KR101156655B1 - 반도체 모듈 및 반도체 모듈용 방열판 - Google Patents

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Abstract

회로 기판(11)의 양면에 반도체 소자(17)가 탑재되고, 반도체 소자를 덮도록 회로 기판의 양면에 방열판(12a, 12b)이 설치되는 반도체 모듈(10)에 있어서, 회로 기판(11)에 방열판(12a, 12b)을 부착하는 결합 구멍이 형성되고, 회로 기판(11)의 양면에 부착된 방열판(12a, 12b)의 쌍방에 반도체 소자(17)를 수납하는 수납 오목부(18)가 각각 설치되고, 결합 구멍이 형성되는 부위와 중첩하는 쌍방의 방열판의 위치에 결합 모서리부(25)가 설치되고, 또한 결합 모서리부(25)에는 결합 구멍이 배치되도록 코킹에 의해 쌍방의 방열판(12a, 12b)을 회로 기판(11)에 고정하기 위한 고정 부재(20)가 방열판(12a, 12b)과 일체적으로 설치된다.
감합 돌기, 감합 구멍, 수납 오목부, 방열판, 반도체 모듈

Description

반도체 모듈 및 반도체 모듈용 방열판{SEMICONDUCTOR MODULE AND SEMICONDUCTOR MODULE HEAT RADIATION PLATE}
도 1의 (a)는 본 발명에 따른 반도체 모듈의 구성을 나타내는 평면도.
도 1의 (b)는 본 발명에 따른 반도체 모듈의 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 회로 기판의 단변부의 구조를 확대해서 나타내는 설명도.
도 3의 (a)는 방열판의 결합 구조를 나타내는 평면도.
도 3의 (b), 도 3의 (c)는 방열판의 결합 구조를 나타내는 부분 단면도.
도 4의 (a)는 회로 기판에 방열판을 부착한 상태에서의 결합 구조를 나타내는 평면도.
도 4의 (b)는 회로 기판에 방열판을 부착한 상태에서의 결합 구조를 나타내는 단면도.
도 5의 (a) 내지 도 5의 (d)는 방열판에 감합 돌기(fitting projection)를 형성하는 공정을 나타내는 설명도.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (f)는 방열판에 감합 구멍(fitted hole)을 형성하는 공정을 나타내는 설명도.
도 7은 반도체 모듈을 조립하는 방법을 나타내는 설명도.
도 8은 방열판을 부착한 상태를 나타내는 단면도.
도 9는 방열판을 부착한 상태를 나타내는 단면도.
도 10은 반도체 모듈의 다른 실시예의 단면도.
도 11은 방열판을 회로 기판에 부착하는 종래 방법을 나타내는 부분단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10…메모리 모듈 11…회로 기판
12, 12a, 12b…금속판 16…리벳
17…반도체 메모리 18…수납 오목부
19…카드에지 커넥터(card-edge connector) 20…고정 부재
21…감합 돌기 22…제 2 돌기
22a, 23a, 31a, 34a…단차 23…제 1 돌기
25…결합 모서리부 28…열전도 테이프
29…노치(notch) 30…감합 구멍
31…돌기부 33…관통 구멍
본 발명은 메모리 모듈(memory module) 등과 같은 반도체 모듈 및 이 모듈에 이용된 반도체 모듈용 방열판에 관한 것이다.
종래의 반도체 모듈의 구성에 대해서, PC 등에 사용된 확장 또는 증설용 메모리 모듈을 예로서 설명한다. 도 11은 방열판으로서 금속판(36a, 36b)을 갖는 메모리 모듈(15)의 부분 단면도를 나타낸다. 메모리 모듈(15)은 회로 기판(11)의 양측이 금속판(36a, 36b) 사이에 끼워지고, 그 다음 회로 기판(11)에 금속판(36a, 36b)을 고정하는 구조로 된다. 회로 기판(11)의 양면에 복수의 반도체 메모리(17)를 각각 탑재한다. 반도체 메모리(17)로부터 열방산성을 개선하기 위한 열전도 테이프(28)가 반도체 메모리(17)와 금속판(36a, 36b) 사이에 각각 개재된다.
회로 기판(11)의 평면 형상은 대략 장방형으로 형성되고, 한쪽 장변을 따라, 외부 장치와의 전기적 접속을 위한 카드에지 커넥터(card-edge connector)가 설치되어 있다.
회로 기판(11)에 장착된 금속판(36a, 36b)은 카드에지 커넥터가 형성되어 있는 영역을 제외한 회로 기판(11)에 탑재된 반도체 메모리(17)의 탑재 영역 전체를 덮도록 거의 장방형으로 형성된다. 금속판(36a, 36b)에, 반도체 메모리(17)의 뒷면이 접촉하는 깊이의 수납 오목부(18)가 각각 형성된다. 금속판(36a, 36b)은 수납 오목부(18)의 비아 주변부에서만 회로 기판(11)과 접촉하고, 따라서 금속판(36a, 36b)은 이들 비아 주변부에서 회로 기판(11)에 고정된다.
도 11에 나타낸 메모리 모듈(15)에서는, 금속판(36a, 36b)에 설치된 관통 구멍(13a, 13b)과 회로 기판(11)에 설치된 결합 구멍(14)이 상호 정렬되고, 관통 구멍(13a, 13b)과 결합 구멍(14)에 리벳(16)을 각각 삽입한 후, 리벳(16)의 양단을 압착시켜서 금속판(36a, 36b)과 회로 기판(11)을 함께 고정한다.
이러한 리벳을 이용하여 회로 기판상에 방열판을 장착 방법은, 예를 들면 일본 특허문헌 제2002-134970호에 기재된 전자 제어 장치에도 채용되어 있다.
상술한 바와 같이, 리벳(16)을 이용하여, 반도체 메모리(17)가 탑재되는 회로 기판(11) 상에 금속판(36a, 36b)을 부착함으로써, 방열판을 갖는 반도체 모듈을 형성하는 방법은, 반도체 모듈을 구성하는 부품 수가 증가하고 또한 리벳고정 조작이 번잡하다는 문제를 갖고 있다.
이 경우, 리벳 고정에 의해 금속판(방열판)을 부착하는 방법과는 다른 방법으로써, 회로 기판을 금속판 사이에 낀 상태에서 U자형의 클립을 이용해서, 회로 기판의 양측에 배치된 금속판을 외측으로부터 끼움으로써, 회로 기판에 금속판을 부착하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법의 경우에는, 회로 기판과 금속판 사이의 정렬을 정확하게 할 수 없다고 하는 문제가 있다.
본 발명은, 이하 방열판을 갖는 반도체 모듈의 조립 조작을 용이하게 할 수 있고 방열성이 우수한 반도체 모듈도 구성할 수 있는 반도체 모듈용 방열판, 및 이 방열판을 이용한 반도체 모듈을 기술한다.
이하 본 발명의 실시예를 기술한다. 반도체 모듈은 회로 기판, 회로 기판의 양면에 탑재된 반도체 소자, 및 반도체 소자를 덮도록 회로 기판의 양면에 설치된 방열판으로 이루어진다. 회로 기판은 방열판을 부착하는 결합 구멍을 갖는다. 각각의 방열판은 반도체 소자가 수납되는 수납 오목부를 갖는다. 각각의 방열판은 결합 구멍이 형성되는 위치와 중첩되는 위치에 결합 모서리부를 갖는다. 각각의 방열판은 결합 구멍과 위치 맞춤하도록 코킹(caulking)에 의해 양 방열판을 회로 기판에 고정하기 위해서 결합 모서리부에 방열판과 일체적으로 형성되는 고정 부재를 갖는다.
여기서, 회로 기판에 탑재된 반도체 소자는 반도체 소자를 수지 밀봉한 상태에서 탑재하는 경우를 포함한다. 또한, 방열판을 부착하는 결합 구멍의 개념은 회로 기판을 관통해서 설치되는 관통 구멍 이외에, 회로 기판의 단부 모서리를 절단해서 형성된 노치(notch)를 포함한다.
또한, 결합 모서리부는 수납 오목부의 외측에서 회로 기판의 기판면 내에 설치될 수 있다. 따라서, 방열판이 부착되는 반도체 모듈을 조밀하게 조립할 수 있다.
또한, 고정 부재는 방열판 중 하나에 감합 돌기로서 형성될 수 있고, 방열판 중 다른 하나에 감합 돌기와 맞물리는 감합 구멍으로서 형성될 수 있다. 따라서, 방열판은 코킹에 의해 회로 기판에 용이하게 부착될 수 있다. 또한, 방열판에 감합 돌기 및 감합 구멍을 형성하는 공정은 방열판을 가공하는 일련의 가공 공정의 하나로서 실행될 수 있다.
또한, 결합 구멍은 배치 위치가 회로 기판의 앞뒷면에 공통이 되는 쌍을 이루는 배치로서 복수 형성될 수 있고, 쌍을 이루는 배치로서 하나의 결합 구멍에 대응하게 형성된 고정 부재와 쌍을 이루는 배치로서 다른 하나의 결합 구멍에 대응하게 형성된 고정 부재는 상호 감합하여 코킹에 의해 고정되는 쌍으로 된 구조로서 양방열판에 형성될 수 있다. 따라서, 회로 기판 양면에 부착된 방열판의 구조는 통일될 수 있고, 한 종류의 방열판을 이용함으로써 반도체 모듈을 구성할 수 있다.
또한, 회로 기판의 길이 방향의 양단 에지에 노치(notch)로서 결합 구멍을 각각 형성할 수 있다. 따라서, 방열판의 설치를 용이하게 할 수 있고 또한 회로 기판을 기기 등에 부착하는데 필요한 설치 공간이 방열판을 부착할 때 유효하게 이용될 수 있다.
또한, 하나의 고정 부재는 감합 돌기로서 형성되고, 다른 하나의 고정 부재는 감합 돌기와 조합되는 감합 구멍으로서 형성될 수 있다.
또한, 감합 돌기는 결합 구멍에 삽입되는 제 1 돌기와 제 1 돌기의 단면으로부터 돌출되도록 형성된 제 2 돌기를 갖고, 감합 구멍은 결합 구멍 내로 삽입되는 돌기부 내로 제 2 돌기가 삽입된 후, 코킹에 의해 고정되는 직경 치수를 갖도록 형성되며, 제 1 돌기와 돌기부의 단차 부분의 높이의 합이 회로 기판의 두께와 일치한다.
또한, 감합 돌기는 결합 구멍에 삽입되는 제 1 돌기와 제 1 돌기의 단면으로부터 돌출되도록 형성된 제 2 돌기를 갖고, 감합 구멍은 제 2 돌기가 삽입된 후 코킹에 의해 고정되는 직경 치수를 갖도록 형성되며, 제 1 돌기의 단차 부분의 높이가 회로 기판의 두께와 일치한다. 따라서, 감합 돌기와 감합 구멍을 조합함으로써 방열판을 회로 기판에 부착하는 경우에만 방열판을 회로 기판에 정확한 위치 맞춤으로 부착할 수 있고, 따라서 방열판 사이에 회로 기판을 끼운 상태로 반도체 모듈을 간단하게 조립할 수 있다.
또한, 회로 기판에 형성된 결합 구멍이 회로 기판의 앞뒷면에서의 배치 위치가 공통이 되는 쌍을 이루는 배치로서 복수 형성되는 반도체 모듈의 조립에 이용되는 반도체 모듈용 방열판을 설치하고, 쌍을 이루는 배치로서 한쪽의 결합 구멍에 대응해서 형성된 고정 부재와 쌍을 이루는 배치로서 다른쪽의 결합 구멍에 대응해서 형성된 고정 부재는 서로 감합되고 코킹에 의해 고정되는 동일한 구조를 갖는 다른쪽의 방열판과 쌍을 이루는 구조로서 방열판에 형성된다.
또한, 한쪽의 고정 부재를 감합 돌기로서 형성하고 감합 돌기와 조합되는 감합 구멍으로서 다른쪽의 고정 부재를 형성한다. 따라서, 방열판을 회로 기판에 간단히 부착함으로써 반도체 모듈을 조립할 수 있다.
다양한 실시예는 하나 이상의 이하의 장점을 포함할 수 있다. 예를 들면, 방열판과 일체적으로 형성되는 고정 수단을 이용함과 동시에 회로 기판에 방열판을 코킹에 의해 고정시켜서 본 실시예에 따른 반도체 모듈이 형성되기 때문에, 이 모듈을 극히 용이하게 조립할 수 있다. 또한, 고정 수단이 방열판과 일체적으로 형성되기 때문에, 부품의 취급이 용이할 수 있다. 또한, 한 종류의 방열판을 준비해서 회로 기판의 양면에 본 발명의 실시예에 따른 반도체 모듈용 방열판을 부착할 수 있어서, 조립 작업이 용이해지고 제조 비용도 절감할 수 있다. 다른 특징과 장점은 이하의 상세한 설명, 첨부된 도면 및 청구항으로 명확해질 것이다
본 발명에 따른 반도체 모듈의 실시예로서, PC 등에 이용된 확장 또는 증설된 메모리 모듈을 이하 설명할 것이다. 여기서, 본 발명에 따른 반도체 모듈은 반도체 메모리 이외의 반도체 소자가 패키징된 반도체 모듈 또는 반도체 소자가 패키징된 반도체 모듈에도 적용할 수 있다.
도 1의 (a)는 메모리 모듈(10)의 평면도를 나타내며, 도 1의 (b)는 메모리 모듈(10)의 단면도를 나타낸다. 메모리 모듈(10)은 양면에 각각 복수의 반도체 메모리(17)가 탑재된 회로 기판(11)과, 회로 기판(11)을 사이에 끼워 넣어 반도체 모듈용 방열판으로서 동작하도록 형성된 금속판(12a, 12b)으로 이루어진다.
금속판(12a, 12b)은 구리, 알루미늄 등과 같은 금속 부재를 이용해서 형성된다. 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 회로 기판(11)에 각각 대향하는 금속판(12a, 12b)의 면측에 반도체 메모리(17)를 수납하는 수납 오목부(18)를 형성한다. 수납 오목부(18)는 금속 부재를 프레스 가공함으로써 형성되고, 수납 오목부(18)의 주변부는 평탄면으로 형성된 결합 모서리부(25)로서 역할을 한다. 금속판(12a, 12b)에는 반도체 메모리(17)를 수납하는 수납 오목부(18)를 형성하고, 금속판(12a, 12b)을 회로 기판(11)에 부착한 상태에서 금속판(12a, 12b)의 내면에 회로 기판(11)에 탑재된 반도체 메모리(17)의 뒷면이 접촉한다.
금속판(12a, 12b)은 길이 방향의 양단부(결합 모서리부(25))에 설치된 고정 부재(20)에 의해 회로 기판(11)에 부착된다. 고정 부재(20)의 구조는 이후에 설명한다.
회로 기판(11)의 평면 형상은 대략 장방형으로 형성되고, 회로 기판(11)의 길이 방향으로 소정의 간격으로 복수의 반도체 메모리(17)를 탑재한다. 회로 기판(11)의 한쪽의 장변(11b)에 외부 장치와의 전기적 접촉을 위한 카드에지 커넥터(card-edge connector)(단자부)(19)를 설치한다.
도 2에 회로 기판(11)의 단변(11a) 근처부를 확대해서 나타낸다. 회로 기판(11)의 단변(11a, 11a)의 단부 모서리에 결합 구멍으로서 동작하는 노치(29, 29)가 설치된다. 노치(29, 29)는 회로 기판(11)의 양쪽 단변(11a, 11a)의 카드에지 커넥터(19)로부터 먼 쪽에 단부 모서리가 장방형 모양으로 절단되어 형성된다. 또한, 회로 기판(11)의 양쪽 단부 모서리에 형성된 노치(29, 29)는 회로 기판(11)의 중심선 CL(도 1 참조)에 좌우 대칭 위치에 형성된다.
도 3에 회로 기판(11)에 부착되는 한쪽의 금속판(12a)의 구성을 확대해서 나타낸다. 도 3의 (a)는 금속판(12a)의 길이 방향의 단부 모서리부의 구성을 확대해서 나타내고, 도 3의 (b), (c)는 도 3의 (a)의 A-A선과 B-B선을 따른 단면도를 각각 나타낸다.
고정 부재(20)로서 감합 돌기(21)는 길이 방향으로 금속판(12a)의 한쪽의 단부 모서리에 형성된 결합 모서리부(25)에 형성된다. 고정 부재(20)로서 감합 구멍(30)은 길이 방향으로 금속판(12a)의 다른쪽의 단부 모서리에 형성된 결합 모서리부(25)에 형성된다. 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서, 두 개의 감합 돌기(21)가 금속판(12a)의 한쪽의 단부 모서리에 형성되고, 두 개의 감합 구멍(30)은 다른쪽의 단부 모서리에 형성된다. 감합 돌기(21)와 감합 구멍(30)은 회로 기판(11)의 길이 방향의 양단 모서리(단변)에 형성된 노치(29, 29)에 위치 맞춰 배치되도록 형성된다.
감합 돌기(21)와 감합 구멍(30)은 금속판(12a)의 중심선 CL에 좌우 대칭 위치에 형성된다. 감합 돌기(21)와 감합 구멍(30)은 서로 맞물린 경우에 상호 부착된다.
이 경우, 회로 기판(11)에 부착된 다른쪽의 금속판(12b)은 감합 돌기(21)와 감합 구멍(30)을 포함하는 한쪽의 금속판(12a)과 완전히 동일한 형상을 갖도록 형성된다. 이와 같이, 감합 돌기(21)와 감합 구멍(30)이 형성되는 금속판(12a, 12b)을 채용함으로써, 금속판 사이에 회로 기판(11)을 끼워 넣도록 고정 부재(20)로서 감합 돌기(21)와 감합 구멍(30)을 부착함으로써 회로 기판(11)에 두 장의 금속판(12a, 12b)을 부착한다.
여기서 도 5 및 도 6에서 금속판(12a, 12b)에 감합 돌기(21)와 감합 구멍(30)을 형성하는 공정을 각각 나타낸다.
도 5는 금속판(12a, 12b)에 감합 돌기(21)를 형성하는 공정을 나타낸다. 우선, 반도체 메모리(17)를 수납하는 수납 오목부(18)를 도 5의 (a)에 나타낸 평판으로 형성된 금속판(12)에 프레스 가공을 실시하여 형성한다(도 5의 (b)). 수납 오목부(18) 주위에 평평한 결합 모서리부(25)가 좁은 폭으로 형성된다.
다음으로, 결합 모서리부(25)에 하프컷 가공(half-cut processing)을 실시한다. 따라서, 제 1 돌기(23)는 결합 모서리부(25)의 회로 기판(11)에 접촉하는 면(25a)으로부터 돌출되도록 형성되고 원형의 평면 형상을 갖는다(도 5의 (c)). 금속판(12)의 결합 모서리부(25)의 외면측에 하프컷 가공에 의해 단차(level difference)(26)를 형성한다. 제 1 돌기(23)는 상술한 단차와 거의 동일한 단차로 내면으로부터 돌출된다.
다음으로, 제 1 돌기(23)의 내부 영역에 하프컷 가공을 실시한다. 따라서, 제 1 돌기(23)와 동심으로, 평면 형상이 원형인 제 2 돌기(22)가 형성된다(도 5의 (d)). 제 2 돌기(22)는 제 1 돌기(23)의 면으로부터 단차(22a)로 돌출된다.
이와 같이, 제 1 돌기(23)와 제 2 돌기(22)로 구성되고, 금속판(12)에 형성된 결합 모서리부(25)의 회로 기판(11)에 접촉하는 면으로부터 제 1 돌기(23)와 제 2 돌기(22)의 평면 형상이 동심으로 배치되고 각각 계단 모양으로 측면이 돌출되도록 감합 돌기(21)를 형성한다.
도 6은 금속판(12)에 감합 구멍(30)을 형성하는 공정을 나타낸다. 도 6의 (a), (b)는 금속판(12)에 프레스 가공을 실시함으로써 수납 오목부(18)를 형성하는 공정을 나타낸다.
도 6의 (c)는 결합 모서리부(25)에 하프컷 가공을 실시함으로써 결합 모서리부(25)의 회로 기판(11)에 접촉하는 면(25a)으로부터 돌출된 평면 형상이 원형 형상의 돌기부(31)를 형성한 상태를 나타낸다. 돌기부(31)는 하프컷 가공에 의해 단차(31a)로 결합 모서리부(25)의 면(25a)으로부터 돌출된다. 다음으로, 돌기부(31)를 두께 방향으로 관통하도록 관통 구멍(33)을 형성한 후(도 6의 (d)), 프레스 가공에 의해 관통 구멍(33)의 내면을 확장해서 관통 구멍(33)의 내면에 직경 확장부(diameter-widened portion)(34)를 형성하고(도 6의 (e)), 다음으로 직경 확장부(34)보다 단면 측의 관통 구멍(33)의 내면에 쉐이빙 가공(shaving processing)을 실시함으로써 소정 직경을 갖는 감합 구멍(30)에 관통 구멍(33)을 성형한다(도 6의 (f)).
따라서, 금속판(12)의 결합 모서리부(25)에 형성된 돌기부(31)에 감합 구멍(30)을 형성한다. 돌기부(31)의 내면에 돌출 끝쪽에 단차(34a)를 형성한다.
감합 구멍(30)의 내부 직경은 감합 돌기(21)를 구성하는 제 2 돌기(22)의 외 부 직경과 동일한 수치로 설정된다. 또한, 감합 돌기(21)를 구성하는 제 1 돌기(23)의 외부 직경과 감합 구멍(30)이 형성된 돌기부(31)의 외부 직경이 거의 동일하게 설정된다.
감합 돌기(21)와, 감합 구멍(30)을 갖는 돌기부(31)를 형성하는 가공은 일련의 가공으로서 금속판(12)에 프레스 가공을 실시함으로써 수납 오목부(18)를 형성하는 공정에 이어서 실행할 수 있다. 따라서, 금속판(12a, 12b)을 가공하는 방법으로서 이 공정을 효율적으로 실행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 회로 기판(11)의 양면에 부착된 금속판(12a, 12b)은 감합 돌기(21)와 감합 구멍(30)의 구성을 포함하는 완전히 동일한 형상을 갖는다. 따라서, 단지 한 종류의 금속판(12)만 가공해도 되는 장점이 있을 것이다.
도 4는 상기 방법에 의해, 고정 부재(20)로서 감합 돌기(21)와 감합 구멍(30)이 형성된 금속판(12a, 12b)을 회로 기판(11)에 부착한 메모리 모듈(10)을 나타낸다. 도 4의 (a)는 메모리 모듈(10)을 평면 방향에서 본 경우에 길이 방향의 메모리 모듈(10)의 단부 모서리 부근을 확대해서 나타내고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 C-C 라인을 따른 단면도이다.
금속판(12a, 12b)은 회로 기판(11)에 형성된 노치(29) 내에 감합 돌기(21)와 감합 구멍(30)을 결합시켜서 금속판 사이에 회로 기판(11)을 끼워서 부착된다.
도 7 및 도 8에 회로 기판(11)을 내측에 끼우도록 회로 기판(11)에 금속판(12a, 12b)을 부착하는 방법을 설치부를 확대해서 나타낸다.
도 7은 금속판 사이에 회로 기판(11)을 끼워서 금속판(12a, 12b)을 배치한 상태를 나타낸다. 금속판(12a, 12b)을 회로 기판(11)에 형성된 노치(29)에 위치 맞춰 배치한 후, 수납 오목부(18)의 개구측에 서로 대향하도록 배치한다. 금속판(12a, 12b)은 감합 돌기(21)와 감합 구멍(30)이 상호 대향하는 상태에서 금속판 사이에 회로 기판(11)을 끼워서 배치한다. 도 7에서, 한쪽의 금속판(12a)에 감합 돌기(21)가 형성되는 부위와, 다른쪽의 금속판(12b)에서 감합 구멍(30)이 형성되는 부위를 나타낸다.
도 8은 금속판(12a, 12b)을 회로 기판(11)에 부착한 상태를 나타낸다. 금속판(12a)에 형성된 제 1 돌기(23)는 회로 기판(11)의 한쪽 측으로부터 노치(29)에 삽입되고, 감합 구멍(30)이 형성된 돌기부(31)는 회로 기판(11)의 다른쪽 측으로부터 노치(29)에 삽입된다. 따라서, 회로 기판(11)에 금속판(12a, 12b)을 위치시킨다. 또한, 제 1 돌기(23)의 단차(23a)와 돌기부(31)의 단차(31a)의 높이의 합이 회로 기판(11)의 두께와 동일하게 설정되기 때문에, 금속판(12a, 12b)의 결합 모서리부(25)를 회로 기판(11)의 표면에 접촉시킨 상태에서 회로 기판(11)에 금속판(12a, 12b)을 부착시킬 수 있다.
제 1 돌기(23)와 돌기부(31)를 노치(29)에 삽입하는 경우, 제 2 돌기(22)를 감합 구멍(30)에 삽입한다. 다음으로, 감합 구멍(30)에 삽입된 제 2 돌기(22)의 상단부를 압착시켜서 제 2 돌기(22)가 감합 구멍(30)으로부터 분리되는 것을 막는다. 단차(34a)가 돌기부(31)의 돌출된 단면의 내측에 형성되고, 단차(34a)보다 내부 영역의 직경이 넓기 때문에, 금속판(12b) 측으로부터 제 2 돌기(22)를 압착시켜서 제 2 돌기(22)가 감합 구멍(30)으로부터 분리되는 것을 막은 상태에서 금속판(12a, 12b)을 고정할 수 있다. 참조 부호 22a는 크래싱 가공(crashing working)을 거친 제 2 돌기(22)의 압착된 부위를 나타낸다.
회로 기판(11)의 길이 방향의 양단부에 대응하도록 금속판(12a, 12b)에 고정 부재(20)를 설치하고, 감합 돌기(21)를 감합 구멍(30) 내로 부착한 후, 감합 돌기(21)에 크래싱 가공을 실시하여 감합 구멍(30)으로부터의 분리를 막는다. 따라서, 금속판(12a, 12b)을 회로 기판(11)에 간단히 고정하고 부착할 수 있다.
도 7 및 도 8에서, 설명의 편의를 위해서, 감합 돌기(21)와, 감합 구멍(30)이 형성된 돌기부(31)가 서로 결합되는 노치(29)를 원형의 관통 구멍으로서 나타낸다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 바깥쪽이 개방된 장방형 노치(29)에 고정 부재(20)를 맞물린 경우에, 완전히 동일하게 적용할 수 있다.
즉, 본 실시예의 메모리 모듈(10)에서는, 노치(29)의 길이 방향(회로 기판(11)의 단변)으로 금속판(12a, 12b)을 배치하기 위해서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 회로 기판(11)의 단변 방향에 두 개의 고정 부재(20)를 나란히 설치하고 노치(29) 내에 두 개의 제 1 돌기(23)와 두 개의 돌기부(31)를 나란히 배치함으로써 금속판(12a, 12b)을 위치시킨다. 도 4는 두 개의 고정 부재(20)를 노치(29)에 배치해서 금속판(12a, 12b)을 각각 위치시킨 것을 나타낸다.
이와 같이, 복수의 고정 부재(20)를 금속판(12a, 12b)의 한쪽 단부 모서리와 다른쪽 단부 모서리에 형성하는 경우, 상기 실시예와 같이, 감합 돌기(21)가 한쪽의 단부 모서리부에 형성되고 감합 구멍(30)이 다른쪽 단부 모서리부에 형성되도록 동일 종류의 고정 부재(20)를 집합적으로 형성할 수 있고, 그렇지 않다면 감합 돌 기(21)와 감합 구멍(30)이 한쪽 단부 모서리부에 형성되고, 감합 구멍(30)과 감합 돌기(21)가 다른쪽 단부 모서리에 형성되도록, 다른 타입의 고정 부재 (20)를 조합해서 형성할 수 있다.
도 9는 감합 돌기(21)와 감합 구멍(30)을 결합시켜서 회로 기판(11)에 금속판(12a, 12b)을 부착하는 반도체 모듈의 다른 실시예를 나타낸다. 본 실시예는 금속판(12a, 12b)에 형성된 감합 돌기(21)의 제 1 돌기(23)의 돌기 높이가 회로 기판(11)의 두께와 동일하게 설정됨에 따라서, 금속판(12a, 12b)에 돌기부(31)를 형성하지 않고 결합 모서리부(25)에 감합 구멍(30)을 설치하는 것을 특징으로 한다.
감합 구멍(30)으로 회로 기판(11)에 접촉하는 측의 내면에 단차(34a)를 설치하고, 감합 구멍(30)에 제 2 돌기(22)를 삽입하고, 감합 구멍(30)으로부터 감합 돌기(21)가 제거되는 것을 막도록 제 2 돌기(22)의 돌출된 단면에 크래싱 가공을 함으로써 금속판(12a, 12b) 사이에 회로 기판(11)을 끼운 상태에서 금속판(12a, 12b)을 서로 고정하는 방법은 상기 실시예와 유사하다.
본 실시예에서, 회로 기판(11)의 길이 방향의 양단에 대칭되는 위치에 반도체 모듈용 방열판을 부착하는 결합 구멍을 형성한 후, 금속판(12a, 12b)의 한쪽에 감합 돌기(21)를 형성하고, 결합 구멍에 대응하도록 금속판(12a, 12b)의 다른쪽에 감합 구멍(30)을 형성한다. 따라서, 완전히 동일한 금속판을 준비해서 회로 기판(11)에 금속판(12a, 12b)을 부착할 수 있다.
이 경우, 금속판(12a, 12b)의 한쪽과 다른쪽은 금속판(12a, 12b)에 형성된 감합 돌기(21)와 감합 구멍(30)의 위치를 설계상 교체해서 선택할 수 있는 것을 의 미하고, 금속판(12a, 12b)의 특정 위치를 지정하는 것으로 해석되지는 않아야 한다.
또한, 상기 실시예에서, 장방형 모양으로 형성된 회로 기판(11)의 길이 방향의 양단에 노치 또는 관통 구멍을 형성하는 예를 설명한다. 그러나, 반도체 모듈용 방열판을 회로 기판(11)에 부착하는 결합 위치는 회로 기판(11)의 길이 방향의 양단으로 항상 한정되는 것은 아니다.
그러나, 보통 이용되는 메모리 모듈에서는, 회로 기판(11)의 거의 전면에 반도체 메모리 또는 배선 패턴을 형성하기 때문에, 반도체 모듈용 방열판을 부착한 결합 구멍은 실제로 회로 기판(11)의 외부 주변부에 한정된다. 본 발명에 따른 반도체 모듈용 방열판은, 감합 돌기(21)와 감합 구멍(30)을 프레스 가공에 의해 형성해서 설치하기 때문에, 방열판 등을 부착하는데 이용되는 결합 구조 등은 회로 기판(11)의 외부 주변부와 같은 좁은 영역에서조차 확실히 형성할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 회로 기판(11)에 금속판(12a, 12b)을 부착한 상태에서 회로 기판(11)의 평면 영역 외측에 금속판(12a, 12b)이 튀어나오는 일이 없고, 따라서 반도체 모듈의 소형화를 달성할 수 있다.
또한, 본 실시예의 반도체 모듈에 따르면, 금속판(12a, 12b) 자체에 형성된 감합 돌기(21)와 감합 구멍(30)을 서로 맞물린 다음 코킹 가공에 의해 금속판(12a, 12b)을 함께 연결하고 상호 고정한다. 따라서, 종래 기술과 달리, 리벳을 이용해서 연결할 필요가 없고, 따라서 조립용 부품수를 감소시키고 제조 공정을 간략화할 수 있다.
또한, 감합 돌기(21)를 감합 구멍(30)에 맞춰 배치시켜서 금속판(12a, 12b) 사이에 위치 결정을 정확히 할 수 있다. 또한, 감합 돌기(21) 및 감합 구멍(30)(돌기부(31))과 회로 기판(11)에 형성된 결합 구멍(관통 구멍, 노치)에 맞춰 배치시켜서 회로 기판(11)과 금속판(12a, 12b) 사이에 위치 결정을 정확히 할 수 있다.
또한, 감합 돌기(21)를 코킹시에 감합 돌기(21)의 돌출된 단부는 감합 구멍(30) 내에서 크래싱 가공되기 때문에, 압착된 부분은 금속판(12a, 12b)의 외측으로 돌출되지 않고, 여분의 돌기부를 형성하지 않아서, 겉보기가 깔끔하다.
다음으로, 도 10은 본 발명에 따른 반도체 모듈용 방열판을 능동 소자(38)를 탑재한 회로 기판(11)에 적용하는 예를 나타낸다. 이 반도체 모듈에서, 회로 기판(11)의 일면의 중앙에 능동 소자(38)를 탑재하고 좌우측 및 뒷면에 각각 반도체 메모리(17)를 배치한다. 이 실시예에서, 반도체 메모리(17)를 수납하는 수납 오목부(18) 이외에, 능동 소자(38)를 설치한 보조 수납 오목부(37)를 설치한다. 수납 오목부(18)와 같이, 금속판(12a)을 회로 기판(11)에 부착할 경우, 능동 소자(38)의 뒷면이 보조 수납 오목부(37)의 내면과 접촉하는 방식으로 보조 수납 오목부(37)의 깊이 치수를 설정한다.
금속판(12a, 12b)의 결합 모서리부(25)에 감합 돌기(21)와 감합 구멍(30)을 형성한 후, 회로 기판(11)에 형성된 결합 구멍의 위치에서 감합 돌기(21)를 감합 구멍(30) 내에 결합시켜서 금속판(12a, 12b)을 회로 기판(11)에 부착하는 방법은 상기 실시예의 경우와 유사하다.
이 경우, 본 실시예의 반도체 모듈에서, 회로 기판(11)의 한쪽과 다른쪽에 부착된 금속판(12a, 12b)의 형상이 완전히 동일하지 않기 때문에, 두 종류의 금속판(12a, 12b)을 준비해야 한다.
능동 소자(38)를 탑재한 회로 기판(11)에서는 능동 소자(38)의 발열량이 증가한다. 따라서, 능동 소자(38)와 반도체 메모리(17)에 방열판을 직접 접촉시키거나 열전도 테이프(28)를 통해서 방열판을 이들과 접촉시키기 때문에, 능동 소자(38)와 반도체 메모리(17)의 열방산성을 향상시키고 또한 반도체 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형 및 변경이 본 발명에 기재된 바람직한 실시예로 이루어질 수 있음은 당업자에게 명확하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항의 범위와 동등물과 일치하는 발명의 변형 및 변경을 모두 포함하고자 한다.
본 발명에 따르면, 방열판과 일체적으로 형성되는 고정 수단을 이용함과 동시에 회로 기판에 방열판을 코킹에 의해 고정시켜서 본 실시예에 따른 반도체 모듈이 형성되기 때문에, 이 모듈을 극히 용이하게 조립할 수 있다. 또한, 고정 수단이 방열판과 일체적으로 형성되기 때문에, 부품의 취급이 용이할 수 있다. 또한, 한 종류의 방열판을 준비해서 회로 기판의 양면에 본 발명에 따른 반도체 모듈용 방열판을 부착할 수 있어서, 조립 작업이 용이해지고 제조 비용도 절감할 수 있다.

Claims (12)

  1. 회로 기판,
    상기 회로 기판의 양면에 탑재된 반도체 소자, 및
    상기 반도체 소자를 덮도록 상기 회로 기판의 양면에 설치된 방열판을 포함하고,
    상기 회로 기판은 상기 방열판을 부착하는 결합 구멍을 갖고,
    상기 방열판 각각은 상기 결합 구멍이 형성되는 위치와 중첩되는 상기 방열판의 위치에 결합 모서리부를 갖고, 상기 방열판 각각은, 상기 결합 구멍에 위치 맞춤하도록 코킹(caulking)에 의해 상기 양쪽 방열판을 상기 회로 기판에 고정하기 위하여, 상기 결합 모서리부에 상기 방열판과 일체적으로 설치되는 고정 부재를 갖고,
    상기 고정 부재 각각은 상기 결합 구멍 내에 수용되고, 상기 방열판 중 하나에 형성된 상기 고정 부재는 감합(嵌合) 돌기를 포함하고, 상기 방열판 중 다른 하나에 형성된 상기 고정 부재는 감합 구멍을 규정하고,
    상기 감합 돌기는 상기 결합 구멍 내에 삽입되는 제 1 돌기, 및 상기 제 1 돌기의 단면(端面)으로부터 연장되고 상기 감합 구멍 내에 수용되는 제 2 돌기를 갖는 반도체 모듈.
  2. 회로 기판,
    상기 회로 기판의 양면에 탑재된 반도체 소자, 및
    상기 반도체 소자를 덮도록 상기 회로 기판의 양면에 설치된 방열판을 포함하고,
    상기 회로 기판은 상기 방열판을 부착하는 결합 구멍을 갖고,
    상기 방열판 각각은 상기 결합 구멍이 형성되는 위치와 중첩되는 상기 방열판의 위치에 결합 모서리부를 갖고, 상기 방열판 각각은, 상기 결합 구멍에 위치 맞춤하도록 코킹에 의해 상기 양쪽 방열판을 상기 회로 기판에 고정하기 위하여, 상기 결합 모서리부에 상기 방열판과 일체적으로 설치되는 고정 부재를 갖고,
    상기 회로 기판의 앞뒷면에 배치 위치가 공통이 되는 쌍을 이루는 배치로서 상기 결합 구멍이 복수로 형성되고,
    상기 쌍을 이루는 배치로서 하나의 결합 구멍에 대응하도록 형성된 상기 고정 부재, 및 상기 쌍을 이루는 배치로서의 다른 하나의 결합 구멍에 대응하도록 형성된 상기 고정 부재가 상호 감합 및 코킹에 의해 고정되는 쌍을 이루는 구조로서 양쪽 방열판에 형성되는 반도체 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 결합 구멍은 상기 회로 기판의 길이 방향의 양쪽 단부 모서리에 노치(notch)로서 각각 형성되는 반도체 모듈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 고정 부재 중 하나는 감합 돌기로서 형성되고, 상기 고정 부재 중 다른 하나는 상기 감합 돌기와 조합되는 감합 구멍으로서 형성되는 반도체 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 감합 구멍은 상기 결합 구멍 내에 삽입되고 코킹에 의해 고정되는 돌기부 내에 상기 제 2 돌기가 삽입되는 직경 치수를 갖도록 형성되고,
    상기 제 1 돌기 및 상기 돌기부의 단차 부분의 높이 합은 상기 회로 기판의 두께와 일치하는 반도체 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 감합 구멍은 상기 제 2 돌기가 삽입되고 코킹에 의해 고정되는 직경 치수를 갖도록 형성되고,
    상기 제 1 돌기의 단차 부분의 높이는 상기 회로 기판의 두께와 일치하는 반도체 모듈.
  7. 회로 기판에 형성된 결합 구멍이, 상기 회로 기판의 앞뒷면에서 배치 위치가 공통이 되는 쌍을 이루는 배치로서 복수 형성되는 반도체 모듈의 조립에 이용되는 반도체 모듈용 방열판으로서,
    상기 쌍을 이루는 배치로서 하나의 결합 구멍에 대응하여 형성된 제 1 고정 부재와,
    상기 쌍을 이루는 배치로서 다른 하나의 결합 구멍에 대응하여 형성된 제 2 고정 부재를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 고정 부재는 동일한 구조를 갖는 다른쪽 방열판과 쌍을 이루는 구조로서 상기 방열판에 형성되어서, 상기 방열판의 상기 제 1 및 제 2 고정 부재는 상기 다른쪽 방열판의 고정 부재에 상호 감합되고 코킹에 의해 고정되는 반도체 모듈용 방열판.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 고정 부재는 감합 돌기로서 형성되고, 상기 제 2 고정 부재는 상기 감합 돌기와 조합되는 감합 구멍으로서 형성되는 반도체 모듈용 방열판.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열판 각각은 상기 반도체 소자를 수납하는 수납 오목부를 갖는 반도체 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합 모서리부는 수납 오목부의 외측에서 상기 회로 기판의 기판면 내에 설치되는 반도체 모듈.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 방열판 각각은 상기 반도체 소자를 수납하는 수납 오목부를 갖는 반도체 모듈.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 결합 모서리부는 수납 오목부의 외측에서 상기 회로 기판의 기판면 내에 설치되는 반도체 모듈.
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