KR101078958B1 - 모바일 플랫폼용 랜드 그리드 어레이(ｌｇａ) 소켓 로딩 장치 - Google Patents

모바일 플랫폼용 랜드 그리드 어레이(ｌｇａ) 소켓 로딩 장치 Download PDF

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Abstract

몇몇 실시예에 따르면, 랜드 그리드 어레이(LGA) 패키지용 로딩 장치가 개시되어 있다. 별도의 압축 하중이 LGA 패키지 기판 및 LGA 패키지 기판 상에 장착된 반도체 다이에 인가될 수도 있다.

Description

모바일 플랫폼용 랜드 그리드 어레이(ＬＧＡ) 소켓 로딩 장치{LAND GRID ARRAY (LGA) SOCKET LOADING MECHANISM FOR MOBILE PLATFORMS}
본 발명은 랜드 그리드 어레이(land grid array; LGA) 패키지용 로딩 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 모바일 플랫폼에 사용되는 랜드 그리드 소켓 로딩 장치에 관한 것이다.
마이크로프로세서 다이(microprocessor dies)와 같은 반도체 디바이스는 전형적으로 패키지 기판(package substrate)에 장착되며, 소켓을 통해 마더보드(motherboard)와 같은 인쇄 회로 기판(PCB)에 부착된다. 소켓은 패키지 상의 접속부와 연결되어, 패키지(및 반도체 디바이스)로부터의 신호나 전력을 다른 디바이스로 분배한다. 소켓과 패키지 사이의 접속을 형성하기 위한 몇몇 기술이 현존하는데, 핀 그리드 어레이(pin grid array; PGA), 볼 그리드 어레이(ball grid array; BGA) 및 랜드 그리드 어레이(LGA)가 여기에 포함된다.
전형적인 데스크탑 플랫폼용 LGA 패키지는 반도체 디바이스 및 실질적으로 패키지 기판 전체를 덮는 일체형 히트 스프레더(integrated heat spreader; IHS)를 포함한다. LGA 패키지가 소켓 및 인쇄 회로 기판에 대하여 신뢰할 만한 정도로 전기 접속되는 것을 보장하기 위하여, IHS에 압축 하중이 인가될 수도 있다.
노트북 또는 랩탑 컴퓨터 또는 다른 휴대용 전자 장치와 같은 모바일 플랫폼은 시스템 내의 높이 제한으로 인해 일체형 히트 스프레더를 포함하는 데스크탑 LGA 패키지를 활용하지 못 할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 랜드 그리드 어레이 패키지 기판 상에 장착된 다이의 상면에 제 1 압축 하중을 직접 인가하는 단계와, 랜드 그리드 어레이 패키지 기판의 상면에 제 2 압축 하중을 직접 인가하는 단계를 포함한다.
도 1a 내지 도 1d는 몇몇 실시예에 따라 압축성 리프 스프링을 갖는 히트 파이프의 도면,
도 2는 몇몇 실시예에 따라 레버 작동식 로딩 장치를 이용하는 히트 파이프 조립체의 분해도,
도 3은 몇몇 실시예에 따른 레버 작동식 로딩 장치의 도면,
도 4는 몇몇 실시예에 따라 나사 이동을 이용하는 히트 파이프 조립체의 분해도,
도 5는 몇몇 실시예에 따른 백 플레이트의 도면,
도 6은 몇몇 실시예에 따른 사전 로딩형 스프링 조립체의 도면,
도 7은 몇몇 실시예에 따라 백 플레이트 상에 배치된 인쇄 회로 기판 및 소켓 조립체의 도면,
도 8은 몇몇 실시예에 따라 탑 플레이트를 이용하는 상측 로딩(top side loading)의 도면,
도 9a 및 도 9b는 몇몇 실시예에 따른 로딩용 백 플레이트의 도면,
도 10a 및 도 10b는 몇몇 실시예에 따라 로딩용 백 플레이트를 이용하는 인쇄 회로 기판 및 소켓 조립체의 도면,
도 11a 및 도 11b는 몇몇 실시예에 따라 로딩, 사전 로딩 및 사후 로딩을 위한 백 플레이트 및 탑 플레이트를 이용하는 소켓 조립체의 측면도,
도 12는 몇몇 실시예에 따라 압축 하중을 패키지에 인가하는 레버 작동식 로딩 장치의 도면,
도 13은 몇몇 실시예에 따라 압축 하중을 패키지에 인가하는 레버 작동식 로딩 장치의 측면도,
도 14는 몇몇 실시예에 따른 레버 작동식 로딩 장치의 분해도,
도 15는 몇몇 실시예에 따라 레버 작동식 로딩 장치를 이용하여 패키지에 인가된 압축 하중의 도면,
도 16은 몇몇 실시예에 따라 인쇄 회로 기판에 부착되어 있는 백 플레이트의 도면,
도 17은 몇몇 실시예에 따라 패키지 소켓, 인쇄 회로 기판 및 백 플레이트 위에 배치된 변형 가능한 탑 플레이트의 도면,
도 18은 몇몇 실시예에 따른 LGA 패키지용 히트 파이프의 도면,
도 19는 몇몇 실시예에 따라 압축 하중을 다이에 인가하는 히트 파이프의 도면,
도 20은 몇몇 실시예에 따른 LGA 보유 장치의 도면,
도 21은 몇몇 실시예에 따른 LGA 보유 장치의 분해도,
도 22는 몇몇 실시예에 따른 LGA 보유 장치의 도면,
도 23은 몇몇 실시예에 따른 LGA 보유 장치의 도면.
본 발명의 실시예에 대한 보다 나은 이해는 첨부 도면을 참조하여 아래의 상세한 설명으로부터 얻을 수 있다.
설명의 단순함과 명확성을 위해, 도면 내에 도시된 요소들이 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아니라는 사실을 인식할 것이다. 예를 들어, 몇몇 요소의 치수는 명확성을 위해 다른 요소에 비하여 과장될 수도 있다. 나아가, 적당하다고 여겨지는 경우에는 도면 중에 대응하거나 유사한 요소를 지시하기 위해 도면 부호가 반복된다.
하기의 설명에는 수많은 구체적인 세부사항들 개시되어 있다. 그러나, 본 발명의 실시예는 이들 구체적인 세부사항 없이 실시될 수도 있음을 이해해야 한다. 다른 경우에는 공지의 회로, 구조체 및 기술들은 본 설명의 이해를 불명료하게 하지 않기 위해 상세하게 도시되지 않는다.
"일 실시예", "한 실시예", "예시적인 실시예", "다양한 실시예" 등에 대한 언급은 그렇게 기술된 본 발명의 실시예(들)가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수도 있으나, 모든 실시예가 반드시 그 특정한 특징, 구조 또는 특성을 포함하는 것은 아님을 나타낸다. 나아가, 몇몇 실시예는 다른 실시예에 대하여 기술된 특징의 일부 또는 전부를 포함하거나 전혀 포함하지 않을 수도 있다.
하기의 설명 및 특허청구범위에서, "결합된(coupled)" 및 "연결된(connected)"의 용어와 이들의 파생어가 사용될 수도 있다. 이들 용어는 서로 동의어로서 의도된 것은 아님을 이해해야만 한다. 오히려, 특정 실시예에서 "연결된"은 2개 또는 그 이상의 요소가 서로 직접적인 물리적 또는 전기적 접촉 관계에 있음을 나타내는데 사용된다. "결합된"은 2개 또는 그 이상의 요소가 서로 협력하거나 또는 상호 작용하지만, 그들이 직접적인 물리적 또는 전기적 접촉 관계에 있을 수도 또는 그렇지 않을 수도 있음을 나타낸다.
도 1a 내지 도 1d는 몇몇 실시예에 따라 압축성 리프 스프링을 갖는 히트 파이프(102)를 나타내는 도면이다. 도 1a는 히트 파이프(102)의 정측면도이다. 히트 파이프(102)는 일단부에 도전성 플레이트(104)를 구비하여 프로세서 또는 다른 발열 부품으로부터의 열을 히트 파이프(102)의 타단부에 있는 히트 싱크(heat sink)(106)로 전달하도록 할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 도전성 플레이트(104)는 대략 0.5 내지 2㎜의 두께를 갖는 금속 플레이트일 수도 있다. 도전성 플레이트(104)는 상면(108) 및 바닥면(110)을 갖는다. 도전성 플레이트(104)의 상면(108)이 히트 파이프(102)에 연결될 수도 있다. 도전성 플레이트의 바닥면(110)은 반도체 패키지 기판에 접촉하여 그 기판에 압축 하중을 인가하는 2개 또는 그 이상의 리프 스프링(112)을 포함할 수도 있다. 또한, 도전성 플레이트는 복수의 관통 구멍(14)을 포함할 수도 있다. 관통 구멍(114)은 랜드 그리드 어레이(LGA) 소켓 내에 안착된 전자부품과 같은 인쇄 회로 기판 상의 부품에 히트 파이프(102)를 부착하는데 사용될 수도 있다.
도 1b는 도 1a의 히트 파이프(102)의 측면도를 나타낸다. 상술한 바와 같이, 히트 파이프의 도전성 플레이트(104)의 바닥면(110)에는 리프 스프링(112)이 장착되어 있다. 리프 스프링(112)은 LGA 소켓 내에 안착된 패키지 기판 상에 압축 하중을 직접 인가하는데 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서 리프 스프링(112)은 금속일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 리프 스프링은 대략 0.5㎜의 두께를 가질 수도 있으며, 대략 60lbf(파운드-힘)(27.2165㎏f)의 크기의 하중을 패키지 기판 상에 발생시키는 것이 가능할 수도 있다. 0.5㎜보다 큰 두께의 리프 스프링은 60lbf(27.216㎏f)보다 큰 하중을 발생시키는 것이 가능할 수도 있다. 리프 스프링은 압축되는 경우에 완전히 평평하게 되거나 거의 완전히 평평하게 될 수도 있어서, 이에 의해 모바일 플랫폼에 대한 엄격한 높이 요건을 충족시킨다. 몇몇 실시예에서, 다른 타입의 스프링이 도전성 플레이트(104)의 바닥면에 장착되어 패키지 기판 상에 압축 하중을 인가할 수도 있다.
도 1c는 도 1a의 히트 파이프(102)의 정면도를 나타낸다. 리프 스프링(112)은 간격(d)만큼 서로 이격될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 간격(d)은 LGA 소켓에 장착된 반도체 다이의 폭보다 큰 간격일 수도 있다. 따라서, 리프 스프링은 반도체 다이를 스트래들(straddle)하며 오직 LGA 패키지의 상면과만 접촉할 수도 있어서, 이에 의해 패키지 기판의 상면에 압축 하중을 직접 인가한다. 도전성 플레이트(104)의 바닥면(110)은 반도체 다이의 상면과 접촉함으로써 압축 하중을 반도체 다이의 상면에 직접 인가할 수도 있다.
도 1d는 히트 파이프(102)의 3차원 배면/측면도를 나타낸다. 도 1a 내지 도 1c에 있어서 상술한 바와 같이, 도전성 플레이트(104)의 바닥면(110)에 리프 스프링(112)이 장착된다. 리프 스프링(112)은 LGA 패키지에 장착된 다이의 폭보다 큰 간격(d)만큼 이격되어 있다. 리프 스프링(112)은 리프 스프링 보유 장치(116)에 의해 적소에 고정될 수도 있다. 하나의 리프 스프링 보유 장치(116)가 리프 스프링(112)의 각 단부를 적소에 고정할 수도 있다. 보유 장치(116)는, 리프 스프링이 압축되는 경우 평탄화되는 것은 허용되어 LGA 패키지 기판에 압축 하중을 인가하도록 리프 스프링(112)의 일정 정도의 이동을 허용할 수도 있다.
도 2는 레버 작동식 로딩 장치(a lever actuated loading mechanism)를 이용하는 인쇄 회로 기판에 대한 도 1a 내지 도 1d의 히트 파이프(102)의 조립체를 도시하는 3차원 분해도이다. 인쇄 회로 기판(200)은 그 상면(214)에 장착된 랜드 그리드 어레이(LGA) 소켓(202)을 구비한다. 인쇄 회로 기판은 상면 및 바닥면 양쪽 모두에 장착되는 부품을 가질 수도 있으나, 본 명세서에 기술한 바와 같이 LGA 소켓이 장착되는 면은 인쇄 회로 기판의 상면이다. LGA 패키지(203)가 LGA 소켓(202) 내에 안착되어 있다. LGA 패키지는 LGA 패키지 기판(204)과, LGA 패키지 기판(204)의 상면에 장착된 반도체 다이(206)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 반도체 다이는 마이크로프로세서, 칩셋, 메모리 디바이스이거나 또는 다른 타입의 전자부품일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 다수의 반도체 다이(206)는 LGA 패키지 기판(204)의 상면에 장착될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 반도체 다이(206)의 상면에, 즉 반도체 다이와 히트 파이트(102)의 도전성 플레이트(104)와의 사이에 열 인 터페이스 재료(thermal interface material; TIM) 층이 배치될 수도 있다.
LGA 소켓(202) 상에 레버 작동식 로딩 장치(208)가 장착될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 조립시에 LGA 소켓(202)은 레버 작동식 로딩 장치(208)의 내부에 안착될 수도 있다. 레버 작동식 로딩 장치(208)는, 축(211)을 중심으로 피봇함으로써 히트 파이프(102)를 적소에 유지하며 다이(206) 및 패키지 기판(204)에 각각 압축 하중을 인가할 수 있는 작동 레버(210)를 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, LGA 소켓(202)의 바로 아래의 인쇄 회로 기판(200)의 바닥면에 임의의 백 플레이트(218)가 장착될 수도 있다. 백 플레이트(218), LGA 소켓(202) 및 레버 작동식 로딩 장치(208)는 서로 정렬될 수도 있다. 백 플레이트(218)는 LGA 소켓(202)의 아래 및/또는 주위 영역에 있어서 인쇄 회로 기판(200)에 강성(stiffness)을 제공할 수도 있다.
백 플레이트(218), 인쇄 회로 기판(200) 및 레버 작동식 로딩 장치(208)는 체결 장치(fastening mechanism)(212)를 사용하여 서로 고정될 수도 있다. 체결 장치(212)는 나사, 너트 및 볼트, 죔쇠(snaps), 클립이거나 또는 인쇄 회로 기판 조립 공정에 사용하기에 적합한 임의의 다른 관통 구멍 체결 장치일 수도 있다.
히트 파이프(102)의 도전성 플레이트(104)는 레버 작동식 로딩 장치(208)가 인쇄 회로 기판(200)에 부착된 후에 레버 작동식 로딩 장치(208) 내에 안착될 수도 있다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 도 2의 조립체를 도시한다. 레버 작동식 로딩 장치(208)가 인쇄 회로 기판(200)에 부착된 후, 히트 파이프(102)의 도전성 플레이트(104)가 레버 작동식 로딩 장치(208) 내에 안착될 수도 있다. 그 후에, 보유 장치(208)의 레버(210)가 작동될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 레버(210)는 클립(222) 아래의 위치로 잠길 수도 있다. 레버(210)가 도전성 플레이트(104) 위에 고정되는 경우, 레버의 로딩 부분(214)이 도전성 플레이트(104)와 접촉하여 도전성 플레이트(104)에 하중을 인가할 수도 있다. 도전성 플레이트의 리프 스프링(112)은 LGA 패키지 기판(도 2에서 204)의 상면과 접촉할 것이며, 완전히 또는 거의 완전히 압축되어 대략 60lbf(27.216㎏f) 내지 80lbf(36.288㎏f)의 압축 하중을 LGA 패키지 기판에 직접 인가하게 될 수도 있다. 도전성 플레이트(104)의 바닥면은 다이(도 2에서 206)의 상면과 접촉할 것이며, 대략 30lbf(13.608㎏f) 내지 40lbf(18.144㎏f)의 압축 하중을 다이에 직접 인가할 수도 있다. 따라서, 레버(210)가 완전히 작동되어 고정된 경우, 대략 90lbf(40.824㎏f) 내지 120lbf(54.432㎏f)의 총 하중이 도전성 플레이트(104) 및 리프 스프링(112)에 의해 각각 다이 및 패키지 기판에 인가될 수도 있다.
도 4는 나사 이동 로딩 장치를 이용한 인쇄 회로 기판에 대한 도 1a 내지 도 1d의 히트 파이프(102)의 조립을 도시하는 3차원 분해도이다. 도 2에 대하여 상술한 바와 같이, 인쇄 회로 기판(200)은 인쇄 회로 기판의 상면에 장착된 LGA 소켓을 구비한다. LGA 소켓(202) 내에는, 패키지 기판(204) 및 패키지 기판(204) 상에 장착된 반도체 다이(206)를 포함하는 LGA 패키지가 안착되어 있다.
인쇄 회로 기판(200)의 바닥면에는 LGA 소켓 바로 아래에 백 플레이트(402)가 장착될 수도 있다. 백 플레이트는, 몇몇 실시예에서 인쇄 회로 기판(200) 내의 구멍(405)을 통해 부분적으로 또는 완전하게 연장될 수 있는 체결구 리셉터클(fastener receptacles)(404)을 포함할 수도 있다.
히트 파이프(102)의 도전성 플레이트(104)는 체결구(406)를 사용하여 인쇄 회로 기판(200) 및 백 플레이트(402)에 부착될 수도 있다. 체결구(406)는 도전성 플레이트(104) 내의 관통 구멍(114)을 통해 연장될 수 있으며, 백 플레이트(402)의 체결구 리셉터클(404)에 의해 수용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 체결구(406)는 나사일 수도 있다.
체결구(406)가 백 플레이트(402)의 체결구 리셉터클(404) 내에 배치되어 조여지는 경우, 도전성 플레이트(104)의 바닥면이 다이(206)에 접촉하여 압축 하중을 인가할 수도 있으며, 리프 스프링(112)이 패키지 기판(204)과 접촉하여 압축 하중을 인가할 수도 있다. 리프 스프링(112)은 완전히 또는 거의 완전하게 압축되어 대략 60lbf(27.216㎏f) 내지 80lbf(36.288㎏f)의 압축 하중을 LGA 패키지 기판(204)에 직접 인가하게 될 수도 있다. 도전성 플레이트(104)의 바닥면은 대략 30lbf(13.608㎏f) 내지 40lbf(18.144㎏f)의 압축 하중을 다이에 직접 인가할 수도 있다. 따라서, 체결구 또는 나사(406)가 사전 결정된 레벨로 조여지는 경우, 대략 90lbf(40.824㎏f) 내지 120lbf(54.432㎏f)의 총 하중이 다이 및 패키지 기판에 인가될 수도 있다.
도 5는 몇몇 실시예에 따라 사전 로딩형 스프링 조립체를 포함하는 백 플레이트에 대한 도면이다. 몇몇 실시예에서, LGA 패키지 기판의 상부에 있는 탑 플레이트를 사용하여 하중이 인가될 수도 있는데, 이는 바닥 플레이트(502)에 의해 반 응하게 된다. 바닥 플레이트는 바닥 플레이트(502)의 4개의 코너의 각각에 사전 로딩형 스프링 조립체(pre-loaded spring assemblies)(504)를 포함할 수도 있다.
도 6은 몇몇 실시예에 따른 도 5의 사전 로딩형 스프링 조립체(504)의 단면도이다. 사전 로딩형 스프링 조립체(504)는 내측부(508)와 외측부(510)를 포함한다. 내측부(508) 및 외측부(510)는 스프링 조립체(504) 내부의 스프링이 압축 또는 압축 해제되는 경우에 서로에 대하여 이동할 수도 있다. 각 스프링 조립체는 대략 5lbf(2.268㎏f) 내지 10lbf(4.536㎏f)의 압축 하중을 제공하도록 사전 로딩될 수도 있다. 총 4개의 사전 로딩형 스프링 조립체가 사용되는 경우, 스프링 조립체에 의해 LGA 패키지 기판에 인가되는 총 압축 하중은 대략 20lbf(9.072㎏f) 내지 40lbf(18.144㎏f)일 수도 있다.
도 7은 몇몇 실시예에 따라 도 5의 백 플레이트(502) 위에 배치된 인쇄 회로 기판 및 LGA 소켓 조립체에 대한 도면이다. 백 플레이트(502)는 인쇄 회로 기판(200)의 바닥면에, 즉 LGA 소켓(202)의 바로 아래에 위치한다. LGA 패키지 기판(204) 및 반도체 다이(206)를 포함하는 LGA 패키지는 소켓(202) 내에 배치될 수도 있다. 사전 로딩형 스프링 조립체(504)는 백 플레이트(502)와 인쇄 회로 기판에 평행하게 인쇄 회로 기판의 아래에 위치된 컴퓨터 섀시(chassis)(520)와의 사이에 배치될 수도 있다. 사전 로딩형 스프링 조립체는 섀시(520), 백 플레이트(502) 및 인쇄 회로 기판(200)을 연결시킬 수도 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 도 7의 LGA 패키지, 사전 로딩형 스프링 및 바닥 플레이트 위에 탑 플레이트를 배치함으로써, LGA 패키지(204)의 상면에 하중이 인가될 수도 있다. 탑 플레이트(512)는 강성 플레이트이거나 가요성 플레이트일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 탑 플레이트(512)는 체결구(514)를 사용하여 바닥 플레이트(502) 및/또는 사전 로딩형 스프링(도 7에서 504)에 결합될 수도 있으며, 이 체결구(514)는 나사이거나 또는 다른 체결 장치일 수도 있다. 탑 플레이트(512)는 탑 플레이트에 의해 다이(206)의 어느 부분도 덮이지 않도록 공간 또는 개구(516)를 포함할 수도 있다. 탑 플레이트는 오직 패키지 기판(204)의 상면과 접촉하여 패키지 기판(204)에 직접 압축 하중을 인가할 수도 있다. 다이(206)의 상부에는 히트 파이프가 부착될 수도 있으며, 이 히트 파이프가 다이에 직접 압축 하중을 인가할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 패키지 기판 및 다이에 각각 별도의 압축 하중을 인가하기 위해, 탑 플레이트(512)는 도 1a 내지 도 1d의 리프 스프링과 같은 압축성 리프 스프링을 갖는 히트 파이프로 대체될 수도 있다.
도 9a 및 도 9b는 몇몇 실시예에 따른 로딩용 백 플레이트에 대한 도면이다. 도 9a는 몇몇 실시예에 따른 백 플레이트(902)의 측면도를 도시한다. 백 플레이트(902)는 각 코너에 탭(910)을 구비할 수도 있으며, 각 탭은 굽힘각(an angle of bend)(906)을 갖는다. 탭(910)의 굽힘각(906)은 백 플레이트(902)에 요구되는 하중의 양에 의해 결정될 수도 있다. 굽힘각이 클수록 더 큰 하중이 제공되는 반면에, 굽힘각이 작을수록 보다 작은 하중이 제공될 것이다. 희망하는 하중에 따라, 몇몇 실시예에서 굽힘각은 대략 5 내지 30°일 수도 있다. 또한, 각 탭(910)은, 몇몇 실시예에서 구속 나사(captive screw)일 수 있는 체결구(904)를 포함할 수도 있다.
도 9b는 도 9a의 백 플레이트(902)의 3차원 도면을 도시한다. 백 플레이트(902)는 각 코너에서 탭(910)을 구비하고, 각 탭(910)은 플레이트에 대하여 각도를 이루며 굽혀져 있으며 체결구(904)를 포함한다. 또한, 몇몇 실시예에서 백 플레이트는 중앙 개구 또는 공간(908)을 포함할 수도 있다. 이 개구(908)는 LGA 소켓 아래에 커패시터 및/또는 다른 수동 소자를 장착하도록 마더보드 배면 상에 공간을 허용하기 위해 제공될 수도 있다.
도 10a 및 도 10b는 몇몇 실시예에 따라 로딩을 위해 도 9a 및 도 9b의 백 플레이트를 사용한 인쇄 회로 기판 및 소켓 조립체에 대한 도면이다. 도 10a는 인쇄 회로 기판 상의 LGA 소켓(202) 아래에 정렬된 백 플레이트(902)를 도시한다. 나사 또는 체결구(904)가 인쇄 회로 기판 내의 구멍(905)과 정렬될 수도 있다. 백 플레이트(902) 및 체결구(904)가 인쇄 회로 기판(200) 아래에 정렬된 후, 도 10b에 도시된 바와 같이 LGA 소켓(202) 및 LGA 패키지 기판(204) 위에 탑 플레이트(912)가 배치될 수도 있다. 탑 플레이트(912)는 다이(206)용 개구(914)를 포함함으로써 탑 플레이트(912)가 다이(206)의 어느 부분도 덮지 않도록 할 수도 있다. 탑 플레이트(912) 내의 구멍(916)이 체결구 또는 나사(904)와 정렬될 수도 있다.
도 11a 및 도 11b는 사전 로딩(pre-loading) 및 사후 로딩(post-loading)을 위해 도 9a 및 도 9b와 도 10a 및 도 10b의 백 플레이트 및 탑 플레이트를 사용한 소켓 조립체의 부분 절단 측면도이다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 나사 또는 체결구(906)가 조여지고 패키지 기판에 하중이 인가되기 전에, 백 플레이트(902)는 각 탭(910)에서 굽힘각(906)을 갖는다. 나사 또는 체결구(906)가 조여지는 경우, 각 형성 탭(angled tab)(910)이 평탄화되며 이에 의해 압축 하중을 패키지 기판(204)에 인가하게 된다. 탑 플레이트(912)는 백 플레이트(902)보다 강성일 수도 있으며, 따라서 하중이 인가되는 경우에 변형되지 않을 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 탑 플레이트(912) 내의 개구를 통해 노출되어 있는 다이의 상면에 별도의 압축 하중이 인가될 수도 있다. 예를 들어, 다이에 결합된 히트 파이프에 의해 압축 하중이 인가될 수도 있다.
도 12는 몇몇 실시예에 따른 압축 하중을 패키지에 인가하는 레버 작동식 로딩 및 보유 장치(a lever actuated loading and retention mechanism)에 대한 도면이다. 이 장치는 2개의 보유 레버 모듈(1201, 1203)을 포함할 수도 있다. 보유 레버 모듈(1201, 1203)은 LGA 소켓(202)의 각 측면에 하나씩 인쇄 회로 기판 상에 조립될 수도 있다. 로딩 및 보유 장치는 몇몇 실시예에서 나사일 수 있는 체결구(1208)를 사용하여 인쇄 회로 기판에 체결될 수도 있다.
모듈(1201)은 중앙부(1206)를 갖는 레버(1202)를 포함할 수도 있는데, 이 중앙부(1206)는 레버(1202)가 완전히 작동되면 LGA 패키지 기판의 상면과 접촉하도록 레버 축으로부터 외측으로 연장된다. 모듈(1203)은 중앙부(1206)를 갖는 짧은 레버(1204)를 포함할 수도 있으며, 이 중앙부(1206)는 레버가 완전히 작동되면 LGA 패키지 기판의 상면과 접촉하도록 레버 축으로부터 외측으로 연장된다. LGA 패키지(204)의 상면은, 레버(1202, 1204)의 중앙부(1206)가 안착됨으로써 기판(204)에 압축 하중을 인가하게 하는 랜딩 패드(landing pads)(1210)를 포함할 수도 있다.
도 13은 몇몇 실시예에 따른 도 12의 레버 작동식 로딩 장치의 측면도이다. 백 플레이트(1212)는 LGA 소켓(202) 및 로딩/보유 모듈(1201, 1203)의 바로 아래에서 인쇄 회로 기판에 부착될 수도 있다. 백 플레이트는 레버의 중앙부(1206)에 의해 인가되는 하중에 대한 반작용력을 제공할 수도 있다. 레버(1202)는 짧은 레버(1204)를 구동시킴으로써 레버 중앙부(1206)를 사용하여 LGA 패키지(204)의 상면에 압축 하중을 인가하게 할 수도 있다.
도 14는 몇몇 실시예에 따른 도 12 및 도 13의 레버 작동식 로딩 장치의 분해도이다. 도 12 및 도 13에 대하여 상술한 바와 같이, 로딩 장치는 2개의 모듈, 즉 짧은 레버(1204)를 갖는 모듈(1203)과, 기다란 레버(1202)를 갖는 모듈(1201)을 포함할 수도 있다. 모듈(1201, 1203)은 LGA 소켓(202)의 각 측면상에서 인쇄 회로 기판(200)에 체결될 수도 있다. 나사 또는 다른 체결구(1208)가 보유 장치를 인쇄 회로 기판에 체결하기 위해 사용될 수도 있다. 체결구 또는 나사(1208)는 소켓(202)의 바로 아래에서 인쇄 회로 기판(200)의 바닥에 배치된 백 플레이트(1212) 내에 일체로 형성되어 있는 체결구 리셉터클(1214) 내에 안착될 수도 있다.
도 15는 몇몇 실시예에 따라 도 12 내지 도 14의 레버 작동식 로딩 장치를 사용하여 패키지에 인가되는 압축 하중에 대한 도면이다. 레버(1202)가 폐쇄되는 경우, 이 레버(1202)가 레버(1204)도 폐쇄되도록 구동한다. 레버(1202, 1204)의 중앙부(1206)는 LGA 패키지 기판(204)의 상면 상의 영역(1210)과 접촉함으로써 압축 하중을 기판에 인가한다. 레버의 중앙부(1206)에 의해 패키지 기판(204)에 인가된 압축 하중은 인쇄 회로 기판(200)의 바닥면 상의 로딩 장치에 결합된 백 플레이트에 의해 반작용하게 될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 예컨대 히트 파이프에 의해 다이(206)의 상면에 제 2 압축 하중이 인가될 수도 있다.
도 16은 몇몇 실시예에 따라 인쇄 회로 기판에 부착되어 있는 백 플레이트에 대한 도면이다. 백 플레이트(1602)는 탑 마운팅 나사(top mounting screws)(1604) 또는 다른 체결 장치를 사용하여 LGA 소켓(202) 아래에서 인쇄 회로 기판에 부착될 수도 있다. 백 플레이트(1602)는 도 17에 도시되는 바와 같이 변형 가능한 탑 플레이트에 의해 인가되는 하중에 반작용하도록 제공될 수도 있다.
도 17은 몇몇 실시예에 따른 변형 가능한 탑 플레이트(1606)에 대한 도면이다. 변형 가능한 탑 플레이트(1606)는 도 16의 백 플레이트(1602), 인쇄 회로 기판(200) 및 LGA 소켓(202) 위에 배치될 수도 있다. 변형 가능한 탑 플레이트(1606)가 적소에 고정되는 경우 LGA 패키지 기판(204)에 하중을 인가할 수도 있다. 변형 가능한 탑 플레이트(1606)는 다이(206)용 개구를 포함함으로써, 탑 플레이트(1606)에 의해 인가된 하중이 오직 패키지 기판(204)에만 인가되며 다이(206)에는 인가되지 않도록 할 수도 있다.
도 18은 몇몇 실시예에 따른 LGA 패키지용 히트 파이프에 대한 도면이다. 히트 파이프(1610) 또는 다른 써멀 솔루션(thermal solution)이 도 17의 탑 플레이트(1606) 상에 배치될 수도 있으며, 탑 플레이트(1606)를 바닥 플레이트(1602)에 부착하는데 사용된 것과 동일한 체결구(1604)를 사용하여 탑 플레이트에 부착될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 체결구(1604)는 중앙 나사 형성 공간(a central threaded void)를 구비하여 히트 파이프(1610)의 나사 또는 볼트 체결구(1616)를 수용하는 나사 또는 볼트일 수도 있다. 히트 파이프(1610)는 바닥면(1614)을 갖는 도전성 플레이트(1612)를 포함할 수도 있다. 체결구(1616)가 체결구(1604)에 결합되어 조여지면, 도전성 플레이트(1612)의 바닥면(1614)은 LGA 패키지 상의 다이(206)의 상면에 접촉하여 압축 하중을 인가할 수도 있다.
따라서, 탑 플레이트(1606)에 의해 압축 하중이 LGA 패키지 기판에 직접 인가될 수도 있는 반면에, 히트 파이프(1610)에 의해 별도의 압축 하중이 다이(206)의 상면에 직접 인가될 수도 있다. 도 19는, 도 16 내지 도 18에 대하여 상술한 바와 같이, 몇몇 실시예에 따라 변형 가능한 탑 플레이트(1606)가 LGA 패키지 기판에 별도의 압축 하중을 인가하는 동안에 LGA 패키지에 장착된 다이에 압축 하중을 인가하는 히트 파이프(1610)의 도전성 플레이트(1612)를 도시한다.
도 20은 몇몇 실시예에 따른 LGA 패키지 보유 및 로딩 장치에 대한 도면이다. 보유 장치는 3개의 부품을 포함한다. 보유 장치의 제 1 반부(2001)는 레버(2002)와 레버의 래치부(latch portion)(2012)를 포함한다. 보유 장치의 제 2 반부(2003)는 하중 플레이트(a load plate)(2004)를 적소에 유지하도록 개구 또는 슬롯(2008)을 포함한다. 하중 플레이트(2004)는 다이를 위한 중앙 개구(2005) 또는 공간과, 하중 플레이트(2004)를 보유 장치의 일 반부 내의 개구(2008)에 부착하는 제 1 립(lip)(2006)과, 레버(2002)의 래치부(2012) 아래에 고정되는 제 2 립(2010)을 구비한다. 몇몇 실시예에서, 도 20의 로딩 장치의 별도의 3개의 부품은 단일 유닛 또는 2개의 별도 유닛으로 통합될 수도 있다.
도 21은 몇몇 실시예에 따라 인쇄 회로 기판(200)에 부착되어 있는 도 20의 LGA 보유 장치 조립체의 분해도이다. 백 플레이트(2016)는 LGA 소켓(202) 바로 아 래에서 인쇄 회로 기판(200)의 바닥면에 장착될 수도 있다. 보유 장치 조립체의 제 1 반부(2001) 및 제 2 반부(2003)는 LGA 소켓(202)의 양측면에 정렬될 수도 있다. 보유 장치(2001, 2003), 인쇄 회로 기판(200) 및 백 플레이트(2016)는 4개의 탑 마운팅 나사(2014) 또는 다른 체결구를 사용하여 서로 부착될 수도 있다.
도 22는 몇몇 실시예에 따른 도 20 및 도 21의 LGA 보유 장치에 대한 도면이다. 하중 플레이트 립(2006)이 보유 장치 내의 슬롯(2008) 내로 삽입될 수도 있다. 립 및 슬롯 조합체는 힌지로서 작동하여 하중 플레이트(2004)로 하여금 축을 중심으로 개방 및 폐쇄되도록 할 수도 있다. LGA 패키지가 LGA 소켓(202) 내에 안착되는 경우, 하중 플레이트(2004)는 패키지 기판(204) 위에 폐쇄되어 압축 하중을 패키지 기판(204)에 인가할 수도 있다. 하중 플레이트(2004)의 립(2010)은 레버가 회전하여 견고하게 폐쇄되는 경우에 레버(2002)의 래치부(2012)에 의해 적소에 래칭될(latched) 수도 있다.
도 23은 레버(2002)가 폐쇄되어 래칭된 후의 도 22의 LGA 보유 장치에 대한 도면이다. 레버(2002)가 견고하게 아래로 래칭되는 경우, 하중 플레이트(2004)가 변형됨으로써 LGA 패키지 기판(204)에 하중을 직접 인가하게 될 것이다. 탑 플레이트(2004)는 하중을 다이(206)에 인가하지 않는다. 몇몇 실시예에서, 예컨대 다이의 상면에 히트 파이프를 부착함으로써, 별도의 하중이 다이(206)에 인가될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 도 1 내지 도 23에 대하여 상술한 로딩 장치의 각각은 대략 4㎜의 총 최대 길이를 갖는 저 프로파일 장치(a low profile mechanism)이다. 본 명세서에 개시된 로딩 장치는 예컨대 1인치(2.54㎝) 또는 그 이하의 두께를 갖는 모바일 컴퓨팅 시스템에 활용될 수도 있다.
따라서, 랜드 그리드 어레이 패키지 및 다이 로딩 장치는 다양한 실시예로 개시되어 있다. 상기의 설명에서, 수많은 특정 세부사항들이 기재되어 있다. 그러나, 이들 특정 세부사항 없이도 실시예가 실시될 수도 있음을 이해해야 한다. 다른 경우에는 공지의 회로, 구조체 및 기술들은 본 설명의 이해를 불명료하게 하지 않기 위해 상세하게 도시되지 않는다. 실시예는 구체적인 예시적 실시예를 참조하여 기술되어 있다. 그러나, 본 명세서에 기술된 실시예의 보다 넓은 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 이들 실시예에 대한 다양한 변형예 및 변화예가 실시될 수도 있다는 사실은 본 발명의 이익을 향유하는 사람들에게 명백할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적이라기보다는 예시적인 의미로 여겨져야 한다.

Claims (35)

  1. 히트 파이프의 일 단부에 부착된 도전성 플레이트를 통해, 랜드 그리드 어레이(land grid array; LGA) 패키지 기판 상에 장착된 다이(die)의 상면에 제 1 압축 하중을 직접 인가하는 단계로서, 상기 도전성 플레이트는 상기 다이의 상기 상면에 직접 접촉하는, 상기 제 1 압축 하중을 직접 인가하는 단계와,
    상기 랜드 그리드 어레이 패키지 기판의 상면에 제 2 압축 하중을 직접 인가하는 단계로서, 상기 히트 파이프의 상기 도전성 플레이트의 바닥면상의 적어도 2개의 리프 스프링은 상기 랜드 그리드 어레이 패키지 기판의 상면과 직접 접촉하며, 그 결과 2개의 별개의 가해진 힘에 의거하여 상기 제 2 압축 하중이 상기 제 1 압축 하중보다 큰 크기를 갖고 있는, 상기 제 2 압축 하중을 직접 인가하는 단계를 포함하는
    방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 압축 하중은 10lbf(4.536㎏f) 내지 30lbf(13.608㎏f)의 크기를 갖는
    방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 압축 하중은 60lbf(27.216㎏f) 내지 90lbf(40.824㎏f)의 크기를 갖는
    방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    랜드 그리드 어레이 패키지 기판 상에 장착된 다이의 상면에 제 1 압축 하중을 직접 인가하는 상기 단계는 레버 작동식 로딩 장치(a lever actuated loading mechanism)를 사용하여 상기 다이의 상기 상면에 상기 히트 파이프의 상기 도전성 플레이트를 부착하는 단계를 포함하는
    방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    랜드 그리드 어레이 패키지 기판 상에 장착된 다이의 상면에 제 1 압축 하중을 직접 인가하는 상기 단계는 나사를 사용하여 상기 다이의 상기 상면에 상기 히트 파이프의 상기 도전성 플레이트를 부착하는 단계를 포함하는
    방법.
  6. 삭제
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 레버 작동식 로딩 장치는 축을 중심으로 회전하는 레버를 포함하며, 상기 레버는 상기 도전성 플레이트의 상면과 접촉하는 로딩부(loading portion)를 구비하는
    방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 인쇄 회로 기판에 장착된 랜드 그리드 어레이 소켓과,
    상기 랜드 그리드 어레이 소켓 내에 안착되며, 랜드 그리드 어레이 패키지 기판과, 상기 랜드 그리드 어레이 패키지 기판 상에 장착된 반도체 다이를 구비하는 랜드 그리드 어레이 패키지와,
    상기 반도체 다이에 부착된 히트 파이프로서, 상기 히트 파이프는 상기 반도체 다이에 제 1 압축 하중을 직접 인가하는 도전성 플레이트를 포함하며, 상기 히트 파이프의 상기 도전성 플레이트는 상기 랜드 그리드 어레이 패키지 기판에 제 2 압축 하중을 직접 인가하는 적어도 2개의 리프 스프링을 포함하며, 상기 리프 스프링의 압축에 의거하여 상기 랜드 그리드 어레이 패키지 기판에 가해진 상기 제 2 압축 하중이 상기 반도체 다이에 가해진 상기 제 1 압축 하중보다 큰 크기를 갖고 있는, 상기 히트 파이프를 포함하는
    장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 랜드 그리드 어레이 소켓 아래에서 상기 인쇄 회로 기판의 배면에 장착된 백 플레이트를 더 포함하는
    장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 히트 파이프, 상기 인쇄 회로 기판 및 상기 백 플레이트는 복수의 체결 구를 사용하여 서로 결합되어 있는
    장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 체결구는 복수의 나사인
    장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판 및 상기 히트 파이프에 레버 작동식 로딩 장치가 결합되며, 상기 레버 작동식 로딩 장치는 상기 히트 파이프에 하중을 인가하게 되는
    장치.
  16. 인쇄 회로 기판에 장착된 랜드 그리드 어레이 소켓과,
    상기 랜드 그리드 어레이 소켓 내에 안착되며, 랜드 그리드 어레이 패키지 기판과, 상기 랜드 그리드 어레이 패키지 기판 상에 장착된 반도체 다이를 구비하는 랜드 그리드 어레이 패키지와,
    상기 랜드 그리드 어레이 소켓 위에 장착된 히트 파이프로서, 상기 히트 파이프는 상기 히트 파이프의 일 단부에 도전성 플레이트를 그리고 상기 도전성 플레이트의 바닥면 상에 적어도 2개의 리프 스프링을 포함하며, 상기 도전성 플레이트는 상기 반도체 다이에 압축 하중을 직접 인가하며 그리고 상기 적어도 2개의 리프 스프링은 상기 랜드 그리드 어레이 패키지 기판의 상면에 압축 하중을 직접 인가하며, 상기 리프 스프링의 압축에 의거하여 상기 그리드 어레이 패키지 기판에 가해진 상기 압축 하중이 상기 반도체 다이에 가해진 상기 압축 하중보다 큰 크기를 갖고 있는, 상기 히트 파이프를 포함하는
    장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
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  23. 도전성 플레이트를 구비하는 히트 파이프로서, 상기 도전성 플레이트는 상기 도전성 플레이트의 바닥면에 부착되는 적어도 2개의 스프링을 구비하며, 상기 적어도 2개의 스프링의 각각은 랜드 그리드 어레이 패키지 기판의 상면과 접촉하며 그리고 상기 랜드 그리드 어레이 패키지 기판의 상면에 압축 하중을 직접 인가하며, 상기 도전성 플레이트의 상기 바닥면의 일부분은 상기 랜드 그리드 어레이 패키지 기판 상에 장착된 다이의 상면과 직접 접촉하며 그리고 상기 랜드 그리드 어레이 패키지 기판 상에 장착된 다이의 상면에 압축 하중을 인가하며, 상기 스프링의 압축에 의거하여 상기 랜드 그리드 어레이 패키지에 가해진 상기 압축 하중이 상기 다이에 가해진 상기 압축 하중보다 큰 크기를 갖고 있는, 상기 히트 파이프를 포함하는
    장치.
  24. 삭제
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 스프링은 리프 스프링인
    장치.
  26. 삭제
  27. 제 11 항에 있어서,
    상기 도전성 플레이트에 의해 상기 반도체 다이에 가해진 상기 제 1 압축 하중은 10lbf(4.536㎏f) 내지 30lbf(13.608㎏f)의 크기를 가지며, 상기 리프 스프링에 의해 상기 랜드 그리드 어레이 패키지 기판에 가해진 상기 제 2 압축 하중은 60lbf(27.216㎏f) 내지 90lbf(40.824㎏f)의 크기를 갖는
    장치.
  28. 제 16 항에 있어서,
    상기 도전성 플레이트에 의해 상기 반도체 다이에 가해진 상기 압축 하중은 10lbf(4.536㎏f) 내지 30lbf(13.608㎏f)의 크기를 가지며, 상기 리프 스프링에 의해 상기 랜드 그리드 어레이 패키지 기판에 가해진 상기 압축 하중은 60lbf(27.216㎏f) 내지 90lbf(40.824㎏f)의 크기를 갖는
    장치.
  29. 제 16 항에 있어서,
    랜드 그리드 어레이 패키지 기판 상에 장착된 다이의 상면에 압축 하중을 인가하는 것은 나사를 사용하여 상기 다이의 상기 상면에 상기 히트 파이프의 상기 도전성 플레이트를 부착하는 것을 포함하는
    장치.
  30. 제 16 항에 있어서,
    랜드 그리드 어레이 패키지 기판 상에 장착된 다이의 상면에 압축 하중을 인가하는 것은 레버 작동식 로딩 장치를 사용하여 상기 다이의 상기 상면에 상기 히트 파이프의 상기 도전성 플레이트를 부착하는 것을 포함하는
    장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 레버 작동식 로딩 장치는 축을 중심으로 회전하는 레버를 포함하며, 상기 레버는 상기 도전성 플레이트의 상면과 접촉하는 로딩부를 구비하는
    장치.
  32. 제 23 항에 있어서,
    상기 도전성 플레이트에 의해 상기 다이에 가해진 상기 압축 하중은 10lbf(4.536㎏f) 내지 30lbf(13.608㎏f)의 크기를 가지며, 상기 스프링에 의해 상기 랜드 그리드 어레이 패키지 기판에 가해진 상기 압축 하중은 60lbf(27.216㎏f) 내지 90lbf(40.824㎏f)의 크기를 갖는
    장치.
  33. 제 23 항에 있어서,
    랜드 그리드 어레이 패키지 기판 상에 장착된 다이의 상면에 압축 하중을 인가하는 것은 나사를 사용하여 상기 다이의 상기 상면에 상기 히트 파이프의 상기 도전성 플레이트를 부착하는 것을 포함하는
    장치.
  34. 제 23 항에 있어서,
    랜드 그리드 어레이 패키지 기판 상에 장착된 다이의 상면에 압축 하중을 인가하는 것은 레버 작동식 로딩 장치를 사용하여 상기 다이의 상기 상면에 상기 히트 파이프의 상기 도전성 플레이트를 부착하는 것을 포함하는
    장치.
  35. 제 23 항에 있어서,
    상기 레버 작동식 로딩 장치는 축을 중심으로 회전하는 레버를 포함하며, 상기 레버는 상기 도전성 플레이트의 상면과 접촉하는 로딩부를 구비하는
    장치.
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