JP2000156554A

JP2000156554A - モジュ―ル式集積装置

Info

Publication number: JP2000156554A
Application number: JP11317154A
Authority: JP
Inventors: S Daniel Cromwell; エス・ダニエル・クロムウェル; Laszlo Nobi; ラツロ・ノビ
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2000-06-06
Also published as: US6061235A; US6330745B1

Abstract

(57)【要約】【課題】大型化や損傷を招くことなく、回路基板への
正しい接続を確保しながらプロセッサからの熱を消散で
きるモジュール式集積装置を提供する。【解決手段】モジュール式集積装置１０１は、回路基
板１０３と、回路基板１０３に電気的に結合するモジュ
ール式プロセッサ装置１０２と、前記モジュール式プロ
セッサ装置に取り付けられ、前記モジュール式プロセッ
サ装置を、前記回路基板に電気的に結合するために整列
させる非熱構成要素１０４と、モジュール式プロセッサ
装置１０２を回路基板１０３に電気的に結合するために
位置決めする現場取り替え可能装置１０６と、現場取り
替え可能装置１０６に取り付けられ、それによりモジュ
ール式プロセッサ装置１０２が回路基板１０３に電気的
に結合するようにモジュール式集積装置１０１を組立る
受け装置と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に集積回路実装
のための方法と装置に関する。更に詳細には、本発明は
コンピュータ・プロセッサおよび熱消散装置をプリント
回路基板に接続するための現場取り替え可能パッケージ
(field replaceable package)に組み合わせ、熱経路を
極小にし、ＥＭＩを減衰させるモジュール式集積装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】下記出願は、この出願に関係している。
発明者がＳ.Ｄaniel Ｃromwellであり、本発明の譲受人
に譲渡されている、「半導体モジュールおよび電力変換
器のためのヒートシンクおよびファラデー円筒組立体」
という名称の米国特許出願、出願番号08/902,770、発明
者がＳ.Ｄaniel Ｃromwellであり、本発明の譲受人に譲
渡されている、「現場取り替え可能ユニット（ＦＲＵ）
の部分としての半導体構成要素を取付け、整列させるた
めの円周クランプ」という名称の米国特許出願、出願番
号09/032359、および発明者がＳ.Ｄaniel Ｃromwellで
あり、本発明の譲受人に譲渡されている、「多機能構成
要素のためのモジュール式集積装置の方法と装置」とい
う名称の米国特許出願。

【０００３】コンピュータ・プロセッサ（ＣＰＵ）モジ
ュールのような半導体構成要素の発展の状態が集積レベ
ルの上昇に向かうにつれて、これらの装置が発生する熱
の量がかなり増大してきている。たとえば、大量の電流
を扱うプロセッサは、大量の熱を発生する。この熱が適
切に消散されなければ、半導体構成要素により生ずる温
度の上昇がそれらの機能を損ない、それらの動作寿命の
長さを短くする。

【０００４】増大しつつある熱消散の問題を解決するた
めの一つの方法は、ヒートシンクにより熱を移すかまた
は消散する構成要素を取付けることである。プロセッサ
および熱消散構成要素を別々に扱うと、製造環境外での
どの構成要素の取り替えも更に困難になる。

【０００５】プロセッサからの熱の増大に適応するヒー
トシンクの大きさおよび重量がかなり増大し続けるにつ
れて、機械的過負荷によるプロセッサの損傷の危険が増
大する。したがって、プロセッサのヒートシンクにより
生ずる力を管理してプロセッサを損傷する可能性のある
負荷状態を極小にする必要性が益々増大している。

【０００６】プロセッサおよび熱消散構成要素をシステ
ムの別々の部品として扱うと、更に詳細には、熱消散装
置を続いてシステムに付加しなければならないとき、無
関係の部品の取付けに適応するのに更に大きい熱的およ
び機械的設計余裕が必要になる。熱管理プロセスに対し
て別々に扱う方法は、付加システム構成要素の必要性の
ためコンピュータ・システムの複雑さを増大させ、それ
によりコスト、および製造および修理の時間に悪影響を
及ぼす。システムの複雑さの増大に関連する品質の問題
の危険も存在する。また、プロセッサおよびヒートシン
クを別々に扱うと、プロセッサおよびヒートシンクの早
期の試験が妨げられ、それらを共に組立るまで最終的に
試験することができなくなる。

【０００７】プロセッサに関する集積レベルおよび電気
接続の増大のような因子は、回路基板上の電気接続を正
確に整列させる必要性を増大させる。更に、別々の構成
要素装置により生ずるプロセッサのハンドリング、輸
送、および使用の増大は、プロセッサのエリア・グリッ
ド・アレイに汚染または他の損傷の危険を増大させる。

【０００８】更に、プロセッサおよびヒートシンクに対
して別々のユニットを保守するには、両モジュールとも
組立および修理中に別々のアクセスが必要であるから、
かなりの回路基板空間が必要になり、大きく高価なプリ
ント回路基板が生ずる。これらのシステムにおいて、プ
ロセッサへのアクセスは、回路基板上のヒートシンクの
大きさおよび雑踏のため非常に困難である。

【０００９】プロセッサは、それが発生することのある
電磁妨害（ＥＭＩ）または無線周波妨害（ＲＦＩ）から
遮蔽する必要がある電気構成要素である。ＥＭＩおよび
ＲＦＩをここでは集合的に「ＥＭＩ」ということにす
る。プロセッサおよびヒートシンクを別々のモジュール
として処理すれば別々のモジュールの間の接続について
ＥＭＩを減衰させる解決方法が必要である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】これまで述べたことか
ら回路基板へのエリア・グリッド・アレイの正しい接続
を確保しながらプロセッサからの熱を適切に消散するヒ
ートシンクを実装する方法の必要性がなお存在すること
が明らかであろう。プロセッサとヒートシンクとの間の
熱経路、およびプロセッサおよびヒートシンクが回路基
板上に必要とする空間を極小にするパッケージの必要性
が存在する。更に、プロセッサのエリア・グリッド・ア
レイを損傷せずに且つ故障に至る可能性のある機械的応
力をプロセッサに加えずに、ヒートシンクおよびプロセ
ッサを実装する必要性が存在する。設置しやすさ、ＥＭ
Ｉ抑制、および熱管理という特徴を与え、それにより顧
客の現場においても、修理およびアップグレイドのプロ
セスを改善するのに必要な部品の数を極小にする必要性
も存在する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明を現場取り替え可
能装置および受け装置を備えたコンピュータ・システム
用モジュール式集積装置として実施することができ、ま
た本発明はヒートシンクとして働き且つＥＭＩを減衰さ
せることもできる。現場取り替え可能装置を、製造環境
で生ずる熱的接続を中断することなく、製造環境の外で
設置し、取り外し、取り扱うことができる。したがっ
て、本発明は、プロセッサとヒートシンクとの間の熱経
路を極小にする。現場取り替え可能装置は、プロセッサ
およびヒートシンクを備え、受け装置に取付けられ、そ
れにより回路基板へのプロセッサの正しい接続を確保し
ている。

【００１２】本発明では現場取り替え可能装置は、それ
自身の取り替えに使用するハンドルとして有利に働く。
更に、現場取り替え可能装置を工具なしで容易に組み立
てることができ、これにより現場での取り扱いプロセス
が簡単になる。現場取り替え可能装置は、設置、ＥＭＩ
抑制、および熱管理の容易さという特徴を与えるのに必
要な部品の数を極小にしており、それにより顧客の現場
においても、修理およびアップグレイドのプロセスを改
善している。制御された製造環境で現場取り替え可能な
装置を一つのユニットとして製作することにより、組立
たヒートシンクおよびプロセッサの最終試験を製造環境
で完了することができる。

【００１３】現場取り替え可能装置は、コンピュータ・
システムの電子パッケージ間の長さを、回路基板のフッ
トプリント、または表面積を極小にして現場取り替え可
能装置に背の高い装置の使用を可能とすることにより極
小にすることができる。これによりシステム全体の性能
をその大きさを小さくしながら向上させることができ
る。

【００１４】モジュール式集積装置は、汚染を減らす手
段を与えながら現場取り替え可能装置の部品の数を極小
にすることにより回路基板およびプロセッサのエリア・
グリッド・アレイの汚染を極小にする。更に、モジュー
ル式集積装置は、プロセッサ用外囲器(enclosure for t
he processor)を備えることによりプロセッサからのＥ
ＭＩを減衰させる。

【００１５】受け装置は、ＣＰＵアンカー・ブラケッ
ト、アンカー・ダストカバー、および回路基板を備えて
いる。アンカー・ブラケットは、回路基板に取付けられ
るドッキング・ハウジングとして働く。現場取り替え可
能装置および受け装置は、協働して確実に、受け装置に
取付けるよう現場取り替え可能装置を整列させ且つ向き
を決めることによりプロセッサを回路基板に正しく接続
されるように設置する。アンカー・ブラケットはＥＭＩ
をも減衰する。受け装置のアンカー・ダストカバーは、
コンピュータ・システムのハンドリングおよび動作中に
屑(debris)からの汚染を減らす。

【００１６】現場取り替え可能装置は、支持基台に取付
けられた熱板を有するヒートシンクを備えている。プロ
セッサは、支持基台に対してアンカー・ブラケットおよ
び回路基板との正しい整列を確保する所定位置に設置さ
れ、それによりプロセッサが回路基板に確実に正しく接
続される。プロセッサは熱板に接続し、それによりプロ
セッサと熱板との間の熱的接続を容易にする。プロセッ
サと熱板との接続を、プロセッサを囲むソケット枠を設
け、支持基台に取付けることにより容易にすることがで
きる。更に、プロセッサと熱板との間に当業者に周知の
様式で設置された熱接続材料がプロセッサと熱板との熱
接続を容易にすることができる。

【００１７】現場取り替え可能装置は、熱板に接続され
且つ、当業者に周知の手段により、熱板と熱的に連絡し
て熱を逸らし、一層効率よく熱管理する少なくとも一つ
のヒートパイプを備えることができる。また、現場取り
替え可能装置は、熱板に隣接して設置され且つヒートパ
イプに接続された少なくとも一つの熱フィンを備え、そ
れにより熱フィンがプロセッサから発する熱を消散でき
るようにする。ヒートシンクは熱フィンに取り付けられ
た上カバー、および側面スリーブを備えている。側面ス
リーブは、熱フィンの頂部および二つの対向面を覆い、
支持基台に取り付けられている逆Ｕ形である。更に、側
面スリーブは、支持基台に対して正しい向きに設置さ
れ、上カバーを現場取り替え可能装置に対して確実に正
しい向きにしている。上カバーおよび側面スリーブは、
ヒートシンクのような現場取り替え可能装置の要素のた
めの構造的支持および保護をも行なう。

【００１８】現場取り替え可能装置はまた、プロセッ
サ、ランド・グリッド・アレイ間挿器ソケット(land gr
id array interposer socket)、ソケット枠、およびプ
ロセッサ・ダストカバー、を備えたモジュール式プロセ
ッサ装置を備えている。ランド・グリッド・アレイ間挿
器ソケットには、モジュール式プロセッサ装置における
慎重な負荷管理、およびプロセッサのランド・グリッド
・アレイと回路基板のランド・グリッド・アレイとの間
の接続の慎重な整列が必要である。本発明は、現場取り
替え可能装置を間挿器ソケットにより受け装置に取付け
ることにより加えられる負荷を管理する。有利に、本発
明は、ヒートシンクに取付けられ且つプロセッサの固定
取付け具を必要とせずにプロセッサを囲んでいるソケッ
ト枠を備えることができる。それによりソケット枠は、
プロセッサを支持し、プロセッサの熱板への接続を容易
にする。更に、ソケット枠はプロセッサをケースに入れ
て間挿器ソケットに正しく電気的に接続する。続いて、
現場取り替え可能装置が受け装置に取付けられると、整
列し接続されたプロセッサおよび間挿器ソケットが回路
基板のランド・グリッド・アレイとの電気的接続を完了
する。プロセッサ・ダストカバーは、ハンドリング中プ
ロセッサを保護し、現場取り替え可能装置が受け装置に
取付けられると取り外される。更に、随意選択のＥＭＩ
ガスケットは、ヒートシンクの一部材であるが、ソケッ
ト枠の周りおよび支持基台の傍らに周辺を形成し、それ
により支持基台とアンカー・ブラケットとの間に連続電
気経路を作ることによりプロセッサからのＥＭＩを減衰
させる。

【００１９】それ自身の取り替えに使用するためのハン
ドルとして動作することおよび過去の実装装置より保守
の費用節減を可能とすることを含む、現場取り替え可能
装置の有利な特徴は、現場取り替え可能装置にヒートシ
ンクを設けることに限定されず、ヒートシンクの代わり
にまたはヒートシンクと共に非熱構成要素を使用するこ
とにより実現することができる。更に現場取り替え可能
装置は上カバーおよび側面スリーブなしに働くことがで
きることを認識するであろう。

【００２０】本発明を上述のようにモジュール式集積装
置を作る方法として実施することができる。方法は、熱
管理装置として動作することができ且つＥＭＩを減衰さ
せることができる現場取り替え可能装置および受け装置
を作ることを備えることができる。

【００２１】本発明を、それ自身の取り外しおよび挿入
のためのハンドルとして働くヒートシンクに接続された
プロセッサを備え、熱経路を極小にし且つＥＭＩを減衰
する使いやすいモジュール式集積装置として実施するこ
とができる。更に、プロセッサおよびプリント回路基板
を正しく接続するという困難な仕事はモジュール式集積
装置の整列形体を採用することにより達成される。

【００２２】本発明の他の局面および長所は、例を用い
て本発明の原理を図解する付図に関連して行なう下記詳
細説明から明らかになるであろう。

【００２３】

【発明の実施の形態】下記詳細説明においておよび図面
の幾つかの図において、類似要素を類似参照数字で区別
してある。

【００２４】概して言えば、図１は、プロセッサ102の
回路基板103への正しい接続を確保しながらプロセッサ1
02からの熱を適切に消散するヒートシンク104に接続さ
れているプロセッサ102を備えたコンピュータ・システ
ムのためのモジュール式集積装置101を示す。プロセッ
サ102およびヒートシンク104は、プロセッサ102のラン
ド・グリッド・アレイ基板を損傷せずに且つ故障に至る
可能性のある過大な応力をプロセッサ102に加えること
なく、現場取り替え可能装置106に実装されている。現
場取り替え可能装置106は、プロセッサ102とヒートシン
ク104との間の熱経路、およびプロセッサ102およびヒー
トシンク104が回路基板103上に必要とする空間を極小に
する。モジュール式集積装置101は、顧客の現場でも据
え付けおよび取り外しすることがある使用しやすいパッ
ケージに必要な部品の数を減らす。

【００２５】プロセッサ102を多チップ・モジュールま
たは単独ＶＬＳＩパッケージとしてよいことが認められ
よう。たとえば、ＶＬＳＩパッケージを当業者に周知の
ようなフリップ・チップ組立体としてよい。また、通常
ランド・グリッド・アレイは、少なくとも一つのランド
・グリッド組立体間挿器ソケット105がプロセッサ102の
ランド・グリッド・アレイと回路基板103のランド・グ
リッド・アレイとの間に挟み込まれている圧縮組立技法
を実施できる。更に、回路基板103への参照はマザーボ
ードのようなプリント回路基板を含むことができる。

【００２６】好適実施形態では、モジュール式集積装置
101は、現場取り替え可能装置106および受け装置108を
備えている。現場取り替え可能装置106は、モジュール
式プロセッサ装置414を備え、ヒートシンク104は、熱板
402、支持基台120、複数の熱フィン122、ヒートパイプ1
24（図９に示す）、複数の圧縮・負荷管理組立体132を
有する複数のアンカー小ねじ130、上カバー128、側面ス
リーブ126、および随意選択のＥＭＩガスケット113、を
備えている。モジュール式プロセッサ装置414は、プロ
セッサ102、ソケット枠110、間挿器ソケット105、およ
び図３を参照して説明するプロセッサ・ダストカバー11
2を備えている。更に、現場取り替え可能装置106は、受
け装置108に正しく接続するよう設置され位置決めされ
ている。

【００２７】現在の実施形態では、受け装置108は、ア
ンカー・ブラケット114に取付けられた回路基板103を備
えている。更に、現在の実施形態では、一次電力が回路
基板103を介して利用可能である。受け装置108は、ＥＭ
Ｉガスケット113、および図４を参照して説明するアン
カー・ダストカバー118を備えている。随意選択的に、
受け装置108は、枕板145、および枕板絶縁体147を備え
ることができる。受け装置108および現場取り替え可能
装置106が接続されると、それらは接続されてモジュー
ル式集積装置101を形成する。更に、モジュール式集積
装置101が組立られると、アンカー・ブラケット114が境
界を画し、プロセッサ102に隣接し、それによりプロセ
ッサ102の回路基板103への接続を容易にする。アンカー
・ブラケット114は支持基台120に隣接している。

【００２８】アンカー・ブラケット114の回路基板103へ
の取付けは、図７を参照して説明するアンカー・ブラケ
ット・ソケット306にねじ込まれる小ねじを用いるよう
な、どんな周知の技法によってもよい。ここでの小ねじ
およびソケットの使用を当業者に周知の多様な他の取付
け手法で置き換えることができることが認識される。ま
た、小ねじを受ける機械的ソケットをここでは電気接続
を受ける電気的ソケットと区別している。

【００２９】受け装置108は、随意選択的に回路基板103
に取付けられ、回路基板103に安定性を与えることがで
きる枕板145を備えることができる。ここで枕板という
用語は、負荷されたとき回路基板103に安定性を与えて
支持し、多様な様式で成形することができる板を指して
いる。たとえば、枕板は、空洞を有することができ、ま
たはアンカー・ブラケット114と同様の形状を有するこ
とができる。枕板145は、迂回コンデンサおよび抵抗器
のような回路基板103上の電気構成要素が枕板145の周辺
内に設置されたときＥＭＩを減衰することができる。更
に枕板145を回路基板103および枕板145を絶縁する枕板
絶縁体147に取付けることができる。

【００３０】アンカー・ブラケット114は、現場取り替
え可能装置106を支持し、現場取り替え可能装置106を受
け装置108に取付けることにより回路基板103に生ずる重
量負荷を分散するのにも役立つ。アンカー・ブラケット
114を、ＥＭＩ抑制が必要なとき、金属、金属被覆プラ
スチック、または金属含浸プラスチックで作ることがで
きることが認識されよう。更に、モジュール式集積装置
101を組立るとき、ＥＭＩガスケット113のような電気的
に従順(compliant)な材料をアンカー・ブラケット114と
支持基台120との間またはアンカー・ブラケット114と回
路基板103との間に挟み、それによりプロセッサ102また
は回路基板103上の構成要素から放出されることのある
ＥＭＩを減衰させることができる。現在の実施形態で
は、ＥＭＩガスケット113は中空に押し出された、導電
性の、Ｏリングとして形成された従順なガスケットであ
る。

【００３１】アンカー・ブラケット114がその組成に金
属を含んでいるとき、ＥＭＩガスケット113を介しての
ヒートシンク104へのその接続により、および回路基板1
03への取付けにより、プロセッサ102からのＥＭＩを減
衰する。ＥＭＩガスケット113の接続を支持基台120（図
示せず）またはアンカー・ブラケット114にＥＭＩ溝136
を設けることにより容易にすることができる。当業者に
周知のように、従順な導電性の材料をＥＭＩ溝136に挿
入することにより、ＥＭＩを減衰する堅い接続を支持基
台120とアンカー・ブラケット114との間、およびアンカ
ー・ブラケット114と回路基板103との間に作ることがで
きる。たとえば、ＣＨＯＦＯＲＭという商標で市販され
ている製品は、ＥＭＩ溝136のような基礎に施してＥＭ
Ｉを減衰させることができる導電性の従順な充填材様の
物質である。代わりに、ＳＰＩＲＡという商標で市販さ
れている製品のような導電性材料のリボンをＥＭＩ溝13
6内に使用してよい。時折、枕板も不必要なＥＭＩを減
らすのに使用できる。

【００３２】製造環境でアンカー・ブラケット114を回
路基板103に取付ける抑制されたプロセスは、現場取り
替え可能装置106への取付けについて受け装置108を確実
に整列させる。整列は受け装置108および現場取り替え
可能装置106の構成要素が正しい向きに設置されて間挿
器ソケット105を回路基板103のランド・グリッド・アレ
イに確実に正しく接続する。

【００３３】モジュール式プロセッサ装置414は、熱板4
02およびプロセッサ102が最適熱インターフェースで確
実に接続するよう実装される。現在の実施形態では、熱
インターフェース材料（図示せず）は、図８を参照して
説明するようにプロセッサ102と熱板402との間に設置さ
れた使いやすいパッドである。プロセッサ102は、プロ
セッサ102の周りに周辺を形成している、やはり図８を
参照して説明するソケット枠110に嵌入している。更に
ソケット枠110は、支持基台120に接続し、それによりプ
ロセッサ102を熱板402に隣接して設置できるようにして
いる。間挿器ソケット105は、支持基台102に接続されて
いる側とは反対の、ソケット枠110の側面に設置され、
間挿器ソケット105が回路基板103のランド・グリッド・
アレイに接続できるようにしている。

【００３４】現場取り替え可能装置106は、プロセッサ1
02が発生する熱を管理するヒートシンク104を備えてい
る。ヒートシンク104は、モジュール式プロセッサ装置4
14に接続されている支持基台120を備えている。ヒート
シンク104はまた、プロセッサ102に接続された熱板402
を備えている。きれいで、平らな、滑らかな表面が熱板
402とプロセッサ102との間に存在すると、それらを、熱
パッドまたは熱グリースのような、熱増強材（図示せ
ず）に共に合わせてプロセッサ102に対する正しい動作
温度を確保する低抵抗熱経路を作ることができる。

【００３５】現在の実施形態では、ヒートパイプ124
（図９に示してある）は、熱フィン122に長さ方向に明
けられている空洞に嵌まり、熱板120に接続され、熱を
システムを冷却するのに十分な空気流が存在する空間に
移動させることによりプロセッサ102からの熱を逸らせ
ている。たとえば、ヒートシンク104はまた、熱板402の
側面に接し、ヒートパイプ124に取付けられて伝導によ
りヒートパイプ124から熱を受け、対流により熱を周囲
空気に消散する複数の熱フィン122を備えている。空気
をコンピュータ・システムを通して、ファンを用いて、
および対流により、熱フィン122の大きい面積にある空
気を消散することができる。

【００３６】熱管理は、コンピュータ・システムの構成
要素の温度を正しい動作に必要なレベルまで上げるのに
も必要であることが認められよう。更に、ここでの用語
ヒートシンク104の使用は、フィンおよびヒートパイプ
のようなあらゆる形態の熱消散装置を包含しており、
「熱ため」および「熱管理装置」をここでは交換可能に
使用することにする。

【００３７】側面スリーブ126の現在の実施形態は、逆
Ｕ形状であり、金属でよく、それにより現場取り替え可
能装置106の要素に対する支持を与えている。側面スリ
ーブ126の下縁は支持基台120の支持ソケット302にねじ
込まれる小ねじにより支持基台120に取付けられてお
り、図７を参照して説明されている。側面スリーブ126
はヒートシンク104の上部およびヒートシンク104の二つ
の対向する長手方向側面を図１に示した向きに覆うこと
ができる。上カバー128は、随意選択であり、熱フィン1
22および側面スリーブ126の上に嵌合することができ、
現場取り替え可能装置106の要素に支持を追加してい
る。

【００３８】現在の実施形態では、現場取り替え可能装
置106は、プロセッサ102にかかる負荷を管理する圧縮・
負荷管理組立体108と協働するアンカー小ねじ130により
受け装置108に取付けられ、それにより間挿器ソケット1
05に正しい圧力を加えることができるようにしている。
更に、小ねじをセットし、圧縮・負荷管理組立体132を
必要な高さに圧縮すると、プロセッサと回路基板との間
の正しいソケット機能を確保するのに必要な負荷が確立
される。通常圧縮・負荷管理組立体132だけがアンカー
小ねじ130に関連して使用されることが認識されよう。
圧縮・負荷管理組立体132は、アンカー小ねじ130を締め
ている間、協働してばねを圧縮できる距離を制御するア
ンカー小ねじ130に肩およびフランジを設けることがで
きる。代わりに、圧縮・負荷管理組立体132は、ばね圧
縮の距離をスペーサの高さで制御するばねおよびスペー
サを備えることができる。更に、負荷管理をアンカー小
ねじ130に加えるトルクを測定することにより、または
当業者に周知の他のどんな手段によっても得ることがで
きる。

【００３９】図１に戻って、アンカー小ねじ130は上カ
バー128および熱フィン122に沿って支持基台120を貫い
て延長し、アンカー・ブラケット114に固定され、それ
により受け装置108を現場取り替え可能装置106に取付け
ている。側面スリーブ126および上カバー128が現場取り
替え可能装置106に構造的安定性を与え、ヒートシンク
を通る空気の流れを管理し、図１に示したように、熱フ
ィン122に沿うアンカー小ねじ130の案内を容易にしてい
ることが認識されよう。更に、アンカー小ねじ130を取
付けると、現場取り替え可能装置106を受け装置に固定
することにより、および正しい負荷をプロセッサ102お
よび間挿器ソケット105（図１に示してある）に加える
ことにより、モジュール式集積装置101の正しい電気
的、機械的、およびＥＭＩ管理が確保される。代わりの
実施形態では、アンカー小ねじ130を、アンカー・ブラ
ケット114に取付ける代りに、回路基板103に直接取付け
ることができ、これを図６を参照して更に詳細に説明す
る。

【００４０】モジュール式集積装置101のどんな部品の
厚さも当業者に周知の技法で決定することができ、現在
の実施形態では現場取り替え可能装置106は一部が金属
合金である。

【００４１】モジュール式集積装置101は、アンカー・
ブラケット114、回路基板103、支持基台120、およびＥ
ＭＩガスケット113によりＥＭＩを減衰させる。更に、
現場取り替え可能装置106は、それ自身の取り替えに使
用するハンドルとして働く。

【００４２】図２に示したように、それ自身の取り替え
に使用するハンドルとして働くこと、およびこれまでの
実装装置に比較して保守費用を節約できることを含め
て、現場取り替え可能装置106の特徴は、現場取り替え
可能装置106がヒートシンク104（図示せず）を備えてい
ることに限定されず、支持基台120に取付けられたヒー
トシンクの代りにまたはヒートシンクと共に非熱構成要
素107の使用によって実現することができる。非熱構成
要素107を、以前に熱フィン122（図示せず）およびヒー
トパイプ124により占有されていた空間を満たし且つハ
ンドルとしておよび空気流管理のために動作する中空金
属塊としてよい。

【００４３】図３に示したように、現在の実施形態で
は、プロセッサ・ダストカバー112は、ソケット枠110の
一つの面の上に重なるプラスチック成形キャップであ
る。プロセッサ・ダストカバー112は、プラスチックで
作られ、ソケット枠110の受けポケット149にタブをパチ
ンと嵌めることによりソケット枠110に取付けることが
できる。プロセッサ・ダストカバー112は、間挿器ソケ
ット105を保護し、ソケット枠110を間挿器ソケット105
の接点に触れることなく支持基台112に取付けることが
できるようにする。現場取り替え可能装置106を受け装
置108（図１に示してある）に接続するときはプロセッ
サ・ダストカバー112を取り外し、間挿器ソケット105を
回路基板103に接続できるようにする。

【００４４】図４に示したように、回路基板103に取付
けられたアンカー・ブラケット114をアンカー・ダスト
カバー118に結合することができる。アンカー・ダスト
カバー118は、アンカー・ブラケット114に囲まれた回路
基板の部分を保護する。更に、アンカー・ダストカバー
118は、コンピュータ・システムのハンドリングおよび
動作中、屑からの汚染を減らす。

【００４５】図５に示したように、コンピュータ・シス
テムを多重プロセッサ・システムとして良く、複数の現
場取り替え可能装置106を備えることができる。したが
って回路基板103は、複数の受け装置108を備えることが
できる。また、当業者に周知であるように、コンピュー
タ・システムは、動作させ得る最大数のプロセッサを備
えた回路基板103を完全に占拠せずに動作できる。その
結果、コンピュータ・システムは、現場取り替え可能装
置106を設置する前に所定期間動作することができ、し
たがってアンカー・ブラケット114は、（図４に示して
あるように）アンカー・ダストカバー118を備えて、以
後にプロセッサ102に接続する回路基板103の区域が汚染
される危険を回避できる。

【００４６】多数のコンピュータ・システムにおいて、
プロセッサ組立体に対する高さおよび空間が制約されて
いるため殆どまたは全く回路基板103の受け部分を目視
せずにプロセッサ102を挿入する必要がある。したがっ
て、アンカー・ブラケット114は受け装置108への現場取
り替え可能装置106の整列および挿入を盲目挿入環境で
可能としている。更に、アンカー・ブラケット114に現
場取り替え可能装置106を取付けると、回路基板103に安
定性を与えることができる。

【００４７】コンピュータ構成要素の積み重ねは、回路
基板103上の空間をも極小にする。すなわち、プロセッ
サ102へのヒートシンク104の接続のための塔状解決法
（図１に示してある）を用いると、回路基板103上の少
しの空間しか消費されない。更に、現場取り替え可能装
置106をハンドルとして使用できるから、その挿入およ
び取り外しに回路基板103上の少い空間しか必要としな
い。間挿器ソケット105（図１に示してある）は回路基
板103上での挿入期間中にピンの動きを止めないように
するのに、またはピンとソケットとの摩擦による大きい
負荷に打ち勝つのに、制御された入口を必要としない。
したがって圧縮・負荷管理組立体132は、モジュール式
集積装置101（図１に示す）の組立が完了したら間挿器
ソケット105にかかる負荷を制御することによりプロセ
ッサ102が確実に正しく負荷され、回路基板103に接続さ
れるのに十分である。これは、プロセッサ構成要素の向
きを制御するカード案内またはプロセッサ102の挿入お
よび取り外しに関する大きい負荷制約に打ち勝つレバー
効果を作り出す排出ハンドルのような、コンピュータ・
システム構成要素をも節減する。

【００４８】図６に、および受け装置108の代りの実施
形態に示すように、アンカー・ブラケット114（図５に
示す）の機能は、支持基台120に組込まれており、アン
カー・ブラケット114を省略できる。したがって支持基
台120を回路基板103に直接取付けることができ、回路基
板103は、ねじ込みアンカー小ねじ130（図１に示す）を
受ける少なくとも一つの回路基板ソケット138を備える
ことができる。更に、支持基台120は、ＥＭＩを減衰す
るのに導電材料と共に使用できるＥＭＩ溝136（図１に
示す）を備えることができる。回路基板103を当業者に
周知の手法により支持することができる。

【００４９】図７に示したように、現場取り替え可能装
置106は、プロセッサ102を、ソケット枠110（図１に示
す）を支持基台120に取付けることにより熱板402に有利
に取付け、それにより熱抵抗を極小にしている。更に、
現場取り替え可能装置106は、製造環境で組立られ試験
され、したがってプロセッサ102と熱板402との間の堅い
熱結合が確立し保存される。顧客環境での挿入および取
り外しは、自蔵現場取り替え可能装置106を使用すると
き、あまり侵入的でないので、現場取り替え可能装置10
6の内部に完全に備わっている挿入および引き出しの能
力が、取り扱いの誤りによる損傷を減らすことによりそ
の品質を向上させる。

【００５０】アンカー・ブラケット114が最初アンカー
・ブラケット・ソケット306にねじ込まれる小ねじ（図
示せず）により回路基板103（図５に示してある）に取
付けられ、それにより受け装置108（図１に示す）を形
成していることを想起する。したがって、アンカー・ブ
ラケット114のアンカー・ソケット304で終わっているア
ンカー小ねじ130は、受け装置108および回路基板103に
固定されている。更に、圧縮・負荷管理組立体132は、
アンカー小ねじ130を、間挿器ソケット105およびＥＭＩ
シールに適切な負荷を確実に与える所定の空間高さに正
しく締め付けることができるようにする。

【００５１】この実施形態は、ＥＭＩ放出を減衰させる
アンカー・ブラケット114を備えることができる。現場
取り替え可能装置106が別のアンカー・ブラケット114に
より回路基板103に堅く締め付けられているので、アン
カー・ブラケット114をＥＭＩ減衰材料で作ると、プロ
セッサ102からのＥＭＩを減衰させることができる。ア
ンカー・ブラケット114を支持基台120に接地してプロセ
ッサ102からのＥＭＩを減衰させることもできる。更
に、当業者が周知のように、アンカー・ブラケット114
は、支持基台120に隣接する面におよび回路基板103に隣
接する面にＥＭＩ溝136を備ることができる。したがっ
て、ＥＭＩ溝を有する、ＥＭＩガスケット113（図１に
示す）のような、電気的に従順なインターフェースを結
合すると、アンカー・ブラケット114と回路基板103との
間の堅い接続が可能になることによりＥＭＩが減衰す
る。

【００５２】熱フィン122は、図１を参照して説明する
側面スリーブ126により覆われているが、これについて
は図１を参照して説明する。側面スリーブ126は、支持
ソケット302にねじ込まれる小ねじにより支持基台120に
取付けられている。

【００５３】図８は、モジュール式プロセッサ装置414
および熱フィン122を備えたヒートシンク104の部分の拡
大図を示す。間挿器ソケット105をソケット枠110に接着
剤により取付けることができ、またはソケット枠110の
予備形成された縁に据えることができる。ソケット枠11
0およびプロセッサ102を、プロセッサ102が正しい向き
にある場合にかぎりソケット枠110に確実に嵌まるよう
に形成することができる。たとえば、当業者に周知のよ
うに、ソケット枠110が、他の場合には鋭い隅角である
ところに45度の折れ目のある面取りした一つの隅角を有
することができる。プロセッサ102を、ソケット枠110が
一つの位置でだけプロセッサ102と適合するように、ソ
ケット枠110の面取り隅角に合うよう形成できる。ソケ
ット枠110を、ソケット枠110に接続されてからのプロセ
ッサ102を保護するプラスチック成形部品とすることが
できる。

【００５４】ソケット枠110は、手で支持基台120の受け
ソケット404に嵌めることができるようにする成形形体
を備えることができる。更に、ソケット枠110は、ソケ
ット枠110を支持基台120に確実に正しい位置に取付ける
先細整列ピン（図示せず）または他の周知の解決法を備
えることができる。更に、プロセッサ102をソケット枠1
10の内側に囲むことにより、プロセッサが間挿器ソケッ
ト105に合うよう正しく整列する。他に、支持基台120に
ソケット枠110が正しく整列すると（図１に示したよう
に）間挿器ソケット105が確実に正しい向きになり、回
路基板103のＬＧＡと合うよう設置される。最後に、現
場取り替え可能装置106が（図１に示したように）受け
装置108に取付けられると、ソケット枠110が受け装置10
8と整列することにより間挿器ソケット105が回路基板10
3のＬＧＡに確実に正しく接続される。

【００５５】支持基台120にソケット枠110を取付け、熱
板402とプロセッサ102との間に熱インターフェース材料
（図示せず）を施すと、現場取り替え可能装置106が受
け装置108に取付けられたとき、堅い熱結合が確保さ
れ、プロセッサ102に正しく負荷される。熱接続材料を
ＴＨＥＲＭＳＴＲＡＴＥＳＥという商標で市販されてい
る製品のような伝熱を高める使いやすいパッドにするこ
とができることが認識されよう。熱接続材料を順調に施
すにはプロセッサ102と熱板402との間に平らな、きれい
な、滑らかな表面が必要であり、製造環境外ですのは困
難であろう。

【００５６】ソケット枠110は、プロセッサ・ダストカ
バー112（図３に示してある）を備えている。屑をプロ
セッサ102と回路基板103との間に導入するとプロセッサ
102と回路基板103との間の電気的接続が妨げられ、それ
によりプロセッサ102の機能が害なわれる。更に詳細に
述べれば、間挿器ソケット105の接点が回路基板103との
接続点における汚染に敏感であり、不良電気接続を生ず
ることがある。したがってプロセッサ・ダストカバー11
2が、プロセッサ102を屑および可能な損傷から保護して
いる。現場取り替え可能装置106を設置すると、プロセ
ッサ・ダストカバー112を容易に取り外すことができ、
それにより屑から保護されてきた間挿器ソケット105を
露出させることができる。

【００５７】図８は、熱フィン122、側面スリーブ126、
アンカー小ねじ130、および圧縮・負荷管理組立体132を
示している。アンカー小ねじ130は、支持基台120を貫
き、回路基板103またはアンカー・ブラケット114（図１
に示してある）で終わっている。

【００５８】図９は、モジュール式プロセッサ装置414
およびヒートパイプ124を備えたヒートシンク104の部分
の拡大図である。プロセッサ102を、二重片持ち梁408を
備えることができるソケット枠110の縁により囲むこと
ができ、プロセッサ102を、二重片持ち梁408に嵌入する
よう設計でき、それによりソケット枠110でプロセッサ1
02のランド・グリッド・アレイおよび間挿器ソケット10
5を整列できる。

【００５９】代りの随意選択の実施形態では、プロセッ
サ102をソケット枠110の凹み付き縁に据えられているそ
のリドにオーバーハングして設置することができる。更
に詳細に述べれば、関連米国特許出願09/032359で説明
されているように、ソケット枠110の縁に凹を設け、プ
ロセッサ102のオーバーハングに嵌入させることができ
る。

【００６０】アンカー・ブラケット114は、先細整列ピ
ン（図示せず）を備えることができまたは他の周知の技
法によりソケット枠110をアンカー・ブラケット114に、
またはアンカー・ブラケット114を回路基板103に確実に
整列させることができる。たとえば、整列は、アンカー
・ブラケット114とソケット枠110との正しい位置決めを
生ずる。したがって、間挿器ソケット105と回路基板103
との正しい位置決めが確保される。

【００６１】随意選択の代りの実施形態では、ソケット
枠110に第１の整列面410を、アンカー・ブラケット114
に第２の整列面412を採用することにより、ソケット枠1
10をアンカー・ブラケット114と協働するよう位置決め
することができ、それによりプロセッサ102を整列させ
て回路基板103に容易に接続することができる。ソケッ
ト枠110の第１の整列面410をアンカー・ブラケット114
に第２の整列面412に結合すると、米国特許出願、出願
番号09/032359を参照して説明したように、プリント回
路基板上のプロセッサ102の正しい位置決めが可能にな
る。更に他の随意選択の代りの実施形態では、支持基台
120がアンカー・ブラケットの整列面に適合してモジュ
ール式プロセッサ装置414の正しい整列を確保する整列
面（図示せず）を備えることができ、それにより回路基
板103の接続についてプロセッサ102を正しく位置決めで
きる。

【００６２】ヒートシンク104は（図１に示すように）
熱板402（図８に示してある）に取付けられ、銅から作
られ、ヒートパイプ124の蒸発端を加熱するとき相変化
を受ける水が入っているヒートパイプ124を備えてい
る。それにより熱が熱板402を通って伝わるにつれて当
業者に周知のように流体の蒸気がヒートパイプ124を通
って移動する。

【００６３】アンカー小ねじ130および圧縮・負荷管理
組立体132は協働して、アンカー小ねじ130がアンカー・
ソケット304の中にセットされたとき、プロセッサ 102
に正しい負荷が確実にかかるようにする。

【００６４】現在の実施形態は、機械的、電気的、およ
び熱的管理を取り入れ、且つ熱板に結合され、回路基板
に接続されたプロセッサを備えているモジュール式集積
装置および方法である。更に、モジュール式集積装置
は、現場取り替え可能装置および受け装置を備え、ＥＭ
Ｉを減衰させる。

【００６５】機械的、電気的、および熱的管理形体を組
み込むことにより、現在の実施形態は、コンピュータ装
置のパッケージを簡略にすることにより、顧客の現場で
のプロセッサの修理および格上げのプロセスを改善して
いる。他に、プロセッサを支持基台に取付けるのに必要
な部品の数および回路基板の空間の量を減らすことによ
り、現在の実施形態は、使い易さを向上させ、回路基板
にそれ自身を設置し取り外す際のハンドルとして動作す
る。更に、現場取り替え可能装置にプロセッサおよびヒ
ートシンクを設けることにより、現場取り替え可能装置
は、プロセッサの損傷の危険を減らし、現場に設置する
前に試験してそれが正しく動作することを確認すること
ができる。

【００６６】以下に本発明の実施形態を要約する。（１）モジュール式集積装置において、回路基板と、
前記回路基板に電気的に結合するモジュール式プロセッ
サ装置と、前記モジュール式プロセッサ装置に取り付け
られ、前記モジュール式プロセッサ装置を、前記回路基
板に電気的に結合するために整列させる非熱構成要素
と、前記整列したモジュール式プロセッサ装置を備え、
前記モジュール式プロセッサ装置を、前記回路基板に電
気的に結合するために位置決めする現場取り替え可能装
置と、前記回路基板を備え、前記現場取り替え可能装置
に取り付けられ、それにより前記モジュール式プロセッ
サ装置が前記回路基板に電気的に結合するように前記モ
ジュール式集積装置を組立る受け装置と、を備えている
モジュール式集積装置。（２）前記非熱構成要素が前記モジュール式プロセッ
サ装置に取り付けられたヒートシンクを備え、前記モジ
ュール式プロセッサ装置が前記ヒートシンクに十分低い
抵抗の熱経路で熱的に結合するようにされている前記
（１）に記載のモジュール式集積装置。（３）前記受け装置は更に、前記回路基板に取り付け
られたアンカー・ブラケットを備え、それにより前記受
け装置を前記現場取り替え可能装置に取り付けるために
整列させ、前記モジュール式プロセッサ装置が前記回路
基板に電気的に結合するようにした前記（１）に記載の
モジュール式集積装置。（４）前記受け装置は更に、前記回路基板に取り付け
られた回路基板ソケットを備え、それにより前記受け装
置を前記現場取り替え可能装置に取り付けるために整列
させ、前記モジュール式プロセッサ装置が前記回路基板
に電気的に結合するようにした前記（１）に記載のモジ
ュール式集積装置。（５）前記モジュール式プロセッサ装置が、前記モジ
ュール式集積装置を組立るとき前記回路基板に電気的に
結合するプロセッサを備えており、前記モジュール式集
積装置が、前記現場取り替え可能装置に入り、前記受け
装置に取り付けられている少なくとも一つのアンカー小
ねじと、前記アンカー小ねじによる取り付けから前記プ
ロセッサに加わる機械的荷重を管理し、それにより顧客
現場での前記モジュール式集積装置の組立を容易にする
少なくとも一つの圧縮・負荷管理組立体と、を備えてい
る前記（３）に記載のモジュール式集積装置。（６）回路基板を備えているコンピュータ・システム
で動作する現場取り替え可能装置であって、前記回路基
板に電気的に結合するモジュール式プロセッサ装置と、
前記モジュール式プロセッサ装置に取り付けられ、それ
により前記モジュール式プロセッサ装置をヒートシンク
に熱的に結合するようにしたヒートシンクとを備え、前
記モジュール式プロセッサ装置が前記回路基板に電気的
に結合するために前記ヒートシンクと整列して位置決め
されている現場取り替え可能装置。（７）モジュール式プロセッサ装置を備えたコンピュ
ータ・システムのための受け装置であって、前記モジュ
ール式プロセッサ装置に電気的に結合するための回路基
板を備え、前記受け装置が前記モジュール式プロセッサ
装置に整列して前記回路基板に電気的に結合している受
け装置。（８）モジュール式集積装置を組立る方法であって、
回路基板を準備するステップ、モジュール式プロセッサ
装置を組立て、前記回路基板に電気的に結合するステッ
プ、前記モジュール式プロセッサ装置を非熱構成要素に
取り付け、整列させて前記モジュール式プロセッサ装置
を前記回路基板に電気的に結合するステップ、前記整列
したモジュール式プロセッサ装置および前記非熱構成要
素を位置決めして前記回路基板に電気的に結合すること
により現場取り替え可能装置を組立るステップ、前記回
路基板を前記受け装置内に組立ることにより前記モジュ
ール式プロセッサ装置を前記回路基板に電気的に結合す
るために受け装置を前記現場取り替え可能装置と整列さ
せるステップ、前記現場取り替え可能装置を前記受け装
置に取り付けることにより前記モジュール式プロセッサ
装置を前記回路基板に電気的に結合するステップ、を備
えている方法。（９）更に、ヒートシンクを前記モジュール式プロセ
ッサ装置に熱的に結合し、それにより前記モジュール式
プロセッサ装置からの熱を管理するステップを備えてい
る前記（８）に記載の方法。（１０）更に、前記モジュール式集積装置を組立ると
き、前記プロセッサを前記モジュール式プロセッサ装置
内に組立ることにより、プロセッサを前記回路基板に電
気的に結合するステップ、アンカー小ねじを前記現場取
り替え可能装置を貫いて挿入し、続いて前記アンカー小
ねじを前記受け装置に固定することにより前記現場取り
替え可能装置を前記受け装置に取り付けるステップ、お
よび前記アンカー小ねじにかかる圧縮および負荷を管理
し、それにより前記プロセッサに加わる機械的負荷を管
理することにより、前記モジュール式集積装置の顧客現
場での組立を容易にするステップ、を備えている前記
（８）に記載の方法。

【００６７】本発明の特定の実施形態を説明し図解して
きたが、本発明は、そのように説明し図解した特定の形
態または部品の配置に限定されない。当業者は、本発明
の範囲から逸脱することなく形態および細目に変更を加
え得ることを認識するであろう。本発明は特許請求の範
囲によってのみ限定される。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、回路基板へのエリア・
グリッド・アレイの正しい接続を確保しながらプロセッ
サからの熱を適切に消散するヒートシンクを実装でき
る。また、プロセッサとヒートシンクとの間の熱経路
と、プロセッサおよびヒートシンクが回路基板上に必要
とする空間を極小にするパッケージとが提供される。そ
して、プロセッサのエリア・グリッド・アレイを損傷せ
ずに且つ故障に至る可能性のある機械的応力をプロセッ
サに加えずにヒートシンクおよびプロセッサを実装でき
る。また本発明によれば、設置し易さ、ＥＭＩ抑制、お
よび熱管理という特徴が得られ、顧客の現場においても
修理およびアップグレイドのプロセスを改善し易い。

【図面の簡単な説明】

【図１】ヒートシンクを備えた、本発明の一局面による
モジュール式集積装置の図である。

【図２】非熱構成要素を備えたモジュール式集積装置の
代わりの図である。

【図３】プロセッサ・ダストカバーの斜視図である。

【図４】アンカー・ダストカバーの斜視図である。

【図５】アンカー・ブラケットを備えた現場取り替え可
能装置および受け装置の図である。

【図６】回路基板ソケットを備えた現場取り替え可能装
置および受け装置の図である。

【図７】現場取り替え可能装置およびアンカー・ブラケ
ットの下部分の拡大斜視図である。

【図８】モジュール式プロセッサ装置および熱フィンを
備えたヒートシンクの部分の拡大図である。

【図９】モジュール式プロセッサ装置、ヒートパイプを
備えたヒートシンクの部分、圧縮・負荷管理組立体、お
よびアンカー・ブラケットの拡大図である。

【符号の説明】

101 モジュール式集積装置 102 モジュール式プロセッサ装置 103 回路基板 104 ヒートシンク 106 現場取り替え可能装置 107 非熱構成要素 108 受け装置 114 アンカー・ブラケット 120 支持基台 130 アンカー小ねじ 132 圧縮・負荷管理装置 138 回路基板ソケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ラツロ・ノビアメリカ合衆国コロラド州，フォート・コリンス，セラモンテ・ドライブ 1717

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モジュール式集積装置において、回路基板と、前記回路基板に電気的に結合するモジュール式プロセッ
サ装置と、前記モジュール式プロセッサ装置に取り付けられ、前記
モジュール式プロセッサ装置を、前記回路基板に電気的
に結合するために整列させる非熱構成要素と、前記整列したモジュール式プロセッサ装置を備え、前記
モジュール式プロセッサ装置を、前記回路基板に電気的
に結合するために位置決めする現場取り替え可能装置
と、前記回路基板を備え、前記現場取り替え可能装置に取り
付けられ、それにより前記モジュール式プロセッサ装置
が前記回路基板に電気的に結合するように前記モジュー
ル式集積装置を組立る受け装置と、を備えていることを
特徴とするモジュール式集積装置。