TWI600239B - 用於增強熱管理的模組化多件式插座 - Google Patents
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Description
本發明大體上係有關於印刷電路板之插座。更特定言之,本發明係有關於具有供放置熱傳導材料、跡路由(trace routing)及電源平面(power plane)之廊道的多件式插座。
插座係為位在主機板上的一連接器,提供配置在該插座之組件與該印刷電路板(PCB)之間的機械與電氣連接。位在該組件之底側上的接腳係插入該插座之孔中。該插座之每一孔係走線至該PCB上的不同連接。該PCB典型地包括多重層,將該頂部層組配以安裝該插座及其他的電組件。中央處理單元(CPU)典型地係插入插座中為了連接至該PCB。該PCB之該等多重層包括連接該等安裝在該PCB上之電組件的信號跡線。該PCB之附加層可對該等電組件提供電力與接地連接。
根據本發明之一具體實施例,係特地提出一種多件式插座,其包含:多個插座零件,其中有至少一廊道將該等插座零件分開。
根據本發明之另一具體實施例,係特地提出一種
用於積體電路封裝的插座,其包含:多個插座零件,其中有至少一通路將該等插座零件分開。
根據本發明之又一具體實施例,係特地提出一種
系統,其包含:一主計算系統;耦接至該主計算系統的一印刷電路板;以及耦接至該印刷電路板的一多件式插座,其中,該多件式插座包含多個插座零件和至少一廊道,其中,該至少一廊道將該等插座零件分開。
100,110‧‧‧插座
102,104,112‧‧‧插座零件
106‧‧‧印刷電路板
108,114‧‧‧廊道
200‧‧‧四件式插座
202‧‧‧負載機構框架
204‧‧‧熱傳導材料
300‧‧‧多件式插座
302‧‧‧CPU
304‧‧‧熱散佈器
306‧‧‧CPU散熱器
308‧‧‧岸面側電容器
400‧‧‧計算裝置
402‧‧‧中央處理單元
404‧‧‧記憶體裝置
406‧‧‧匯流排
408‧‧‧圖形處理單元
410‧‧‧驅動器
412‧‧‧影像捕捉機構
414‧‧‧顯示器介面
416‧‧‧顯示器裝置
418‧‧‧輸入/輸出(I/O)裝置介面
420‧‧‧I/O裝置
422‧‧‧儲存裝置
424‧‧‧應用程式
426‧‧‧網路介面控制器
428‧‧‧網路
圖1A係為根據具體實施例之二件式插座的圖式;圖1B係為根據具體實施例之四件式插座的圖式;圖2係為根據具體實施例之具有熱傳導材料的四件式插座的圖式;圖3係為根據具體實施例之具有熱傳導材料、CPU及CPU散熱器的多件式插座的圖式;以及圖4係為可根據具體實施例使用的一計算裝置的一方塊圖。
於整個揭示內容與該等圖式中使用相同的代表符號標示相同的組件及特徵。100系列的數字係為起初出現於圖1的特徵有關;200系列的數字係為起初出現於圖2的特徵有關;以此類推。
如以上論及,CPU典型地使用插座以連接至該
PCB。隨著CPU的複雜性增加,該CPU的封裝尺寸變得較大,連同增加的插座接腳數典型地具有對於該處理器散熱器的熱量需求增加。為維持成本競爭力,該插座接腳節距已隨著每新一代處理器縮減,為了將該增加接腳數需求對於整個封裝尺寸的影響降至最低。接腳節距係與該CPU封裝之每一接腳間容許的該最小距離有關。此節距縮減,結合接腳數增加,會受該PCB上信號路由中斷深度限制約束。該PCB層數已增加以容納接腳數需求的增加。然而,如此導致該計算系統之整體成本增加。除了跡路由方面需求增加之外,該CPU尺寸及伴隨著由該CPU封裝而該增加的熱量需求的複雜性亦增加。
例如,全整合式電壓調節器(FIVR)技術包含在該
封裝基板內部配置空芯線圈電感器。FIVR產生熱量為正常作業的一部分,導致內封裝基板自加熱局部化。當該熱量將對晶粒造成較高的接面溫度時,必需藉由該CPU散熱器將此熱量去除。此內自熱亦造成較高的封裝岸面側溫度(landside temperature)對任何CPU表面安裝組件造成負面影響,諸如存在於該插座腔室中的解耦接電容器。如於本文中所使用,岸面側溫度與該CPU基板之該表面上的溫度有關。由於該插座腔室係完全地封閉於插座中,所以並無使用熱管理技術以直接地影響岸面封裝組件。
此外,由於該PCB及CPU封裝的電力路徑電阻
(R路徑)增加,所以減小插座接腳節距可導致系統電力損失增加。例如,該CPU所用的電力典型地係使用於該電路
板中建構層的固態銅平面由該PCB上一不同位置處的該等電壓調節器行進至該插座腳位以將該PCB中該R路徑減至最小。該電力接著使用合併群組之插座接點經由該插座轉移至該封裝。該等電力平面及插座接點之群組典型地係視為該電力廊道(power corridor)。典型地,該電力廊道越寬,則該R路徑越低。如此對於該系統內的電力損失較低。
然而,如以上論及,當I/O數增加時會有持續增加的壓力讓已經受到縮小插座接腳節距影響的該電力廊道窄化。為了抵消,該等較窄的電力廊道附加插座接腳改變用途作為電力接點並將附加的電力平面增加至該封裝基板。附加的電力平面會造成該系統PCB中的附加層,同時所提供的該等附加接點典型地環繞該插座腔室,其中對於該R路徑問題提供一些微小的但非足夠的減輕效果。
此外,本文中所說明的具體實施例提供一多件式
插座。該多件式插座使熱管理技術能夠供該插座內提內組件所用。此外,該多件式插座使能夠有不同的信號中斷構態。以及對於位設接近該插座腔室的電力接腳有較低的R路徑。
於以下的說明及申請專利範圍中,可使用該等術
語“耦接的”及“連接的”,連同其之衍生詞。應瞭解的是該等術語不意欲為彼此的同義詞。更確切地說,於特定的具體實施例中,可使用“連接的”以指示二或更多的元件彼此係直接實體或是電接觸。“耦接的”可意指二或更多的元件係處於直接實體或是電接觸。然而,“耦接的”亦可意指二
或更多的元件彼此並非處於直接接觸,但仍然協作或彼此相互作用。
一些具體實施例可於一硬體、韌體及軟體或是其之一結合者中實施。一些具體實施例亦可實施作為儲存在一機器可讀媒體上的指令,其可由一計算平台讀取並執行以進行本文中所說明的該等運算。機器可讀媒體可包括任一機構用於儲存或傳送為由機器,例如電腦,可讀取形式的資訊。例如,一機器可讀媒體可包括唯讀記憶體(ROM);隨機存取記憶體(RAM);磁碟儲存媒體;光學儲存媒體;快閃記憶體裝置;或是電氣、光學、聲學或除了別的之外其他形式的傳播信號,例如,載波、紅外線信號、數位信號或傳輸及/或接收信號的介面。
一具體實施例係為一實施或是實例。在說明書中對“一個具體實施例(an embodiment)”,“一個具體實施例(one embodiment)”,“一些具體實施例”,“不同的具體實施例”或“其他具體實施例”的參考指的是結合該具體實施例描述的特定特徵、結構或性能被包括在本發明至少一些具體實施例中,但非必然地為所有的具體實施例。不同出現的“一個具體實施例(an embodiment)”,“一個具體實施例(one embodiment)”或“一些具體實施例”並非必然地皆參考該等相同的具體實施例。源自於一具體實施例的元件或觀點能夠與另一具體實施例的元件或觀點結合。
並非本文所說明及圖解的所有組件、特徵、結構、特性等必需包括在一(複數)特別的具體實施例中。假若
該說明書陳述“可(may,might,can或could)”包括一組件、特徵、結構或特性,例如,則並非需包括該特別的組件、特徵、結構或特性。假若該說明書或申請專利範圍係與“一(a或an)”元件有關,則其並非意指僅有一元件。假若該說明書或申請專利範圍係與“一附加的”元件有關,則其並未排除具有一個以上的附加元件。
應注意的是,儘管一些具體實施例已參考特定的實施加以說明,但是根據一些具體實施例其他的實施亦為可行的。此外,於該等圖式中圖解及/或本文說明的佈置及/或電路元件之順序或其他特徵不需以所圖解及說明的特別方式加以佈置。根據一些具體實施例複數其他的佈置係為可行的。
於一圖式中顯示的每一系統中,於一些案例中的該等元件可分別具有一相同的元件符號或是一不同的元件符號以建議所標示的該等元件可為不同的及/或相似的。然而,一元件可具足夠的靈活性以具有不同的實施並搭配一些或是所有的本文中所顯示或是說明的系統作業。
於該等圖式中顯示的該等不同的元件可為相同或是不同的。哪一元件係視為一第一元件而哪一元件係視為一第二元件係為任意的。
圖1A係為根據具體實施例的一二件式插座100的一圖式。該插座可用以提供由一處理單元或積體電路封裝電連接至一印刷電路板。該多件式插座100包括一插座零件102及一插座零件104,該二者係牢固在一印刷電路板
(PCB)106之頂部上。在該插座零件102及該插座零件104之間,具有係由該二插座零件102及104構成的一廊道108。該廊道108係為位在該PCB 106之該表面上的一空間,於該處並無出現插座連接。
典型地,一塑膠插座並包括一閂鎖用以將該CPU固接至該插座。該插座亦包括接點供該CPU上每一接腳或岸面(land)所用。該等接點典型地係以金屬製成。該CPU之該等接腳或岸面係與該插座之接點接觸,將該PCB上的信號跡線安排路線。該PCB之該等跡線可定位在該插座零件102及該插座零件104之該等接點間。該多層PCB之該等信號跡線之定位係受該PCB之層數目,以及跡線之間該預定的最小節距與該等插座接點之節距限制。跡線間該節距具體指定該等信號跡線間分離之一最小距離,為了確保該等信號跡線之正確作業。
於具體實施例中,當與無一廊道108的一插座比較時,增加廊道108使能夠有更高數目之信號跡線經安排路線由該插座至該PCB。此外,於具體實施例中,該PCB包括供電力及接地信號所用之跡線,其可大於該PCB之其他信號跡線。該PCB之一層可為一固態金屬,為了使用作為一接地或是電力平面。於具體實施例中,該固態金屬係為銅。
該電力平面可作為一交流(AC)信號所用的一信號接地,同時亦提供直流(DC)電壓以對該PCB上安裝的電組件提供電力,諸如安裝於該多件式插座100中的該CPU。於具體實施例中,該PCB之一電力平面可經安排路線位在該廊道108正
下方。如此,可降低該等信號之間的阻抗失配。
該等跡線之電氣性能係受多個因素影響,諸如該等接合(jog)(用以穿過圖形的彎曲數目),該等跡線的長度,在特定電路連接點之間移動的跡線數目,以及跡線彼此間接近程度。使用該多件式插座,該PCB 106之該表面上增加的面積使該等跡線的電氣性能得以改良。具體地,對於每一信號跡線的該等接合之均勻性以及接合的尖銳性可得以改良。
圖1B係為根據具體實施例之一四件式插座110的一圖式。該多件式插座110包括一插座零件102及一插座零件104,該二者係牢固在一印刷電路板(PCB)106之頂部上。此外,該插座零件102及該插座零件104在每一端部處係藉由一插座零件112分開。因此,該等插座零件102、該插座零件104以及該等插座零件112在該PCB 106之該表面上構成四廊道114。
經由該等附加的廊道114,當與該二件多件式插座(圖1A)比較時,該四件式插座110能夠讓較高數目之信號跡線經安排路線由該插座至該PCB。與圖1A相似,該PCB之一電力平面可經安排路線在該等廊道114的正下方。如此,該等信號之間的串音及阻抗失配得以減少。此外,由該四件式插座110安排路線的該等跡線之電氣性能亦可藉由增加該等接合的均勻性以及對於每一信號跡線的接合之尖銳性而改良。因此,該等廊道能夠用於源自該多件式插座之內腳位的信號I/O中斷,容許較深的腳位深度。當需要
時以及當插座腔室空間係受束制時,位在主機板上以及CPU封裝上的表面電氣組件亦能夠配置在該等廊道上。
於具體實施例中,可壓縮的熱傳導材料可配置在介於該等插座零件之間的該等廊道中,從而使能夠對封裝岸面表面組件熱接觸。該熱傳導材料可將熱量由該CPU傳導離開至負載機構的一金屬框。如以上所說明,該負載機構包括該槓桿用以將該CPU固接至該插座。該等廊道亦能夠引導電力輸送路徑由PCB電壓調節器至環繞一位在該CPU之“陰影”下方的在中間插座腔室的該等插座接腳。由PCB電壓調節器至環繞該在中間插座腔室的該等插座接腳的電力輸送路徑之該一配置能夠減小該系統R路徑。
圖2係為根據具體實施例之一具有熱傳導材料的四件式插座200的圖式。儘管使用一四件式插座,但可使用任一多件式插座,包括但未限制在上述的二件式多件插座。該四件式插座200包括一負載機構框架202。用以將該CPU固接至該PCB的該槓桿可為該負載機構框架202的一組件。此外,一熱傳導材料204已配置在該等多件式插座零件之間。具體地,該熱傳導材料204可配置在該等廊道114中位在該PCB 106頂部上並介於該插座零件102、該插座零件104與二插座零件112之間。於具體實施例中,該熱傳導材料202在該負載機構框架202下方延伸。此外,於具體實施例中,該熱傳導材料204可為可壓縮的導熱膠帶、導熱膏、相位改變材料或相似物。
經由該多件式插座,能夠對岸面側組件進行側向
熱轉移,同時位在該PCB之板層上的該空間可供上述的不斷電平面或信號中斷所用。此外,配置在該模組化插座零件之間的該等廊道中的該熱傳導材料與該封裝岸面側腔室及外側插座負載機構金屬框架熱連接達到散熱。
圖3係為根據具體實施例之一具有熱傳導材料、CPU、及CPU散熱器的多件式插座300的圖式。可使用任一多件式插座,包括但未限制在上述的二件式多件插座或是四件式插座。該多件式插座300圖解具有一一體成型熱散佈器304的一CPU 302。該一體成型熱散佈器304亦可為與一CPU散熱器306接觸。該熱散佈器304及該CPU散熱器306可為現在所使用或是未來所發展的任一型式之散熱器,諸如一接腳型式的散熱器。該CPU 302亦可為與一或更多的岸面側電容器308耦接。該岸面側電容器可用以減小系統噪音及該CPU 302中多餘信號。
該熱傳導材料204提供一附加的路徑以將熱量載離該CPU 302。具體地,該熱傳導材料204可側向地將熱量自該處理器302載離,而非通過該熱散佈器304及該CPU散熱器306的該向上路徑。於具體實施例中,可在該熱傳導材料204旁邊使用風扇及其他裝置為了維持供該處理器302所用之適合的作業溫度。
藉由使相同的插座零件能夠經組配用於不同的處理單元,使該多件式插座的製造成本能夠降低。例如,該二件式插座100可經組配用於一較小的處理單元(圖1A)。經由增加插座零件112,該四件式插座110可經組配用
於當與供該二件式插座所用者比較的一較大、更為強大的處理器。
圖4係為可根據具體實施例使用的一計算裝置400的一方塊圖。該計算裝置400,例如,其中可為一膝上型電腦、桌上型電腦、平板電腦、行動裝置或是伺服器。
該計算裝置400可包括一中央處理單元(CPU)402其係受組配成可執行儲存的指令,以及一記憶體裝置404其儲存係可由該CPU 402執行的指令。該CPU可藉由一匯流排406與該記憶體裝置404耦接。此外,該CPU 402可為一單核心處理器、一多核心處理器、一群組計算系統或是任何數目的其他配置。再者,該計算裝置400可包括一個以上的CPU 402。
根據具體實施例由該CPU 402執行的該等指令可經使用以結合列印工作。
該計算裝置400亦可包括一圖形處理單元(GPU)408。如圖所示,該CPU 402可經由該匯流排406耦接至該GPU 408。於該計算裝置400內該GPU 408可受組配成可執行任一數目之圖形作業。例如,該GPU 408可受組配成可呈現或是操作對該計算裝置400之一使用者顯示的圖像、圖形框、視訊或是相似物。於一些具體實施例中,該GPU 408包括多個圖形引擎,其中每一圖形引擎係受組配成可執行特定的圖形工作,或是執行特定型式的工作負載。
於具體實施例中,本文中說明的用於結合列印工作的方法係藉由該CPU、GPU或是其之任一結合的至少其中之一者進行。
該記憶體裝置404可包括隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體或是任一其他適合的記憶體系統。例如,該記憶體裝置404可包括動態隨機存取記憶體(DRAM)。該記憶體裝置404可包括驅動器410,其係受組配成可執行用於結合列印工作的指令。該驅動器410可為軟體、應用程式、應用碼或是相似物。
該計算裝置400包括一影像捕捉機構412。於具體實施例中,該影像捕捉機構412係為一相機、立體相機、掃描機、紅外線感應器或相似物。該影像捕捉機構412係用以捕捉影像資訊。該影像捕捉機構可使用不同的感應器以捕捉影像資訊,諸如一影像感應器、電荷耦接裝置(CCD)影像感應器、互補式金屬氧化物半導體(CMOS)影像感應器、系統單晶片(SOC)影像感應器、具光敏薄膜電晶體的影像感應器或是其之任一結合。於具體實施例中,該驅動器410可將源自於該影像捕捉機構412的一影像與已事先列印的列印工作結合。
該CPU 402可經由該匯流排406連結至一顯示器介面414,該顯示器介面係受組配成可將該計算裝置400連接至一顯示器裝置416。該顯示器裝置416可包括一顯示器螢幕,其係為該計算裝置400之一內建組件。其中該顯示器裝置416亦可包括外部連接至該計算裝置400的一電腦監視器、電視或投影機。
該CPU 402亦可經由該匯流排406連接至一輸入/輸出(I/O)裝置介面418,該介面受組配成可將該計算裝置
400連接至一或更多的I/O裝置420。該等I/O裝置420可包括,例如,一鍵盤及一指向裝置,除其他外,其中該指向裝置可包括一觸控板或是一觸控螢幕。該等I/O裝置420可為該計算裝置400之內建組件,或可為外部連接至該計算裝置400的裝置。
該計算裝置亦包括一儲存裝置422。該儲存裝置422係為一實體記憶體諸如一硬碟機、一光碟機、拇指碟、驅動器陣列、或是其之任一結合。該儲存裝置422亦可包括遠端儲存驅動器。該儲存裝置422包括任一數目之受組配成可在該計算裝置400上運行的應用程式424。該等應用程式424可用以結合該等列印工作。
該計算裝置400亦可包括一網路介面控制器(NIC)426,其可受組配成可將該計算裝置400經由該匯流排406連接至一網路428。其中該網路428可為一廣域網路(WAN)、區域網路(LAN)或該網際網路。
圖4之該方塊圖並不意欲指示該計算裝置400係以包括圖4中顯示的所有該等組件。再者,該計算裝置400視該具體實施之細節而定,可包括任一數目之於圖4中未顯示的附加組件。
實例1
於此說明一多件式插座。該多件式插座包括多個插座零件,其中至少一廊道將該等插座零件分開。該多個插座零件可受組配成可將一處理單元固接至一印刷電路板。該至少一廊道可以一熱傳導材料填充。此外,該多件
式插座可包括一負載機構框架。一電力平面可位設在至少一廊道下方的一印刷電路板的一層內。該至少一廊道可增加來自該多件式插座的信號跡線之數量。此外,針對包括該多件式插座的一計算裝置,該至少一廊道可減少一R路徑。
實例2
於此說明用於積體電路封裝的插座。該插座包括多個插座零件,其中至少一廊道將該等插座零件分開。該多個插座零件可受組配成可將該積體電路封裝固接至一印刷電路板。該至少一廊道可以與該積體電路封裝接觸的一熱傳導材料填充。此外,該插座可包括一負載機構框架其具有用於將該積體電路封裝牢固在該插座內的一槓桿。一電力平面可位設在該至少一廊道下方的一印刷電路板之一層內。至少一廊道可增加來自該多件式插座的信號跡線之數量。該至少一廊道亦可針對一包括該多件式插座的計算裝置減少一R路徑。再者,該積體電路封裝係與至少一散熱器耦接。
實例3
於此說明一系統。該系統包括一主計算系統、一與該主計算系統耦接的印刷電路板,以及一與該印刷電路板耦接的多件式插座,其中該多件式插座包括多個插座零件及至少一廊道,其中該至少一廊道將該等插座零件分開。該多個插座零件可受組配成可將一處理單元固接至一印刷電路板。此外,該至少一廊道可以一熱傳導材料填
充。該至少一廊道可針對包括該多件式插座的該系統減少一R路徑。再者,該多件式插座可包括一負載機構框架。
應瞭解的是在前述實例中具體說明者可於一或更多的具體實施例中的任何地方使用。例如,上述該計算裝置的所有可任擇特徵亦可相關於於此說明的該等方法或是該電腦可讀取媒體任一者而施用。再者,儘管流程圖及/或狀態圖已於此使用說明具體實施例,但本發明並未限定在該等圖式或是限定在於此的對應說明。例如,流程不需移經每一圖解方塊或狀態是以與所圖解及於此說明的準確相同順序。
本發明並未限制在於此列示的該等特定細節。而且,熟知具有本揭示內容之益處之技藝的人士將察知的是可構成源自於前述說明及圖式的複數其他變化而涵蓋於本發明之範疇。因此,包括任何與之有關的修正的下列該等申請專利範圍界定本發明之範疇。
100‧‧‧插座
102,104‧‧‧插座零件
106‧‧‧印刷電路板
108‧‧‧廊道
Claims (15)
- 一種多件式插座,其包含:多個插座零件,其中有至少一廊道將該等插座零件分開,其中,該至少一廊道填充有一熱傳導材料,並且其中,該至少一廊道增加出自該多件式插座的信號跡線之數量。
- 如請求項1之插座,其中,該等多個插座零件受組配成可將一處理單元固接至一印刷電路板。
- 如請求項1之插座,其中,該多件式插座包括一負載機構框架。
- 如請求項1之插座,其中有一電力平面被定位於在該至少一廊道下方的一印刷電路板之一層內。
- 如請求項1之插座,其中,該至少一廊道減少針對包括有該多件式插座的一計算裝置的一R路徑。
- 一種用於積體電路封裝的插座,其包含:多個插座零件,其中有至少一通路將該等插座零件分開,其中,該至少一通路填充有與該積體電路封裝有所接觸的一熱傳導材料,並且其中,該至少一通路增加出自該插座的信號跡線之數量。
- 如請求項6之插座,其中,該等多個插座零件受組配成可將該積體電路封裝固接至一印刷電路板。
- 如請求項6之插座,其中,該插座包括一負載機構框架,該負載機構框架具有用於將該積體電路封裝牢固在該插座內的一槓桿。
- 如請求項6之插座,其中有一電力平面被定位於在該至少一通路下方的一印刷電路板之一層內。
- 如請求項6之插座,其中,該至少一通路減少針對包括有該多件式插座的一計算裝置的一R路徑。
- 如請求項6之插座,其中,該積體電路封裝與至少一散熱器耦接。
- 一種計算系統,其包含:一主計算系統;耦接至該主計算系統的一印刷電路板;以及耦接至該印刷電路板的一多件式插座,其中,該多件式插座包含多個插座零件和至少一廊道,其中,該至少一廊道將該等插座零件分開,其中,該至少一廊道填充有一熱傳導材料,並且其中,該至少一廊道增加出自該多件式插座的信號跡線之數量。
- 如請求項12之系統,其中,該等多個插座零件受組配成可將一處理單元固接至一印刷電路板。
- 如請求項12之系統,其中,該至少一廊道減少針對包括有該多件式插座的該系統的一R路徑。
- 如請求項12之系統,其中,該多件式插座包括一負載機構框架。
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