专利名称：用于改进电力输送的梳状接点栅格阵列(lga)插座触点的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及用于将集成电路联接于印刷电路板上的插座，并且尤其涉及具有用于电力输送的分离式几何形状和信号触点的LGA(接点栅格阵列)插座。
背景技术：
LGA(接点栅格阵列)插座是一种常见连接器，其用于将集成电路(IC)封装联接于印刷电路板上(PCB，图1A至1E示出了一种典型的已知LGA IC封装-插座-PCB组件100的部件分解图)。
图1A示出了印刷电路板(PCB)102，图1B示出了LGA插座主体104的顶面(IC封装侧)。图1C中所示的LGA触点106适配于插座主体104中。图1D示出了当从上面观察时的IC封装108，这如同穿过IC封装108进行观察。图1E示出了PCB102的部分110的详细情况。如仰视图中所示的插座组件(即插有触点106的插座主体104)焊接于如俯视图中所示的PCB102上。IC封装108安装于插座主体104的顶面上。
触点106适配于插座104上的狭槽112中。每个触点106具有焊接于PCB102上的相应焊盘116上的触盘114。每个触点106还具有与IC封装108上的相应接点109配合的触针118。
PCB102具有信号输送区120和电力输送区122。插座主体104具有信号输送区124和电力输送区126。IC封装108具有信号输送区128和电力输送区130。每个信号输送区与其它信号输送区相对应，以便使得来自PCB中信号层的输入/输出(I/O)信号(例如数据和地址信号)电联接于适当焊盘116、触点106以及插座主体104接点上。同样，每个电力输送区与其它电力输送区相对应，以便使得来自PCB102中的电源层与接地层的电源(VCC)和地(VSS)电联接于适当焊盘116、触点106以及插座主体104接点上。
常规型LGA IC封装-插座-PCB组件100的一个特性在于电力输送区中的触点设计与信号区中的触点设计(即触点106)相同。然而，电力输送区中的触点与信号区中的触点功能不同。例如，电力输送区中的触点运载高电流，而信号区中的触点运载低电流。通过位于电力输送区126中的触点106的电流密度增加可能产生自动加热，这就可能增加触点106的电阻并且限制通向IC封装108的电力输送。由于高性能部件消耗更多的电力与电流，所以触点106的电阻可能限制通向这些部件的电力输送。
一种用于减少通过触点106的电流密度的现有方法就是在LGA IC封装-插座-PCB组件100中分配更多的触点106来用于电力输送，即增加电力输送区126的尺寸。然而，增加电力输送区126的尺寸就减少了信号输送区126的尺寸，这可能意味着信号可用的触点106的数量减少。
另一种现有方法就是向组件100添加更多的触点106。然而，触点106越多就意味着插座组件越大，IC封装108就越大。另外，通常触点106越多就需要IC封装至插座的插入力越大，以便保持有效的IC封装至插座接口的阻力。这种更大的插入力就使得有效使能设计更加复杂。
常规型LGA IC封装-插座-PCB组件100的另一个特性在于插座主体104由注模塑料制成，并且每个狭槽112均为注模式。这就引起对触点106间距的限制，这还可以引起对PCB焊盘116间距和IC封装接点109间距的限制。另外，如果要添加更多的针，那么LGA IC封装-插座-PCB组件100的个别零件成本就更加昂贵。
插座组件部分110示出了这点。部分110包括通道132。通道132具有长度134和一组狭槽112、接点109、触点106以及焊盘116。通道132的长度约为10.16mm或以上。在该长度范围内，通道132具有大约八至九个狭槽112、接点109、触点106以及焊盘116。另外，在该长度范围内，通道132具有大约一毫米(mm)的节距(例如，狭槽112至狭槽112，接点109至接点109、以及触点106至触点106)。由于狭槽112均为分别注模而成，所以LGA IC封装-插座-PCB组件100就受到这样的限制。
图中，相同的参考数字通常表示相同、功能类似、并且/或者结构等同的元件。元件首次出现的图用参考数字的最左位表示，其中图1A至1E示出了已知直线栅格阵列(LGA)插座组件的部件分解图；图2A至2E示出了根据本发明的实施例的LGA插座组件的部件分解图；图3为用于装配根据本发明的实施例的LGA插座组件的方法的流程图；以及图4为根据本发明的实施例的系统的高层方块图。
具体实施例方式
本发明的实施例的目的在于LGA插座组件，其具有基于其电力输送区和信号输送区分开的插座触点设计。位于信号输送区中的触点可为已知LGA触点。位于电力输送区中的触点可为根据本发明的实施例的梳状触点，其中触针和触盘使用横梁加固在一起。结果得到的是比已知LGA插座组件通道更短、间距更密、接触电阻更低、承载电流和电力输送能力更高、并且可能针/盘数量更低的LGA插座组件。
图2为根据本发明的一个实施例的LGA IC封装-插座-PCB组件的部件分解图。图2A示出了印刷电路板(PCB)202。图2B示出了LGA插座主体204的顶面(IC封装侧)。示于图1C中的LGA触点106和示于图2C中的LGA触点206适配于插座主体204中。图2D示出了当从上面观察时的IC封装208，这如同穿过IC封装208进行观察。图2E示出了PCB 202的部分210。如仰视图中所示的插座主体204焊接于如俯视图中所示的PCB 202上。IC封装208安装于插座主体204的顶面上。
插座主体204可以使用已知注模方法由根据本发明实施例的注模塑料制成。PCB 202可以是任何适用于安装根据本发明实施例的LGA插座的衬底。
PCB202具有信号输送区220和电力输送区222。插座主体204具有信号输送区224和电力输送区226。IC封装208具有信号输送区228和电力输送区230。每个信号输送区与其它信号输送区相对应，以便使得(例如通过特定PCB202通路)来自PCB202中信号层的输入/输出(I/O)信号例如数据和地址信号电联接于适当焊盘216、触点206以及插座主体204接点上。同样，每个电力输送区与其它电力输送区相对应，以便使得(例如通过特定PCB202通路)来自PCB202中的电源层与接地层的电源(VCC)和地(VSS)电联接于适当焊盘216、触点206以及插座主体204接点上。
焊盘216处于信号输送区220中，狭槽112处于信号输送区224中，而接点209位于信号输送区228中。信号触点106适配于单个狭槽212中，焊接于单个焊盘216上并且与单个接点209配合。
触点206包括至少一个触盘238和至少两个触针240，它们利用横梁242加固，以便使得触点206为梳状。触点206适配于插座主体204的电力输送区226的狭槽244中，焊接于焊盘246上并且与单个接点248配合。
在一个实施例中，触点206可以按照不同于已知LGA触点例如触点106的制造方式制成。例如，在已知触点106的制造方法中，用于每个触点106的弹动作用与每个单个触点106分开形成，并且需要一定量的空间以便能够形成触针118并使得每个单个触针118具有弹动作用。
在本发明的实施例中，每个触针240的弹动作用可以在触点206的制造期间同时形成。由于共同结合在基座(即横梁242)上，所以触针240在装配时比已知触点106更紧靠在一起(例如，比1.0mm的间距更靠近)。在一个实施例中，触针240间距0.5mm。通过阅读本文中的描述后，本发明所属领域的普通技术人员将会容易地认识到如何使用不同的针240间距来实现本发明的各种实施例。
在一个实施例中，在相同空间内，触针240的节距小于触针118的节距。例如，位于一个狭槽244中的触针240的针与针节距可以小于大约1.27mm。替代地，位于一个狭槽244中的触针240的针与针节距可以小于大约1.0mm。还可以替代地，位于一个狭槽244中的触针240的针与针节距可以小于大约0.8mm。当然，触点206可以采用其它间距，并且通过阅读本文中的描述后，本发明所属领域的普通技术人员将会容易地认识到如何来实现根据本发明实施例的各种触点206节距。
在另一个实施例中，在插座204中给定空间内的触针240的数量大于相同空间内触针118的数量。例如，大约八个触针240可以位于一个狭槽244中，而只有四个触针118可以位于占据同样大小空间的四个狭槽212中。当然，在根据本发明的实施例制造触点206时可以采用其它针数。每个触点206中触针240的数量可以根据特殊应用情况或制造过程而定。通过阅读本文中的描述后，本发明所属领域的普通技术人员将会容易地认识到如何实现用于各种触针数量的本发明的在本发明的一个实施例中，对触点206进行优化以便用于电力传送。例如，触点206具有高于触点106的电流能力。为进行示例说明，在一个实施例中，触点206的等效电阻R由等式确定R＝(ρ×L)/A等式(1)其中ρ为触点206材料的体电阻率，L为触点206的有效长度，而A为触点206上触针组240的有效导电截面积。触针组240的导电面积效率可以定义为触点206上的触针240的总导电截面积除以由这组触针240所占据的总截面积。在一个实施例中，增加触点206的总导电截面积以便减少触点206的总电阻。这可以通过增加横梁242的尺寸来实现。替代地，这可以通过改变横梁242的形状来实现。
IC封装208上的接点248可以根据本发明的实施例来构造以便可以同触点206兼容。
在一个实施例中，给定空间内触针240的密度大于相同空间内触针118的密度。例如，给定空间(例如，狭槽244的长度)中可以具有八个触针240，相对地，同样大小空间(例如，四个狭槽212的长度)中具有四个触针118。较大的密度就减少了电力输送区中电流必须流过的路径。这样，组装式IC封装-插座-PCB组件200的电力输送路径电阻就会减少。
触点206和狭槽244使得IC封装-插座-PCB组件200中的通道缩短。IC封装-插座-PCB组件200的部分210示出了通道232，该通道232的长度234小于大约10.16mm。在一个实施例中，通道232的长度234大约为8.89mm。在替代实施例中，通道232的长度234大约为6mm。这样，就通过缩短电流为到达所有触点206所必须通过的长度，而减少了有效PCB202电阻。在现有技术中，焊盘246至焊盘246之间必须行进大约10.16mm。在本发明的实施例中，电流行进六mm。
不需要改变触针240、接点248、触盘238和/或焊盘246的尺寸来实现通道262的缩短。通道232的缩短可以通过减少每个触针240之间的距离(例如，通过使得触针240隔开的间距比常规型IC封装-插座-PCB组件100注模技术所允许的更靠近在一起)来实现。当然，通道232可以具有其它长度。通过阅读本文中的描述后，本发明所属领域的普通技术人员将会容易地认识到如何制造各种长度的通道。
触针240与触盘238没有固定比率。在一个实施例中，触针240的数量大于触盘238的数量。在替代实施例中，触针240的数量等于触盘238的数量。触盘238与触针240之比可以根据特定用途来确定，这包括通道232的长度、触盘238节距、焊料自热公差、触盘238工艺性等等。
触盘238的数量决定着焊盘246的数量，即焊盘246的数量等于触盘238的数量。通过阅读本文中的描述后，本发明所属领域的普通技术人员将会容易地认识到如何利用触盘238与触针240的不同比率和焊盘246的伴生数量来实现本发明的各种实施例。
图3为示出了用于制造根据本发明的实施例的LGA IC封装-插座-PCB组件200的过程300的流程图。其上带有机器可读指令的机器可读介质可以用于使处理器执行过程300。当然，过程300只是示例过程，并且可以使用其它过程。
在块302中，对插座主体204进行制造并装配。在一个实施例中，插座主体204、狭槽212和244可以是注模而成，触点106位于狭槽212中，而触点206位于狭槽244中。可以使用任何适用的已知或专有技术将触点106和206固定于适当位置上。
在块304中，插座主体204可以随后安装于PCB202上。在一个实施例中，信号输送区224与信号输送区220对齐，而电力输送区226与电力输送区222对齐。焊球可以附连于触盘238的底部，而焊膏可以位于焊盘246的表面上。插座主体204被压在PCB202上，以便使得焊球与焊膏形成接触。焊膏使得焊球保持就位。PCB202和插座主体204被放入焊料回流炉中以便加热焊料从而在PCB202与插座主体204之间形成电连接。信号输送区224电连接于PCB202上的I/0信号层上，而电力输送区226电连接于PCB202上的电源层和接地层上。
在块306中，IC封装208可以随后安装于插座主体204上。信号输送区228与信号输送区224对齐，而电力输送区230与电力输送区226对齐。在一个实施例中，IC封装208压缩可以用于确保接点248与触针240配合。当接点248与触针240配合时，信号输送区228电连接于PCB202上的I/O信号层上，而电力输送区230电连接于PCB202上的电源层和接地层上。
图4为根据本发明的实施例的系统400的高层方块图。这个实例系统400包括PCB202、安装于PCB202上的插座204、安装于插座主体204中的IC封装208、安装于IC封装208中的IC402以及部件404。PCB202包括信号层406、电源层408以及接地层410。部件404可以具有焊球412以便使得部件404可以利用已知或专有技术安装于PCB202上。在本发明的一个实施例中，部件404为球形栅格阵列(BGA)部件。在替代实施例中，部件404可以是分离式部件，例如电阻器、电容器等等。
信号层406可以用于运载I/O信号，例如数据和地址信号。电源层408可以用于电源(Vcc)，而接地层410可以用于地(Vss)。接点209电连接于电源层408和/或接地层410上。接点109电连接于信号层406上。
本发明的实施例可以通过使用硬件、软件、固件或硬件与软件的组合来实现。在使用软件的组合方式中，软件可以存储于计算机程序产品(例如光盘、磁盘、软盘等等)或程序存储装置(例如光盘驱动器、磁盘驱动器、软盘驱动器等等)上。
对本发明示例性实施例的以上描述并非用于穷举或者用于将本发明限定于所公开的精确形式。尽管在本文中为进行示例说明而对本发明的特定实施例和实例进行了描述，但是各种等同变型也可能在本发明的范围内，本发明所属领域的普通技术人员将会认识到这点。可以根据上述详细描述对本发明做出这些变动。
在以上描述中，给出了大量的具体细节例如特定过程、材料、装置等等，以便提供对本发明实施例的全面了解。然而，本发明所属领域的普通技术人员将会认识到实施本发明的实施例时可以不具有一个或多个具体细节或者利用其它方法、部件等等来实施。在其它情况下，并未详细示出或描述已知的结构或操作以避免妨碍对本描述的理解。
以上将各种操作描述为按照最有助于理解本发明的实施例的方式依次执行的多个分离式操作。然而，它们被描述的顺序不应当理解成表示这些操作必须与顺序相关或者这些操作必须按照描述操作的顺序来进行。
整个说明书中所提到的“一个实施例”是指结合实施例描述的特定特征、结构、过程、块或特性被包括于本发明的至少一个实施例中。这样，在整个说明书的不同位置中出现的短语“在一个实施例中”并非必须都指相同实施例。而且，在一个或多个实施例中，特定特征、结构、或特性可以按照任何适用方式组合。
下述权利要求中所使用的术语不应当被理解成将本发明限定于说明书与权利要求中所公开的特定实施例中。相反地，本发明的实施例的范围完全由下述权利要求确定，应当根据权利要求解释的确定原则对其进行理解。
权利要求
1.一种设备，包括接点栅格阵列(LGA)插座主体；形成于插座主体中的第一狭槽；位于第一狭槽中的第一触点，第一触点只具有一个触针；形成于插座主体中的第二狭槽；以及位于第二狭槽中的第二触点，第二触点具有横梁，至少两个触针附连于横梁上，并且至少一个触盘附连于横梁上。
2.根据权利要求1所述的设备，其中第一触点包括第一截面区，而第二触点包括第二截面区，第二截面区大于第一截面区。
3.根据权利要求2所述的设备，其中第一触点包括第一电阻，而第二触点包括第二电阻，第二电阻小于第一电阻。
4.根据权利要求1所述的设备，其中第二触点包括至少两个触盘。
5.根据权利要求1所述的设备，其中第一触点位于LGA插座的信号输送区，而第二触点位于LGA插座的电力输送区。
6.根据权利要求5所述的设备，其中第一触点的第一电流运送能力小于第二触点的第二电流运送能力。
7.一种设备，包括接点栅格阵列(LGA)触点，其具有横梁、一组附连于横梁上的触针以及一组附连于横梁上的触盘，其中这组触针包括小于大约1.27mm的针与针节距。
8.根据权利要求7所述的触点，其中触点包括由触点材料的体电阻率、触针的长度以及触针导电截面积所确定的电阻R。
9.根据权利要求8所述的触点，其中触点包括由触针的总导电截面积除以触针所占据的截面积所确定的导电面积效率。
10.根据权利要求7所述的触点，其中这组触针中的触针数量大于这组触盘中的触盘数量。
11.根据权利要求7所述的触点，其中这组触针中的触针数量等于这组触盘中的触盘数量。
12.一种方法，包括装配用于接点栅格阵列(LGA)插座主体的第一组触点与第一组狭槽；以及装配用于LGA插座主体的第二组触点和第二组狭槽，第二组触点具有横梁，一组触针附连于横梁上，并且一组触盘附连于横梁上，其中这组触针包括小于大约1.27mm的针与针节距。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括将第一组触点放置于LGA插座主体的信号输送区中。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括将装配好的LGA插座焊接于印刷电路板(PCB)上。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括将集成电路(IC)封装安装于装配好的LGA插座上。
16.一种系统，包括具有电力输送区的印刷电路板(PCB)；线栅格阵列(LGA)插座，其具有位于电力输送区狭槽中并且焊接于PCB电力输送区上的触点，所述触点具有横梁、一组附连于横梁上的触针和一组附连于横梁上的触盘，其中这组触针包括小于大约1.27mm的针与针节距；安装于LGA插座中的LGA部件；具有与LGA插座电力输送区狭槽配合的电力输送区针的IC封装；以及安装于PCB上的球形栅格阵列(BGA)。
17.根据权利要求16所述的系统，其中LGA插座还包括与电力输送区分开的信号输送区。
18.根据权利要求17所述的系统，其中信号输送区包括不同于梳状触点的位于其中的触点。
19.根据权利要求17所述的系统，其中电力输送中的狭槽包括处于从大约6mm至小于大约10.16mm范围内的长度。
全文摘要
常规型接点栅格阵列(LGA)插座组件在电力输送区与信号输送区中使用相同插座触点。在电力输送区中使用低电流插座触点可能产生自热并且限制从印刷电路板(PCB)向安装于插座中的IC封装的电力输送。本发明的实施例目的在于具有分离式电力输送触点的LGA插座组件，该触点包括触针与触盘，它们利用横梁进行加固从而形成梳状触点。在本发明的替代实施例中，LGA插座组件在电力输送区中具有比已知插座组件更短的通道。在又一实施例中，LGA插座组件在电力输送区具有比信号输送区中更短的通道。
文档编号H01R12/00GK1768560SQ200480008834
公开日2006年5月3日 申请日期2004年2月6日 优先权日2003年3月31日
发明者D·西尔斯, T·鲁坦, J·马尼克 申请人:英特尔公司