(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から第１の直流電圧を供給されるマザーボードから集積回路（ＩＣ）モジュールに電力を分配する電力変換器であって、前記電力変換器は第１の直流電圧を第１の直流電圧より低い第２の直流電圧に変換するように構成され、かつマザーボード上に取り付けられるように構成されており、この電力変換器が
マザーボードから第１の直流電圧を受けるように接続された第１の端子と、
ＩＣモジュールを脱着可能に前記電力変換器に接続する雌コネクタとを含み、この雌コネクタが、その雌コネクタ中にモジュールの片側が挿入されたときにモジュールのその側の上側および下側の平面に沿って配設された対応する接触パッドと合致するようにそれぞれ配列された上側および下側の接触表面を備えた複数の可撓性コネクタを含み、
第１の可撓性コネクタのセットがＩＣモジュールへの信号接続を行い、第２の可撓性コネクタのセットがＩＣモジュールに第２の直流電圧を提供する電力変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、１９９６年６月２８日に出願された出願第０８／６７２８６４号の一部継続出願である。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、一般に電子回路への電力分配に関し、さらに詳細には、電源から電力消費モジュールに電力を供給する改良型の電力分配システムのための改良型のコネクタ機構に関する。
【０００３】
（発明の背景）
集積回路中の集積化がより高レベルになるにつれて、電力要件が高まっている。これは特に、現在のマイクロプロセッサ、および最近開発された、また現在開発中の、それと関連する集積回路または集積チップに当てはまる。高速で動作するこれらのチップは、従来必要とされた電力より大量の電力を必要とし、消費する。
【０００４】
典型的なコンピュータ・システムは、マザーボードと呼ばれる大型のプリント回路基板を備えている。マザーボードは、いくつかの基本的な構成要素を含み、通常はマザーボード上の構成要素が必要とする電圧より高い直流電圧（例えば１２ボルト）で電源から電圧を供給される。マザーボードは、差し込むと様々な能力をコンピュータに与えることができるドーターボードへのコネクタを含む。このようなボードは、例えば、ディスク・ドライブおよびＣＤ−ＲＯＭとのインタフェースや、ローカル・エリア・ネットワーク用のモデム・インタフェースとなる。通常は、これらのドーターボードは、マザーボードから供給された１２ボルト、またはそれより低い５ボルトなどの電圧で動作する。ドーターボードの電力消費は、通常は極端に高くなることはない（例えば＜２０Ｗ）。
【０００５】
しかし、現在のプロセッサは、それより低い電圧、例えば３．３ボルトで動作するように設計されている。これらのプロセッサの能力および速度が増大しているので、これらのプロセッサは、電圧が低いにも関わらず大量の電力を消費する。低い電圧でそれらが動作するには、マザーボードの電圧を低下させるために、局所的な直流／直流電力変換器が必要である。通常は、この直流／直流電力変換器は、マザーボードにはんだ付けされるか、またはマザーボード上のコネクタ中に差し込まれる。その後、この低い電圧は、マザーボード上の導体またはプリントされた回路トレースを通って、その低い電圧を必要としている構成要素、例えばプロセッサ用のコネクタに導かれる。このコネクタは、信号接続をも構成している。
【０００６】
現況技術のいくつかのシステムでは、１つまたは複数のプロセッサと、場合によってはそれと関連する集積回路デバイスとは、ボードまたはモジュール上に取り付けられる。次いで、このモジュールを、マザーボード上のコネクタ中に差し込む。プロセッサが必要とする電圧が低く、電力消費が高いので、そのモジュールに供給しなければならない電流は特に大きくなる。その結果として、マザーボード上で直流／直流変換器ボードからモジュールまで、低抵抗、低インダクタンスの経路を確立することが困難となる。従来技術の配列では、直流／直流変換器からマザーボードにつながるコネクタ、およびマザーボードからモジュール・コネクタを介してモジュールにつながるコネクタの２つのコネクタを高電流が流れる必要があるので、これは特に当てはまる。また、従来技術の配列は、直流／直流変換器が追加の構成要素となり、マザーボード上の残りの構成要素とともにテストしなければならないので、製造上の難点をもたらすこともある。
【０００７】
したがって、より高い電圧から変換しなければならないより低い電圧で高い電力量を必要とする電力消費モジュールに電力を分配するための、改良した配列が必要とされている。
【０００８】
（発明の概要）
本発明は、電力ポッド電力分配システムのための改良型の接続機構を開示するものである。詳細には、本発明は、電源および／または信号源にそれぞれ結合された複数のパッドのセットを有するプリント回路基板と、プリント回路基板上の複数のパッドのセットそれぞれと脱着可能に結合する可撓性接続とを含むコネクタ機構である。
【０００９】
本発明のその他の特徴および利点は、添付の図面および詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１０】
限定ではなく例示を目的として、添付の図面の各図に本発明を図示する。同様の参照番号が同様のエレメントを指すものとする。
【００１１】
（発明の詳細な説明）
電力ポッド電力分配システムのための改良型のコネクタ機構について述べる。以下の詳細な説明では、本発明が完全に理解されるようにするために、特定の詳細を多数記載する。しかし、本発明を実施するために必ずしもこれらの特定の詳細を使用する必要はないことは、当業者には明らかであろう。その他、本発明を不必要に分かりにくくしないために、周知の構造、インタフェース、およびプロセスは詳細には示していない。
【００１２】
図１Ａは、改良型の電力分配（電力ポッド）システムの基本的な構成要素を示す斜視図である。３つの基本的なエレメントは、マザーボード１１、電力消費モジュール１３、および直流／直流電力変換器１５である。図示の実施形態では、モジュール１３はマルチチップ・モジュールである。ただし、本発明は、チップを１つしか備えないモジュールにも同様に適用することができる。変換器１５は、長方形の断面を有するハウジング内に、従来の電圧変換回路を含む。マザーボードの上には、マルチチップ・モジュール１３のピン１９を受けるソケットの形をした第１のコネクタ１７が取り付けられる。
【００１３】
コネクタ１７は、単一のコネクタにすることができる。従来技術のコネクタに比べて、電力消費モジュールで必要とされるピンの数が少なくなっている。それによりパッケージを挿入および除去するのに必要となる力が低下する。図示の実施形態では、コネクタは、ピン・グリッド・アレイ（ＰＧＡ）コネクタと呼ばれるコネクタである。ランド・グリッド・アレイ（ＬＧＡ）またはボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）、あるいはその他のタイプのコネクタを同様に使用することもできる。従来の方法では、コネクタ１７は、その側縁部に沿ってピンを受けるためにレセプタクルの列を含む。マルチチップ・モジュール１３は、大量の電力を必要とする任意タイプの電子構成要素を含むことができるが、典型的な実施形態では、このモジュールは、１つまたは複数の高速プロセッサと、おそらくは関連する回路とを含むことになる。
【００１４】
マザーボード１１上には、合致するピンをその中に差し込むことができる２つの端子２１および２３を備えたコネクタ２０も取り付けられる。直接マザーボード１１上にある接点など、その他のタイプのコネクタを端子として使用することもできる。これらの端子は、マザーボード１１上のバス（図示せず）に接続し、マルチチップ・モジュール１３が必要とする電圧より高い電圧、例えば＋１２ボルトを供給し、接地される。コネクタ２０は、コネクタ１７の後縁部２５から離間している。
【００１５】
図示の実施形態では、コネクタ１７とコネクタ２０の間に、ばねクリップの形にすることができる締め具２７がある。締め具が必要な場合には、その他の形態の締結を利用することもできる。図示の実施形態では、頂部表面２９および底部表面３１を備えたマルチチップ・モジュール１３である。各表面は、マルチチップ・モジュール１３の後部側縁部にある平面電力パッド３３および３５でそれぞれ終端する平面である。この配列は、１次電圧を電力消費モジュール１３に分配する。
【００１６】
直流／直流変換器は、可撓性的または剛性的にハウジングに取り付けることができる延長コネクタ３７を含む。このコネクタ３７は、例えば、マルチチップ・モジュール上の電力パッド３３および３５と合致する上側および下側接触表面を有する。これらの上側および下側の接触表面は、電力平面パッドおよびグラウンド層となることができる。また、電力は、信号コネクタ１７から分離および独立したコネクタ３７を介して電力消費マルチチップ・モジュール１３に供給されるので有利である。電力消費モジュールに向かう増加した直流電流は、マザーボードの上を流れることはない。２つの電力分配インタフェースの代わりに、単一のインタフェース・コネクタでもよく、かつ、電力変換器はマザーボードから分離可能である。
【００１７】
図１Ｂは、一実施形態による配列を示す側面図である。詳細には、図１Ｂは、マルチチップ・モジュールの電力パッド３３および３５が直流／直流変換器の接触表面３９および４１中に延びる方法を概略的に示している（一定比率では示していない）。一実施形態によれば、電力パッド３３および３５は平面パッドである。図示のように、直流／直流変換器１５は、マルチチップ・モジュール１３を受けるよう形成されている。直流／直流変換器１５上の接触表面３９および４１は、マルチチップ・モジュール１３上の平面電力パッド３３および３５のための接点である。可撓性コネクタ４８は、ほぼ凹状の湾曲部を有し、ばねの作用でマルチチップ・モジュール１３を直流／直流変換器１５に結合する。これにより、直流／直流変換器１５とマルチチップ・モジュール１３の間に、抑えられた低抵抗、低インダクタンスの経路である相互接続が形成される。
【００１８】
図１Ｃは、本発明の代替実施形態を示している。図示のように、図１Ｃの実施形態は、図１Ａ〜１Ｂ（一定比率ではない）の配列を拡張して、複数のパッドのセットを含むようにしたものである。したがって、図１Ｃは、マルチチップ・モジュール１３の電力パッド３３、３５、５０および５５が直流／直流変換器の接触表面３９、４１、６０、および６３中に延びる方法を示している。パッド３３および３５は、それぞれ引き続き直流／直流変換器の接触表面３９および４１と結合し、パッド５０および５５は、それぞれ直流／直流変換器の接触表面６０および６３と結合する。一実施形態によれば、パッド３３、３５、５０、および５５はそれぞれ、単一の平面パッドである。可撓性コネクタ４９および５７は、ばねの作用でマルチチップ・モジュール１３を直流／直流変換器１５に結合する。パッド３３、３５、５０、および５５はそれぞれ、湾曲した端部およびほぼ直線状の端部を有し、これらのパッドの直線状端部は、互いにほぼ平行であり、絶縁して結合される。
【００１９】
この実施形態によれば、可撓性コネクタ４９および５７は、直流／直流変換器１５とマルチチップ・モジュール１３の間の低抵抗、低インダクタンスの経路をさらに低下させるように設計される。したがって、図１Ｂに示す可撓性コネクタ４８のほぼ凹状の湾曲部の代わりに、図１Ｃに示す可撓性コネクタ４９および５７はほぼ平行であり、最小限の凸状湾曲部を備える。この最小限の凸状湾曲部により、マルチチップ・モジュール１３と直流／直流変換器１５をばねの作用で結合し、同時に、この２つのユニットの間の経路の抵抗およびインダクタンスをさらに低下させることが可能となる。
【００２０】
第１のパッドのセット３３および３５は、引き続き主要な電圧を電力消費モジュール１５に分配する。一実施形態によれば、第２のパッドのセット５０および５５は、信号およびその他の電圧を分配することができる。別の実施形態では、第２のパッドのセット５０および５５を使用して主要な電圧を分配し、それによりインピーダンスをさらに低下させることもできる。どちらの実施形態でも、第２のパッドのセットを使用することで、図１Ｂの概念が拡張され、電力および信号の分配システムをよりフレキシブルにすることが可能となる。具体的に言うと、図１Ｃの実施形態では、主電源／主要な電圧とともに信号および電圧を並列経路指定することが可能となる。
【００２１】
低インダクタンス、低抵抗の電流経路を維持するという主要な目的が保持される限り、この概念をさらに拡張して、複数のパッドのセットを含むこともできる。複数のパッドのセットを利用して、電圧と信号の組合せを経路指定することもできる。本発明のどの実施形態でも、重要な要件は、構造が低インダクタンス、低抵抗の電流経路を形成することである。
【００２２】
図２Ａ〜２Ｂは、本発明のさらに別の実施形態を示している。図２Ａは、パッド５０および３３を含むマルチチップ・モジュール１３の上面図である。図示の実施形態では、パッド５０および３３はともに接地されている。図２Ｂは、パッド５５および３５を含むマルチチップ・モジュール１３の底面図である。パッド３５は単一の平面パッドとして示してある（図１Ｂ〜１Ｃの実施形態と同様）が、この実施形態によれば、パッド５５は複数のより小さなパッドに分割される。したがって、パッド５５は、複数の電圧および信号を提供することができる。図示では、パッド５５は２つの電圧および一連の信号しか提供しないが、任意数の電圧および信号を供給するように構成することができる。
【００２３】
図３は、ハウジングの後部表面が見えるように回転させた、直流／直流変換器１５を示す図である。図示のように、直流／直流変換器は、その背面にあって、そのハウジングの底部から延びる、直流／直流変換器１５をマザーボード１１上に挿入したときにコネクタ２０中の端子２１および２３と合致するピン４３および４５を含む。端子２１および２３の力は、直流／直流変換器１５を適所に保持するのに十分となることができる。
【００２４】
ただし、図示の実施形態では、追加の締め具も設けられている。したがって、この図では、直流／直流変換器をマザーボード１１上に取り付けたときにばねクリップ２７がはまる、直流／直流変換器のハウジングの側面に見られるくぼみまたは凹部４７の１つも見える。ばねクリップのばねの力は、直流／直流電力変換器をマザーボード１１上に固定して保持する。コネクタ２０とピン４３および４５十によってもたらされる以外に締結が必要となる場合には、ねじなど、代替の締め具を同様に使用することができる。当業者に既知の方法で、その後、直流／直流電力変換器１５中の回路は、このより高い電圧をより低い電圧に変換し、この電圧がその接点３９および４１に供給され、そこからマルチチップ・モジュールの電力パッド３３および３５に供給される。
【００２５】
図４は、底部電力パッド３５がピン１９とともに見えるように裏返した、モジュール１３を示す図である。図５は、組み立てた構成要素を示す斜視図である。モジュール１３は、その縁部がコネクタ３７中に挿入された後で、その底部のピン１９がコネクタ１７中に挿入される。図示のように、直流／直流変換器を接地するこの方法では、直流／直流変換器を個別にテストし、マザーボード上に簡単に挿入することができ、直流／直流変換器をマザーボード上に構築してテストする必要がなくなるので、製造上の利点がもたらされる。直流／直流変換器１５は、凹部４７と係合したばねクリップ２７によって、マザーボード１１と接触した状態に保たれる。図示したのはばねクリップであるが、直流／直流変換器上の対応する穴を有するタブを通って回路基板のねじ切りした内腔中に入るねじなど、その他の形態の締結も可能である。
【００２６】
図６の背面図で示すように、上述の締結アセンブリは、直流／直流変換器１５をマザーボード１１と良好に接触した状態に維持し、ピン４３および４５とコネクタ２０中の端子との間の接続が遮断されるのを防止する。
【００２７】
以上、電力ポッド電力分配システムのための改良型のコネクタ機構を開示した。本明細書に記載の特定の配列および方法は、単に本発明の原理を説明するだけのものである。当業者なら、本発明の範囲を逸脱することなく、形態および詳細に多くの修正を加えることができる。特定の好ましい実施形態に関連して本発明を示したが、本発明はこれ限定されるものとはみなされないものとする。そうではなく、本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】  互いに分離した本発明の主要な構成要素を示す斜視図である。
【図１Ｂ】  直流／直流変換器からコネクタ中に延びる、電力が供給されるモジュールの電力パッドを示す概略側面図である。
【図１Ｃ】  本発明の一実施形態を示す概略側面図である。
【図２Ａ】  直流／直流変換器からコネクタ中に延びる、電力が供給されるモジュールの電力パッドを示す概略上面図である。
【図２Ｂ】  直流／直流変換器からコネクタ中に延びる、電力が供給されるモジュールの電力パッドを示す概略底面図である。
【図３】  その高電圧接点を示す、図１の直流／直流変換器の背面斜視図である。
【図４】  そのピンおよび底部電力接続を示す、図１のマルチチップ・モジュールの底面斜視図である。
【図５】  組み立てた状態の本発明の構成要素を示す斜視図である。
【図６】  ばねクリップ接続機構、および直流／直流変換器の接点とマザーボード上の接点の接触を示す、直流／直流変換器およびマザーボードの後部部分の断面図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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