DE112008001916T5

DE112008001916T5 - Belastungsmechanismus für eine Fassung mit Kontaktgitteranordnung (LGA-Land Grid Array) für mobile Plattformen

Info

Publication number: DE112008001916T5
Application number: DE112008001916T
Authority: DE
Inventors: Vinayak Chandler Pandey; Mingji Midland Wang
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2010-06-10
Also published as: WO2009002728A2; KR20100024429A; US20090004902A1; JP2010532097A; KR101078958B1; US7766691B2; TWI352895B; TW200921346A; GB0921889D0; CN101689536A; CN101689536B; WO2009002728A3; GB2463192B; GB2463192A; JP5520217B2

Abstract

Verfahren, das aufweist:
Ausüben einer ersten Druckbelastung direkt auf eine obere Fläche eines Chips, der auf einem Gehäusesubstrat mit Kontaktflächenanordnung (LGA – Land Grid Array) angeordnet ist; und
Ausüben einer zweiten Druckbelastung direkt auf eine obere Fläche des LGA-Gehäusesubstrats.

Description

HINTERGRUND
Halbleitereinheiten, so wie Mikroprozessor-Chips, werden üblicherweise auf einem Gehäusesubstrat angebracht, und an einer gedruckten Leiterkarte (PCB – Printed Circuit Board), so wie einer Hauptplatine, über eine Fassung befestigt. Die Fassung bildet eine Schnittstelle mit Verbindungen auf dem Gehäuse, um Leistung zu und Signale von dem Gehäuse (und der Halbleitereinheit) zu anderen Einheiten zu transportieren. Es gibt mehrere Technologien zum Herstellen von Verbindungen zwischen der Fassung und dem Gehäuse, einschließlich der Kontaktstift-Rasteranordnung (PGA – Pin Grid Array), der Kugelgitteranordnung (BGA – Ball Grid Array) und der Kontaktgitteranordnung (LGA – Land Grid Array).
Ein typisches LGA-Gehäuse für Desktop-Plattformen umfasst einen integrierten Wärmeverteiler (IHS – Integrated Heat Spreader), der den Halbleiterchip und im Wesentlichen das gesamte Gehäusesubstrat abdeckt. Eine Druckbelastung kann auf den IHS aufgebracht werden, um sicherzustellen, dass das LGA-Gehäuse eine zuverlässige elektrische Verbindung zu der Fassung und der gedruckten Leiterkarte hat.
Mobile Plattformen, so wie Notebook- oder Laptop-Computer oder andere tragbare elektronische Geräte können aufgrund von Höhenbeschränkungen in dem System nicht in der Lage sein, ein LGA-Gehäuse für einen Desktop zu verwenden, das einen integrierten Wärmeverteiler umfasst.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein besseres Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann aus der folgenden genauen Beschreibung im Zusammenhang mit den folgenden Zeichnungen erhalten werden, wobei:
1A–1D Veranschaulichungen eines Wärmerohres mit zusammendrückbaren Blattfedern gemäß einigen Ausführungsformen sind.
2 ist eine Veranschaulichung einer Explosionsansicht einer Wärmerohranordnung, die einen über Hebel betätigten Lastmechanismus gemäß einigen Ausführungsformen verwendet.
3 ist eine Veranschaulichung eines mit Hebel betätigten Belastungsmechanismus gemäß einigen Ausführungsformen.
4 ist eine Veranschaulichung einer Explosionsansicht einer Wärmerohranordnung, die gemäß einigen Ausführungsformen eine Schraubenverlagerung verwendet.
5 ist eine Veranschaulichung einer Rückplatte gemäß einigen Ausführungsformen.
6 ist eine Veranschaulichung einer vorbelasteten Federanordnung gemäß einigen Ausführungsformen.
7 ist eine Veranschaulichung einer Anordnung aus gedruckter Leiterkarte und Fassung, die gemäß einigen Ausführungsformen über eine Rückplatte gebracht worden ist.
8 ist eine Veranschaulichung einer Oberseitenbelastung, für die eine obere Platte gemäß einigen Ausführungsformen eingesetzt wird.
9A–9B sind Veranschaulichungen einer Rückplatte für eine Belastung gemäß einigen Ausführungsformen.
10A–10B sind Veranschaulichungen einer Anordnung aus gedruckter Leiterkarte und Fassung, wobei gemäß einigen Ausführungsformen eine Rückplatte für das Belasten verwendet wird.
11A und 11B sind Veranschaulichungen einer Seitenansicht einer Fassungsanordnung, bei der eine Rückplatte und eine obere Platte zum Belasten, zum Vorbelasten und zum Nachbelasten gemäß einigen Ausführungsformen verwendet wird.
12 ist eine Veranschaulichung eines mit einem Hebel betätigten Belastungsmechanismus, um eine Druckbelastung auf ein Gehäuse gemäß einigen Ausführungsformen auszuüben.
13 ist eine Veranschaulichung einer Seitenansicht eines mit Hebel betätigten Belastungsmechanismus, um eine Druckbelastung auf ein Gehäuse gemäß einigen Ausführungsformen auszuüben.
14 ist eine Veranschaulichung einer Explosionsansicht eines mit Hebel betätigten Belastungsmechanismus gemäß einigen Ausführungsformen.
15 ist eine Veranschaulichung einer Druckbelastung, die auf ein Gehäuse ausgeübt wird, wobei ein mit Hebel betätigter Belastungsmechanismus gemäß einigen Ausführungsformen verwendet wird.
16 ist eine Veranschaulichung einer Rückplatte, die an einer gedruckten Leiterkarte gemäß einigen Ausführungsformen befestigt ist.
17 ist eine Veranschaulichung einer deformierbaren oberen Platte, die über ein Gehäuse, eine Fassung, eine gedruckte Leiterkarte und eine Rückplatte gemäß einigen Ausführungsformen gebracht worden ist.
18 ist eine Veranschaulichung eines Wärmerohres für ein LGA-Gehäuse gemäß einigen Ausführungsformen.
19 ist eine Veranschaulichung eines Wärmerohres, das eine Druckbelastung auf einen Chip gemäß einigen Ausführungsformen ausübt.
20 ist eine Veranschaulichung eines LGA-Rückhaltemechanismus gemäß einigen Ausführungsformen.
21 ist eine Explosionsansicht einer LGA-Rückhaltemechanismusanordnung gemäß einigen Ausführungsformen.
22 ist eine Veranschaulichung eines LGA-Rückhaltemechanismus gemäß einigen Ausführungsformen.
23 ist eine Veranschaulichung eines LGA-Rückhaltemechanismus gemäß einigen Ausführungsformen.
Es wird verstanden werden, dass aus Gründen der Einfachheit und Klarheit der Veranschaulichung Elemente, die in den Figuren dargestellt sind, nicht notwendigerweise massstabsgetreu gezeichnet worden sind. Zum Beispiel können aus Gründen der Klarheit die Abmessungen einiger der Elemente in Bezug auf andere Elemente übertrieben sein. Weiter, wenn es als zweckmäßig betrachtet wird, sind Bezugsziffern über die Figuren hinweg wiederholt worden, um entsprechende oder analoge Elemente zu bezeichnen.
GENAUE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung sind zahlreiche bestimmte Einzelheiten aufgeführt. Es wird jedoch verstanden, dass die Ausführungsformen der Erfindung ohne diese bestimmten Einzelheiten in die Praxis umgesetzt werden können. In anderen Fällen sind gut bekannte Schaltungen, Strukturen und Techniken nicht in Einzelheiten gezeigt worden, um ein Verständnis dieser Beschreibung nicht zu erschweren.
Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform”, „beispielhafte Ausführungsform”, „verschiedene Ausführungsformen” usw. geben an, dass die so beschriebene(n) Ausführungsform(en) der Erfindung bestimmte Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften umfassen kann/können, dass jedoch nicht notwendigerweise jede Ausführungsform die bestimmten Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften umfasst. Weiter können einige Ausführungsformen manche, alle oder keine der Merkmale, die für andere Ausführungsformen beschrieben sind, haben.
In der folgenden Beschreibung und in den Ansprüchen können die Ausdrücke „gekoppelt” und „verbunden”, zusammen mit ihren Ableitungen, verwendet werden. Es sollte verstanden werden, dass diese Ausdrücke nicht als Synonyme füreinander gedacht sind. Statt dessen wird bei bestimmten Ausführungsformen „verbunden” verwendet, um anzugeben, dass zwei oder mehr Element ein direktem körperlichen oder elektrischen Kontakt miteinander sind. „Gekoppelt” wird verwendet, um anzugeben, dass zwei oder mehr Elemente zusammenarbeiten oder miteinander Wechselwirken, dass sie jedoch in direktem körperlichen oder elektrischen Kontakt sein können oder nicht.
1A–1D sind Veranschaulichungen eines Wärmerohres 102 mit komprimierbaren Blattfedern gemäß einigen Ausführungsformen. 1A veranschaulicht eine dreidimensionale Drauf/Seitenansicht eines Wärmerohres 102: Das Wärmerohr 102 kann eine leitende Platte 104 an einem Ende haben, um Wärme von einem Prozessor oder einer anderen wärmeerzeugenden Komponente zu einer Wärmesenke 106 an dem anderen Ende des Wärmerohres 102 zu übertragen. Bei einigen Ausführungsformen kann die leitende Platte 104 eine metallische Platte mit einer Dicke von ungefähr 0.5 bis 2 mm sein. Die leitende Platte 104 hat eine obere Fläche 108 und eine untere Fläche 110. Die obere Fläche 108 der leitenden Platte kann mit dem Wärmerohr 102 verbunden sein. Die untere Fläche 110 der leitenden Platte kann zwei oder mehr Blattfedern 112 umfassen, um einen Kontakt mit einem Halbleiter-Gehäusesubstrat herzustellen und eine Druckbelastung auf dieses auszuüben. Die leitende Platte kann mich eine Vielzahl von Durchgangslöchern 114 aufweisen. Die Durchgangslöcher 114 können verwendet werden, um das Wärmerohr 102 an einer Komponente auf einer gedruckten Leiterkarte zu befestigen, so wie einer elektronischen Komponente, die einer Fassung mit einer Kontaktflächenanordnung (LGA) sitzt.
1B veranschaulicht eine Seitenansicht des Wärmerohres 102 der 1A. Wie es oben beschrieben worden ist, sind Blattfedern 112 an der unteren Fläche 110 der leitenden Platte 104 des Wärmerohres angebracht. Die Blattfedern 112 können verwendet werden, um eine Druckbelastung direkt auf ein Gehäusesubstrat auszuüben, das in einer LGA-Fassung sitzt. Bei manchen Ausführungsformen können die Blattfedern 112 aus Metall sein. Die Blattfedern können bei einigen Ausführungsformen eine Dicke von ungefähr 0.5 mm haben und können in der Lage sein, eine Belastung zu erzeugen, die eine Größe von ungefähr 60 lbf (Pfund-Kraft) auf ein Gehäusesubstrat ausübt. Blattfedern mit einer Dicke größer als 0.5 mm können in der Lage sein, eine Belastung zu erzeugen, die größer als 60 lbf ist. Wenn die Blattfedern zusammengedrückt sind, können sie vollständig eben oder nahezu vollständig eben sein, so dass sie die strengen Höheerfordernisse für mobile Plattformen erfüllen. Bei einigen Ausführungsformen kann ein anderer Typ Feder an der unteren Fläche der leitenden Platte 104 angeordnet sein, um eine Druckbelastung direkt auf ein Gehäusesubstrat auszuüben.
1C veranschaulicht eine Vorderansicht des Wärmerohres 102 der 1A. Die Blattfedern 112 können voneinander mit einem Abstand d getrennt sein. Bei einigen Ausführungsformen kann der Abstand d ein Abstand sein, der größer ist als die Breite eines Halbleiterchips, der auf einem LGA-Gehäuse angebracht ist. Somit können die Blattfedern den Halbleiterchip überspannen und Kontakt nur mit einer oberen Fläche des LGA-Gehäuses herstellen, so dass eine Druckbelastung direkt auf die obere Fläche des Gehäusesubstrats ausgeübt wird. Die untere Fläche 110 der leitenden Platte 104 kann einen direkten Kontakt mit der oberen Fläche eines Halbleiterchips herstellen, so dass eine Druckbelastung direkt auf die obere Fläche des Halbleiterchips ausgeübt wird.
1D veranschaulicht eine dreidimensionale Ansicht eines Wärmerohres 102 von unten/von der Seite. Wie oben in den 1A–1C veranschaulicht und beschrieben worden ist, sind Blattfedern 112 am Boden 110 der leitenden Platte 104 angebracht. Die Blattfedern 112 sind einen Abstand d getrennt, der größer als eine Breite eines Chips ist, der auf einem LGA-Gehäuse angeordnet ist. Die Blattfedern 112 können an ihrem Ort durch Rückhaltemechanismen 116 für die Blattfedern gehalten werden. Ein Rückhaltemechanismus 116 für die Blattfedern kann jedes Ende einer Blattfeder 112 an seinem Ort halten. Der Rückhaltemechanismus 116 kann eine gewisse Bewegung der Blattfeder 112 erlauben, so dass sich die Blattfeder abflachen kann, wenn sie zusammengedrückt wird, so dass sie eine Druckbelastung auf ein LGA-Gehäusesubstrat ausübt.
2 ist eine dreidimensionale Explosionsansicht, die den Einbau des Wärmerohres 102 der 1A–1D auf einer gedruckten Leiterkarte veranschaulicht, wobei ein mit Hebel betätigter Belastungsmechanismus verwendet wird. Eine gedruckte Leiterkarte 200 hat eine Fassung 202 mit Kontaktflächenanordnung (LGA), die auf einer oberen Fläche 214 der gedruckten Leiterkarte angeordnet ist. Eine gedruckte Leiterkarte kann Komponenten haben, die auf einer oberen Fläche ebenso wie auf einer unteren Fläche angeordnet sein können, wie es jedoch hierin beschrieben ist, ist die obere Fläche der gedruckten Leiterkarte die Fläche, auf der eine LGA-Fassung angebracht ist. Ein LGA-Gehäuse 203 sitzt in der LGA-Fassung 202. Das LGA-Gehäuse umfasst ein LGA-Gehäusesubstrat 204 und einen Halbleiterchip 206, der auf einer oberen Fläche des LGA-Gehäusesubstrats 204 angeordnet ist. Bei einigen Ausführungsformen kann der Halbleiterchip ein Mikroprozessor, ein Chipsatz, eine Speichereinheit oder ein anderer Typ einer elektronischen Komponente sein. Bei manchen Ausführungsformen können mehrere Halbleiterchips 206 auf einer oberen Fläche des LGA-Gehäusesubstrats 204 angeordnet sein. Bei manchen Ausführungsformen kann eine Schicht aus einem thermischen Grenzflächenmaterial (TIM – Thermal Interface Material) auf die obere Seite des Halbleiterchips 206, zwischen den Halbleiterchip und die leitende Platte 104 des Wärmerohres 102, gebracht werden.
Ein mit einem Hebel betätigter Belastungsmechanismus 208 kann über der LGA-Fassung 202 angebracht sein. Bei einigen Ausführungsformen kann, wenn zusammengebaut ist, die LGA-Fassung 202 innerhalb des mit Hebel betätigten Belastungsmechanismus 208 sitzen. Der mit Hebel betätigte Belastungsmechanismus 208 kann einen Betätigungshebel 210 umfassen, der um eine Achse 211 schwenken kann, um das Wärmerohr 102 an seinem Ort zu halten und um getrennte Druckbelastungen auf den Chip 206 und auf das Gehäusesubstrat 204 auszuüben.
Bei einigen Ausführungsformen kann eine optionale Rückplatte 218 auf einer unteren Fläche 216 auf einer gedruckten Leiterkarte 200 direkt unterhalb der LGA-Fassung 202 angeordnet sein. Die Rückplatte 218, die LGA-Fassung 202 und der mit Hebel betätigte Belastungsmechanismus 208 können miteinander ausgerichtet sein. Die Rückplatte 218 kann der gedruckten Leiterkarte 200 in dem Bereich unter der und/oder um die LGA-Fassung 202 Steifigkeit verleihen.
Die Rückplatte 218, die gedruckte Leiterkarte 200 und der mit Hebel betätigte Belastungsmechanismus 208 können aneinander gesichert sein, indem Befestigungsmechanismen 212 verwendet werden. Befestigungsmechanismen 212 können Schrauben, Mutter und Bolzen, Rastverbindungen, Clips oder jedwede andere Befestigungsmechanismen mit Durchgangsloch sein, die für die Verwendung bei einem Zusammenbauprozess einer gedruckten Leiterkarte geeignet sind.
Die leitende Platte 104 des Wärmerohres 102 kann in den mit Hebel betätigten Belastungsmechanismus 208 gesetzt werden, nachdem der mit Hebel betätigte Belastungsmechanismus 208 an der gedruckten Leiterkarte 200 befestigt worden ist.
3 veranschaulicht die Anordnung der 2 gemäß einigen Ausführungsformen. Nachdem der mit Hebel betätigte Belastungsmechanismus 208 an der gedruckten Leiterkarte 200 befestigt worden ist, kann die leitende Platte 104 des Wärmerohres 102 in den mit Hebel betä tigten Belastungsmechanismus 208 gesetzt werden. Die Hebel 210 des Rückhaltemechanismus 208 können dann betätigt werden 220. Bei einigen Ausführungsformen können die Hebel 210 an einen Ort unter Clips 222 rasten. Wenn die Hebel 210 an ihrem Ort über der leitenden Platte 104 gesichert sind, kann ein Belastungsbereich der Hebel 224 den Kontakt mit der leitenden Platte 104 herstellen und auf diese eine Belastung ausüben. Die Blattfedern 112 der leitenden Platte werden die obere Fläche des LGA-Gehäusesubstrats berühren (2, 204) und können vollständig oder nahezu vollständig zusammengedrückt sein, um eine Druckbelastung von ungefähr 60–80 lbf direkt auf das LGA-Gehäusesubstrat auszuüben. Die untere Fläche der leitenden Platte 104 wird die obere Fläche des Chip (2, 206) berühren und kann eine Druckbelastung von ungefähr 30–40 lbf direkt auf den Chip ausüben. Wenn daher die Hebel 210 vollständig betätigt und gesichert sind, kann eine Gesamtbelastung von ungefähr 90–120 lbf auf den Chip und auf das Gehäusesubstrat durch die leitende Platte 104 bzw. die Blattfedern 112 ausgeübt werden.
4 ist eine dreidimensionale Explosionsansicht, die den Zusammenbau des Wärmerohres 102 der 1A–1D mit einer gedruckten Leiterkarte veranschaulicht, wobei ein Belastungsmechanismus mit Schraubenverlagerung verwendet wird. Wie oben mit Bezug auf die 2 beschrieben worden ist, hat die gedruckte Leiterkarte 200 eine LGA-Fassung 202, die auf einer oberen Fläche der gedruckten Leiterkarte angeordnet ist. Ein LGA-Gehäuse sitzt in der LGA-Fassung 202, wobei das LGA-Gehäuse ein Gehäusesubstrat 204 und einen Halbleiterchip 206, der auf dem Gehäusesubstrat 204 angeordnet ist, umfasst.
Eine Rückplatte 402 kann auf der unteren Seite der gedruckten Leiterkarte 200, direkt unterhalb der LGA-Fassung, angeordnet sein. Die Rückplatte kann Aufnahmen 404 für Befestigungselemente umfassen, die sich bei einigen Ausführungsformen teilweise oder vollständig durch Löcher 405 in der gedruckten Leiterkarte 200 erstrecken können. Die leitende Platte 104 des Wärmerohres 102 kann an der gedruckten Leiterkarte 200 und der Rückplatte 402 mit Befestigungselementen 406 befestigt werden. Die Befestigungselemente 406 können sich durch Durchgangslöcher 114 in der leitenden Platte 104 erstrecken und können in Aufnahmen 404 für Befestigungselemente an der Rückplatte 402 aufgenommen werden. Bei einigen Ausführungsformen können die Befestigungselemente 406 Schrauben sein.
Wenn die Befestigungselemente 406 in Aufnahmen 404 für Befestigungselemente in der Rückplatte 402 angeordnet sind und festgezogen werden, kann eine untere Fläche der leitenden Platte 104 einen Kontakt mit dem Chip 206 herstellen und eine Druckbelastung auf diesen ausüben, und die Blattfedern 112 können einen Kontakt mit dem Gehäusesubstrat 204 herstellen und eine Druckbelastung auf dieses ausüben. Die Blattfedern 112 können vollständig oder nahezu vollständig zusammengedrückt sein, so dass sie eine Druckbelastung von ungefähr 60–80 lbf direkt auf das LGA-Gehäusesubstrat 204 ausüben. Die untere Fläche der leitenden Platte 104 kann eine Druckbelastung von ungefähr 30–40 lbf direkt auf den Chip ausüben. Wenn daher die Befestigungselemente oder Schrauben 406 auf einen vorbestimmten Wert festgezogen werden, kann eine Gesamtbelastung von ungefähr 90–120 lbf auf den Chip und auf das Gehäusesubstrat ausgeübt werden.
5 ist eine Veranschaulichung einer Rückplatte, welche vorbelastete Federanordnungen gemäß einigen Ausführungsformen umfasst. Bei manchen Ausführungsformen kann eine Belastung ausgeübt werden, indem eine obere Platte auf der Oberseite eines LGA-Gehäusesubstrats aufgelegt wird, auf die eine untere Platte 502 reagiert. Die untere Platte kann vorbelastete Federanordnungen 504 an jeder der vier Ecken der unteren Platte 502 umfassen.
6 ist eine Veranschaulichung eines Querschnitts der vorbelasteten Federanordnung 504 der 5 gemäß einigen Ausführungsformen. Die vorbelastete Federanordnung 504 umfasst einen inneren Bereich 508 und einen äußeren Bereich 510. Der innere Bereich 508 und der äußere Bereich 510 können sich in Bezug aufeinander bewegen, wenn eine Feder 506 innerhalb der Federanordnung 504 zusammengedrückt oder entlastet wird. Jede Federanord nung kann vorbelastet werden, um eine Druckbelastung von ungefähr 5–10 lbf auszuüben. Wenn insgesamt vier vorbelastete Federanordnungen verwendet werden, kann die gesamte Druckbelastung, die auf ein LGA-Gehäusesubstrat von den Federanordnungen ausgeübt wird, ungefähr 20–40 lbf sein.
7 ist eine Veranschaulichung einer Anordnung aus gedruckter Leiterkarte und LGA-Fassung, die gemäß einigen Ausführungsformen über die Rückplatte 502 der 5 gebracht sind. Die Rückplatte 502 befindet sich auf einer unteren Seite einer gedruckten Leiterkarte 200, direkt unterhalb einer LGA-Fassung 202. Ein LGA-Gehäuse, das ein LGA-Gehäusesubstrat 204 und einen Halbleiterchip 206 umfasst, kann in die Fassung 202 gebracht werden. Die vorbelasteten Federanordnungen 504 können zwischen die Rückplatte 502 und ein Computerchassis 520 gebracht werden, das sich unterhalb und parallel zu der gedruckten Leiterkarte befindet. Die vorbelasteten Federanordnungen können das Chassis 520, die Rückplatte 502 und die gedruckte Leiterkarte 200 verbinden.
Eine Druckbelastung kann auf die obere Seite des LGA-Gehäuses 204 ausgeübt werden, indem eine obere Platte über das LGA-Gehäuse, die vorbelasteten Federn und die untere Platte der 4 gebracht wird, wie es in der 8 veranschaulicht ist. Die obere Platte 512 kann eine starre Platte oder eine flexible Platte sein. Bei manchen Ausführungsformen kann die obere Platte 512 an die untere Platte 502 und/oder die vorbelasteten Federn (7, 504) mit Befestigungselemente 514 gekoppelt sein, die Schrauben oder andere Befestigungsmechanismen sein können. Die obere Platte 512 kann einen Leerbereich oder eine Öffnung 516 umfassen, so dass die obere Platte nicht den gesamten Bereich des Chips 206 abdeckt. Die obere Platte braucht auch nur die obere Fläche des Gehäusesubstrats 204 zu berühren, so dass eine Druckbelastung direkt auf das Gehäusesubstrat 204 ausgeübt wird. Ein Wärmerohr kann an der Oberseite des Chips 206 befestigt werden und kann eine Druckbelastung direkt auf den Chip ausüben. Bei machen Ausführungsformen kann die obere Platte 512 durch ein Wärme rohr ersetzt sein. das auf Druck arbeitende Blattfedern hat, so wie das der 1A–D, um eine getrennte Druckbelastung auf das Gehäusesubstrat und auf den Chip auszuüben.
9A–9B sind Veranschaulichungen einer Rückplatte für das Belasten gemäß einigen Ausführungsformen. 9A veranschaulicht eine Seitenansicht einer Rückplatte 902 gemäß einigen Ausführungsformen. Die Rückplatte 902 kann einen Ansatz 910 an jeder Ecke der Platte haben, wobei jeder Ansatz einen Biegewinkel 906 hat. Der Biegewinkel 906 des Ansatzes 910 kann durch die Größe der Belastung festgelegt werden, die für die Rückplatte 902 erforderlich ist. Ein größerer Biegewinkel wird für eine größere Belastung sorgen, während ein kleinerer Biegewinkel für eine geringere Belastung sorgen wird. Abhängig von der gewünschten Belastung kann der Biegewinkel bei einigen Ausführungsformen zwischen ungefähr 5 und 30 Grad liegen. Jeder Ansatz 910 kann auch ein Befestigungselement 904 umfassen, die bei einige Ausführungsformen eine unverlierbare Schraube sein kann.
9B veranschaulicht eine dreidimensionale Ansicht der Rückplatte 902 der 9A. Die Rückplatte 902 hat Ansätze 910 an jeder Ecke, wobei jeder Ansatz 910 um einen Winkel mit Bezug auf die Platte gebogen ist und ein Befestigungselement 904 umfasst. Die Rückplatte kann bei einigen Ausführungsformen auch eine Mittelöffnung oder einen Leerraum 908 umfassen. Diese Öffnung 908 kann vorgesehen sein, um Raum auf der Rückseite der Hauptplatine zur Verfügung zu stellen, in dem Kondensatoren und/oder weitere passive Komponenten unterhalb der LGA-Fassung angebracht werden können.
10A–10B sind Veranschaulichungen einer Anordnung aus gedruckter Leiterkarte und Fassung, bei der die Rückplatte der 9A–9B gemäß einigen Ausführungsformen für das Belasten verwendet wird. 10A zeigt die Rückplatte 902 ausgerichtet unter einer LGA-Fassung 202 auf einer gedruckten Leiterkarte 200. Schrauben oder Befestigungselemente 904 können mit Löchern 905 in der gedruckten Leiterkarte ausgerichtet sein. Nachdem die Rückplatte 902 und die Befestigungselemente 904 unter der gedruckten Leiterkarte 200 aus gerichtet sind, kann eine obere Platte 912 über die LGA-Fassung 202 und das LGA-Gehäusesubstrat 204 gebracht werden, wie es in der 10B gezeigt ist. Die obere Platte 912 kann eine Öffnung 914 für den Chip 206 umfassen, so dass die obere Platte 912 nicht den gesamten Bereich des Chips 206 abdeckt. Löcher 916 in der oberen Platte 912 können mit Befestigungselementen oder Schrauben 904 ausgerichtet werden.
11A und 11B sind Veranschaulichungen einer weggeschnittenen Seitenansicht einer Fassungsanordnung, bei der die Rückplatte und die obere Platte der 9A–B und 10A–B zum Vorbelasten und Nachbelasten verwendet werden. Wie in 11A veranschaulicht, hat, bevor die Schrauben oder Befestigungselemente 904 festgezogen werden und eine Belastung auf das Gehäusesubstrat ausgeübt wird, die Rückplatte 902 einen Biegewinkel 906 an jedem Ansatz 910. Wenn die Schrauben oder Befestigungselemente 904 angezogen sind, werden die gewinkelten Ansätze 910 abgeflacht, so dass eine Druckbelastung auf das Gehäusesubstrat 204 ausgeübt wird. Die obere Platte 912 kann steifer sein als die Rückplatte 902 und muss sich daher nicht deformieren, wenn eine Belastung ausgeübt wird.
Bei einigen Ausführungsformen kann eine getrennte Druckbelastung auf die obere Fläche des Chip ausgeübt werden, die durch die Öffnung in der oberen Platte 912 freiliegt. Die Druckbelastung kann zum Beispiel durch ein Wärmerohr ausgeübt werden, dass an den Chip gekoppelt ist.
12 ist eine Veranschaulichung eines mit Hebel betätigten Belastungs- und Rückhaltemechanismus, um gemäß einigen Ausführungsformen eine Druckbelastung auf ein Gehäuse auszuüben. Der Mechanismus kann zwei Rückhaltehebelmodule, 1201 und 1203, umfassen. Die Rückhaltehebelmodule 1201, 1203 können auf einer gedruckten Leiterkarte 200 aufgebaut sein, eines auf jeder Seite einer LGA-Fassung 202. Der Belastungs- und Rückhaltemechanismus kann an der gedruckten Leiterkarte mit Befestigungselementen 1208 befestigt sein, die bei einigen Ausführungsformen Schrauben sein können.
Das Modul 1201 kann einen Hebel 1202 mit einem Mittelbereich 1206 umfassen, der sich von der Hebelachse weg erstreckt, so dass er die obere Fläche eines LGA-Gehäusesubstrats berühren kann, wenn der Hebel 1202 voll betätigt ist. Das Modul 1203 kann einen kürzeren Hebel 1204 mit einem Mittelbereich 1206 umfassen, der sich von der Hebelachse hinaus erstreckt, um die obere Fläche eines LGA-Gehäusesubstrats 204 zu berühren, wenn die Hebel vollständig betätigt sind. Die obere Fläche des LGA-Gehäuses 204 kann Kontaktflächen 1210 umfassen, auf denen die mittleren Bereiche 1206 der Hebel 1202, 1204 ruhen werden, so dass eine Druckbelastung auf das Substrat 204 ausgeübt wird.
13 ist eine Veranschaulichung einer Seitenansicht des mit Hebel betätigten Belastungsmechanismus der 12 gemäß einigen Ausführungsformen. Eine Rückplatte 1212 kann an der gedruckten. Leiterkarte 200 direkt unterhalb der LGA-Fassung 202 und der BElastungs/Rückhaltemodule 1201, 1203 befestigt sein. Die Rückplatte kann für eine reaktive Kraft auf die Belastung, die durch die mittleren Bereiche 1206 der Hebel ausgeübt wird, sorgen. Der Hebel 1202 kann einen kleineren Hebel 1204 treiben, so dass eine Druckbelastung auf die obere Fläche eines LGA-Gehäuses 204 mit den mittleren Bereichen 1206 der Hebel ausgeübt wird.
14 ist eine Veranschaulichung einer Explosionsansicht des mit Hebel betätigbaren Belastungsmechanismus der 12–13 gemäß einigen Ausführungsformen. Wie es oben mit Bezug auf die 12 und 13 beschrieben ist, kann der Belastungsmechanismus zwei Module umfassen, ein Modul 1203 mit einem kürzeren Hebel 1204, ein Modul 1201 mit einem längeren Hebel 1202. Die Module 1201, 1203 können an einer gedruckten Leiterkarte 200 auf jeder Seite einer LGA-Fassung 202 befestigt werden. Schrauben oder andere Befestigungselemente 1208 können verwendet werden, um den Rückhaltemechanismus an der gedruckten Leiterkarte zu befestigen. Die Befestigungselemente oder Schrauben 1208 können in Aufnahmen 1214 für Befestigungselemente eingesetzt werden, die in eine Rückplatte 1212 integriert sind, welche sich auf der Unterseite der gedruckten Leiterkarte 200 direkt unterhalb der Fassung 202 befindet.
15 ist eine Veranschaulichung einer Druckbelastung, die auf ein Gehäuse ausgeübt wird, wobei der mit Hebel betätigte Belastungsmechanismus der 12–14 gemäß einigen Ausführungsformen verwendet wird. Wenn der Hebel 1202 geschlossen wird, treibt er den Hebel 1204 ebenso in die geschlossene Position. Die Mittelbereiche 1206 der Hebel 1202 und 1204 liegen in Kontakt mit den Bereichen 1210 auf der oberen Fläche eines LGA-Gehäusesubstrats 204 und üben eine Druckbelastung auf das Substrat aus. Auf die Druckbelastung, die auf das Gehäusesubstrat 204 durch die Bereiche 106 der Hebel ausgeübt wird, kann durch eine Rückplatte reagiert werden, die an den Belastungsmechanismus auf der unteren Seite der gedruckten Leiterkarte 200 gekoppelt ist. Bei einigen Ausführungsformen kann eine zweite Druckbelastung auf eine obere Fläche des Chips 206 zum Beispiel durch ein Wärmerohr ausgeübt werden.
16 ist eine Veranschaulichung einer Rückplatte, die gemäß einigen Ausführungsformen an einer gedruckten Leiterkarte befestigt ist. Die Rückplatte 1602 kann an einer gedruckten Leiterkarte 200 unterhalb einer LGA-Fassung 202 befestigt werden, indem obere Anbauschrauben 1604 oder ein anderer Befestigungsmechanismus verwendet wird. Die Rückplatte 1602 kam vorgesehen sein, um auf eine Belastung zu reagieren, die durch eine deformierbare obere Platte ausgeübt wird, wie es in der 17 veranschaulicht wird.
17 ist eine Veranschaulichung einer deformierbaren oberen Platte 1606 gemäß einigen Ausführungsformen. Die deformierbare obere Platte 1606 kann über die Rückplatte 1602, die gedruckte Leiterkarte 200 und die LGA-Fassung 202 der 16 gebracht werden. Wenn sie an Ort und Stelle gesichert ist, kann die deformierbare obere Platte 1606 eine Belastung auf das LGA-Gehäusesubstrat 204 ausüben. Die deformierbare obere Platte 1606 kann eine Öff nung für den Chip 206 umfassen, so dass jedwede Belastung, die durch die obere Platte 1606 ausgeübt wird, nur auf das Gehäusesubstrat 204 und nicht auf den Chip 206 ausgeübt wird.
18 ist eine Veranschaulichung eines Wärmerohres für ein LGA-Gehäuse gemäß einigen Ausführungsformen. Das Wärmerohr 1610 oder eine andere thermische Lösung kann über die obere Platte 1606 der 17 gebracht werden und kann an der oberen Platte befestigt werden, indem dieselben Befestigungselemente 1604 verwendet werden, die eingesetzt werden, um die obere Platte 1606 an der unteren Platte 1602 zu befestigen. Bei einigen Ausführungsformen können die Befestigungselemente 1604 Schrauben oder Bolzen mit einem mittleren,, mit Gewinde versehenem Freiraum sein, um die Schrauben oder Bolzen-Befestigungselemente 1616 des Wärmerohres 1610 aufzunehmen. Das Wärmerohr 1610 kann eine leitende Platte 1612 mit einer unteren Fläche 1614 umfassen. Wenn die Befestigungselemente 1616 an den Befestigungselementen 1604 gekoppelt sind und festgezogen werden, kann die untere Fläche 1614 der leitenden Platte 1612 den Kontakt mit einem Chip 206 auf einem LGA-Gehäuse herstellen und eine Druckbelastung auf eine obere Fläche eines Chip ausüben.
Somit kann eine Druckbelastung direkt auf das LGA-Gehäusesubstrat 204 durch die obere Platte 1606 ausgeübt werden, während eine getrennte Druckbelastung direkt auf die obere Fläche des Chip 206 durch das Wärmerohr 1610 ausgeübt wird. 19 veranschaulicht eine leitende Platte 1612 eines Wärmerohres 1610, die eine Druckbelastung auf einen Chip ausübt, der an einem LGA-Gehäuse angebracht ist, während eine deformierbare obere Platte 1606 eine getrennte Druckbelastung auf das LGA-Gehäusesubstrat gemäß einigen Ausführungsformen ausübt, wie es oben mit Bezug auf die 16–18 beschrieben ist.
20 ist eine Veranschaulichung eines Rückhalte- und Belastungsmechanismus für ein LGA-Gehäuse gemäß einigen Ausführungsformen. Der Rückhaltemechanismus umfasst drei Teile. Die erste Hälfte 2001 des Rückhaltemechanismus umfasst einen Hebel 2002 und einen Klinkenbereich 2012 des Hebels. Die zweite Hälfte 2003 des Rückhaltemechanismus umfasst eine Öffnung oder einen Schlitz 2008, um eine Belastungsplatte 2004 an ihrem Ort zu halten. Die Belastungsplatte 2004 hat eine mittlere Öffnung 2005 oder einen Leerbereich für einen Chip, eine erste Lippe 2006, um die Belastungsplatte 2004 an der Öffnung 2008 in einer Hälfte des Rückhaltemechanismus zu befestigen, und eine zweite Lippe 2010, die unter den Klinkenbereich 2012 des Hebels 2002 greift. Bei einigen Ausführungsformen können die drei getrennten Teile des Belastungsmechanismus der 20 in eine einzige Einheit oder in zwei getrennte Einheiten integriert werden.
21 ist eine Explosionsansicht der LGA-Rückhaltemechanismusanordnung der 20, die an einer gedruckte Leiterkarte 200 gemäß einigen Ausführungsformen befestigt wird. Eine Rückplatte 2016 kann auf einer unteren Seite einer gedruckten Leiterkarte direkt unterhalb einer LGA-Fassung 202 angeordnet sein. Die erste Hälfte 2001 und die zweite Hälfte 2003 der Rückhaltemechanismusanordnung können auf jeder Seite der LGA-Fassung 202 ausgerichtet sein. Der Rückhaltemechanismus 2001, 2003, die gedruckte Leiterkarte 200 und die Rückplatte 2016 können aneinander befestigt werden, indem vier obere Anbauschrauben 2014 oder andere Befestigungselemente verwendet werden.
22 ist eine Veranschaulichung eines LGA-Rückhaltemechanismus der 20 und 21 gemäß einigen Ausführungsformen. Die Lippe 2006 der Belastungsplatte kann in den Schlitz 2008 in dem Rückhaltemechanismus eingeführt werden. Die Kombination aus Lippe und Schlitz kann als ein Scharnier wirken, was es erlaubt, dass sich die Belastungsplatte 2004 entlang einer Achse öffnet und schließt 2007. Wenn ein LGA-Gehäuse in einer LGA-Fassung 2002 sitzt, kann die Belastungsplatte 2004 über dem Gehäusesubstrat 204 schließen, um eine Druckbelastung auf das Gehäusesubstrat 204 auszuüben. Die Lippe 2010 der Belastungsplatte 2004 kann durch den Klinkenbereich 2012 des Hebels 2002 an ihrem Ort gesperrt werden, wenn der Hebel gedreht 2011 und straff geschlossen wird.
23 ist eine Veranschaulichung des LGA-Rückhaltemechanismus der 22, nachdem der Hebel 2002 gesperrt worden ist. Wenn der Hebel 2002 sicher nach unten gesperrt ist, wird sich die obere Belastungsplatte 2004 deformieren, so dass eine Belastung direkt auf das LGA-Gehäusesubstrat 204 ausgeübt wird. Die obere Platte 2004 übt keine Belastung auf den Chip 2006 aus. Bei einigen Ausführungsformen kann eine getrennte Belastung auf den Chip 2006 ausgeübt werden, indem zum Beispiel ein Wärmerohr an der oberen Fläche des Chip befestigt wird.
Bei einigen Ausführungsformen ist jeder der Belastungsmechanismen, der oben mit Bezug auf die 1–23 beschrieben worden ist, ein flachbauender Mechanismus mit einer gesamten maximalen Höhe von ungefähr 4 mm. Die hierin offenbarten Belastungsmechanismen können zum Beispiel bei mobilen Verarbeitungssystemen mit einer Dicke von einem Zoll oder weniger eingesetzt werden.
Somit sind das Gehäuse mit Kontaktflächenanordnung und die Belastungsmechanismen für den Chip in verschiedenen Ausführungsformen offenbart. Bei der obigen Beschreibung sind zahlreiche bestimmte Einzelheiten ausgeführt. Es wird jedoch verstanden, dass Ausführungsformen ohne diese bestimmten Einzelheiten in die Praxis umgesetzt werden können. In anderen Fällen sind gut bekannte Schaltungen, Strukturen und Techniken nicht gezeigt worden, um das Verständnis dieser Erfindung nicht zu erschweren. Ausführungsformen sind mit Bezug auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden. Es wird jedoch Personen, die den Nutzen aus dieser Offenbarung ziehen, deutlich, dass verschiedene Modifikationen und Änderung an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dass man sich von dem breiteren Gedanken und Umfang der hierin beschriebenen Ausführungsformen entfernt. Die Beschreibung und die Zeichnungen werden daher in einem veranschaulichenden anstatt einem einschränkenden Sinne betrachtet werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einigen Ausführungsformen werden Belastungsmechanismen für ein Gehäuse mit Kontaktgitteranordnung (LGA – Land Grid Array) offenbart. Eine unterschiedliche Druckbelastung kann auf das LGA-Gehäusesubstrat und auf den Halbleiterchip, der auf dem LGA-Gehäusesubstrat angeordnet ist, aufgebracht werden.

Claims

Verfahren, das aufweist: Ausüben einer ersten Druckbelastung direkt auf eine obere Fläche eines Chips, der auf einem Gehäusesubstrat mit Kontaktflächenanordnung (LGA – Land Grid Array) angeordnet ist; und Ausüben einer zweiten Druckbelastung direkt auf eine obere Fläche des LGA-Gehäusesubstrats.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Druckbelastung eine Größe zwischen 10 und 30 lbf hat.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die zweite Druckbelastung eine Größe zwischen 60 und 90 lbf hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Ausüben der ersten Druckbelastung auf die obere Fläche des Chips, der auf dem LGA-Gehäusesubstrat angeordnet ist, das Ausüben der ersten Druckbelastung mit einer leitenden Platte eines Wärmerohres aufweist, die in Kontakt mit der oberen Fläche des Chips zu bringen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Ausüben der ersten Druckbelastung auf die obere Fläche des Chip, der auf dem LGA-Gehäusesubstrat angeordnet ist, das Befestigen der leitenden Platte des Wärmerohres auf der oberen Fläche des Chips, wobei Schrauben verwendet werden, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Ausüben der ersten Druckbelastung auf die obere Fläche des Chips, der auf dem LGA-Gehäusesubstrat angeordnet ist, das Festlegen der leitenden Platte des Wärmerohres an der oberen Fläche des Chip, wobei ein mit Hebel betätigter Belastungsmechanismus verwendet wird, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der mit Hebel betätigte Belastungsmechanismus einen Hebel umfasst, um um eine Achse zu drehen, wobei der Hebel einen Belastungsbereich hat, der eine obere Fläche der leitenden Platte berührt.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Ausüben der zweiten Druckbelastung auf die obere Fläche des LGA-Gehäusesubstrats das Ausüben der zweiten Druckbelastung mit wenigstens zwei Blattfedern auf der unteren Fläche des Wärmerohres aufweist, die in Kontakt mit der oberen Fläche des LGA-Gehäusesubstrats zu bringen sind.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Ausüben der zweiten Druckbelastung auf die obere Fläche des LGA-Gehäusesubstrats das Ausüben der zweiten Druckbelastung mit einer starren oberen Platte und einer Rückplatte, die Ansätze hat, welche unter einem Winkel in Bezug auf die Platte gebogen sind, aufweist, wobei die starre obere Platte eine Öffnung für den Chip umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Ausüben der zweiten Druckbelastung auf die obere Fläche des LGA-Gehäusesubstrats das Ausüben der zweiten Druckbelastung mit einer deformierbaren oberen Platte aufweist, wobei die deformierbare obere Platte eine Öffnung für den Chip umfasst.
Vorrichtung, die aufweist: eine Fassung mit Kontaktflächenanordnung (LGA), die an einer gedruckten Leiterkarte angebracht ist; ein LGA-Gehäuse, das in der LGA-Fassung sitzt, wobei das LGA-Gehäuse ein LGA-Gehäusesubstrat und einen Halbleiterchip, der auf dem LGA-Gehäusesubstrat angeordnet ist, umfasst; und ein Wärmerohr, das an dem Halbleiterchip angebracht ist, wobei das Wärmerohr dazu dient, eine Druckbelastung auf den Halbleiterchip auszuüben und wobei das Wärmerohr wenigstens zwei Blattfedern umfasst, um eine Druckbelastung auf das LGA-Gehäusesubstrat auszuüben.
Vorrichtung nach Anspruch 11, die weiter eine Rückplatte aufweist, welche an einer Rückseite der gedruckten Leiterkarte unterhalb der LGA-Fassung angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der das Wärmerohr, die gedruckte Leiterkarte und die Rückplatte miteinander gekoppelt sind, indem eine Vielzahl von Befestigungselementen verwendet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Vielzahl der Befestigungselemente eine Vielzahl von Schrauben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der ein mit Hebel betätigter Belastungsmechanismus an die gedruckte Leiterkarte und an das Wärmerohr gekoppelt ist und dazu dient, eine Belastung auf das Wärmerohr auszuüben.
Vorrichtung, die aufweist: eine Fassung mit Kontaktflächenanordnung (LGA), die an einer gedruckten Leiterkarte angebracht ist; ein LGA-Gehäuse, das in der LGA-Fassung sitzt, wobei das LGA-Gehäuse ein LGA-Gehäusesubstrat und einen Halbleiterchip, der auf dem LGA-Gehäusesubstrat angeordnet ist, umfasst; eine Rückplatte, die an einer unteren Seite der gedruckten Leiterkarte unterhalb der LGA-Fassung angeordnet ist; und eine obere Platte, die oberhalb des LGA-Gehäuses angeordnet ist, wobei die obere Platte dazu dient, eine Druckbelastung auf das LGA-Gehäusesubstrat auszuüben, wobei die obere Platte eine Öffnung für den Halbleiterchip umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Rückplatte eine Vielzahl vorbelasteter Federanordnungen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Rückplatte einen Ansatz an jeder einer Vielzahl von Ecken hat und bei der jeder Ansatz einen Biegewinkel in Bezug auf die Rückplatte hat.
Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der die Rückplatte mit Schrauben an die obere Platte gekoppelt ist, um den Biegewinkel jedes Ansatzes abzuflachen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, die weiter ein Wärmerohr aufweist, das oberhalb der LGA-Fassung angeordnet ist, wobei das Wärmerohr dazu dient, eine Druckbelastung auf den Halbleiterchip auszuüben.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die obere Platte eine erste Lippe aufweist, die in einen Schlitz in einem Rückhaltemechanismus einzusetzen ist, und eine zweite Lippe, die unter eine Klinke des Rückhaltemechanismus zu klemmen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 21, bei der der Rückhaltemechanismus mit Schrauben an die Rückplatte gekoppelt ist.
Vorrichtung, die aufweist: ein Wärmerohr, das eine leitende Platte umfasst, wobei die leitende Platte wenigstens zwei Federn umfasst, die an der unteren Fläche der leitenden Platte befestigt sind, wobei jede der wenigstens zwei Federn in Kontakt mit einer oberen Fläche eines Gehäusesubstrats mit Kontaktflächenanordnung (LGA) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die wenigstens zwei Federn weiterhin eine Druckbelastung auf das LGA-Gehäusesubstrat ausüben.
Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die wenigstens zwei Federn Blattfedern sind.
Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der ein Teil der unteren Fläche der leitenden Platte dazu dient, einen Kontakt mit der oberen Fläche eines Chips herzustellen, der auf einem LGA-Gehäusesubstrat angeordnet ist und weiter dazu dient, eine Druckbelastung auf den Chip auszuüben.