專利名稱：層疊插座觸頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及集成電路插座設計。更具體地說，本發(fā)明涉及通過減小觸頭的電源導線和接地導線之間的距離來減小封裝/插座的電感的層疊插座觸頭。
背景技術：
已經開發(fā)了各種將集成電路封裝安裝到印刷電路板上的方法。例如，通常的方法采用安裝在印刷電路板上的某種形式的插座，將集成電路封裝放到該插座中。集成電路封裝上的引腳與插座中相應的插孔相配。通過這些引腳向集成電路提供電源、接地、輸入和輸出信號。
對用于安裝集成電路封裝的各種類型插座的改進，集中在減少由插座內的觸頭引起的電阻大小。各種改進集中在增加觸頭面積和/或觸頭壓力上，以提供低電阻連接。
但是，這些各種類型插座的電源和接地連接點離得較遠，并且承載電流的導線較長。連接點之間的距離以及導線的長度增加了導線中的電感大小。


所附權利要求詳細闡明了本發(fā)明的特征。結合附圖，從下面的詳細描述中可以最好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，附圖中圖1是一般的插座和集成電路封裝的高階圖示；圖2是插座和具有電源棒的集成電路封裝的高階圖示；圖3a和3b圖示了具有電源棒的集成電路封裝；圖4圖示了用于安裝具有電源棒的集成電路的插座；圖5圖示了可以如何將具有電源棒的集成電路封裝安裝到插座中；
圖6a是具有側端子連接的集成電路封裝的俯視圖；圖6b是具有側端子連接的集成電路封裝的側視圖；圖6c是具有側端子連接的集成電路封裝的另一俯視圖；圖7是圖示了可以如何將具有側端子的集成電路封裝安裝到插座中的側視圖；圖8是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的與電源棒接觸的層疊插座的側視圖；圖9是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的與電源棒接觸的層疊插座的俯視圖；圖10是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有端子的層疊插座觸頭的側視圖，該觸頭用于連接到具有側端子連接的集成電路封裝；以及圖11是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的層疊插座觸頭的俯視圖，該觸頭與具有側端子連接的集成電路封裝連接。
具體實施例方式
描述一種用于減小到集成電路封裝的電源連接中的電感的層疊插座觸頭。概括地說，本發(fā)明的實施例希望通過減小電源和接地觸頭之間的距離來提供更有效率的電源插座。根據(jù)一個實施例，觸頭由導電電源板、導電接地板、設置于電源板和接地板層之間的不導電薄層、以及從電源板和接地板中的每一個延伸出來的至少一個導電接頭(finger)組成。該插座觸頭的各種實施例可以與電源棒連接器、側端子連接器或引腳連接器一起使用。
在下面的描述中，為了說明的目的，給出了大量具體的細節(jié)以提供對本發(fā)明的完整理解。但是，對于本領域的技術人員來說，很清楚不用這些具體的細節(jié)也可以實施本發(fā)明。在其他情況下，以框圖的形式示出了公知的結構和設備。
重要的是，雖然將參照用于集成電路(IC)封裝的電源棒連接器和側端子連接器來描述本發(fā)明的實施例，但是這里所描述的方法和裝置可同樣應用于將集成電路封裝電連接到插座的其他類型的連接器。例如，認為這里所描述的技術對于使用引腳插孔的傳統(tǒng)集成插座來說是有用的，所述傳統(tǒng)集成插座例如由加州Santa Clara的英特爾公司生產的與該公司的P4處理器一起使用的478插座。
圖1是典型的插座和集成電路封裝的高階圖示。該示例示出了集成電路封裝111，其具有多個引腳101用于提供集成電路封裝111與插座110之間的電連接。當將集成電路封裝111連接到插座110時，所有的封裝引腳101都插入到插座的引腳插孔102中并與其接合。使用桿103將封裝引腳101鎖在適當?shù)奈恢蒙?，并迫使引腳101與它們的相應插孔102接觸。
隨著時間的推移，由于芯片復雜度、回流焊以及例如表面安裝技術(SMT)的封裝技術的進步，引腳尺寸已經減小。增加的功能導致IC器件對功率的需求增加到這樣的程度，即必須通過多個引腳來提供電源和接地。但是，引腳尺寸以及插座的引腳插孔和封裝引腳之間的接觸，限制了可以從IC板供應到IC的功率。此外，各個引腳在用于向IC封裝供應功率的不同引腳之間引起很高的不均勻電流分布。這些問題的一種解決方法是使用電源棒來向IC封裝供應電源和接地連接。
圖2是插座和具有電源棒的集成電路封裝的高階圖示。在該示例中，將具有電源層(未示出)的IC封裝201安裝到插座203中。IC封裝201具有插入到相應的插座孔205中的多個輸入/輸出引腳204，以傳送和接收與IC封裝201集成的IC芯片206的正常功能操作所必需的信息輸入/輸出(I/O)信號。雖然可以使用其他導電材料，但是在該示例中銅(Cu)電源棒207沿著其整個鄰接邊界208被連接到電源層202，并從IC封裝中突起以插入包含在插座203中的相應電源棒承載器209中。該電源棒提供對IC芯片206的所有電源和接地輸入的公共連接點。使用鎖緊機構210來迫使引腳插孔與其相應的引腳接觸，同時可以使用第二鎖緊機構211來單獨地將電源棒承載器與電源棒鎖緊。
圖3a和3b圖示了具有電源棒的集成電路封裝。雖然在封裝中可以存在為IC保持電源和地的各個層或交叉層，但是圖3a只展示了兩個電源層，一個用于保持第一電壓電平，一個用于保持第二電壓電平。為簡單起見，將把這些電壓電平稱為電源和地。任意地，電源層301位于接地層302上方，但是很容易理解位置是無關的。此外，在此上下文中的層是銅的一個層面，但是可以想到層不限于銅或一個層面。例如，接地層可以由任何導電材料構成，并且可以分布到IC封裝303的幾個層面中。接地電源層的突起板304可以沿著其與接地層的整個鄰接邊311而直接連接到一個或多個接地層。
在該示例中，電源棒310包括兩個電源層突起板304和305，它們由絕緣緩沖板306分開，以通過防止短路來保護將被傳送的電源信號的完整性。接地電源層突起板304通過焊接或類似方法沿著其整個鄰接邊311連接到接地電源層302，而電源層突起板305通過焊接或類似方法沿著其整個鄰接邊連接到電源層301。在電源層突起板305穿過或通過接地層302的地方，沿著電源層突起板305的豎直外圍的絕緣阻擋板307將電源層突起板305與接地層302隔離開。
電源棒310的電源或接地突起板304或305中的每一個可以具有各種接觸突起、凸塊或脊，以使得IC封裝電源棒與插座能夠有意的接合。在該示例中，形成為均勻間隔開的凸塊或脊309的幾個突起被整體連在一起，并且形成為電源或接地突起板的一部分，以幫助將IC封裝電源棒有意接合或鎖緊到插座承載器的恰當位置。
電源棒通過提供更大的表面和接觸面積而去除了通過引腳向IC傳送功率的固有限制。增加了的表面和接觸面積提供了相當大的功率傳送能力，同時還提供了均勻的傳送機制，其減小由多個引腳引起的電阻和電感。
圖4圖示了用于安裝具有電源棒的集成電路的插座。在該示例中，承載器410具有由不導電絕緣棒403隔開的兩個導電側板401和402。不導電絕緣材料可以通過整?；蛘咂唇有纬桑糜谌菁{各種導電電源棒承載器和引腳插孔(未示出)。導電側板401和402被絕緣分開，以接納封裝電源棒的電源和接地電源層突起板304和305。最終可以將插座放在例如中央處理單元(CPU)母板的IC板上。因為希望在例如SMT的現(xiàn)有技術所使用的焊流工藝中使用該設計，所以通過公知方法制造位于插座底部的安裝墊盤405，并且按照需要間隔開。
圖5圖示了可以如何將具有電源棒的集成電路封裝安裝到插座中。該示例中的電源棒501由幾個分段502組成，將每一段都設計為對應于承載器504的觸頭部分503。最初將電源棒501這樣放到承載器中，使得其在沒有觸頭的位置上開始。當將電源棒滑到適當位置時，每一段與其相應的觸頭結合，并且承載器的觸頭的彈簧部分施加建立電連接所必需的力。
因此，電源棒可以為電源和接地連接提供連接點，它們比在上面參照圖1描述的一般IC封裝的引腳在機械上更加穩(wěn)固。因為這些連接點更大、更堅固，所以可以對它們施加更大的力，從而減小了接觸的電阻。通過減小接觸的電阻，可以獲得更加均勻的功率分布。但是，電源和接地連接點分開得較遠，并且承載由電源棒提供的電流的導線較長。連接點之間的距離以及導線的長度增加了導線的電感大小。如在下面將描述的，本發(fā)明通過減小連接點之間的距離以及導線的長度，來減小這種連接中的電感大小。
電源棒設計不是將受到電感增大的影響的唯一設計，這種電感的增大是由于電源和接地觸頭之間的較大距離以及用于電源和接地的較長導線所導致的。使用側端子來提供電源和地的IC封裝也類似地受到影響。因此，本發(fā)明的實施例同樣可以應用于使用側端子以及其他設計的IC封裝。
圖6a是具有側端子連接的集成電路封裝的俯視圖。在該示例中，圖示了包括集成電路管芯或芯片605的IC封裝600。和上面討論的其他類型的IC封裝一樣，可以有引腳(未示出)來提供用于到IC管芯605的輸入信號和來自IC管芯605的輸出信號的電連接點。類似于電源棒的兩半部分，側端子610和615提供用于被供應到IC管芯605的電源和地的連接點。
圖6b是具有側端子連接的集成電路封裝的側視圖。該示例圖示了相同的IC封裝600，其包括IC管芯或芯片605以及側端子連接610和615。從該透視圖中可以看見連接到側端子的多個分路620。使用這些分路620來將電源和地分配給IC管芯605上適當?shù)倪B接點。
圖6c是具有側端子連接的集成電路封裝的另一俯視圖。在該示例中，圖示了IC封裝600，其包括IC管芯605以及多個側端子605和615。這里的區(qū)別是側端子605和615沒有沿著IC封裝600的整個長度延伸，而是被分成多個更小的分段?？梢赃@樣排列這些分段605和615，使得所有的電源端子都位于IC封裝600的一側，而所有的接地端子都位于另一側?；蛘?，可以這樣排列分段605和615，使得每一側的分段交替地提供用于電源和地的連接點。這種排列將是有利的，但是對于實現(xiàn)本發(fā)明的實施例來說不是必需的。
圖7是圖示了可以如何將具有側端子的集成電路封裝安裝到插座中的側視圖。該示例圖示了安裝在母板725上的插座720。還示出了包括IC芯片705、側端子710和多個引腳715的IC封裝700。當將IC封裝700插入插座720中時，IC封裝700上的引腳715與插座720中合適的插孔配合，以向IC芯片705提供輸入和輸出連接。IC封裝700上的側端子710與安裝在插座720上并從其伸展出的端子730配合，以向IC芯片705提供電源和地。
因此，和有電源棒一樣，側端子可以為電源和接地連接提供連接點，它們比在上面參照圖1描述的一般IC封裝的引腳在機械上更加穩(wěn)固。因為這些連接點更大、更堅固，所以可以對它們施加更大的力，從而減小了接觸的電阻。通過減小接觸的電阻，可以獲得更加均勻的功率分布。但是，電源和接地連接點分開得較遠，并且承載由電源棒提供的電流的導線較長。連接點之間的距離以及導線的長度增加了導線的電感大小。如在下面將描述的，本發(fā)明通過減小連接點之間的距離以及導線的長度，來減小這種連接中的電感大小。
圖8是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的與電源棒接觸的層疊插座的側視圖。在該示例中，圖示了層疊插座觸頭800。該觸頭的其他細節(jié)在圖9中將很清楚。圖8描繪了從觸頭800的主體延伸出的多個電源805和接地810連接。在該示例中，電源觸頭805和接地觸頭810彼此交替。當將IC封裝825插入使用層疊插座觸頭800的插座(未示出)中時，這些電源805和接地810觸頭與從IC封裝(未示出)延伸出的電源棒825上的相應端子815和820配合。
圖9是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的與電源棒接觸的層疊插座的俯視圖。在該視圖中，層疊插座觸頭900和905的其他細節(jié)變得很清楚。這里，圖示了電源棒910的分段。每一個電源棒分段910由接地915和電源925導電側板組成，在側板915和925之間如上所述地具有不導電的絕緣棒910。將導電側板915和925排列為，使得每一個相繼的電源棒分段910的電源導電側板925和接地導電側板915交替地位于側面。
示出了兩個層疊插座觸頭900和905。層疊插座觸頭900和905中的每一個由電源板940和接地板930組成。使電源板940和接地板在層疊插座觸頭900和905的主體內彼此靠近，但是由不導電薄層935彼此分隔開。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，這種材料可以是2～4密耳厚的基于聚合物的不導電粘和劑。由粘和劑將電源板、接地板和不導電層固定到一起，所述粘和劑作為兩個金屬層以及用于電源和地的絕緣層的連結材料。
在每一個電源板940和接地板930上伸出多個導電接頭945和950，用于與電源棒分段910的導電側板915和925接合并電接觸。在這種構造中，層疊插座觸頭900和905的電源板940和接地板930類似于圖4中圖示的電源棒插座410的導電側板401和402。但是，從層疊插座觸頭900和905的電源板940和接地板930伸出的接頭950和945都在相同的方向上延伸，并且接頭與電源板和接地板分別交替地連接。這種設置允許不使用圖4中圖示的不導電絕緣棒403。然后，可以將電源板940和接地板930靠近，僅由不導電薄層935將其隔開。這減小了電源和接地導線之間的距離，減小了導線整體的長度，從而減小了整個導線的電感大小。
圖10是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有端子的層疊插座觸頭的側視圖，該觸頭用于連接到具有側端子連接的集成電路封裝。在該示例中，示出了通過焊球1005安裝在母板1020上的層疊插座觸頭1000。或者，可以將層疊插座觸頭安裝在插座內，而插座又安裝在母板上。
層疊插座觸頭由被彼此靠近但由不導電薄層1035隔開的電源板1010和接地板1015組成。和被配置成與電源棒耦合的層疊插座觸頭一樣，該不導電層可以由2～4密耳厚的基于聚合物的不導電粘和劑形成。由粘和劑將電源板、接地板和不導電層固定到一起，所述粘和劑作為兩個金屬層以及用于電源和地的絕緣層的連結材料。在層疊插座觸頭上延伸出電源接頭1030和接地接頭1040，每一個分別連接到電源板和接地板。這些接頭提供到集成電路封裝側端子的電連接。
圖11是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的層疊插座觸頭的俯視圖，該觸頭與具有側端子連接的集成電路封裝連接。在該示例中，圖示了具有側端子1120和1125的集成電路封裝1100。將側端子排列為，使得交替的端子分別提供到電源和地的連接。將安裝在母板上或者插座主體內的層疊插座觸頭設置為，使得當將IC封裝插入插座中時或者安裝到母板上時，每一個層疊插座觸頭的電源接頭和接地接頭將與IC封裝上相應的電源和接地側端子連接。這種設置減小了電源和接地導線之間的距離，減小了導線整體的長度，從而減小了整個導線的電感大小。
權利要求
1.一種插座觸頭，包括導電電源板；導電接地板；置于所述電源板和接地板層之間的不導電薄層；以及從所述電源板和接地板中每一個延伸出的至少一個導電接頭。
2.如權利要求1所述的插座觸頭，還包括沿相同方向從所述電源板和接地板中每一個交替延伸出的多個導電接頭。
3.如權利要求2所述的插座觸頭，其中，將所述多個接頭定位來與電源棒的分段接合。
4.如權利要求3所述的插座觸頭，其中，所述不導電材料包括基于聚合物的不導電粘和劑。
5.如權利要求4所述的插座觸頭，其中，所述不導電層厚2到4密耳。
6.如權利要求3所述的插座觸頭，其中，所述電源板和接地板由所述基于聚合物的不導電粘和劑粘合在一起。
7.如權利要求1所述的插座觸頭，其中，將從所述電源板和接地板中每一個延伸出的所述至少一個導電接頭定位，以與集成電路封裝上的側端子接合。
8.如權利要求7所述的插座觸頭，其中，所述不導電材料包括基于聚合物的不導電粘和劑。
9.如權利要求8所述的插座觸頭，其中，所述不導電材料厚2到4密耳。
10.如權利要求7所述的插座觸頭，其中，所述電源板和接地板由所述基于聚合物的不導電粘和劑粘合在一起。
11.一種插座，包括導電電源板；導電接地板；置于所述電源板和接地板層之間的不導電薄層；包含并將所述電源板、接地板和不導電層結合到一起的插座主體；以及沿相同方向從所述電源板和接地板中每一個交替延伸出的多個導電接頭，用于與電源棒的分段接合。
12.如權利要求11所述的插座，其中，所述不導電層包括基于聚合物的不導電粘和劑。
13.如權利要求12所述的插座，其中，所述不導電層厚2到4密耳。
14.一種集成電路封裝，包括集成電路；以及用于向所述集成電路提供電源和接地信號的電源棒，所述電源棒包括由不導電絕緣棒分隔開的導電電源側板和導電接地側板，其中，所述導電電源側板的分段和所述導電接地板的分段交替位于所述電源棒的兩測。
15.如權利要求14所述的集成電路封裝，其中，所述電源棒被布置成與插座接合，所述插座包括導電電源板；導電接地板；置于所述電源板和接地板層之間的不導電薄層；包含并將所述電源板、接地板和不導電層結合到一起的插座主體；以及沿相同方向從所述電源板和接地板中每一個交替延伸出的多個導電接頭，其中，將所述多個接頭定位來與所述電源棒的分段接合。
16.如權利要求15所述的集成電路封裝，其中，所述不導電層包括基于聚合物的不導電粘和劑。
17.如權利要求16所述的集成電路封裝，其中，所述不導電層厚2到4密耳。
18.一種插座，包括至少一個導電電源板；至少一個導電接地板；置于所述至少一個電源板和至少一個接地板層中每一個之間的至少一個不導電薄層；包含并將所述至少一個電源板、至少一個接地板和至少一個不導電層結合到一起的插座主體；以及沿相同方向從所述電源板和接地板中每一個延伸出的導電接頭，用于與集成電路封裝上的側端子接合。
19.如權利要求18所述的插座，其中，所述不導電層包括基于聚合物的不導電粘和劑。
20.如權利要求19所述的插座，其中，所述不導電層厚2到4密耳。
21.一種集成電路封裝，包括集成電路；以及用于向所述集成電路提供電源和接地信號的多個側端子，所述側端子被布置成與電源導線和接地導線交替地接觸。
22.如權利要求21所述的集成電路封裝，其中，所述側端子被布置成與插座接合，所述插座包括至少一個導電電源板；至少一個導電接地板；置于所述至少一個電源板和至少一個接地板層中每一個之間的至少一個不導電薄層；包含并將所述至少一個電源板、至少一個接地板和至少一個不導電層結合到一起的插座主體；以及沿相同方向從所述電源板和接地板中每一個延伸出的導電接頭，用于與所述側端子接合。
23.如權利要求22所述的集成電路封裝，其中，所述不導電層包括基于聚合物的不導電粘和劑。
24.如權利要求23所述的集成電路封裝，其中，所述不導電層厚2到4密耳。
全文摘要
描述了一種層疊插座觸頭，用于減小電源連接到集成電路封裝的電感。觸頭由導電電源板、導電接地板、置于所述電源板和接地板層之間的不導電薄層、以及從所述電源板和接地板中每一個延伸出的至少一個導電接頭組成。這種插座觸頭的各種實施例可以與電源棒連接器、側端子連接器或引腳連接器一起使用。
文檔編號H05K7/10GK1640217SQ03804650
公開日2005年7月13日 申請日期2003年2月25日 優(yōu)先權日2002年2月26日
發(fā)明者謝宏, 拉姆·維斯瓦納思, 普里亞瓦丹·帕特爾 申請人:英特爾公司