JPH0519316B2

JPH0519316B2 -

Info

Publication number: JPH0519316B2
Application number: JP59243541A
Authority: JP
Inventors: Baruderesu Deimetoriasu; Josefu Furankofusukii Andoryuu; Aran Jaauera Robaato
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1984-03-12
Filing date: 1984-11-20
Publication date: 1993-03-16
Also published as: EP0154765B1; EP0154765A3; EP0154765A2; JPS60195993A; DE3585924D1

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、プリント回路板のパツケージング技
術に係り、更に具体的に言えば、プリント回路板
上に装着されたモジユールに電力を、電力分配バ
スからプリント回路板を経て供給せずに、電力分
配バスから直接供給するための装置に係る。

［従来技術］将来、コンピユータは、演算処理能力に於いて
高い性能を要することになる。その性能の高さ
は、サイクル時間及び命令当りのサイクル数によ
り測定される。しかしながら、その高い性能を得
るためには、集積回路チツプ上の回路の数を増加
させねばならない。又、集積回路チツプの数も増
加させねばならない。熱伝導モジユールの如き高
密度集積回路パツケージが導入されたことによつ
て、必要な高い性能を得るために要する集積回路
チツプの数が増加した。

しかしながら、それらの高密度集積回路パツケ
ージが導入されるとともに、パツケージにより消
費される電力は従来の場合よりも大きく、パツケ
ージに供給される必要な電流が著しく増加すると
いう、２つの望ましくない副作用が生じた。それ
らの高回路密度の集積回路パツケージに於いて
は、チツプに電力を供給し、電力の損失及び電圧
降下を妥当なレベルに保つために、多数の電力分
配入出力（Ｉ／Ｏ）ピンを用いる必要がある。そ
れらのピンをより多く必要とすることは、チツプ
上のより多数の回路に必要な信号を伝達するため
に、より多数の信号分配Ｉ／Ｏピンを同時に必要
とすることによつて、更に倍加される。

更に、より多数の回路を必要とすることによ
り、モジユール型システムの設計が困難になる。
システムがよりモジユール型であれば、フイール
ドに於ける保守及びサービスはより容易になる。

従来技術によるプリント回路板パツケージン
グ・システムの設計に於いて、第２図に示されて
いるモジユール１０の如きモジユールは、表面上
に装着された複数の集積回路チツプ１０Ａを有し
ている。第３図に於いて、モジユール１０はプリ
ント回路板１２上に装着され、該回路板中の種々
の電力分配プレーン１２Ａに接続されている。電
圧分配プレーン１２Ａは、電力分配バス１４に接
続されており、モジユール１０上に装着されたチ
ツプ１０Ａに電力を供給するために必要な電流及
び電圧をモジユール１０に供給する。モジユール
１０は、チツプ１０Ａに電圧及び電流を供給する
ためにプリント回路板１２中の電力分配プレーン
１２Ａに接続された多数のＩ／Ｏピン１０Ｂを含
む。大規模なコンピユータにより高い性能が要求
されるとともに、チツプ上の回路の数及びモジユ
ール上に装着されたチツプの数が増加するので、
モジユール上に必要とされるピンの数も増加し、
それらのピンは、チツプに必要な情報信号を供給
する信号分配Ｉ／Ｏピン及びチツプに電力を供給
するために必要な電圧及び電流を供給する電力分
配Ｉ／Ｏピンを含んでいる。必要なピンの数が増
加すると、プリント回路板中の電力分配プレーン
の数も増加する。従つて、プリント回路板の厚さ
も増加する。プリント回路板の厚さが増加する
と、電力の損失が増大し、プリント回路板の製造
もより複雑になる。

更に、ピンの数が増加することにより、モジユ
ールは必要な数のピンを収容するために、より大
きくなければならない。しかしながら、コンピユ
ータ・システムの設計の傾向は、コンピユータ・
システムの構成素子の小型化に向かつており、そ
れらの構成素子の寸法を大きくする方向には向か
つていない。

従つて、従来技術によるパツケージング・シス
テムは、回路数の増加及びそれに伴うモジユール
上に装着された集積回路チツプの数の増加に対応
することができず、それと同時にその電力の損失
を最小限にすることもできず、コンピユータ・シ
ステムの構成素子の小型化に対応することもでき
なかつた。コンピユータ・システムに関連する性
能を増し、コンピユータ・システムの構成素子に
関連する電力の損失を最小限にし、コンピユー
タ・システムの構成素子の小型化への傾向を維持
することを同時に達成することができるパツケー
ジング・システムの設計が必要とされている。

［発明が解決しようとする問題点］本願発明の目的は、電力供給ピンをモジユール
の基板の底部に設けなくてもよいようにすること
によつて、必要な基板の底部に形成すべき必要な
ピンの数を減少させ、以て、モジユールの製造を
容易ならしめることにある。

本発明の他の目的は、上記のように必要なピン
の数を減少させることによつて、モジユールの小
型化を容易ならしめることにある。

本発明のさらに他の目的は、端子の間隔がより
狭い小型の集積回路チツプをモジユール上に載置
することを可能ならしめることにある。というの
は、モジユールの底部に形成されるピン（第６図
参照番号２０）は、下方のプリント回路板に嵌挿
するための物理的強度の必要性からある程度の太
さが必要であつて、このため、ピンをモジユール
の底部に形成するにあたつては、ピンを植設する
密度には限度がある。従つて、集積回路チツプが
小型である場合、植設されたピンは、集積回路チ
ツプの端子と同程度には密集して配置できない可
能性がでてくる。しかし、本発明によれば、集積
回路チツプの端子のうちの電力供給端子は、モジ
ユール底部のピンに対応させる必要がなくなり、
もつてピンが配置されている間隔よりもより狭い
端子の配置間隔をもつ小型の集積回路チツプを載
置することが可能となるのである。

［問題点を解決するための手段］本発明は、プリント回路板に接続されているモ
ジユール上に装着された集積回路チツプに電力を
供給するためにモジユールに電力を直接供給する
ための装置を提供する。モジユールの基板は、該
基板中を縦方向及び横方向に延びる複数の電圧分
配プレーンを含み、それらの電圧分配プレーンは
モジユールの基板の端部に装着された１つ又はそ
れ以上の電圧分配タブに接続されている。電圧分
配タブは電力分配バスに直接接続されている。必
要な信号がモジユール上の集積回路チツプに供給
されるように、信号分配Ｉ／Ｏピンがモジユール
の基板の底面に配置されている。チツプに電力を
供給するために、電力分配Ｉ／Ｏピンがモジユー
ルの基板の底面に配置される必要はない。遠くの
チツプに電力を供給するために、モジユール中の
電圧分配プレーンを補つて、１つ又はそれ以上の
電圧分配条片がモジユールの基板の底面に配置さ
れている。その結果、チツプ上の回路の数が増加
しても、コンピユータ・システムに必要とされる
高い性能に要するチツプの数が増加しても、モジ
ユールの基板の底面には、従来の場合よりも少な
いピンしか必要でない。モジユール上のチツプへ
の電力の供給に関連する電力の損失が最小限に保
たれ、モジユールの寸法も小さく保たれる。

更に、モジユール上のチツプに所望の電圧信号
を供給するためにより多数の信号分配Ｉ／Ｏピン
がモジユール上に必要となるが、本発明に於いて
はモジユールが電力分配Ｉ／Ｏピンを必要としな
いので、モジユールのチツプに必要な電圧信号を
供給するために、より多数の信号分配Ｉ／Ｏピン
をモジユールの底面に配置することができる。

［実施例］第４図は、モジユール１０を示す斜視図であ
る。第２図の場合と異なり、本発明に於いては、
モジユール１０上に配置された集積回路チツプ１
０Ａに電圧及び電流を供給するために、複数の電
圧分配タブ１６がモジユール基板の端部に接続さ
れている。その電圧及び電流は、チツプに電力を
供給するために必要である。各々のタブ１６は、
絶縁材１７を介してベース・プレート１８に接続
している。

第１図に於いて、モジユールに電圧を直接供給
するための本発明による装置が示されている。モ
ジユール１０がプリント回路板１２上に装着され
ており、複数の信号分配Ｉ／Ｏピン２０を介して
プリント回路板１２に接続されている。電圧分配
タブ１６がモジユール１０の基板の端部に接続さ
れている。電圧分配タブ１６は、電力供給タブ２
２を経て電力分配バス１４に直接接続されてい
る。モジユール１０は、該モジユール中を縦方向
及び横方向に延びる複数の電圧分配プレーン１０
Ｃを含み、それらの各プレーンはモジユール中の
他の各プレーンと実質的に平行である。電圧分配
タブ１６は、金属界面２４、及び該電圧分配タブ
１６と該金属界面２４との間に配置されたろう付
け化合物２６を介して、１つ又はそれ以上の電圧
分配プレーン１０Ｃの端部に接続されている。電
圧分配タブ１６は、銅−炭素の複合体、又は適合
可能な物理的及び化学的特性を有する他の適当な
材料より成る。又、モジユール１０は、該モジユ
ール中を縦方向及び横方向に延び電圧分配プレー
ン１０Ｃとは絶縁層によつて隔てられた１つ又は
それ以上の電圧基準（即ち接地）プレーン１０Ｄ
を含み、各電圧基準プレーンはモジユール中の他
の各プレーンと実質的に平行である。複数のめつ
きされた貫通孔１０Ｅがモジユール１０を経て垂
直に延びており、それらのめつきされた貫通孔は
銅の如き導電材より成る。各々のめつきされた貫
通孔１０Ｅに関連する導電材は、選択された電圧
分配プレーン１０Ｃをチツプ１０Ａに電気的に接
続し、選択された電圧基準プレーン１０Ｄをチツ
プ１０Ａに電気的に接続して、電圧分配プレーン
１０Ｃ、チツプ１０Ａ、及び電圧基準プレーン１
０Ｄの間に導電路を設ける。

尚、第１図に於いて、電圧分配プレーン１０Ｃ
及び電圧基準プレーン１０Ｄが複数枚あるのは、
集積回路チツプ１０Ａ毎に異なる動作電位が必要
となることがあるからである。すなわち、１つの
電圧分配プレーン１０Ｃに第１の動作電圧が印加
され、それに１つの電圧基準プレーン１０Ｄが対
応し、その対応する電圧基準プレーン１０Ｄに第
１の基準電圧が接続される、という具合である。

第１図に於いて、プリント回路板１２は、信号
電流源に接続された、電圧及び電流信号プレーン
１２Ｂ１の如き、電圧及び電流信号プレーンと、
接地電位に接続された、接地プレーン１２Ｂ２の
如き、少なくとも１つの接地プレーンとを含む、
複数の電圧プレーンを含んでいる。信号プレーン
は信号電流を信号分配Ｉ／Ｏピン２０を経て集積
回路チツプ１０Ａに供給するために用いられ、接
地プレーンはチツプからの帰還信号電流をピン２
０を経て接地させるために用いられる。プリント
回路板１２は複数のめつきされた貫通孔１２Ｃを
含む。モジユール１０がプリント回路板１２上に
装着されるとき、ピン２０がめつきされた貫通孔
１２Ｃ中に配置される。めつきされた貫通孔１２
Ｃは、ピン２０と上記電圧プレーンとの間に導電
路を設ける。

第５Ａ図は、複数の電圧分配プレーン１０Ｃ及
び少なくとも１つの電圧基準プレーン１０Ｄを示
している斜視図である。第５Ａ図に於いて、プレ
ーン１０Ｃ及び１０Ｄの各々は、電圧分配タブ１
６と電気的に接続されるように四方の各側面に配
置された複数の延長タブ１０Ｈを含んでいる。各
延長タブ１０Ｈは、第１図の金属界面２４と接触
している。第１図に示されている如く、金属界面
２４は、ろう付け化合物２６を介して電圧分配タ
ブ１６に接続されている。電圧分配タブ１６は、
モジユール１０上に配置された集積回路チツプ１
０Ａを付勢するための或る特定の電位に接続され
ている。第５Ａ図に示されている如く、金属界面
２４が２つの延長タブ１０Ｈと接触して配置され
てもよい。このようにして、金属界面２４と接触
している延長タブ１０Ｈを有する電圧分配プレー
ン１０Ｃは各々、該金属界面２４に接続されてい
る電圧分配タブ１６に於ける電位と同じ電位に接
続されることになる。

第５Ｂ図及び第５Ｃ図は各々、第１図の線Ｂ−
Ｂ及びＡ−Ａから見た電圧基準プレーン１０Ｄ及
び電圧分配プレーン１０Ｃの底面図である。第５
図に於ける電圧基準プレーン１０Ｄは貫通孔１０
Ｄ１及び１０Ｄ２を有している。貫通孔１０Ｄ１
は直径Ｄ１を有し、貫通孔１０Ｄ２は直径Ｄ２を
有している。第５Ｂ図に於いて、直径Ｄ１は直径
Ｄ２よりも大きい。直径Ｄ２は、チツプ１０Ａか
らの電流の帰還路を設けるために、その貫通孔１
０Ｅ中の金属めつきに電気的に接触しなければな
らないので、小さくなつている。その電流は、延
長タブ１０Ｈを経て接地される。第５Ｃ図に於け
る電圧分配プレーン１０Ｃは貫通孔１０Ｃ１及び
１０Ｃ２を有している。貫通孔１０Ｃ１は直径Ｄ
３を有し、貫通孔１０Ｃ２は直径Ｄ４を有してい
る。第５Ｃ図に於いて、直径Ｄ４は直径Ｄ３より
も大きい。直径Ｄ３は、電力分配バス１４からチ
ツプ１０Ａへの電流の経路を設けるために、その
貫通孔１０Ｅ中の金属めつきに電気的に接触しな
ければならないので、小さくなつている。直径Ｄ
１及びＤ４は各々直径Ｄ２及びＤ３よりも大きい
ので、貫通孔１０Ｄ１及び１０Ｃ２に関連する金
属層とそれらの貫通孔１０Ｅとの間には、そのよ
うな電気的接触は形成されない。

第６図はモジユール１０の底面を示す斜視図で
ある。第６図に於いて、モジユール１０の底面は
多数の信号分配Ｉ／Ｏピン２０を含む。それらの
ピンは、チツプ１０Ａに必要な信号電流を供給
し、チツプ１０Ａに電力を供給するためには用い
られない。それらのピン２０は複数のグループに
配列されている。

次に、第７Ａ図乃至第７Ｄ図を参照して、本発
明による装置の機能的動作について述べる。第７
Ａ図及び第７Ｂ図に於いて、本発明による装置の
一実施例に於ける機能的動作が示されている。第
７Ａ図に於いて、モジユール１０は、電力分配バ
ス１４から電圧分配タブ１６を経て電力を直接供
給される。モジユール１０上のチツプ１０Ａに電
力を供給するために必要な電圧及び電流は、電圧
分配タブ１６、電圧分配プレーン１０Ｃ、及びめ
つきされた貫通孔１０Ｅより成る経路を経て供給
される。この経路は、図に於いて、“電力−IN”
として示されている。接地される電流の帰還路
は、図に於いて、“電力−OUT”として示されて
おり、その帰還電流は、めつきされた貫通孔１０
Ｅ及び電圧基準プレーン１０Ｄより成る経路を流
れる。電圧基準プレーン１０Ｄは、接地電位に接
続されているもう１つの電圧分配タブ１６に接続
されている。電圧基準プレーン１０Ｄは、プリン
ト回路板１２中の接地プレーン１２Ｂ２に接続さ
れていることにより接地電位に保たれている。必
要な信号電流は、信号プレーン１２Ｂ１を経て供
給され、信号プレーン１２Ｂ１、ピン２０、めつ
きされた貫通孔１０Ｅ、及びはんだホール１０Ｆ
より成る経路を経てモジユール１０上のチツプ１
０Ａに供給される。この経路は、図に於いて、
“信号−IN”として示されている。接地電位へ帰
還する信号電流は、はんだホール１０Ｆ、めつき
された貫通孔１０Ｅ、及び電圧基準プレーン１０
Ｄより成る経路を流れ、その経路は、図に於い
て、“信号−OUT”として示されている。第７Ｂ
図は、本発明による装置の一実施例に於ける上記
機能的動作を３次元的に示している。尚、第７Ｄ
図に於いて、斜線で示す領域は、第１図における
電圧分配タブ１６が接続され得る領域である。斜
線で示す領域が複数あるのは、四方どの位置でも
電圧分配タブ１６を接続できるようにするためで
ある。また、斜線で示す領域内をさらに矩形で囲
つた領域は、実際に電圧分配タブ１６が接続され
ている領域である。

第７Ｃ図及び第７Ｄ図に於いては、本発明によ
る装置の他の実施例に於ける機能的動作が示され
ている。第７Ｃ図に於いて、モジユール１０は、
電力分配バス１４から電圧分配バス１４から電圧
分配タブ１６を経て電力を直接供給される。モジ
ユール１０上のチツプ１０Ａに電力を供給するた
めに必要な電流の経路は、図に於いて、“電力−
IN”として示されている。接地電位へ帰還する
電流は、めつきされた貫通孔１０Ｅ、電圧基準プ
レーン１０Ｄ、電圧基準プレーン１０Ｄのもう１
つの延長タブ１０Ｈ、及びもう１つの電圧分配タ
ブ１６より成る経路を経て流れ、その経路は、図
に於いて、“電力−OUT”として示されている。
電圧基準プレーン１０Ｄは、プリント回路板１２
中の接地プレーン１２Ｂ２に接続されていること
により接地電位に保たれている。モジユール１０
上のチツプ１０Ａに必要な信号電流は、プリント
回路板１２中の信号プレーン１２Ｂ１を経て供給
され、信号プレーン１２Ｂ１及びめつきされた貫
通孔１０Ｅより成る経路を経てモジユール１０に
流れる。この経路は、図に於いて、“信号−IN”
として示されている。信号電流の帰還路は、めつ
きされた貫通孔１０Ｅ、電圧基準プレーン１０
Ｄ、電圧基準プレーン１０Ｄのもう１つの延長タ
ブ１０Ｈ、及びもう１つの電圧分配タブ１６より
成り、図に於いて、“信号−OUT”として示され
ている。第７Ｄ図は、本発明による装置の他の実
施例に於ける上記機能的動作を３次元的に示して
いる。

［発明の効果］以上のように、本発明によれば、電力供給ピン
をモジユールの基板の底部に設けなくてもよいよ
うにすることによつて、必要な基板の底部に形成
すべき必要なピンの数を減少させ、以て、モジユ
ールの製造が容易となる。

また、本発明によれば、そのように必要なピン
の数を減少させることによつて、モジユールの小
型化も図られる。

さらに、集積回路チツプが小型になり、その端
子がより狭いピツチで配置されると、端子に電気
的接続を図るために、その端子に対応して狭いピ
ツチで貫通孔が形成されることになる。しかし、
第１図から見て取れるように、貫通孔の径及びそ
のピツチはかなりの程度小さくすることができる
けれども、ピン２０はモジユール１０を機械的に
支持する必要から、ある程度の物理的強度を要す
るので、あまり細くすることはできず、すなわ
ち、ピン２０は、どうしてもある程度以上の幅の
ピツチでしか配置することができない。よつて、
集積回路チツプが小型になるにつれて、第３図の
従来技術のように、すべての電気的接続をモジユ
ールに底のピン及びそれに通じる貫通孔を通じて
実現することは、相当に困難になつてくる。

ところが、本発明によれば、電力供給端子につ
いては、モジユールの底のピンから貫通孔を介し
て接続しないので、モジユールの底部に形成され
るピンの位置に集積回路チツプの全ての端子を対
応させる必要がなくなり、タブを介して電力を供
給される端子の下方にはピンは存在しなくてもよ
いので、モジユールの底部に形成されるピンより
も密に配置された端子をもつ集積回路チツプを使
用することができ、以て、端子の間隔がより狭い
小型の集積回路チツプをモジユール上に載置する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はモジユールに電力を直接供給するため
の本発明による装置を示している、モジユールを
装着されたプリント回路板の縦断面図、第２図は
複数の集積回路チツプが上面に配置されそして多
数のＩ／Ｏピンが底面に配置されている従来の熱
伝導モジユールを示す図、第３図は従来技術によ
るパツケージの電圧分配装置を示す縦断面図、第
４図はモジユール上の集積回路チツプに必要な電
圧及び電流を供給するためにモジユールの基板の
端部に接続されている複数の電圧分配タブを含む
熱伝導モジユールを示す図、第５Ａ図は第１図に
示されているモジユール中に配置された複数の電
圧分配プレーンを示す斜視図、第５Ｂ図及び第５
Ｃ図は各々第１図の線Ｂ−Ｂ及びＡ−Ａから見た
電圧基準プレーン１０Ｄ及び電圧分配プレーン１
０Ｃの底面図、第６図は電圧分配プレーンからめ
つきされた貫通孔を経て供給された電圧をもう１
つのめつきされた貫通孔を経て集積回路チツプに
供給する複数の電圧分配条片と多数の信号分配
Ｉ／Ｏピンとを有している典型的なモジユールの
底面を示す斜視図、第７Ａ図及び第７Ｂ図は本発
明による装置の一実施例に於ける機能的動作を示
す図、第７Ｃ図及び第７Ｄ図は本発明による装置
の他の実施例に於ける機能的動作を示す図であ
る。１０……モジユール、１０Ａ……集積回路チツ
プ、１０Ｂ……Ｉ／Ｏピン、１０Ｃ……電圧分配
プレーン、１０Ｃ１，１０Ｃ２……電圧分配プレ
ーンの貫通孔、１０Ｄ……電圧基準（接地）プレ
ーン、１０Ｄ１，１０Ｄ２……電圧基準プレーン
の貫通孔、１０Ｅ，１２Ｃ……めつきされた貫通
孔、１０Ｆ……はんだボール、１０Ｈ……延長タ
ブ、１２……プリント回路板、１２Ａ……電力分
配プレーン、１２Ｂ１……電圧及び電流信号プレ
ーン、１２Ｂ２……接地プレーン、１４……電力
分配バス、１６……電圧分配タブ、１７……絶縁
材料、１８……ベース・プレート、２０……信号
分配Ｉ／Ｏピン、２２……電力供給タブ、２４…
…金属界面、２６……ろう付け化合物。

Claims

【特許請求の範囲】１ (a) プリント回路板と、 (b) 上記プリント回路板上に載置され、平坦な板
状の導電性の材料からなる電圧分配プレーン及
び電圧基準プレーンを絶縁層により互いに絶縁
して積層してなるモジユールと、 (c) 上記モジユールの上面に配置された少なくと
も１つの集積回路チツプとを具備し、 (d) 上記電圧分配プレーン及び上記電圧基準プレ
ーンには、上記モジユールの側面から突出する
ようにタブ手段が設けられ、 (e) 上記モジユールの上記絶縁層、上記電圧分配
プレーン及び上記電圧基準プレーンには、上記
モジユールの表面から上記モジユールの底面ま
で貫通する貫通孔と、上記モジユールの底面ま
では貫通しない孔とがそれぞれ複数形成され、 (f) 上記モジユールの底面から、上記モジユール
に形成した上記貫通孔を貫通して上記集積回路
チツプに電気的に接続する信号分配入出力ピン
手段が設けられ、 (g) 上記電圧分配プレーン及び上記電圧基準プレ
ーンの、上記モジユール側面のタブ手段には、
電力供給手段が接続され、 (h) 上記電圧分配プレーン及び上記電圧基準プレ
ーンと、上記集積回路チツプの間には、上記集
積回路チツプに電力を供給するように、上記モ
ジユールの底面までは貫通しない孔を通過する
接続手段が設けられ、 (i) 上記信号分配入出力ピン手段は、機能的に、
上記集積回路チツプに電力を供給すること以外
に使用されることを特徴とする、プリント回路板上に載置された集積回路チツ
プ・モジユール構造体。