CN1829008A - 增大载流能力而产生较高ic供电传输的插座和组件供电/接地杆装置 - Google Patents

增大载流能力而产生较高ic供电传输的插座和组件供电/接地杆装置 Download PDF

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Abstract

本发明披露了一种插座和组件装置，用于增加可以从IC板传送给IC的功率的数量，其中IC组件被安装在与IC板相连的插座上。所述装置具有被设计用于电气接合的两个单独的不同的部分。所述组件被设计具有供电杆，其中所述供电杆的面板沿着其整个相邻的壁与IC组件的不同的供电平面永久地电气相连。所述插座被设计具有供电杆载体，其被设计用于使从IC板流到供电杆的电流最大。然后使所述组件接合在所述插座中。

Description

增大载流能力而产生较高IC供电传输 的插座和组件供电/接地杆装置
版权通告
这里包含的内容受版权保护。当该内容出现在专利和商标局的专利文件或记录中时，版权所有人不反对由任何人进行的作为专利公开文件的复制，但是保留除此之外的所有的版权。
技术领域
本发明总体涉及表面安装技术(SMT)组件和插座设计的领域。更具体地说，本发明涉及提供一种供电杆和供电杆载体，用于增大在集成电路(IC)板和IC芯片之间的供电通过量以及地电流通过量，同时均衡负载和电流分布。
背景技术
随着计算机功能和速度的增加，在影响集成电路板的能力的技术中一直进行改善，以便向位于IC板上的元件输送电力。因为制造的关系、封装应力因素、材料成本等，每一代技术的发展都对技术能力的现有状态提供一些利益，并为下一代技术创新指出方向。随着表面安装技术(SMT)的发展，一些可以被修改的IC在其以后的几代中被编码或发展，因此含有这些IC的电路板应当能够容易地被更新，从而产生实际的更新和替换问题。
对这个问题的解决产生了作为位置保持器和托架的插座，用于这些研制的IC。插座在回流焊接期间被表面安装在IC板上，在需要时，需要插座安置的芯片容易地被安装或除去。随着技术的不断发展，用于使IC板的电源和地与芯片相连的轨迹变成了一个限制，因为IC需要通过插座提供更多的电力。例如，目前的SMT插座的尺寸把管脚数大约限制在800个，许多管脚用于I/O类型的信号，其余的管脚则或者与供电平面相连，或者与接地平面相连。随着研制的IC的技术的改进以及要求已有的IC输出更多的电力，管脚的限制便成为从IC板向不断增加电力需求的IC芯片供电的瓶颈问题。这个问题的产生是因为，即使指定更多的管脚用于供电传输，管脚数量的限制和管脚与轨迹尺寸的限制对通过多个指定的管脚到供电平面传输的电流的数量强加了固有的限制。一个主要的瓶颈问题限制是由芯片管脚和用于向这些管脚供电的相应的插座轨迹产生的。每个管脚限制通过管脚的电流在半安培到一安培之间。此外，供电输出性能受到组件的管脚和插座的轨迹的接触面积的限制。因为每个管脚的有限的尺寸及其相应的接触面积，接点的合成电阻和电感减少每个管脚的电流输送能力，或者在一个管脚和其它的管脚之间因为不规则的接触而提供不一致的供电传输。
图12表示与IC组件1211接合的现有技术的插座1210。所有的组件管脚1201都被插入在插座的管脚插孔1002内并与所述插孔接合。杠杆1203用于锁定插座管脚，并迫使管脚与其相应的插孔之间接触。因为管脚的小的尺寸，对管脚只能施加有限的力，因而导致不一致的供电传输。因而，每个组件管脚与插座轨迹限制了可以通过管脚的电流的数量。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种集成电路装置，包括：第一供电平面；以及供电杆，其包括沿着第一相邻的边缘与所述第一供电平面电气相连的第一导电面板，其中所述供电杆还包括与所述第一导电面板电气相连的一个或多个导电凸起。
根据本发明的第二方面，提供一种集成电路插座，包括：供电杆载体，其中所述供电杆载体包括与第一多个导电垫电气相连的第一导电面板，其中所述供电杆还包括与所述第一导电面板电气相连的一个或多个导电凸起。
根据本发明的第三方面，提供一种集成电路供电传输系统，包括：IC插座，其包括供电杆载体，该供电杆载体包括与第一多个导电垫电气相连的第一导电面板；以及IC组件，其包括第一供电平面和供电杆，该供电杆包括沿着第一相邻的边缘与第一供电平面电气相连的第一导电面板，其中所述供电杆还包括与所述第一导电面板电气相连的一个或多个导电凸起。
附图说明
下面结合附图以举例而非限制的方式说明本发明，在附图中，相同的标号表示相同的元件，其中：
图1详细表示根据本发明的一个实施例的插座和IC组件；
图2是插座的顶视图，其中几个管脚插孔电气相连；
图3a，3b表示根据本发明的一个实施例具有供电杆的IC组件；
图4是根据本发明的一个实施例的简化的插座；
图5表示根据本发明的一个实施例如何在插座载体上安装组件供电杆；
图6是根据本发明的一个实施例的具有供电杆的截面图的插座；
图7a，7b表示根据本发明的一个实施例与供电杆接合的载体；
图8是表示根据本发明的一个实施例，一个载体侧如何由导电薄片冲压而成；
图9表示根据本发明的一个实施例两个薄片如何利用绝缘安装而形成载体；
图10和11表示根据本发明的一个实施例用于使载体与供电杆接合的另外一种致动机构；
图12表示与现有技术的组件接合的现有技术的插座；以及
图13是现有技术的插座的顶视图。
具体实施方式
下面说明具有增加的从IC板向IC传输电力的能力的IC插座和相应的IC组件。本发明的装置包括具有供电杆载体的插座。所述供电杆载体用于接收被设置在IC组件上的相应的供电杆。
在下面的说明中，为了说明的目的，提出了许多特定的细节，以便充分理解本发明。不过，本发明可以不用这里提供的一些特定的细节来实施。这里主要根据被设计用于接收具有至少一个供电杆的IC的SMT插座来说明本发明。所述供电杆改善了电流传输，同时减少了由当前的电源管脚的接触尺寸产生的接触电阻和电感。
不过，本发明不只限于这些特定的实施例，也不限于一道使用管脚和供电杆的任何特定的组合，也不限于用于SMT环境中。例如，要求保护的装置和任何IC板结合使用，其中利用具有制造的供电杆的组件改善了对IC以及在技术上支持所述IC的电路板装置的供电传输。
图1是根据本发明的一个实施例的插座和IC组件的高级的描绘。具有供电平面(未示出)的IC组件101被安装在插座103内。IC组件101具有许多输入/输出管脚104，它们被插入相应的插座孔105中，用于发送和接收传递信息的输入/输出(I/O)信号，这些信号是与IC组件101集成在一起的IC芯片106的正确的功能操作所需要的。虽然也可以使用其它的导电材料，但在本实施例中铜(Cu)的供电杆107沿着其整个相邻的边界108与供电平面102相连，并从IC组件伸出，以便插入包括在插座103中的相应的供电杆载体109中。锁定机构110用于迫使I/O管脚插孔接点与其相应的管脚接触，同时第二锁定机构111用于单独地把供电杆载体锁定到供电杆上。
图13是现有技术的插座1310的顶视图(从组件与插座接合的方向看的)，其含有许多管脚孔1311，它们与插座的下表面上的用于表面安装的垫相连。每个管脚孔1311具有相应的接点1312，用于当IC组件与插座接合时接收和贴靠组件管脚。绝缘的插座壳体隔离物1313阻止任何管脚1311及其各自的接点1312与任何相邻的管脚接触。由于芯片的复杂性、回流焊接、以及封装的发展例如SMT和C4技术，管脚的尺寸越来越小，增加的功能导致增加的IC器件的功率消耗需求到达这样的程度，即，电源和地必须通过许多管脚来提供。然而，管脚尺寸和插座管脚孔与组件管脚之间的接触限制了可以从IC板提供给IC的电力。此外，各个管脚引起在用于向IC组件供电的不同的管脚之间的非常不均匀的电流分布。
在图13说明现有技术的状态的同时，图2示意地表示创新的插座的构思部分和从插座的方向看的相应的组件的增强部分。被指定用于供电传输的许多管脚孔221或者接点222由铜的短路片223电气连接在一起。虽然这里示出了铜的短路片作为用于说明目的的轨迹，但一个实施例设想采用几个管脚及其短路片由一个铜片构成，以便使得电流表面积和分配路径最大。管脚可以用对IC组件的设计任何有意义的构型被连接。为了适应新的插座设计的增加的电流容量，IC组件也应当修改，使得在由插座向IC传输电力的管脚中不发生瓶颈问题。
许多插座管脚孔225，其包括I/O管脚孔或其中电流通过量是不重要的其它管脚孔，与许多IC组件管脚、插座轨迹以及接点相连。当前，每个IC组件的管脚的已知的载流容量，被插座管脚孔或者被IC组件管脚限制，在0.5-1安培之间。因为管脚的使用在本领域内是熟知的，这里省略管脚的结构和实施的有关说明。
图3a，3b详细表示根据本发明构思出的一种示意的IC组件。虽然在组件中可以具有用于保持IC的电源和地的多个平面或横截面，图3a示出了两个供电平面，一个用于保持第一电压电平，另一个用于保持第二电压电平。为简化起见，这些电压电平被称为电源和地。根据惯例，术语“电源”包括接地的概念，并且在本发明中参照供电平面和供电杆表述的术语不背离那个惯例。任意地，供电平面301位于地平面302的上方，虽然应当理解所述位置是没有关系的。此外，在本文中的平面是铜的一个平面，虽然可以设想不限于铜或者一个平面的平面。例如，地平面可以由任何导电材料构成，并且散布在IC组件303的几个层次当中。地供电平面的凸出的面板304可以沿着其整个的相邻的边缘311直接地连接一个或多个地平面到所述地平面。
在本实施例中，供电杆310包括两个供电平面凸出面板304和305，它们由绝缘的缓冲面板306隔开，所述缓冲面板用于通过阻止短路保护要被输送的供电信号的完整性。地供电平面凸出面板304沿着其整个相邻的边缘311通过焊接或类似方法与地供电平面302相连，而供电平面凸出面板305沿着其整个相邻的边缘通过焊接或类似方法与供电平面301相连。绝缘的隔离面板307沿着供电平面凸出面板305的垂直的周边在供电平面凸出面板305穿过或通过地平面302的部分隔离供电平面凸出面板305和地平面302。
供电杆310的每个供电凸出面板304或地凸出面板305可以具有各种接点凸起、凸块或脊部，使得IC组件供电杆与插座能够故意地接合。在这个实施例中，几个呈规则间隔的凸块或脊部309形式的凸起作为电源或地凸出面板的一部分被整体地连接和形成，使得代替IC组件供电杆和插座载体实现故意的接合或锁定。
供电杆通过提供较大的表面和接触面积消除了通过管脚向IC输送电力的固有的限制。增加的表面积和接触面积提供了足够的供电输送能力，同时还提供了均匀的输送机构，减少了由许多管脚引起的电阻和电感。
图4表示根据一个实施例的插座的供电杆载体部分，其中载体410具有两个导电的由非导电的绝缘条403隔开的侧面板401和402。非导电的绝缘材料可以由一个模具制成或者拼接在一起，以便保持各种供电杆载体和管脚孔(未示出)。在这个实施例中，导电的侧面板401，402被绝缘材料隔开，以便容纳来自组件供电杆的电源和地供电平面凸起面板304和305。虽然所示的供电杆和供电杆载体具有一个完整的长度和直线结构，但是本发明可以具有任何形状的供电杆和相应的供电杆载体。供电杆载体和供电杆总被设计成比其代替的管脚的组合能够承载更大的电流。至少，供电杆代替两个管脚，使得没有各个管脚的瓶颈问题，插座的构型只需要具有一个供电杆结构，使得具有较大的表面积，其中所述表面积包括各个管脚的尺寸加上在它们之间作为绝缘的空间。优选地，虽然并不限于此，供电杆的结构能够用于代替在常规情况下与给定的供电平面相关的所有的管脚和管脚孔，以便使电流分布、一致性以及供电输送能力最佳。
插座可被最后放置在IC板上，例如中央处理单元(CPU)母板。因为所述设计设想利用现有技术例如SMT使用的回流焊接处理，在插座的底部上的安装垫405用已知的方法生产，其间距根据需要设置。
图5表示供电杆载体如何被安装在插座内。在本实施例中的供电杆501由几个部分502构成，每个部分被设计与载体504上的接点部分503相应。供电杆501首先被设置在载体内，使得其开始处于不接触的位置。在把供电杆滑动到其位置之后，每个部分与其相应的接点对准，并且载体接点的弹簧部分施加用于实现电连接所需的力。
图6表示一种插座600，其具有几个输入/输出(I/O)型的管脚孔601和可以位于插座600的中心的供电杆载体602。还示出了从设置在载体602中的组件上拆下的供电杆603的截面图。虽然设想了一种这样的供电杆，其中每个供电平面凸出面板的整个表面接触其相应的导电的载体面板的整个接触表面，本实施例具有接触凸块604，使得组件可以借助于物理移动，使得载体凸块与供电杆凸块对准而与载体实现接合，如图7a，7b所示。
图7a，7b表示具有电源和地平面凸出面板702，703的供电杆701，所述面板具有接触凸块704，以及凸出的接触凸块或载体的相应的载体箔片的弯曲接触弹性元件705。图7a表示在与插座载体接触之前的供电杆，而图7b表示与插座载体凸块接合的供电杆。因为供电杆与插座载体的对准可以与I/O管脚与I/O管脚孔的对准不同，如图1所示，可以独立于使组件与插座接合的I/O管脚接合110进行用于使供电杆接合的接合移动111。例如，插座上可以具有两个致动机构，用于接合各种类型的插孔。类似地，可以使用一个致动机构(未示出)接合组件管脚，而另一个能够沿不同方向施加压力的致动机构可以使供电杆与载体接合。致动机构如何使插座与相应的组件接合的说明被省略了，因为这种机构在本领域内是熟知的。为了有效地输送电力，因此减少接触电阻和电感，接点和供电杆的形状可以与用于管脚的形状不同。通过分开致动机构，可以对供电杆机构的供电输送接点施加更大的接触力，以便进一步改善电性能。虽然说明了单独的致动方法，但是也可以使用一个致动机构，其对管脚和供电杆的各个接合施加所需的力。
图8表示铜的或其它的导电薄片800如何被冲压而形成一个载体的导电面板的例子。在这个例子中，用于连接供电杆凸块的载体面板接点801被切割和弯曲，使得提供足够的张力，以便形成供电杆的摩擦接合。导电材料的这种类型的弯曲已知用于产生在所设想的那种接合机构中能够有效使用的弹性常数。BGA垫与在薄片的底部冲压的凸起802相连，从而提供插座与IC板的SMT焊接。与图8所示的类似的两个薄片901和902沿着其主要导电表面被夹持在绝缘材料903中，如图9所示。然后把整个载体连接在供电杆插座904中，此时所述供电杆插座904便能够接收相应的供电杆组件905。
图10和图11表示两个另外的实施例，其中供电杆和一个弹簧型的机构即弯曲的载体面板接合。在图10中，1个弹簧1001对供电杆的一个供电平面凸起提供接触，同时挤压供电杆和另一个载体侧面1002接触。另外，图11表示利用两个弯曲的弹簧面板1101与供电杆的各个面板接合的载体。
另外的实施例
上面说明了本发明的几个实施例。不过，应当理解，本发明不必限制于任何特定的实施例，所有的例子都是说明性的。显然，在本说明的指导下本领域技术人员可以设想出只由权利要求的范围和语言限定的许多其它的实施例。

Claims (8)

1.一种方法，包括：
将一集成电路(IC)插座的供电杆载体的第一导电面板与所述供电杆载体的第一多个导电垫相连，其中所述集成电路(IC)插座还包括一个或多个管脚插孔，而供电杆包括一个或多个与第一导电面板电连接的导电凸起；
使所述供电杆载体与相应的集成电路(IC)组件的供电杆接合；和
使所述一个或多个管脚插孔与一个或多个管脚接合。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一导电面板还包括一个或多个导电接点，所述导电接点延伸超过所述导电面板的周边，并与所述第一导电面板相连。
3.根据权利要求2所述的方法，其中第一导电面板和一个或多个导电接点由一个导电箔片冲压而成。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述一个或多个导电接点可压缩地电气接合。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述一个或多个导电接点包括弯曲的导电材料。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述一个或多个导电接点还包括弹簧常数。
7.根据权利要求2所述的方法，其中所述供电杆载体还包括与第二多个导电垫电气相连的第二导电面板。
8.根据权利要求2所述的方法，其中所述第二导电面板与所述第一导电面板绝缘。
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