JP4007916B2 - 集積回路パッケージ用分路付き電源接続部 - Google Patents

Description

本発明は、集積回路パッケージ用の分路付き電源接続部に関する。

ソケットは、パッケージのピンをプリント回路基板に電気的に接続する。パッケージは、パッケージに接続されたダイ上の集積回路に対し入力／出力（Ｉ／Ｏ）信号または電力を供給するためのバイアスのような導電性経路だけでなく多種の回路素子を包含することができる。

特定のダイの電力要求に依存する形で、パッケージからダイへ大電流量を伝送するために追加バイアスが必要となる。これは、パッケージ内の作動温度を高温にするという結果を起こす。

また、装置のサイズを縮小し、パッケージ密度を増大するという工業動向は、高い電流密度の起因となり、結果として、パッケージ内部の作動温度を高温にするという結果を生み出す。

高集積回路の電力に関する要件としては、利用可能な多数のピン／ソケットの組合せが電力の伝送専用として求められている。従って、より少数のピン／ソケットの組合せだけがＩ／Ｏ信号の伝送に利用できる。

パッケージ組立体１０及びソケット組立体１２は、図１Ａ及び図１Ｂに図示したように互いに接続可能である。その組立体が互いに接続されるとき、分路付き電源接続部１４ａ、１４ｂは、パッケージ１８の側表面に位置した接触部１６ａ、１６ｂを通してパッケージ組立体１０に電力を伝送することができる。

分路付き電源接続部１４ａ、１４ｂの各々は、誘電性のハウジング２０と導電性部材２２とを有している。誘電性のハウジング２０は、熱可塑性または熱硬化性のポリマーの材料を用いて形成されていてもよい。ハウジングの材料の一例としては、ポリアミド（polyamides）、ＦＲ−４エポキシ樹脂（FR-4 epoxy）、ポリブチレン テレフタレート（ＰＢＴ：polybutylene terepthalate）、ポリエチレン テレフタレート（ＰＥＴ：polyethylene
terepthalate）、ポリサイクロヘキシレンジメチレン テレフタレート（ＰＣＴ：polycyclohexylenedimethylene terepthalate）、ポリフェニレン サルファイド（ＰＰＳ：polyphenylene
sulfide）、シアン酸エステル（cyanate ester）、液晶性ポリマー（liquid crystal polymers）が挙げられる。

導電性部材２２の第１の部分は、ハウジング２０の底表面にて露出されており、ソケットバンプ（socket bumps）２６を通じてプリント回路基板２８に接続されている。導電性部材２２の第２の部分は、ハウジング２０の側表面の開口部から伸びている導電性の指（conductive
fingers）３０を含んでいる。指３０は、可撓(たわみ)性を有し、パッケージ１８の接触部１６ａ、１６ｂと接続するように位置付けられている。また、指３０は、パッケージ１８に保持する力を加える。導電性部材２２の第３の部分は、ハウジング２０の内側に埋め込まれている。

分路付き電源接続部１４ａ、１４ｂの各々は、パッケージ１８のピン３４がＰＧＡ（pin grid array）ソケット３２と接続している時に、指３０が接触部１６ａ、１６ｂに電気的に接続されてなるように、旧来のＰＧＡソケット３２の隣に位置されている。

組み立てられた時、例えば、電流は電源２４からプリント回路基板２８内の導電性経路を通り、ソケットバンプ２６を通過して流れることが可能である。分路付き電源接続部１４ａは、電流をパッケージ１８の側面に配置された接触部１６ａに伝送する。電流は、パッケージ１８の内部に水平に位置付けられた電源面３５を通り、経路３６を経由し、ダイバンプ（die bump）３８を通過してダイ４０の内部に流れる。

電流は、例えば、ダイ４０からダイバンプ３８を経てパッケージ１８の内部に流れることによって電源２４にてシステムの接地点に戻ることが可能である。電流は、パッケージ１８内の経路４２を経由し、パッケージ１８の内部に水平に位置付けられた接地面４４を通り、接触部１６ｂを通過して流れる。分路付き電源接続部１４ｂは、接触部１６ｂからソケットバンプ２６へ電流を伝送する。それから、電流は、プリント回路基板２８の内部に流れ、そして、電源２４にてシステムの接地点に戻る。

パッケージ１８の底表面から伸びている各導電性ピン３４は、入力／出力データ信号、他の信号または電力を伝送することができる。分路付き電源接続部１４ａ、１４ｂによって供給される電力は、ピン３４によって伝送される電力を補うことができる。

デカップリングキャパシタ５６はパッケージ１８にマウントされ、高い負荷状態の下においてダイ４０に追加電流を供給することを可能とする。そのような追加電流は、電源２４によって供給された電流が電源とダイ４０との間の導電性経路のインピーダンスによって制限されてくると必要になる。導電性経路のインピーダンスは、デカップリングキャパシタ５６の必要とされるサイズに影響を及ぼす。

図２に図示された分路付き電源接続部は、互いに略垂直な２つのセクションを含んでいる。各セクションは、各セクションの幅のほぼ全体に渡る３本の接触部３０を１セットとして含んでいる。接触部３０の各セットは、パッケージの側表面にて露出された対応する導電性接触部と接続するように構成されている。

分路付き電源接続部の多様な配置が可能である。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、各分路付き電源接続部１４ａ、１４ｂは、プリント回路基板２８とパッケージ１８の反対の側面に渡って伸びている接触部１６ａ、１６ｂとの間に導電性経路を提供するように構成され得る。分路付き電源接続部１４ａは、電源２４のプラス端子（positive terminal）５２に電気的に接続され、分路付き電源接続部１４ｂは、システムの接地点５４に電気的に接続される。

他の分路付き電源接続部の構成が図４Ａ及び図４Ｂに図示されている。パッケージ１８は、パッケージ１８の反対の側面に配置された接触部１６ａ、１６ｂ、・・・１６ｊを含んでいる。分路付き電源接続部１４ａ、１４ｂは、プリント回路基板２８と接触部１６ａ、１６ｂ、・・・１６ｊとの間に導電性経路を提供する。分路付き電源接続部１４ａ、１４ｂの各々は、パッケージ１８の反対の側面に配置された対応する接触部１６ａ、１６ｂ、・・・１６ｊと接続するように配置された導電性の指のグループ３０ａ、３０ｂ、・・・３０ｊを含んでいる。分路付き電源接続部１４ａは、電源２４のプラス端子５２に電気的に接続され、分路付き電源接続部１４ｂは、システムの接地点５４に電気的に接続される。

図５Ａ及び図５Ｂの分路付き電源接続部の配置は、略長方形の設置面（footprint）を持つ分路付き電源接続部１４を含んでいる。分路付き電源接続部１４は、略長方形のパッケージ１８の周囲を囲んでおり、パッケージ１８の4つの側面の各々の周囲に配置された対応する接触部１６ａ、１６ｂ、・・・１６ｐと接続するように配置された導電性の指のグループ３０ａ、３０ｂ、・・・３０ｐを含んでいる。指の隣接するグループ（例えば、３０ａ及び３０ｂ）は反対の極性を持つ。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、分路付き電源接続部１４ａ、１４ｂの各々は、Ｌ型の設置面を形成する２つの略垂直なセクションを含んでいる。分路付き電源接続部１４ａ、１４ｂの各々は、プリント回路基板２８とパッケージ１８の側面の接触部１６ａ、１６ｂとの間に導電性経路を提供する。分路付き電源接続部１４ａは、電源２４のプラス端子５２に電気的に接続され、分路付き電源接続部１４ｂは、システムの接地点５４に電気的に接続される。

図７に示すように、他に取り得る実施形態において、分路付き電源接続部１４は誘電性のハウジング２０に取り付けられた導電性部材２２を含んでいる。図１Ａ及び図１Ｂに対比して、導電性部材２２は誘電性のハウジング２０内に埋め込まれていない。

上述の技術を具体化する集積回路は、次のような１以上の利点を実現する。パッケージ内部の作動温度を過度に上昇させることなく、ソケット／パッケージの取り合わせにおける電流伝送性能が向上され得る。従って、集積回路は、そのサイズを増大することなく、高電力レベルでより高速に作動することができる。

ダイに電力を供給するために必要とされるピン／ソケットの組合せをより少なくすることができ、従って、より多いピン／ソケットの組合せが、入力／出力データ信号及び他の信号を伝送することに利用できる。

パッケージを通過するのに必要な電力運搬専用の経路をより少なくすることができる。それによって信号を伝送するためのより多くの専用経路やキャパシタのような回路素子を埋め込むためのパッケージ内部における利用可能なスペースを増やすことができる。

高電流伝送能力を持つ分路付き電源接続部を使用することは、電源とデカップリングキャパシタとの間の導電性経路のインピーダンスを低減することを可能とする。それによってパッケージ上により小さなデカップリングキャパシタを使用することが許されるため、結果として、パッケージの製造コストを節約することができる。
分路付き電源接続部は、工業規格（industry standard）に適合した容易に入手可能な部品とともに使用され得る。

多様な改良がなされてもよい。この分路付き電源接続部は、ボール グリッド アレイ（ＢＧＡ：ball grid array）タイプのソケットやランド グリッド アレイ（ＬＧＡ：land grid array）タイプのソケットや他のタイプのソケット接続部を伴う使用に適応可能である。

指の構成及び形状は異なっていてもよい。例えば、上述したよりもより少ないまたはより多い指の数であってもよく、指は上述したよりも長くまたは短くてもよく、上述したよりも広くまたは狭くてもよい。指と指との間の間隔は変えることができ、均一であってもなくてもよい。指は、パッケージの１つの側面或いは複数の側面に露出された接触部に接続するように構成されていてもよい。

加えて、分路付きソケット結合部は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）技術やゲート ターンオフ ロジック（ＧＴＬ：gate turnoff logic）技術を伴う利用に適した電圧を含む、異なる電圧を伝送するのに適応され得る。分路付き電源接続部は、ソケットとともに一体化して製造され得る。
他の実施態様も開示する特許請求の範囲に含まれる。

分路付き電源接続部をもつパッケージ組立体の断面図である。 分路付き電源接続部をもつパッケージ組立体の断面図である。 分路付き電源接続部の斜視図である。 分路付き電源接続部をもつパッケージ組立体の平面図である。 分路付き電源接続部をもつパッケージ組立体の横断面図である。 分路付き電源接続部をもつパッケージ組立体の平面図である。 分路付き電源接続部をもつパッケージ組立体の横断面図である。 分路付き電源接続部をもつパッケージ組立体の平面図である。 分路付き電源接続部をもつパッケージ組立体の横断面図である。 分路付き電源接続部をもつパッケージ組立体の平面図である。 分路付き電源接続部をもつパッケージ組立体の横断面図である。 分路付き電源接続部の側面図である。

Claims (24)

1. ソケットと、
   前記ソケット付近に配置されたハウジングとを備え、
   前記ソケットと前記ハウジングとは、集積回路パッケージを受け入れるための内部部位を実際上画定し、前記ハウジングは、前記ハウジングの底表面に隣接して露出された第１の部分と前記内部部位に隣接して露出された第２の部分とを有する導電性部材を備え、前記導電性部材の第２の部分は前記底表面から異なる高さに配置された複数の可撓性のある部材を備え、前記可撓性のある部材のそれぞれは前記ソケットに対向する自由端を有する装置。
2. 前記ハウジングは誘電性の材料を含む請求項１の装置。
3. 前記導電性部材の一部は前記誘電性の材料によって部分的に囲まれている請求項２の装置。
4. 請求項１の装置において、前記ハウジングは誘電性の材料を含み、前記導電性部材の一部は前記誘電性の材料によって部分的に囲まれている装置。
5. 集積回路パッケージを受け入れるように適合されたソケットと、
   前記ソケットと隣接する分路付き電源接続部とを備え、
   前記分路付き電源接続部は前記分路付き電源接続部の底表面に隣接して露出された第１の部分と前記分路付き電源接続部の側表面に隣接して露出された第２の部分とを有する導電性部材を備え、前記第２の部分は前記集積回路パッケージの側表面にて導電性構成要素を電気的に接触するように適合され、前記導電性部材の第２の部分は前記底表面から異なる高さに配置された複数の可撓性のある部材を備え、前記可撓性のある部材のそれぞれは前記ソケットに対向する自由端を有する装置。
6. 前記分路付き電源接続部は誘電性の材料を含む請求項５の装置。
7. 前記導電性部材の一部は前記誘電性の材料によって部分的に囲まれている請求項６の装置。
8. 請求項５の装置において、前記分路付き電源接続部は誘電性の材料を含み、前記導電性部材の一部は前記誘電性の材料によって部分的に囲まれている装置。
9. 集積回路パッケージであって、そのパッケージの側表面に露出された導電性構成要素を含む集積回路パッケージと、
   ソケットと、
   前記ソケット付近に配置されたハウジングとを備え、
   前記ソケットと前記ハウジングとは、前記集積回路パッケージが配置される内部部位を画定し、前記ハウジングは、前記ハウジングの底表面に隣接して露出された第１の部分と、前記内部部位に隣接する表面で前記パッケージの前記導電性構成要素と電気的に接続される第２の部分と、を備える導電性部材を有し、前記導電性部材の第２の部分は前記底表面から異なる高さに配置された複数の可撓性のある部材を備え、前記可撓性のある部材のそれぞれは前記ソケットに対向する自由端を有する組立体。
10. 前記組立体は、プリント回路基板を備え、
    前記導電性部材の前記第１の部分は、前記プリント回路基板と電気的に接続される請求項９の組立体。
11. 前記組立体は、電源を備え、
    前記導電性部材の前記第１の部分は、前記電源と電気的に接続される請求項１０の組立体。
12. 前記ハウジングは誘電性の材料を含んでいる請求項９の組立体。
13. 前記導電性部材の一部は前記誘電性の材料によって部分的に囲まれている請求項１２の組立体。
14. 前記集積回路パッケージは、前記集積回路パッケージの側表面に導電性接触部を有し、前記第２の部分の可撓性のある部材のそれぞれは、前記集積回路パッケージの側表面の対応する導電性接触部と電気的に接続される請求項９の組立体。
15. 前記組立体はプリント回路基板を備え、
    前記導電性部材の前記第１の部分は、前記プリント回路基板と電気的に接続され、前記ハウジングは誘電性の材料を含み、前記導電性部材の一部は前記誘電性の材料によって部分的に囲まれている請求項９の組立体。
16. ソケットと、
    前記ソケットに接続される集積回路パッケージであって、前記集積回路パッケージの側表面にて導電性構成要素を含む集積回路パッケージと、
    前記ソケットに隣接する分路付き電源接続部とを備え、
    前記分路付き電源接続部は、前記分路付き電源接続部の底表面に隣接して露出された第１の部分と、前記集積回路パッケージの前記側表面にて前記導電性構成要素と接続する前記分路付き電源接続部の側表面の第２の部分とを有する導電性部材を備え、前記導電性部材の第２の部分は前記底表面から異なる高さに配置された複数の可撓性のある部材を備え、前記可撓性のある部材のそれぞれは前記ソケットに対向する自由端を有する組立体。
17. 前記組立体は、プリント回路基板を備え、
    前記導電性部材の前記第１の部分は、前記プリント回路基板と電気的に接続される請求項１６の組立体。
18. 前記組立体は、電源を備え、
    前記導電性部材の前記第１の部分は、前記電源と電気的に接続される請求項１７の組立体。
19. 前記分路付き電源接続部は誘電性の材料を含んでいる請求項１６の組立体。
20. 前記導電性部材の一部は前記誘電性の材料によって部分的に囲まれている請求項１９の組立体。
21. 前記集積回路パッケージは、前記集積回路パッケージの側表面に導電性接触部を有し、前記第２の部分の可撓性のある部材のそれぞれは、前記集積回路パッケージの側表面の対応する導電性接触部と電気的に接続される請求項１６の組立体。
22. プリント回路基板を備え、前記導電性部材の第１の部分は前記プリント回路基板と電気的に接続され、前記分路付き電源接続部は誘電性の材料を含み、前記導電性部材の一部は前記誘電性の材料によって部分的に囲まれている請求項１６の組立体。
23. 前記可撓性のある部材のそれぞれは前記集積回路パッケージの側表面の対応する導電性接触部と電気的に接続される請求項１の装置。
24. 前記可撓性のある部材のそれぞれは前記集積回路パッケージの側表面の対応する導電性接触部と電気的に接続される請求項５の装置。

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