KR100909378B1 - 반도체용 방열판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체용 방열판에 관한 것으로서, 반도체 모듈 양면에 상호 대응되도록 부착되어 본 반도체 모듈이 발생시키는 열을 방출하는 방열판에 있어서,

상기 방열판은 상기 반도체 모듈과 부착되는 내부방열판과 본 내부방열판으로부터 일체로 형성되어 절곡되는 외부방열판으로 마련되며, 상기 내부방열판 및 외부방열판 사이에 공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 본 발명에 따른 반도체용 방열판은 방열판을 절곡시켜, 복층구조로 마련함으로써, 넓은 방열 면적을 가지는 바, 방열 효과를 향상시킬 수 있다.

방열판, 방열, 반도체 모듈

Description

반도체용 방열판 {HEAT SINK SPREADER FOR SEMICONDUCTOR}

본 발명은 반도체 모듈 양측에 부착되어 본 반도체 모듈로부터 발생되는 열을 방출하는 반도체용 방열판에 관한 것으로, 특히, 본 방열판의 방열면적을 넓혀 방열효율을 향상시킬 수 있는 반도체 방열판에 관한 것이다.

최근 들어 각종 산업 예를 들어, 전기 산업, 전자 산업, 정보 통신 산업 및 우주/항공 산업에 이르기까지 기술개발의 속도가 급격히 진행되면서 산업적으로 이용 가능한 제품의 성능은 월등히 향상되면서도 제품의 크기는 매우 콤팩트해지고 있는 추세이다.

한편, 메모리 계열 반도체 모듈의 저장 용량은 비약적으로 증가됐지만, 처리 속도는 상대적으로 크게 증가되지 않아 정보처리 시스템의 성능을 극대화하는 데 큰 지장을 초래하고 있으며, 이를 해결하기 위하여 정보처리 시스템에 캐쉬메모리 등을 주로 사용하여 정보처리 시스템의 성능을 극대화하고자 하지만 여전히 많은 부작용이 있다.

한편, 기존에 컴퓨터용 메모리로 광범위하게 사용되었던 SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)에 비해 동작 클럭이 400MHz ~ 800MHz(DDR 기술 적 용)으로 4 ~ 8 배정도의 높은 동작 클럭을 갖는 RDRAM(Rambus Random Access Memory)이나 DDR(Double Data Rate) SDRAM 은 고집적도, 빠른 처리 속도를 위해 반도체 칩 내부의 신호선의 배선폭 및 배선간 간격이 좁아졌기 때문에 내부 고유 저항이 크게 증가되며, 이로 인하여 작동시 매우 많은 열이 발생되었다.

더욱이, 고속화된 CPU의 클럭 속도에 부합코자 동작 클럭이 더욱 높아진 DDR3 RAM, DDR4 RAM 등 새로운 반도체들이 개발되고 있고, 이에 따른 반도체의 소비전력 및 전류 밀도증가에 따른 방열문제가 크게 대두되기 시작하였다.

따라서, 고속으로 작동하는 반도체 제품들은 공통적으로 열에 의한 제품의 성능 저하를 방지하기 위하여 발생한 열을 효과적으로 방출해야 하는 문제에 당면하고 있다.

현재, 반도체 모듈의 효과적인 방열을 위해서, 열 전도성이 우수한 구리(Cu)나 알루미늄(Al)으로 마련된 방열판들이 출시 되고 있고, 흑연시트를 반도체 모듈에 장착시킴으로써, 넓은 면적으로 열을 확산시켜 단위면적당 열을 저감시켜 외부로 방열하는 방법 또한 적용되어 출시되고 있다.

도 1 은 종래의 반도체용 방열판을 도시한 것으로 다수개의 램이 실장된 반도체 모듈(100)에 U 자형 단면구조를 갖는 열전도성이 우수한 금속판을 방열판(110)으로 장착시키고, 상기 반도체 모듈(100)과 상기 방열판(110)을 고정클립(120)을 이용하여 결합시킨다.

여기서, 상기 결합된 방열판(110)는 상기 반도체 모듈(100)에서 발생한 열을 외부로 방출시키는 역할과 동시에 상기 반도체 모듈(100)을 보호하는 지지체 역할 을 수행한다.

그러나, 종래의 반도체용 방열판은 단층구조로 형성되어, 협소한 방열면적을 가지므로, 방열판의 방열효과가 효율적이지 못한 문제점이 있었다.

또한, 실장되는 반도체 모듈의 위치를 고정해주는 위치결정부가 마련되지 않아 방열체와 반도체 모듈 간의 견고한 결합에 불편함이 있었다.

또한, 방열판 사이의 간격을 유지시키는 장치가 마련되지 않아 외부압력에 의한 반도체 모듈의 이상발생 가능성이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에 의해, 반도체용 방열판을 외부방열판과 내부방열판으로 이중 형성하여, 넓은 방열면적을 가지도록 함으로써, 방열판의 방열효과를 향상시킬 수 있는 반도체용 방열판을 제공할 수 있다.

또한, 실장되는 반도체 모듈의 위치를 고정해주는 위치결정부를 마련함으로써, 방열판과 반도체 모듈 간의 결합이 편리한 반도체용 방열판을 제공할 수 있다.

또한, 방열판 사이의 간격을 유지시키는 간격유지부를 마련하여 실장되는 반도체 모듈을 안전하게 보호할 수 있는 반도체용 방열판을 제공할 수 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 반도체 모듈 양면에 상호 대응되도록 부착되어 상기 반도체 모듈이 발생시키는 열을 방출하는 방열판에 있어서, 상기 방열판은 상기 반도체 모듈과 부착되는 내부방열판과 본 내부방열판으로부터 일체로 형성되어 절곡되는 외부방열판으로 마련되며, 상기 내부방열판 및 외부방열판 사이에 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체용 방열판에 의해 달성된다.

여기서, 상기 방열판은 양측면에 체결홈이 형성되는 제 1 방열판과 본 체결홈이 형성되는 부분과 대응되어 체결돌기가 형성되는 제 2 방열판으로 마련되어 상호 체결될 수 있다.

또한, 상기 내부방열판 및 외부방열판의 일측부에는 방열효율을 향상시키기 위한 다수의 방열편익이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 외부방열판은 하부의 일부분이 함몰되어 상기 내부방열판과 접촉되는 부분을 형성할 수 있다.

또한, 상기 내부방열판은 상기 반도체 모듈의 위치를 결정시키는 위치결정부를 추가적으로 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 내부방열판은 상기 제 1, 2 방열판 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 간격유지부를 추가적으로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 내부방열판은 상기 반도체 모듈과 접촉되는 부분에 본 반도체 모듈을 부착시키기 위한 방열테입 또는 방열패드 중의 어느 하나를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 방열판은 외부방열판의 폭이 내부방열판의 폭보다 짧게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제 1 방열판 및 제 2 방열판에는 클립고정홈이 형성되며, 본 클립고정홈에 체결되는 고정클립을 추가적으로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 외부방열판에는 다수의 방열개구가 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체용 방열판은, 본 방열판을 외부방열판과 내부방열판으로 이중 형성함으로써, 넓은 방열면적을 가지는 바, 뛰어난 방열효과를 발휘할 수 있다.

또한, 실장되는 반도체 모듈의 위치를 고정해주는 위치결정부를 마련하여 방 열판과 반도체 모듈 간의 결합이 편리한 효과를 발휘 할 수 있다.

또한, 방열판 사이의 간격을 유지시키는 간격유지부를 마련하여 실장되는 반도체 모듈을 안전하게 보호하는 효과를 발휘할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석 되어서는 안되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서의 기재된 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2 는 본 발명에 따른 반도체용 방열판과 반도체 모듈의 분해사시도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 반도체용 방열판과 반도체 모듈의 결합사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 반도체용 방열판과 반도체 모듈의 결합측면도이다.

도 2, 3, 4 를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체용 방열판은, 반도체 모듈(100) 양면에 상호 대응되도록 부착되어 상기 반도체 모듈(100)이 발생시키는 열을 방출하는 방열판(5)에 있어서, 본 방열판(5)은 상기 반도체 모듈(100)과 부착되 는 내부방열판(10)과 본 내부방열판(10)으로부터 일체로 형성되어 절곡되는 외부방열판(20)으로 마련되며, 상기 내부방열판(10) 및 외부방열판(20) 사이에 공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 방열판(5)은 금속 압축기술 및 가공기술에 의하여 마련되고, 열 전도성이 좋은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 또는 이들의 합금으로 마련될 수 있다.

더욱 바람직하게는, 규소(Si)와 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg)을 적정량으로 합금한 판재를 이용하여, 열 전도성, 강도, 도전성, 가공성이 우수한 방열판(5)으로 마련할 수 있다.

또한, 상기 방열판(5)은 상기 내부방열판(10)과 본 내부방열판(10)과 일체로 형성되어 절곡되는 외부방열판(20)으로 마련되므로, 상기 반도체 모듈(100)이 발생시키는 열에 대한 방열면적이 확대되어 종래의 방열판보다 높은 방열효율을 가지는 상기 방열판(5)을 제공할 수 있다.

여기서, 상기 방열판(5)은 양측면에 체결홈(12)이 형성되는 제 1 방열판(7)과 상기 체결홈(12)이 형성되는 부분과 대응되어 체결돌기(13)가 형성되는 제 2 방열판(8)으로 마련되어 상호 체결된다.

여기서, 상기 제 1 방열판(7)과 상기 제 2 방열판(8)의 사이에 상기 반도체 모듈(100)이 위치하며, 상기 제 1 방열판(7)에 형성되는 체결홈(12)과 상기 제 2 방열판(8)에 형성되는 체결돌기(13)의 결합으로 상기 제 1 방열판(7)과 제 2 방열판(8)은 체결된다.

여기서, 상기 제 1, 2 방열판(7, 8)이 형성하는 각각의 내부방열판(10)은 상기 반도체 모듈(100)과 접촉하는 부분에 본 반도체 모듈(100)을 부착시키며, 방열역할을 수행하는 방열테잎(40) 또는 방열패드(40) 중의 어느 하나를 포함한다.

상기 방열테잎(40) 또는 방열패드(40)는 상기 반도체 모듈(100)에서 발생되는 열을 효율적으로 상기 방열판(5)으로 전도시킬 뿐 아니라 상기 반도체 모듈(100)과 본 방열판(5)과의 접착 유지 역할도 수행한다.

여기서, 상기 반도체 모듈(100)에서 발생되는 열은 상기 방열테입(40) 또는 방열패드(40)로 흡수되고, 상기 내부방열판(10) 및 상기 외부방열판(20)으로 전달되어 방출된다.

또한, 상기 내부방열판(10)은 상기 반도체 모듈(100)의 위치를 결정시키는 위치결정부(19)를 추가적으로 포함할 수 있다.

상기 위치결정부(19)는 상기 내부방열판(10)에서 내측으로 돌출형성되며, 부착 되어질 상기 반도체 모듈(100)의 위치를 걸림 고정 시킴으로써, 상기 제 1, 2방열판(7, 8)과 반도체 모듈(100)의 결합을 용이하게 하고, 본 반도체 모듈(100)의 내부유동을 방지하는 역할을 수행한다.

또한, 상기 내부방열판(10)은 상기 제 1, 2 방열판(7, 8) 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 간격유지부(17)를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 간격유지부(17)는 상기 제 1, 2 방열판(7, 8)과 상기 반도체 모듈(100)이 결합된 상태에서, 외부압력에 의한 제 1, 2 방열판(7, 8)의 변형을 방지하고, 내부에 부착 되어진 상기 반도체 모듈(100)을 보호하는 역할을 수행한다.

여기서, 상기 내부방열판(10) 및 외부방열판(20)은 일측부에 방열효율을 향상시키는 다수의 방열편익(30)이 형성될 수 있다.

상기 다수의 방열편익(30)은 상기 내부방열판(10) 및 외부방열판(20) 사이의 공간에 대한 공기 유입을 더욱 원활히 유도하며, 상기 내부방열판(10) 및 외부방열판(20)의 방열 면적을 증가시켜 방열효율을 향상시키는 역할을 수행한다.

또한, 상기 외부방열판(20)은 하부의 일부분이 함몰(70)되어 상기 내부방열판(10)과 접촉되는 부분을 형성하도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 외부방열판(20)의 일부분을 함몰(70)시키는 것은 본 외부방열판(20)에 영구변형을 발생시킴으로써, 상기 방열판(5)의 굽힘에 대한 저향력을 더욱 크게 하기 위한 것이며, 도시한 바와 같이, 대략 사각형상으로 접촉부분이 마련될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 형상으로 접촉부분을 마련할 수 있다.

도 5 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열판과 반도체 모듈의 분해사시도이며, 도 6 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열판과 반도체 모듈의 결합사시도이다.

도 5 및 6 을 참조하면, 반도체 모듈(100)에 부착되는 내부방열판(10)과 본 내부방열판(10)으로부터 절곡되는 외부방열판(20)으로 이루어진 방열판(5)에서, 외부방열판(20)의 폭(D1)이 내부방열판(10)의 폭(D2)보다 짧은 형상으로 마련된 반도체용 방열판이 도시되었다.

상기와 같이 마련되는 방열판(5)은 외부방열판(20)의 방열면적이 줄어듬에 따라 방열효율은 다소 감소할 수 있으나, 상기 방열판(5)을 마련함에 있어서, 본 방열판(5)을 이루는 원자재량의 감소로 인한 생산단가 절감 효과를 얻을 수 있다.

또한, 제 1 방열판(7) 및 제 2 방열판(8)의 결합에 있어서, 체결홈(12)및 체결돌기(13)을 이용한 체결방법 외에, 고정클립(50)을 추가적으로 마련하고, 제 1, 2 방열판(7, 8)에 상기 고정클립(50)과 대응되는 클립고정홈(80)을 마련함으로써, 상기 방열판(5)은 더욱 견고하게 체결될 수 있다.

여기서, 상기 외부방열판(20)에는 상기 내부방열판(10)의 일부분을 공기에 노출시키는 방열개구(60)를 다수 형성함으로써, 상기 방열판(5)의 방열효율을 향상시킬 수 있다.

여기서, 상기 방열판(5)의 나머지 구성요소들은 도 2, 3, 4 를 참조하여 설명한 구성요소와 동일하므로, 동일 구성요소에 대한 설명은 전술한 설명으로 갈음한다.

도 1 은 종래기술의 반도체용 방열판과 반도체 모듈의 결합사시도이며,

도 2 는 본 발명에 따른 반도체용 방열판과 반도체 모듈의 분해사시도이며,

도 3 은 본 발명에 따른 반도체용 방열판과 반도체 모듈의 결합사시도이며,

도 4 는 본 발명에 따른 반도체용 방열판과 반도체 모듈의 결합측면도이며,

도 5 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체용 방열판과 반도체 모듈의 분해사시도이며,

도 6 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체용 방열판과 반도체 모듈의 결합사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

5 : 방열판 7 : 제 1 방열판

8 : 제 2 방열판 10 : 내부방열판

12 : 체결홈 13 : 체결돌기

17 : 간격유지부 19 : 위치결정부

20 : 외부방열판 30 : 방열편익

40 : 열계면재 100 : 반도체 모듈

Claims (10)

1. 반도체 모듈(100) 양면에 상호 대응되도록 부착되어 본 반도체 모듈(100)이 발생시키는 열을 방출하는 방열판(5)에 있어서,

   상기 방열판(5)은 상기 반도체 모듈(100)과 부착되는 내부방열판(10)과 본 내부방열판(10)으로부터 일체로 형성되어 절곡되는 외부방열판(20)으로 마련되며, 상기 내부방열판(10) 및 외부방열판(20) 사이에 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체용 방열판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 방열판(5)은 양측면에 체결홈(12)이 형성되는 제 1 방열판(7)과 본 체결홈(12)이 형성되는 부분과 대응되어 체결돌기(13)가 형성되는 제 2 방열판(8)으로 마련되어 상호 체결되는 것을 특징으로 하는 반도체용 방열판.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 내부방열판(10) 및 외부방열판(20)의 일측부에는 방열효율을 향상시키기 위한 다수의 방열편익(30)이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체용 방열판.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 외부방열판(20)은 하부의 일부분이 함몰(70)되어 상기 내부방열판(10) 과 접촉되는 부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체용 방열판.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 내부방열판(10)은 상기 반도체 모듈(100)의 위치를 결정시키는 위치결정부(19)를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체용 방열판.
6. 제 2 또는 5 항에 있어서,

   상기 내부방열판(10)은 상기 제 1, 2 방열판(7, 8) 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 간격유지부(17)를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체용 방열판.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 내부방열판(10)은 상기 반도체 모듈(100)과 접촉되는 부분에 본 반도체 모듈(100)을 부착시키기 위한 방열테입(40) 또는 방열패드(40) 중의 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체용 방열판.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 방열판(5)은 외부방열판(20)의 폭(D1)이 내부방열판(10)의 폭(D2)보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체용 방열판.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1 방열판(7) 및 제 2 방열판(8)에는 클립고정홈(80)이 형성되며, 본 클립고정홈(80)에 체결되는 고정클립(50)을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체용 방열판.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 외부방열판(20)에는 다수의 방열개구(60)가 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체용 방열판.

Images