增大載流能力而產生較高ic供電傳輸的插座和組件供電/接地杆裝置的製作方法
2023-05-20 22:55:16
專利名稱：增大載流能力而產生較高ic供電傳輸的插座和組件供電/接地杆裝置的製作方法
技術領域：
本發明總體涉及表面安裝技術(SMT)組件和插座設計的領域。更具體地說，本發明涉及提供一種供電桿和供電桿載體，用於增大在集成電路(IC)板和IC晶片之間的供電通過量以及地電流通過量，同時均衡負載和電流分布。
背景技術：
隨著計算機功能和速度的增加，在影響集成電路板的能力的技術中一直進行改善，以便向位於IC板上的元件輸送電力。因為製造的關係、封裝應力因素、材料成本等，每一代技術的發展都對技術能力的現有狀態提供一些利益，並為下一代技術創新指出方向。隨著表面安裝技術(SMT)的發展，一些可以被修改的IC在其以後的幾代中被編碼或發展，因此含有這些IC的電路板應當能夠容易地被更新，從而產生實際的更新和替換問題。
對這個問題的解決產生了作為位置保持器和託架的插座，用於這些研製的IC。插座在回流焊接期間被表面安裝在IC板上，在需要時，需要插座安置的晶片容易地被安裝或除去。隨著技術的不斷發展，用於使IC板的電源和地與晶片相連的軌跡變成了一個限制，因為IC需要通過插座提供更多的電力。例如，目前的SMT插座的尺寸把管腳數大約限制在800個，許多管腳用於I/O類型的信號，其餘的管腳則或者與供電平面相連，或者與接地平面相連。隨著研製的IC的技術的改進以及要求已有的IC輸出更多的電力，管腳的限制便成為從IC板向不斷增加電力需求的IC晶片供電的瓶頸問題。這個問題的產生是因為，即使指定更多的管腳用於供電傳輸，管腳數量的限制和管腳與軌跡尺寸的限制對通過多個指定的管腳到供電平面傳輸的電流的數量強加了固有的限制。一個主要的瓶頸問題限制是由晶片管腳和用於向這些管腳供電的相應的插座軌跡產生的。每個管腳限制通過管腳的電流在半安培到一安培之間。此外，供電輸出性能受到組件的管腳和插座的軌跡的接觸面積的限制。因為每個管腳的有限的尺寸及其相應的接觸面積，接點的合成電阻和電感減少每個管腳的電流輸送能力，或者在一個管腳和其它的管腳之間因為不規則的接觸而提供不一致的供電傳輸。
圖12表示與IC組件1211接合的現有技術的插座1210。所有的組件管腳1201都被插入在插座的管腳插孔1002內並與所述插孔接合。槓桿1203用於鎖定插座管腳，並迫使管腳與其相應的插孔之間接觸。因為管腳的小的尺寸，對管腳只能施加有限的力，因而導致不一致的供電傳輸。因而，每個組件管腳與插座軌跡限制了可以通過管腳的電流的數量。
下面結合附圖以舉例而非限制的方式說明本發明，在附圖中，相同的標號表示相同的元件，其中圖1詳細表示根據本發明的一個實施例的插座和IC組件；圖2是插座的頂視圖，其中幾個管腳插孔電氣相連；圖3a，3b表示根據本發明的一個實施例具有供電桿的IC組件；圖4是根據本發明的一個實施例的簡化的插座；圖5表示根據本發明的一個實施例如何在插座載體上安裝組件供電桿；圖6是根據本發明的一個實施例的具有供電桿的截面圖的插座；圖7a，7b表示根據本發明的一個實施例與供電桿接合的載體；圖8是表示根據本發明的一個實施例，一個載體側如何由導電薄片衝壓而成；圖9表示根據本發明的一個實施例兩個薄片如何利用絕緣安裝而形成載體；圖10和11表示根據本發明的一個實施例用於使載體與供電桿接合的另外一種致動機構；圖12表示與現有技術的組件接合的現有技術的插座；以及圖13是現有技術的插座的頂視圖。
具體實施例方式
下面說明具有增加的從IC板向IC傳輸電力的能力的IC插座和相應的IC組件。本發明的裝置包括具有供電桿載體的插座。所述供電桿載體用於接收被設置在IC組件上的相應的供電桿。
在下面的說明中，為了說明的目的，提出了許多特定的細節，以便充分理解本發明。不過，本發明可以不用這裡提供的一些特定的細節來實施。這裡主要根據被設計用於接收具有至少一個供電桿的IC的SMT插座來說明本發明。所述供電桿改善了電流傳輸，同時減少了由當前的電源管腳的接觸尺寸產生的接觸電阻和電感。
不過，本發明不只限於這些特定的實施例，也不限於一道使用管腳和供電桿的任何特定的組合，也不限於用於SMT環境中。例如，要求保護的裝置和任何IC板結合使用，其中利用具有製造的供電桿的組件改善了對IC以及在技術上支持所述IC的電路板裝置的供電傳輸。
詳細說明圖1是根據本發明的一個實施例的插座和IC組件的高級的描繪。具有供電平面(未示出)的IC組件101被安裝在插座103內。IC組件101具有許多輸入/輸出管腳104，它們被插入相應的插座孔105中，用於發送和接收傳遞信息的輸入/輸出(I/O)信號，這些信號是與IC組件101集成在一起的IC晶片106的正確的功能操作所需要的。雖然也可以使用其它的導電材料，但在本實施例中銅(Cu)的供電桿107沿著其整個相鄰的邊界108與供電平面102相連，並從IC組件伸出，以便插入包括在插座103中的相應的供電桿載體109中。鎖定機構110用於迫使I/O管腳插孔接點與其相應的管腳接觸，同時第二鎖定機構111用於單獨地把供電桿載體鎖定到供電桿上。
圖13是現有技術的插座1310的頂視圖(從組件與插座接合的方向看的)，其含有許多管腳孔1311，它們與插座的下表面上的用於表面安裝的墊相連。每個管腳孔1311具有相應的接點1312，用於當IC組件與插座接合時接收和貼靠組件管腳。絕緣的插座殼體隔離物1313阻止任何管腳1311及其各自的接點1312與任何相鄰的管腳接觸。由於晶片的複雜性、回流焊接、以及封裝的發展例如SMT和C4技術，管腳的尺寸越來越小，增加的功能導致增加的IC器件的功率消耗需求到達這樣的程度，即，電源和地必須通過許多管腳來提供。然而，管腳尺寸和插座管腳孔與組件管腳之間的接觸限制了可以從IC板提供給IC的電力。此外，各個管腳引起在用於向IC組件供電的不同的管腳之間的非常不均勻的電流分布。
在圖13說明現有技術的狀態的同時，圖2示意地表示創新的插座的構思部分和從插座的方向看的相應的組件的增強部分。被指定用於供電傳輸的許多管腳孔221或者接點222由銅的短路片223電氣連接在一起。雖然這裡示出了銅的短路片作為用於說明目的的軌跡，但一個實施例設想採用幾個管腳及其短路片由一個銅片構成，以便使得電流表面積和分配路徑最大。管腳可以用對IC組件的設計任何有意義的構型被連接。為了適應新的插座設計的增加的電流容量，IC組件也應當修改，使得在由插座向IC傳輸電力的管腳中不發生瓶頸問題。
許多插座管腳孔225，其包括I/O管腳孔或其中電流通過量是不重要的其它管腳孔，與許多IC組件管腳、插座軌跡以及接點相連。當前，每個IC組件的管腳的已知的載流容量，被插座管腳孔或者被IC組件管腳限制，在0.5-1安培之間。因為管腳的使用在本領域內是熟知的，這裡省略管腳的結構和實施的有關說明。
圖3a，3b詳細表示根據本發明構思出的一種示意的IC組件。雖然在組件中可以具有用於保持IC的電源和地的多個平面或橫截面，圖3a示出了兩個供電平面，一個用於保持第一電壓電平，另一個用於保持第二電壓電平。為簡化起見，這些電壓電平被稱為電源和地。根據慣例，術語「電源」包括接地的概念，並且在本發明中參照供電平面和供電桿表述的術語不背離那個慣例。任意地，供電平面301位於地平面302的上方，雖然應當理解所述位置是沒有關係的。此外，在本文中的平面是銅的一個平面，雖然可以設想不限於銅或者一個平面的平面。例如，地平面可以由任何導電材料構成，並且散布在IC組件303的幾個層次當中。地供電平面的凸出的面板304可以沿著其整個的相鄰的邊緣311直接地連接一個或多個地平面到所述地平面。
在本實施例中，供電桿310包括兩個供電平面凸出面板304和305，它們由絕緣的緩衝面板306隔開，所述緩衝面板用於通過阻止短路保護要被輸送的供電信號的完整性。地供電平面凸出面板304沿著其整個相鄰的邊緣311通過焊接或類似方法與地供電平面302相連，而供電平面凸出面板305沿著其整個相鄰的邊緣通過焊接或類似方法與供電平面301相連。絕緣的隔離面板307沿著供電平面凸出面板305的垂直的周邊在供電平面凸出面板305穿過或通過地平面302的部分隔離供電平面凸出面板305和地平面302。
供電桿310的每個供電凸出面板304或地凸出面板305可以具有各種接點凸起、凸塊或脊部，使得IC組件供電桿與插座能夠故意地接合。在這個實施例中，幾個呈規則間隔的凸塊或脊部309形式的凸起作為電源或地凸出面板的一部分被整體地連接和形成，使得代替IC組件供電桿和插座載體實現故意的接合或鎖定。
供電桿通過提供較大的表面和接觸面積消除了通過管腳向IC輸送電力的固有的限制。增加的表面積和接觸面積提供了足夠的供電輸送能力，同時還提供了均勻的輸送機構，減少了由許多管腳引起的電阻和電感。
圖4表示根據一個實施例的插座的供電桿載體部分，其中載體410具有兩個導電的由非導電的絕緣條403隔開的側面板401和402。非導電的絕緣材料可以由一個模具製成或者拼接在一起，以便保持各種供電桿載體和管腳孔(未示出)。在這個實施例中，導電的側面板401，402被絕緣材料隔開，以便容納來自組件供電桿的電源和地供電平面凸起面板304和305。雖然所示的供電桿和供電桿載體具有一個完整的長度和直線結構，但是本發明可以具有任何形狀的供電桿和相應的供電桿載體。供電桿載體和供電桿總被設計成比其代替的管腳的組合能夠承載更大的電流。至少，供電桿代替兩個管腳，使得沒有各個管腳的瓶頸問題，插座的構型只需要具有一個供電桿結構，使得具有較大的表面積，其中所述表面積包括各個管腳的尺寸加上在它們之間作為絕緣的空間。優選地，雖然並不限於此，供電桿的結構能夠用於代替在常規情況下與給定的供電平面相關的所有的管腳和管腳孔，以便使電流分布、一致性以及供電輸送能力最佳。
插座可被最後放置在IC板上，例如中央處理單元(CPU)母板。因為所述設計設想利用現有技術例如SMT使用的回流焊接處理，在插座的底部上的安裝墊405用已知的方法生產，其間距根據需要設置。
圖5表示供電桿載體如何被安裝在插座內。在本實施例中的供電桿501由幾個部分502構成，每個部分被設計與載體504上的接點部分503相應。供電桿501首先被設置在載體內，使得其開始處於不接觸的位置。在把供電桿滑動到其位置之後，每個部分與其相應的接點對準，並且載體接點的彈簧部分施加用於實現電連接所需的力。
圖6表示一種插座600，其具有幾個輸入/輸出(I/O)型的管腳孔601和可以位於插座600的中心的供電桿載體602。還示出了從設置在載體602中的組件上拆下的供電桿603的截面圖。雖然設想了一種這樣的供電桿，其中每個供電平面凸出面板的整個表面接觸其相應的導電的載體面板的整個接觸表面，本實施例具有接觸凸塊604，使得組件可以藉助於物理移動，使得載體凸決與供電桿凸塊對準而與載體實現接合，如圖7a，7b所示。
圖7a，7b表示具有電源和地平面凸出面板702，703的供電桿701，所述面板具有接觸凸塊704，以及凸出的接觸凸決或載體的相應的載體箔片的彎曲接觸彈性元件705。圖7a表示在與插座載體接觸之前的供電桿，而圖7b表示與插座載體凸塊接合的供電桿。因為供電桿與插座載體的對準可以與I/O管腳與I/O管腳孔的對準不同，如圖1所示，可以獨立於使組件與插座接合的I/O管腳接合110進行用於使供電桿接合的接合移動111。例如，插座上可以具有兩個致動機構，用於接合各種類型的插孔。類似地，可以使用一個致動機構(未示出)接合組件管腳，而另一個能夠沿不同方向施加壓力的致動機構可以使供電桿與載體接合。致動機構如何使插座與相應的組件接合的說明被省略了，因為這種機構在本領域內是熟知的。為了有效地輸送電力，因此減少接觸電阻和電感，接點和供電桿的形狀可以與用於管腳的形狀不同。通過分開致動機構，可以對供電桿機構的供電輸送接點施加更大的接觸力，以便進一步改善電性能。雖然說明了單獨的致動方法，但是也可以使用一個致動機構，其對管腳和供電桿的各個接合施加所需的力。
圖8表示銅的或其它的導電薄片800如何被衝壓而形成一個載體的導電面板的例子。在這個例子中，用於連接供電桿凸塊的載體面板接點801被切割和彎曲，使得提供足夠的張力，以便形成供電桿的摩擦接合。導電材料的這種類型的彎曲已知用於產生在所設想的那種接合機構中能夠有效使用的彈性常數。BGA墊與在薄片的底部衝壓的凸起802相連，從而提供插座與IC板的SMT焊接。與圖8所示的類似的兩個薄片901和902沿著其主要導電錶面被夾持在絕緣材料903中，如圖9所示。然後把整個載體連接在供電桿插座904中，此時所述供電桿插座904便能夠接收相應的供電桿組件905。
圖10和圖11表示兩個另外的實施例，其中供電桿和一個彈簧型的機構即彎曲的載體面板接合。在圖10中，1個彈簧1001對供電桿的一個供電平面凸起提供接觸，同時擠壓供電桿和另一個載體側面1002接觸。另外，圖11表示利用兩個彎曲的彈簧面板1101與供電桿的各個面板接合的載體。
另外的實施例上面說明了本發明的幾個實施例。不過，應當理解，本發明不必限制於任何特定的實施例，所有的例子都是說明性的。顯然，在本說明的指導下本領域技術人員可以設想出只由權利要求的範圍和語言限定的許多其它的實施例。
權利要求
1.一種集成電路(IC)組件，包括第一供電平面；以及供電桿，其包括沿著第一相鄰的邊緣與所述第一供電平面電氣相連的第一導電面板。
2.根據權利要求1所述的IC組件，其中所述IC組件還包括與所述第一供電平面電氣隔離的第二供電平面；以及第二導電面板，其沿著第二相鄰的邊緣與IC組件的第二供電平面電氣相連。
3.根據權利要求2所述的IC組件，其中所述供電桿還包括用於隔離所述第一導電面板與所述第二導電面板的非導電的絕緣面板。
4.根據權利要求1所述的IC組件，其中所述供電桿還包括與所述第一導電面板電氣相連的一個或多個導電凸起。
5.根據權利要求3所述的IC組件，其中所述供電桿還包括與一個或多個第一導電面板以及第二導電面板電氣相連的一個或多個導電凸起。
6.一種集成電路(IC)插座，包括供電桿載體，其中所述供電桿載體包括與第一多個導電墊電氣相連的第一導電面板。
7.根據權利要求6所述的IC插座，其中所述第一導電面板還包括一個或多個導電接點，它們延伸超過所述導電面板的周邊，並與所述第一導電面板相連。
8.根據權利要求7所述的插座，其中第一導電面板和一個或多個導電接點由一個導電箔片衝壓而成。
9.根據權利要求7所述的IC插座，其中所述一個或多個導電接點可壓縮地電氣接合。
10.根據權利要求7所述的IC插座，其中所述一個或多個導電接點包括彎曲的導電材料。
11.根據權利要求7所述的IC插座，其中所述一個或多個導電接點還包括彈簧常數。
12.根據權利要求6所述的IC插座，其中所述供電桿載體還包括與第二多個導電墊電氣相連的第二導電面板。
13.根據權利要求12所述的IC插座，其中所述第二導電面板與所述第一導電面板絕緣。
14.根據權利要求6所述的IC插座，還包括用於使所述供電桿載體與相應的IC組件的供電桿接合的致動機構。
15.根據權利要求6所述的IC插座，還包括一個或多個管腳插孔。
16.根據權利要求15所述的IC插座，還包括第一致動機構，其利用第一力使供電桿載體與相應的IC組件的供電桿接合，以及第二致動機構，其利用第二力使所述一個或多個管腳插孔與所述一個或多個管腳接合。
17.根據權利要求16所述的IC插座，其中所述第一力與所述第二力基本上相等。
18.根據權利要求15所述的IC插座，還包括致動機構，其同時利用第一力使供電桿載體與供電桿接合併且利用第二力使所述一個或多個管腳插孔與一個或多個管腳接合。
19.根據權利要求18所述的IC插座，其中所述第一力與第二力基本上相等。
20.一種集成電路(IC)供電傳輸系統，包括IC插座，其包括供電桿載體，該供電桿載體包括與第一多個導電墊電氣相連的第一導電面板；以及IC組件，其包括第一供電平面和供電桿，該供電桿包括沿著第一相鄰的邊緣與第一供電平面電氣相連的第一導電面板。
21.根據權利要求20所述的IC供電傳輸系統，其中所述IC組件還包括與所述第一供電平面電氣隔離的第二供電平面；以及沿著第二相鄰的邊緣與IC組件的第二供電平面電氣相連的第二導電面板。
22.根據權利要求21所述的IC供電傳輸系統，其中所述供電桿還包括非導電的絕緣面板，用於隔開第一導電面板與第二導電面板。
23.根據權利要求20所述的IC供電傳輸系統，其中所述供電桿還包括與所述第一導電面板電氣相連的一個或多個導電凸起。
24.根據權利要求22所述的IC供電傳輸系統，其中所述供電桿還包括與一個或多個所述第一導電面板以及所述第二導電面板電氣相連的一個或多個導電凸起。
25.根據權利要求20所述的IC供電傳輸系統，其中所述第一導電面板還包括一個或多個導電接點，它們延伸超過所述導電面板的周邊，並與所述第一導電面板相連。
26.根據權利要求25所述的IC供電傳輸系統，其中所述第一導電面板和所述一個或多個導電接點由一個導電箔片衝壓而成。
27.根據權利要求25所述的IC供電傳輸系統，其中所述一個或多個導電接點可壓縮地電氣接合。
28.根據權利要求25所述的IC供電傳輸系統，其中所述一個或多個導電接點包括彎曲的導電材料。
29.根據權利要求25所述的IC供電傳輸系統，其中所述一個或多個導電接點還包括一個彈簧常數。
30.根據權利要求20所述的IC供電傳輸系統，其中所述供電桿載體還包括與第二多個導電墊電氣相連的第二導電面板。
31.根據權利要求30所述的IC供電傳輸系統，其中所述第二導電面板與所述第一導電面板絕緣。
32.根據權利要求20所述的IC供電傳輸系統，還包括用於使所述供電桿載體與相應的IC組件的供電桿接合的致動機構。
33.根據權利要求20所述的IC供電傳輸系統，還包括一個或多個管腳插孔。
34.根據權利要求33所述的IC供電傳輸系統，還包括第一致動機構，其利用第一力使供電桿載體與相應的IC組件的供電桿接合，以及第二致動機構，其利用第二力使所述一個或多個管腳插孔與所述一個或多個管腳接合。
35.根據權利要求34所述的IC供電傳輸系統，其中所述第一力與所述第二力基本上相等。
36.根據權利要求33所述的IC供電傳輸系統，還包括致動機構，其同時利用第一力使供電桿載體與供電桿接合併且利用第二力使所述一個或多個管腳插孔與一個或多個管腳接合。
37.根據權利要求36所述的IC供電傳輸系統，其中所述第一力與第二力基本上相等。
全文摘要
本發明披露了一種插座和組件裝置，用於增加可以從IC板傳送給IC的功率的數量，其中IC組件被安裝在與IC板相連的插座上。所述裝置具有被設計用於電氣接合的兩個單獨的不同的部分。所述組件被設計具有供電桿，其中所述供電桿的面板沿著其整個相鄰的壁與IC組件的不同的供電平面永久地電氣相連。所述插座被設計具有供電桿載體，其被設計用於使從IC板流到供電桿的電流最大。然後使所述組件接合在所述插座中。
文檔編號H01R33/76GK1493180SQ01822966
公開日2004年4月28日 申請日期2001年11月27日 優先權日2000年12月30日
發明者H·謝, B·S·斯通, H 謝, 斯通 申請人:英特爾公司