磁固定的半导体芯片封装加载组件制造技术

描述了一种装置。该装置包括半导体芯片封装加载组件，该半导体芯片封装加载组件包括散热器和第一磁性材料，第一磁性材料机械耦合至印刷电路板的第一侧，该第一侧与印刷电路板的第二侧相对，半导体芯片封装的输入/输出(I/O)在第二侧与印刷电路板对接。第一磁性材料定位在印刷电路板和第二磁性材料之间。第一磁性材料被磁吸引到第二磁性材料，以阻止散热器的移动。动。动。

【技术实现步骤摘要】
磁固定的半导体芯片封装加载组件


[0001]由于前沿半导体芯片的性能和/或功能的不断提高，这些半导体芯片的散热和输入/输出(“I/O”)数量不断增加。此类芯片的封装越来越具有挑战性。
附图说明
[0002]结合以下附图，从以下具体实施方式可获得对本专利技术更好的理解，其中：
[0003]图1a示出了第一加载组件(现有技术)；
[0004]图1b示出了第二加载组件(现有技术)；
[0005]图2示出了改进的加载组件；
[0006]图3a、3b、3c、3d和3e示出了替代的改进加载组件；
[0007]图4示出了系统；
[0008]图5示出了数据中心；
[0009]图6示出了机架。
具体实施方式
[0010]图1a和1b描绘了两种不同的现有技术散热器加载组件。散热器加载组件旨在：1)将散热器101固定到一位置，使得它的移动最小(即使响应于物理力/冲击)；2)接收散热器101的大部分/全部重量(“负载”)，使得散热器101与之热接触的半导体芯片封装102接收很少重量/不接收重量。
[0011]如图1a中所观察到的，第一方法将背板103应用于半导体芯片封装102与之电接触/机械接触的印刷电路板(PCB)104的背面。加载框架105(也称为“支承(bolster)板”、“支承框架”、“加载板”等)固定在背板上(例如，用螺栓拧入穿过PCB中的孔的支架)。散热器101牢固地安装在加载框架105上。加载框架105和散热器101的形状和尺寸被设计为使得散热器的底面仅适度地压入半导体芯片封装102的顶部/盖(也称为集成散热器(IHS))中。
[0012]此处，加载框架105和背板103应接收散热器101的大部分/全部重量，并保持散热器101固定就位。然而，随着散热器质量的增加，PCB 104在芯片封装102区域中更倾向于在散热器101的重量下弯曲或下垂。
[0013]如图1b中所观察到的，出于上文关于图1a所述的原因，第二方法也使用加载框架105。然而，加载框架105直接安装到系统底盘106上，而不是安装到PCB背面的背板上。将加载框架101安装到系统底盘106使系统底盘106而不是PCB 104(如图1a的方法所示)接收散热器的重量。
[0014]在操作中，封装102内的一个或多个半导体芯片散热并加热封装IHS。散热器101从封装HIS汲取热量。然后，吸收的热量从散热器101辐射出去(例如，冷空气吹过散热器101中形成的“翅片”)。为了从封装102汲取热量，散热器101被放置成与芯片的封装热接触(通常通过如上所述直接放置在封装盖上)。
[0015]因此，为了满足前沿半导体芯片的冷却要求，与半导体芯片热量耗散的增加相称，
散热器的质量在增加。也就是说，封装102内的(多个)半导体芯片产生的热量越多，相应散热器101所需的质量越大(为了吸收更多热量，需要更大的散热器质量)。
[0016]随着芯片I/O的增加，封装/PCB接口107处的I/O越来越小，这反过来使散热器移动导致I/O损坏的可能性更大。也就是说，在封装/PCB接口107处的I/O较小的情况下，由于散热器101的移动，封装102相对于PCB 104的移动的容差较小。
[0017]不幸的是，质量较高的散热器101一旦开始移动，就有继续移动的倾向(质量较高的散热器将具有比质量较低的散热器更大的动量)。简言之，随着芯片散热和性能的提高，散热器101变得更加难以保持固定就位，同时，封装/PCB接口107处的I/O对散热器移动变得更敏感。
[0018]一般来说，从封装角度来看，散热器沿水平轴的移动比沿垂直轴的移动更容易防止。也就是说，可以设计加载组件的框架和其他固定装置，使得散热器沿PCB平面的移动保持在可接受的限制之内。
[0019]然而，散热器101的垂直移动更难防止。此处，如果系统底盘106将受到突然的物理冲击(例如，当系统安装到机架中时意外掉落等，可发生物理冲击)，则图1b中更稳定的方法难以防止散热器的垂直移动——尤其是对于预期将用于未来一代高性能半导体芯片的更重(更高质量)的散热器。
[0020]因此，图2示出了改进的方法，该方法额外引入磁力，以防止散热器沿垂直轴移动。具体而言，如图2中所观察到的，加载组件包括背板203，背板203具有面向系统底盘207的磁层208。系统底盘207至少在面向背板的磁层208的区域中由磁性材料组成。加载框架205安装到背板203，并且散热器201安装到加载框架205。加载框架205和背板203承受散热器201的大部分/全部重量，以便芯片封装202不必承受。磁层208由磁性材料组成。磁性材料是能够被磁化(形成磁矩)的材料。
[0021]如下文更详细地描述的，背板磁层208和底盘207中的磁性材料在这两个元件207、208之间产生吸引力，该吸引力消除或至少减少散热器201的垂直移动，从而不会损坏封装202和PCB 204之间的I/O(例如，响应于对系统施加的物理冲击)。
[0022]根据一种方法，磁层208沿垂直轴永久磁化，该垂直轴在面向系统底盘207的磁层208表面上诱导特定极性(正极或负极)的磁极(如图2中所观察到的，“向下”的磁化方向210产生正磁极)。
[0023]背板的磁层208上的磁极在系统底盘207面向背板磁层208的表面上诱导极性相反的磁极。或者，底盘207面向背板的磁层208的区域被永久磁化，其中磁化方向211与背板的磁层208内的磁化方向相同，从而在底盘207面向背板208的一侧存在相反极性的磁极(又或者，底盘207的磁性区域可以具有永久垂直磁矩211，该磁矩在背板的磁性材料208面向底盘207的表面上诱导极性相反的磁极)。
[0024]彼此面对的极性相反的磁极的存在使背板磁层208和底盘207之间产生磁场，该磁场基本上使背板磁层208和底盘207彼此吸引。由于背板磁层208是背板203的一个组件，或硬固定在背板203上，或以其他方式与背板203机械集成，因此磁吸引力基本上作为抑制背板203和安装在其上的散热器201的垂直移动的力起作用。
[0025]也就是说，例如，如果系统受到否则将导致散热器201在垂直方向上移动的物理冲击，则背板203/208和底盘207之间的相吸引的磁力阻止这种移动(或以其他方式减少这种
移动，从而不会损坏封装202和PCB 204之间的I/O)。
[0026]此处，磁场强度是背板/底盘接口208/207各表面上磁极密度的函数。如本领域所知，磁性材料内的磁化越强，材料表面的磁极密度越大。因此，可以根据足以阻止背板201的垂直移动所需的期望磁场强度来确定背板和底盘元件内的磁化210、211的大小。
[0027]此处，一般来说，散热器201的质量越大，背板和底盘的磁性元件内所需的磁化210、211就越大(磁性元件内的磁化210、211越大，它们之间的吸引力就越大)。
[0028]在一个极端，接口208/207两侧的相应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装置，包括：半导体芯片封装加载组件，包括散热器和第一磁性材料，所述第一磁性材料机械耦合至印刷电路板的第一侧，印刷电路板的所述第一侧与所述印刷电路板的第二侧相对，所述半导体芯片封装的输入/输出(I/O)在所述印刷电路板的所述第二侧与所述印刷电路板对接，所述第一磁性材料定位在所述印刷电路板和第二磁性材料之间，所述第一磁性材料被磁吸引到所述第二磁性材料，以阻止所述散热器的移动。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一磁性材料是附连到要被安装至所述印刷电路板的所述第二侧的背板的磁性材料层。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二磁性材料是所述印刷电路板要被集成到其中的系统底盘的材料。4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二磁性材料是要被插入所述系统底盘的相应空间中的插件。5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二磁性材料要被附连到所述印刷电路板要被集成到其中的系统底盘中。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，要被安装到所述印刷电路板的所述第二侧的背板由所述第一磁性材料组成。7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述印刷电路板要被集成到其中的系统底盘包括所述第二磁性材料。8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二磁性材料是要被插入所述系统底盘的相应空间中的插件。9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二磁性材料要被附连到所述印刷电路板要被集成到其中的系统底盘中。10.一种系统，包括：底盘；印刷电路板，所述印刷电路板与所述底盘机械集成；半导体芯片封装，所述半导体芯片封装具有与所述印刷电路板的第一侧对接的I/O；散热器，所述散热器热耦合至所述半导体芯片封装；用于固定所述散热器的加载组件，所述加载组件包...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：