a base 8. The cover 2 is designed as a heat sink and is provided with cooling fins on its top so that it can be optimally aligned according to the air flow in the device in which a circuit board 9 equipped with the components shown is to be used. The cover is attached to the base frame with four screws 10 ... 13 arranged in the area of its corners. For this purpose, openings with internal threads corresponding to the screws 10 ... 13 are provided in the parts 3 ... 6 of the base frame, of which only the openings 14, 15 and 16 are visible in Figure 2. To ensure that the shielding housing is also radiation-tight at the joints between the cover 2 and the base frame, parts 3 ... 6 each have a collar 17, 18, 19 or 20, which protrudes slightly laterally over the cover 2 at the associated edge sections. For economic reasons, the base frame can also be designed as a one-piece frame with fewer fastening points on the line.
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terplatte ausgelegt werden. Im montierten Zustand liegt der Deckel 2 eben auf der Oberseite der integrierten Schaltung 1 auf. Dadurch wird bereits eine gute Wärmekopplung zwischen integrierter Schaltung 1 und Deckel 2 erreicht. Zur weiteren Verbesserung der Wärmekopplung kann die Oberseite der integrierten Schaltung 1 bei der Montage mit einer Wärmeleitpaste oder einem ähnlichen Mittel, z. B. Wärmeleitfolie, versehen werden. Um auch zwischen Sockelrahmen und Deckel 2 eine gute Wärmekopplung zu ermöglichen, sind in den Teilen 3 ... 6 jeweils zwei Ausnehmungen angebracht, die als Depot für Wärmeleitpaste dienen. In der Figur 1 sind von diesen lediglich die Ausnehmungen 21 ... 27 sichtbar. Die Teile 3 ... 6 des Sockelrahmens sind an den Stoßstellen mit Überlappungen versehen, damit auch über diese Stoßstellen keine elektromagnetischen oder elektrostatischen Einstreuungen das Abschirmgehäuse durchdringen können. Der Sockelrahmen wird mit acht Schrauben befestigt, die durch Öffnungen in der Leiterplatte geführt und in dazu korrespondierende Bohrungen mit Innengewinde im Boden 8 eingedreht werden. In Figur 1 sind lediglich die Schrauben 28 ... 31, die Öffnungen 32, 33 und 34 sowie Bohrungen 35 ... 40 dargestellt. Der Boden 8 ist ebenfalls als Kühlkörper ausgebildet und mit Kühlrippen versehen. An seiner Oberseite weist er eine Ausnehmung 41 auf, in welche an der Unterseite der Leiterplatte 9 eventuell überstehende Anschlußelemente des Sockeleinsatzes 7 hineinragen können, ohne den Boden 8 zu berühren. Der Boden 8 kann auch als Support oder Gegenlager benutzt werden, wenn ein Sockeleinsatz 7 mit Einpreßstiften verwendet wird oder mit Kontaktelementen, die durch Andrücken des Sockeleinsatzes 7 gegen die Leiterplatte 9 in ihren Führungen verklemmt werden.terplatte. When assembled, the cover 2 rests flat on the top of the integrated circuit 1. This already achieves good thermal coupling between the integrated circuit 1 and the cover 2. To further improve the thermal coupling, the top of the integrated circuit 1 can be provided with a thermal paste or a similar agent, e.g. thermally conductive foil, during assembly. In order to enable good thermal coupling between the base frame and the cover 2, two recesses are made in each of the parts 3 ... 6, which serve as a depot for thermal paste. In Figure 1, only recesses 21 ... 27 are visible. The parts 3 ... 6 of the base frame are provided with overlaps at the joints so that no electromagnetic or electrostatic interference can penetrate the shielding housing via these joints. The base frame is fastened with eight screws, which are passed through openings in the circuit board and screwed into corresponding holes with internal threads in the base 8. In Figure 1, only the screws 28 ... 31, the openings 32, 33 and 34 as well as holes 35 ... 40 are shown. The base 8 is also designed as a heat sink and provided with cooling fins. On its upper side it has a recess 41, into which any protruding connection elements of the base insert 7 on the underside of the circuit board 9 can protrude without touching the base 8. The base 8 can also be used as a support or counter bearing if a base insert 7 with press-in pins is used or with contact elements that are clamped in their guides by pressing the base insert 7 against the circuit board 9.
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Wenn die Wärmekopplung zwischen Boden 8 und Sockelrahmen über die acht Befestigungsschrauben und die Kontaktstellen an der Leiterplatte 9 hinweg noch nicht ausreicht, können auf der Oberseite der Kanten des Bodens 8 wie auch auf der Unterseite der Teile 3 ... 6 des Sockelrahmens weitere, in Figur 1 nicht dargestellte Ausnehmungen als Depot für Wärmeleitpaste angebracht werden. Da auf beiden Seiten der Leiterplatte 9 Kühlkörper vorgesehen sind, wird die Gesamtbauhöhe des Sockels quasi auf beide Seiten der Leiterplatte 9 verteilt. Somit wird auf jeder Seite nur eine geringe Bauhöhe über der Leiterplatte 9 zur Realisierung der Entwärmung der integrierten Schaltung 1 benötigt. In bestimmten Fällen kann dies von entscheidender Bedeutung sein, beispielsweise wenn auf der Bestückseite der Leiterplatte 9 nur eine geringe Bauhöhe zulässig ist, die zur Entwärmung mit nur einem Kühlkörper auf der Bestückseite im lüfterlosen Betrieb nicht ausreichen würde. Für eine leichte Entnehmbarkeit der integrierten Schaltung 1, z. B. zur Reparatur oder Aufrüstung des elektronischen Geräts, sind an den Teilen 3 ... 6 des Sockelrahmens schräg verlaufende Ausnehmungen 42, 43, 44 bzw. 45 vorhanden, in welche ein Aushebewerkzeug, beispielsweise eine Schraubendreherklinge, derart eingeführt werden kann, daS es die Unterseite der integrierten Schaltung 1 hintergreift. Gleichzeitig dienen die Teile 3 ... 6 eventuell als Gegenlager, um eine Hebelwirkung zu erzeugen. Zur Lagesicherung des Sockeleinsatzes 7, d. h. damit dieser beim Ausziehen der integrierten Schaltung 1 nicht von der Leiterplatte 9 gelöst wird, sind an den Teilen 3 ... 6 des Sockelrahmens jeweils Stege, die in der Figur 1 verdeckt sind, vorgesehen, welche im mon-0 tierten Zustand auf den Sockeleinsatz 7 nahezu völlig um-If the thermal coupling between the base 8 and the socket frame is not yet sufficient across the eight fastening screws and the contact points on the circuit board 9, further recesses (not shown in Figure 1) can be made on the top of the edges of the base 8 and on the underside of the parts 3 ... 6 of the socket frame as a depot for thermal paste. Since heat sinks are provided on both sides of the circuit board 9, the total height of the base is distributed over both sides of the circuit board 9. Thus, only a small height above the circuit board 9 is required on each side to realize the heat dissipation of the integrated circuit 1. In certain cases, this can be of decisive importance, for example if only a small height is permitted on the component side of the circuit board 9, which would not be sufficient for heat dissipation with just one heat sink on the component side in fanless operation. For easy removal of the integrated circuit 1, e.g. B. for repairing or upgrading the electronic device, there are diagonally extending recesses 42, 43, 44 and 45 on the parts 3 ... 6 of the base frame, into which a lifting tool, for example a screwdriver blade, can be inserted in such a way that it grips the underside of the integrated circuit 1. At the same time, the parts 3 ... 6 may serve as a counter bearing to create a lever effect. To secure the position of the base insert 7, i.e. so that it is not detached from the circuit board 9 when the integrated circuit 1 is pulled out, the parts 3 ... 6 of the base frame each have webs, which are hidden in Figure 1, which, when mounted, are almost completely wrapped around the base insert 7.
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laufenden Kanten - in Figur 1 sind lediglich die Kanten 46 und 47 sichtbar - zu liegen kommen.running edges - in Figure 1 only the edges 46 and 47 are visible.
In Figur 2, einem Schnittbild durch einen montierten Sockel nach Figur 1, ist besonders gut die oben beschriebene Überlappung der Kragen 18 und 20 von Teilen 4 bzw. 6 des Sockelrahmens an den Seiten des Deckels 2 sichtbar. Deutlich wird auch die Verteilung der Gesamtbauhöhe des Sockels auf beide Seiten der Leiterplatte 9, wodurch eine jeweils niedrige Höhe auf Ober- und Unterseite bei guter Entwärmung der integrierten Schaltung 1 erreicht wird. Durch im Bereich des Sockelrahmens plazierte Kontaktstellen auf der Leiterplatte 9 kann der Sockelaufbau in das Ground-Konzept, d. h. die Führung der Schirm- und Bezugsmasse im elektronischen Gerät, eingebunden werden.In Figure 2, a sectional view of an assembled base according to Figure 1, the overlap described above of the collars 18 and 20 of parts 4 and 6 of the base frame on the sides of the cover 2 is particularly clearly visible. The distribution of the total height of the base on both sides of the circuit board 9 is also clear, whereby a low height is achieved on the top and bottom with good heat dissipation of the integrated circuit 1. By placing contact points on the circuit board 9 in the area of the base frame, the base structure can be integrated into the ground concept, i.e. the routing of the shield and reference ground in the electronic device.
Die Figuren 3, 4 und 5 verdeutlichen verschiedene Varianten zur Klemmung eines Kontaktelementes im Sockeleinsatz nach dem Andrücken auf eine Leiterplatte 55. Dargestellt ist jeweils 0 die Situation unmittelbar vor einem Andrücken. Kontaktelemente 56, 57 bzw. 58 sind jeweils mit einer Kontaktfeder 59 zur Kontaktierung des AnschluSelements einer einzusetzenden integrierten Schaltung versehen. In einen Kunststoffkörper 60, oder 62 werden die Kontaktelemente 56, 57 bzw. 58 von oben eingesetzt und durch eine Rastverbindung in ihrer Endlage gegen ein Herausfallen gesichert. Auf die Leiterplatte 55 angedrückt und dort befestigt werden die Kunststoffkörper 60, 61 und 62 jeweils mit einem Rahmen 63, der direkt auf der Leiterplatte befestigbar ist. Zur Erläuterung des Toleranz-0 ausgleichs sind in Figur 3 Maße A, B, C und D eingezeichnet.Figures 3, 4 and 5 illustrate different variants for clamping a contact element in the base insert after it has been pressed onto a circuit board 55. The situation immediately before pressing is shown in each case. Contact elements 56, 57 and 58 are each provided with a contact spring 59 for contacting the connection element of an integrated circuit to be inserted. The contact elements 56, 57 and 58 are inserted from above into a plastic body 60 or 62 and secured against falling out in their final position by a snap connection. The plastic bodies 60, 61 and 62 are pressed onto the circuit board 55 and secured there with a frame 63 that can be attached directly to the circuit board. To explain the tolerance compensation, dimensions A, B, C and D are shown in Figure 3.
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Um das Maß A sind die Kontaktelemente 56, 57 und 58 bei allen drei Varianten einer Klemmung in ihren Führungen verschiebbar, um Höhentoleranzen der Anschlußelemente auf der Leiterplatte 55 ausgleichen zu können. Das Maß B bestimmt den Weg, um welchen die Kontaktelemente 56, 57 und 58 beim Andrücken der Sockeleinsätze gegen die Leiterplatte 55 aus ihrer Endlage im Kunststoffkörper 60, 61 bzw. 62 verschoben werden, um eine Klemmwirkung in der Führung zu erzeugen. Zur Lagesicherung des Sockeleinsatzes im Sockel ist am Rahmen 63 ein Steg 48 angebracht, dessen Unterseite auf der Oberseite einer Kante der Kunststoffkörper 60, 61 bzw. 62 der Sockeleinsätze aufliegt. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen sowie zur Erzeugung einer definierten Andruckkraft sind an der Oberseite der Kante der Kunststoffkörper 60, 61 und 62 jeweils nach oben weisende, dachkantförmige Fortsätze 49 vorgesehen. Beim Andrücken der Sockeleinsätze gegen die Leiterplatte 55 wird die Höhe D der Fortsätze um das Maß C zum Toleranzausgleich durch eine Verformung der Fortsätze verringert. In der Variante gemäß Figur 3 wird eine kraftSchlussige Klemmung des Kontaktelements 56 im Kunststoffkörper 60 erreicht, indem sich beim Andrücken ein umlaufender Kragen 64 des Kontaktelements 56 in eine konusförmige Schräge 65 des Kunststoffkörpers 60 hineindrückt und dort durch gegenseitiges Verklemmen gehalten wird. Eine formschlüssige Klemmung ergibt sich bei der Variante nach Figur 4, bei welcher ein zunächst hohlkegelförmiger Kragen 66 am Schaft des Kontaktelements 57 anliegt und beim Andrücken gegen die Leiterplatte 55 durch einen umlaufenden Kragen 67 des Kontaktelements 57 deformiert wird. Dadurch wird in dem Kunststoffteil 61 eine formschlüs-0 sige Verbindung zum Kragen 67 gebildet. Bei der in Figur 5The contact elements 56, 57 and 58 can be moved in their guides by dimension A in all three variants of clamping in order to compensate for height tolerances of the connection elements on the circuit board 55. The dimension B determines the distance by which the contact elements 56, 57 and 58 are moved from their end position in the plastic body 60, 61 or 62 when the base inserts are pressed against the circuit board 55 in order to create a clamping effect in the guide. To secure the position of the base insert in the base, a web 48 is attached to the frame 63, the underside of which rests on the top of an edge of the plastic bodies 60, 61 or 62 of the base inserts. To compensate for manufacturing tolerances and to generate a defined pressure force, roof-shaped extensions 49 pointing upwards are provided on the top of the edge of the plastic bodies 60, 61 and 62. When the base inserts are pressed against the circuit board 55, the height D of the extensions is reduced by the dimension C to compensate for tolerances by deforming the extensions. In the variant according to Figure 3, a force-locking clamping of the contact element 56 in the plastic body 60 is achieved by a circumferential collar 64 of the contact element 56 pressing into a conical bevel 65 of the plastic body 60 when pressed and being held there by mutual clamping. A positive clamping is achieved in the variant according to Figure 4, in which an initially hollow conical collar 66 rests against the shaft of the contact element 57 and is deformed by a circumferential collar 67 of the contact element 57 when pressed against the circuit board 55. This creates a positive connection to the collar 67 in the plastic part 61. In the variant shown in Figure 5
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dargestellten dritten Variante ist das Kontaktelement 58 mit einem umlaufenden, deformierbaren Spitzkragen 68 versehen, der sich in das Kunststoffteil 62 hineindrückt und eine formschlüssige sowie kraftschlüssige Klemmung bewirkt. Bei allen drei in den Figuren 3, 4 und 5 dargestellten Varianten ist somit sichergestellt, daß beim Ausziehen einer integrierten Schaltung 1, die als PGA- oder SPGA-Bauelement ausgeführt sein kann, keine Kräfte auf die Lötstellen an der Leiterplatte 55 wirken.In the third variant shown, the contact element 58 is provided with a circumferential, deformable pointed collar 68, which presses into the plastic part 62 and causes a positive and non-positive clamping. In all three variants shown in Figures 3, 4 and 5, it is thus ensured that when an integrated circuit 1, which can be designed as a PGA or SPGA component, is pulled out, no forces act on the soldering points on the circuit board 55.
Ein Sockeleinsatz für eine Montage in Einpreßtechnik weist gemäß Figur 6 Einpreßstifte 51 mit Federelementen in ihrem Schaftbereich auf, die sich beim Einpressen in eine durchgehend metallisierte Bohrung einer Leiterplatte an die Innenseite der Bohrung andrücken. Eine Lötverbindung ist hierzu nicht erforderlich. Dagegen werden bei einem Sockel für Durchsteckmontage gemäß Figur 7 durch die metallisierten Öffnungen der Leiterplatte hindurchragende Anschlußstifte durch Löten elektrisch mit Leiterbahnen der Leiterplatte verbunden. Auch Anschlußelemente 53 des in Figur 8 dargestellten Sockeleinsatzes werden an Anschlußflächen der Leiterplatte angelötet, die sich jedoch hier lediglich auf der Oberfläche der Leiterplatte befinden. Bei der hier verwendeten SMT (Surface Mounted Technology) ist es vorteilhaft, wenn der Sockeleinsatz durch Zentrierstifte 54, zu denen die Leiterplatte korrespondierende Bohrungen aufweist, vor dem Lötvorgang exakt positioniert wird. Auch bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 6 und 7 sind derartige Zentrierstifte hilfreich. Für einen Toleranzausgleich können bei der 0 SGA-Ausführung gemäß Figur 8 oder einer BGA-Ausführung dieAccording to Figure 6, a base insert for press-fit assembly has press-in pins 51 with spring elements in their shaft area, which press against the inside of the hole when pressed into a fully metallized hole in a circuit board. A soldered connection is not required for this. In contrast, in a base for through-hole assembly according to Figure 7, connection pins protruding through the metallized openings in the circuit board are electrically connected to conductor tracks on the circuit board by soldering. Connection elements 53 of the base insert shown in Figure 8 are also soldered to connection surfaces on the circuit board, although these are only located on the surface of the circuit board. With the SMT (Surface Mounted Technology) used here, it is advantageous if the base insert is positioned precisely before the soldering process using centering pins 54, to which the circuit board has corresponding holes. Such centering pins are also helpful in the embodiments according to Figures 6 and 7. For tolerance compensation, the 0 SGA version according to Figure 8 or a BGA version can be
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Anschlußelemente 53 in Steckrichtung der Zentrierstifte 54 schwimmend gelagert sein. Durch entsprechende Gestaltung der Anschlußelemente und des Sockeleinsatzes kann dieser nach dem Lötprozeß durch den Sockelrahmen oder ein anderes Werkzeug auf die Leiterplatte gepreßt werden. Z. B. durch Klemmwirkung können die Anschlußelemente kraftschlüssig in ihrer Endlage im Sockeleinsatz zusätzlich befestigt werden. Ziehkräfte wirken danach nicht mehr auf die Lötanschlüsse.Connection elements 53 are mounted floating in the direction of insertion of the centering pins 54. By appropriately designing the connection elements and the base insert, the latter can be pressed onto the circuit board by the base frame or another tool after the soldering process. For example, the connection elements can be additionally secured in their final position in the base insert by means of a clamping effect. Pulling forces then no longer act on the solder connections.
Da durch das Abschirmgehäuse des Sockels und eventuell durch eine Masselage in der Leiterplatte eine in bezug auf elektromagnetische und elektrostatische Einflüsse hermetisch dicht abgeschlossene "Insel" gebildet wird, die wahlweise in ein Ground-Konzept fest eingebunden oder auch induktiv oder kapazitiv angekoppelt werden kann, lassen sich bei einer geänderten Formgebung mit vergrößertem Innenraum des Sockels oder im Freiraum 55 innerhalb des Sockeleinsatzes 7 weitere bezüglich elektromagnetischer Abschirmung kritische Bauelemente, z. B. Quarze, VCO- oder Taktschaltungen, in das Abschirmgehäuse integrieren. Dies ist besonders günstig bei Bauelementen, die der integrierten Schaltung funktionell zugeordnet sind.Since the shielding housing of the base and possibly a ground layer in the circuit board form a hermetically sealed "island" with respect to electromagnetic and electrostatic influences, which can be either firmly integrated into a ground concept or coupled inductively or capacitively, additional components that are critical with regard to electromagnetic shielding, e.g. quartz, VCO or clock circuits, can be integrated into the shielding housing with a modified shape with an enlarged interior of the base or in the free space 55 within the base insert 7. This is particularly advantageous for components that are functionally assigned to the integrated circuit.
Zur Vermeidung zu hoher'Ausziehkräfte bei der Entnahme der integrierten Schaltung 1 können Sockeleinsätze verwendet werden, die auf der Seite der integrierten Schaltung als ZIF {Zero Insertion Force)- oder LIF (Low Insertion Force)-Version ausgeführt sind.To avoid excessive extraction forces when removing the integrated circuit 1, socket inserts can be used which are designed as ZIF (Zero Insertion Force) or LIF (Low Insertion Force) versions on the integrated circuit side.
In vorteilhafter Weise kann der Sockel bei Austausch lediglieh des Sockeleinsatzes 7 für integrierte Schaltungen unter-Advantageously, the socket can be replaced by replacing only the socket insert 7 for integrated circuits.
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schiedlicher Gehäusebauformen und unterschiedlicher elektrischer Anschlußelemente verwendet werden.different housing designs and different electrical connection elements can be used.
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