-
Gebiet:
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Systeme und Verfahren zur Erzeugung
von Schaltungsmodulen mit hoher Dichte.
-
Hintergrund:
-
Speichererweiterung
stellt eines der zahlreichen Gebiete dar, bei welchen Schaltungsmodullösungen mit
hoher Dichte für
Raum sparende Vorteile sorgen. So wird beispielsweise seit Jahren
das wohlbekannte DIMM (Dual In-Line Memory Module) eingesetzt, in
verschiedenen Formen, zur Bereitstellung einer Speichererweiterung.
Ein typisches DIMM weist eine herkömmliche PCB (Leiterplatte)
mit Speicherbauelementen und unterstützender Digitallogik auf, angebracht
auf beiden Seiten. Das DIMM wird typischerweise dadurch in dem Host-Computersystem
angebracht, dass ein Kontakte tragender Rand des DIMM in einen Kartenstiftsockel eingeführt wird.
Typischerweise stellen Systeme, welche DIMMs einsetzen, einen begrenzten
Raum im Profil für
derartige Bauelemente zur Verfügung,
und haben herkömmliche
Lösungen
auf DIMM-Grundlage typischerweise nur für ein mäßiges Ausmaß an Speichererweiterung gesorgt.
-
Mit
zunehmenden Busgeschwindigkeiten können weniger Bauelemente pro
Kanal verlässlich
mit einer herkömmlichen
Lösung
auf DIMM-Grundlage adressiert werden. So können beispielsweise 288 ICs
oder Bauelemente pro Kanal unter Verwendung des Busprotokolls SDRAM-100
mit einem ungepufferten DIMM adressiert werden. Bei Einsatz des
Busprotokolls DDR-200 können
annähernd
144 Bauelemente pro Kanal adressiert werden. Bei dem Busprotokoll
DDR2-400 können
nur 72 Bauelemente pro Kanal adressiert werden. Diese Einschränkung hat
zur Entwicklung des vollständig
gepufferten DIMM (FB-DIMM) geführt,
mit gepufferten C/A und Daten, bei welchem 288 Bauelemente pro Kanal
adressiert werden können.
Bei dem FB-DIMM hat nicht nur die Kapazität zugenommen, sondern ist auch
die Pin-Anzahl auf annähernd
69 Signal-Pins gegenüber
den vorher erforderlichen, annähernd
240 Pins abgesunken.
-
Von
der FB-DIMM-Schaltungslösung
wird erwartet, dass sie in der Praxis Motherboard-Speicherkapazitäten von
bis zu etwa 192 Gigabytes mit sechs Kanälen und acht DIMMs pro Kanal
und zwei Rängen
pro DIMM unter Verwendung von DRAMs von 1 Gigabyte zur Verfügung stellt.
Diese Lösung
sollte auch an Technologien der nächsten Generation anpassbar
sein, und sollte eine signifikante Abwärts-Kompatibilität aufweisen.
-
Es
gibt verschiedene bekannte Verfahren, um die begrenzte Kapazität eines
DIMM oder einer anderen Leiterplatte zu erhöhen. Bei einer Vorgehensweise
werden beispielsweise kleine Leiterplatten (Tochterkarten) an das
DIMM angeschlossen, um für
zusätzlichen
Montageraum zu sorgen. Die zusätzlichen
Anschlüsse
können
allerdings eine beeinträchtigte
Signalintegrität
bei den Datensignalen hervorrufen, die von dem DIMM zur Tochterkarte
gelangen, während
die zusätzliche
Dicke der Tochterkarte(n) das Profil des Moduls vergrößert.
-
Mehrfach-Chip-Gehäuse (MDP)
können
auch zur Erhöhung
der Kapazität
des DIMM verwendet werden. Diese Vorgehensweise erhöht die Kapazität der Speicherbauelemente
auf dem DIMM, durch Vorsehen mehrerer Halbleiter-Chips in einem
einzelnen Bauelementengehäuse.
Die zusätzliche
Wärme,
die durch die mehreren Chips hervorgerufen wird, macht jedoch typischerweise
zusätzliche
Kühlkapazität erforderlich,
für den
Betrieb bei maximaler Betriebsgeschwindigkeit. Weiterhin können bei
dem MDP-Schema erhöhte
Kosten auftreten, infolge höherer
Ausbeuteverluste infolge mehrerer Chips in einem Gehäuse, die
nicht vollständig vorgetestet
sind.
-
Gestapelte
Gehäuse
sind eine noch andere Vorgehensweise zur Erhöhung der Modulkapazität. Die Kapazität wird dadurch
erhöht,
dass in Gehäusen
vorgesehene integrierte Schaltungen gestapelt werden, um ein Schaltungsmodul
mit hoher Dichte zum Anbringen auf der größeren Leiterplatte zu erzeugen.
Bei einigen Vorgehensweisen werden flexible Leiter dadurch eingesetzt,
selektiv integrierte Schaltungen in Gehäusen gegenseitig zu verbinden.
Staktek Group L.P., die Inhaberin der vorliegenden Erfindung, hat
zahlreiche Systeme zum Vereinigen von CSP-Bauelementen (Gehäuse im Chip-Maßstab) in
Raum sparenden Topologien entwickelt. Die zunehmende Bauteilhöhe einiger
Stapelverfahren kann allerdings die Systemanforderungen ändern, beispielsweise
den erforderlichen Kühlluftschluss,
oder den minimalen Abstand um eine Leiterplatte herum in ihrem Host-System.
-
Typischerweise
führen
die bekannten Verfahren zu Wärmehandhabungsproblemen.
Wenn beispielsweise ein herkömmlicher
DRAM mit FBGA-Gehäuse
auf einem DIMM angebracht wird, verläuft der hauptsächliche
Wärmeweg
durch die Kugeln in den Kern eines Mehrschicht-DIMM.
-
Was
daher erforderlich ist, sind Verfahren und Konstruktionen zur Bereitstellung
von Leiterplatten hoher Kapazität
in ther misch effizienten, verlässlichen
Konstruktionen, die gut bei höheren
Frequenzen arbeiten, jedoch nicht so groß sind, und dennoch bei vernünftigem
Kostenaufwand hergestellt werden können.
-
Inhaltsangabe:
-
Eine
flexible Schaltung ist mit integrierten Schaltungen (ICs) bestückt, die
entlang einer oder beider ihrer Hauptseiten angeordnet sind. Kontakte,
die entlang der flexiblen Schaltung verteilt sind, sorgen für Verbindung
mit den ICs. Vorzugsweise ist die flexible Schaltung an einem Rand
eines starren, wärmeleitfähigen Substrats
angeordnet, wodurch die integrierte Schaltung auf einer oder beiden
Seiten eines Substrats angeordnet wird, mit einer Schicht oder zwei
Schichten aus integrierten Schaltungen auf einer oder beiden Seiten des
Substrats. Bei alternativen, jedoch ebenfalls bevorzugten Ausführungsformen
sind die ICs an einer Seite der flexiblen Schaltung, die am nächsten am
Substrat steht, zumindest teilweise dort angeordnet, wo Fenster, Taschen
oder ausgenommene Bereiche in dem Substrat vorhanden sind. Andere
Ausführungsformen
können nur
eine Seite der flexiblen Schaltung bevölkern, oder können Substratmaterial
entfernen, um das Modulprofil zu verkleinern. Bei bevorzugten Ausführungsformen
sind die entlang der flexiblen Schaltung verteilten Kontakte dazu
ausgebildet, in einen Stiftsockel eingeführt zu werden, beispielsweise
solche, wie sie sich bei Allzweck- und Server-Computern finden. Bevorzugte Substrate
bestehen aus wärmeleitfähigem Material.
Von Erweiterungen vom Substrat bei bevorzugten Ausführungsformen
kann erwartet werden, dass die Wärmebelastung von
Modulen verringert wird, und verringerte Wärmeänderungen unter den integrierten
Schaltungen des Moduls im Betrieb gefördert werden.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen:
-
1 zeigt
eine Seite einer Flex-Schaltung, die dazu gedacht ist, in einem
Modul eingesetzt zu werden, gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
2 zeigt
eine zweite Seite der Flex-Schaltung von 1.
-
3 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Moduls, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung entwickelt wurde.
-
4 ist
eine vergrößerte Ansicht
des bereits um einen Substratrand herum bei einer bevorzugten Ausführungsform.
-
5 ist
eine Aufsicht auf eine Seite eines Moduls, das gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung entwickelt wurde.
-
6 zeigt
ein Paar von Modulen, wie es gemäß der Erfindung
eingesetzt werden kann.
-
7 zeigt
eine alternative Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
8 zeigt
eine andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die einen Clip aufweist.
-
9 zeigt
eine andere Ausführungsform,
die einen verdünnten
Abschnitt eines Substrats aufweist.
-
10 ist
eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
-
11 zeigt eine alternative, bevorzugte Ausführungsform,
die zusätzliche
Schichten aus ICs aufweist.
-
12 zeigt eine andere, alternative Ausführungsform,
bei welcher eine Flex-Schaltung um entgegen gesetzte Ränder eines
Substrats herum geschlungen ist.
-
13 zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher eine
Flex-Schaltung um entgegen gesetzte Ränder eines Substrats herum
geschlungen ist.
-
14 zeigt eine andere, alternative Ausführungsform,
bei welcher eine Flex-Schaltung ein Substrat überquert.
-
15 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, welche CSPs an der äußeren Seite
einer Flex-Schaltung
aufweist.
-
16 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, welche CSPs aufweist, die zwischen einer Flex-Schaltung und einem
Substrat angebracht sind.
-
17 eine andere, alternative Ausführungsform.
-
18 ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit mehreren Wärmeabstrahlerweiterungen.
-
19 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, bei welcher ein Verbinder selektive Verbin dungsfähigkeit
zwischen Teilen der Flex-Schaltung auf entgegen gesetzten Querseiten
des Substrats zur Verfügung
stellt.
-
20 zeigt Einzelheiten aus dem mit "A" in 19 markierten
Bereich.
-
21 und 22 zeigen
Seiten einer Flex-Schaltung, die in einem Modul gemäß der vorliegenden Erfindung
eingesetzt wird.
-
23 ist eine Ansicht eines Substrats, das bei einer
alternativen Ausführungsform
eingesetzt wird.
-
24 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform,
welche das in 23 gezeigte Substrat einsetzt.
-
25 ist eine Querschnittsansicht einer anderen
Ausführungsform.
-
26 ist eine Querschnittsansicht eines Substrats,
das bei dem in 25 gezeigten Modul verwendet
wird.
-
27 ist eine Vorderansicht eines anderen Substrats,
das bei einem Modul gemäß der Erfindung
einsetzbar ist.
-
28 ist eine Querschnittsansicht eines Teils einer
alternativen Ausführungsform.
-
29 ist ein Querschnitt in Explosionsdarstellung
einer Flex-Schaltung, die bei einer bevorzugten Ausführungsform
gemäß der Erfindung
eingesetzt wird.
-
30 zeigt eine andere, bevorzugte Ausführungsform.
-
31 zeigt Seiten eines Moduls nach dem Stand der
Technik, das entsprechend der "planaren" Strategie entwickelt
wurde.
-
32 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform
zum Einsatz beim Verstehen modellierter Daten in hier vorgesehenen
Tabellen.
-
33 ist eine Aufsicht auf ein Modul, das gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung entwickelt wurde.
-
34 erläutert
einen vergrößerten Schnitt
eines Moduls gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung, zur Erläuterung
bestimmter Wärmeflüsse.
-
35 zeigt eine Flex-Schaltung, die bei einer alternativen
Ausführungsform
verwendet wird.
-
36 zeigt repräsentative
Sensorsignalflüsse
bei einer Ausführungsform.
-
37 zeigt eine Ausführungsform eines Wärme-Managementsystems,
das gemäß der Erfindung entwickelt
wurde.
-
38 ist eine andere Darstellung eines Wärme-Managementsystems
gemäß der Erfindung.
-
39 zeigt eine andere Ausführungsform eines Modul-Wärme-Managementsystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
40 zeigt zwei Module, die gemäß der vorliegenden Erfindung
entwickelt wurden, und bei einer Ausführungsform des Wärme-Managementsystems
gemäß der Erfindung
verwendet werden.
-
41 zeigt eine alternative Ausführungsform, die bei einer Ausführungsform
des Wärme-Managementsystems
gemäß der Erfindung
eingesetzt wird.
-
42 zeigt eine andere Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
43 zeigt eine Aufsicht auf eine andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
44 zeigt eine Seite einer bevölkerten Flex-Schaltung, die
in einem Modul eingesetzt wird, das zum Ausdrücken mehrerer Fälle einer
FB-DIMM-Schaltung entwickelt wurde.
-
45 zeigt eine andere Seite der in 44 gezeigten Flex-Schaltung.
-
46 ist eine Querschnittsansicht einer alternativen
Ausführungsform,
welche vier Ränge
von ICs auf jeder Seite des Substrats aufweist.
-
47 ist eine schematische Darstellung von Impedanz-Diskontinuitäten zwischen
zwei herkömmlichen
FB-DIMMs.
-
48 ist eine schematische Darstellung bestimmter
Impedanzmerkmale bei einer Ausführungsform, bei
welcher mehr als ein AMB vorgesehen ist.
-
49 zeigt einen Teil eines FH-DIMM-Moduls, welcher
Stapel (stacks) und AMBs verwendet.
-
50 zeigt eine andere Konfiguration einer FB-DIMM-Ausführungsform
gemäß der Erfindung.
-
51 ist eine weitere FB-DIMM-Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
52 zeigt eine Seite einer Flex-Schaltung, die
bei einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
-
53 ist eine weitere Darstellung eines bevorzugten
Moduls, das gemäß der vorliegenden
Erfindung entwickelt wurde.
-
54 ist eine Aufsicht auf eine Ausführungsform
mit niedrigem Profil des FB-DIMM-Typs gemäß der Erfindung.
-
55 zeigt eine Flex-Schaltung, die in einer Ausführungsform
mit niedrigem Profil des FB-DIMM-Typs verwendet wird.
-
56 ist eine Querschnittsansicht eines Moduls gemäß der Erfindung.
-
57 ist eine Querschnittsansicht eines anderen
Moduls gemäß der Erfindung.
-
Detaillierte Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen:
-
Die 1 und 2 zeigen
entgegen gesetzte Seiten 8 und 9 einer bevorzugten
Flex-Schaltung 12 ("Flex", "Flex-Schaltung", "flexible Schaltung", "flexible Schaltungen"), die zum Rufbau
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die Flex-Schaltung 12 besteht
vorzugsweise aus mehreren leitfähigen
Schichten, die durch eine oder mehrere flexible Substratschichten
gehaltert werden, wie dies nachstehend erläutert wird. Es kann die gesamte
Flex-Schaltung 12 flexibel sein oder, wie Fachleute erkennen
werden, es kann die Anordnung der flexiblen Schaltung 12 in
bestimmten Bereichen flexibel ausgebildet sein, um Anpassbarkeit
an erforderliche Formen oder Biegungen zu ermöglichen, und starr in anderen
Bereichen sein, um starre und ebene Montageoberflächen zur
Verfügung
zu stellen. Die bevorzugte Flex-Schaltung 12 weist Öffnungen 17 (oder
Zungen) zur Verwendung zum Ausrichten der Flex-Schaltung 12 zu
einem Substrat während
des Zusammenbaus auf.
-
ICs 18 auf
der flexiblen Schaltung 12 sind, bei dieser Ausführungsform,
Speicherbauelemente mit Gehäusen
im Chip-Maßstab.
Zum Zweck der vorliegenden Beschreibung soll der Begriff "im Chip-Maßstab" oder "CSP" integrierte Schaltungen
jeglicher Funktion bezeichnen, mit einem Array-Gehäuse, das
Verbindung zur einem oder mehreren Chip-Durchgangskontakten zur
Verfügung
stellt (häufig
verwirklicht als "Höcker" oder "Kugeln" bei diesem Beispiel),
die über
eine Hauptoberfläche
des Gehäuses
oder Chips verteilt sind. CSP betrifft nicht Bauelemente mit Anschlüssen, die
Verbindung zu einer integrierten Schaltung innerhalb des Gehäuses durch
Leitungen zur Verfügung
stellen, die von dem Umfang des Gehäuses ausgehen, beispielsweise
ein TSOP.
-
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
bei Bauelementen mit Anschlüssen
oder CSP-Bauelementen, oder bei anderen Bauelementen eingesetzt
werden, sowohl in Form mit und ohne Gehäuse, aber wenn der Begriff
CSP verwendet wird, sollte die voranstehende Definition von CSP
verwendet werden. Obwohl CSP Bauelemente mit Anschlüssen ausschließt, sollen
Bezugnahmen auf CSP breit verstanden werden, so dass sie das weite
Feld von Array-Bauelementen umfassen (und nicht nur auf Speicher
allein beschränkt
sind), unabhängig
davon, ob es sich um Chip-Größe oder
eine andere Größe handelt,
beispiels weise BGA und Mikro-BGA, sowie Flip-Chip. Wie Fachleute
nach Verständnis
der vorliegenden Beschreibung verstehen werden, können einige
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung so ausgelegt sein, dass sie Stapel von
ICs einsetzen, die jeweils dort angeordnet sind, wo ein IC 18 in
den beispielhaften Figuren dargestellt ist.
-
Mehrfache
integrierte Schaltungs-Chips können
in einem Gehäuse
enthalten sein, das als einzelner IC 18 dargestellt ist.
Zwar werden bei der vorliegenden Ausführungsform Speicher-ICs dazu
eingesetzt, eine Speichererweiterungsplatte zur Verfügung zu
stellen, jedoch ist dies nicht einschränkend, und können verschiedene
Ausführungsformen
verschiedene integrierte Schaltungen und andere Bauelemente enthalten,
die für
andere Primärfunktionen
entwickelt wurden, über
Speicher hinaus oder zusätzlich
dazu. Derartige Varietäten
können
Mikroprozessoren umfassen, FPGAs, RF-Transceiver oder andere Kommunikationsschaltungen, Digitallogik,
als Liste nicht einschränkender
Beispiele, oder andere Schaltungen oder Systeme, die von der Fähigkeit
des Schaltungsmoduls mit hoher Dichte profitieren können. Die
Schaltung 19, die zwischen zwei ICs 18 dargestellt
ist, kann ein Speicherpuffer oder eine Steuerung sein, oder ein
fortgeschrittener Speicherpuffer (AMB), oder kann als Mikroprozessor,
Logik- oder Kommunikationsbauelement angesehen werden.
-
1 zeigt
eine obere oder äußere Seite 8 einer
Flex-Schaltung 12,
auf welcher ICs 18 angebracht sind, die in zwei Reihen
oder Mannigfaltigkeiten ICR1 und ICR2 angeordnet sind. Fachleuten wissen, dass
die Anbringung von ICs 18 auf der Flex-Schaltung 9 sofortige
und effiziente Herstellungsvorteile zur Verfügung stellt, wenn Beispiele
für das
Modul 10 zusammengebaut werden. Andere Ausführungsformen
können
andere Anzahlen an Reihen aufweisen, oder es kann nur eine derartige
Reihe vorgesehen sein. Kontakt-Arrays sind unterhalb den ICs 18 und
der Schaltung angeordnet, um Leitungswege zur Verbindung mit den
ICs zur Verfügung
zu stellen. Es ist ein beispielhafter Kontakt-Array 11A dargestellt,
sowie ein beispielhafter IC 18, der wie dargestellt am
Kontakt-Array 11A angebracht werden soll. Zwischen den
beiden Reihen ICR1 und ICR2 von
ICs 18 weist die Flex-Schaltung 12 zwei Reihen
(CR1 und CR2) von
Modulkontakten 20 auf. Wenn die Flex-Schaltung 12 zusammengeklappt
ist, wie in späteren
Figuren gezeigt, befindet sich die in 1 gezeigte
Seite 8 an der Außenseite
des Moduls 10. Die entgegen gesetzte Seite 9 der
Flex-Schaltung 12 (2) liegt
an der Innenseite.
-
2 zeigt
andere zwei Mannigfaltigkeiten von ICs 18 an der Seite 9 der
Flex-Schaltung 12, bezeichnet mit ICR3 und
ICR4. Verschiedene diskrete Bauelemente,
beispielsweise Abschlusswiderstände,
Bypass-Kondensatoren, und Vorspannungswiderstände können ebenfalls an jeder der
Seiten 8 und 9 der Flex 12 angebracht
sein. Derartige diskrete Bauelemente sind nicht dargestellt, um
die Zeichnung zu vereinfachen. Die Flex-Schaltung 12 kann auch unter
Bezugnahme auf ihre Umfangsränder
beschrieben werden, von denen zwei typischerweise lang sind (PElong1 Und PElong2)
und denen zwei typischerweise kürzer
sind (PEshort1) und PEshort2).
Andere Ausführungsformen
können
Flex-Schaltungen einsetzen, die keine Rechteckform aufweisen, und
quadratisch sein können,
wobei in diesem Fall die Umfangsränder gleiche Abmessungen hätten, oder
eine andere Form aufweisen können,
zur Anpassung an spezielle Einzelheiten der Herstellung.
-
1 zeigt
Beispiele für
Leiterbahnen 21, die zwei Reihen CR1 und
CR2 von Modulkontakten 20 mit ICs 18 verbinden.
Es sind nur einige wenige beispielhafte Bahnen dargestellt, um die
Zeichnung zu vereinfachen. Die Bahnen 21 können noch
eine Verbindung zu Durchgangsverbindungen herstellen, die in andere
leitfähige Schichten
der Flex 12 übergehen,
bei bestimmten Ausführungsformen,
die mehr als eine leitfähige
Schicht aufweisen. Eine Durchgangsverbindung 23 ist dargestellt,
die eine Signalbahn 25 von der Schaltung 19 auf
einer anderen leitfähigen
Schicht der Flex 12 verbindet, wie dies durch die gestrichelte
Linie der Bahn 25 dargestellt ist. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
sind Durchgangsverbindungen Teil des Anschlusses von ICs 18 auf
der Seite 9 der Flex 12 (2) an Modulkontakte 20.
Die Bahnen 21 und 25 können andere Verbindungen zwischen
den ICs auf jeder Seite der Flex 12 herstellen, und können die
Reihen der Modulkontakte 20 überqueren, um ICs miteinander
zu verbinden. Zusammen bilden die verschiedenen Bahnen und Durchgangsverbindungen
die gegenseitigen Verbindungen, die für den Transport von Signalen
zu den verschiedenen ICs benötigt
werden. Fachleute wissen, dass die vorliegende Erfindung mit nur
einer einzigen Reihe von Modulkontakten 20 implementiert
werden kann, und in anderen Ausführungsformen
als ein Modul implementiert werden kann, das ICs nur auf einer Seite
des Moduls trägt,
oder auf einer oder beiden Seiten der Flex-Schaltung.
-
3 ist
eine Querschnittsansicht eines Moduls 10, das gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung entwickelt wurde. Das Modul 10 ist
mit CSPs 18 bevölkert,
welche obere Oberflächen 18T und untere Oberflächen 18B aufweisen.
Das Substrat 14 weist einen Rand 16A auf, der
in der Darstellung von 3 als ein Ende des Substrats 14 erscheint,
um welches die Flex-Schaltung 12 herum angeordnet ist.
Das Substrat 14 weist typischerweise eine erste und eine
zweite Querseite S1 bzw. S2 auf.
Die Flex 12 ist um den Um fangsrand 16A des Substrats 14 herum
geschlungen, welcher in der Nähe
des Randes 16A bei der dargestellten Ausführungsform
die grundlegende Form eines gemeinsamen DIMM-Plattenformfaktors zur
Verfügung
stellt. Vorzugsweise ist zumindest ein Abschnitt der Tasche der
Flex 12, die durch Herumschlingen der Flex-Schaltung um
das Substrat ausgebildet wird, an das Substrat 14 an beiden
Seiten des Substrats 14 anlaminiert oder dort auf andere
Weise befestigt. Die Länge
dieses Abschnitts kann variieren, abhängig von derartigen Faktoren
wie beispielsweise der Höhe
der ICs 18, der Dicke des Substrats 14, der Länge der
Modulkontakte 20, und der Größe und der Konstruktion des
Stiftsockels oder des Computer- oder Erweiterungsplattensockels,
an welchen das Modul 10 so angepasst ist, dass es dort
eingeführt
werden kann. Der Raum, in welchem die Flex-Schaltung in dem Bereich
ihres Anschlusses mit ICs 18 übergeht, kann mit einer winkeltreuen
oder wärmeleitfähigen Unterfüllung gefüllt sein,
kann ungefüllt
bleiben, oder kann, wie in der später gezeigten 7,
von einem Flex-Halterungsteil des Substrats 14 eingenommen
sein. Kleber 30 ist bei einer bevorzugten Ausführungsform
ein wärmeleitfähiges Material,
um die Wärmedissipationseigenschaften
zu nutzen, die unter Verwendung eines geeignet gewählten, wärmeleitfähigen Substrats 14 bereitgestellt
werden können,
das beispielsweise aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium,
besteht.
-
Das
innere Paar der vier dargestellten ICs 18 ist vorzugsweise
am Substrat 14 durch einen wärmeleitfähigen Kleber 30 angebracht.
Der Kleber 30 ist bei einer bevorzugten Ausführungsform
ein wärmeleitfähiges Material,
um die Wärmedissipationseigenschaften
zu nutzen, die unter Verwendung eines geeignet ausgewählten, wärmeleitfähigen Substrats 14 bereitgestellt
werden können.
Zwar sind bei dieser Ausführungsform die
vier dargestellten ICs an der Flex-Schaltung 12 in entgegen
gesetzten Paaren angebracht, jedoch ist dies nicht einschränkend, und
können
mehr ICs in anderen Anordnungen angeschlossen sein, beispielsweise
in gestapelten oder versetzten Anordnungen, für welche später Beispiele angegeben werden.
Weiterhin sind nur ICs mit CSP-Gehäusen dargestellt, jedoch können auch
andere ICs (mit oder ohne Gehäuse)
als ICs 18 eingesetzt werden. Zwar stellen Speicher-CSPs
den typischen IC 18 dar, jedoch können auch ICs mit anderen Funktionen
eingesetzt werden.
-
Bei
dieser Ausführungsform
weist die Flex-Schaltung 12 Modulkontakte 20 auf,
die auf solche Weise angeordnet sind, dass sie in einen Stiftsockel
oder einen Computer- oder Erweiterungsplattensockel passen, und
eine Verbindung mit entsprechenden Kontakten in dem Verbinder oder
dem Sockel herstellen. Zwar sind die Modulkontakte 20 so
dargestellt, dass sie gegenüber
der Oberfläche
der Flex-Schaltung 12 vorstehen, jedoch ist dies nicht
einschränkend,
und können
andere Ausführungsformen
fluchtende Kontakte oder Kontakte unterhalb des Oberflächenniveaus
der Flex 12 aufweisen. Das Substrat 14 haltert
die Modulkontakte 20 von hinter der Flex-Schaltung 12 auf
eine solche Art und Weise, dass die mechanische Form zur Verfügung gestellt wird,
die zum Einführen
in einen Sockel erforderlich ist. Zwar weist das dargestellte Substrat 14 eine
gleichmäßige Dicke
auf, jedoch ist dies nicht einschränkend, und kann sich bei anderen
Ausführungsformen
die Dicke oder Oberfläche
des Substrats 14 ändern.
Nicht einschränkende
Beispiele für
derartige mögliche
Abänderungen
sind in späteren
Figuren dargestellt. Das Substrat 14 bei der dargestellten
Ausführungsform
ist vorzugsweise aus einem wärmeleitfähigen Metallmaterial
hergestellt, beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer. Das Substrat 14 kann
auch aus anderen wärmeleit fähigen Materialien
bestehen, beispielsweise wärmeleitfähigen Kunststoffen,
oder Materialien auf Kohlenstoffgrundlage, zum Beispiel. Dort, wo
Wärme-Management
eine geringere Rolle spielt, können
bei alternativen Ausführungsformen
Materialien wie Epoxylaminat FR4 (schwer entflammbarer Typ 4) oder
PTFE (Polytetrafluorethylen) eingesetzt werden. Bei anderen Ausführungsformen können vorteilhafte
Merkmale von mehreren Technologien kombiniert werden, mit Einsatz
von FK4 mit einer Schicht aus Kupfer auf beiden Seiten, um ein Substrat 14 zur
Verfügung
zu stellen, das aus bekannten Materialien entwickelt wurde, welche
Wärmeleitfähigkeit
oder eine Masseebene zur Verfügung
stellen können.
-
Wie
in 3 gezeigt, weist das gezeigte Modul 10 eine
Wärmeerweiterung 16T auf.
Obwohl typischerweise an einem Ende des Substrats 14 dargestellt
und vorzugsweise dort angeordnet, wo sie am einfachsten angeordnet
werden kann, kann eine Wärmeerweiterung
abseits des Substrats 14 auch von dem Hauptkörpersubstrat 14 zwischen
den Enden des Substrats abweichen. Das Substrat 14 kann
eine oder mehrere derartige Erweiterungen aufweisen. Die Wärmeerweiterungen 16T können von
der Zentrumsachse des Substrats in jeder von verschiedenen Orientierungen
abweichen, und müssen
nicht senkrecht in Bezug auf den Hauptkörper des Substrats verlaufen,
und müssen
nicht zu beiden Seiten des Moduls 10 hin abweichen. Wie
noch genauer erläutert
wird, lässt
sich für
Modelle des Moduls 10, beispielsweise jenes, das in 3 gezeigt
ist, vorhersagen, dass thermische Vorteile beim Modul 10 vorhanden
sind, im Vergleich zu dem wohlbekannten ebenen Modul, das normalerweise
bei Speichererweiterungseinsätzen
verwendet wird. Wie Fachleute wissen, stellen die Wärmeerweiterungen 16T zusätzliche
Oberflächenbereiche
für das
Substrat 14 zur Verfügung,
und vergrößern daher
die Fläche,
von welcher Wärme
fließen oder
vom Modul 10 ausgehen kann. Der Primärmechanismus für einen
derartigen Wärmefluss
ist Konvektion, da ein Luftfluss typischerweise die Modulkühlung unterstützt, jedoch
wissen Fachleute auf diesem Gebiet, dass die Konstruktion des Substrats 14 mit
der Wärmeerweiterung 16T leitfähig für verschiedene
Vorrichtungen ist, damit Wärme
vom Modul 10 abfließen
kann.
-
Eine
vorteilhafte Vorgehensweise zum effizienten Zusammenbau eines Schaltungsmoduls 10,
wie es hier geschildert und dargestellt wurde, ist wie folgt. Bei
einem bevorzugten Verfahren zum Zusammenbau einer bevorzugten Modulanordnung 10 wird
die Flex-Schaltung 12 eben aufgesetzt, und werden beide
Seiten entsprechend Leiterplattenzusammenbauverfahren bevölkert, die
auf diesem Gebiet bekannt sind. Die Flex-Schaltung 12 wird
dann um das Ende 16A des Substrats 14 geklappt.
Dann können
Einrichtlöcher 17 zur Ausrichtung
der Flex 12 zum Substrat 14 verwendet werden.
Die Flex 12 kann an das Substrat 14 anlaminiert oder
auf andere Art und Weise befestigt werden. Weiterhin können obere
Oberflächen 18T von ICs 18 an dem Substrat 14 auf
eine Weise angebracht werden, die dazu gedacht ist, mechanischen
Zusammenhalt oder Wärmeleitung
bereitzustellen.
-
4 ist
eine vergrößerte Ansicht
des Bereichs um ein Ende 16A eines beispielhaften Moduls 10 herum.
Der Rand 16A des Substrats 14 ist vorzugsweise
abgerundet, zum Einführen
in einen Plattenstiftsockel. Während
eine spezielle, abgerundete Ausbildung gezeigt ist, kann der Rand 16A auch
andere Formen einnehmen, die dazu gedacht sind, zu verschiedenen
Verbindern oder Sockeln zu passen. Die Form und die Funktion verschiedener
Stiftsockel sind auf diesem Gebiet wohlbekannt. Die Dicke des dargestellten
Klebers 30 und der Flex 12 kann variieren, und
diese Teile sind nicht maßstabsgerecht
dargestellt, um die Zeichnung zu vereinfachen. Nach dem Zusammenbau
mit der Flex 12 und dem Kleber 30 liegt die Dicke,
die zwischen Modulkontakten 20 gemessen wird, in dem Bereich,
der für
den passenden Verbinder festgelegt ist.
-
5 zeigt
eine Aufsicht der Modulanordnung 10, die gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgelegt ist. Fachleute werden erkennen,
dass die Modulanordnung 10 herkömmliche DIMMs ersetzen kann,
die in vielen verschiedenen Systemen eingesetzt werden. Bei der
Modulanordnung 10 ist die Flex-Schaltung 12 um
einen Rand 16A des Substrats 14 herum geschlungen.
ICs 18 sind an der Flex-Schaltung 12 entlang der
dargestellten Seite angebracht, wie dies unter Bezugnahme auf frühere Figuren geschildert
wurde. Modulkontakte 20 sind in der Nähe des Randes 22 der
Modulanordnung 10 vorgesehen, zum Anschluss an einen Plattenstiftsockel
oder Sockel. Die optionale Erweiterung 16T ist in 5 entlang
dem oberen Teil des dargestellten Moduls 10 dargestellt.
-
6 zeigt
ein System 5, das zwei Module 10 einsetzt, und
erläutert
den Einsatz mehrerer Module 10 in einem System 5 gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Die
Module 10 sind so dargestellt, dass sie in Plattenstiftsockel 31 eingeführt sind,
die jeweils auf der Leiterplatte 33 angeordnet sind. Das
System 5 kann daher so konfiguriert sein, dass es eine
Speichererweiterung zur Verfügung
stellt, mit Merkmalen, welche dazu gedacht sind, die Wärmebelastung
der Module 10 zu minimieren.
-
7 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei welcher das Substrat 14 Flex-Halterungen 14FS aufweist,
um die Flex-Schaltung 12 bei ihrem Übergang auf die IC-Anschlussflächen zu
haltern. Das obere Ende 16B des Substrats 14 befindet
sich auf dem dargestellten Modul von 7, das keine
Erweiterungen 16T aufweist.
-
8 zeigt
eine weitere Ausführungsform,
die einen Clip aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist der Clip 82 um
ICs 18 herum geclipt dargestellt. Der Clip 82 besteht
vorzugsweise aus einem Metall oder einem anderen wärmeleitfähigen Material.
Vorzugsweise weist der Clip 82 einen Trog 84 auf,
der dazu ausgebildet ist, zu einem Ende des Substrats 14 zu
passen. Die Befestigung kann darüber
hinaus durch einen Kleber zwischen dem Clip 82 und dem
Substrat 14 oder den ICs 18 erreicht werden.
-
9 zeigt
eine andere Ausführungsform,
die einen verdünnten
Abschnitt des Substrats 14 aufweist. Bei dieser Ausführungsform
weist das Substrat 14 eine erste Decke 1 zu einem
ersten Rand 16 hin auf, die dazu gedacht ist, Halterung
für einen
Rand und den umgebenden Bereich der Modulanordnung 10 bereitzustellen,
wie dies zum Anschluss an einen Stiftsockel oder einen anderen Verbinder
erforderlich sein kann. Oberhalb des Abschnitts des Substrats 14 mit
der Dicke 1 befindet sich ein Abschnitt 92 mit
einer Dicke 2. Die geringere Breite des Abschnitts 92 soll
dazu dienen, die gesamte Breite der Modulanordnung 10 zu
verringern, und kann für
einen erhöhten
Kühlluftfluss
sorgen, oder einen engeren Abstand von Modulanordnungen 10 in ihrer
Einsatzumgebung.
-
10 ist
eine Querschnittsansicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform.
Die Darstellung ist eine Ansicht von oberhalb eines Moduls 10,
wenn man nach unten blickt. Das Substrat 14 ist selektiv
am Abschnitt 102 unter dem Bauelement 19 ausgedünnt. Das
dargestellte Bauelement 19 weist ei nen freiliegenden Chip 19D auf,
der auf einem Substrat angebracht ist. Andere Ausführungsformen
können
mit anderen Gehäusen
versehene, oder anders angebrachte integrierte Schaltungen oder
andere Bauelemente mit Höhen
aufweisen, die größer sind
als bei dem typischen IC 18. Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist das Bauelement 19 höher
oder dicker als die anderen ICs 18, welche die Flex 12 bevölkern. Der
verdünnte
Abschnitt 102 des Substrats 14 unterhalb des Bauelements 19 gleicht
die zusätzliche
Höhe aus,
so dass die Flex 12 eben bleibt, und die obere Oberfläche des
Bauelements 19 in Wärmekontakt
mit dem Substrat 14 steht. Das Substrat 14 kann
für diese
oder andere, ähnliche
Ausführungsformen
durch verschiedene Verfahren hergestellt werden, beispielsweise
durch Fräsen
mit einer CNC-Maschine (numerisch Computergesteuerten Maschine),
oder extrudiert werden. Diese und ähnliche Ausführungsformen
können
vorteilhaft beispielsweise dazu eingesetzt werden, vorteilhafte
Wärmeeigenschaften
zur Verfügung
zu stellen, wenn das Bauelement 19 ein fortgeschrittener
Speicherpuffer (AMB) für
FB-DIMM ist. Das Bauelement 19 ist vorzugsweise an dem
Substrat 14 durch einen wärmeleitfähigen Kleber angebracht.
-
11 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, welche
zusätzliche
Schichten aus ICs 18 aufweist. Die Flex-Schaltung 12 kann bei dieser
Ausbildung beispielsweise mit einer aufgeteilten Flex versehen sein,
mit Schichten, die über
Durchgangsverbindungen am Abschnitt 24 der Flex 12 verbunden
sind. Weiterhin können
zwei Flex-Schaltungen verwendet werden, und beispielsweise durch
Kontakte von Anschlussfläche
zu Anschlussfläche
verbunden werden, oder durch Kontakte zwischen Flex-Schaltungen.
-
12 zeigt eine andere Ausführungsform, welche Flex-Abschnitte hat, die
um entgegen gesetzte Ränder
eines Substrats 14 herum geschlungen sind. Die Flex-Schaltung 12 weist
einen Verbindungsabschnitt 12C auf, der um die Erweiterung 16D des
Substrats 14 herum geschlungen ist. Bei einer bevorzugten
Vorgehensweise zum Zusammenbau dieser Ausführungsform werden die dargestellten
ICs 18 zuerst an der Flex-Schaltung 12 angebracht.
Der Flex-Abschnitt 26, der dem IC 18A zugeordnet
ist, wird dann an einem Ort relativ zum Substrat angeordnet. Die
Flex-Schaltung 12 wird dann um den Rand 16A des
Substrats 14 ein erstes Mal herum geschlungen. Geeignete
Klebe-Laminierverfahren
oder andere Verfahren werden dazu eingesetzt, die Flex 12 und
die ICs 18A und 18B am Substrat 14 anzubringen.
Der Verbindungsabschnitt 12C der Flex-Schaltung 12 wird
um die Erweiterung 16T herum geschlungen. Ein Kleber kann
dazu eingesetzt werden, Verbindungen Rückseite an Rückseite
zwischen den dargestellten ICs 18 herzustellen. Laminier-
oder andere Klebe- oder Verbindungsverfahren können dazu verwendet werden,
die beiden Schichten der Flex 12 aneinander an Flex-Abschnitten 24 zu
befestigen. Weiterhin können
die beiden Schichten der Flex-Schaltungen 12, die um den
Rand 16A herum geschlungen sind, gegenseitig durch Kontakte
von Anschlussfläche
zu Anschlussfläche
oder Kontakte zwischen Flex-Schaltungen verbunden werden. Die Flex 12 wird
erneut um den Rand 16A herum geschlungen, wodurch IC 18C in
seine Position gebracht wird. Der IC 18D ist Rückseite
an Rückseite
mit IC 18E angebracht und dort befestigt.
-
13 zeigt eine andere Ausführungsform, die einen Flex-Abschnitt aufweist,
der um entgegen gesetzte Ränder
eines Substrats 14 herum geschlungen ist. Bei der Flex-Schaltung 12 ist
der Verbindungsabschnitt 12C um die Erweiterung 16T des
Substrats 14 herum geschlungen. Der Verbindungsabschnitt 12C weist
vorzugsweise mehr als eine leitfähige
Schicht auf, und kann drei, vier oder mehr leitfähige Schichten aufweisen. Derartige
Schichten können
dazu nützlich
sein, Signale für
derartige Anwendungen, wie beispielsweise einen FB-DIMM zu führen, der
weniger DIMM-Eingangs-/Ausgangs-Signale als ein registrierter DIMM
aufweist, jedoch mehr Verbindungsbahnen aufweist, die zwischen Bauelementen
auf dem DIMM benötigt
werden, beispielsweise für
die Signale C/A Copy A und C/A Copy B (Befehl/Adresse), die von
einem FB-DIMM AMB erzeugt werden. Zwar sind zwei Gruppen von Modulkontakten 20 gezeigt,
jedoch können
andere Ausführungsformen
nur eine Gruppe aufweisen.
-
14 zeigt eine Querschnittsansicht einer anderen,
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Flex-Schaltung 12 weist Kontakte 20 proximal
zu entgegen gesetzten Rändern 192 der Flex-Schaltung 12 auf.
Der Verbindungsabschnitt 12C der Flex-Schaltung 12 ist
um die Erweiterung 16T des Substrats 14 herum
geschlungen. Bei einer bevorzugten Vorgehensweise zum Zusammenbau
dieser Ausführungsform
werden die dargestellten ICs 18 zuerst an der Flex-Schaltung 12 angebracht.
Die Flex-Schaltung 12 wird um die Erweiterung 16T des
Substrats 14 herum geschlungen, und vorzugsweise zum Substrat 14 durch
Einrichtlöcher
ausgerichtet. Der Abschnitt 24 der Flex-Schaltung 12 wird
vorzugsweise an das Substrat 14 anlaminiert.
-
15 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, bei welcher ICs 18 nur entlang einer Seite der
Flex-Schaltung 12 vorgesehen sind.
-
16 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, die dort CSPs aufweist, was zur inneren Seite der Flex-Schaltung 12 wird,
und daher zwischen der Flex-Schaltung
und dem Substrat 14 angeordnet wird.
-
17 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, bei welcher die Flex-Schaltung ein Ende 16B des
Substrats 14 entgegengesetzt zu Kontakten 20 überquert.
-
18 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, welche mehrere Erweiterungen 16T und ein verdünntes Substrat 14 mit
Vertiefungen 92 zeigt.
-
Die 19 und 20 zeigen
eine alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die einen Verbinder 200 dazu
einsetzt, selektive gegenseitige Verbindungen zwischen Abschnitten 202A und 202B der Flex-Schaltung 12 zur
Verfügung
zu stellen, welche der Querseite S1 bzw. S2 des Substrats 14 zugeordnet sind.
Der dargestellte Verbinder 200 weist Teile 200B und 200A auf,
die gegenseitig im Hohlraum 204 des Substrats 14 verbunden
sind. Ein Beispiel für
den Verbinder 200 ist ein Molex-Verbinder des Typs 500024/50027, jedoch
können
viele verschiedene Verbinder bei Ausführungsformen der Erfindung
verwendet werden. Der dargestellte Verbinder 200 ist im
Substrathohlraum 204 angeordnet, und weist typischerweise
ein erstes Teil 200A und ein zweites Teil 200B auf,
welche dem Abschnitt 202A bzw. 202B der Flex-Schaltung 12 entsprechen.
-
21 zeigt ein Beispiel für eine Kontakte tragende, erste
Seite einer Flex-Schaltung, die gemäß einer alternativen, bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung entwickelt wurde. Wie Fachleute erkennen
werden, ist die Darstellung von 21 vereinfacht,
um die Grundlagen der Erfindung deutlicher darzustellen. Eine Ausführungsform
mit mehr ICs 18 wurde früher gezeigt.
-
22 zeigt die Seite 9 der Flex-Schaltung 12 von 21.
-
23 zeigt ein Beispiel für ein Substrat, das so ausgebildet
ist, dass es bei dem Beispiel für
die Flex-Schaltung eingesetzt werden kann, das in den 21 und 22 gezeigt
ist. Die Flex-Schaltung 12 wird um das Substrat 14,
das in 23 gezeigt ist, herum gefaltet,
um ICs 18 entlang der Seite 9 der Flex-Schaltung 12 in
den Fenstern 250 anzuordnen, die sich als Array entlang
dem Substrat 14 erstrecken. Dies führt dazu, dass ICs entlang
Reihen ICR3 und ICR4 Rückseite
an Rückseite
in Fenstern 250 angeordnet sind. Vorzugsweise wird ein
wärmeleitfähiger Kleber
auf den Oberseiten 18T der ICs 18 dazu verwendet,
einen Wärmeenergiefluss
zu fördern,
sowie einige mechanische Vorteile zur Verfügung zu stellen. Dies stellt
nur eine Relativanordnung zwischen ICs 18 auf jeweiligen
Seiten des Substrats 14 dar.
-
24 zeigt eine Ansicht entlang der Linie A-A von 23, wobei die Flex-Schaltung 12 mit dem
Substrat 14 vereinigt ist. ICs 18, die sich auf
der zweiten Seite 9 befinden (welche bei dieser Darstellung
die Innenseite in Bezug auf das Modul 10 ist), der bevölkerten
Flex-Schaltung 12, sind in Fenstern 250 angeordnet,
so dass die oberen Oberflächen 18T der ICs 18 der Reihe ICR3
in enger Nähe
zu den oberen Oberflächen 18T der ICs 18 der Reihe ICR4
angeordnet sind. Die erste und zweite Gruppe von ICs (CSPs bei dieser
Darstellung) sind daher in den weg geschnittenen Bereichen der ersten
bzw. zweiten Querseite angeordnet, des Substrats 14. In
diesem Fall befinden sich die weg geschnittenen Bereiche auf jeder
Querseite des Substrats 14 in räumlicher Übereinstimmung, zur Erzeugung
von Fenstern 250. Fachleute werden erkennen, dass die Darstellung
nicht maßstabsgerecht
ist, sondern repräsen tativ
für die
gegenseitigen Beziehungen zwischen den Elementen ist, und dass die
Anordnung zu einem Profil "P" für das Modul 10 führt, das
signifikant kleiner ist als es wäre,
wenn nicht die ICs 18 entlang der Innenseite 9 der
Flex-Schaltung 12 in Fenster 250 eingepasst wären. Das
Profil P in diesem Fall ist annähernd
die Summe der Entfernungen zwischen der oberen und unteren Oberfläche des
IC 18, plus 4× der
Durchmesser der BGA-Kontakte 63, plus 2× der Durchmesser der Flex-Schaltung 12,
zusätzlich
zu irgendwelchen Klebeschichten 30, die zur Befestigung
eines IC 18 an einem anderen verwendet werden. Diese Profilabmessungen ändern sich
in Abhängigkeit
davon, ob BGA-Kontakte 63 unterhalb der Oberfläche der
Flex-Schaltung 12 angeordnet
sind oder nicht, um eine geeignete leitfähige Schicht zu erreichen,
oder Kontakte, die typischerweise einen Teil der Flex-Schaltung 12 bilden.
-
25 ist eine andere Darstellung der Beziehung zwischen
der Flex-Schaltung und einem Substrat 14, das mit einem
Muster mit weg geschnittenen Bereichen versehen wurde. Die Ansicht
von 25 erfolgt in einer Linie,
welche die Körper
von ICs 18 schneiden würde.
In 25 sind, wie Fachleute erkennen werden, ICs 18,
die eine Reihe oder Gruppe ICR3 bilden, relativ zu jenen versetzt
angeordnet, die eine Reihe oder Gruppe ICR4 der zweiten Seite 9 der
Flex-Schaltung bilden, wenn das Modul 10 zusammengebaut
ist, und die Flex-Schaltung 12 mit
dem Substrat 14 vereinigt ist. Diese Versetzung kann zu
einigen konstruktiven Vorteilen führen, wobei eine mechanische "Stufe" für ICs 18 zur
Verfügung
gestellt wird, wenn sie in das Substrat 14 eingepasst werden,
und kann weiterhin einige thermische Vorteile zur Verfügung stellen,
durch Erhöhung
der Kontaktfläche
zwischen dem Substrat 14 und den mehreren ICs 18.
-
26 zeigt ein Beispiel für das Substrat 14,
das in 25 eingesetzt wird, bevor es
mit der bevölkerten
Flex-Schaltung 12 vereinigt wird, gesehen entlang einer
Linie durch Fenster 250 des Substrats 14. Wie in 26 gezeigt, ist eine Anzahl an weg geschnittenen
Bereichen oder Taschen durch gestrichelte Linien abgegrenzt, und
mit Bezugszeichen 250B3 bzw. 250B4 bezeichnet.
Die als 250B3 bezeichneten Bereiche entsprechen beim vorliegenden
Beispiel den Taschen, Orten oder weg geschnittenen Bereichen auf
einer Seite des Substrats 14, in welchen ICs 18 von
ICR3 der Flex-Schaltung 12 angeordnet werden, wenn das
Substrat 14 und die Flex-Schaltung 12 vereinigt
werden. Jene Taschen, Orte oder weg geschnittene Bereiche, die mit dem
Bezugszeichen 250B4 bezeichnet sind, entsprechen den Orten,
an welchen ICs 18 von ICR4 angeordnet werden. Bei alternativen
Ausführungsformen
kann mehr als eine Reihe von ICs 18 auf einer einzigen
Seite des Substrats 14 angeordnet sein.
-
Im
vorliegenden Zusammenhang kann der Begriff Fenster eine Öffnung bezeichnen,
die sich den gesamten Weg durch das Substrat 14 erstreckt, über die
Entfernung "S", welche der Abmessung
in Richtung der Breite oder der Höhe des mit einem Gehäuse versehenen
ICs 18 entspricht, oder kann auch jene Öffnung bezeichnen, an welcher
sich weg geschnittene Bereiche auf jeder der beiden Seiten des Substrats 14 überlappen.
-
27 zeigt eine Ansicht des Substrats 14,
das bereits in 26 dargestellt wurde. Dort,
wo sich weg geschnittene Bereiche 250B3 und 250B4 überlappen,
befinden sich, wie dargestellt, Fenster über den gesamten Weg durch
das Substrat 14. Bei einigen Ausführungsformen kann es sein,
dass sich die weg geschnittenen Bereiche 250B3 und 250B4 nicht überlappen,
oder es können
bei anderen Ausführungsformen
Taschen oder weg ge schnittene Bereiche nur auf einer Seite des Substrats 14 vorhanden
sein. Fachleute werden erkennen, dass weg geschnittene Bereiche,
beispielsweise jene, die mit dem Bezugszeichen 250B3 und 250B4 bezeichnet
sind (ebenso wie Fenster im Substrat 14), auf verschiedene
Arten und Weisen ausgebildet sein können, abhängig von dem Material des Substrats 14,
und nicht im wörtlichen
Sinne "schneidend" entfernt werden
müssen,
sondern durch verschiedene Formgebungs-, Fräs- und Schneidvorgänge hergestellt
werden können,
wie dies Fachleute auf diesem Gebiet wissen.
-
28 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts
einer bevorzugten Ausführungsform,
welche einen unteren IC 181 und
einen oberen IC 182 zeigt. Bei
dieser Ausführungsform
enthält
die leitfähige
Schicht 66 der Flex-Schaltung 12 Leiterbahnen,
welche Modulkontakte 20 mit BGA-Kontakten 63 auf
den ICs 181 und 182 verwenden.
Wo erforderlich, kann die Anzahl an Schichten so gewählt sein,
dass der Biegeradius erzielt wird, der bei diesen Ausführungsformen
erforderlich ist, bei welchen die Flex-Schaltung 12 um
den Rand 16A oder 16B herum gebogen wird, zum
Beispiel, obwohl die Inhaberin der Erfindung festgestellt hat, dass
eine Flex-Schaltung für
leitfähige
Schichten je nach Erfordernis um geeignet geformte Enden des Substrats 14 herum
gebogen werden kann. Wie dies nachstehend erläutert wird, unterstützen Löcher oder
Durchgangsverbindungen an geeigneten Orten der Flex 12 die
Erzeugung winkeltreuer Biegungen in der Flex 12 dort, wo
dies erforderlich ist. Die Anzahl an Schichten in jedem bestimmten
Abschnitt der Flex-Schaltung 12 kann ebenfalls so gewählt werden,
dass die erforderliche Verbindungsdichte erreicht wird, wenn eine
bestimmte, minimale Bahnbreite vorgegeben ist, die der eingesetzten
Flex-Schaltungs-Technologie zugeordnet ist. Einige Flex-Schaltung 12 können drei
oder vier, oder mehr leitfähige Schichten
aufweisen. Derartige Schichten können
dazu vorteilhaft sein, Signale bei derartigen Anwendungen, wie beispielsweise
einem FB-DIMM zu führen, bei
welchem weniger DIMM-Eingangs-/Ausgangs-Signale
vorhanden sein können
als bei einem registrierten DIMM, aber mehr Verbindungsbahnen zwischen
Bauelementen auf dem DIMM vorhanden sein können.
-
Beider
vorliegenden Ausführungsform
gibt es drei Schichten der Flex-Schaltung 12 zwischen den
beiden dargestellten ICs 181 und 182 . Leitfähige Schichten 64 und 66 bilden
Leiterbahnen, welche den Anschluss zu den ICs herstellen, und auch
Anschlüsse
zu anderen diskreten Bauteilen herstellen können. Vorzugsweise bestehen
die leitfähigen
Schichten aus Metall, beispielsweise aus Kupfer oder einer Legierung 110.
Durchgangsverbindungen, etwa die beispielhaften Durchgangsverbindungen 23,
verbinden die beiden leitfähigen Schichten 64 und 66,
und ermöglichen
daher eine Verbindung zwischen der leitfähigen Schicht 64 und
Modulkontakten 20. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform,
die einen Abschnitt mit drei Schichten der Flex-Schaltung 12 aufweist,
können
die zwei leitfähigen
Schichten 64 und 66 so ausgelegt sein, dass eine
von ihnen eine beträchtliche
Fläche
aufweist, die als eine Masseebene eingesetzt wird. Die andere Schicht
kann eine beträchtliche
Fläche
als eine Bezugsspannungsebene einsetzen. Die Verwendung mehrerer
leitfähiger
Schichten stellt Vorteile zur Verfügung, und die Erzeugung einer
verteilten Kapazität,
die dazu gedacht ist, Rauschen oder Spannungssprungeffekte zu verringern,
die insbesondere bei höheren
Frequenzen die Signalintegrität beeinträchtigen
können,
wie das Fachleute erkennen werden. Wenn mehr als zwei leitfähige Schichten
eingesetzt werden, können
zusätzliche
leitfähige
Schichten hinzugefügt
werden, wobei isolierende Schichten leitfähige Schichten trennen.
-
29 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Flex-Schaltung 12 im
Querschnitt, gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die dargestellte Flex-Schaltung 12 weist
vier leitfähige Schichten 701-704 und
sieben isolierende Schichten 705-711 auf. Die
voranstehend angegebene Anzahl an Schichten betrifft nur jene, die
bei einer bevorzugten Ausführungsform
eingesetzt werden, und es können
andere Anzahlen an Schichten und Anordnungen von Schichten verwendet
werden. Selbst eine einzige leitfähige Schicht kann bei der Flex-Schaltung 12 bei
einigen Ausführungsformen
eingesetzt werden, jedoch hat sich von Flex-Schaltung mit mehr als
einer leitfähigen
Schicht herausgestellt, dass sie sich besser an kompliziertere Ausführungsformen
der Erfindung anpassen lassen.
-
Die
obere leitfähige
Schicht 701 und die anderen leitfähigen Schichten bestehen vorzugsweise
aus einem leitfähigen
Metall, beispielsweise Kupfer oder einer Legierung 110.
Bei dieser Anordnung bilden die leitfähigen Schichten 701, 702 und 704 Signalbahnen 712,
die verschiedene Verbindungen zum Einsatz bei der Flex-Schaltung 12 bilden.
Diese Schichten können
auch leitfähige
Ebenen für
Masse, Stromversorgung oder Bezugsspannungen bilden.
-
Bei
der vorliegenden Ausführungsform
bildet die innere leitfähige
Schicht 702 Bahnen, die Verbindungen mit und zwischen verschiedenen
Bauelementen bilden, die auf den sekundären Substraten 21 angebracht sind.
Die Funktion irgendeiner der dargestellten leitfähigen Schichten kann durch
die Funktion anderer leitfähiger
Schichten ausgetauscht werden. Die innere leitfähige Schicht 703 bildet
eine Masseebene, die aufgeteilt sein kann, um eine VDD-Rückkehr für Vorregister-Adresssignale bereitzustellen.
Die innere leitfähige
Schicht 703 kann weiterhin andere Ebenen und Bahnen bilden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
stellen Vertiefungen oder Ebenen der unteren leitfähigen Schicht 704 VREF
und Masse zur Verfügung,
zusätzlich
zu den dargestellten Bahnen.
-
Die
isolierenden Schichten 705 und 711 sind bei der
vorliegenden Ausführungsform
dielektrische Lötmaskierungsschichten,
die beispielsweise auf den benachbarten leitfähigen Schichten abgelagert
sein können.
Bei anderen Ausführungsformen
kann es sein, dass derartige haftende, dielektrische Schichten nicht
vorgesehen sind. Die isolierenden Schichten 706, 708 und 710 sind
vorzugsweise flexible, dielektrische Substratschichten aus Polyimid.
Allerdings kann jede geeignete flexible Schaltung bei der vorliegenden
Erfindung eingesetzt werden, und soll die Darstellung von 29 so verstanden sein, dass sie nur ein Beispiel
für eine
der komplizierteren, flexiblen Schaltungsanordnungen ist, die als
Flex-Schaltung 12 eingesetzt werden können.
-
30 zeigt eine alternative, bevorzugte Ausführungsform
eines Moduls 10 gemäß der Erfindung,
das sich von der vorher in 3 gezeigten
Ausführungsform
dahingehend unterscheidet, dass anstelle der einzelnen Flex-Schaltung 12,
die bei der in 3 gezeigten Ausführungsform
eingesetzt wird, die Ausführungsform von 30 zwei Flex-Schaltungen verwendet, die mit 12A und 12B bezeichnet
sind. Jede der Flex-Schaltungen 12A und 12B ist
mit ICs 18 auf einer oder beiden Seiten 8 und 9 bevölkert. Eine
der Flex-Schaltung 12A und 12B, oder auch beide,
kann bzw. können
benachbarte Schaltungen 19 einsetzen, beispielsweise Puffer, Sensoren
oder Register, AMBs, und PLLs zum Beispiel, auf jeder ihrer jeweiligen
Seiten. Fachleute werden erkennen, dass gemäß den Grundlagen der Er findung
ausgelegte Module mit verschiedenen ICs bevölkert werden können, beispielsweise,
jedoch nicht hieraus beschränkt,
mit Speicherbauelementen, ASICs, Mikroprozessoren, video-spezifischen
Mikroprozessoren, RF-Bauelementen, anderen Logikbauelementen, und
FPGAs. Wie Fachleute erkennen werden, können verschiedene Ausführungsformen
dazu ausgelegt sein, verschiedene elektrisch oder topologisch identifizierte
Module zu implementieren, einschließlich, jedoch nicht hierauf
beschränkt,
registrierte DIMMs, unregistrierte DIMMs, SO-DIMMs, SIMMs, Videomodule, FB-DIMMs mit
AMBs, PCMCIA-Modulen und -Karten, und anderen Module. Einige der
relevanten Anwendungen für
Module, die gemäß der Erfindung
ausgelegt sind, umfassen Server, Desktop-Computer, Videokameras,
Fernseher und persönliche
Kommunikationsgeräte.
-
Daher
werden Fachleute erkennen, dass die vorliegende Erfindung dazu angepasst
werden kann, Iterationen verschiedener Module zur Verfügung zu
stellen, um ein verbessertes thermisches Verhalten zur Verfügung zu
stellen, und dort, wo eine bequeme Herstellung oder die Minimierung
des Profils einen hohen Wert darstellen. Wenn eine Videokarte oder
ein anderes spezialisiertes Modul, die einen Mikroprozessor oder
Berechnungslogik enthalten, gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgelegt wird, können
eine oder mehrere der dargestellten Schaltungen 19 als
Mikroprozessor angesehen werden.
-
Bei
der in 30 gezeigten Ausführungsform
weist jede der Flex-Schaltung 12A und 12B Modulkontakte 20 auf,
die so angeordnet sind, dass sie in einen Stiftsockel oder Sockel 31 passen,
und Verbindungen zu entsprechenden Kontakten in dem Sockel herstellen.
Der Stiftsockel oder Sockel 31 ist, wie dies Fachleute erkennen
werden, typischerweise ein Teil eines Computers 33.
-
31 zeigt ein herkömmliches DIMM-Modul 11,
das mit ICs 18B in einer Strategie bevölkert ist, die von Fachleuten
auf diesem Gebiet manchmal als "Planare" bezeichnet wird.
Die nachfolgenden Tabellen geben einen Vergleich zwischen einem
beispielhaften Modul 11, beispielsweise wie in 31 gezeigt, und einem beispielhaften Modul 10 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung an, das entsprechend 3 ausgelegt
ist. Wie aus den Tabellen hervorgeht, gibt es wesentlich geringere
thermische Variationen von einem IC zu einem anderen IC im Modul 10 (3),
als dies bei einem Modul unter gleichen Bedingungen der Fall ist,
wie es in 31 gezeigt ist. Die folgenden
Daten wurden von der Staktek Group L.P. ermittelt, der Inhaberin
der vorliegenden Erfindung, unter Verwendung von Modellierverfahren,
die Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt sind.
-
Die
folgenden Tabellen sollten unter Bezugnahme auf 32 interpretiert werden. 32 zeigt
schematisch eine Ausführungsform
eines Moduls 10, bei welcher die Positionen der mehreren
ICs eines beispielhaften Moduls 10 angegeben sind, um das
Verständnis
der folgenden Tabelle dieser Beschreibung zu unterstützen. So
ist beispielsweise der IC 18, der durch spezielle Bezugnahme
in 32 angegeben ist, an dem Ort 4 (Bezugszeichen "St4") der äußeren Seite
(Bezugszeichen "0") der Seite 1 des
Moduls angeordnet. Ein Luftfluss 40 ist in 32 angegeben, und wird quantitativ in den nachfolgenden
Tabellen angegeben. Positionen oder Orte, die in 32 angegeben sind, identifizieren auch entsprechende
Orte in dem Modul 11, das in den nachstehenden Tabellen
bewertet wird, identifiziert durch das Suffix "B".
Die Tabellen sind so geordnet, dass ein einfacher Vergleich zwischen
einem beispielhaften Modul 11 (wie in 31 gezeigt) und einem beispiel haften Modul 10 (wie
in 3 gezeigt) ermöglicht
wird, unter den gleichen Modellbedingungen. Tabelle 1A betrifft
Daten von einem Modell eines beispielhaften Moduls 10 (dargestellt
in 3), während
Tabelle 1B Daten betrifft, die von einem Modell für das beispielhafte
Modul 11 abgeleitet sind, wie es in 31 dargestellt ist.
Wie aus den nachstehenden Datentabellen hervorgeht, führen die
Modelle zu einer Vorhersage von überraschenden
und wesentlichen Unterschieden in Bezug auf die Gesamttemperatur
und Temperaturänderungen von
IC zu IC, zwischen einem Modell für ein Modul 10, das
gemäß 3 ausgelegt
ist (mit einer thermischen Erweiterung auf dem Substrat) mit CSPs 18,
und einem Modell für
ein Modul 11, das gemäß 31 ausgelegt ist, mit ICs 18B gemäß der allgemein
bekannten planaren Strategie. Fachleute werden erkennen, dass die
vorhergesagte Verbesserung der Wärmebedingungen,
einschließlich
verringerter Temperaturvariationen von IC zu IC bei dem beispielhaften
und untersuchten Modul 10, im Vergleich zur Vorhersage
für das
beispielhafte Modul 11, zu verringerten, durch Wärmeeinwirkung
hervorgerufenen Skew-Variationen führen sollten, die vorteilhafte
Auswirkungen auf die Taktleistung und Taktfenstertoleranzen für Module
haben sollten, die gemäß 3 mit
einem wärmeleitfähigen Substrat 14 ausgelegt
sind. Modelle, die keine thermische Erweiterung 16T aufweisen,
zeigen keine derartig deutliche Verbesserung der thermischen Eigenschaften,
sollten jedoch die Dichte und die erwarteten Verbesserungen auf
die Lebensdauer zeigen. Von beispielhaften Modulen, beispielsweise
jenen, wie sie in den 18, 19 und 30 gezeigt
sind, lässt
sich jedoch erwarten, dass sie sogar noch weiter verbesserte thermische
Leistungseigenschaften zeigen. Fachleute werden erkennen, dass sich
derartige Verbesserungen auch unter Verwendung anderer Substrate
aus wärmeleitfähigen und
metallischen Materialien erwarten lassen, beispielsweise aus Kupfer
oder Kupferlegierun gen. Zusätzlich
zu Metallmaterialien kann das Substrat 14 auch aus anderen
wärmeleitfähigen Materialien
hergestellt sein, beispielsweise aus Materialien auf Kohlenstoffgrundlage,
oder aus wärmeleitfähigen Kunststoffen.
-
Tabelle
1A betrifft thermische Daten, die aus einer modellierten Ausführungsform
abgeleitet wurden, die gemäß einem
Modul 10 wie hier beschrieben ausgelegt war. Das beispielhafte
Modul 10 war so modelliert, dass es mit mehreren Bauelementen
von Micron Technologies DDR2 (11×19) als ICs 18 bevölkert war.
Im vorliegenden Fall wurden zwei Module 10 so modelliert,
dass sie Seite an Seite arbeiteten, mit einem Modulabstand von 10
mm. Das Substrat 14 bestand aus Aluminium, und zeigte eine
Topologie, wie sie beispielhaft in 3 dargestellt
ist. In dem Modell bewegte sich der Luftfluss 14 mit 2
m/s bei 35 °C,
während
eine Gruppe von ICs 18 bei 0,38 Watt pro IC arbeitete,
während
die andere Gruppe bei 0,05 Watt pro IC arbeitete.
-
Tabelle 1A
-
Zwei
Module
10 (
3) Seite an Seite, Abstand 10
mm, Aluminiumsubstrat, 0,38 W pro Bauelement in einer Gruppe, 0,05
W pro Bauelement in der anderen Gruppe, Luft auf 35 °C bei 2 m/s
Minimale
DRAM TEMP., °C
69,9
Minimale DRAM TEMP., °C
48,4
Bereich, °C
21,5
-
Die
Tabelle 1B zeigt Wärmedaten
für ein
beispielhaftes Modell-Modul 11, das gemäß 31 ausgelegt
war, und unter denselben Bedingungen arbeitete wie bei dem Modell
von Tabelle 1A.
-
Tabelle 1B
-
Zwei
Module
11 (planare DIMM-Konfiguration,
31, Seite an Seite, Abstand 10 mm, 0,38 W pro Bauelement
in einer Gruppe, 0,05 W pro Bauelemente in der anderen Gruppe, Luft
bei 35 °C
und 2m/s
Minimale
DRAM TEMP., °C
73,1
Minimale DRAM TEMP., °C
50,4
Bereich, °C
22,7
-
33 zeigt ein Modul 10 gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist das Modul 10 mit einem Wärmesensor 191 versehen,
der entlang der Innenseite 9 der Flex-Schaltung 12 angebracht
ist. In der Darstellung von 33 ist
zwar die Seite 8 der Flex 12 gezeigt, jedoch ist
der Ort des Sensors 191 so dargestellt, dass sein Ort in
Bezug auf die Außenansicht
des Moduls 10 von 33 verstanden
werden kann. Der Wärmesensor 191 ist
thermisch mit dem Substrat 14 so gekoppelt, dass Wärmemessungen
des Substrats 14 ermöglicht
werden. Eine derartige Anordnung wird in vorteilhafter Weise bei
Ausführungsformen
eingesetzt, die ein Wärme
leitendes Substrat 14 aufweisen, beispielsweise ein solches,
das aus Kupfer besteht, aus Nickel, Aluminium, Materialien auf Kohlenstoffgrundlage,
oder aus einem wärmeleitfähigen Kunststoff.
Wenn ICs 18 entlang der Innenseite 9 der Flex-Schaltung 12 ebenfalls thermisch
mit dem Substrat 14 gekoppelt sind, neigt die Temperatur
des Substrats 14 dazu, sich an jene der ICs 18 anzupassen.
-
Bei
einigen Ausführungsformen
kann der Wärmesensor 191 in
einem Puffer (beispielsweise einen AMB) oder in ein Register eingebaut
sein. So können
beispielsweise einige FM-DIMM-Systeme
einen oder mehrere AMBs einsetzen, die einen eingebauten Wärmesensor
aufweisen. Bei einem derartigen Modul kann einer der AMBs entlang
der Innenseite 9 der Flex-Schaltung 12 angebracht
sein, und thermisch mit dem Substrat 14 gekoppelt sein.
Die Wärmemessung,
die bei einem derartigen AMB erfolgt, kann von dem Host-System als
exaktere Anzeige der IC-Temperatur des Moduls verwendet werden,
als Wärmemessungen,
die von AMBs stammen, die entlang der Außenseite 8 angebracht
sind.
-
Bei
Ausführungsformen,
die so ausgelegt sind, dass mehr als ein DIMM auf einem einzigen
Modul vorgesehen ist, kann ein Wärmesensor,
der entlang der Innenseite 9 der Flex-Schaltung 12 angebracht
ist, Messwerte zur Verfügung
stellen, die bei einem oder mehreren DIMMs eingesetzt werden können, die
entlang der Außenseite 8 angebracht
sind. So kann beispielsweise ein Modul vier DIMMs aufweisen, von
denen zwei in der Nähe
des Substrats 14 angeordnet sind, und zwei entlang einer
Außenseite
der Flex-Schaltung weg vom Substrat 14 angeordnet sind.
Ein derartiges Modul kann zwei Wärmesensoren 191 aufweisen,
die thermisch mit dem Substrat 14 gekoppelt sind, einen
an jeder Seite. Jeder Wärmesensor
kann einen Messwert für
die beiden DIMMs an der jeweiligen Seite des Substrats 14 zur
Verfügung
stellen. Alternativ kann ein Wärmesensor
Messwerte für
alle vier DIMMs zur Verfügung
stellen.
-
34 zeigt eine Querschnittsansicht einer anderen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Ein Wärmesensor 191 und
einer der dargestellten ICs 18 sind thermisch mit dem Substrat 14 über einen
Wärme leitenden
Kleber 30 gekoppelt. Typischerweise sind andere ICs 18 an
der Flex-Schaltung 12 zusätzlich zum Wärmesensor 191 angebracht.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
weisen der IC 18 und der Wärmesensor 191 eine ähnliche
Dicke oder Höhe
oberhalb der dargestellten Flex-Schaltung 12 auf. Es können andere
Ausführungsformen
so ausgebildet sein, dass ein Wärmesensor
eine Höhe
aufweist, die größer oder
kleiner ist als jene der ICs 18. Ein derartiger Höhenunterschied
kann durch ein Wärme
leitendes Abstandsstück
ausgeglichen werden, beispielsweise ein Stück aus Kupfer oder einem anderen
Metall. Der Höhenunterschied
kann auch durch eine Füllung
eines Wärme
leitenden Klebers ausgeglichen werden, wobei die Füllung so
ausgelegt ist, dass sie sowohl die ICs 18 als auch den
Wärmesensor 191 in
Wärmeverbindung zum
Substrat 14 anordnet. Der Pfeil 202 in 34 zeigt den Wärmefluss
aus den dargestellten ICs 18 heraus, und in Substrat 14 hinein. Der
Pfeil 204 zeigt den Wärmefluss
vom Substrat 14 zum Wärmesensor 191.
Der Pfeil 205 zeigt einen Fluss von Wärmeenergie von einem IC 181 zu einem IC2.
Die Anordnung der ICs 181 und 182 einander entgegengesetzt, und durch
die Flex-Schaltung 12 getrennt, fördert den Fluss von Wärmeenergie
von dem einen IC des Paars, das aus dem IC 181 und
dem IC 182 besteht, der sich im
Zustand ON befindet, zu jenem des Paars, der sich im Ruhezustand
oder im Zustand OFF befindet.
-
35 ist eine Vorderansicht einer Innenseite 9 einer
Flex-Schaltung 12 gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Wärmesensor 191 ist
entlang der Innenseite der Flex-Schaltung 12 angebracht,
und dann wird die Flex-Schaltung 12 um den Rand des Substrats 14 herum
geschlungen, um die dargestellte Seite in der Nähe des Substrats anzuordnen.
Zwar wird bei dieser Ausführungsform
nur eine Flex-Schaltung eingesetzt, jedoch können bei anderen Ausführungsformen,
beispielsweise so, wie in 30 gezeigt,
zwei oder mehr Flex-Schaltungen mit dem Substrat 14 zur
Ausbildung eines Moduls vereinigt werden. Bei derartigen Ausführungsformen
können
ein oder mehrere Wärmesensoren 191 an
jeder Flex-Schaltung angebracht sein, oder kann ein Wärmesensor
adäquat
den Wärmezustand
für Schaltungen
entlang der beiden Seiten des Substrats 14 messen, durch
thermische Kopplung mit dem Substrat 14.
-
36 ist ein Blockdiagramm, welches Sensorsignale
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Dargestellt ist ein Block 14,
der das Substrat 14 repräsentiert. Pfeile 202 und 204 zeigen den
Wärmefluss
von ICs 2203 zum Substrat 14, sowie vom Substrat 14 zum
Wärmesensor 191.
Die ICs 2203 sind vorzugsweise Gruppen oder Sätze von
ICs, können
jedoch auch andere oder einzelne ICs sein. Wie voranstehend erläutert, können die
ICs 2203 direkt oder indirekt mit dem Substrat 14 gekoppelt
sein. So können beispielsweise
die ICs 2203 Oberflächen
aufweisen, die thermisch am Substrat 14 anhaften, oder
können über flexible
Schaltungen und andere ICs gekoppelt sein. Die ICs 2203 oder
der Wärmesensor 191 können auch
in ausgenommenen Abschnitten des Substrats 14 angeordnet
sein.
-
Der
Wärmesensor 191 enthält einen
Wandler zur Umwandlung eines Temperatursignals in ein elektrisches
Signal. Auf diese Weise wird ein Signal zur Verfügung gestellt, das in Beziehung
zu einem thermischen Zustand des Moduls steht. Wärmesensorwandler sind auf diesem
Gebiet wohlbekannt. Zahlreiche derartige Wandler erzeugen eine analoge
Spannung oder einen analogen Strom proportional zur gemessenen Temperatur.
Das Analogsignal wird vorzugsweise in ein digitales Wärmesignal 2202 am
Ausgang des Wärmesensors 191 umgewandelt.
Es können
andere Anordnungen eingesetzt werden. So kann beispielsweise das
Signal 2202 ein Analogsignal sein, das zur Bearbeitung
irgendwo anders im Modul 10 oder in einer Schaltung außerhalb
des Moduls 10 umgewandelt wird, oder es kann ein Sensor
mit einem digitalen Ausgangssignal eingesetzt werden.
-
Das
dargestellte Wärmesignal 2202 ist
so dargestellt, dass es an eine Überwachungsschaltung 2204 für vier DIMMs 2203 angeschlossen
ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform
sind vier Fälle
von DIMM-Schaltungen, beispielsweise FB-DIMM-Schaltungen oder registrierte
DIMM-Schaltungen, an der Flex-Schaltung in einem einzigen Modul 10 angebracht.
Der dargestellte, einzelne Wärmesensor
sorgt für
eine Wärmemessung
zum Steuern und Überwachen
aller vier dargestellter Fälle.
Bei anderen Aus führungsformen kann
das Signal 2202 stattdessen oder zusätzlich an einen Systemmonitor
oder eine andere Steuerschaltung zum Empfang und Verarbeiten von
Wärmeüberwachungssignalen
angeschlossen sein. Eine derartige Schaltung kann Teil des Moduls 10 sein,
oder kann als Teil des Systems vorgesehen sein, in welchem das Modul 10 installiert
ist.
-
Fachleute
auf diesem Gebiet wissen, nachdem sie die vorliegende Beschreibung
gelesen haben, dass mehr als ein Wärmesensor 191 so angeordnet
sein kann, um den Wärmezustand
der Schaltung in einem Modul 10 zu überwachen. So kann beispielsweise
ein Wärmesensor 191 ein
Wärmemesssignal 2202 für zwei Gruppen
von ICs liefern, von denen jeweils eine thermisch an jeder Seite
des Substrats 14 angebracht ist. Eine derartige Ausführungsform
kann in vorteilhafter Weise beispielsweise in Systemen eingesetzt
werden, bei welchen Variationen der Wärmebedingungen von einem Ort
zu einem anderen auftreten, oder von einer IC-Gruppe zu einer anderen.
In einem System, welches FB-DIMM-Schaltungen verwendet, weisen DIMMs
näher an der
Systemspeichersteuerung typischerweise eine höhere Signalisierung über ihre
AMBs auf, als dies bei DIMM-Anordnungen weiter weg von der Systemspeichersteuerung
der Fall ist. Wenn derartige DIMMs zusammen auf einem Modul 10 vorhanden
sind, können
Vorteile in Bezug auf die Steuerung vorhanden sein, wenn getrennte
Wärmemessungen
vorgesehen werden, die jedem DIMM zugeordnet sind, oder Schaltungen
entlang jeder Seite des Substrats 14 zugeordnet sind.
-
37 zeigt eine andere bevorzugte Ausführungsform
eines Moduls 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Darstellung von 37 zeigt
ein Modul 10 ähnlich
jenem, das früher
in 3 gezeigt wurde, und das thermisch mit einem Chassis oder
einem Kasten 24 über
eine Wärmeleitung 22 verbunden
ist. Das Chassis oder der Kasten 24 dient als Kühlkörper für Wärmeenergie
von dem Modul 10. Die Wärmeleitung 22 nimmt an
der Wärmeverbindung
zwischen dem Substrat 14 und dem Chassis 24 teil.
Die Wärmeleitung 22 kann
aus jedem Material bestehen, das einen Fluss von Wärmeenergie
zwischen dem Modul 10 und dem Chassis oder dem Kasten 24 ermöglicht.
Vorzugsweise besteht die Wärmeleitung 22 aus
einem Material, das etwas nachgiebig und bei Druckbelastung elastisch
ist. Dies erhöht
die Verlässlichkeit
des Wärmeweges
zwischen dem Modul 10 und dem Chassis 24, wobei
gleichzeitig die Möglichkeit
beschädigender
physikalischer Kräfte
auf das Modul 10 verringert wird. Wie dargestellt, befindet
sich die Wärmeleitung 22,
zumindest teilweise, zwischen dem Substrat 14 und dem Chassisbauteil 24.
-
Bei
der Darstellung von 37 ist die Wärmeleitung 22 eine
Feder, jedoch kann, wie Fachleute auf diesem Gebiet nach Kenntnis
der vorliegenden Beschreibung erkennen werden, die Wärmeleitung 22 jede
von verschiedenen wärmeleitfähigen Materialien
sein, und muss die Wärmeleitung 22 nicht
nachgiebig sein. Bei einigen Ausführungsformen kann das System
gemäß der Erfindung
sogar einen Kontakt zwischen dem Substrat 14 des Moduls 10 und
dem Chassis 24 erzielen, ohne eine Wärmeleitung dazwischen. Fachleute
werden allerdings erkennen, dass es vorzuziehen ist, ein nachgiebiges
Zwischenelement als Wärmeleitung 22 vorzusehen.
Einige Beispiele für
geeignete Wärmeleitungsmaterialien
umfassen Federn, Dichtungen für
elektromagnetische Strahlung, wärmeleitfähige Materialien
von der Firma Bergquist, oder von anderen Lieferanten für wärmeleitfähige Materialien.
-
Bei
einer bevorzugten Form bestehen das Substrat 14 und seine
wahlweise vorgesehene, jedoch bevorzugte Erweiterung 16T des
Moduls 10 aus wärmeleitfähigen Materialien,
beispielsweise Kupfer, Aluminium, oder aus metallischen Legierungen,
oder aus Materialien auf Kohlenstoffgrundlage oder wärmeleitfähigem Kunststoff.
Die Verwendung metallischer Materialien beim Substrat 14 bringt
zusätzliche
Vorteile mit sich, beispielsweise eine erhöhte Festigkeit, sowie Vorteile
in Bezug auf das Wärme-Management.
Fachleute werden erkennen, dass die Wärmeerweiterung 16T vorzugsweise,
jedoch nicht unbedingt, ein durchgehendes Teil zusammen mit dem
Substrat 14 ist, und daher in jedem Fall als Teil des Substrats 14 angesehen
werden kann. Wie in früheren
Querschnittsansichten dargestellt, befinden sich zumindest einige
der ICs in direkter thermischer Verbindung mit dem Substrat 14,
und können
daher Wärmeenergie
direkt in das Substrat 14 abgeben. Andere der sich in dem
Modul 10 befindenden ICs können Wärmeenergie in die Flex 12 abgeben,
welche, wie Fachleute erkennen werden, so konstruiert sein kann,
dass sie die Wärmeleitung
in das Substrat 14 erhöhen.
-
38 ist eine Querschnittsansicht eines Systems 5,
das gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgelegt ist. Das dargestellte System 5 weist
ein Modul 10 und ein Chassisbauteil 24 auf, in
welches Wärmeenergie vom
Modul 10 abgezweigt wird, zum Chassisbauteil 24 durch
das Substrat 14 des Moduls 10, und, bei der dargestellten
Ausführungsform,
zur Wärmeleitung 22,
die an der Wärmeverbindung
zwischen dem Substrat 14 und dem Chassisbauteil oder dem
Kasten 24 teilnimmt. Das Chassisbauteil 24 ist
typischerweise ein Teil eines Rechnersystems, und kann beispielsweise
einfach oder eine Erweiterung eines größeren Chassis oder Kastens
eines Computersystems sein, beispielsweise eines Allzweck-PCs. Als
anderes Beispiel kann es ein Teil des Chassis oder Kastens eines
Servers oder größeren Computers
sein, oder kann eine metallische Erweiterung, ein Blech oder eine
Stütze
sein, verbunden mit einer Chassisanordnung, bei einer kleineren
Rechneranwendung, beispielsweise bei einem Notebook-Computer oder
einem mobilen Computer, oder einer Rechnerplattform für eine spezielle
Anwendung.
-
Die
Querschnittsansicht von 38 erstreckt
sich durch ICs 18 des Moduls 10, die bei der dargestellten
Ausführungsform
auf jeder der Seiten S1 und S2 des Substrats 14 des Moduls 10 angeordnet
sind. Bei dem dargestellten System 5 ist das Modul 10 so
dargestellt, dass es in den Stiftsockel 31 eingeführt ist,
der sich auf der Leiterplatte 33 befindet. Der Stiftsockel 31 ist
Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt, und wird, wie dargestellt,
typischerweise auf einer Leiterplatte 33 eingesetzt, beispielsweise
einem Motherboard in einem Computer. Wie Fachleute erkennen werden,
gibt es einen gewissen inhärenten,
jedoch geringen Wärmeenergiefluss
zwischen dem Modul 10 und der Leiterplatte 33 über den
Stiftsockel 31, jedoch sollten derartige Praktiker auch
erkennen, dass ein derartiger Wärmeenergiefluss
durch den Stiftsockel 31 nicht die Wärmeverbindung darstellt, mit
welcher die vorliegende Anmeldung befasst ist.
-
Das
Substrat 14 stellt Kontakt mit der Wärmeleitung 22 über die
thermische Erweiterung 16T her. Die Wärmeleitung 22 ist
ein dichtungsartiges Material in dieser Darstellung, und ist entlang
der Unterseite 24L des Chassisbauteils 24 angeordnet.
Das Dichtungsmaterial der speziellen Wärmeleitung 22, die
in dieser 38 gezeigt ist, kann beispielsweise
ein Dichtungsmaterial für
elektromagnetische Strahlung sein.
-
Die
obere Oberfläche 18T zumindest einiger der ICs 18 wird
in der Darstellung von 38 dazu
eingesetzt, die mit ICs bevölkerte
Flex-Schaltung 12 an dem Substrat 14 des Moduls 10 anzubringen.
Vorzugsweise werden thermische Kleber für eine derartige Anbringung
eingesetzt. Das Substrat 14 weist einen ersten Umfangsrand
auf, der mit 16A bezeichnet ist, und eine zweite Grenze,
die in der Darstellung von 38 als thermische
Erweiterung 16T dargestellt ist, und Fachleute auf diesem
Gebiet werden erkennen, dass eine thermische Erweiterung 16T in
verschiedenen Formen ausgebildet sein kann. Alternativ kann das
Substrat 14 nur einen zweiten Rand aufweisen, ohne irgendwelche
Erweiterungs- oder Formgebungsmerkmale.
-
Das
wärmeleitfähige Material
des Substrats 14 fördert
das Abziehen von Wärmeenergie
von den CSPs des Moduls. Die Flex-Schaltung 12 kann speziell
so ausgelegt sein, dass sie als Wärmeausbreitungsvorrichtung
oder als Kühlkörper dient,
und so zur Wärmeleitung
aus den ICs 18 und 19 beiträgt. Bei einer anderen Ausführungsform
können
vorteilhafte Merkmale aus mehreren Technologien mit dem Einsatz
von FR4 kombiniert werden, wobei eine Schicht aus Kupfer an beiden
Seiten vorgesehen ist, um ein Substrat 14 zur Verfügung zu
stellen, das so ausgelegt ist, dass es die Vorteile der Grundlagen
der Erfindung nutzt. Andere Ausführungsformen
können
in einem Modul 10 herkömmliche
Konstruktionsmaterialien, beispielsweise FR4, mit metallischen Materialien
in einem Substrat kombinieren, um die Vorteile der vorliegenden
Erfindung noch besser zu nutzen, wobei jedoch immer noch herkömmliche
Verbindungsstrategien eingesetzt werden.
-
39 zeigt ein System 5, das eine alternative
Ausführungsform
eines Moduls 10 mit sekundären Substraten 21A und 21B verwendet.
Derartige sekundäre
Substrate sind in der Darstel lung mit ICs 18 bevölkert, und
können
aus PCB-Materialien bestehen, obwohl andere, auf diesem Gebiet bekannte
Materialien eingesetzt werden können.
So kann beispielsweise das sekundäre Substrat 21 durch
den starren Abschnitt einer vereinigten, starren Flex-Anordnung
zur Verfügung
gestellt werden, die Anbringungsfelder für ICs 18, ICs 19 und
andere Schaltungen zur Verfügung
stellt, beispielsweise Regier und PLLs, und einen flexiblen Abschnitt, der
in das primäre
Substrat 14 übergeht,
oder sich beispielsweise zum Flex-Stiftsockel 20 erstreckt.
Bei der dargestellten Ausführungsform
sind die sekundären
Substrate 21A und 21B an Verbinder 23 angeschlossen, die
mit Kontakten 20 verbunden sind, wie dies Fachleute auf
diesem Gebiet wissen, durch Vorgehensweisen wie flexible oder geschichtete
Anschlussmittel, oder sogar Abschnitte eines herkömmlichen
Leiterplattensubstrats. Das Modul 10 des Systems 5 von 39 steht in Wärmeverbindung
mit der Wärmeleitung 22 entlang der
Unterseite 24L des Chassisbauteils 24, das als
Facherweiterung eines größeren Chassiskörpers 24B dargestellt
ist.
-
40 zeigt eine Ausführungsform des Systems 5,
welche zwei Module 10 verwendet, um die Verwendung mehrerer
Module 10 in einem System 5 gemäß der Erfindung
zu erläutern.
-
Beim
System 5 sind die Wärmeerweiterungen 16T der
Module 10 in Wärmeverbindung
mit der Wärmeleitung 22 entlang
der Unterseite 24L eines Chassisbauteils, welches eine
Erweiterung eines größeren Chassiskörpers sein
kann. Die Wärmeleitung 22 kann,
in bevorzugten Modulen, ein Material für eine Dichtung gegen elektromagnetische
Strahlung sein, zum Beispiel, oder es können alternativ die Module 10 in
direktem Kontakt mit einem Teil eines Chassis stehen, in welchem
die Module eingesetzt werden.
-
41 zeigt eine andere Ausführungsform des Systems 5,
die ein Modul 10 aufweist, welches weniger ICs 18 einsetzt.
Bei dem dargestellten Modul 10 ist das Substrat 14 aus
FR4 hergestellt, weist jedoch einen Kupferkern auf, und ist mit
Kupferschichten 26 und einem Kern 28 versehen,
der mit der Wärmeerweiterung 16T zusammenarbeitet,
um Wärmeenergie
an das Chassis oder den Kasten 24 abzuleiten. Eine derartige
Darstellung ist deswegen vorgesehen, um Fachleuten auf diesem Gebiet
das Verständnis
in der Hinsicht zu erleichtern, dass viele verschiedene Konstruktionskombinationen
für Module
die Grundlagen der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Art und
Weise einsetzen können.
-
42 zeigt eine Querschnittsansicht einer anderen
Ausführungsform
eines Wärme-Managementsystems 5,
das ein Modul 10 einsetzt, das in einen Karten-Stiftsockel
eingeführt
ist. Das Modul 10 verwendet einen IC 19, und weist
eine Verformung, Kontur oder Erhöhung 15 auf,
die einen Raum 15S erzeugt, welcher den IC 19 aufnimmt,
der in der dargestellten Ausführungsform
des Moduls 10 ein Bauelement mit höherem Profil sein kann, beispielsweise
ein Puffer wie etwa ein AMB, in einem FB-DIMM oder einer Graphics-Engine in
einem Grafikmodul. Das Substrat 14 muss keine gleichmäßige Dicke
aufweisen, und es wurden Beispiele für Substrate gezeigt, deren
Dicken sich entlang dem Verlauf des Substrats ändern. Das Substrat 14 des
Moduls 10 von 42 steht
in Kontakt mit der Wärmeleitung 22 über die
Wärmeerweiterung 16T,
und die Wärmeleitung 22 ist
in Kontakt mit dem Chassis oder dem Kastenbauteil 24 dargestellt.
-
Die
hohe Kapazität,
die durch einige Ausführungsformen
zur Verfügung
gestellt wird, kann dazu eingesetzt werden, mehrere DIMM-Schaltungen
auf einem einzigen Modul vorzusehen. So können beispielsweise die Baubestandteile,
welche ICs 18 und mehrere Schaltungen 19 aufweisen,
die als AMBs dargestellt sind, kombiniert werden, um doppelte, vollständig gepufferte
DIMMs auf einem einzigen Modul 10 zu erzeugen.
-
43 zeigt eine Aufsicht auf ein Modul, das so ausgelegt
ist, dass mehr als eine FB-DIMM-Schaltung auf einem einzigen Modul 10 vorgesehen
ist. Die Schaltung 19 ist als ein AMB dargestellt. Fachleute
wissen, dass sich Module 10, die als einziges FB-DIMM konfiguriert
sind, einfach unter Verwendung der Grundlagen der Erfindung konstruieren
lassen.
-
44 zeigt eine Seite 8 einer Flex-Schaltung 12,
dass sie ein erstes und ein zweites Feld F1 bzw. F2 aufweist. Jedes
der Felder F1 und F2 weist zumindest ein Montagekontakt-Array für CSPs auf,
beispielsweise jenes, das mit dem Bezugszeichen 11A bezeichnet
ist. Kontakt-Arrays, beispielsweise das Array 11, sind unterhalb
ICs 18 und Schaltungen 19 angeordnet. Ein beispielhaftes
Kontakt-Array 11A ist als beispielhafter IC 18 dargestellt,
der wie gezeigt am Kontakt-Array 11A angebracht werden
soll.
-
Das
Feld F1 der Seite 8 der Flex-Schaltung 12 ist
so dargestellt, dass es mit einer ersten Mannigfaltigkeit ICR1 von CSPs und einer zweiten Mannigfaltigkeit
ICR2 von CSPs bevölkert ist, während das
zweite Feld F2 der Seite 8 der Flex-Schaltung 12 so dargestellt
ist, dass es mit einer ersten Mannigfaltigkeit ICR1 von
CSPs und einer zweiten Mannigfaltigkeit ICR2 von
CSPs bevölkert
ist. Fachleute werden erkennen, dass die dargestellten Mannigfaltigkeiten
von CSPs dann, wenn sie in den dargestellten Konfigurationen angeordnet
sind, typischerweise als "Gruppen" bezeichnet werden.
Zwi schen den Gruppen ICR2 des Feldes F1
und ICR2 des Feldes F2 weist die Flex-Schaltung 12 mehrere
Modulkontakte auf, die bei dieser Ausführungsform zwei Reihen (CR1 und CR2) von Modulkontakten 20 zugeordnet
sind. Wenn die Flex-Schaltung 12 gefaltet wird, wie dies
später
gezeigt ist, ist die in 44 dargestellte
Seite 8 an der Außenseite
des Moduls 10 angeordnet. Die entgegen gesetzte Seite 9 der
Flex-Schaltung 12 befindet sich an der Innenseite bei verschiedenen
dargestellten Konfigurationen des Moduls 10, so dass die
Seite 9 näher
an dem Substrat 14 liegt, um welches herum die Flex-Schaltung 12 angeordnet
ist, als die Seite 8. Wie dargestellt, können andere
Ausführungsformen
andere Anzahlen an Gruppen und Kombinationen mehrerer CSPs aufweisen,
die so geschaltet sind, dass eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung geschaffen wird.
-
45 zeigt die Seite 9 der Flex-Schaltung 12,
wobei die andere Seite der in 44 dargestellten Flex-Schaltung
gezeigt ist. Die Seite 9 der Flex-Schaltung 12 ist
so dargestellt, dass sie mit mehreren CSPs 18 bevölkert ist.
Die Seite 9 weist Felder F1 und F2 auf, die jeweils einen
Montagekontakt-Array-Ort für
CSPs aufweist, und, in dem dargestellten Fall, mehrere Kontakt-Arrays
aufweisen. Jedes der Felder F1 und F2 weist, bei der dargestellten,
bevorzugten Ausführungsform,
zwei Mannigfaltigkeiten von ICs auf, die in 3 mit ICR1 und ICR2 bezeichnet
sind. Daher weist jede Seite der Flex-Schaltung 12 bei
einer bevorzugten Ausführungsform
zwei Felder F1 und F2 auf, und enthält jedes dieser Felder zwei
Mannigfaltigkeiten oder Gruppen von CSPs, nämlich ICR1 und
ICR2. In der nachfolgenden 46 wird deutlich, dass die Felder F1 und F2 an
unterschiedlichen Seiten des Substrats 14 in einem fertig
gestellten Modul 10 angeordnet sind, wenn ICs 18 entsprechend
der Organisations-Identifizierung identifi ziert werden, die in den 44 und 45 dargestellt
ist. Fachleute werden allerdings erkennen, dass die in den 44 und 45 dargestellten
Gruppierungen von ICs 18 nicht durch die Erfindung vorgegeben
werden, sondern nur als Beispiel für die Organisationsstrategie vorhanden
sind, um das Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Verschiedene diskrete
Bauteile, beispielsweise Abschlusswiderstände, Bypass-Kondensatoren,
und Vorspannungswiderstände,
sind zusätzlich
zu den Puffern 19 vorgesehen, die an der Seite 8 der
Flex-Schaltung 12 dargestellt sind.
-
44 zeigt ein Beispiel für eine Leiterbahn 21,
welche die Reihe CR2 der Modulkontakte 20 mit
ICs 18 verbindet. Fachleute werden erkennen, dass zahlreiche
derartige Bahnen bei einer typischen Ausführungsform vorhanden sind.
Die Bahnen 21 können
auch eine Verbindung zu Durchgangsverbindungen herstellen, welche
einen Übergang
zu anderen leitfähigen
Schichten der Flex 12 bei bestimmten Ausführungsformen
herstellen, die mehr als eine leitfähige Schicht aufweisen. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
verbinden Durchgangsverbindungen ICs 18 an der Seite 9 der
Flex 12 mit Modulkontakten 20. Ein Beispiel für eine Durchgangsverbindung
ist mit dem Bezugszeichen 23 bezeichnet. Die Bahnen 21 können andere
Verbindungen zwischen ICs auf beiden Seiten der Flex 12 herstellen,
und können
die Reihen der Modulkontakte 20 überqueren, um ICs miteinander
zu verbinden. Zusammen führen
die verschiedenen Bahnen und Durchgangsverbindungen die gegenseitigen
Verbindungen durch, die dazu benötigt
werden, Daten und Steuersignale zwischen den verschiedenen ICs und
Pufferschaltungen zu transportieren.
-
46 ist eine Querschnittsansicht eines Moduls 10,
das gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfin dung ausgelegt ist. Das Modul 10 ist
mit ICs 18 bevölkert,
welche obere Oberflächen 18T und untere Oberflächen 18B aufweisen.
Das Substrat oder die Halterungsanordnung 14 weist einen
ersten und einen zweiten Umfangsrand 16A bzw. 16B auf,
die in der Darstellung von 46 als
Enden erscheinen. Das Substrat oder die Halterungsanordnung 14 weist
typischerweise eine erste und eine zweite Querseite S1 bzw. S2 auf.
Die Flex 12 ist um den Umfangsrand 16A des Substrats 14 herum
geschlungen.
-
Bei
einem typischen FB-DIMM-System, das mehrere FB-DIMM-Schaltungen einsetzt,
sind die jeweiligen AMBs von einer FB-DIMM-Schaltung zu einer anderen FB-DIMM-Schaltung
dadurch getrennt, was man als drei Impedanz-Diskontinuitäten ansehen
kann, wie in dem in 47 gezeigten System repräsentiert
durch D1, D2 und D3. 47 enthält zwei Module 10F und 10S,
und enthält
eine Darstellung der Verbindung zwischen den beiden Modulen. Die
Diskontinuität
D1 repräsentiert
die Impedanz-Diskontinuität,
die durch die Kombination aus Verbinder und Sockel bewirkt wird,
welche dem ersten Modul 10F zugeordnet ist. Die Diskontinuität D2 repräsentiert
die Impedanzstörung,
die durch die Verbindung zwischen Verbinder und Sockel des ersten
Moduls 10F und zwischen Verbinder und Sockel des zweiten
Moduls 10S hervorgerufen wird, während die Diskontinuität D3 die
Diskontinuität
repräsentiert,
die durch die Kombination aus Verbinder und Sockel bewirkt wird,
welche dem zweiten Modul 10S zugeordnet ist. Der AMB ist
die neue Puffertechnologie für
Serverspeicher, und enthält
typischerweise eine Anzahl an Merkmalen, einschließlich Durchgangslogik
zum Lesen und Schreiben von Daten und Befehlen, und die Fähigkeit
eines internen Parallel-Serien-Umsetzers, einer Datenbus-Schnittstelle, einer
Serien-Parallel-Umsetzer- und Decodierlogikfähigkeit, und Taktfunktionen.
Die Funktionsweise eines AMB stellt das grundlegende, unterscheidende
Merkmal eines FB-DIMM-Moduls dar. Nach Verständnis der vorliegenden Beschreibung
wissen Fachleute, wie die Verbindungen zwischen IC18 und dem
AMB 19 in FB-DIMM-Schaltungen implementiert werden müssen, die
durch Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung implementiert werden, und werden erkennen,
dass die vorliegende Erfindung Vorteile in Bezug auf die Kapazität zur Verfügung stellt,
sowie eine verringerte Impedanz-Diskontinuität, welche größere Implementierungen
von FB-DIMM-Systemen hindern kann. Weiterhin werden Fachleute erkennen,
dass verschiedene Grundlagen der vorliegenden Erfindung dazu eingesetzt
werden können,
eine oder mehrere FB-DIMM-Schaltungen auf einem Modul zu realisieren.
-
Im
Gegensatz zu dem in 47 dargestellten System, stellt 48 eine schematische Darstellung der einzelnen
Impedanzstörung
DX dar, die durch die Verbindung zwischen einem ersten AMB 19 eines
ersten FB-DIMM "FB1" eines ersten Moduls 10F und
einem zweiten AMB 19 eines zweiten FB-DIMM "FB2" desselben, ersten
Moduls 10F bewirkt wird.
-
49 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, die eine Konfiguration für ein Modul 10 erläutert, das
so ausgelegt ist, dass Stapel eingesetzt werden, um ein Modul 10 zu
erzeugen, welches zwei FB-DIMM-Schaltungen aufweist. Fachleute werden
erkennen, dass die Verwendung von Stapeln, beispielsweise der dargestellten
Stapel 40, die von der Staktek Group L.P. stammen, das
Schaffen von Modulen mit hoher Kapazität ermöglicht. Die Stapel 40 sind
nur eine von verschiedenen Stapelkonstruktionen, die bei der vorliegenden
Erfindung eingesetzt werden können.
Die beispielhaften Stapel 40 sind mit Formkernen 42 und
Stapel-Flex-Schaltungen 44 ver sehen, wie in der US-Patentanmeldung
Nr. 10/453 398 beschrieben, eingereicht am 6. Juni 2003, nunmehr
das US-Patent Nr. 6 914 324 B2, erteilt am 5. Juli 2005, das der
Staktek Group L.P. gehört,
und die Stapel 40 und der AMB 19 sind auf der
Flex-Schaltung 12 angebracht, die um das Substrat 14 herum
angeordnet ist.
-
50 zeigt eine andere Ausführungsform der Konstruktion,
welche Stapel bei einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung verwendet. Eine derartige Ausführungsform
weist eine FB-DIMM-Schaltung an ihren Kontakten 20 auf.
-
51 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Das dargestellte Modul 10 weist zumindest einen
AMB und zugehörige
Schaltungen auf, beispielsweise ICs 18, die bei der bevorzugten Form,
und wie dargestellt, CSPs sind, sowie zugehörige Hilfsschaltungen, zur
Erzeugung zumindesteiner FB-DIMM-Schaltung auf einem Modul 10 mit
einem relativ niedrigen Profil. Es wird darauf hingewiesen, dass ein
zweiter AMB, zusätzlich
zu dem einen der dargestellt ist, auf einer der Seiten des Moduls 10 angeordnet sein
kann, wobei jedoch, falls dies der Fall ist, ein zweiter AMB vorzugsweise
näher an
der Querseite S2 des Substrats 14 angeordnet wird als der
dargestellte AMB 19, jedoch vorzugsweise an der Seite 8 der
Flex-Schaltung 12 angeordnet wird. Bei dieser Ausführungsform
befinden sich Kontakte 20 entlang der Seite 8 der Flex-Schaltung 12,
und in der Nähe
eines Randes E der Flex-Schaltung 12.
Die Hauptschaltungen, welche eine FB-DIMM-Schaltung bilden (also die CSP und der
AMB), können
in einer Gruppe in einer einzigen Reihe angeordnet sein, oder auf
beiden Seiten des Substrats 14 angeordnet sein. Sie können einem
ersten und einem zweiten Montagefeld der ersten und zweiten Seite
der Flex-Schaltung 12 zugeordnet sein, wie dies voran stehend
unter Bezugnahme auf früher
geschilderte Figuren beschrieben wurde. Fachleute werden erkennen,
dass die Kontakte 20 auf einer Seite oder an beiden Seiten
des Moduls 10 auftauchen können, abhängig von den speziellen, mechanischen
Einzelheiten der Kontaktschnittstelle der Anwendung.
-
52 zeigt eine erste Seite 8 der Flex-Schaltung 12,
die zur Konstruktion eines Moduls gemäß einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Bei dieser Ausführungsform
sind ICs 18 auf der flexiblen Schaltung 12 Speicherbauelemente
mit Gehäusen
im Chip-Maßstab
in kleinem Maßstab. Die
Schaltung 19, die zwischen ICs 18 gezeigt ist,
kann ein Speicherpuffer oder eine Steuerung sein, beispielsweise
ein AMB, ist jedoch bei der vorliegenden Ausführungsform eine Speichersteuerung
oder ein Register für einen
registrierten DIMM. Diese Ausführungsform
weist vorzugsweise weitere ICs 18 an einer entgegen gesetzten
Seite 9 auf, die hier nicht gezeigt ist. Die Flex-Schaltung 12 besteht
bei der vorliegenden Ausführungsform
aus vier leitfähigen
Schichten und mehreren flexiblen Substratschichten, wie dies voranstehend
unter Bezugnahme auf 29 beschrieben wurde.
-
Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist die Flex-Schaltung 12 mit Löchern 13 versehen,
die dazu gedacht sind, eine größere Flexibilität in Bezug
auf das Biegen der Flex-Schaltung 12 zu ermöglichen,
um einen gewünschten
Biegeradius für
die Kurve 25 (53)
zu erreichen. Löcher 13 ("Löcher", "Hohlräume", "Teilhohlräume") gehen vorzugsweise
durch die gesamte Flex-Schaltung 12 hindurch, können jedoch
bei anderen Ausführungsformen
auch nur Teillöcher
oder Hohlräume
sein, die bei einer mehreren der leitfähigen Schichten der Flex-Schaltung 12 vorgesehen
sind, und/oder bei einer oder mehreren der flexiblen Substratschichten
der Flex-Schaltung 12. Derartige Teilhohlräume können so
ausgelegt sein, dass sie Flexibilität ermöglichen, aber immer noch ausreichend
viel leitfähiges
Material bereitstellen, um die gewünschten Verbindungen zu Kontakten 20 und
zwischen den dargestellten ICs im Feld F1 und im Feld F2 zu ermöglichen.
-
Löcher 13 bei
der vorliegenden Ausführungsform
sind beabstandet, damit Bahnen 21 zwischen ihnen auf dem
Niveau der leitfähigen
Schichten der Flex 13 hindurchgehen. Zwar weisen einige
bevorzugte Ausführungsformen
eine dielektrische Lötmaskierungsschicht
auf, welche teilweise die Seite 8 abdeckt, jedoch sind die
Bahnen 21 entlang der Seite 8 zur Vereinfachung
dargestellt. Fachleute werden erkennen, dass sich Bahnen an unterschiedlichen
Schichten innerhalb der Flex-Schaltung
befinden können.
-
Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist die Flex-Schaltung 12 weiterhin mit Löchern 15 versehen. Die
Löcher 15 sind
dazu ausgelegt, eine Flexibilität
zum Biegen der Flex-Schaltung 12 zu ermöglichen, um einen gewünschten
Biegeradius um beispielsweise den Rand 16A oder 16B des
Substrats 14 herum zu ermöglichen. Die Löcher 15 können als
Hohlräume
oder Teilhohlräume
in den verschiedenen leitenden und nicht leitenden Schichten der
Flex-Schaltung 12 vorhanden sein. Die vorliegende Ausführungsform
der Flex-Schaltung 12 ist weiterhin mit Montageanschlussflächen 51 entlang
der Seite 18 der Flex-Schaltung 12 versehen. Derartige
Anschlussflächen 51 werden
dazu verwendet, Bauteile, wie beispielsweise Oberflächenmontagewiderstände 52,
anzubringen.
-
53 ist eine Perspektivansicht eines Moduls 10 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Dargestellt sind Löcher 13 entlang einer
Kurve 25. Weiterhin sieht man Teile von Löchern 15 entlang dem
unteren dargestellten Rand des Moduls 10. Die Löcher 13 können solche
Abmessungen aufweisen, dass sie entlang der gesamten Kurve 25 vorhanden
sind. Die Löcher 15 können auch
solche Abmessungen aufweisen, dass sie die gesamte Biegung um den
Rand des Substrats 14 überspannen.
Die Löcher 13 und 15 können eine
Spannweite aufweisen, die größer ist
als die Länge
ihrer jeweiligen Kurven, oder kleiner als eine derartige Länge. So
können
beispielsweise die Löcher 13 und 15 solche
Abmessungen aufweisen, dass sie einen eingestellten Biegeradius
für die
Flex-Schaltung 12 nur in Abschnitten der Biegung zur Verfügung stellen,
die einen gewünschten
Biegeradius aufweisen, der kleiner ist als der Radius, der bei einer
nicht abgeänderten Flex-Schaltung 12 möglich ist.
-
Die
dargestellte Topologie und Anordnung flexibler Schaltungen kann
in vorteilhafter Weise dazu verwendet werden, Schaltungsmodule mit
hoher Kapazität
und dünnem
Profil zu schaffen. So kann beispielsweise ein DIMM konstruiert
werden, welches die doppelte Bauteilmontageoberfläche für eine vorgegebene DIMM-Höhe aufweist.
Eine derartige Verdoppelung kann es ermöglichen, die Anzahl an Speicherbauelementen
zu verdoppeln, oder größere Bauelemente
vorzusehen, die nicht auf herkömmliche
DIMMs passen würden.
-
So
stellt beispielsweise eine bevorzugte Ausführungsform ein registriertes
DIMM von 30 mm und 4 GByte unter Verwendung von Teilen von 512 Mbit
zur Verfügung.
Eine andere Ausführungsform
stellt ein registriertes DIMM von 50 mm und 8 GByte unter Verwendung
von Teilen mit einem Gbit zur Verfügung. Noch eine andere Ausführungsform
stellt ein SO-DIMM von 2 GByte unter Verwendung von Teilen von 512
Mbit zur Verfügung.
Es können
DIMM-Module zur Verfügung
gestellt werden, welche meh rere DIMM- oder FB-DIMM-Schaltungen aufweisen,
wie dies voranstehend geschildert wurde. Weiterhin können DIMMs
mit der üblichen,
einzelnen DIMM-Schaltung zur Verfügung gestellt werden, bei welchen
die verwendeten Bauelemente zu groß sind, um in den Oberflächenbereich
zu passen, der typischerweise von einem typischen DIMM-Modul nach
Industrie-Standard zur Verfügung
gestellt wird. Die Fähigkeit
einer derartigen hohen Kapazität
und Flexibilität
kann in vorteilhafter Weise dazu verwendet werden, Speicher mit
hoher Kapazität
für Computersysteme
zur Verfügung
zu stellen, die eine begrenzte Anzahl an Motherboard-DIMM-Sockeln
oder -Schlitzen aufweisen.
-
54 erläutert
ein Beispiel für
ein Modul 10, das so ausgelegt ist, dass es ein dünnes Profil
zur Verfügung
stellt, während
Bauelemente mit größerer Höhe verwendet
werden, beispielsweise ein AMB. 54 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und zeigt ein Modul 10, das
mit ICs 18 bevölkert
ist, und eine AMB-Schaltung 19 mit einem vorhandenen Kühlkörper 33 aufweist,
der von der IC-Öffnung 35 in
der Flex-Schaltung 12 ausgeht, und weiterhin in den nächsten Figuren
dargestellt ist.
-
55 zeigt die Seite 9 der Flex-Schaltung 12.
Felder F1 und F2 der dargestellten Flex-Schaltung 12 sind
jeweils mit einer einzigen Gruppe von ICs 18 bevölkert. Das
Feld F2 weist die IC-Öffnung 35 durch
die Flex-Schaltung 12 auf. Die Öffnung 35 ist eine Öffnung,
die ausreichende Abmessungen aufweist, um zu ermöglichen, dass ein ausgewählter IC,
beispielsweise eine AMB-Schaltung 19, durch die Flex-Schaltung 12 hindurchgeht.
Fachleute werden erkennen, dass mehr als eine IC-Öffnung 35 in
der Flex-Schaltung 12 vorgesehen sein kann, um es zu ermöglichen,
dass mehrere Bauelemente mit höherem
Profil durch jeweilige Öffnungen
hindurchgehen.
-
56 zeigt eine andere bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und erläutert einen Querschnitt eines
Moduls 10 durch eine Iteration der Schaltung 19.
Die Darstellung von 56 zeigt das Modul 10 mit
der Flex-Schaltung 12 mit einer Öffnung 35, von welcher
die Schaltung 19 ausgeht. Die Flex-Schaltung 12 ist
um das Substrat 14 und den IC 10 herum geschlungen,
der auf dem Feld F1 an der Seite 9 der Flex-Schaltung 12 angebracht
ist, welche bei der dargestellten Ausführungsform die innere Seite
des Moduls 10 ist, durch das Fenster 250 des Substrats 12 hindurchgeht,
um teilweise aus der IC-Öffnung 35 der Flex-Schaltung 12 aufzutauchen.
Die dargestellte Schaltung 19 weist ein Wärmeabstrahlelement
oder einen Kühlkörper 33 auf,
und kann beispielsweise als Darstellung eines AMB oder eines Puffer-
oder Logikbauelements angesehen werden. Fachleute werden verstehen,
dass die Schaltung 19 nicht aus der IC-Öffnung 35 der Flex-Schaltung 12 heraustreten
muss, und dass sich Vorteile bereits nur daher ergeben, wenn die
IC-Öffnung 35 der
Flex-Schaltung 12 im Wesentlichen übereinstimmend mit der Schaltung 19 angeordnet
wird, um es zu ermöglichen,
dass Wärmeenergie
leichter von der Schaltung 19 abgegeben wird. Allerdings
tritt bei mehreren Ausführungsformen
die Schaltung 19 zumindest teilweise aus der Öffnung 35 aus.
Es können
andere Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruiert werden, um beispielsweise zwei FB-DIMM-Schaltungen
auf einem einzigen Modul anzuordnen, und eine Flex-Schaltung einzusetzen,
welche zwei IC-Öffnungen 35 so
aufweist, dass sie mit den zwei AMBs zusammenfallen, die entweder
durch ihr jeweiliges Fenster in dem Substrat sichtbar sind, oder
tatsächlich,
zumindest teilweise, aus den Öffnungen 35 der Flex-Schaltung
heraustreten.
-
Wie
in 56 gezeigt, weist die Schaltung 19 ein
Profil auf, das mit dem Bezugszeichen "PT" bezeichnet ist,
während
das Modul 10 ein Profil aufweist, das mit dem Bezugszeichen "PM" bezeichnet ist,
und weisen die ICs 18 jeweils ein Profil auf, das mit dem
Bezugszeichen "P18" bezeichnet
ist, und weist das Substrat 14 ein Profil "PS" auf. Wie dargestellt,
wird das Profil PM des Moduls 10 weniger
stark durch die Profile der ICs 18 und der Schaltung 19 vergrößert, als
man ohne Verwendung der hier geschilderten Vorgehensweisen erwarten würde. So
ist beispielsweise bei der in 56 dargestellten
Ausführungsform
PM kleiner als das Vierfache des Profils
P18 der ICs 18 plus PT,
da die Schaltung im Fenster 250 des Substrats 14 angeordnet
ist, und sich durch die Öffnung 35 der
Flex-Schaltung 12 erstreckt.
-
Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ordnet die Konstruktion die ICs 18 des Feldes F1 an der
Seite S1 des Substrats 14 an, und
die ICs 18 des Feldes F2 an der Seite S2 des
Substrats 14, während
das höhere Profil
oder die größere Höhe der Schaltung 19,
repräsentiert
durch das Bezugszeichen PT, im Wesentlichen innerhalb
des Profils oder der Höhe
PM des Moduls 10 liegt, was zu
einem Modul 10 mit niedrigerem Profil führt als dann, wenn die Schaltung 19 beispielsweise
an der Seite 8 der Flex-Schaltung 12 angebracht
wäre, wie bei
dem Profil 10 mit höherem
Profil, das in der vorherigen 51 gezeigt
ist.
-
57 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, und zeigt das Modul 10 bevölkert mit ICs 18 an
der Seite 8 der Flex-Schaltung 12, und die Schaltung 19,
die durch das Fenster 250 des Substrats 14 hindurchgeht.
Die in 57 dargestellte Ausführungsform
kann beispielsweise bei PCI-Anwendungen eingesetzt werden, bei welchen
der für
Erwei terungs-Leiterplatten vorhandene Raum minimal ist, und typischerweise
nur einseitige, herkömmliche
Leiterplatten entsprechend dem Raum eingesetzt wurden, der bei der
Anwendung vorhanden war. Die Grundlagen der vorliegender Erfindung
können
daher ermöglichen,
höhere
Kapazitäten
bei Anwendungen mit PCI-Einschränkungen
einzusetzen.
-
Zwar
wurde die vorliegende Erfindung im Einzelnen beschrieben, jedoch
wird Fachleuten deutlich werden, dass zahlreiche Ausführungsformen
eingesetzt werden können,
die verschiedene, spezielle Formen annehmen, und Änderungen,
Ersetzungen reflektieren, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung
abzuweichen. Die zahlreichen geschilderten Ausführungsformen erläutern daher
den Umfang der Patentansprüche, schränken ihn
jedoch nicht ein.