(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスであって、
ケーシングを有し、
前記ケーシングにより支持される半導体ダイを有し、前記ケーシングは、前記半導体ダイの少なくとも一部を露出させる開口部を備えるものであり、
前記半導体ダイの前記露出された部分に配置され、前記ケーシングの外部のデバイスに接続可能である、電力信号を供給するための少なくとも一つの露出されたコンタクトパッドを有し、
前記半導体ダイに結合されてケーシングから伸びる複数の外部コンタクトを有し、これら外部コンタクトのそれぞれよりも前記コンタクトパッドの電流容量が大きくされており、
前記半導体デバイスは、ＺＩＦソケットを用いて前記半導体デバイスをプリント基板上に取り付ける回路アセンブリの構成要素となるものであるとともに、当該ＺＩＦソケットに取り付けられた場合には充分な電力及び接地線が提供されるものである、半導体デバイス。
【請求項２】
前記外部コンタクトがピンコンタクトを含む、請求項１記載の半導体デバイス。
【請求項３】
前記外部コンタクトが信号コンタクトを含み、及び前記コンタクトパッドが、電源コンタクト及び接地コンタクトの少なくともいずれか一方を含む請求項１記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記半導体ダイは、複数のコンタクトパッドを有する、請求項１記載の半導体デバイス。
【請求項５】
前記コンタクトパッドは、電源コンタクト及び接地コンタクトを備える、請求項４記載の半導体デバイス。
【請求項６】
プリント基板、半導体デバイス、及びソケットを有する回路アセンブリであって、
前記半導体デバイスは、開口部を有するケーシングと、前記ケーシングにより支持されるとともに前記ケーシングの前記開口部によりその一部が露出される半導体ダイと、前記半導体ダイの前記露出された部分に電力信号を供給するよう配置された少なくとも１つの露出されたコンタクトパッドと、半導体ダイに結合されてケーシングから伸びる複数の外部コンタクトと、を有するとともにそれぞれの前記複数の外部コンタクトよりも前記コンタクトパッドの電流容量が大きくされたものであり、
前記ソケットは、前記プリント基板に結合されて前記半導体デバイスを受容するようにされ、かつ、半導体デバイスの外部コンタクトと接続するための複数の第１コンタクト、前記コンタクトパッドと接続するための少なくとも１つのベースコンタクト、複数の第１開口部を備えたベース部、及び前記ベース部に滑動可能に係合されるトップ部を有し、
前記複数の第１コンタクトは、前記プリント基板に結合されるとともに前記複数の第１開口部内に配置されているものであり、
前記トップ部は、前記ベース部内の前記複数の第１開口部に対応した複数の第２開口部を含むものであり、
前記半導体アセンブリは、ＺＩＦソケットを用いて前記半導体アセンブリをプリント基板上に取り付ける回路アセンブリの構成要素となるものであるとともに、当該ＺＩＦソケットに取り付けられた場合には充分な電力及び接地線が提供されるものである、回路アセンブリ。
【請求項７】
前記ベースコンタクトは、前記プリント基板に結合されている、請求項６記載の回路アセンブリ。
【請求項８】
前記半導体デバイスの前記外部コンタクトは、前記第１及び第２の複数の開口部を通じてのびて、前記ソケットが閉位置のときに前記第１の複数のコンタクトと結合するようにされている、請求項６記載の回路アセンブリ。
【請求項９】
前記ソケットは、更に、前記トップ部から伸びた支持部を有し、前記支持部は、前記ソケットが開位置から閉位置に移動すると前記ベースコンタクトと係合するようにされている、請求項６記載の回路アセンブリ。
【請求項１０】
前記ベースコンタクトは、梁部を有し、前記支持部材は、前記梁部を前記コンタクトに向けて変形させるようにされている、請求項９記載の回路アセンブリ。
【請求項１１】
前記支持部材は、前記梁部と結合するようにされた斜面を有する、請求項１０記載の回路アセンブリ。
【請求項１２】
前記ベースコンタクトは、スプリングコンタクトを含む、請求項６記載の回路アセンブリ。
【請求項１３】
前記外部コンタクトは、ピンコンタクトを含む、請求項６記載の回路アセンブリ。
【請求項１４】
前記外部コンタクトは信号コンタクトを含み、前記コンタクトパッドは電力コンタクト及び接地コンタクトのうちの少なくとも一つを含む、請求項６記載の回路アセンブリ。
【請求項１５】
前記半導体ダイは、複数のコンタクトパッドを有する、請求項６記載の回路アセンブリ。
【請求項１６】
前記コンタクトパッドは、電力コンタクト及び接地コンタクトを有する、請求項１５記載の回路アセンブリ。
【請求項１７】
前記ソケットは、更に、前記底面部から伸びて前記ベースコンタクトを支持するためのベースコンタクト支持部材を有する、請求項６記載の回路アセンブリ。
【請求項１８】
前記ベースコンタクト支持部材には第１スロットが形成されており、前記ベースコンタクトは、前記第１スロット内に設けられている、請求項１７記載の回路アセンブリ。
【請求項１９】
前記ソケットは、更に、前記底面部から伸びて前記ベースコンタクトを支持するためのベースコンタクト支持部材を有する、請求項９記載の回路アセンブリ。
【請求項２０】
前記ベースコンタクト支持部材には第１スロットが形成されており、前記ベースコンタクトは、前記第１スロット内に設けられている、請求項１９記載の回路アセンブリ。
【請求項２１】
前記支持部材は、前記第１スロットと連通する第２スロットを有する、請求項２０記載の回路アセンブリ。
【請求項２２】
前記ベースコンタクトは、梁部を有し、前記第２スロットは、前記梁部を前記コンタクトパッドの方向へ変形させるための斜面を有する、請求項２１記載の回路アセンブリ。
【請求項２３】
プリント基板、半導体デバイス、及びソケットを有する回路アセンブリであって、
前記半導体デバイスは、ケーシングと、前記ケーシングにより支持されるとともに前記ケーシングに設けられた開口部により少なくともその一部が露出される半導体ダイと、前記半導体ダイの底面部に配置された少なくとも１つの露出されたコンタクトパッドと、前記ケーシングから伸びて前記半導体ダイに結合される複数の外部コンタクトと、を有するとともにそれぞれの前記複数の外部コンタクトよりも前記コンタクトパッドの電流容量が大きくされたものであり、
前記ソケットは、前記プリント基板に結合されて前記半導体デバイスを受容するようにされ、かつ、前記半導体デバイスの前記外部コンタクトと接続するための複数の第１コンタクトと、前記コンタクトパッドと接続して前記コンタクトパッドに電力信号を供給する少なくとも１つのベースコンタクトと、を有し、
前記半導体デバイスは、ＺＩＦソケットを用いて前記半導体デバイスをプリント基板上に取り付ける回路アセンブリの構成要素となるものであるとともに、当該ＺＩＦソケットに取り付けられた場合には充分な電力及び接地線が提供されるものである、回路アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に半導体デバイス用の電気コネクタ、及びより特定的には信号コンタクト及び高電力コンタクトを有する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的に、集積回路（ＩＣ）モジュールをプリント基板（ＰＣ）に取付けるために様々な形態を有する電気コネクタが採用される。そのようなコネクタにより、マイクロプロセッサのような主要コンポーネントを簡単に取り外して更新されたユニットと交換することが可能となり、コンピュータプラットフォームに多様性が提供される。例えば、そのような目的のために使用されるコネクタの１つのタイプは、ジフ（ＺＩＦ；ＺＥＲＯ−ＩＮＳＥＲＴＩＯＮ−ＦＯＲＣＥ）ソケットである。前記デバイスをコネクタに挿入若しくはラッチする際には、下向きに力を加えることが必要であるが、ジフソケットでは、その力が非常に小さくてすむという点で有用である。力がほとんど要求されないため、コンポーネントのデリケートな信号ピンが挿入されるときの損傷の可能性は小さくなっている。ジフソケットと接続する半導体パッケージのタイプは、ピングリッドアレイ（ＰＧＡ）といわれている。ＰＧＡパッケージは、パッケージから、通常はパッケージの一方の面から、複数の信号ピン及び電力ピンが伸びている。
【０００３】
ＰＧＡパッケージに関連する１つの課題は、個々のピンにおける電流容量が限られていることである。従って多数のピンが、半導体デバイスに充分な電力及び接地線を提供するために必要とされる。更に現在のマイクロプロセッサの複雑性が増大するに伴い、通常は電力需要も増大する。加えて信号に必要なピン数も増大する（例えば６４ビットのマイクロプロセッサは３２ビットのマイクロプロセッサより多くのピンを必要とする）。典型的なマイクロプロセッサの電力要求によると、ピンの総数の２／３が電源専用になる。このようにピン総数の大半を電源専用ピンが占めることで、信号用に残されたピンの数が抑制される。ピン数の追加は、サイズとコストの追加に等しくなる。電流容量を上げるため、電源コンタクト用により大きなピンを使用することは、組み立て工程の複雑さが増大するので、実際的ではない。
【０００４】
本発明は、上記に掲げた難点の一つ以上を解決、若しくは少なくともその影響を小さくすることを目的とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の１つの形態においては、ケーシング、ケーシングによって支持された半導体ダイ、少なくとも１つのコンタクトパッド、及び複数の外部コンタクトを備えた半導体デバイスが提供される。ケーシングは、半導体ダイの少なくとも一部を露出する開口部を有する。コンタクトパッドは、半導体ダイの露出した部分に配置されている。半導体ダイには複数の外部コンタクトが結合されており、ケーシングから伸びた状態となっている。このコンタクトパッドは、個々の外部コンタクトよりも電流容量が大きくなっている。
【０００６】
本発明の他の様態においては、プリント基板、半導体デバイス、及びソケットを含む回路アセンブリが提供される。この半導体デバイスは、ケーシングと、ケーシングによって支持される半導体ダイと、ケーシングと半導体ダイの一方に取付けられた少なくとも１つのコンタクトパッドと、半導体ダイに結合されてケーシングから伸びる複数の外部コンタクトとを含む。このコンタクトパッドは、個々の外部コンタクトより大きい電流容量を有する。ソケットは、プリント基板に結合されていて前記半導体デバイスを受容することができるようになっている。
【０００７】
このソケットは、半導体デバイスの外部コンタクトと接続するための複数の第１コンタクトと、このコンタクトと接続するための少なくとも１つのベースコンタクトと、複数の第１開口部を有するベース部と、及びこのベース部と滑動可能に係合されたトップ部とを含む。複数の第１コンタクトは、プリント基板に接続されて、複数の第１開口部内に配置されている。トップ部は、ベース部内に複数の第１開口部に対応する複数の第２開口部を含む。
【０００８】
本発明は、様々な修正及び変更が可能であるが、以下、図面を参照して特定の実施形態の詳細を記載する。しかしながら、以下記載の特定の実施形態は、本発明を以下に開示する特定の形態に限定することを意図したものではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲により規定された本発明の趣旨と範囲内におけるすべての修正例、均等例、及び変更例はいずれも本発明の範囲内のものである。
【発明の実施形態】
【０００９】
以下、本発明の例示的な実施形態を示す。簡素化のため、本明細書には実物におけるすべてが記載されるわけではない。勿論、実際に本発明を実施するにあたって、開発元の特定の目標を達成するために、個々に様々な仕様を決定せねばならない。この特定の目標は、個々の実施において変動するものであり、例えば、システム関連の制限や商業面での制限に適合させることが挙げられる。更にそのような開発努力は、複雑で時間を要するものではあるが、本実施形態の開示を受ける当業者においては日常的に行われていることである。
【００１０】
図４に、本発明に係る集積回路パッケージ４００の簡素化された底面図を示す。この例示的実施形態では、集積回路パッケージ４００はマイクロプロセッサであるが、他のデバイスを使用しても良い。集積回路パッケージ４００は、ケーシング１１０（例えばセラミック製）を有し、このケーシング１１０を複数のコンタクトピンが貫通している。典型的には、コンタクトピン１２０は、ロジック信号と、アドレスと、データ等を流すことができるようになっている。半導体ダイ１５０（点線で示される）は、集積回路パッケージ４００内のケーシング１１０により支えられている。この例示的実施形態では、半導体ダイ１５０は、ケーシング１１０の上部基板に結合されるフリップチップパッケージである。コンタクトピン１２０は、線１６０（例としていくつかの線のみを示す）で表示されるように半導体ダイ１５０に接続されている。ケーシング１１０の底面部１４０に窓部４１０が形成され、半導体ダイ１５０の一部を露出させるようになっている。コンタクトパッド４２０は、半導体ダイ１５０の底面部４３０に配置されている。
【００１１】
コンタクトパッド４２０は、コンタクトピン１２０より大きな電流容量を有し、従って電力信号及び接地信号を集積回路パッケージ４００に提供するために有用である。コンタクトパッド４２０を通じて電力と接地信号を供給すると、コンタクトピン１２０を通じてこれらを供給する場合とは逆に、パッケージサイズの増大を必要とすることなく、コンタクトピン１２０のリソースを信号伝送用途に解放することができる。コンタクトパッド４２０の数はアプリケーションに依存して定められ、半導体ダイ１５０のレイアウト及び半導体ダイ１５０の電力需要のような要因により左右される。コンタクトパッド４２０の耐食性を高めるため、これらのコンタクトパッド４２０は、半導体ダイ１５０の底面部４３０に取付けられると同時にはんだペーストでコーティングされる。これに代えて、コンタクトパッド４２０を金メッキしてもよい。半導体ダイ１５０の底面部４３０上のコンタクトパッド４２０を形成することは、個別に高電流コンタクトピンを使用する場合とは異なり、組み立てを簡素化する。取付に必要な外部コンタクトは、１タイプのみ（コンタクトピン１２０）である。
【００１２】
集積回路パッケージ４００は、プリント基板（図示せず）上に構築するに好適となっている。集積回路パッケージ４００を受容するためのソケット２００を、図２を参照してより詳細に説明する。図２に示されるように、ソケット２００は、ベース２２０に滑動可能に取付けられているトッププレート２１０を有する。トッププレート２１０は、複数の開口部２３０と、これらに対応する複数の開口部２４０を含むベース２２０とを有する。開口部２４０には、ベース２２０からのびてプリント基板（図示せず）に係合してはんだ付けされるコンタクト２５０が収容される。ソケット２００は、更にトッププレート２１０の隆起部２７０内に配置されたカムシャフト２６０を含む。レバー２８０を回転させると、カムシャフト２６０がベース２２０に作用して、トッププレート２１０がベース２２０に対して移動する。このベース２２０は、コンタクト２５０を介してプリント基板（図示せず）に固定されている。
【００１３】
図４の集積回路パッケージ４００がオープンソケット２００に挿入されると、集積回路パッケージ４００のコンタクトピン１２０は、トッププレート２１０及びベース２２０のそれぞれの開口部２３０，２４０を通じて突出する。トッププレート２１０の開口部２３０は、ソケット２００が開位置にある場合、ベース２２０内の対応する開口部２４０と整列状態にあるが、コンタクトピン１２０はコンタクト２５０と整列状態となってはいない。レバー２８０が下方に回転すると、カムシャフト２６０は、ベース２２０に力を及ぼし、集積回路パッケージ４００のコンタクトピン１２０とコンタクト２５０が整列状態となって結合するように、トッププレート２１０をベース２２０に対して相対移動させる。この点に関して記載されたソケット２００のそれぞれの仕様は、ＡＭＰ社製モデル番号９１６７８８−１のような従来のＺＩＦソケット内に見られる。
【００１４】
本発明のソケット２００は、更に複数のベースコンタクト２８５（図３Ａ及び図３Ｂに示される）を支持するためのベースコンタクト支持部材２８２と、支持部２９０を含む。ベースコンタクト２８５は、図４の集積回路パッケージ４００のコンタクトパッド４２０に電力及び接地信号を提供するためにプリント基板（図示せず）に取付けられている。ベースコンタクトはベースコンタクト支持部材２８２に形成されたスロット２９２（図３Ａ及び図３Ｂに示される）及び支持部２９０に形成された対応するスロット２９４を通じて伸びている。この例示的実施例では、ベースコンタクト２８５は、片持ち式スプリングコンタクトである。ベースコンタクト２８５は、金属スプリングで形成されてもよい。支持部２９０に形成されたスロット２９４は、斜面２９６（図３Ａ及び図３Ｂに示される）を有し、この斜面２９６は、レバー２８０が下方に回転すると、ベースコンタクト２８５と係合して当該ベースコンタクト２８５を上方に押し上げてコンタクトパッド４２０と接触させる。このように係合することで、集積回路パッケージ４００のベースコンタクト２８５とコンタクトパッド４２０とがより確実に接触する。実施形態によっては、ベースコンタクト支持部材２８２が省略され、ベースコンタクト２８５が回路基板に直接取付けられる。しかしながら、ベースコンタクト支持部材２８２によれば、ソケット２００を回路基板に取付けるときにベースコンタクト２８５を容易に整列状態にできるよう、ベースコンタクト２８５をソケット２００に対して固定できるという利点が得られる。ベースコンタクト２８５のばねの力のみで上記接触が可能となるようにしたうえで、支持部２９０を省略してもよい。
【００１５】
ベースコンタクト２８５に関しては、その他に多くの構成が可能である。ベースコンタクト２８５は、様々な断面形状とすることが可能であり、例えば、これらに限定されるわけではないが、Ｃ型断面、Ｓ型断面，長方形型断面等とすることができる。更にベースコンタクト２８５に上方向に力を及ぼすためにその他の手段を用いることもできる。
【００１６】
支持部２９０がない実施形態では、集積回路パッケージ４００をソケット２００に挿入するときにベースコンタクト２８５に押圧力を加えて完全にコンタクトピン１２０と係合することが確実となるように、集積回路パッケージに対して下向きに小さな押圧力を加えることが要求される。支持部２９０を採用する実施形態では、支持部２９０の位置及び斜面２９５傾斜は、集積回路パッケージ４００のコンタクトピン１２０及びベースコンタクト２５０の結合が開始した後でなければ上方向の力が得られないように構成してもよい。この場合、挿入時において下向きの力を加えることは不要となる。
【００１７】
再度、図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、支持部２９０とベースコンタクト２８５との係合を示す、集積回路パッケージ４００及びソケット２００の断面図が示される。簡素化のため及び説明を容易にするため、集積回路パッケージ４００及びソケット２００の一部を図３Ａ及び図３Ｂに示す。ソケット２００は、プリント基板３００に結合された状態で示される。図３Ａに示されるようにソケット２００が開位置であるときは、支持部２９０はベースコンタクト２８５と係合していない。レバー２８０が回転されて閉位置になると、支持部２９０は、図３Ｂに示されるようにベースコンタクト２８５方向へ移動する。支持部２９０の傾斜面２９６がベースコンタクト２８５の梁部３１０と結合すると、梁部３１０をコンタクトパッド４２０の方へ変形させて、あるいはコンタクトパッド４２０の方に反らせて、これらを係合状態に保持するための上方向への力が生じる。
【００１８】
集積回路パッケージ４００及びソケット２００の組み合わせは数多くの利点がある。第一にコンタクトパッド４２０は、集積回路パッケージ４００上の多数のコンタクトピン１２０を独占することなく、半導体ダイ１５０に接地及び電源関連信号を伝送することができる。第二に半導体ダイ１５０に一体化されたパーツ部としてコンタクトパッド４２０を形成することで、集積回路パッケージ４００の外部コンタクトに二つの種類を用いる必要がなくなる。第三に、ベースコンタクト支持部材２８２及び支持部２９０がソケット２００に一体化され、製造が容易となる。
【００１９】
上記に開示された特定の実施形態は例示のみであり、本発明は、異なってはいても等価な手法により変更及び実施が可能であることは、本願における知見を享受した当業者には明白である。更に、特許請求の範囲の記載を除き、本発明の構成及び設計の詳細を何ら限定することを意図するものではない。従って、上述の特定の実施形態に対しては種々の変更及び修正が可能なものであり、このような変形は、本発明の趣旨及び範囲内のものであることは明らかである。従って、本発明の権利保護範囲は、特許請求の範囲に記載される通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に従った集積回路パッケージの底面図である。
【図２】図１の集積回路パッケージを受容可能するためのソケットの斜視図である。
【図３】図１の集積回路パッケージ及び図２のソケットの横断面図である。
【図４】本発明に係る集積回路パッケージの他の形態の底面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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