KR100691005B1 - 반도체장치 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체장치 모듈에 관한 것으로, 본 발명의 반도체장치 모듈은, 회로가 도시된 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상부면에 상기 회로와 전기적으로 연결되게 실장된 다수 개의 반도체패키지와, 상기 인쇄회로기판 일측 하부에 상기 회로를 통해 상기 반도체패키지과 전기적으로 연결되는 다수 개의 접속단자와, 상기 반도체패키지 및 인쇄회로기판의 하부면과 접촉되도록 2개가 대응되게 형성된 열확산판과 상기 인쇄회로기판의 타측 상부에 상기 열확산판과 연결되며 중앙 부분을 중심으로 양 날개가 상부 방향으로 경사진 새의 양측 날개 형상으로 형성된 공기 덕트로 이루어진 열확산장치를 포함한다. 본 발명에 따르면, 모듈이 다수 개가 어레이로 배열되어 설치되어도 모듈 사이의 공기의 양 및 흐름 속도를 향상시켜 이 모듈 사이의 좁은 공간에 존재하는 열을 어레이 외부로 효율적으로 방출시킬 수 있으므로 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

반도체장치 모듈{Semiconductor device module}

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 반도체장치 모듈의 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 반도체장치 모듈의 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 반도체장치 모듈의 열확산장치의 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 반도체장치 모듈의 냉각시 공기의 흐름을 도시한 상태도.

도 6은 본 발명에 따른 반도체장치 모듈이 다수 개가 결합된 어레이의 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 반도체장치 모듈 13 : 인쇄회로기판

15 : 반도체패키지 17 : 접속단자

19 : 열확산장치 21 : 열확산판

23 : 모듈랙 25 : 공기 덕트

27 : 분리벽 29 : 결합부

31 : 공기 가이드

본 발명은 반도체장치 모듈에 관한 것으로서, 특히, 냉각에 사용되는 공기의 량 및 흐름 속도를 증가시켜 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 반도체장치 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 컴퓨터의 용량이 증가되고 전자 기기의 성능이 향상됨에 따라 메모리소자의 집적도가 증가될 뿐만 아니라 전력 소자들의 사용이 증가된다. 이러한 메모리소자 및 전력 소자들은 인쇄회로기판(PCB) 상에 각각 또는 함께 다수 개를 실장한 모듈화하여 사용할 수 있는데, 사용시 많은 열을 발생하므로 이 발생된 열을 열확산기를 사용하여 효과적으로 방열하여 냉각시켜야 한다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 반도체장치 모듈(1)의 평면도로, 도 1은 인쇄회로기판(3)에 다수 개의 반도체패키지(5)가 실장된 것을 도시하고, 도 2는 인쇄회로기판(3)에 다수 개의 반도체패키지(5)의 열을 확산하는 열확산기(9)가 실장된 것을 도시한다.

종래 기술에 따른 반도체장치 모듈(1)은 회로(도시되지 않음)가 도시된 인쇄회로기판(3) 상에 다수 개의 반도체패키지(5)가 회로와 연결되게 실장된다. 인쇄회로기판(3)은 일측에 회로와 전기적으로 연결되는 다수 개의 접속단자(7)가 형성된다. 상기에서 접속단자(7)는 모듈(1)을 컴퓨터 또는 전자기기의 본체에 전기적으로 연결시킨다.

그리고, 모듈(1)은 인쇄회로기판(3)에 열확산기(9)가 반도체패키지(5)와 접촉되게 부착된다. 상기에서 열확산기(9)는 알루미늄 또는 구리 등의 열 전도 특성 이 양호한 금속으로 형성되어 반도체패키지(5) 내의 칩(도시되지 않음)에서 발생된 열을 효율적으로 외부로 방출하여 냉각시킨다.

그러나, 상술한 종래 기술에 따른 반도체장치 모듈은 다수 개가 어레이로 배열되어 설치되는 경우 방출된 열이 넓은 공간으로 잘 분산되지 않고 모듈 사이의 좁은 공간에 존재하게 되어 냉각 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 다수 개가 어레이로 배열되어 설치되어도 모듈 사이의 좁은 공간에 공기의 양 및 흐름 속도를 향상시켜 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 반도체장치 모듈을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치 모듈은, 회로가 도시된 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 상부면에 상기 회로와 전기적으로 연결되게 실장된 다수 개의 반도체패키지; 상기 인쇄회로기판 일측 하부에 상기 회로를 통해 상기 반도체패키지과 전기적으로 연결되는 다수 개의 접속단자; 및 상기 반도체패키지 및 인쇄회로기판의 하부면과 접촉되도록 2개가 대응되게 형성된 열확산판과 상기 인쇄회로기판의 타측 상부에 상기 열확산판과 연결되며 중앙 부분을 중심으로 양 날개가 상부 방향으로 경사진 새의 양측 날개 형상으로 형성된 공기 덕트로 이루어진 열확산장치;를 포함하며, 상기 공기 덕트는, 상기 열확산판과 연결되는 중앙 부분을 중심으로 양 날개가 상부 방향으로 경사지게 형성된 소정 폭을 갖져 공기를 상기 인쇄회로기판 쪽으로 가이드하는 공기 가이드와, 상기 공기 가이드 하부의 상기 인쇄회로기판 연장선 상에 형성되어 공기 가이드에 의해 안내되는 공기를 상기 인쇄회로기판의 상부면 및 하부면으로 나누는 분리벽을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 열확산장치가 알루미늄 또는 구리와 같은 열 전도 특성이 양호한 금속으로 한 몸체로 형성된다.

상기에서 열확산장치는 상기 열확산판을 인쇄회로기판에 고정시키는 모듈랙을 더 포함한다.

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상기에서 공기 덕트는 상기 공기 가이드의 끝단에 얇은 두께, 예를 들면, 1/2 두께를 가져 인접하는 공기 가이드와 두께를 증가시키지 않으면서 중첩되게 하는 결합부를 더 포함한다.

(실시예)

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 반도체장치 모듈(11)의 평면도이고, 도 4는 열확산장치(19)의 사시도이다.

본 발명에 따른 반도체장치 모듈(11)은 회로(도시되지 않음)가 도시된 인쇄회로기판(13) 상에 다수 개의 반도체패키지(15)가 회로와 연결되게 실장된다. 상기에서 인쇄회로기판(13)에 실장된 반도체패키지(15)는 각각 메모리소자 또는 전력 소자의 패키지일 수도 있고, 또한, 메모리소자 및 전력 소자가 함께 실장될 수도 있다.

인쇄회로기판(13)은 일측 하부에 회로를 통해 반도체패키지(15) 내의 반도체칩(도시되지 않음)과 전기적으로 연결되는 다수 개의 접속단자(17)가 형성된다. 상기에서 접속단자(17)는 모듈(11)을 슬롯에 삽입하거나 납땜하여 컴퓨터 또는 전자기기의 본체에 전기적으로 연결시킨다.

열확산장치(19)는 도 4에 도시된 바와 같이 열확산판(21), 모듈랙(module rack : 23) 및 공기 덕트(air duct : 25)로 구성된다. 또한, 공기 덕트(25)는 분리벽(27), 결합부(29) 및 공기 가이드(31)로 구성된다. 상기에서 열확산장치(19)는 알루미늄 또는 구리 등의 열 전도 특성이 양호한 금속으로 한 몸체로 형성될 수 있다.

열확산판(21)은 반도체패키지(15) 및 인쇄회로기판(13)의 하부면과 접촉되도록 2개가 대응되게 형성되며 모듈랙(23)에 의해 연결된다, 상기에서 열확산판(21)은 반도체패키지(15) 내의 칩에서 발생된 열을 효율적으로 외부로 방출시킨다.

모듈랙(23)은 열확산장치(19)를 인쇄회로기판(13)에 고정시킨다.

공기 덕트(25)는 인쇄회로기판(13)의 타측 상부의 열확산장치(19) 중앙 부분에 배치되도록 형성된다. 상기에서 공기 덕트(25)는 새의 양측 날개 형상으로 형성된다. 즉, 공기 덕트(25)는 소정 폭을 갖는 공기 가이드(31)가 열확산판(21)과 연결되는 중앙 부분을 중심으로 양 날개가 상부 방향으로 경사져 인쇄회로기판(13)과 이격되게 형성된다. 공기 가이드(31)는 공기가 모듈(11)의 일 방향에서 타 방향으로 흐를 때 열확산판(21)으로 공기의 량과 흐름 속도를 증가시킨다.

분리벽(27)은 공기 가이드(31)의 하부에 인쇄회로기판(13) 연장선 상에 형성 되어 공기 가이드(31)에 의해 안내되는 공기가 인쇄회로기판(13)의 상부면 및 하부면에 나뉘어지도록 한다.

결합부(29)는 공기 가이드(31)의 끝단에 얇은 두께, 바람직하게는, 1/2 두께로 형성되어 모듈(11)이 다수 개가 어레이로 배열될 때 인접하는 공기 가이드(31)와 두께를 증가시키지 않으면서 중첩되도록 한다.

상술한 바와 같이 공기 덕트(25)는 중앙 부분을 중심으로 양 날개가 상부 방향으로 경사져 새의 날개 형상을 갖는 공기 가이드(31)는 공기가 모듈(11)의 일 방향에서 타 방향으로 흐를 때 인쇄회로기판(13) 폭 보다 넓은 폭의, 즉, 상부의 공기도 이 인쇄회로기판(13) 쪽으로 가이드하므로 열확산판(21)과 접촉되는 공기의 량과 흐름 속도가 증가된다.

도 5는 본 발명에 따른 반도체장치 모듈(11)의 냉각시 공기의 흐름을 도시한 상태도이다.

상기에서 공기가 모듈(11)의 일 방향에서 타 방향으로 흐를 때 중앙 부분을 중심으로 양 날개가 상부 방향으로 경사지게 형성된 공기 가이드(31)는 인쇄회로기판(13)의 폭 보다 넓은 폭의 공기도 가이드한다. 즉, 공기 가이드(31)는 인쇄회로기판(13) 상부의 공기도 이 인쇄회로기판(13) 쪽으로 가이드하므로 열확산판(21)과 접촉되는 공기의 량을 증가시키고 이에 의해 흐름 속도도 증가되므로 냉각 효율이 향상된다.

도 6은 본 발명에 따른 반도체장치 모듈(11)이 다수 개가 결합된 어레이의 사시도이다.

상기에서 모듈(11)이 인접하는 것과 좁은 공간을 갖도록 다수 개가 어레이로 배열되어 설치되어도 상부에 형성된 공기 덕트(25)에 의해 이 모듈(11) 사이의 공간에 공기의 양 및 흐름 속도가 증가된다. 그러므로, 모듈(11) 사이의 좁은 공간에 존재하는 열을 어레이 외부로 효율적으로 방출시켜 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

실제로 반도체장치 모듈(11)이 다수 개가 결합된 어레이에서 분리벽(27)이 형성되지 않은 공기 덕트(25)를 갖는 열확산장치(19)로 시뮬레이션한 결과 약 10℃(약 7%) 정도의 냉각 효과를 얻을 수 있었다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체장치 모듈은 인쇄회로기판의 다수 개의 접속단자가 형성된 일측 하부와 대응되는 타측 상부에 열확산판과 연결되는 중앙 부분을 중심으로 양 날개가 상부 방향으로 경사진 공기 덕트를 형성하여 인쇄회로기판의 폭 보다 넓은 폭, 즉, 인쇄회로기판 상부의 공기도 이 인쇄회로기판 쪽으로 가이드한다.

따라서, 본 발명은 모듈이 다수 개가 어레이로 배열되어 설치되어도 모듈 사이의 공기의 양 및 흐름 속도를 향상시켜 이 모듈 사이의 좁은 공간에 존재하는 열을 어레이 외부로 효율적으로 방출시킬 수 있으므로 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.

Claims (5)

1. 회로가 도시된 인쇄회로기판;

   상기 인쇄회로기판 상부면에 상기 회로와 전기적으로 연결되게 실장된 다수 개의 반도체패키지;

   상기 인쇄회로기판 일측 하부에 상기 회로를 통해 상기 반도체패키지과 전기적으로 연결되는 다수 개의 접속단자; 및

   상기 반도체패키지 및 인쇄회로기판의 하부면과 접촉되도록 2개가 대응되게 형성된 열확산판과 상기 인쇄회로기판의 타측 상부에 상기 열확산판과 연결되며 중앙 부분을 중심으로 양 날개가 상부 방향으로 경사진 새의 양측 날개 형상으로 형성된 공기 덕트로 이루어진 열확산장치;를 포함하며,

   상기 공기 덕트는, 상기 열확산판과 연결되는 중앙 부분을 중심으로 양 날개가 상부 방향으로 경사지게 형성된 소정 폭을 갖져 공기를 상기 인쇄회로기판 쪽으로 가이드하는 공기 가이드와, 상기 공기 가이드 하부의 상기 인쇄회로기판 연장선 상에 형성되어 공기 가이드에 의해 안내되는 공기를 상기 인쇄회로기판의 상부면 및 하부면으로 나누는 분리벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치 모듈.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 열확산장치가 알루미늄 또는 구리와 같은 열 전도 특성이 양호한 금속으로 한 몸체로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체장치 모듈.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 열확산장치는 상기 열확산판을 인쇄회로기판에 고정시키는 모듈랙을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치 모듈.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 덕트는 상기 공기 가이드의 끝단에 1/2 두께를 가져 인접하는 공기 가이드와 두께를 증가시키지 않으면서 중첩되게 하는 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치 모듈.

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