用于压挤系统板连接的结构增强的方法技术方案

ＭＣＭ系统板使用加强板的结构以通过将ＬＧＡ压挤连接器并入计算机系统来增强机械、热以及电特性。ＩＢＭ的大规模计算机系统（ＬＳＣＳ）的该设计使用附在系统板上并通过加强框架支撑在一起的ＭＣＭ。由于制造系统板的性质，在板和加强板之间的ＭＣＭ的安装区域会形成明显的间隙。所描述的方法不仅填充空隙，此外，还提高使过量热远离ＭＣＭ的导热性，同时，促使增强ＭＣＭ到系统板的ＬＧＡ连接的电特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种压挤系统板连接(compression system boardconnection)的凝胶封装结构增强，具体地，涉及对在系统板上采用了LGA压挤连接器技术的计算机系统的机械、电气以及热方面的改进。
技术介绍
在IBM Z系列系统以及例如IBM P系列的其它项目的现有构造中，利用机械封装的多芯片模块(Multi-chip module，MCM)结构和接点栅格阵列(Land Grid Array，LGA)型连接将MCM压挤到主系统板中。随着如上所述的大规模计算系统的出现，已经研发出在PCB系统板的构造中可识别出一个特殊的问题。当制造系统板时，在过孔或者镀通孔(plated thru holes，PTH)的大型阵列区域内产生厚度上的改变。由于这一厚度上的改变，对于例如接点栅格阵列(LGA)的压挤型连接配置的支撑会引起很多问题。举例来说，在系统板与用于支撑的加固装置或加强板(stiffener)之间会出现明显的空间或间隙。该间隙则会引起板的不稳定或者挠曲，这是由于系统板的热特性产生的膨胀和收缩。为了解决这个问题，由于MCM的I/O图案的设计引起的系统板上高密度PTH的排列，会在系统板上引起一个不均匀的图案。在低过孔密度区域，所述板不会在尺寸上收缩得与在高过孔密度区域中一样。在目前IBM的Z系统系列和P系统系列的设计中，MCM上的I/O阵列被划分为四个区域。这样做有几个原因，其中一个原因是为了允许制造用在MCM与系统板之间的LGA连接器。于是这又使得系统板具有不同的厚度来与I/O图案相匹配。由此产生的板进而使用置于板和用于支持的加固装置之间的特殊绝缘体。目前，以堆叠模式排列的多层绝缘体的叠片结构被用来补偿板的厚度改变。这一方法并不会提供完全支撑的结构，而且也受限于多大尺寸的间隙可以被填充。如果间隙超过了预定尺寸，则这个板就不能接受。在计算机系统装配中使用多个堆叠的绝缘体设计是不可行的。目前，系统板然后要经过筛选，所以间隙具有特定尺寸，从而目前设计的堆叠绝缘体是可以使用的。进一步来讲，为了实现最佳机械界面和电气连接，要求系统板及其加强板在LGA区域中尽可能的平。这一要求会显著提高PCB供应商交付的板的总成本与生产计算机系统的全部成本。对板的平整度的严格要求将导致基于在生产后进行的测量的PCB板的拣选。另外，为了确保良好的机械界面，所有的支撑机械结构，如MCM安装硬件，和加强板必须被控制在非常严格的公差范围内。目前，系统板的底侧与加强板之间有明显的间隙。这是由于系统板在MCM界面区域的厚度改变造成的。在LGA区域中印刷电路板(PCB)的厚度差异的主要原因是在所述区域中镀通孔(PTH)或者过孔的数量。在任何给定区域有大量过孔的情况下，PCB板的两侧都产生收缩。在板的任何区域，过孔的数量越多就会产生相应更大的收缩区域。对于一些MCM设计，在MCM的底侧以分开的阵列组来排列I/O阵列。在系统板上，将对镀通孔作相应的排列以允许系统板之内的电连接，因此，系统板会在具有较少过孔或者没有过孔的区域较厚而在具有大量过孔的区域较薄。因此取决于MCM的I/O位置的设计，系统板可能在LGA区域包含非均一的厚度或者具有波纹效应。目前，在系统板的上层、在MCM正下方的非平面区域是通过易弯曲的LGA连接器结构来进行部分补偿的，但是在加强板一侧MCM以下的区域完全不会被补偿。尽管系统板与加强板之间有绝缘体，但是由LGA区域的厚度改变产生的空隙不会被补偿。从机械分析得知，系统板会倾向于具有凹形弯曲或者最高达0.008英寸的厚度改变，而且在某些情况下会产生0.012英寸的较大间隙。在LGA区域中，所述板还可能具有形状上波动的剖面。所述弯曲的形状和尺寸是可变的而且并不总是均一的，因此该空隙在某些结构性设计不改变的情况下是不能被填充的。研究表明，系统板在高密度过孔区域倾向于形成一个碟形或凹形剖面。目前已经提出了许多建议，其中包括刚性的预先形成的拱起(crowned)衬垫，其额外插入到绝缘体与系统板之间，或者用于拱起区域中的形成堆叠的附加聚酯薄膜。使用这种预先形成的拱起衬垫或者任何其他这种设计来补偿LGA区域的不规则会对一种尺寸的碟形或凹形起作用，但是对于不均匀或带有多种布局差异的结构是不起作用的。在系统板上自然产生空隙或碟形的情况下，必需在总体设计中非常注意，以确保部件和机械的完整性。为了帮助防止MCM模块被破坏，在功能封装的装配中必须控制所有机械上的不确定性和公差。为了确保LGA界面结构处于最佳电接触，即，低接触阻抗，系统板和加强板之间的支撑区域必须尽可能的刚性和坚固。如果对于安装MCM和电界面来说，机械系统被不正确地补偿，则系统板上的间隙可能引起严重的模块损伤或电接触问题。这将包括MCM破裂或通过LGA界面的电连接不良。目前，所有的建议都无法解决这些问题。
技术实现思路
根据本专利技术，开发了一种糊状或凝胶状或凝胶膏状材料的凝胶封装，由内封不可压缩的凝胶膏的第一层薄膜和第二层薄膜形成所述凝胶封装，当施加的压力使所述第一和第二层压挤所述不可压缩的凝胶膏时，所述不可压缩的凝胶膏会变硬。这种凝胶封装可以单独或连同其框架与本专利技术的MCM最终组件一起生产和使用，其中，压力的施加是当本专利技术的凝胶封装被放置在PCB系统板和机械加强板之间，并且MCM模块和机械加强板被拉到一起、朝向PCB系统板压挤凝胶封装时，通过抵靠机械加强板将MCM模块安装到PCB系统板时引起的压挤。凝胶封装能够补偿由于系统板的设计引起的不规则厚度改变。凝胶封装允许使用本专利技术人开发并将描述的使用凝胶封装的新方法。本专利技术用不可压缩的凝胶或者合适的绝缘物质的封装填充系统板和它的支撑硬件之间的间隙。正如也将阐述的，本专利技术人已经提出在封装中使用不可压缩的流体类材料，用作在系统板与其加强板之间所使用的绝缘薄膜的替代物。这一绝缘体封装可以由封装不可压缩的材料的聚酯薄膜，聚酰亚胺薄膜，或者一些其他合适的材料的叠片构成，所述不可压缩的材料包括但不限于用于MCM上IC芯片间的导热膏，诸如Dow Corning TC-5022或导热低温固化环氧树脂。另外，不可压缩的材料可以由任何无毒的绝缘凝胶构成，此绝缘凝胶具有期望的特性，所述特性保证系统板与机械加强板之间充分的接触支撑。这一绝缘材料封装应适应系统板和机械加强板之间出现的所有不规则，所述机械加强板用于支撑板和MCM部件。另外，如果使用导热膏，则可在MCM区域从系统板底部除热。如果凝胶或树脂材料具有低温固化特性，则在加电系统中当通过板的温度上升加热凝胶或树脂材料时会使其变硬，在板和加强板之间会形成固态结构。如果要将板从加强板移开，则所述变硬的绝缘封装则在以后需要使用新的缓冲器(cushion)。这一新的设置增强了MCM-LGA-系统板-加强板设计的总体结构。同时，这提供了MCM互连的电气特性的增强，而且增强了去除MCM下产生的热的能力。这也减少了昂贵的拣选PCB板的需要，同时减少了加工MCM结构的额外的昂贵费用。因此可放宽装配需要的公差，减少完成系统需要的总成本。附图说明在本说明书的结尾处的权利要求书中具体指出并明确要求保护被认为是本专利技术的主题。通过下面结合附图所进行的详细描述，本专利技术的上述和其它目的、特征和优点将变得清楚，在附图中图1a示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强用于多芯片模块（ＭＣＭ）的印刷电路板（ＰＣＢ）系统板的机械结构的方法，包括：　向所述ＰＣＢ系统板提供机械加强板，以便去除从所述ＭＣＭ到所述机械加强板的过量热；以及在所述ＰＣＢ系统板和所述机械加强板之间施加低温固化环氧树脂，以 便在ＰＣＢ系统板和机械加强板之间形成环氧树脂界面，其还充当从ＭＣＭ到机械加强板的过量热的热路径。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔F迈克阿里斯特，哈罗德普罗斯，格哈德鲁赫勒，格哈德舒尔，沃尔夫冈舒尔茨，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]