集成电路封装互联结构及其与外部装置之间的互联方法与流程

1.本发明涉及一种半导体封装，更具体地说，本发明涉及一种集成电路封装互联结构及其与外部装置之间的互联方法。


背景技术：

2.集成电路芯片或模块形式的稳压器被广泛应用于中央处理器(cpu)、图形处理器(gpu)、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)等的供电中。通常这些内含有稳压器的集成电路芯片/模块焊接在印制电路板(pcb)上，以给安装在插座内的负载供电，其中插座也被放置在印制电路板上，且集成电路芯片/模块被焊接在插座外部。然而，对于出现故障或损坏的稳压器，包含去焊和焊接流程的返修过程是必要的，以替换坏的稳压器。此外，由于稳压器被焊接在负载插座的外部，需要pcb走线和插座连接以传输功率，因此给配电网络(power distribution network，pdg)增加了寄生元素(如寄生电阻和寄生电感)。额外的寄生元素减慢了稳压器对负载暂态电流的响应速度，造成了负载上的电压偏差和振荡。该电压偏差和振荡将引起负载失灵。


技术实现要素：

3.因此本发明的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种改进的互联结构和互联方法。
4.根据本发明的实施例，提出了一种集成电路封装互联结构，包括：集成电路封装，其内包含稳压器；一系列具有弹性的连接器，附着于所述集成电路封装，其中当所述连接器被压缩时，所述集成电路封装通过连接器电耦接至外部装置，以使稳压器给装配在外部装置上的负载供电。
5.根据本发明的实施例，还提出了一种集成电路封装互联结构，包括：集成电路封装，其内包含稳压器；插入器，具有第一表面和第二表面，其中第一表面具有形成在其上的一系列顶部电焊盘，第二表面具有形成在其上的一系列底部电焊盘，所述顶部电焊盘电耦接至集成电路封装；一系列具有弹性的连接器，附着于所述底部电焊盘。
6.根据本发明的实施例，还提出了一种集成电路封装和外部装置之间的互联方法，包括：在集成电路封装附上一系列具有弹性的连接器，所述集成电路封装内包含稳压器；压缩连接器，以使集成电路封装被电耦接至外部装置，并使稳压器给放置在外部装置上的负载供电。
7.根据本发明各方面的上述集成电路封装互联结构及其与外部装置之间的互联方法，简化了故障电源供应器的替换，减小了集成电路封装/模块安装和返修过程的去焊与焊接流程中的风险、时间和成本，同时还提高了稳压器的暂态响应速度和负载性能。
附图说明
8.图1a为根据本发明实施例的互联结构100a的结构示意图；
9.图1b为根据本发明实施例的互联结构100b的结构示意图；
10.图2a为根据本发明实施例的互联结构200a的结构示意图；
11.图2b为根据本发明实施例的互联结构200b的结构示意图；
12.图2c为根据本发明实施例的互联结构200c的结构示意图；
13.图3为根据本发明实施例的互联结构300的结构示意图；
14.图4为根据本发明实施例的互联结构400的结构示意图；
15.图5为根据本发明实施例的互联结构500的结构示意图；
16.图6示出了本发明实施例的具有多个稳压器的互联结构600的结构示意图；
17.图7示意性地示出了根据本发明实施例的互联结构700的顶视图；
18.图8示意性示出了根据本发明实施例的集成电路封装和外部装置之间的互联方法的流程图800。
具体实施方式
19.下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
20.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
21.图1a为根据本发明实施例的互联结构100a的结构示意图。在图1a所示实施例中，所述互联结构100a包括：集成电路封装101，其内包含稳压器；一系列具有弹性的连接器103，被附于集成电路封装101。
22.在本发明的一个实施例中，互联结构100a可包含一系列电(如金属)焊盘102，所述连接器103经由电焊盘被接在集成电路封装101上。
23.在本发明的一个实施例中，集成电路封装101可包括集成电路芯片，在本发明的其他实施例中，集成电路封装101可包括模块，所述模块也可以包括如电感、电容及其他放置在集成电路芯片旁边的组件。
24.在本发明的一个实施例中，连接器103可包括连接弹簧，如金属弹簧。在本发明的另一个实施例中，连接器103可包括弹簧针，如图1b所示。
25.在本发明的一个实施例中，稳压器可包括直流-直流转换器，用以给负载提供所需的电压等级，即给负载供电。
26.在本发明的一个实施例中，集成电路封装101可包括传统的集成电路封装，如该封装具有形成在集成电路底面的球栅阵列封装(bga)，或者面栅阵列封装(lga)，或者扁平无引脚封装(qfn)，或者芯片级封装(csp)等等。连接器103可通过插入器电连接至集成电路封装。
27.图2a为根据本发明实施例的互联结构200a的结构示意图。在图2a所示实施例中，所述互联结构200a包括：集成电路封装201，其底面形成有一系列球栅阵列封装2011；插入器202，具有第一表面和第二表面，其中第一表面具有形成在其上的一系列顶部电焊盘203，第二表面具有形成在其上的一系列底部电焊盘204，每个顶部电焊盘203电耦接至集成电路封装201相应的球栅阵列，每个底部电焊盘2004附着具有弹性的连接器103。
28.在插入器202的内部，每个顶部电焊盘203电耦接至相应的底部电焊盘204。
29.在本发明的一个实施例中，顶部电焊盘203的数量与底部电焊盘204的数量相等，球栅阵列封装2011的数量小于等于顶部电焊盘203的数量。
30.在本发明的一个实施例中，插入器202第一表面上未形成有顶部电焊盘。在本发明另一个实施例中，插入器202在任一表面均不包含电焊盘。
31.图2b为根据本发明实施例的互联结构200b的结构示意图。在图2b所示实施例中，所述互联结构200b包括：集成电路封装201，其内包含稳压器；插入器202，具有第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面均附着具有弹性的连接器103。所述连接器103被施压装置压缩，使得集成电路封装201电耦接至插入器202、而插入器202电耦接至外部装置(如印制电路板或者插座)，以使集成电路封装内部的稳压器给装配在外部装置上的负载供电。
32.在本发明的一个实施例中，插入器202的第一表面和第二表面为相对的两个面。在插入器202内部，每个第一表面的连接器103电耦接至第二表面对应的连接器。
33.图2c为根据本发明实施例的互联结构200c的结构示意图。在图2c所示实施例中，所述互联结构200c包括：集成电路封装201，其内包含稳压器；插入器202，附着具有弹性的连接器103。所述插入器202经由一系列金属接触(如金属针)电耦接至集成电路封装201。所述连接器103被施压装置压缩，使得集成电路封装201通过插入器电耦接至外部装置(如印制电路板或者插座)，以使集成电路封装内部的稳压器给装配在外部装置上的负载供电。
34.图3为根据本发明实施例的互联结构300的结构示意图。在图3所示实施例中，所述互联结构300包括：集成电路封装101，其内包含稳压器；施压装置104，对集成电路封装101进行施压，以压缩连接器103，使集成电路封装101通过连接器电耦接至印制电路板105。
35.在本发明的一个实施例中，印制电路板105具有形成在其上的一系列电焊盘1051；集成电路封装101经由连接器和电焊盘1051耦接至印制电路板105。
36.在本发明的一个实施例中，施压装置104通过螺丝106装配在印制电路板上。
37.在本发明的一个实施例中，连接器103被电气-机械地耦接至对应的电焊盘1051。
38.在本发明的一个实施例中，施压装置104施加的压力垂直于印制电路板平面。也就是说，施压装置104施加的压力具有图3所示的z方向(垂直方向)。
39.在本发明的一个实施例中，其上装配有负载(如cpu、gpu、fpga、asic等)的插座也放置在印制电路板105上。集成电路封装101可放置在插座上，并且毗邻负载(参见图4)，或者集成电路封装101可放置在印制电路板105上，并且毗邻插座(参见图5)。
40.图4为根据本发明实施例的互联结构400的结构示意图。在图4所示实施例中，所述
互联结构400包括：集成电路封装101，其内包含稳压器，所述集成电路封装101上附着有一系列具有弹性的连接器103；负载401，由稳压器供电；插座402，其上装配有负载401。
41.在本发明的一个实施例中，插座402可包括一系列电(如金属)焊盘403，当连接器103上施加有压力时，每个电焊盘403电耦接至对应的连接器。
42.在本发明的一个实施例中，插座402具有盖子405，该盖子可作为施压装置施压压力(如垂直的压力)，以压缩连接器103。在本发明的其他实施例中，施压装置可包括其他装置，如散热片、专用的上盖等。
43.在本发明的一个实施例中，插座402可放置在印制电路板404上。
44.图5为根据本发明实施例的互联结构500的结构示意图。在图5所示实施例中，所述互联结构500包括：集成电路封装101，其内包含稳压器，所述集成电路封装101上附着有一系列具有弹性的连接器103；负载501，由稳压器供电；插座502，其上装配有负载501；印制电路板503，其上放置有插座502，所述印制电路板503具有一系列电(金属)焊盘504，当连接器103上施加有压力时，每个电焊盘503电耦接至对应的连接器。
45.在本发明的一个实施例中，互联结构500还包括：施压装置505，对集成电路封装101进行施压，以压缩连接器103，使得连接器103经由电焊盘504电耦接至印制电路板503。
46.在本发明的一个实施例中，可能需要一个以上的稳压器来给负载供电。图6示出了本发明实施例的具有多个稳压器的互联结构600的结构示意图。在图6所示结构中，所述互联结构600包括：第一集成电路封装101和第二集成电路封装110，其内均包含稳压器，且第一集成电路封装101和第二集成电路封装110均附着有一系列具有弹性的连接器103；负载601，由稳压器供电；插座602，其上装配有负载601，所述插座602具有一系列电(金属)焊盘603，当连接器103上施加有压力时，每个电焊盘603电耦接至对应的连接器103。
47.在本发明的一个实施例中，插座602具有盖子605，该盖子可作为施压装置施压压力(如垂直的压力)，以压缩连接器103，使得第一集成电路封装101和第二集成电路封装110被电耦接至插座602。在本发明的其他实施例中，施压装置可包括其他装置，如散热片、专用的上盖等。
48.在本发明的一个实施例中，插座602可放置在印制电路板604上。
49.图6所示的互联结构为其剖面示意图，该剖面示意图显示互联结构包括两个集成电路封装。但是，如果从顶部视角看(即顶视图)，互联结构可能包括不止两个集成电路封装。
50.图7示意性地示出了根据本发明实施例的互联结构700的顶视图。如图7所示，所述互联结构700包括四个集成电路封装701、702、703和704，装配在插座705上，所述插座705被放置在印制电路板706上。所述四个集成电路封被放置在负载710四周，并均装毗邻负载710。
51.图8示意性示出了根据本发明实施例的集成电路封装和外部装置之间的互联方法的流程图800。所述方法包括：
52.步骤801，在集成电路封装附上一系列具有弹性的连接器，所述集成电路封装内包含稳压器。
53.步骤802，压缩连接器，以使集成电路封装被电耦接至外部装置，并使稳压器给放置在外部装置上的负载供电。
54.在本发明的一个实施例中，外部装置包括印制电路板，所述负载通过插座被放置在印制电路板上。
55.在本发明的一个实施例中，外部装置包括放置在印制电路板上的插座，所述负载被装配在插座上。
56.在本发明的一个实施例中，所述压缩通过插座盖、或散热片、或专用的上盖施加应力实现。
57.在本发明的一个实施例中，所述连接器包括弹簧片或弹簧针。
58.前述根据本发明多个实施例的互联结构及方法为电源供应器/电源供应模块提供了便捷的替换。不同于现有技术，前述根据本发明多个实施例的互联结构采用具有弹性的连接器将集成电路封装电耦接至插座或印制电路板，从而省去了集成电路封装/模块安装和返修过程的去焊、焊接流程，因此减小了去焊与焊接流程中的风险、时间和成本。此外，集成电路封装(及稳压器)可与负载(如cpu、gpu、fpga、asic等)放置在同一插座上，且毗邻负载放置，消除了功率分布网络由于pcb走线和插座连接引起的寄生参数，因此，稳压器的暂态响应速度和负载的性能均得到提高。
59.虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。