CN115224522A - 用于插座连接器的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电子组件(100)，其包括具有上表面(172)和上表面上的板触头(176)的主电路板(104)。上表面(152)具有安装区域。电子组件包括在安装区域安装到主电路板的插座连接器(120)。插座连接器包括保持多个插座触头(120)的插座壳体(112)。每个插座触头具有上触头部分(132)和下触头部分(134)。下触头部分电连接到主电路板的对应板触头。插座触头在上触头部分和下触头部分之间是可压缩的。插座壳体包括配置为接收冷却剂的冷却剂通道(210)。电子组件包括联接到插座连接器的电子封装(102)。电子封装具有下表面和下表面上的封装触头(166)。封装触头电连接到插座触头的上触头部分。

Description

用于插座连接器的冷却系统
技术领域
本文的主题总体上涉及电互连件。
背景技术
电互连件用于连接两个相对的电子封装。例如，可以在两个电路板之间或者电路板和集成电路之间提供电互连件，以在它们之间传输数据和/或电能。一些已知的电互连件是可表面安装的，具有用于连接到电子封装的可分离配合接口的触头阵列，而不是通过将触头焊接到电子封装。电互连件使用悬臂梁触头在悬臂梁的远端提供可分离的配合接口。一些已知的电互连件用于在电子封装之间传输数据和电能。出于机械和信号完整性的目的，触头通常相对较薄。然而，在传输电能时，触头的载流能力是有限的。例如，触头的尺寸会限制触头的载流能力。随着电流的增加，触头的温度也增加。在极端升高的温度下，触头可能经受应力松弛，这增加了触头电阻，导致温度进一步升高并加速触头的失效。此外，在极端高温下，容纳触头的塑料壳体会变软，不再保持尺寸稳定性。这样，通过电互连件传输的电流被限制以避免损坏触头和塑料壳体，或者增加所提供的触头的数量以增加电互连件传输的总电流，这增加了电互连件的整体尺寸。
仍然需要一种具有改进的电流传输能力的互连系统，用于在某些电子封装之间传输电能。
发明内容
根据本发明，提供了一种电子组件，其包括具有上表面和上表面上的板触头的主电路板。上表面具有安装区域。电子组件包括在安装区域安装到主电路板的插座连接器。插座连接器包括容纳多个插座触头的插座壳体。每个插座触头具有上触头部分和下触头部分。下触头部分电连接到主电路板的对应板触头。插座触头在上触头部分和下触头部分之间是可压缩的。插座壳体包括配置为接收冷却剂的冷却剂通道。电子组件包括联接到插座连接器的电子封装。电子封装具有下表面和下表面上的封装触头。封装触头电连接到插座触头的上触头部分。
附图说明
图1示出了根据示例性实施例的电子组件，其具有根据示例性实施例形成的插座连接器。
图2是根据示例性实施例的图1所示的电子组件的分解图。
图3是根据示例性实施例的电子组件的截面图。
图4是根据示例性实施例的电子组件的截面图。
图5是根据示例性实施例的电子组件的截面图。
具体实施方式
图1示出了根据示例性实施例的电子组件100，其具有根据示例性实施例形成的插座连接器110(如图2所示)。图2是根据示例性实施例的图1所示的电子组件100的分解图。
插座连接器110用于互连第一和第二电子封装102、104。电子组件102和104可以是电路板或电子装置，例如芯片或模块，例如但不限于中央处理单元(CPU)、微处理器、专用集成电路(ASIC)等。这样，插座连接器110可以是板到板、板到装置或装置到装置类型的互连系统中的一种。可选地，可以提供多个插座连接器110来接收对应的电子封装102。在示例性实施例中，电子组件100包括位于组件顶部的散热器106和位于组件底部的背板108。电子组件100使用例如压缩硬件的硬件来组装，以将插座连接器110固定在电子封装102、104之间。该硬件可用于将散热器106固定到电子封装102。在示例性实施例中，硬件可以穿过散热器106和/或电子封装102、104和/或插座连接器110和/或背板108。当硬件被固定到散热器和背板108时，插座连接器110可以被压缩在电子封装102、104之间。
在所示的实施例中，第一电子封装102是集成电路组件，例如ASIC。第一电子封装102联接到插座连接器110，以将第一电子封装102电连接到第二电子封装104。第一电子封装102的集成电路组件包括基板，例如封装电路板，以及安装到基板的电子部件，例如芯片、处理器、存储器等。在替代实施例中，第一电子封装102可以是另一种类型的电子封装，例如可插拔模块、电缆连接器、光纤模块等。在其他替代实施例中，第一电子封装102可以是电路板，插座连接器110可以是电路板之间的夹层互连件。散热器106可以联接到第一电子封装102的顶部，以消散来自第一电子封装102的热量。
在图示的实施例中，第二电子封装104是电路板，例如主电路板，并且在下文中可以被称为主电路板104。插座连接器110安装到主电路板104，以将插座连接器110电连接到主电路板104，从而将第一电子封装102电连接到主电路板104。在可替代的实施例中，可以使用其它类型的电子组件。背板108用于支撑主电路板104。例如，背板108使用硬件联接到主电路板104的底部。
插座连接器110包括插座壳体112，其被配置为保持插座触头120的阵列。触头阵列内的触头120以预定的模式排列，例如以行和列排列。插座触头120用于将第一电子封装102与主电路板104电连接。在示例性实施例中，插座连接器110包括保持插座壳体112的插座框架114。可选地，插座框架114包括形成插座开口118的框架构件116，插座开口118接收第一电子组件102。框架构件116相对于插座壳体112和插座触头120定位第一电子封装102。插座框架114被配置为联接到主电路板104。插座框架114用于相对于主电路板104定位插座壳体112，从而定位插座触头120。当组装电子组件100时，插座框架114可以作为抗过应力承载构件操作，该构件停止或限制插座触头120的压缩。在各种实施例中，插座框架114可以完全围绕插座壳体112的周边。可选地，插座框架114可以具有设置在插座连接器110的预定部分处(例如角落)的独立部件。第一电子组件102被装载入插座开口118。框架构件116相对于插座壳体112定向第一电子封装102。当与插座壳体112配合时，第一电子封装102与电子封装104电连接。
在示例性实施例中，电子组件100包括用于冷却电子组件100的部件的冷却剂系统200。冷却剂系统200可以为电子组件100的部件提供对流冷却。冷却剂系统200用于部件的内部冷却，例如插座连接器110的内部冷却。例如，冷却剂系统200用于冷却插座触头120。冷却剂系统200还可以冷却第一电子封装102和/或主电路板104。冷却剂系统200接收冷却剂，例如液体冷却剂，以冷却部件。在各种实施例中，冷却剂是介电流体，以避免插座触头120短路。冷却剂是电惰性的。冷却剂具有比空气高得多的导热性。部件可以由冷却剂主动冷却，例如通过冷却剂与部件的直接接触和/或流动。在各种实施例中，冷却剂系统200可以包括用于迫使冷却剂流过电子组件100的泵。在各种实施例中，冷却剂系统200可以是浸入式冷却剂系统，该浸入式冷却剂系统使电子组件的部件浸入浸入式冷却剂中，例如非导电流体。
第一电子封装102在其底部具有配合接口，用于与插座触头120配合。第一电子封装102可以包括与触头120接合的多个封装接触垫(图1中未示出)。冷却剂系统200可以用于在第一电子封装102的配合接口处提供冷却。主电路板104在其顶部还具有配合接口，用于与插座触头120配合。主电路板104可以包括多个板接触垫(图1中未示出)，其与插座触头120接合。冷却剂系统200可以用于在主电路板104的配合接口处提供冷却。配合接口可以是栅格阵列(LGA)接口。配合接口可以具有与插座触头120基本相似的图案，用于与之配合。
图3是根据示例性实施例的电子组件100的截面图。插座连接器110设置在电子封装102和主电路板104之间，以电连接电子封装102和主电路板104。散热器106和背板108分别联接到电子封装102和主电路板104。散热器106将电子封装102压靠在插座连接器110上，以压缩插座触头120。冷却剂系统200与插座连接器110流体连通，以为插座触头120提供冷却。与用空气冷却相比，通过使用冷却剂降低插座触头120的工作温度，插座触头120可以用于传输更多的电流。通过使用冷却剂系统200，插座连接器110的载流能力增加。
插座触头120包括在上触头部分132和下触头部分134之间延伸的触头主体130。在所示的实施例中，上触头部分132包括弹性梁136，下触头部分134包括弹性梁138。上触头部分132包括靠近弹性梁136远端的上配合接口140。下触头部分134包括靠近弹性梁138远端的下配合接口142。弹性梁136、138是可偏转的，并且被配置为分别弹性偏压在电子封装102和主电路板104的配合触头上。例如，当电子组件100被组装时，弹性梁136、138被向内压缩，导致弹性梁136、138向外弹性偏置，用于与电子封装102和主电路板104的配合触头的物理和电接触。插座触头120在上触头部分132和下触头部分134之间是导电的，以电连接电子封装102和主电路板104。在图示的实施例中，插座触头120是双梁触头，在插座触头120的相对端具有弹性梁136、138。插座触头120在相对端具有可分离的配合接口。在替代实施例中，可以提供其他类型的插座触头120，例如在下触头部分134处具有焊盘，形成用于端接到主电路板104的球栅阵列。
插座连接器110包括保持插座触头120的插座壳体112。在示例性实施例中，插座壳体112包括具有触头通道150的绝缘体，触头通道150保持对应的插座触头120。绝缘体可以是塑料体，例如注射成型的模制体，其中穿过该模制体形成有触头通道150。插座壳体112在上表面152和下表面154之间延伸。上表面152面向电子封装102。下表面154面向主电路板104。
在示例性实施例中，插座壳体112包括在上表面152处的上密封件156，其在插座壳体112和电子封装102之间提供密封界面。插座壳体112包括在下表面154处的下密封件158，其在插座壳体112和主电路板104之间提供密封界面。上密封件156和下密封件158为冷却剂系统200的冷却剂提供密封，例如防止冷却剂从电子组件100的内部泄漏。上密封件156和下密封件158可以是垫圈。在各种实施例中，上密封件156和下密封件158可以由可压缩材料制成，例如聚氨酯、橡胶、PTFE等。上密封件156和下密封件158可以是连续的，完全围绕密封区域周向延伸。例如，上密封件156和下密封件158可以位于插座壳体112的周边附近，以围绕所有的插座触头120。在替代实施例中，上密封件156和下密封件158可以围绕密封区域，包围多个插座触头120(例如插座连接器110的包括电源插座触头的区域)，而不围绕未密封区域，包围多个插座触头120(例如插座连接器110的包括信号插座触头的区域)。例如，插座连接器110的中心区域可以被密封，而插座连接器的外周可以不密封。
在示例性实施例中，插座壳体112包括插座壳体112中的冷却剂通道210。冷却剂通道210接收冷却剂。冷却剂通道210可以在上表面152和下表面154之间延伸穿过插座壳体112的介电体。冷却剂通道210为插座触头120提供冷却。例如，冷却剂通道210可以通向插座触头120，例如通向触头主体130和/或上触头部分132和/或下触头部分134。冷却剂通道210可以向触头通道150敞开。冷却剂通道210可以沿着上表面152延伸(例如，通过在上表面152中形成通道)以允许冷却剂沿着电子封装102流动，从而为电子封装102和插座触头120的上触头部分132提供冷却。冷却剂通道210可以沿着下表面154延伸(例如，通过在下表面154中形成通道)以允许冷却剂沿着主电路板104流动，从而为主电路板104和插座触头120的下触头部分134提供冷却。
在示例性实施例中，冷却剂通道210包括入口冷却剂通道212和出口冷却剂通道214。冷却剂通过入口冷却剂通道212流入插座壳体112。冷却剂通过出口冷却剂通道214流出插座壳体112。入口和出口冷却剂通道212、214可以垂直延伸穿过插座壳体112。入口和出口冷却剂通道212、214可以额外地水平延伸穿过插座壳体112(例如，从前到后)。在示例性实施例中，冷却剂通道210包括横向延伸穿过(例如，侧面到侧面)插座壳体112的一个或多个交叉通道216。交叉通道214连接入口冷却剂通道212和出口冷却剂通道214。交叉通道214可以设置在上表面152(例如，插座壳体112具有由电子封装102覆盖的开口顶部)和/或下表面154(例如，插座壳体112具有由主电路板104封闭的开口底部)和/或穿过插座壳体112远离上表面152和下表面154的中心部分(例如，具有内部通道的封闭顶部和封闭底部)。可选地，交叉通道214可以在上表面152和/或下表面154处包括一个或多个大的开放空间。例如，大的空间可以在围绕插座壳体112外部的外壁之间开放。在示例性实施例中，入口冷却剂通道212是用于向多个交叉通道214供应和分配冷却剂流的入口歧管通道，出口冷却剂通道214是用于从多个交叉通道214收集和返回冷却剂流的出口歧管通道。可选地，各种冷却剂通道210可以通过由插座壳体112的材料形成的分隔壁彼此分开。
在示例性实施例中，电子封装102包括具有上表面162和下表面164的基板160。电子封装102包括在下表面164处的封装触头166。插座触头120电联接到对应的封装触头166。下表面164联接到上密封件156。在示例性实施例中，散热器106用于将电子封装102向下压入插座连接器110中。向下的压力压缩插座触头120。向下的压力压缩上密封件156。在示例性实施例中，电子封装102包括电子部件168，例如芯片、处理器、存储器等。散热器106热耦合到电子部件，以消散来自电子部件168的热量。在示例性实施例中，冷却剂系统200的冷却剂用于从电子封装102散热。例如，冷却剂可以沿着下表面164流动，以从基板160散热，这又从电子部件168散热。
在示例性实施例中，主电路板104包括具有上表面172和下表面174的基板170。上表面172面向插座连接器110。下表面174面向背板108。在示例性实施例中，主电路板104包括在上表面172处的板触头176。插座触头120电联接到对应的板触头176。上表面172联接到下密封件158。在示例性实施例中，散热器106将电子封装102和插座连接器110向下压入主电路板104。向下的压力将插座触头120压向板触头176。向下的压力压缩下密封件158。在示例性实施例中，接口密封件178设置在主电路板104和背板108之间的接口处。接口密封件178密封在下表面174和背板108之间。向下的压力压缩接口密封件178。
在示例性实施例中，主电路板104包括主电路板104中的板冷却剂通道220。板冷却剂通道220接收冷却剂。板冷却剂通道220在上表面172和下表面174之间延伸穿过基板170。板冷却剂通道220允许冷却剂流入插座壳体112的内部。在示例性实施例中，板冷却剂通道220包括与冷却剂通道212流动连通的入口冷却剂通道222和与冷却剂通道214流动连通的出口冷却剂通道224。冷却剂通过入口冷却剂通道222流入插座壳体112。冷却剂通过出口冷却剂通道224流出插座壳体112。入口和出口冷却剂通道222、224可以垂直延伸穿过主电路板104。在替代实施例中，主电路板104可以包括其他冷却剂通道。在替代实施例中，背板108可以穿过主电路板104中的开口直接与插座连接器110接合，以允许冷却剂在背板108和插座连接器110之间流动，而不是具有板冷却剂通道220。
在示例性实施例中，背板108包括背板108中的背板冷却剂通道230。背板冷却剂通道230接收冷却剂。背板冷却剂通道230在背板108的上表面182和下表面184之间延伸穿过背板108。背板冷却剂通道230允许冷却剂通过主电路板104流入插座壳体112的内部。在示例性实施例中，背板冷却剂通道230包括与冷却剂通道212流动连通的入口冷却剂通道232和与冷却剂通道214流动连通的出口冷却剂通道234。冷却剂通过入口冷却剂通道232流入主电路板104和插座壳体112。冷却剂通过出口冷却剂通道234流出插座壳体112和主电路板104。入口和出口冷却剂通道232、234可以垂直延伸穿过背板108。在替代实施例中，可以提供其它冷却剂通道，例如入口和出口冷却剂通道232、234之间的连接冷却剂通道。连接冷却剂通道可以包括蒸汽室(未示出)，以增强冷却剂系统200的散热，用于冷却电子组件100的部件。
在示例性实施例中，阀236、238设置在入口和出口冷却剂通道232、234处，以控制通过冷却剂系统200的冷却剂流。阀236、238可以打开以允许冷却剂流动，或者关闭以限制冷却剂流动。阀236、238被密封到背板108。在图示的实施例中，阀236、238设置在背板108的相对侧。在替代实施例中，其它位置是可能的。背板108可以用作散热器或冷板，以将热量散发到周围环境中。背板108可以具有散热翅片。在图示的实施例中，冷却剂系统200包括联接到入口阀236的入口管线240和联接到出口阀238的出口管线242。入口管线240联接到冷却剂供应244。出口管线242联接到冷却剂回流246。在各种实施例中，冷却剂供应244和冷却剂回流246可以是共同的贮存器。例如，冷却剂系统200可以是闭环系统。在示例性实施例中，提供了泵248，其迫使冷却剂通过冷却剂系统200。泵248可以设置在供应侧。
图4是根据示例性实施例的电子组件100的截面图。图4示出了作为浸没式冷却剂系统的冷却剂系统。电子组件100浸没在流体中，例如浸浴中。在图示的实施例中，冷却剂系统200没有利用入口和出口管线240、242(如图3所示)。相反，入口阀236接收来自浸浴的流体，出口阀238将流体直接排放到浸浴中。泵248设置在入口阀236处，以迫使冷却剂从浸浴通过冷却剂系统200。
图5是根据示例性实施例的电子组件100的截面图。图5示出了作为闭合冷却剂系统的冷却剂系统。入口阀和出口阀236、238关闭，并且不允许流体从供应源或排放口流向储备源。冷却剂系统200充满流体，然后关闭。与被空气包围相比，冷却剂包围电子组件100的插座触头120和其他部件以增强散热。背板108可用于从系统散热以增强冷却。冷却剂可以在系统内内部循环。

Claims (11)

1.一种电子组件(100)，包括：
主电路板(104)，具有上表面(172)和所述上表面上的板触头(176)，所述上表面具有安装区域；
插座连接器(110)，在所述安装区域处安装到所述主电路板，所述插座连接器包括保持多个插座触头(120)的插座壳体(112)，每个插座触头具有上触头部分(132)和下触头部分(134)，所述下触头部分电连接到所述主电路板的对应板触头，所述插座触头在所述上触头部分和所述下触头部分之间可压缩，所述插座壳体包括配置为接收冷却剂的冷却剂通道(210)；和
电子封装(102)，联接到所述插座连接器，所述电子封装具有下表面(154)和所述下表面上的封装触头(166)，所述封装触头电连接到所述插座触头的上触头部分。
2.根据权利要求1所述的电子组件(100)，其中，所述冷却剂通道(210)通向所述插座触头(120)，用于通过冷却剂直接冷却所述插座触头。
3.根据权利要求1所述的电子组件(100)，其中，所述冷却剂通道(210)通向所述上触头部分(132)和所述下触头部分(134)。
4.根据权利要求1所述的电子组件(100)，其中，所述冷却剂通道(210)包括入口冷却剂通道(212)和出口冷却剂通道(214)，冷却剂从所述入口冷却剂通道流过所述插座壳体(112)到所述出口冷却剂通道。
5.根据权利要求1所述的电子组件(100)，还包括所述电子封装(102)与插座连接器(110)之间的封装密封件(156)以及所述主电路板(104)与所述插座连接器之间的板密封件(158)。
6.根据权利要求1所述的电子组件(100)，其中，冷却剂被加压以流过所述所述冷却剂通道(210)。
7.根据权利要求1所述的电子组件(100)，其中，所述冷却剂通道(210)通向所述电子封装(102)的下表面(164)以冷却所述电子封装。
8.根据权利要求1所述的电子组件(100)，其中，所述冷却剂通道(210)通向所述主电路板(104)的上表面(152)以冷却所述主电路板。
9.根据权利要求1所述的电子组件(100)，其中，所述主电路板(104)包括板冷却剂通道(220)，所述板冷却剂通道与所述插座壳体(112)的冷却剂通道(212)流体连通，以允许冷却剂在所述主电路板和所述插座连接器(110)之间流动。
10.根据权利要求1所述的电子组件(100)，还包括具有上表面(152)和与上表面相对的下表面(154)的背板(108)，所述主电路板(104)安装到所述背板的上表面，其中，所述背板包括背板冷却剂通道(230)，所述背板冷却剂通道与所述插座壳体(112)的冷却剂通道(210)流体连通。
11.根据权利要求1所述的电子组件(100)，其中，所述插座壳体(112)包括接收对应信号触头的触头通道(150)，所述冷却剂通道(212)包括通向所述触头通道的触头冷却剂通道，以冷却所述触头通道中的插座触头。
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