專利名稱：可插拔集成電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是有關(guān)于一種可插拔集成電路裝置，尤指一種在電路板上不需設(shè)置電連接器插座、且于集成電路組件上亦不需設(shè)置插針，而仍能夠確保電性連接穩(wěn)定性且更易于插拔的集成電路裝置。
請(qǐng)參閱

圖1與圖2，為目前市面上可見的典型的可插拔集成電路裝置10。傳統(tǒng)上，為兼求可插拔以及良好電性連接的目的，傳統(tǒng)的作法是在集成電路組件11(IC Package)上設(shè)置插針111(Pins)，并在電路板12上設(shè)置具有多個(gè)插孔131(Pin Holes)的電連接器13(Socket)以供插置該集成電路組件11?，F(xiàn)有的集成電路組件11封裝方式有導(dǎo)線架(Lead Frame)與球格陣列封裝(Ball Grid Array；簡(jiǎn)稱BGA)兩種。近年來，對(duì)于追求高效能(亦即高散熱性)與高腳數(shù)的集成電路組件則常使用覆晶式球格陣列封裝(Flip Chip BGA Packaging)。其基本組成組件如圖1所示通常包括一集成電路芯片112(IC Chip)以覆晶方式裝置于一基板113(Substrate)的一側(cè)表面上，基板113另一側(cè)表面則設(shè)有若干錫球114(Solders)其是借由基板113的電路設(shè)計(jì)而電性耦合于芯片112，芯片112另側(cè)的非作動(dòng)面則粘貼有一散熱組件115(Heat Sink)。由于插針111并非剛性極高的對(duì)象，在插拔的過程中極易遭扭曲損壞，且亦不容易與錫球114穩(wěn)固接合，因此，目前的技術(shù)均需要先將多個(gè)插針111模鑄(Molding)固定在一中介板116(Interposer)上后，再將其焊接至錫球114。然而，如此一來現(xiàn)有的集成電路組件11的厚度將大福增加，完全不符合現(xiàn)今電子業(yè)輕薄短小的設(shè)計(jì)趨勢(shì)。
至于，為了可供前述現(xiàn)有集成電路組件11的插針111所插置，且又必須兼顧拔取功能，現(xiàn)今所有現(xiàn)有的電連接器13均包括有下列構(gòu)件一具有多個(gè)插孔131的插座132焊接在電路板12上、一滑動(dòng)板133以可線性滑移的方式裝置覆蓋在插座132頂面上、以及一扳動(dòng)長(zhǎng)桿134裝置在插座132旁側(cè)以供驅(qū)動(dòng)該滑動(dòng)板133進(jìn)行微量滑移。插座132的各插孔131內(nèi)均設(shè)有導(dǎo)電金屬片(圖中未示)且于插孔131底部具有錫球135以供焊接并和電路板12作電性連接，滑動(dòng)板133上對(duì)應(yīng)于插孔131的位置亦設(shè)有稍大的開孔(圖中未示)，借由將下壓該扳動(dòng)長(zhǎng)桿134使其以桿軸136為軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)直到與插座132成水平，可令滑動(dòng)板133進(jìn)行微量滑移并將集成電路組件11的插針111夾緊于插孔131中。當(dāng)欲拔取集成電路組件11，則需將扳動(dòng)長(zhǎng)桿134轉(zhuǎn)拉至與插座132成垂直九十度夾角，如此插針111將被松脫而可取離集成電路組件11。
然而，此種現(xiàn)有的可插拔集成電路裝置仍具有下列缺點(diǎn)(1)插拔操作不易。插針111又多又細(xì)又密集，插拔過程易損壞插針111。
(2)插針111易彎折脆斷。一旦插針111在插拔過程中彎曲或折斷則該集成電路組件11便無法使用。
(3)成本相對(duì)較高。必須在集成電路組件11上增設(shè)置額外的中介板116及插針111組件、且必須在電路板12上設(shè)置結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電連接器13，成本相對(duì)增加。
(4)厚度、重量增加。在集成電路組件11上增設(shè)置額外的中介板116及插針111組件，且在電路板12上設(shè)置電連接器13，均大幅增加整體厚度。
(5)占用面積較大。電連接器13需有一額外空間容納扳動(dòng)長(zhǎng)桿134及其桿軸136部份以供樞轉(zhuǎn)，導(dǎo)致占用電路板12的面積較大。
(6)電容效應(yīng)較高。在集成電路芯片112與電路板12之間增加了插針111與插孔131的電性連接組件，導(dǎo)致電容效應(yīng)增高，影響電性效能與穩(wěn)定性。
本實(shí)用新型的第二目的是在于提供一種可插拔集成電路裝置，可省略舍去現(xiàn)有的電路板上的電連接器、以及現(xiàn)有集成電路封裝組件上的中介板、插針等組件，而改由將集成電路組件底側(cè)的多個(gè)導(dǎo)休球直接對(duì)應(yīng)接觸到電路板上的接觸墊以進(jìn)行直接電性連接的可插拔集成電路裝置。
本實(shí)用新型的第三目的是在于提供一種可插拔集成電路裝置，可省略舍去現(xiàn)有電路板上的電連接器的滑動(dòng)板、扳動(dòng)長(zhǎng)桿、與桿軸等組件，而改由一新增的卡合機(jī)構(gòu)來進(jìn)行集成電路組件與電路板之間的卡扣定位工作。
本實(shí)用新型提供一種可插拔集成電路裝置，其包括有一電路板，于電路板的一表面上形成有若干接觸墊，該若干接觸墊是暴露于外界且是排列形成一平面狀的接觸區(qū)域以供接觸并電性耦合一外界的集成電路組件；以及，卡合機(jī)構(gòu)，固設(shè)于電路板上且是位于該接觸區(qū)域的周緣適當(dāng)位置處，使該接觸區(qū)域是呈一開口狀態(tài)以供集成電路組件可直接置入接觸，該卡合機(jī)構(gòu)可在該集成電路組件接觸于該接觸區(qū)域上時(shí)提供一卡合作用以確保集成電路組件的正確定位與耦合。
所述的若干接觸墊的頂面可為水平面。
所述的若干接觸墊的頂面可為曲面。
該若干接觸墊的頂面可分別固設(shè)有具特定曲面設(shè)計(jì)的凸起。
卡合機(jī)構(gòu)可由若干沿著接觸區(qū)域的周緣延伸設(shè)置的卡合片所構(gòu)成，各卡合片均分別包括有一根部，其是結(jié)合固定于電路板上；一木體部，本體部的一端是自該根部起朝向垂直于電路板的方向延伸一適當(dāng)高度；以及一勾部，位于本體部的另一端并與電路板間隔該適當(dāng)高度，該勾部是朝向接觸區(qū)域的方向突伸一適當(dāng)距離，使各卡合片的各勾部實(shí)質(zhì)上是略延伸入接觸區(qū)域的周緣范圍中。
6.如權(quán)利要求5所述的可插拔集成電路裝置，其特征在于所述的卡合片更包括有一扳動(dòng)部，借由扳動(dòng)該扳動(dòng)部可促使勾部朝向遠(yuǎn)離接觸區(qū)域的方向移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求5所述的可插拔集成電路裝置，其特征在于所述的卡合片是由具適量彈性的材質(zhì)以一體成型方式制成，且于該勾部形成有一彎曲的簧部以提供一下壓彈力。
綜上所述，本實(shí)用新型的可插拔集成電路裝置及插拔方法相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)至少具有下列優(yōu)點(diǎn)(1)插拔操作容易。無插針且僅需將集成電路組件直接插置入卡合機(jī)構(gòu)中便完成插置作業(yè)，操作容易。
(2)完全不會(huì)發(fā)生如現(xiàn)有技術(shù)因插針易彎折脆斷導(dǎo)致集成電路組件無法使用的缺點(diǎn)。
(3)成本相對(duì)較低。省略現(xiàn)有技術(shù)多余的中介板及插針組件、且在電路板上更不必設(shè)置結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電連接器，且卡合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與成本均低，成本相對(duì)較低。
(4)厚度、重量均降低，本實(shí)用新型省去中介板、插針與電連接器等組件，整體厚度與重量降低。
(5)占用面積較小。不需額外空間來容納扳動(dòng)長(zhǎng)桿及其桿軸部份，占用面積較小。
(6)電容效應(yīng)較低。集成電路組件的導(dǎo)體球直接接觸耦合電路板的接觸墊，不需通過插針與插孔，電容效應(yīng)較低，且電性效能與穩(wěn)定性相對(duì)增高。
請(qǐng)參閱圖3，為本實(shí)用新型的可插拔集成電路裝置20的第一較佳實(shí)施例。該可插拔集成電路裝置20主要包括有可相互分離的一集成電路組件21(IC Package)以及一電路板22(Circuit Board或稱Main Board)。
該集成電路組件21是由一集成電路芯片211(IC Chip)及一布設(shè)有電路布局(Circuit Layout)的基板212(Substrate)所結(jié)合構(gòu)成，于基板212的底側(cè)面上設(shè)有若干導(dǎo)體球213(SolderBalls)，該若干導(dǎo)體球213借由該電路布局與集成電路芯片211的作動(dòng)側(cè)(Active Side)電性連接。集成電路芯片211的另一側(cè)則粘貼有一散熱片214(Heat Sink)以增進(jìn)散熱效果。于本較佳實(shí)施例中，該集成電路組件211是為一現(xiàn)有的覆晶式球格陣列封裝(Flip Chin BGA)組件然其亦可以是其它種類的球格陣列封裝組件，例如打線式(Wire Bond)或是膠片自動(dòng)壓合(Tape Automated Bonding，簡(jiǎn)稱為TAB)等等的其它種類的球格陣列封裝組件者。于本較佳實(shí)施例中，本實(shí)用新型的集成電路組件21與現(xiàn)有技術(shù)不同之處，除了舍棄原有的中介板(Interposer)與插針(Pins)等組件的外，于各導(dǎo)體球213底面2131亦有以加熱壓平整形(Coining)的方式額外加工處理使其成為一水平面，此部份稍后會(huì)再次說明。
于電路板22的上表面上以導(dǎo)電材質(zhì)形成有若干接觸墊221(ContactPad)，于接觸墊221外周緣則設(shè)有卡合機(jī)構(gòu)23。較佳者，該接觸墊221的材質(zhì)可為鎳、金、鉻、銅、鐵、鋁、鈦、鉛、錫、或其合金。該若干接觸墊221是暴露于外界以供與該集成電路組件21的若干導(dǎo)體球213對(duì)應(yīng)接觸該多個(gè)接觸墊221。多個(gè)接觸墊221是與導(dǎo)體球213相同排成一陣列狀而在電路板22上實(shí)質(zhì)形成一矩形平面狀的接觸區(qū)域(未編號(hào))?？ê蠙C(jī)構(gòu)23是由若干卡合片231所構(gòu)成，各卡合片231是固設(shè)于電路板22上且是環(huán)繞設(shè)于該矩形接觸區(qū)域周緣的適當(dāng)位置處，因此，該卡合機(jī)構(gòu)23的若干卡合片231于是實(shí)質(zhì)構(gòu)成一具開口232的框架狀結(jié)構(gòu)，且該開口232的尺寸是略等于基板212尺寸，以供集成電路組件21可由該開口232直接置入并卡合入各卡合片231之間，該卡合片231并可在該導(dǎo)體球213接觸于該接觸墊221上時(shí)對(duì)該基板212提供一夾持卡合作用以確保導(dǎo)體球213與接觸墊221的正確定位與耦合。于本較佳實(shí)施例中，該若干接觸墊221的頂面2211是為水平面，并且，該導(dǎo)體球213的底面2131亦為平面。因此，導(dǎo)體球213與接觸墊221之間不僅可較穩(wěn)定地定位，且接觸面積亦較大，不僅降低電阻更可增進(jìn)電性的穩(wěn)定。
較佳者，于導(dǎo)體球213表面或部份表面上并可進(jìn)行防氧化處理，例如鍍鎳金或其它防氧化處理。
此外，由于本實(shí)用新型采用導(dǎo)體球213直接接觸耦合到電路板22的接觸墊221，省略掉現(xiàn)有技術(shù)相對(duì)較大尺寸的電連接器所占用的電路板面積，可因此增加電路板22上的電路布局設(shè)計(jì)的利用率，且更因?yàn)榧呻娐方M件21基板212下所設(shè)置的導(dǎo)體球213與電路板22上的接觸墊221均可具有較佳的平整度(傳統(tǒng)現(xiàn)有的插針與電連接器插座的設(shè)計(jì)其平整度較差)，使本實(shí)用新型更能增進(jìn)集成電路組件21與電路板22之間的接觸夾合強(qiáng)度者。
當(dāng)然，于電路板22上除本實(shí)用新型特別增設(shè)的接觸墊221與卡合機(jī)構(gòu)23之外，亦可裝置有其它額外的電容電阻等電子組件或其它集成電路組件(圖中未示)等，由于此部份是屬現(xiàn)有技術(shù)且非為本實(shí)用新型的特征故以下不再贅述。
以下所述的本實(shí)用新型其它較佳實(shí)施例中，因大部份的組件是相同或類似于前述實(shí)施例，因此相同的組件將直接給予相同的名稱及編號(hào)，且對(duì)于類似的組件則給予相同名稱但在原編號(hào)后另增加一英文字母以資區(qū)別且不予贅述，合先敘明。
請(qǐng)參閱圖4，為本實(shí)用新型的可插拔集成電路裝置20a的第二較佳實(shí)施例。本較佳實(shí)施例大部份組件與圖3所示的實(shí)施例相同，唯一不同點(diǎn)乃在于圖4中，該若干接觸墊221a的頂面2211a是為碗形的內(nèi)凹曲面，并且，該導(dǎo)體球213a的底面2131a是為可與該接觸墊221a頂面2211a對(duì)應(yīng)配合的球狀曲面。如此，將可省略對(duì)導(dǎo)體球213a的加熱壓平整形加工，而同時(shí)仍能保持兩者接觸定位的面積與穩(wěn)定性。
當(dāng)然，于另一圖中未示的實(shí)施例中，該接觸墊的頂面亦可為凸出的球狀曲面，反的該導(dǎo)體球的底面則為碗形的內(nèi)凹曲面，但此時(shí)該導(dǎo)體球?qū)⑿杓訜峒訅旱恼渭庸ふ摺?br> 請(qǐng)參閱圖5，為本實(shí)用新型的可插拔集成電路裝置20b的第二較佳實(shí)施例。本較佳實(shí)施例大部份組件與圖3所示的實(shí)施例相同，唯一不同點(diǎn)乃在于圖5中，于該若干接觸墊221b的頂面2211b各分別固設(shè)有具特定曲面設(shè)計(jì)的花瓣?duì)钔蛊?例如其頂視圖并非為圓滑碗狀而是為周緣呈波浪狀或花瓣?duì)?的額外組件，并且，該導(dǎo)體球213b的底面2131b是可直接容納于該花瓣?duì)钔蛊鹎鎯?nèi)，可因此增加接觸面積。
本實(shí)用新型的可插拔集成電路裝置，其電路板上所裝置的卡合機(jī)構(gòu)23是由若干卡合片231所構(gòu)成，該卡合片231的數(shù)量可為如圖6A所示般的四片狹長(zhǎng)狀卡合片231a分設(shè)于矩形基板122(圖中未示的接觸區(qū)域)四周緣，或是如同圖6B所示般的八片短窄狀卡合片231b，或是其它數(shù)量或形狀的卡合片者。如圖6A、較6B所示的較佳實(shí)施例中，于電路板上相對(duì)于基板212一角落端的預(yù)定位置處可更固設(shè)有一突起的L型抵靠塊24，借由將基板212一角落端先抵靠于該L型抵靠塊24的夾角中再進(jìn)行插置，可確保各導(dǎo)體球分別正確對(duì)應(yīng)于各接觸墊，以進(jìn)一步促進(jìn)集成電路組件21與電路板22之間插置定位的便利性。當(dāng)然，除了如圖6A、圖6B所示般該卡合片231a、231b是為若干分離的組件分別設(shè)置于矩形基板122四周緣之外，本實(shí)用新型的卡合片也可以是一體延伸環(huán)繞于矩形基板122周緣的單一卡合片組件(圖中未示)。
如圖7A所示，為卡合機(jī)構(gòu)的卡合片231c結(jié)構(gòu)的第一較佳實(shí)施例。本較佳實(shí)施例中，卡合機(jī)構(gòu)的各卡合片231c均分別包括有一根部2311c、一本體部2312c、一勾部2313c、以及一扳動(dòng)部2314c。根部2311c是以模鑄(Molding)，插置(Plugging)、焊接(Welding)，膠合(Gluing)、表面接著技術(shù)(Surface Mount Technology簡(jiǎn)稱SMT)或其它現(xiàn)有方式結(jié)合固定于電路板22上，并且，該根部2311c除如圖7A所示般是貫穿電路板22之外，其亦可能是僅接著于電路板表面、或是插入一半者。必要時(shí)，于根部2311c表面可增設(shè)鋸齒狀表面以促進(jìn)結(jié)合的穩(wěn)固。本體部2312c的一端是自該根部2311c起朝向垂直于電路板22的上方延伸一適當(dāng)高度，該適當(dāng)高度約等于基板212與導(dǎo)體球213的總厚度為佳。勾部2313c是位于本體部2312c的另一端(上端)并與電路板22間隔該適當(dāng)高度，該勾部2313c是朝向接觸墊221的方向突伸一適當(dāng)距離，使得當(dāng)導(dǎo)體球213接觸于對(duì)應(yīng)的接觸墊221c上時(shí)，該勾部2313c恰可勾扣于基板212周緣以防止其脫落。扳動(dòng)部2314c是設(shè)于木體部2312c相對(duì)于勾部2313c的另一側(cè)，借由扳動(dòng)該扳動(dòng)部2314c可促使本體部2312c外彎并使勾部2313c朝向遠(yuǎn)離接觸墊221的方向移動(dòng)，進(jìn)而使勾部2313c不再勾扣于基板212周緣，而使集成電路組件21可脫離該電路板。
如圖7B所示，為卡合機(jī)構(gòu)的卡合片231d結(jié)構(gòu)的第二較佳實(shí)施例。該卡合片231d亦同樣包括有一根部2311d、一本體部2312d、一勾部2313d、以及一扳動(dòng)部2314d。于本較佳實(shí)施例中，該卡合片231d是由具適量彈性與剛性的材質(zhì)(例如工程塑料或是金屬片)以一體成型方式制成為佳，且于該勾部2313d形成有一S型彎曲的簧部2315d以提供一下壓彈力。于本實(shí)施例中，該S型彎曲的簧部2315b(亦即勾部2313d)底緣與電路板22之間的高度距離可略小于基板212與導(dǎo)體球213的總厚度，如此便可在夾持基板212時(shí)提供一適量的下壓力。
如圖7C所示，為卡合機(jī)構(gòu)的卡合片231e結(jié)構(gòu)的第三較佳實(shí)施例，其大致相同于圖7B所示的實(shí)施例，只是在扳動(dòng)部更延伸出一水平部份231b以方便扳動(dòng)操作。
本實(shí)用新型的可插拔集成電路裝置的插拔方法，其操作上相較于現(xiàn)有的插針與電連接器的插拔操作而言相對(duì)更為方便簡(jiǎn)單。本實(shí)用新型的可插拔集成電路裝置的插拔方法當(dāng)欲進(jìn)行集成電路組件與電路板的插置操作時(shí)，單單是借由將該集成電路組件以導(dǎo)體球朝向電路板的接觸墊的方向，自該卡合機(jī)構(gòu)的開口處直接插置于電路板上，直到各導(dǎo)體球分別接觸于對(duì)應(yīng)的接觸墊、且各卡合機(jī)構(gòu)是卡扣住基板周緣時(shí)，便足以完成插置操作。而當(dāng)欲進(jìn)行集成電路組件與電路板的拔取操作時(shí)，單單是借由扳動(dòng)各卡合機(jī)構(gòu)使其脫離基板周緣，便可以將集成電路組件取出脫離電路板而完成拔取操作。相較于現(xiàn)有技術(shù)需扳動(dòng)扳動(dòng)長(zhǎng)桿來加緊或放松插針的技術(shù)而言確實(shí)更為便利迅速。
以上所述是利用較佳實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型，而非限制本實(shí)用新型的范圍。例如，如前所述的本實(shí)用新型卡合片雖是以一體成型而成的片狀元件為較佳實(shí)施例進(jìn)行說明，然而，亦可設(shè)計(jì)出借由兩獨(dú)立構(gòu)件來組合成該卡合片的結(jié)構(gòu)者。
權(quán)利要求1.一種可插拔集成電路裝置，其特征在于包括有一電路板，于電路板的一表面上形成有若干接觸墊，該若干接觸墊是暴露于外界且是排列形成一平面狀的接觸區(qū)域；以及，卡合機(jī)構(gòu)，固設(shè)于電路板上且是位于該接觸區(qū)域的周緣適當(dāng)位置處。
2.如權(quán)利要求1所述的可插拔集成電路裝置，其特征在于所述的若干接觸墊的頂面是為水平面。
3.如權(quán)利要求1所述的可插拔集成電路裝置，其特征在于所述的若干接觸墊的頂面是為曲面。
4.如權(quán)利要求1所述的可插拔集成電路裝置，其特征在于所述若干接觸墊的頂面各分別固設(shè)有具特定曲面設(shè)計(jì)的凸起。
5.如權(quán)利要求1所述的可插拔集成電路裝置，其特征在于所述的卡合機(jī)構(gòu)是由若干沿著接觸區(qū)域的周緣延伸設(shè)置的卡合片所構(gòu)成，各卡合片均分別包括有一根部，其是結(jié)合固定于電路板上；一本體部，本體部的一端是自該根部起朝向垂直于電路板的方向延伸一適當(dāng)高度；以及一勾部，位于本體部的另一端并與電路板間隔該適當(dāng)高度，該勾部朝向接觸區(qū)域的方向突伸一適當(dāng)距離。
6.如權(quán)利要求5所述的可插拔集成電路裝置，其特征在于所述的卡合片更包括有一扳動(dòng)部。
7.如權(quán)利要求5所述的可插拔集成電路裝置，其特征在于所述的卡合片是由具適量彈性的材質(zhì)以一體成型方式制成，且于該勾部形成有一彎曲的簧部。
專利摘要一種可插拔集成電路裝置，是舍去現(xiàn)有的電連接器而在電路板上直接設(shè)置多個(gè)接觸墊，并舍去現(xiàn)有的中介板、插針等組件而將集成電路組件底側(cè)的多個(gè)導(dǎo)體球直接對(duì)應(yīng)接觸到接觸墊以與電路板直接電性連接。接觸墊頂面與導(dǎo)體球底面則加工處理成相配合的平面或曲面以增加接觸面積與定位的穩(wěn)固性。并且，于電路板上增設(shè)置有由若干卡合片所構(gòu)成的卡合機(jī)構(gòu)以將集成電路組件固定于電路板上并提供一下壓力促使導(dǎo)體球與接觸墊良好接觸。由于本實(shí)用新型采用導(dǎo)體球直接接觸耦合到電路板的接觸墊，可因此增加電路板上的電路布局設(shè)計(jì)的利用率，并增進(jìn)集成電路組件與電路板之間的接觸夾合強(qiáng)度。
文檔編號(hào)H05K13/00GK2534677SQ0220471
公開日2003年2月5日 申請(qǐng)日期2002年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月21日
發(fā)明者何昆耀, 宮振越, 董林洲 申請(qǐng)人:威盛電子股份有限公司