KR100965269B1 - 전자부품 방열장치 및 이를 채용한 메모리모듈 - Google Patents

Abstract

전자부품에서 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있는 구조의 전자부품 방열장치 및 이를 채용한 메모리모듈이 개시되어 있다.

이 개시된 메모리모듈은, 회로기판과; 회로기판 상의 적어도 일측에 실장된 발열 소자와; 회로기판에 배치되어, 발열 소자에서 발생된 열을 방열하는 방열판과; 방열판을 지지하며, 방열판을 보조하여 방열판으로부터 흡열된 열을 외부로 방열하는 금속 재질의 지지방열부재를 포함하고, 지지방열부재는 서펜타인 형상을 갖고 'U'자 형상의 단면을 갖는 선형 구조물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자부품 방열장치 및 이를 채용한 메모리모듈{DISSIPATING DEVICE OF ELECTRONIC ELEMENT AND MEMORY MODULE EMPLOYING THE DISSIPATING DEVICE}

본 발명은 전자부품 방열장치 및 이를 채용한 메모리모듈에 관한 것으로서, 상세하게는 전자부품에서 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있는 구조의 전자부품 방열장치 및 이를 채용한 메모리모듈에 관한 것이다.

컴퓨터 시스템 등에 적용되는 메인 메모리의 기억용량 및 처리속도를 증가시키기 위한 노력이 지속적으로 이루어지고 있다.

메인 메모리의 기억 용량을 증가시키기 위하여, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)에 복수의 메모리 칩이 탑재된 메모리모듈이 사용되고 있다.

이 메모리모듈은 메모리 칩이 PCB의 한쪽 면 또는 양쪽 면에 설치되는지에 따라, 싱글 인-라인 메모리모듈(Single In-lined Memory Module; SIMM)과 듀얼 인-라인 메모리모듈(Dual In-lined Memory Module; DIMM)로 구분된다. SIMM은 PCB의 한쪽 면에만 메모리 칩이 설치된 모듈이고, DIMM은 PCB의 양쪽 면 모두에 메모리 칩이 설치된 모듈이다.

또한, 메인 메모리 용량을 늘리기 위한 방안으로, DIMM 구조 적용, 마더보드 에 마련된 메모리 슬롯 수의 증가, 메모리모듈 당 메모리 칩 수의 증가 및 메모리 칩의 클럭 주파수 향상 등이 요구된다. 한편, 메모리 슬롯의 수를 증가시키면 신호 전송 경로 상에 걸리는 부하가 증가되어 신호 전송이 취약해지게 되고, 메모리 클럭 주파수를 증가시키면 메모리가 가지는 타이밍 마진이 줄어들게 되어 전송 효율이 떨어지는 단점이 있다.

이와 같은 단점을 극복한 풀리 버퍼드 DIMM(Fully Buffered DIMM, FBDIMM)이 제안된 바 있다. 이 FBDIMM은 메모리모듈에 에이엠비(Advanced Memory Buffer: AMB) 로직 칩을 포함한다. 이 AMB 로직 칩은 메모리 컨트롤러로부터 메모리 커맨드, 데이터를 포함하는 패킷 형태의 신호들을 제공받아 각 메모리 칩으로 제공하고, 복수의 메모리 칩 각각에서 출력된 데이터를 패킷화하여 상기 메모리 컨트롤러로 제공한다. 이로 인하여, AMB에 높은 부하가 집중되므로, 동작시 AMB에서 높은 열이 발생된다. 이는 AMB의 수명을 단축시키고 AMB의 주변 회로의 동작 신뢰성에 악영향을 미치므로, AMB로부터 고열을 신속하게 외부로 방출시킬 것이 요구된다.

상기한 메모리모듈에 적용되는 방열장치의 일 예로서 종래에는 히트싱크(heat sink)형 방열장치가 개시된 바 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 메모리모듈 방열장치는 메모리모듈(1)의 양면 각각에 열전도성 접착패드(3)를 통하여 접착되는 제1 및 제2방열판(5a)(5b)과, 상기 제1 및 제2방열판(5a)(5b)을 고정하는 클립(7)을 포함한다. 따라서, 메모리모듈(1)에서 방출된 열은 접착패드(3)를 통하여 제1 및 제2방열판(5a)(5b)에 전도되고, 자연 냉각에 의하여 방열된다.

한편, 종래의 메모리모듈 방열장치는 방열판 표면에서의 방열에만 의존한다는 단점이 있다. 또한, 상기 클립(7)은 제1 및 제2방열판(5a)(5b)을 고정하는데 주된 기능이 있는 것으로, 방열에 실질적인 도움을 주지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 감안하여 안출된 것으로서, 방열판을 지지함과 아울러 방열판을 보조하여 방열할 수 있도록 된 구조의 전자부품 방열장치 및 이를 채용한 메모리모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 회로기판과, 이 회로기판의 적어도 일측에 실장된 발열 소자를 포함하는 전자부품을 방열하는 전자부품 방열장치에 있어서,

상기 회로기판에 배치되어, 상기 발열 소자에서 발생된 열을 방열하는 방열판과; 상기 방열판을 상기 회로기판에 대해 지지하며, 상기 방열판으로부터 전달된 열을 외부로 방열하는 금속 재질의 지지방열부재를 포함하고, 상기 지지방열부재는 서펜타인 형상을 갖고 ‘U’자 형상의 단면을 갖는 선형 구조물을 포함한다.

여기서, 상기 지지방열부재는 히트 파이프를 포함할 수 있다.

상기 방열판에는 상기 지지방열부재의 상기 흡열부가 결합되는 결합홈이 형성될 수 있다.

상기 지지방열부재는, 상기 회로기판의 양측에 배치되어 상기 방열판을 지지 하며, 상기 방열판으로부터 열을 흡수하는 흡열부와; 상기 흡열부에서 연장되어 상기 방열판으로부터 이격되게 배치되며, 상기 방열판으로부터 전달된 열을 외부로 방열하는 방열부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 지지방열부재는 상기 방열판을 상기 회로기판에 대해 탄성적으로 지지할 수 있다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체 모듈은, 회로기판과; 상기 회로기판 상의 적어도 일측에 실장된 발열 소자와; 상기 회로기판에 배치되어, 상기 발열 소자에서 발생된 열을 방열하는 방열판과; 상기 방열판을 상기 회로기판에 대해 지지하며, 상기 방열판으로부터 전달된 열을 방열하는 금속 재질의 지지방열부재를 포함하고, 상기 지지방열부재는 서펜타인 형상을 갖고 ‘U’자 형상의 단면을 갖는 선형 구조물을 포함한다.

여기서, 상기 지지방열부재는 히트 파이프를 포함할 수 있다.

상기 방열판에는 상기 지지방열부재가 결합되는 결합홈이 형성될 수 있다.

상기 지지방열부재는, 상기 회로기판의 양측에 배치되어 상기 방열판을 지지하며, 상기 방열판으로부터 열을 전달받는 흡열부와; 상기 흡열부에서 연장되어 상기 방열판으로부터 이격되게 배치되며, 상기 방열판으로부터 전달된 열을 방열하는 방열부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 지지방열부재는 상기 방열판을 상기 회로기판에 대해 탄성적으로 지지할 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 전자부품 방열장치 및 이를 채용한 반도체모듈은 흡열부와 방열부를 포함하는 선형 구조물로 된 지지방열부재를 통하여 방열판을 지지함과 아울러 전자부품에서 발생된 열을 추가적으로 방열함으로써 방열 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 지지방열부재로서, 히트 파이프를 채용하는 경우는 잠열수송을 통하여 방열을 수행하므로, 단순한 열전도 방식에 의하여 열을 방열하는 구조에 비하여 방열 효율을 크게 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자부품 방열장치 및 이를 채용한 메모리모듈을 상세히 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 4 각각은 본 발명의 실시예에 따른 전자부품 방열장치를 보인 분리 사시도, 부분사시도 및 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 전자부품 방열장치가 적용되는 전자부품은 회로기판(11)과, 이 회로기판(11)의 적어도 일측에 실장된 발열 소자(13)를 포함한다. 상기 발열 소자(13)는 작동시 발열을 발생하는 소자로서, 예컨대 발열 소자일 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전자부품 방열장치는 상기 회로기판(11)의 적어도 일측에 배치된 방열판(15)과, 상기 방열판(15)을 지지하는 지지방열부재(20)를 포함한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전자부품 방열장치는 상기 회로기판(11)의 적어도 일측에 배치된 방열판(15)과, 상기 방열판(15)을 회로기판(11)에 대해 지지하는 지지방열부재(20)를 포함한다.

방열판(15)은 상기 발열 소자(13)에서 발생된 열을 일차적으로 전달받아 외부로 방열하는 것으로, 상기 발열 소자(13)가 마련된 상기 회로기판(11)의 측면에 설치된다. 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이 회로기판(11)의 양면 각각에 배치된 제1 및 제2방열판(15a)(15b)을 포함한다.

상기 지지방열부재(20)는 상기 제1 및 제2방열판(15a)(15b)을 상기 회로기판(11)의 양측 각각에 지지함과 아울러, 상기 방열판(15)을 보조하여 상기 방열판(15)으로부터 전달된 열을 외부로 방열한다.

상기 지지방열부재(20)의 형상을 살펴보면, 선형 구조물을 서펜타인(serpentine) 형상 및 ‘U’자 형상으로 절곡한 구조를 가진다. 즉, 상기 지지방열부재(20)는 금속 재질의 선형 구조물을 포함하여 이루어진 것으로서, 그 형상은 도 5에 도시된 바와 같이 선형 구조물을 서펜타인 형상으로 구부러지게 마련한 다음, 이를 중심선 A를 따라 단면을 ‘U’자형으로 절곡함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 중심선 A는 필요에 따라 중심으로부터 편향되게 적절한 거리만큼 이동할 수 있다.

이와 같이, 지지방열부재(20)를 형성함으로써, ‘U’자 형상의 구조를 통하여 방열판(15)을 지지할 수 있고, 서펜타인 형상을 통하여 방열판(15)과의 접촉 면적을 확장함으로써 부가적인 방열 효과를 향상시킬 수 있다.

기능별로 살펴볼 때, 지지방열부재(20)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 흡열부(21)와 방열부(25)를 포함한다.

흡열부(21)는 도 5에 도시된 서펜타인 형상 구조물의 양측부에 의하여 형성되는 영역으로, 상기 회로기판(11)의 양측에 위치되어 상기 방열판(15)을 지지하며, 상기 방열판(15)으로부터 열을 전달받는다.

지지방열부재(20)의 ‘U’자 형상은 흡열부(21)가 방열판(15)을 클립과 같이 회로기판(11)에 대해 탄성적으로 지지할 수 있도록 적절히 변형될 수 있다.

여기서, 상기 방열판(15)의 지지을 돕기 위하여, 상기 방열판(15)에는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 흡열부(21)가 인입되도록 결합홈(15c)이 형성될 수 있다. 이에 의해 방열판(15)과 흡열부(21) 사이의 결합을 안정되게 유지할 수 있다. 또한 이러한 구조에 따라 흡열부(21)와 방열판(15) 사이의 접촉면적을 넓게 하여 방열판(15)으로부터 상기 지지방열부재(20)로의 열전도를 증가시킬 수 있다.

상기 방열부(25)는 상기 흡열부(21)에서 연장되어 상기 흡열부(21)에서 전달된 열을 외부로 방열한다. 이 방열부(25)는 도 5에 도시된 서펜타인 형상 구조물의 중앙부에 형성되는 영역으로, 도 3에 도시된 바와 같이 방열판(15)으로부터 이격되게 배치된다.

지지방열부재(20)의 재질을 살펴볼 때, 상기 지지방열부재(20)는 열전도도가 높은 구리, 알루미늄 또는 이들의 합금 등의 금속 소재로 된 금속 와이어로 구성될 수 있다. 이는 상기 지지방열부재(20)가 상기 방열판(15)으로부터 열을 빠른 속도로 전달받아 외부로 방열하기 위함이다.

지지방열부재(20)는 히트 파이프로 구성될 수 있다. 히트 파이프의 예로서, 상변환 방식을 이용한 소결형 히트 파이프와, 일명 진동세관형 히트 파이프로 지칭되는 유체동압형 히트 파이프가 있다.

본 발명은 지지방열부재(20)로서 도 3에 도시된 바와 같은 구조의 유체동압형 히트 파이프를 채용할 수 있다. 이 경우, 방열 효율을 향상시킴과 아울러, 히트 파이프가 차지하는 공간을 최소화할 수 있다는 이점이 있다.

이하, 상기한 유체동압형 히프 파이프의 기본적인 동작원리를 살펴보기로 한다.

도 3을 참조하면, 상기 지지방열부재(20)를 구성하는 히트 파이프(30) 내에는 유동 가능한 작동유체(31)와 기포(35)가 소정 비율로 주입되어 있으며, 세관을 형성하는 파이프는 밀폐된 구조를 가진다. 이 히트 파이프는 작동유체(31) 및 기포(35)의 부피팽창 및 응축에 의하여 열을 잠열 형태로 대량으로 수송하는 열전달 메커니즘을 가진다.

기본적인 원리를 살펴보면, 상기 흡열부(21)에서는 흡수된 열량만큼 핵비등(Nucleate Boiling)이 일어나면서 상기 흡열부(21)에 위치된 기포(35)가 부피 팽창을 하게 된다. 이때 상기 파이프는 일정한 내부 체적을 유지하므로, 상기 흡열부(21)에 위치된 기포들이 부피 팽창을 한 만큼 상기 방열부(25)에 위치된 기포들은 수축하게 된다. 따라서 흡열부(21) 및 방열부(25) 내의 압력 평형상태가 붕괴되면서, 히트 파이프는 상기 작동유체(31) 및 기포(35)의 진동을 포함한 유동을 수반하게 되고, 기포(35)의 체적 변화에 의한 온도의 승강에 의하여 잠열 수송을 함으 로써 방열 기능을 수행한다. 이 유체동압형 히트 파이프는 소결형 히트 파이프와는 달리 윅(wick)을 포함하지 않으므로 제작이 용이하다. 또한, 설치 방향 상의 제약이 없으므로, 반드시 방열부가 흡열부의 하부에 위치되어야 하는 구조의 서모사이폰(thermosyphon)식 히트 파이프에 비하여 설치 상의 제약이 적다는 이점이 있다. 또한, 히트싱크형 방열장치와는 열수송 방식을 달리하므로, 히트 파이프 자체의 구조적 한계에 의한 크기 제약을 받지 않으므로, 발열 소자(13)의 종류나 형상에 따라 그 크기를 다양화 할 수 있다.

또한, 본 발명은 회로기판(11)과 방열판(15) 사이에 마련된 열전도성 접착패드(17)를 더 포함할 수 있다. 상기 접착패드(17)는 회로기판(11)의 측면에 방열판(15)을 접착하는 것으로, 발열 소자(13)에서 발생된 열을 방열판(15)으로 전도한다.

본 실시예에 있어서, 지지방열부재(20)의 예로서 단일의 선형 구조물을 예로 들어 나타내었으나, 이는 예시적인 것에 불과한 것으로 이에 한정되는 것은 아니며, 둘 이상의 선형 구조물을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전자부품 방열장치는 흡열부와 방열부로 구분되는 선형 구조물로 된 지지방열부재를 통하여, 방열판을 지지함과 아울러 전자부품에서 발생된 열을 방열판을 보조하여 추가적으로 방열함으로써 방열 효율을 향상시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 메모리모듈을 보인 분리 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메모리모듈은 회로기판(41)과, 이 회로기판의 적어도 일측에 실장된 발열 소자(43)와, 회로기판(41)의 적어도 일측에 배치된 방열판(45)과, 상기 방열판(45)을 회로기판(41)에 대해 지지하는 지지방열부재(50)를 포함한다. 상기 발열 소자(43)는 메모리 칩(43a), 에이엠비(Advanced Memory Buffer: AMB) 로직 칩(43b) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

방열판(45)은 발열 소자(43)에서 발생된 열을 일차적으로 전달받아 외부로 방열하는 것으로, 상기 발열 소자(43)가 마련된 상기 회로기판(41)의 측면에 설치된다. 바람직하게는 회로기판(41)의 양면 각각에 배치된 제1 및 제2방열판(45a)(45b)을 포함한다.

지지방열부재(50)는 제1 및 제2방열판(45a)(45b)을 상기 회로기판(41)의 양측 각각에 지지함과 아울러, 상기 방열판(45)을 보조하여 상기 방열판(45)으로부터 전달된 열을 외부로 방열한다. 상기 지지방열부재(50)는 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명된 지지방열부재(20)와 실질상 동일하므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명은 상기 회로기판(41)과 상기 방열판(45) 사이에 마련된 열전도성 접착패드(47)를 더 포함할 수 있다. 상기 접착패드(47)는 상기 회로기판(41)의 측면에 상기 방열판(45)을 접착하는 것으로, 상기 발열 소자(43)에서 발생된 열을 상기 방열판(45)으로 전도한다.

본 발명의 실시예에 따른 반도체모듈은 흡열부와 방열부로 구분되는 선형 구조물로 된 지지방열부재를 포함함으로써, 방열판을 지지함과 아울러 전자부품에서 발생된 열을 추가적으로 방열함으로써 방열 효율을 향상시킬 수 있다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

도 1은 종래의 메모리모듈 방열장치를 보인 분리 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자부품 방열장치를 보인 분리 사시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자부품 방열장치의 부분 사시도.

도 4는 도 3의 단면도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전자부품 방열장치의 지지방열부재의 형상을 설명하기 위한 개략적인 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 반도체모듈을 보인 분리 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11, 41: 회로기판 13, 43: 발열 소자

15, 45: 방열판 17, 47: 접착패드

20, 50: 지지방열부재 21: 흡열부

25: 방열부 30: 히트 파이프

31: 작동유체 35: 기포

43a: 메모리 칩 43b: AMB 메모리 칩

Claims (10)

1. 회로기판과, 이 회로기판의 적어도 일측에 실장된 발열 소자를 포함하는 전자부품에 사용되는 전자부품 방열장치에 있어서,

   상기 회로기판에 배치되어, 상기 발열 소자에서 발생된 열을 방열하는 방열판과;

   상기 방열판을 상기 회로기판에 대해 지지하며, 상기 방열판으로부터 전달된 열을 방열하는 금속 재질의 지지방열부재를 포함하고,

   상기 지지방열부재는, 서펜타인 형상을 갖고 ‘U’자 형상의 단면을 갖는 선형 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 방열장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 지지방열부재는 히트 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 방열장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 방열판에는 상기 지지방열부재가 결합되는 결합홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자부품 방열장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 지지방열부재는,

   상기 회로기판의 양측에 배치되어 상기 방열판을 지지하며, 상기 방열판으로부터 열을 전달받는 흡열부와;

   상기 흡열부에서 연장되어 상기 방열판으로부터 이격되게 배치되며, 상기 방열판에서 전달된 열을 방열하는 방열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 방열장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 지지방열부재는 상기 방열판을 상기 회로기판에 대해 탄성적으로 지지하는 것을 특징으로 하는 전자부품 방열장치.
6. 메모리모듈에 있어서,

   회로기판과;

   상기 회로기판 상의 적어도 일측에 실장된 발열 소자와;

   상기 회로기판에 배치되어, 상기 발열 소자에서 발생된 열을 방열하는 방열판과;

   상기 방열판을 상기 회로기판에 대해 지지하며, 상기 방열판으로부터 전달된 열을 외부로 방열하는 금속 재질의 지지방열부재를 포함하고,

   상기 지지방열부재는, 서펜타인 형상을 갖고 ‘U’자 형상의 단면을 갖는 선형 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리모듈.
7. 제6항에 있어서,

   상기 지지방열부재는 히트 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리모듈.
8. 제6항에 있어서,

   상기 방열판에는 상기 지지방열부재가 결합되는 결합홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 메모리모듈.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 지지방열부재는,

   상기 회로기판의 양측에 위치되어 상기 방열판을 지지하며, 상기 방열판으로부터 열을 전달받는 흡열부와;

   상기 흡열부에서 연장되어 상기 방열판으로부터 이격되게 배치되며, 상기 방열판으로부터 전달된 열을 방열하는 방열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리모듈.
10. 제9항에 있어서,

    상기 지지방열부재는 상기 방열판을 상기 회로기판에 대해 탄성적으로 지지하는 것을 특징으로 하는 메모리모듈.

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