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WO1998024283A1 - Sockel für eine integrierte schaltung - Google Patents

Sockel für eine integrierte schaltung Download PDF

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Publication number
WO1998024283A1
WO1998024283A1 PCT/DE1997/002756 DE9702756W WO9824283A1 WO 1998024283 A1 WO1998024283 A1 WO 1998024283A1 DE 9702756 W DE9702756 W DE 9702756W WO 9824283 A1 WO9824283 A1 WO 9824283A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
base
circuit board
frame
integrated circuit
insert
Prior art date
Application number
PCT/DE1997/002756
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Klein
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to AT97951095T priority Critical patent/ATE196968T1/de
Priority to US09/308,904 priority patent/US6208515B1/en
Priority to EP97951095A priority patent/EP0941642B1/de
Priority to DE59702473T priority patent/DE59702473D1/de
Publication of WO1998024283A1 publication Critical patent/WO1998024283A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/02—Arrangements of circuit components or wiring on supporting structure
    • H05K7/10—Plug-in assemblages of components, e.g. IC sockets
    • H05K7/1053—Plug-in assemblages of components, e.g. IC sockets having interior leads
    • H05K7/1076—Plug-in assemblages of components, e.g. IC sockets having interior leads co-operating by sliding
    • H05K7/1084—Plug-in assemblages of components, e.g. IC sockets having interior leads co-operating by sliding pin grid array package carriers

Definitions

  • the invention relates to a base for an integrated circuit according to the preamble of claim 1.
  • Such a base is known from DE-GM 87 16 007, which, in addition to cooling the integrated circuit, is equipped with a heat sink which is snapped into a carrier frame. Special measures for electromagnetic or electrostatic shielding of the integrated circuit are not described there.
  • a shield housing is known which can be used to accommodate various circuits.
  • the housing is essentially cuboid and has an open side which, when mounted on a circuit board, is closed by it.
  • the shielding housing is fastened to the printed circuit board by inserting four mounting legs formed on the lower edge of the shielding housing into mounting openings in the printed circuit board and bending or soldering them. Circuits housed in the shield housing are soldered directly to the circuit board.
  • This shielding housing additionally complicates an already difficult replacement of inserted components in a disadvantageous manner.
  • Another disadvantage is that the encapsulation of the components has a negative effect on the heat dissipation, which must be ensured in particular in the case of complex integrated circuits.
  • the invention has for its object to provide a base for an integrated circuit which, despite good electromagnetic shielding, enables easy replacement of integrated circuits used.
  • the invention has the advantage that the integrated circuit is already accessible after opening the housing cover and can be removed from a base insert, possibly with the aid of a simple lifting tool. To easily open the lid, it can be attached using screws, clips or a snap connection, for example.
  • the electrical connection technology of the base insert can be carried out as with conventional connection forms and is not subject to any additional restrictions.
  • connection elements can be implemented using push-through technology and on the circuit board side, the connection elements can be designed as BGA (ball grid array) or SGA (stud grid array).
  • BGA ball grid array
  • SGA stud grid array
  • the base frame advantageously serves as a counter bearing with good leverage which is close to the component.
  • the design of the base frame is designed so that a special removal tool, which can also be used to press the component, can be used.
  • the cover and frame of the base can be designed as heat sinks provided with cooling fins.
  • the cover and frame of the base can be designed as heat sinks provided with cooling fins.
  • the cover and the integrated circuit lies on the top of the integrated circuit in a form-fitting manner, possibly thermally coupled by means of a thermal paste.
  • a thermal paste between the cover and the frame.
  • the surface area that is active during cooling can be further increased by attaching a base plate on the opposite side of the circuit board and thermally coupling it to the frame and cover of the housing. Through additional measures on the circuit board, e.g. B.
  • a recess in the base plate can advantageously ensure that connecting elements protruding through the printed circuit board are not short-circuited.
  • Such a base plate can also serve as a counter bearing when installing a base insert with press-in contacts.
  • the base plate is advantageously even, that is to say without a recess, for better heat dissipation and as a counter bearing.
  • An SMD connection technology on the circuit board side also has the advantage that even integrated circuits with PGA or SPGA connection forms, which are actually designed for push-through installation, can be fitted to a circuit board in pure SMD (Surface Mounted Device) technology without that the SMD principle must be broken.
  • SMD Surface Mounted Device
  • integrated circuits for push-through installation can also be equipped with circuit board technologies that do not permit through-plating as connection elements. This is the case, for example, for printed circuit boards with multiple surface wiring, in which partial plated-through holes are used to connect lines of different layers the number of signal layers is drastically reduced.
  • pure SMD technology eliminates the procedural steps that would be required in a mixed technique for assembling and soldering components in push-through assembly. In other words, an assembly no longer has to be guided to a manual assembly station and a wave bath in the manufacturing process. The manufacturing effort is thus significantly reduced.
  • FIG. 1 shows a base in an exploded view
  • FIG. 2 shows a sectional view through a base
  • FIG. 3 shows a base insert with non-positive clamping of a contact element in a sectional view
  • FIG. 4 shows a base insert with positive locking
  • FIG. 5 shows a base insert with positive and positive locking one Contact element
  • Figure 6 shows a base insert with connection elements for press-in technology
  • Figure 7 shows a base insert for push-through installation in soldering technology
  • Figure 8 shows a base insert in SGA version.
  • a base for an integrated circuit 1 essentially consists of a cover 2, here a frame composed of four parts 3, 4, 5 and 6, a base insert 7 and a base 8.
  • the cover 2 is used as a cooling body executed and provided with cooling fins on its top, so that it can be optimally aligned according to the air flow in the device in which a printed circuit board 9 equipped with the components shown is to be used.
  • the cover is fastened to the base frame with four screws 10 ... 13 arranged in the area of its corners.
  • parts 3 ... 6 of the base frame have openings with screws corresponding to the screws 10 ... 13, of which in Figure 2 only the openings 14, 15 and 16 are visible.
  • the parts 3... 6 each have a collar 17, 18, 19 or 20, which projects somewhat beyond the cover 2 at the associated edge sections .
  • the base frame can also be designed as a one-piece frame with fewer fastening points on the printed circuit board.
  • the cover 2 lies flat on the top of the integrated circuit 1.
  • the top of the integrated circuit 1 can be assembled with a thermal paste or a similar agent, for. B. thermal foil.
  • two recesses are made in each of parts 3 ...
  • FIG. 6 which serve as a depot for thermal paste. Of these, only the recesses 21 ... 27 are visible in FIG. 1. Parts 3 ... 6 of the base frame are provided with overlaps at the joints, so that no electromagnetic or electrostatic interference can penetrate the shielding housing through these joints.
  • the base frame is fastened with eight screws that go through openings in the ladder plate guided and screwed into corresponding holes with an internal thread in the bottom 8. In Figure 1, only the screws 28 ... 31, the openings 32, 33 and 34 and holes 35 ... 40 are shown.
  • the bottom 8 is also designed as a heat sink and provided with cooling fins. On its upper side it has a recess 41 into which possibly protruding connection elements of the base insert 7 can protrude on the underside of the printed circuit board 9 without touching the bottom 8.
  • the bottom 8 can also be used as a support or counter bearing if a base insert 7 with press-in pins is used or with contact elements which are jammed in their guides by pressing the base insert 7 against the printed circuit board 9. If the heat coupling between the floor 8 and the base frame via the eight fastening screws and the contact points on the printed circuit board 9 is not yet sufficient, more on the top of the edges of the base 8 and on the underside of the parts 3 ... 6 of the base frame Figure 1 not shown recesses can be made as a deposit for thermal paste. Since heat sinks are provided on both sides of the printed circuit board 9, the overall height of the base is distributed over both sides of the printed circuit board 9.
  • Circuit 1 e.g. B. for repairing or upgrading the electronic device, are inclined recesses 42, 43, 44 and 45 on the parts 3 ... 6 of the base frame present, into which a removal tool, for example a screwdriver blade, can be inserted in such a way that it engages behind the underside of the integrated circuit 1.
  • parts 3 ... 6 may serve as counter bearings to create leverage.
  • webs which are covered in FIG. 1, are provided on the parts 3 ... 6 of the base frame, which are mounted in the Condition on the base insert 7 almost completely circumferential edges - only the edges 46 and 47 are visible in FIG. 1 - come to rest.
  • Figures 3, 4 and 5 illustrate different variants for clamping a contact element in the base insert after pressing on a printed circuit board 55.
  • Contact elements 56, 57 and 58 are each provided with a contact spring 59 for contacting the connection element of an integrated circuit to be used.
  • a plastic body 60, 61 or 62 the contact elements 56, 57 and 58 are inserted from above and secured in their end position against falling out by a latching connection.
  • the plastic bodies 60, 61 and 62 are each pressed onto the printed circuit board 55 and fastened there with a frame 63 which can be fastened directly on the printed circuit board.
  • Dimensions A, B, C and D are shown in FIG. 3 to explain the tolerance compensation.
  • the contact elements 56, 57 and 58 can be displaced in their guides in all three variants of a clamping in order to be able to compensate for height tolerances of the connection elements on the printed circuit board 55.
  • Dimension B determines the path by which the contact elements 56, 57 and 58 are displaced from their end position in the plastic body 60, 61 and 62 when the base inserts are pressed against the printed circuit board 55 in order to produce a clamping effect in the guide.
  • a web 48 is attached to the frame 63, the underside of which rests on the upper side of an edge of the plastic bodies 60, 61 and 62 of the base inserts.
  • roof-shaped extensions 49 are provided on the top of the edge of the plastic bodies 60, 61 and 62.
  • the height D of the extensions is reduced by the dimension C for tolerance compensation by a deformation of the extensions.
  • non-positive clamping of the contact element 56 in the plastic body 60 is achieved by pressing a circumferential collar 64 of the contact element 56 into a conical bevel 65 of the plastic body 60 and holding it there by mutual clamping. A positive clamping results in the variant according to FIG.
  • a base insert for assembly using press-in technology has press-in pins 51 with spring elements in their shaft region which press against the inside of the hole when pressed into a continuously metallized hole in a printed circuit board.
  • a solder connection is not necessary for this.
  • connecting pins 52 projecting through the metallized openings of the printed circuit board are electrically connected to conductor tracks of the printed circuit board by soldering.
  • Connection elements 53 of the base insert shown in FIG. 8 are also soldered to connection surfaces of the printed circuit board, which, however, are only located on the surface of the printed circuit board here.
  • connection elements 53 can be floating in the direction of insertion of the centering pins 54.
  • the connection elements and the base insert it can be pressed onto the printed circuit board by the base frame or another tool after the soldering process.
  • the connection elements can also be non-positively attached in their end position in the base insert. Afterwards, pulling forces no longer act on the solder connections.
  • the shielding housing of the base and possibly a ground position in the printed circuit board form an "island" which is hermetically sealed with respect to electromagnetic and electrostatic influences, which can either be permanently integrated into a ground concept or inductively or capacitively coupled in a changed shape with an enlarged interior of the base or in the free space 55 within the base insert 7 further components critical with respect to electromagnetic shielding, e.g. B. integrate crystals, VCO or clock circuits in the shield housing. This is particularly favorable in the case of components which are functionally assigned to the integrated circuit.
  • base inserts can be used which are designed as ZIF (zero insertion force) or LIF (low insertion force) version on the integrated circuit side.
  • the base can be used for the replacement of only the base insert 7 for integrated circuits of different housing designs and different electrical connection elements.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Connecting Device With Holders (AREA)
  • Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sockel für eine integrierte Schaltung, der ein zur Leiterplatte hin einseitig offenes Abschirmgehaüse mit einem Rahmen (3...6) und einem Deckel (2) zur Aufnahme der integrierten Schaltung (1) und eines Sockeleinsatzes (7) aufweist, wobei der Deckel (2) zur Entnahme der integrierten Schaltung geöffnet werden kann. Zur besseren Entwärmung kann der Deckel als mit Kühlrippen versehener Kühlkörper ausgeführt und gegebenenfalls um einen Kühlkörper (8) auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte (9) ergänzt werden. Die Erfindung wird angewandt bei Sockeln für vielpolige Bauelemente.

Description

Beschreibung
Sockel für eine integrierte Schaltung
Die Erfindung betrifft einen Sockel für eine integrierte Schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hochkomplexe und kostenintensive integrierte Schaltungen, z. B. Prozessoren, werden als Bauelemente in hochpoligen, standardisierten Gehäusen, z. B. PGA (Pin Grid Array) oder SPGA (Staggered Pin Grid Array) , angeboten. Zur Montage auf einer Leiterplatte werden Anschlußelemente .der integrierten Schaltung, sogenannte Pins, wahlweise durch Löten direkt mit Anschlußelementen der Leiterplatte verbunden oder die inte- grierte Schaltung wird lösbar in einen Sockel eingesetzt, der selbst auf die Leiterplatte gelötet ist und die elektrischen Verbindungen zwischen Anschlußelementen der integrierten Schaltung und Anschlußelementen der Leiterplatte herstellt. Mit dem höheren Aufwand bei der Verwendung eines Sockels als zusätzlichem Bauelement wird der Vorteil erreicht, daß ein späterer Austausch der integrierten Schaltung, z. B. zur Reparatur oder zur Aufrüstung mit einem leistungsfähigeren Bauelement, leicht durchgeführt werden kann. Bei direkt eingelöteter integrierter Schaltung wäre dieser nicht oder nur sehr aufwendig möglich.
Aus dem DE-GM 87 16 007 ist ein derartiger Sockel bekannt, der zusätzlich zur Kühlung der integrierten Schaltung mit einem Kühlkörper, der in einen Trägerrahmen eingeschnappt wird, ausgestattet ist. Besondere Maßnahmen zur elektromagnetischen oder elektrostatischen Abschirmung der integrierten Schaltung sind dort nicht beschrieben. Aus der DE 39 22 461 C2 ist ein Abschirmgehäuse bekannt, das zur Unterbringung verschiedener Schaltungen verwendet werden kann. Das Gehäuse ist im wesentlichen quaderförmig und weist eine offene Seite auf, die, wenn es auf einer Leiterplatte montiert ist, durch diese verschlossen wird. Befestigt wird das Abschirmgehäuse an der Leiterplatte, indem vier an dem unteren Rand des Abschirmgehäuses ausgebildete Montagebeine in Montageöffnungen der Leiterplatte eingeführt und umgebogen oder verlötet werden. In dem Abschirmgehäuse untergebrachte Schaltungen werden direkt mit der Leiterplatte verlötet.
Durch dieses Abschirmgehäuse wird ein ohnehin schon schwieriger Austausch eingesetzter Bauelemente in nachteiliger Weise zusätzlich erschwert. Ein weiterer Nachteil ist, daß sich die Kapselung der Bauelemente negativ auf die Entwärmung aus- wirkt, die insbesondere bei komplexen integrierten Schaltungen gewährleistet werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sockel für eine integrierte Schaltung zu schaffen, der trotz guter elektromagnetischer Abschirmung einen leichten Austausch eingesetzter integrierter Schaltungen ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist der neue Sockel der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß die integrierte Schaltung bereits nach Öffnen des Gehäusedeckels zugänglich ist und aus einem Sockeleinsatz - eventuell unter Zuhilfenahme eines einfachen Aushebewerkzeuges - entnommen werden kann. Zum leichten Öffnen des Deckels kann dieser beispielsweise mit Schrauben, Klammern oder einer Rastverbindung befestigt werden. Die elektrische Anschlußtechnik des Sockeleinsatzes kann wie bei herkömmlichen Anschlußformen ausgeführt werden und unterliegt keinerlei zusätzlichen Beschränkungen. So können beispielsweise auf der Seite der integrierten Schaltung Anschluß- elemente in Durchstecktechnik und auf der Leiterplattenseite die Anschlußelemente als BGA (Ball Grid Array) oder SGA (Stud Grid Array) ausgeführt werden. Insbesondere wenn auf der Leiterplattenseite eine SMD (Surface Mounted Device) -Anschlußtechnik eingesetzt wird, ist es vorteilhaft, den Sockeleinsatz in seiner Lage durch den Sockelrahmen, der auf der Leiterplatte befestigt ist, zu sichern. Dadurch wird vermieden, daß bei der Entnahme der integrierten Schaltung auftretende Ausziehkräfte auf die elektrischen Kontaktstellen des Sockeleinsatzes wirken und diese beschädigen. Auch bei einer Montage des Sockeleinsatzes in Einpreßtechnik sollten die Einpreßstifte nicht mit einer zu hohen Ziehkraft beansprucht werden. Durch eine Schräge an der Innenseite des Sockelrahmens kann eine leichte Zugänglichkeit der integrierten Schaltung für ein Aushebewerkzeug erreicht werden. Wird als Aushebewerkzeug beispielsweise ein Schraubendreher verwendet, so dient der Sockelrahmen in vorteilhafter Weise als nahe am Bauelement liegendes Gegenlager mit guter Hebelwirkung. Zusätzlich ist die Gestaltung des Sockelrahmens so ausgelegt, daß ein spezielles Aushebewerkzeug, welches auch zum Eindrücken des Bauelementes genutzt werden kann, einsetzbar ist. Durch einen aus mehreren Teilen zusammengesetzten Sockelrahmen können vorteilhaft verschiedene Rahmentypen nach einem Baukastenprinzip modular aufgebaut werden. Dies wirkt sich nicht negativ auf die Abschirmeigenschaften des Gehäuses bezüglich elektromagnetischer oder elektrostatischer Einflüsse aus, wenn sich die Teile an den Stoßstellen überlappen. Zur besseren Entwärmung können Deckel und Rahmen des Sockels als mit Kühlrippen versehene Kühlkörper ausgebildet werden. Für einen guten Wärmekontakt zwischen Deckel und integrierter Schaltung liegt dieser formschlüssig, eventuell thermisch gekoppelt durch eine Wärmeleitpaste, auf der Oberseite der integrierten Schaltung auf. Auch zwischen Deckel und Rahmen ist die Verwendung einer Wärmeleitpaste vorteilhaft. Die bei der Entwärmung aktive Oberfläche kann weiter vergrößert werden, indem eine Bodenplatte auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte befestigt und mit Rahmen und Deckel des Gehäuses thermisch gekoppelt wird. Durch Zusatzmaßnahmen auf der Leiterplatte, z. B. großflächige Kupferflächen beid- seitig, die mit möglichst vielen Durchkontaktierungen miteinander verbunden sind, können Wärmeübergang und Ground- Verbindung zusätzlich verbessert werden. Durch eine Ausnehmung in der Bodenplatte kann vorteilhaft sichergestellt werden, daß durch die Leiterplatte hindurchragende Anschlußelemente nicht kurzgeschlossen werden. Eine derartige Bodenplatte kann auch als Gegenlager bei der Montage eines Sockeleinsatzes mit Einpreßkontakten dienen. Bei BGA- oder SGA-Bau- form des Sockeleinsatzes ist die Bodenplatte zur besseren Entwärmung und als Gegenlager vorteilhafter eben, d. h. ohne eine Ausnehmung, ausgeführt. Eine SMD-Anschlußtechnik auf der Leiterplattenseite hat zudem den Vorteil, daß auch integrierte Schaltungen mit PGA- oder SPGA-Anschlußformen, die eigentlich für eine Durchsteckmontage konzipiert sind, auf eine Leiterplatte in reiner SMD (Surface Mounted Device) -Technologie bestückt werden können, ohne daß hierbei das SMD- Prinzip durchbrochen werden muß. Mit diesem Sockel können integrierte Schaltungen für Durchsteckmontage auch bei Leiterplattentechnologien bestückt werden, die keine Durch- kontaktierungen als Anschlußelemente zulassen. Dies ist beispielsweise bei Leiterplatten mit einer Mehrfach-Oberflächen- verdrahtung der Fall, bei denen durch partielle Durchkontaktierungen zur Verbindung von Leitungen verschiedener Lagen die Anzahl der Signallagen drastisch reduziert wird. Durch die nun mögliche Anwendung einer reinen SMD-Technologie entfallen die Verfahrensschritte, die bei einer Mischtechnik zum Bestücken und Löten von Bauelementen in Durchsteckmontage erforderlich wären. D. h., eine Baugruppe muß im Herstellungsprozeß nicht mehr an einen Handbestückplatz und über ein Schwallbad geführt werden. Der Herstellungsaufwand ist somit erheblich verringert.
Anhand der Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen, werden im folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 einen Sockel in Explosionsdarstellung, Figur 2 ein Schnittbild durch einen Sockel, Figur 3 einen Sockeleinsatz mit kraftschlüssiger Klemmung eines Kontaktelementes in einem Schnittbild, Figur 4 einen Sockeleinsatz mit formschlüssiger Klemmung, Figur 5 einen Sockeleinsatz mit kraft- und formschlüssiger Klemmung eines Kontaktelementes, Figur 6 einen Sockeleinsatz mit Anschlußelementen für Einpreßtechnik, Figur 7 einen Sockeleinsatz für Durchsteckmontage in Löt- technik und
Figur 8 einen Sockeleinsatz in SGA-Ausführung.
Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß Figur 1 besteht ein Sockel für eine integrierte Schaltung 1 im wesentlichen aus einem Deckel 2, einem hier aus vier Teilen 3, 4, 5 und 6 zusammengesetzten Rahmen, einem Sockeleinsatz 7 und einem Boden 8. Der Deckel 2 ist als Kühl- körper ausgeführt und mit Kühlrippen an seiner Oberseite versehen, so daß er entsprechend der Luftführung in dem Gerät, in welchem eine mit den gezeigten Bauteilen bestückte Leiterplatte 9 eingesetzt werden soll, optimal ausgerichtet werden kann. Befestigt wird der Deckel an dem Sockelrahmen mit vier im Bereich seiner Ecken angeordneten Schrauben 10 ... 13. Dazu sind in den Teilen 3 ... 6 des Sockelrahmens zu den Schrauben 10 ... 13 korrespondierende Öffnungen mit Innengewinde angebracht, von denen in Figur 2 nur die Öffnungen 14, 15 und 16 sichtbar sind. Damit das Abschirmgehäuse auch an den Stoßstellen zwischen dem Deckel 2 und dem Sockelrahmen strahlungsdicht ist, weisen die Teile 3 .... 6 jeweils einen Kragen 17, 18, 19 bzw. 20 auf, der den Deckel 2 an den zugeordneten Kantenabschnitten seitlich etwas überragt. Der Sockelrahmen kann aus wirtschaftlichen Gründen auch als einteiliger Rahmen mit weniger Befestigungspunkten auf der Leiterplatte ausgelegt werden. Im montierten Zustand liegt der Deckel 2 eben auf der Oberseite der integrierten Schaltung 1 auf. Dadurch wird bereits eine gute Wärmekopplung zwischen integrierter Schaltung 1 und Deckel 2 erreicht. Zur weiteren Verbesserung der Wärmekopplung kann die Oberseite der integrierten Schaltung 1 bei der Montage mit einer Wärmeleitpaste oder einem ähnlichen Mittel, z. B. Wärmeleitfolie, versehen werden. Um auch zwischen Sockelrahmen und Deckel 2 eine gute Wärmekopplung zu ermöglichen, sind in den Teilen 3 ... 6 jeweils zwei Ausnehmungen angebracht, die als Depot für Wärmeleitpaste dienen. In der Figur 1 sind von diesen lediglich die Ausnehmungen 21 ... 27 sichtbar. Die Teile 3 ... 6 des Sockelrahmens sind an den Stoßstellen mit Überlappungen versehen, damit auch über diese Stoßstellen keine elektromagnetischen oder elektrostatischen Einstreuungen das Abschirmgehäuse durchdringen können. Der Sockelrahmen wird mit acht Schrauben befestigt, die durch Öffnungen in der Leiter- platte geführt und in dazu korrespondierende Bohrungen mit Innengewinde im Boden 8 eingedreht werden. In Figur 1 sind lediglich die Schrauben 28 ... 31, die Öffnungen 32, 33 und 34 sowie Bohrungen 35 ... 40 dargestellt. Der Boden 8 ist ebenfalls als Kühlkörper ausgebildet und mit Kühlrippen versehen. An seiner Oberseite weist er eine Ausnehmung 41 auf, in welche an der Unterseite der Leiterplatte 9 eventuell überstehende Anschlußelemente des Sockeleinsatzes 7 hineinragen können, ohne den Boden 8 zu berühren. Der Boden 8 kann auch als Support oder Gegenlager benutzt werden, wenn ein Sockeleinsatz 7 mit Einpreßstiften verwendet wird oder mit Kontaktelementen, die durch Andrücken des Sockeleinsatzes 7 gegen die Leiterplatte 9 in ihren Führungen verklemmt werden. Wenn die Wärmekopplung zwischen Boden 8 und Sockelrahmen über die acht Befestigungsschrauben und die Kontaktstellen an der Leiterplatte 9 hinweg noch nicht ausreicht, können auf der Oberseite der Kanten des Bodens 8 wie auch auf der Unterseite der Teile 3 ... 6 des Sockelrahmens weitere, in Figur 1 nicht dargestellte Ausnehmungen als Depot für Wärmeleitpaste ange- bracht werden. Da auf beiden Seiten der Leiterplatte 9 Kühlkörper vorgesehen sind, wird die Gesamtbauhöhe des Sockels quasi auf beide Seiten der Leiterplatte 9 verteilt. Somit wird auf jeder Seite nur eine geringe Bauhöhe über der Leiterplatte 9 zur Realisierung der Entwärmung der integrier- ten Schaltung 1 benötigt. In bestimmten Fällen kann dies von entscheidender Bedeutung sein, beispielsweise wenn auf der Bestückseite der Leiterplatte 9 nur eine geringe Bauhöhe zulässig ist, die zur Entwärmung mit nur einem Kühlkörper auf der Bestückseite im lüfterlosen Betrieb nicht ausreichen würde. Für eine leichte Entnehmbarkeit der integrierten
Schaltung 1, z. B. zur Reparatur oder Aufrüstung des elektronischen Geräts, sind an den Teilen 3 ... 6 des Sockelrahmens schräg verlaufende Ausnehmungen 42, 43, 44 bzw. 45 vorhanden, in welche ein Aushebewerkzeug, beispielsweise eine Schraubendreherklinge, derart eingeführt werden kann, daß es die Unterseite der integrierten Schaltung 1 hintergreift. Gleichzeitig dienen die Teile 3 ... 6 eventuell als Gegen- lager, um eine Hebelwirkung zu erzeugen. Zur Lagesicherung des Sockeleinsatzes 7, d. h. damit dieser beim Ausziehen der integrierten Schaltung 1 nicht von der Leiterplatte 9 gelöst wird, sind an den Teilen 3 ... 6 des Sockelrahmens jeweils Stege, die in der Figur 1 verdeckt sind, vorgesehen, welche im montierten Zustand auf den Sockeleinsatz 7 nahezu völlig umlaufenden Kanten - in Figur 1 sind lediglich die Kanten 46 und 47 sichtbar - zu liegen kommen.
In Figur 2, einem Schnittbild durch einen montierten Sockel nach Figur 1, ist besonders gut die oben beschriebene Überlappung der Kragen 18 und 20 von Teilen 4 bzw. 6 des Sockelrahmens an den Seiten des Deckels 2 sichtbar. Deutlich wird auch die Verteilung der Gesamtbauhöhe des Sockels auf beide Seiten der Leiterplatte 9, wodurch eine jeweils niedrige Höhe auf Ober- und Unterseite bei guter Entwärmung der integrierten Schaltung 1 erreicht wird. Durch im Bereich des Sockelrahmens plazierte Kontaktstellen auf der Leiterplatte 9 kann der Sockelaufbau in das Ground-Konzept, d. h. die Führung der Schirm- und Bezugsmasse im elektronischen Gerät, eingebunden werden.
Die Figuren 3, 4 und 5 verdeutlichen verschiedene Varianten zur Klemmung eines Kontaktelementes im Sockeleinsatz nach dem Andrücken auf eine Leiterplatte 55. Dargestellt ist jeweils die Situation unmittelbar vor einem Andrücken. Kontaktelemente 56, 57 bzw. 58 sind jeweils mit einer Kontaktfeder 59 zur Kontaktierung des Anschlußelements einer einzusetzenden integrierten Schaltung versehen. In einen Kunststoff örper 60, 61 oder 62 werden die Kontaktelemente 56, 57 bzw. 58 von oben eingesetzt und durch eine Rastverbindung in ihrer Endlage gegen ein Herausfallen gesichert. Auf die Leiterplatte 55 angedrückt und dort befestigt werden die Kunststoffkörper 60, 61 und 62 jeweils mit einem Rahmen 63, der direkt auf der Leiterplatte befestigbar ist. Zur Erläuterung des Toleranzausgleichs sind in Figur 3 Maße A, B, C und D eingezeichnet. Um das Maß A sind die Kontaktelemente 56, 57 und 58 bei allen drei Varianten einer Klemmung in ihren Führungen verschieb- bar, um Höhentoleranzen der Anschlußelemente auf der Leiterplatte 55 ausgleichen zu können. Das Maß B bestimmt den Weg, um welchen die Kontaktelemente 56, 57 und 58 beim Andrücken der Sockeleinsätze gegen die Leiterplatte 55 aus ihrer Endlage im Kunststoffkörper 60, 61 bzw. 62 verschoben werden, um eine Klemmwirkung in der Führung zu erzeugen. Zur Lagesicherung des Sockeleinsatzes im Sockel ist am Rahmen 63 ein Steg 48 angebracht, dessen Unterseite auf der Oberseite einer Kante der Kunststoffkörper 60, 61 bzw. 62 der Sockeleinsätze aufliegt. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen sowie zur Erzeugung einer definierten Andruckkraft sind an der Oberseite der Kante der Kunststoffkörper 60, 61 und 62 jeweils nach oben weisende, dachkantförmige Fortsätze 49 vorgesehen. Beim Andrücken der Sockeleinsätze gegen die Leiterplatte 55 wird die Höhe D der Fortsätze um das Maß C zum Toleranz- ausgleich durch eine Verformung der Fortsätze verringert. In der Variante gemäß Figur 3 wird eine kraftschlüssige Klemmung des Kontaktelements 56 im Kunststoffkörper 60 erreicht, indem sich beim Andrücken ein umlaufender Kragen 64 des Kontaktelements 56 in eine konusförmige Schräge 65 des Kunststoff- körpers 60 hineindrückt und dort durch gegenseitiges Verklemmen gehalten wird. Eine formschlüssige Klemmung ergibt sich bei der Variante nach Figur 4, bei welcher ein zunächst hohlkegelförmiger Kragen 66 am Schaft des Kontaktelements 57 anliegt und beim Andrücken gegen die Leiterplatte 55 durch einen umlaufenden Kragen 67 des Kontaktelements 57 deformiert wird. Dadurch wird in dem Kunststoffteil 61 eine formschlüssige Verbindung zum Kragen 67 gebildet. Bei der in Figur 5 dargestellten dritten Variante ist das Kontaktelement 58 mit einem umlaufenden, deformierbaren Spitzkragen 68 versehen, der sich in das Kunststoffteil 62 hineindrückt und eine formschlüssige sowie kraftschlüssige Klemmung bewirkt. Bei allen drei in den Figuren 3, 4 und 5 dargestellten Varianten ist somit sichergestellt, daß beim Ausziehen einer integrierten Schaltung 1, die als PGA- oder SPGA-Bauelement ausgeführt sein kann, keine Kräfte auf die Lötstellen . an der Leiterplatte 55 wirken.
Ein Sockeleinsatz für eine Montage in Einpreßtechnik weist gemäß Figur 6 Einpreßstifte 51 mit Federelementen in ihrem Schaftbereich auf, die sich beim Einpressen in eine durchgehend metallisierte Bohrung einer Leiterplatte an die Innenseite der Bohrung andrücken. Eine Lötverbindung ist hierzu nicht erforderlich. Dagegen werden bei einem Sockel für Durchsteckmontage gemäß Figur 7 durch die metallisierten Öffnungen der Leiterplatte hindurchragende Anschlußstifte 52 durch Löten elektrisch mit Leiterbahnen der Leiterplatte verbunden. Auch Anschlußelemente 53 des in Figur 8 dargestellten Sockeleinsatzes werden an Anschlußflächen der Leiterplatte angelötet, die sich jedoch hier lediglich auf der Oberfläche der Leiterplatte befinden. Bei der hier verwendeten SMT (Surface Mounted Technology) ist es vorteilhaft, wenn der Sockeleinsatz durch Zentrierstifte 54, zu denen die Leiter- platte korrespondierende Bohrungen aufweist, vor dem Lötvorgang exakt positioniert wird. Auch bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 6 und 7 sind derartige Zentrierstifte hilfreich. Für einen Toleranzausgleich können bei der SGA-Ausführung gemäß Figur 8 oder einer BGA-Ausführung die Anschlußelemente 53 in Steckrichtung der Zentrierstifte 54 schwimmend gelagert sein. Durch entsprechende Gestaltung der Anschlußelemente und des Sockeleinsatzes kann dieser nach dem Lötprozeß durch den Sockelrahmen oder ein anderes Werkzeug auf die Leiterplatte gepreßt werden. Z. B. durch Klemmwirkung können die Anschlußelemente kraftschlüssig in ihrer Endlage im Sockeleinsatz zusätzlich befestigt werden. Ziehkräfte wirken danach nicht mehr auf die Lötanschlüsse.
Da durch das Abschirmgehäuse des Sockels und eventuell durch eine Masselage in der Leiterplatte eine in bezug auf elektromagnetische und elektrostatische Einflüsse hermetisch dicht abgeschlossene "Insel" gebildet wird, die wahlweise in ein Ground-Konzept fest eingebunden oder auch induktiv oder kapazitiv angekoppelt werden kann, lassen sich bei einer geänderten Formgebung mit vergrößertem Innenraum des Sockels oder im Freiraum 55 innerhalb des Sockeleinsatzes 7 weitere bezüglich elektromagnetischer Abschirmung kritische Bauelemente, z. B. Quarze, VCO- oder Taktschaltungen, in das Abschirmgehäuse integrieren. Dies ist besonders günstig bei Bauelementen, die der integrierten Schaltung funktionell zugeordnet sind.
Zur Vermeidung zu hoher Ausziehkräfte bei der Entnahme der integrierten Schaltung 1 können Sockeleinsätze verwendet werden, die auf der Seite der integrierten Schaltung als ZIF (Zero Insertion Force)- oder LIF (Low Insertion Force) - Version ausgeführt sind.
In vorteilhafter Weise kann der Sockel bei Austausch lediglich des Sockeleinsatzes 7 für integrierte Schaltungen unterschiedlicher Gehäusebauformen und unterschiedlicher elektrischer Anschlußelemente verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Sockel für eine integrierte Schaltung, der zur Montage auf einer Leiterplatte geeignet und mit einem Sockeleinsatz (7) versehen ist, durch den elektrische Verbindungen zwischen Anschlußelementen der integrierten Schaltung (1) und Anschlußelementen der Leiterplatte (9) herstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel ein zur Leiterplatte (9) hin einseitig offenes Abschirmgehäuse mit einem Rahmen (3 ... 6) und einem Deckel (2) zur Aufnahme der integrierten Schaltung (1) und des Sockeleinsatzes (7) aufweist, wobei der Deckel (2) zur Entnahme der integrierten Schaltung (1) geöffnet werden kann.
2. Sockel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockelrahmen (3 ... 6) auf der Leiterplatte (9) befestigbar ist und im montierten Zustand den Sockeleinsatz (7) in seiner Lage sichert.
3. Sockel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung des Sockelrahmens an der Leiterplatte Schrauben (28 ... 31) vorgesehen sind.
4. Sockel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich- net, daß der Sockelrahmen zur Lagesicherung des Sockeleinsatzes auf seiner Innenseite mit einem im wesentlichen umlaufenden Steg (48) versehen ist, an dessen Unterseite im montierten Zustand die Oberseite einer dazu korrespondierenden umlaufenden Kante (46, 47) des Sockeleinsatzes (7) an- liegt.
5. Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockelrahmen an seiner Innen- seite mit zumindest einer Ausnehmung (42 ... 45) , insbesondere einer Schräge, versehen ist, die für ein Aushebewerkzeug, insbesondere einen Schraubendreher, einen Zugriff zum Ausheben der integrierten Schaltung (1) ermöglicht.
6. Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockelrahmen rechteckig aus mehreren sich jeweils im wesentlichen entlang der geraden Kanten erstreckenden Teilen (3 ... 6) zusammengesetzt ist, wobei die Teile an den Stoßstellen, die sich im Bereich der Rahmenecken befinden, einander überlappen.
7. Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (2) als mit Kühlrippen versehener Kühlkörper für die integrierte Schaltung ausgebildet ist.
8. Sockel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockelrahmen als mit Kühlrippen versehener Kühlkörper ausgebildet ist.
9. Sockel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockelrahmen an den Auflageflächen des Deckels Kammern (21 ... 27) für Wärmeleitpaste zur thermischen Kopp- lung von Rahmen und Deckel aufweist.
10. Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sockelrahmen und Deckel an den Stoßstellen einander überlappen.
11. Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e nn z e i c hn e t , daß eine Bodenplatte ( 8 ) zur Montage auf der dem Rahmen und dem Deckel gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte (9) vorgesehen ist.
12. Sockel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (8) als mit Kühlrippen versehener Kühlkörper ausgebildet und im montierten Zustand durch Ausnehmungen (32, 33, 34) der Leiterplatte hindurch über den Sockelrahmen und/oder den Sockeldeckel mit der integrierten Schaltung wärmegekoppelt ist.
13. Sockel nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß er durch Einklemmen der Leiterplatte zwischen Sockelrahmen und Bodenplatte befestigbar ist.
14. Sockel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Sockelrahmen und Bodenplatte mit durch die Leiterplatte ragenden Schrauben (28 ... 31) zusammenschraubbar sind.
15. Sockel nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte eine Ausnehmung (41) für durch die Leiterplatte hindurchragende Anschlußelemente des Sockeleinsatzes (7) aufweist.
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