CN100452393C - 存储器模块 - Google Patents

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Abstract

在存储器模块中，排列多个半导体存储器插件并安装在模块基板上，并且将控制半导体插件配置在半导体存储器插件的排列的中央部、且安装在模块基板上。相对于半导体存储器插件的排列方向非热连接地设置有：与控制半导体插件热连接的控制半导体用散热器和与多个半导体存储器插件热连接的半导体存储器用散热器。

Description

存储器模块
技术领域
本发明涉及存储器模块。本发明特别涉及在作为个人计算机、服务器、工作站等的主存储器利用的存储器模块领域中，搭载了控制半导体插件、例如AMB(Advanced Memory Buffer，高级内存缓冲器)插件等的高速、大容量对应的存储器模块。此种存储器模块特别适用于例如FB-DIMM(Fully Buffered Dual-In-Line Memory)。
背景技术
作为现有的存储器模块，有特开平11-354701号公报中所示的存储器模块。在该公报中公开的存储器模块，为了对从DRAM等的存储器IC产生的热量进行散热，在将存储器IC排列在两侧进行安装的模块基板上，安装了可装卸的由具有可挠性的材料构成的盖罩状散热器，该盖罩状散热器，在向基板上安装的方向的剖面成コ字型形状，该コ字型形状的内表面经由高导热性橡胶等高导热性部件和存储器IC接触，在コ字型形状的外侧表面设有多个凹凸。
最近，作为要求高速、大容量的服务器类的存储器模块提出了FB-DIMM，该FB-DIMM中排列多个半导体存储器插件(DRAM插件)并安装在模块基板上，并且将控制半导体插件(AMB插件)配置在半导体存储器插件的排列的中央部、且安装在模块基板上。
在所述的FB-DIMM中，将发热量大于半导体存储器插件的控制半导体插件安装在多个半导体存储器插件的排列的中央部，所以安装在控制半导体插件附近的半导体存储器插件的温度上升令人担心。对此，可以考虑和使用了单个散热器的现有例一样使用单个散热器，并将该单个散热器横跨控制半导体插件和半导体存储器插件二者进行安装。但是，这种情况下，虽然模块整体的温度得到正常化，但是半导体存储器插件受控制半导体插件的高温的影响，得不到降温的效果，这一点令人担心。特别是使用耐热容许温度高于半导体存储器插件的耐热容许温度的控制半导体插件时，半导体存储器插件的可靠性有可能会出现问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种存储器模块，能够将半导体存储器插件和控制半导体插件分别维持在适当的温度，确保各自的可靠性。
为了实现上述的目的，本发明的存储器模块，排列多个半导体存储器插件并安装在模块基板上，并且将控制半导体插件配置在上述半导体存储器插件的排列的中央部、且安装在上述模块基板上，其特征在于，相对于上述半导体存储器插件的排列方向非热连接地设置有：与上述控制半导体插件热连接的控制半导体用散热器和与上述多个半导体存储器插件热连接的半导体存储器用散热器。
根据本发明的一种方式，优选的是，作为上述半导体存储器插件，使用多层重叠的多层层叠半导体存储器插件。
优选的是，上述控制半导体用散热器和上述半导体存储器用散热器由不同部件构成，在上述半导体存储器插件的排列方向、在上述控制半导体用散热器和上述半导体存储器用散热器之间，形成有缝隙，该缝隙作为非热连接的部分。
优选的是，与处于上述模块基板的同一面侧的上述控制半导体插件及上述半导体存储器插件连接的上述控制半导体用散热器和上述半导体存储器用散热器，被安装成各自的投影面互相错开。
优选的是，在上述半导体存储器用散热器的中央部设有切口凹部，并在该切口凹部的投影面内配置上述控制半导体用散热器。
优选的是，上述控制半导体用散热器和上述半导体存储器用散热器由相同部件构成，在上述半导体存储器插件的排列方向、在上述控制半导体用散热器和上述半导体存储器用散热器之间，设有非热连接的部分。
优选的是，上述非热连接的部分，通过在相对于上述半导体存储器插件的排列方向交叉的方向上延伸的狭缝形成。
优选的是，上述控制半导体插件的耐热容许温度高于上述半导体存储器插件的耐热容许温度，在上述控制半导体用散热器上设有散热片。
优选的是，相对于上述控制半导体用散热器上设置的散热片的通风，可从前后左右任何方向进行。
优选的是，在上述控制半导体用散热器和上述半导体存储器用散热器上分别设有沿着风向的散热片。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施例的存储器模块的俯视图。
图2是图1的存储器模块的中央部分的放大图。
图3是图1的存储器模块的底面图。
图4是图1的A-A’剖视图。
图5是图1的B-B’剖视图。
图6是图1的C-C’剖视图。
图7是图1的D-D’剖视图。
图8是解析表示图1的存储器模块的芯片温度的图。
图9是比较例的存储器模块的剖视图。
图10是表示图1的存储器模块的制造方法的工序图。
图11是本发明的第二实施例的存储器模块的控制半导体插件部分的俯视图。
图12是本发明的第三实施例的存储器模块的控制半导体插件部分的俯视图。
图13是表示本发明的第四实施例的存储器模块的俯视图。
图14是图13的存储器模块的底面图。
图15是图13的A-A’剖视图。
图16是图13的B-B’剖视图。
图17是图13的C-C’剖视图。
图18是图13的D-D’剖视图。
图19是表示本发明的第五实施例的存储器模块的主要部分剖视图。
具体实施方式
下面，用附图说明本发明的多个实施例。各实施例的附图中的相同的标号表示相同的物体或相当的物体。另外，本发明并不限于实施例中公开的方式，可容许基于公知技术等的变更。
(实施例1)
用图1至图9说明本发明的第一实施例的存储器模块。
首先，参照图1至图7，说明本实施例的存储器模块1的整体。
存储器模块1具有：模块基板10、控制半导体插件20、控制半导体用散热器90A、半导体存储器插件50、半导体存储器用散热器90B。该存储器模块1的构成为：排列多个半导体存储器插件50、并安装在模块基板10上，并且将控制半导体插件20配置在半导体存储器插件50的排列面的中央部，且安装在模块基板10上。
具体而言，该存储器模块1，是作为面向高性能服务器的主存储器使用的FB-DIMM，为了兼备由DRAM插件构成的半导体存储器插件50的高速动作和大容量性(多插槽性)，而使用了AMB控制半导体插件20作为控制用半导体。在该存储器模块1中，在a面上，多个(在图示例中为8个)半导体存储器插件50a被排列成1列进行安装，在该排列的中央部空出2个半导体存储器插件大小的空间，在该空间安装1个控制半导体插件20，同时在b面上，多个(在图示例中为10个)半导体存储器插件50b被安装成1列。半导体存储器插件50是半导体存储器插件50a、50b的总称。
控制半导体芯片21为数mm见方左右，搭载在24.5mm×19.5mm的插件基板23上，插件外形尺寸大于控制半导体芯片21。另外，控制半导体芯片21的发热量为2.4W～3.4W，远远大于每个平均为数十mW至数百mW的半导体存储器芯片51～54。另外，在存储器模块1进行风速1.5～3.0m/s的通风时，各插件20、50的上限容许温度依次设定为105℃或以下、85℃或以下，具有存储器插件50的耐热温度低的特点。
在控制半导体插件20上，设有控制半导体用散热器90A。该控制半导体用散热器90A安装热传递材料30和散热部件40而构成，该热传递材料30被安装在控制半导体插件20上，该散热部件40被安装在该热传递材料30上。散热部件40具有基体41和板式散热片42。基体41，其底面与热传递材料30的上表面接合配置，以使其和热传递材料30热连接。板式散热片42被形成为从基体41的上表面立起多个，并沿着风向延伸。
在半导体存储器插件50上，设有半导体存储器用散热器90B。该半导体存储器用散热器90B，安装热传递材料60和散热部件70而构成，该热传递材料60被安装在半导体存储器插件50上，该散热部件70被安装在该热传递材料60上。热传递材料60和散热部件70，横跨多个半导体存储器插件50进行安装。
散热部件40和散热部件70由不同部件构成，相互保持着非接触、非粘接。因而，散热部件40和散热部件70为非热连接。散热部件40、70的材料，优选的是导热率高的金属，例如铝或铜的合金等。通过设置所述散热部件40、70，各插件20、50中的芯片21、51～55的高温部，分别通过散热部件40、70适当地进行散热，而降低到各自的耐热容许温度或以下。热传递材料30、60，优选的是使用具有粘着性的高导热的硅酮树脂基材的片、胶、膏等。其用来减小插件20、50和散热部件40、70之间的热阻，降低温度上升。
如图2所示，散热部件70被构成为：具有切口部73包围散热部件40。在40、70两者间，设有缝隙L0，相互成非接触。即，散热部件40被配置在切口部73的投影面内。另外，散热部件40和散热部件70并不是经由中间材料而粘接。另外，该缝隙L0被设置成：处于和控制半导体插件20邻接的下风侧的半导体存储器插件50和控制半导体插件20的间隙L1中，或者处于该半导体存储器插件50和控制半导体插件芯片21的间隙L2中。从而，以控制半导体插件20为中心的高温场在散热部件40和散热部件70之间被分断，所以能够降低半导体存储器插件50的温度上升。
如图3所示，在控制半导体插件非搭载面b面上，安装了10个半导体存储器插件50b，并在其上经由热传递材料60安装有散热部件70。
如图4所示，散热部件40的板式散热片42的上端高于散热部件70的上表面而突出，散热部件40的板式散热片42的安装高度h1，高于散热部件70的安装高度h2。
如图5所示，散热部件40的基体41的上表面低于散热部件70的上表面而下沉，散热部件40的基体41的安装高度h3，低于散热部件70的安装高度h2。
如图6所示，在模块基板10的两面(a面和b面)分别安装着半导体存储器插件50。散热部件70形成为コ字型，被安装为经由热传递材料60夹着a、b两面的半导体存储器插件50。用a面的半导体存储器插件50说明插件内部结构。半导体存储器插件50，为内置了4张半导体存储器芯片51～54和接口芯片55的多层层叠插件。接口芯片55，和插件基板56倒装片连接而取得电导通，分别单独组装半导体存储器芯片51～54，通过未图示的外部端子和插件基板56电连接。模块基板10和插件基板56，通过凸起状的外部端子57进行电连接。在图6中，列举了多层层叠插件，这是因为芯片层叠后，发热量和芯片数量大致成比例地增加，在热量方面变得苛刻。但是，随着动作频率的增加，半导体存储器的发热量处于增加的趋势，所以在1个芯片的插件中，本发明也行之有效。
图7表示在模块基板10的a面安装了控制半导体插件20、b面安装了半导体存储器插件50b的部位的剖面。控制半导体插件20中，控制半导体芯片21和插件基板23倒装片连接，从芯片侧面用底部填充(underfill)树脂22密封下表面。插件基板23和模块基板10通过凸起状的外部端子24电连接。散热部件40经由热传递材料30安装在芯片上部。另外，为了保持散热部件40的安装稳定性，在散热部件40的下部设有多个突起44，并经由热传递材料31安装在插件基板23上。安装在模块基板10的b面的半导体存储器插件50b上的散热部件70，在上段侧包围的中途被分断，剖面形成L字型。
下面，参照图7至图9对本实施例的存储器模块1的冷却效果进行说明。
图8表示对安装在a面的控制半导体插件20和半导体存储器插件50a中的各半导体存储器芯片的最大温度进行了解析的例。作为结构参数，对以下两种情况进行了比较：如图7所示，控制半导体用散热器90A和半导体存储器用散热器90B完全为分体的情况(分体的情况)；和如图9所示，直至半导体控制芯片的上方经由热传递材料30与散热部件70热连接，并且将散热部件40经由热传递材料32和该延长了的散热部件70热连接的情况(一体的情况)。空冷条件设为沿模块长度方向的1.5m/s～3.0m/s。横轴中：0是控制半导体芯片，1～4、7～10表示从上风开始的半导体存储器芯片的顺序。纵轴表示和解析的芯片最大温度中的最小值(分体、风速3m/s、从上风开始第一个半导体存储器)的温度差。从图8中明显可知，控制半导体插件20的芯片最大温度在是一体时略有下降，但是半导体存储器插件50的芯片最大温度在是分体时下降很多。半导体存储器芯片内的最大温度，是从上风开始的第7个位置，可以看出，通过构成为分体，在风速为1.5m/s时可将温度降低1.5℃、在风速为3m/s时可将温度降低大约2℃。
下面，参照图10对本实施例的存储器模块1的制造方法进行说明。图10表示本实施例的存储器模块1的插件安装完成后、安装散热部件40和散热部件70的工序。在图10中，对安装有控制半导体插件20的模块中心部进行放大表示。
如图10(A)所示，在预先形成了切口12和孔13的模块基板10上，安装控制半导体插件20和半导体存储器插件50。接着，如图10(B)所示，在控制半导体插件20上经由热传递材料30安装散热部件40。接着，如图10(C)所示，在散热部件40的两侧的板式散热片部42安装线状的配件80、81。接着，如图10(D)所示，配件80挂在模块基板10的切口12上并在模块基板10的b面固定，配件81穿过模块基板10的孔13并在模块基板10的b面固定，从而构成控制半导体用散热器90A。接着，如图10(E)所示，将散热部件70经由热传递材料60安装在模块基板10上，从而构成半导体存储器用散热器90B。根据所述的制造方法，能够简单地组装存储器模块1的控制半导体用散热器90A和半导体存储器用散热器90B。
(实施例2)
下面，用图11说明本发明的第二实施例。该第二实施例在下述方面和第一实施例不同，其他方面和第一实施例基本相同。
在第二实施例中，在第一实施例所涉及的存储器模块1的散热部件40上，使板式散热片42的长边沿着模块基板宽度方向排列。使散热部件40的散热片长边沿着模块基板10的宽度方向形成后，散热部件40因模块基板10的宽度方向的空气流而被冷却时就能够得到充分的散热效果。
(实施例3)
下面，用图12说明本发明的第三实施例。该第三实施例在下述方面和第一实施例不同，其他方面和第一实施例基本相同。
在第三实施例中，在第一实施例所涉及的存储器模块1的散热部件40上，代替板式散热片42而采用了销式散热片43。销式散热片43，无论风向沿着模块基板的宽度方向或长度方向的哪一边吹，都能够得到充分的散热效果。
(实施例4)
下面，用图13至图18说明本发明的第四实施例。该第四实施例在下述方面和第一实施例不同，其他方面和第一实施例基本相同。
在第四实施例中，将半导体存储器散热部件70分割成以下3个散热部件：在控制半导体插件20的a面侧的上风侧散热部件70a1、控制半导体插件20的下风侧散热部件70a2、和b面的散热部件70b。并且，不仅是散热部件40，在a面的散热部件70a1、70a2上也形成了沿着模块基板10的长度方向的板式散热片72a1、72a2。由于只在散热部件70的一部分形成板式散热片，如第一实施例那样弯曲加工成コ字型很困难，所以在制造上优选的是分割成有散热片的散热部件70a1、70a2和没有散热片的散热部件70b进行安装。作为将散热部件70a1、70a2、70b接合在模块基板10上的方法，可考虑以下的方法：在模块基板10和散热部件70a1、70a2、70b上设置未图示的孔，夹着模块基板10铆接a面和b面的散热部件70a1、70a2和70b。由于散热部件40的板式散热片42和散热部件70a1、70a2的板式散热片72a1、72a2接近，所以从降低通风阻抗的观点，优选的是对齐散热片的凹凸，以相同的散热片宽度和间距进行配置，在本实施例中，就是如此构成的。
如图15所示，构成为：散热部件40的板式散热片42的安装高度h4和散热部件70a1、70a2的板式散热片72a1、72a2的安装高度h4相同。从而，不会增加整体的外形尺寸，能够提高散热部件70a1、70a2的散热效果。另外，b面侧的散热部件70b没有设置散热片，实现了整体外形尺寸的缩小。
如图16所示，散热部件40的基体41的上表面低于散热部件70的基体71a1、71a2的上表面而下沉，散热部件40的基体41的安装高度h3低于散热部件70的基体71a1、71a2的安装高度h2。这一点和第一实施例相同。
图17是在模块基板10的两面安装了半导体存储器插件50的部位的剖面，如该图17所示，在安装在模块基板10的a面的半导体存储器插件50a的散热部件70a上形成散热片72a1，安装在b面的半导体存储器插件50b的散热部件70b以平板形成，72a1、70b二者是分体的。
图18是在模块基板10的a面安装了控制半导体插件20、在b面安装了半导体存储器插件50b的部位的剖面，如该图18所示，在安装在a面的控制半导体插件20的散热部件40上形成了板式散热片42，而安装在b面的半导体存储器插件50b的散热部件70b上没有形成板式散热片42，散热部件70b为平板。另外，在第四实施例中，将散热部件40的散热片形状设为沿着模块基板10的长度方向的板式散热片42，但是也可以如第二和第三实施例所述，按照风向改变板式散热片的排列，或者采用销式散热片。
(实施例5)
下面，用图19说明本发明的第五实施例。该第五实施例在下述方面和第四实施例不同，其他方面和第四实施例基本相同。
在第五实施例中，控制半导体用散热器90A的散热部件40和半导体存储器用散热器90B的散热部件70用相同的部件构成，在半导体存储器插件50a的排列方向，控制半导体用散热器90A和半导体存储器用散热器90B之间设有非热连接的部分。该非热连接的部分，由在相对于半导体存储器插件50a的排列方向而交叉的方向延伸的狭缝74形成。
根据该第五实施例，能够简单地制作控制半导体用散热器90A，并且能够简单地在控制半导体插件20上进行安装。

Claims (10)

1.一种存储器模块，排列多个半导体存储器插件并安装在模块基板上，并且将控制半导体插件配置在上述半导体存储器插件的排列的中央部、且安装在上述模块基板上，其特征在于，
相对于上述半导体存储器插件的排列方向非热连接地设置有：与上述控制半导体插件热连接的控制半导体用散热器和与上述多个半导体存储器插件热连接的半导体存储器用散热器。
2.根据权利要求1所述的存储器模块，其特征在于，
作为上述半导体存储器插件，使用多层重叠的多层层叠半导体存储器插件。
3.根据权利要求1所述的存储器模块，其特征在于，
上述控制半导体用散热器和上述半导体存储器用散热器由不同部件构成，
在上述半导体存储器插件的排列方向、在上述控制半导体用散热器和上述半导体存储器用散热器之间，形成有缝隙，该缝隙作为非热连接的部分。
4.根据权利要求3所述的存储器模块，其特征在于，
与处于上述模块基板的同一面侧的上述控制半导体插件及上述半导体存储器插件连接的上述控制半导体用散热器和上述半导体存储器用散热器，被安装成各自的投影面互相错开。
5.根据权利要求4所述的存储器模块，其特征在于，
在上述半导体存储器用散热器的中央部设有切口凹部，并在该切口凹部的投影面内配置上述控制半导体用散热器。
6.根据权利要求1所述的存储器模块，其特征在于，
上述控制半导体用散热器和上述半导体存储器用散热器由相同部件构成，
在上述半导体存储器插件的排列方向、在上述控制半导体用散热器和上述半导体存储器用散热器之间，设有非热连接的部分。
7.根据权利要求6所述的存储器模块，其特征在于，
上述非热连接的部分，通过在相对于上述半导体存储器插件的排列方向交叉的方向上延伸的狭缝形成。
8.根据权利要求1所述的存储器模块，其特征在于，
上述控制半导体插件的耐热容许温度高于上述半导体存储器插件的耐热容许温度，
在上述控制半导体用散热器上设有散热片。
9.根据权利要求8所述的存储器模块，其特征在于，
相对于上述控制半导体用散热器上设置的散热片的通风，可从前后左右任何方向进行。
10.根据权利要求1所述的存储器模块，其特征在于，
在上述控制半导体用散热器和上述半导体存储器用散热器上分别设有沿着风向的散热片。
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