專利名稱：用于改進電力輸送的梳狀接點柵格陣列(lga)插座觸點的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明的實施例涉及用于將集成電路聯(lián)接于印刷電路板上的插座，并且尤其涉及具有用于電力輸送的分離式幾何形狀和信號觸點的LGA(接點柵格陣列)插座。
背景技術(shù)：
LGA(接點柵格陣列)插座是一種常見連接器，其用于將集成電路(IC)封裝聯(lián)接于印刷電路板上(PCB，圖1A至1E示出了一種典型的已知LGA IC封裝-插座-PCB組件100的部件分解圖)。
圖1A示出了印刷電路板(PCB)102，圖1B示出了LGA插座主體104的頂面(IC封裝側(cè))。圖1C中所示的LGA觸點106適配于插座主體104中。圖1D示出了當從上面觀察時的IC封裝108，這如同穿過IC封裝108進行觀察。圖1E示出了PCB102的部分110的詳細情況。如仰視圖中所示的插座組件(即插有觸點106的插座主體104)焊接于如俯視圖中所示的PCB102上。IC封裝108安裝于插座主體104的頂面上。
觸點106適配于插座104上的狹槽112中。每個觸點106具有焊接于PCB102上的相應焊盤116上的觸盤114。每個觸點106還具有與IC封裝108上的相應接點109配合的觸針118。
PCB102具有信號輸送區(qū)120和電力輸送區(qū)122。插座主體104具有信號輸送區(qū)124和電力輸送區(qū)126。IC封裝108具有信號輸送區(qū)128和電力輸送區(qū)130。每個信號輸送區(qū)與其它信號輸送區(qū)相對應，以便使得來自PCB中信號層的輸入/輸出(I/O)信號(例如數(shù)據(jù)和地址信號)電聯(lián)接于適當焊盤116、觸點106以及插座主體104接點上。同樣，每個電力輸送區(qū)與其它電力輸送區(qū)相對應，以便使得來自PCB102中的電源層與接地層的電源(VCC)和地(VSS)電聯(lián)接于適當焊盤116、觸點106以及插座主體104接點上。
常規(guī)型LGA IC封裝-插座-PCB組件100的一個特性在于電力輸送區(qū)中的觸點設計與信號區(qū)中的觸點設計(即觸點106)相同。然而，電力輸送區(qū)中的觸點與信號區(qū)中的觸點功能不同。例如，電力輸送區(qū)中的觸點運載高電流，而信號區(qū)中的觸點運載低電流。通過位于電力輸送區(qū)126中的觸點106的電流密度增加可能產(chǎn)生自動加熱，這就可能增加觸點106的電阻并且限制通向IC封裝108的電力輸送。由于高性能部件消耗更多的電力與電流，所以觸點106的電阻可能限制通向這些部件的電力輸送。
一種用于減少通過觸點106的電流密度的現(xiàn)有方法就是在LGA IC封裝-插座-PCB組件100中分配更多的觸點106來用于電力輸送，即增加電力輸送區(qū)126的尺寸。然而，增加電力輸送區(qū)126的尺寸就減少了信號輸送區(qū)126的尺寸，這可能意味著信號可用的觸點106的數(shù)量減少。
另一種現(xiàn)有方法就是向組件100添加更多的觸點106。然而，觸點106越多就意味著插座組件越大，IC封裝108就越大。另外，通常觸點106越多就需要IC封裝至插座的插入力越大，以便保持有效的IC封裝至插座接口的阻力。這種更大的插入力就使得有效使能設計更加復雜。
常規(guī)型LGA IC封裝-插座-PCB組件100的另一個特性在于插座主體104由注模塑料制成，并且每個狹槽112均為注模式。這就引起對觸點106間距的限制，這還可以引起對PCB焊盤116間距和IC封裝接點109間距的限制。另外，如果要添加更多的針，那么LGA IC封裝-插座-PCB組件100的個別零件成本就更加昂貴。
插座組件部分110示出了這點。部分110包括通道132。通道132具有長度134和一組狹槽112、接點109、觸點106以及焊盤116。通道132的長度約為10.16mm或以上。在該長度范圍內(nèi)，通道132具有大約八至九個狹槽112、接點109、觸點106以及焊盤116。另外，在該長度范圍內(nèi)，通道132具有大約一毫米(mm)的節(jié)距(例如，狹槽112至狹槽112，接點109至接點109、以及觸點106至觸點106)。由于狹槽112均為分別注模而成，所以LGA IC封裝-插座-PCB組件100就受到這樣的限制。


圖中，相同的參考數(shù)字通常表示相同、功能類似、并且/或者結(jié)構(gòu)等同的元件。元件首次出現(xiàn)的圖用參考數(shù)字的最左位表示，其中圖1A至1E示出了已知直線柵格陣列(LGA)插座組件的部件分解圖；圖2A至2E示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的LGA插座組件的部件分解圖；圖3為用于裝配根據(jù)本發(fā)明的實施例的LGA插座組件的方法的流程圖；以及圖4為根據(jù)本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)的高層方塊圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例的目的在于LGA插座組件，其具有基于其電力輸送區(qū)和信號輸送區(qū)分開的插座觸點設計。位于信號輸送區(qū)中的觸點可為已知LGA觸點。位于電力輸送區(qū)中的觸點可為根據(jù)本發(fā)明的實施例的梳狀觸點，其中觸針和觸盤使用橫梁加固在一起。結(jié)果得到的是比已知LGA插座組件通道更短、間距更密、接觸電阻更低、承載電流和電力輸送能力更高、并且可能針/盤數(shù)量更低的LGA插座組件。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的LGA IC封裝-插座-PCB組件的部件分解圖。圖2A示出了印刷電路板(PCB)202。圖2B示出了LGA插座主體204的頂面(IC封裝側(cè))。示于圖1C中的LGA觸點106和示于圖2C中的LGA觸點206適配于插座主體204中。圖2D示出了當從上面觀察時的IC封裝208，這如同穿過IC封裝208進行觀察。圖2E示出了PCB 202的部分210。如仰視圖中所示的插座主體204焊接于如俯視圖中所示的PCB 202上。IC封裝208安裝于插座主體204的頂面上。
插座主體204可以使用已知注模方法由根據(jù)本發(fā)明實施例的注模塑料制成。PCB 202可以是任何適用于安裝根據(jù)本發(fā)明實施例的LGA插座的襯底。
PCB202具有信號輸送區(qū)220和電力輸送區(qū)222。插座主體204具有信號輸送區(qū)224和電力輸送區(qū)226。IC封裝208具有信號輸送區(qū)228和電力輸送區(qū)230。每個信號輸送區(qū)與其它信號輸送區(qū)相對應，以便使得(例如通過特定PCB202通路)來自PCB202中信號層的輸入/輸出(I/O)信號例如數(shù)據(jù)和地址信號電聯(lián)接于適當焊盤216、觸點206以及插座主體204接點上。同樣，每個電力輸送區(qū)與其它電力輸送區(qū)相對應，以便使得(例如通過特定PCB202通路)來自PCB202中的電源層與接地層的電源(VCC)和地(VSS)電聯(lián)接于適當焊盤216、觸點206以及插座主體204接點上。
焊盤216處于信號輸送區(qū)220中，狹槽112處于信號輸送區(qū)224中，而接點209位于信號輸送區(qū)228中。信號觸點106適配于單個狹槽212中，焊接于單個焊盤216上并且與單個接點209配合。
觸點206包括至少一個觸盤238和至少兩個觸針240，它們利用橫梁242加固，以便使得觸點206為梳狀。觸點206適配于插座主體204的電力輸送區(qū)226的狹槽244中，焊接于焊盤246上并且與單個接點248配合。
在一個實施例中，觸點206可以按照不同于已知LGA觸點例如觸點106的制造方式制成。例如，在已知觸點106的制造方法中，用于每個觸點106的彈動作用與每個單個觸點106分開形成，并且需要一定量的空間以便能夠形成觸針118并使得每個單個觸針118具有彈動作用。
在本發(fā)明的實施例中，每個觸針240的彈動作用可以在觸點206的制造期間同時形成。由于共同結(jié)合在基座(即橫梁242)上，所以觸針240在裝配時比已知觸點106更緊靠在一起(例如，比1.0mm的間距更靠近)。在一個實施例中，觸針240間距0.5mm。通過閱讀本文中的描述后，本發(fā)明所屬領域的普通技術(shù)人員將會容易地認識到如何使用不同的針240間距來實現(xiàn)本發(fā)明的各種實施例。
在一個實施例中，在相同空間內(nèi)，觸針240的節(jié)距小于觸針118的節(jié)距。例如，位于一個狹槽244中的觸針240的針與針節(jié)距可以小于大約1.27mm。替代地，位于一個狹槽244中的觸針240的針與針節(jié)距可以小于大約1.0mm。還可以替代地，位于一個狹槽244中的觸針240的針與針節(jié)距可以小于大約0.8mm。當然，觸點206可以采用其它間距，并且通過閱讀本文中的描述后，本發(fā)明所屬領域的普通技術(shù)人員將會容易地認識到如何來實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實施例的各種觸點206節(jié)距。
在另一個實施例中，在插座204中給定空間內(nèi)的觸針240的數(shù)量大于相同空間內(nèi)觸針118的數(shù)量。例如，大約八個觸針240可以位于一個狹槽244中，而只有四個觸針118可以位于占據(jù)同樣大小空間的四個狹槽212中。當然，在根據(jù)本發(fā)明的實施例制造觸點206時可以采用其它針數(shù)。每個觸點206中觸針240的數(shù)量可以根據(jù)特殊應用情況或制造過程而定。通過閱讀本文中的描述后，本發(fā)明所屬領域的普通技術(shù)人員將會容易地認識到如何實現(xiàn)用于各種觸針數(shù)量的本發(fā)明的在本發(fā)明的一個實施例中，對觸點206進行優(yōu)化以便用于電力傳送。例如，觸點206具有高于觸點106的電流能力。為進行示例說明，在一個實施例中，觸點206的等效電阻R由等式確定R＝(ρ×L)/A等式(1)其中ρ為觸點206材料的體電阻率，L為觸點206的有效長度，而A為觸點206上觸針組240的有效導電截面積。觸針組240的導電面積效率可以定義為觸點206上的觸針240的總導電截面積除以由這組觸針240所占據(jù)的總截面積。在一個實施例中，增加觸點206的總導電截面積以便減少觸點206的總電阻。這可以通過增加橫梁242的尺寸來實現(xiàn)。替代地，這可以通過改變橫梁242的形狀來實現(xiàn)。
IC封裝208上的接點248可以根據(jù)本發(fā)明的實施例來構(gòu)造以便可以同觸點206兼容。
在一個實施例中，給定空間內(nèi)觸針240的密度大于相同空間內(nèi)觸針118的密度。例如，給定空間(例如，狹槽244的長度)中可以具有八個觸針240，相對地，同樣大小空間(例如，四個狹槽212的長度)中具有四個觸針118。較大的密度就減少了電力輸送區(qū)中電流必須流過的路徑。這樣，組裝式IC封裝-插座-PCB組件200的電力輸送路徑電阻就會減少。
觸點206和狹槽244使得IC封裝-插座-PCB組件200中的通道縮短。IC封裝-插座-PCB組件200的部分210示出了通道232，該通道232的長度234小于大約10.16mm。在一個實施例中，通道232的長度234大約為8.89mm。在替代實施例中，通道232的長度234大約為6mm。這樣，就通過縮短電流為到達所有觸點206所必須通過的長度，而減少了有效PCB202電阻。在現(xiàn)有技術(shù)中，焊盤246至焊盤246之間必須行進大約10.16mm。在本發(fā)明的實施例中，電流行進六mm。
不需要改變觸針240、接點248、觸盤238和/或焊盤246的尺寸來實現(xiàn)通道262的縮短。通道232的縮短可以通過減少每個觸針240之間的距離(例如，通過使得觸針240隔開的間距比常規(guī)型IC封裝-插座-PCB組件100注模技術(shù)所允許的更靠近在一起)來實現(xiàn)。當然，通道232可以具有其它長度。通過閱讀本文中的描述后，本發(fā)明所屬領域的普通技術(shù)人員將會容易地認識到如何制造各種長度的通道。
觸針240與觸盤238沒有固定比率。在一個實施例中，觸針240的數(shù)量大于觸盤238的數(shù)量。在替代實施例中，觸針240的數(shù)量等于觸盤238的數(shù)量。觸盤238與觸針240之比可以根據(jù)特定用途來確定，這包括通道232的長度、觸盤238節(jié)距、焊料自熱公差、觸盤238工藝性等等。
觸盤238的數(shù)量決定著焊盤246的數(shù)量，即焊盤246的數(shù)量等于觸盤238的數(shù)量。通過閱讀本文中的描述后，本發(fā)明所屬領域的普通技術(shù)人員將會容易地認識到如何利用觸盤238與觸針240的不同比率和焊盤246的伴生數(shù)量來實現(xiàn)本發(fā)明的各種實施例。
圖3為示出了用于制造根據(jù)本發(fā)明的實施例的LGA IC封裝-插座-PCB組件200的過程300的流程圖。其上帶有機器可讀指令的機器可讀介質(zhì)可以用于使處理器執(zhí)行過程300。當然，過程300只是示例過程，并且可以使用其它過程。
在塊302中，對插座主體204進行制造并裝配。在一個實施例中，插座主體204、狹槽212和244可以是注模而成，觸點106位于狹槽212中，而觸點206位于狹槽244中?？梢允褂萌魏芜m用的已知或?qū)Ｓ屑夹g(shù)將觸點106和206固定于適當位置上。
在塊304中，插座主體204可以隨后安裝于PCB202上。在一個實施例中，信號輸送區(qū)224與信號輸送區(qū)220對齊，而電力輸送區(qū)226與電力輸送區(qū)222對齊。焊球可以附連于觸盤238的底部，而焊膏可以位于焊盤246的表面上。插座主體204被壓在PCB202上，以便使得焊球與焊膏形成接觸。焊膏使得焊球保持就位。PCB202和插座主體204被放入焊料回流爐中以便加熱焊料從而在PCB202與插座主體204之間形成電連接。信號輸送區(qū)224電連接于PCB202上的I/0信號層上，而電力輸送區(qū)226電連接于PCB202上的電源層和接地層上。
在塊306中，IC封裝208可以隨后安裝于插座主體204上。信號輸送區(qū)228與信號輸送區(qū)224對齊，而電力輸送區(qū)230與電力輸送區(qū)226對齊。在一個實施例中，IC封裝208壓縮可以用于確保接點248與觸針240配合。當接點248與觸針240配合時，信號輸送區(qū)228電連接于PCB202上的I/O信號層上，而電力輸送區(qū)230電連接于PCB202上的電源層和接地層上。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)400的高層方塊圖。這個實例系統(tǒng)400包括PCB202、安裝于PCB202上的插座204、安裝于插座主體204中的IC封裝208、安裝于IC封裝208中的IC402以及部件404。PCB202包括信號層406、電源層408以及接地層410。部件404可以具有焊球412以便使得部件404可以利用已知或?qū)Ｓ屑夹g(shù)安裝于PCB202上。在本發(fā)明的一個實施例中，部件404為球形柵格陣列(BGA)部件。在替代實施例中，部件404可以是分離式部件，例如電阻器、電容器等等。
信號層406可以用于運載I/O信號，例如數(shù)據(jù)和地址信號。電源層408可以用于電源(Vcc)，而接地層410可以用于地(Vss)。接點209電連接于電源層408和/或接地層410上。接點109電連接于信號層406上。
本發(fā)明的實施例可以通過使用硬件、軟件、固件或硬件與軟件的組合來實現(xiàn)。在使用軟件的組合方式中，軟件可以存儲于計算機程序產(chǎn)品(例如光盤、磁盤、軟盤等等)或程序存儲裝置(例如光盤驅(qū)動器、磁盤驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器等等)上。
對本發(fā)明示例性實施例的以上描述并非用于窮舉或者用于將本發(fā)明限定于所公開的精確形式。盡管在本文中為進行示例說明而對本發(fā)明的特定實施例和實例進行了描述，但是各種等同變型也可能在本發(fā)明的范圍內(nèi)，本發(fā)明所屬領域的普通技術(shù)人員將會認識到這點?？梢愿鶕?jù)上述詳細描述對本發(fā)明做出這些變動。
在以上描述中，給出了大量的具體細節(jié)例如特定過程、材料、裝置等等，以便提供對本發(fā)明實施例的全面了解。然而，本發(fā)明所屬領域的普通技術(shù)人員將會認識到實施本發(fā)明的實施例時可以不具有一個或多個具體細節(jié)或者利用其它方法、部件等等來實施。在其它情況下，并未詳細示出或描述已知的結(jié)構(gòu)或操作以避免妨礙對本描述的理解。
以上將各種操作描述為按照最有助于理解本發(fā)明的實施例的方式依次執(zhí)行的多個分離式操作。然而，它們被描述的順序不應當理解成表示這些操作必須與順序相關或者這些操作必須按照描述操作的順序來進行。
整個說明書中所提到的“一個實施例”是指結(jié)合實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、過程、塊或特性被包括于本發(fā)明的至少一個實施例中。這樣，在整個說明書的不同位置中出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”并非必須都指相同實施例。而且，在一個或多個實施例中，特定特征、結(jié)構(gòu)、或特性可以按照任何適用方式組合。
下述權(quán)利要求中所使用的術(shù)語不應當被理解成將本發(fā)明限定于說明書與權(quán)利要求中所公開的特定實施例中。相反地，本發(fā)明的實施例的范圍完全由下述權(quán)利要求確定，應當根據(jù)權(quán)利要求解釋的確定原則對其進行理解。
權(quán)利要求
1.一種設備，包括接點柵格陣列(LGA)插座主體；形成于插座主體中的第一狹槽；位于第一狹槽中的第一觸點，第一觸點只具有一個觸針；形成于插座主體中的第二狹槽；以及位于第二狹槽中的第二觸點，第二觸點具有橫梁，至少兩個觸針附連于橫梁上，并且至少一個觸盤附連于橫梁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其中第一觸點包括第一截面區(qū)，而第二觸點包括第二截面區(qū)，第二截面區(qū)大于第一截面區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設備，其中第一觸點包括第一電阻，而第二觸點包括第二電阻，第二電阻小于第一電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其中第二觸點包括至少兩個觸盤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其中第一觸點位于LGA插座的信號輸送區(qū)，而第二觸點位于LGA插座的電力輸送區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設備，其中第一觸點的第一電流運送能力小于第二觸點的第二電流運送能力。
7.一種設備，包括接點柵格陣列(LGA)觸點，其具有橫梁、一組附連于橫梁上的觸針以及一組附連于橫梁上的觸盤，其中這組觸針包括小于大約1.27mm的針與針節(jié)距。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的觸點，其中觸點包括由觸點材料的體電阻率、觸針的長度以及觸針導電截面積所確定的電阻R。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸點，其中觸點包括由觸針的總導電截面積除以觸針所占據(jù)的截面積所確定的導電面積效率。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的觸點，其中這組觸針中的觸針數(shù)量大于這組觸盤中的觸盤數(shù)量。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的觸點，其中這組觸針中的觸針數(shù)量等于這組觸盤中的觸盤數(shù)量。
12.一種方法，包括裝配用于接點柵格陣列(LGA)插座主體的第一組觸點與第一組狹槽；以及裝配用于LGA插座主體的第二組觸點和第二組狹槽，第二組觸點具有橫梁，一組觸針附連于橫梁上，并且一組觸盤附連于橫梁上，其中這組觸針包括小于大約1.27mm的針與針節(jié)距。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括將第一組觸點放置于LGA插座主體的信號輸送區(qū)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括將裝配好的LGA插座焊接于印刷電路板(PCB)上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括將集成電路(IC)封裝安裝于裝配好的LGA插座上。
16.一種系統(tǒng)，包括具有電力輸送區(qū)的印刷電路板(PCB)；線柵格陣列(LGA)插座，其具有位于電力輸送區(qū)狹槽中并且焊接于PCB電力輸送區(qū)上的觸點，所述觸點具有橫梁、一組附連于橫梁上的觸針和一組附連于橫梁上的觸盤，其中這組觸針包括小于大約1.27mm的針與針節(jié)距；安裝于LGA插座中的LGA部件；具有與LGA插座電力輸送區(qū)狹槽配合的電力輸送區(qū)針的IC封裝；以及安裝于PCB上的球形柵格陣列(BGA)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中LGA插座還包括與電力輸送區(qū)分開的信號輸送區(qū)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中信號輸送區(qū)包括不同于梳狀觸點的位于其中的觸點。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中電力輸送中的狹槽包括處于從大約6mm至小于大約10.16mm范圍內(nèi)的長度。
全文摘要
常規(guī)型接點柵格陣列(LGA)插座組件在電力輸送區(qū)與信號輸送區(qū)中使用相同插座觸點。在電力輸送區(qū)中使用低電流插座觸點可能產(chǎn)生自熱并且限制從印刷電路板(PCB)向安裝于插座中的IC封裝的電力輸送。本發(fā)明的實施例目的在于具有分離式電力輸送觸點的LGA插座組件，該觸點包括觸針與觸盤，它們利用橫梁進行加固從而形成梳狀觸點。在本發(fā)明的替代實施例中，LGA插座組件在電力輸送區(qū)中具有比已知插座組件更短的通道。在又一實施例中，LGA插座組件在電力輸送區(qū)具有比信號輸送區(qū)中更短的通道。
文檔編號H01R12/00GK1768560SQ200480008834
公開日2006年5月3日 申請日期2004年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者D·西爾斯, T·魯坦, J·馬尼克 申請人:英特爾公司