集成插座和电缆连接器的制作方法

专利名称：集成插座和电缆连接器的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及电连接器领域。更具体地说，本发明的实施例涉及集成插座和电缆连接器。
背景随着处理器及其它集成电路元件的速度和复杂性的增大，对高速的输入/输出(IO)和干净的功率输出的需求也提高了。常规的封装技术陷入物理限制，使它们不能满足所有要求。
此外，由于更高的电流和高I/O数的增长趋势，因此利用现今的技术驱动大幅度增加的管脚数增加了主体尺寸和封装成本。此外，当前的大部分中央处理器(CPU)在CPU衬底上具有大约2.5-6.2平方英寸必需的连接器覆盖区，这是限制性并且昂贵的。
一个当前的方案是在逻辑和功率电路中具有多个连接器。但是，这个方案引入了高等级的电感和阻抗，这又会使信号降级并且消耗功率。


图1a-1c图示了现有技术水平。图1a给出了一个典型的基板栅格阵列(LGA)插座，其中功率和信号触点区域在接触设计和放置中都是均一的。图1a所示的插座包括形成的金属触点102，以啮合元件和框104。图1b给出了图1a所示的插座的横截面图。
图1c给出标准引脚栅格阵列(PGA)零插拔力(ZIF)插座的顶视图。图1c的插座包括将插入的装置锁定就位的触发杆106，和容纳插入元件的管脚的插座栅格108。
一般地，当前技术使所有输入输出和功率通过CPU封装上的管脚或者焊点。在一些诸如服务器计算机的高端实现中，可以使用CPU衬底边缘上的附加功率连接器。此方法也提高电感，这又会显著地使信号降级。
附图的简要说明本发明在附图的各图中，以例示而非限制的方式进行说明，其中相同的附图标记标识相似或者相同部件，并且其中图1a-1c图示当前技术状态；图2图示根据本发明的实施例的计算机系统200的例示性方框图；图3图示根据本发明的实施例的插座300的例示性顶视图；图4图示根据本发明的实施例的插座插入技术400的例示性侧视图；图5图示根据本发明的实施例的芯片到芯片连接系统500的例示性侧视图；图6A、7A和8A图示根据本发明的各种实施例的集成插座闩锁机制的例示性顶视图；图6B、7B和8B图示根据本发明的各种实施例的集成插座闩锁机制的例示性截面侧视图；以及图9图示根据本发明的实施例的例示性集成插座900。
详细说明在下面对本发明的详细说明中，阐述了许多的细节以便提供对本发明的透彻了解。但是，对本领域技术人员显而易见的是，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实践。在其它情况下，众所周知的结构和装置显示为框图的形式而不是细节形式，以免模糊本发明。
说明书中涉及的″一个实施例″或者″实施例″意思指与实施例相关的所述特定特性、结构或者特征被归入本发明的至少一个实施例。措词″在一个实施例中″在说明书中的各个位置的出现并非必需指的是同一实施例。
图2图示根据本发明的实施例的计算机系统200的例示性方框图。计算机系统200包括连接到总线205的中央处理器(CPU)202。在一个实施例中，CPU 202是Pentium族处理器中的处理器，包括可从位于Santa Clara，California的Intel公司获得的PentiumII处理机族、PentiumIII处理器、pentiumIV处理器。或者，可以使用其它CPU，比如Intel的XScale处理器、Intel的Banias处理器、可从位于英国剑桥的ARM有限公司得到的ARM处理器，或者可从位于Dallas，Texas的Texas Instruments公司获得的OMAP处理器(一种增强的基于ARM的处理器)。
芯片集207也连接到总线205。芯片集207包括存储器控制中心(MCH)210。MCH 210可包括存储器控制器212，它连接到主系统存储器215。主系统存储器215储存数据和由CPU 202或者包括在系统200中的任何其它装置执行的指令序列。在一个实施例中，主系统存储器215包括动态随机存取存储器(DRAM)；然而，主系统存储器215可以利用其它存储器类型实现。其它装置也可连接到总线205，比如多个CPU和/或多个系统存储器。
MCH 210还可包括连接到图形加速器230的图形接口213。在一个实施例中，图形接口213经根据位于Santa Clara，California的Intel公司开发的AGP规范修订版2.0接口操作的加速图形端口(AGP)连接到图形加速器230。
另外，经中心接口将MCH 210连接到输入/输出控制中心(ICH)240。ICH 240提供到计算机系统200内的输入/输出(I/O)装置的接口。ICH 240可以连接到外设元件互连(PCI)，该PCI遵循位于Portland，Oregon的PCI Special Interest Group开发的规范修订版2.1总线。因此，ICH 240包括PCI桥246，它提供到PCI总线242的接口。PCI桥246提供CPU 202和外围设备之间的数据通路。
PCI总线242包括音频设备250和盘驱动器255。可是，本领域普通技术人员应该理解，其它装置可以连接到PCI总线242。此外，本领域普通技术人员将认识到，CPU 202和MCH 210可以合并成单个芯片。此外，在其它实施例中，图形加速器230可以包括在MCH 210内。
另外，在各种实施例中，其它外围设备也可连接到ICH 240。例如，这种外围设备可包括集成驱动电子设备(DE)或者小型计算机系统接口(SCSI)硬盘驱动器、通用串行总线(USB)端口、键盘、鼠标、并行端口、串行端口、软盘驱动器、数字输出支持(例如数字视频接口(DVI))等等。此外，预见计算机系统200从一个或多个以下源接收电能用于它的操作电池、交流电(IC)插座(例如通过变压器和/或适配器)、汽车电源、机上电源等等。
图3图示根据本发明的实施例的插座300的例示性顶视图。插座300包括触发杆302(例如，用于锁定或者把插入的元件固定就位)、插座栅格304(例如，用于容纳插入的元件的管脚)、插座框306(例如，用于提供插座300的结构刚度)、电缆连接器308(例如，用于容纳柔性的电缆或者其它类型电缆)和电缆310。
在本发明的一个实施例中，电缆310可以是任何类型的电缆，比如带状电缆、柔性电缆、扁平电缆以及它们的组合等。然后，通过电缆传递的信号(比如输入输出信号)可以通过电缆连接到插座300。这些信号可以连接到插座网304内单独的塞孔和/或连接到一个或多个电源/地平面。在本发明的一个实施例中，电源/地平面可以通过插座300提供(例如通过它的框306)。此外，信号和/或电源/地可以通过插座300连接到母板(例如通过它的框306)。
在本发明的另一个实施例中，插座300提供能够与当前的插座一起使用的方案，例如通过在插座300上设置电缆连接器308。在本发明的这样一个实施例中，可能需要插入到插座300的CPU和、或芯片的另外的衬底区(例如大约0.25平方英寸或以上)。
图4图示根据本发明的实施例的插座插入技术400的例示性侧视图。在本发明的一个实施例中，插座插入技术400可以施加到图3的插座300。插座插入技术400图示了被插入电缆连接器308中的电缆310(电缆连接器308又铰接到插座框306。在本发明的一个实施例中，一旦电缆310完全地插入到电缆连接器308中，则电缆连接器308(或者它的闩锁)在向下的方向上旋轴，以啮合和/或锁定电缆301。可以预见，根据本发明的实施例，电缆310可建立与插座框306上和/或插座框306内存在的柔性凸缘的电接触。
在本发明的另一实施例中，插座框306(例如，基础以及上面的盖)都形成为允许一个部分具有独立触点和/或能关闭的闩锁罩保持电缆不接触触点(例如308)。这些触点可以附着于插座300内连接到插座触点10和/或母板的信号线和/或电源/地层。在本发明的再一个实施例中，插座主体中的电源/地层制作为柔性的冲压金属、喷镀金属的塑料、和/或它们的组合。
图5图示根据本发明的实施例的芯片到芯片连接系统500的例示性侧视图。系统500包括母板502、芯片集504、集成插座506、芯片508(比如相对于本文的其它附图讨论的CPU，例如图2的202)、电缆310、连接器308以及插座300。如图5所示，电缆310可将芯片集504(例如通过连接器308)连接到集成插座506。反过来，集成插座可提供电缆310和一个或多个电源/地平面和/或信号(例如输入输出信号)和芯片508和/或母板之间的连接。
在本发明的备选实施例中，集成插座506提供比具有连接器的插座(比如参考图3讨论的那种)较低的电感。此外，在和具有插座和连接器的实施例相比时，集成插座506可要求较少衬底区。
在本发明的再一个实施例中，集成插座506可在内部传递信号和/或电源/地层，以提供电缆310、芯片508和/或母板502之间的连接。
在本发明的另一实施例中，集成插座设计可用于芯片508和芯片集504。此外，集成插座设计可以用于建立诸如集成电路(IC)的任何两个或更多元件之间的连接。
根据本发明的一个实施例，集成插座508通过以下过程制造1.铸造插座的基础和盖；2.铸造或者制造触发杆(302)；3.形成插座的触点；4.将触点插入到插座的基础中；以及5.闭锁插座的盖。
在本发明的一个备选实施例中，插座框306和插座栅格304作为单件制造。
图6A、7A和8A图示根据本发明的各种实施例的集成插座闩锁机制的例示性顶视图；图6B、7B和8B图示根据本发明的各种实施例的集成插座闩锁机制的例示性截面侧视图。
图6A图示结构性的支柱602(例如，用于提供集成插座的结构支撑)和导轨604(例如，帮助引导电缆310和集成插座506的接合)。图6A还图示全开状态的触发杆606。在本发明的一个实施例中，触发杆606铰接到集成插座506。
图6B图示具有全开状态的触发杆606的集成插座的横截面视图。图6B还图示触点尖608(例如，建立与电缆310的接触)以及插口或者电缆塞孔610(例如，用于容纳电缆310)。在本发明的一个实施例中，一个或多个触点尖608弹簧加压以进一步帮助啮合电缆310。在本发明的另一实施例中，一个或多个触点尖608可以是自贯通的触点尖，以建立与电缆310的电接触(不管电缆310的绝缘是否已经除去)。在本发明的另一个实施例中，可以在电缆连接器308中使用触点尖。
图7A图示闭合位置的触发杆606的顶视图。图7B和8B图示闭合位置的触发杆606的横剖面图。图8A图示锁定片802，以在闭合位置锁定触发杆606。可以预见，根据本发明的一个实施例，触发杆606可以可滑动地附着于集成插座506(例如通过滑动片802)。
图9图示根据本发明的实施例的例示性集成插座900。在本发明的一个实施例中，集成插座900可具有与参考集成插座506讨论的相同或者类似的特征。集成插座900包括触发杆302、插座栅格304、以及插座框306。集成插座900还可包括电缆闩或者帽902、它可压下以将电缆310连接到集成插座900。
在本发明的一个实施例中，本文所述的触发杆可能不存在。这样，使用的插座可以是LGA或者低插入力(LIF)插座。
在本发明的一个实施例中，本文讨论的集成插座/连接器可能能够将关键的输入输出和/或电源与板分离。在本发明的另一个实施例中，由于柔性电缆一般可具有好得多的并且一致的电容，因此本文讨论的技术可实现更干净的信号链接以支持芯片集和/或智能调压器。在本发明的备选实施例中，插座还可包括用于安装的孔(例如安装在母板上)。
在本发明的再一个实施例中，使用的是单个多用途连接器，以电连接元件从而允许在逻辑电路之间转送电源/地和/或输入输出。在本发明的另一实施例中，本文所述的集成插座产生低电感、低电阻以及低成本插座和连接器组合，它降低部件数量、母板覆盖区、串话、和/或所选的电源/地和/或I/O线的电感。
尽管本发明的许多变化和修改在阅读了以上描述之后，无疑对本领域的普通技术人员是显而易见的，但应该理解，借助于图示给出和描述的任何特定实施例不应被视为限制。所以，对各种实施例的细节的参考不应限制权利要求的范围，权利要求本身唯一地记载了被视为本发明的本质的特征。
权利要求
1.一种插座，包括插座栅格，用于容纳元件的一个或多个管脚；连接到所述插座栅格的框，用于提供结构支撑；以及集成到所述插座的电缆塞孔，用于容纳电缆。
2.如权利要求1所述的插座，其中一个或多个信号通过所述插座传递。
3.如权利要求2所述的插座，其中将所述传递的信号传递到母板。
4.如权利要求1所述的插座，其中所述一个或多个信号是从包括如下信号的一组信号中选出的输入输出信号、电源信号、地信号、以及它们的组合。
5.如权利要求4所述的插座，其中所述电源信号通过嵌入在所述插座中的电源面提供。
6.如权利要求4所述的插座，其中所述地信号通过嵌入在所述插座中的电源面提供。
7.如权利要求1所述的插座，还包括一个触发杆，它枢轴地连接到所述框以将所述元件保持就位。
8.如权利要求1所述的插座，其中所述元件是集成芯片(IC)。
9.如权利要求8所述的插座，其中所述IC是CPU和芯片集之一。
10.如权利要求1所述的电缆，其中所述电缆塞孔包括一个或多个触点尖。
11.如权利要求10所述的插座，其中至少一个所述触点尖是弹簧加压的，以帮助啮合所述电缆。
12.如权利要求10所述的插座，其中至少一个所述触点尖是自贯通的，以建立与所述电缆的电接触。
13.如权利要求1所述的插座，其中所述框和所述插座栅格制造为单个部件。
14.一种计算机系统，包括中央处理单元(CPU)；连接到所述CPU以显示图像的显示装置；集成插座，用于容纳元件；插座栅格，用于容纳所述元件的一个或多个管脚；连接到所述插座栅格的框，用于提供结构支撑；以及集成到所述插座以容纳电缆的电缆塞孔。
15.如权利要求14所述的计算机系统，还包括连接到所述显示装置以存储所述图像的存储器。
16.一种插座，包括插座栅格，用于容纳元件的一个或多个管脚；连接到所述插座栅格的框，用于提供结构支撑；以及连接到所述插座的电缆连接器，用于容纳电缆。
17.如权利要求16所述的插座，其中所述一个或多个信号通过所述插座传递。
18.如权利要求17所述的插座，其中将所述传递的信号传递到母板。
19.如权利要求16所述的插座，其中所述一个或多个信号是从包括如下信号的一组信号中选出的输入输出信号、电源信号、地信号、以及它们的组合。
20.如权利要求19所述的插座，其中所述电源信号通过嵌入在所述插座中的电源面提供。
21.如权利要求19所述的插座，其中所述地信号通过嵌入在所述插座中的电源面提供。
22.如权利要求16所述的插座，还包括一个触发杆，它枢轴地连接到所述框以将所述元件保持就位。
23.如权利要求16所述的插座，其中所述元件是集成芯片(IC)。
24.如权利要求23所述的插座，其中所述IC是CPU和芯片集之一。
25.如权利要求16所述的电缆，其中所述电缆连接器包括一个或多个触点尖。
26.如权利要求25所述的插座，其中至少一个所述触点尖是弹簧加压的，以帮助啮合所述电缆。
27.如权利要求25所述的插座，其中至少一个所述触点尖是自贯通的，以建立与所述电缆的电接触。
28.一种安装元件的方法，包括提供集成插座；提供插座栅格，以容纳元件的一个或多个管脚；提供连接到所述插座栅格的框，以提供结构支撑；以及提供集成到所述插座的电缆连接器，以容纳电缆。
29.如权利要求28所述的方法，还包括通过所述插座传递一个或多个信号。
30.如权利要求28所述的方法，其中所述一个或多个信号是从包括如下信号的一组信号中选出的输入输出信号、电源信号、地信号、以及它们的组合。
全文摘要
根据本发明的一个实施例，公开了一种集成插座。插座包括插座栅格，用于容纳元件的一个或多个管脚；连接到所述插座栅格的一个框，用于提供结构支撑；以及集成到所述插座的电缆塞孔，用于容纳电缆。
文档编号H01L23/48GK1813505SQ200480017980
公开日2006年8月2日 申请日期2004年6月3日 优先权日2003年6月26日
发明者T·伦夫罗, J·马尼克, M·李 申请人:英特尔公司