KR200325122Y1 - heat sink in semiconductor package - Google Patents
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Abstract
본 고안은 반도체 패키지에서 발생된 열을 외부로 방열하기 위한 히트싱크에 관한 것으로서, 상기 히트싱크의 구조를 개선하여 상기 히트싱크를 패키지 단위 제품에 각각 설치하는 것이 아닌 모듈을 이루는 복수개의 반도체 패키지에서 발생된 열의 외부 방열이 동시에 이루어질 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a heat sink for heat dissipating heat generated in a semiconductor package to the outside, and improves the structure of the heat sink in a plurality of semiconductor packages forming a module rather than installing each of the heat sink in a package unit product External heat dissipation of the generated heat can be achieved at the same time.
이를 위해 본 고안은 단일의 인쇄회로기판 상, 하부면에 다수의 반도체 패키지가 실장된 것에 있어서, 상기 인쇄회로기판에는 그 크기에 대응하여 상기 인쇄회로기판의 상, 하부면을 감싸면서 상기 각 반도체 패키지의 표면에 밀착하도록 히트싱크를 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 히트싱크가 제공된다.To this end, the present invention has a plurality of semiconductor packages mounted on a lower surface of a single printed circuit board, wherein each of the semiconductors is wrapped around the upper and lower surfaces of the printed circuit board according to its size. There is provided a heat sink for a semiconductor package, comprising a heat sink in close contact with the surface of the package.
Description
본 고안은 반도체 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체칩에서 발생한 열을 반도체 패키지 외부로 효과적으로 방출할 수 있도록 하는 히트싱크에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor package, and more particularly, to a heat sink capable of effectively dissipating heat generated from a semiconductor chip to the outside of the semiconductor package.
최근 반도체 장치의 고집적화, 메모리 용량의 증가, 신호 처리속도 및 소비 전력의 증가, 다기능화 및 고밀도 실장의 요구 등이 가속화되는 추세에 따라 반도체 패키지의 중요성이 증가되고 있다.In recent years, the importance of semiconductor packages is increasing due to the acceleration of high integration of semiconductor devices, increase in memory capacity, increase in signal processing speed and power consumption, demand for multifunctionality, and high density mounting.
일반적으로, 반도체칩(11)은 반도체 패키지(10)에 밀봉되어 인쇄회로기판(PCB; printed circuit board)(20)에 장착되는데, 이와 같은 반도체 패키지(10)가 다수를 이루면서 상기 인쇄회로기판에 장착됨에 따라 도시한 도 1 과 같이 패키지 모듈(module)을 이루게 된다.In general, the semiconductor chip 11 is sealed in the semiconductor package 10 and mounted on a printed circuit board (PCB) 20. The semiconductor package 10 forms a plurality of such semiconductor packages 10 and is mounted on the printed circuit board. As mounted, a package module is formed as shown in FIG. 1.
이와 같이 패키지 모듈을 이루는 반도체 패키지(10)는 일반적으로 도시한 도 2 와 같이 반도체칩(11)이 방열용 금속판인 다이패드(12)상에 실장 되어 있고, 본딩 와이어(13)에 의해 반도체칩(11)의 전극 단자인 다이패드(12)와 외부 회로 접속용의 리이드(14)가 접속되어 있으며, 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy mouldingcompound;이하 EMC 라 칭함)로 형성된 패키지몸체(15)가 상기 반도체칩과 와이어를 감싸 보호하는 구조를 갖는다.As described above, the semiconductor package 10 constituting the package module is generally mounted on the die pad 12, in which the semiconductor chip 11 is a heat dissipating metal plate, as shown in FIG. The die pad 12, which is the electrode terminal of (11), and the lead 14 for external circuit connection are connected, and the package body 15 formed of an epoxy molding compound (hereinafter referred to as EMC) is the semiconductor chip. And wrap around the wire to protect it.
하지만, 상술한 반도체 패키지(10)는 상기 반도체칩이 고집적화, 신호 처리 속도의 고속화 및 고소비 전력화 되어 가는 추세에 따라 많은 열이 발생되며, 따라서 이 열을 효과적으로 외부로 방출하지 않으면 반도체칩(11)이나 패키지몸체(15)에 크랙이 발생하게 된다.However, in the semiconductor package 10 described above, a lot of heat is generated in accordance with the trend that the semiconductor chip is highly integrated, the signal processing speed is increased, and the power consumption is high. Therefore, the semiconductor chip 11 is not discharged to the outside effectively. Or cracks in the package body 15.
따라서 반도체칩(11)에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하여 반도체 패키지(10)의 신뢰성을 향상시키기 위하여, 종래에는 도 3a 및 도 3b 와 같이 별도의 히트싱크(30)를 패키지몸체(15)에 설치하거나 혹은 상기 패키지몸체 내에 있는 반도체칩(11)에 직접 부착하게 되었다.Therefore, in order to effectively release heat generated from the semiconductor chip 11 to improve the reliability of the semiconductor package 10, a separate heat sink 30 is conventionally installed in the package body 15 as shown in FIGS. 3A and 3B. Or directly attached to the semiconductor chip 11 in the package body.
이와 같은 히트싱크(30)는 일반적으로 Cu, Al 등의 금속 합금이나 세라믹 등의 열 전도성이 우수한 재질로 형성되어 있음에 따라 반도체칩(11)의 동작시 발생되는 열을 원활히 흡수하여 외부로 방열하게 된다.Since the heat sink 30 is generally formed of a metal alloy such as Cu, Al, or a ceramic having excellent thermal conductivity, the heat sink 30 smoothly absorbs heat generated during operation of the semiconductor chip 11 to radiate heat to the outside. Done.
하지만, 종래 상기와 같은 히트싱크는 전술한 바와 같이 각 반도체 패키지에 개별적으로 직접 장착함에 따라 패키지 공정이 복잡해짐과 함께 상기 히트싱크가 차지하는 면적에 의해 반도체 장치의 실장 밀도가 떨어지는 문제점이 있다.However, in the conventional heat sink, as described above, the package process is complicated by directly mounting each semiconductor package individually, and the mounting density of the semiconductor device is decreased by the area occupied by the heat sink.
또한, 상기 반도체 패키지에 히트싱크를 설치할 수 없는 형태인 QFP(quad flat package)나 PLCC(plastic leaded chip carrier) 등의 반도체 패키지의 경우 패키지몸체를 열전도성이 우수한 세라믹 등의 재질로 형성하여야 한다.In addition, in the case of a semiconductor package such as a quad flat package (QFP) or a plastic leaded chip carrier (PLCC) that cannot form a heat sink in the semiconductor package, the package body should be formed of a material such as ceramic having excellent thermal conductivity.
하지만, 이와 같은 세라믹등은 가공성이 좋지 않아 반도체 패키지의 제조공정이 복잡해지며, 제조 단가가 상승하는 문제점이 다시 발생하게 되었다.However, such ceramics are poor in workability, which leads to a complicated manufacturing process of the semiconductor package and a problem in that the manufacturing cost increases.
본 고안은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 히트싱크의 구조를 개선하여 상기 히트싱크를 패키지 단위 제품에 각각 설치하는 것이 아닌 모듈을 이루는 복수개의 반도체 패키지에서 발생된 열의 외부 방열이 동시에 이루어질 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems, and the heat sink is improved by the structure of the heat sink, so that the heat dissipation of heat generated in a plurality of semiconductor packages constituting the module is not installed in the package unit product. Its purpose is to make it happen at the same time.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 형태에 따르면, 단일의 인쇄회로기판 상, 하부면에 다수의 반도체 패키지가 실장된 것에 있어서, 상기 인쇄회로기판에는 그 크기에 대응하여 상기 인쇄회로기판의 상, 하부면을 감싸면서 상기 각 반도체 패키지의 표면에 밀착하도록 히트싱크를 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 히트싱크가 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a plurality of semiconductor packages are mounted on a single printed circuit board, the lower surface, the printed circuit board corresponding to the size of the image of the printed circuit board A heat sink for a semiconductor package is provided, the heat sink being provided to be in close contact with the surface of each semiconductor package while covering the lower surface.
도 1 은 종래 일반적인 반도체 패키지 모듈을 구성하는 사시도1 is a perspective view of a conventional general semiconductor package module
도 2 는 종래 반도체 패키지 모듈의 일부를 나타낸 단면도2 is a cross-sectional view showing a part of a conventional semiconductor package module.
도 3a, 3b 는 종래 반도체 패키지에 히트싱크가 설치된 형태를 나타낸 단면도3A and 3B are sectional views showing a form in which a heat sink is installed in a conventional semiconductor package.
도 4 는 본 고안에 따른 히트싱크의 일 실시예를 나타낸 사시도4 is a perspective view showing an embodiment of a heat sink according to the present invention;
도 5a 는 도 4 의 히트싱크가 반도체 패키지 모듈에 장착되는 상태를 나타낸 측면도5A is a side view illustrating a state in which the heat sink of FIG. 4 is mounted on a semiconductor package module.
도 5b 는 도 4 의 히트싱크가 반도체 패키지 모듈에 장착된 상태를 나타낸 측면도5B is a side view illustrating a state in which the heat sink of FIG. 4 is mounted on a semiconductor package module.
도 6 은 본 고안에 따른 히트싱크의 다른 실시예를 나타낸 분해사시도Figure 6 is an exploded perspective view showing another embodiment of the heat sink according to the present invention
도 7 은 도 5 의 히트싱크가 반도체 패키지 모듈에 설치된 상태를 나타낸 측면도FIG. 7 is a side view illustrating a state in which the heat sink of FIG. 5 is installed in a semiconductor package module. FIG.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
210,220. 인쇄회로기판211. 관통공210,220. Printed circuit board 211. Through hole
221. 체결공310,320. 히트싱크221. Fasteners 310,320. Heatsink
311,321. 방열판312. 간격유지돌기311,321. Heatsink 312. Spacing
313. 탄성부재314. 돌부313. Elastic members314. Stone
322. 볼트323. 볼트구멍322.bolt 323. Bolt hole
324. 절곡부324. Bends
이하, 본 고안의 구성을 일 실시예로 도시한 첨부된 도 4 내지 도 5b 를 참조로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying Figures 4 to 5b showing the configuration of the present invention in one embodiment as follows.
도 4 는 본 고안에 따른 히트싱크의 일 실시예를 나타낸 정면도이고, 도 5a, 5b 는 도 4 의 히트싱크가 반도체 패키지 모듈에 장착되는 모습을 나타낸 측면도로서, 본 고안의 구성 및 작용중 종래의 구성 및 작용과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하고, 동일한 구조에 한해서는 종래와 동일한 부호를 부여키로 한다.Figure 4 is a front view showing an embodiment of a heat sink according to the present invention, Figures 5a, 5b is a side view showing a state in which the heat sink of Figure 4 is mounted on a semiconductor package module, the conventional configuration and operation of the present invention Parts that overlap with the configuration and operation will be omitted, and the same reference numerals will be used for the same structures.
본 고안의 일 실시예에 따른 히트싱크(310)는 인쇄회로기판(210)의 상, 하부면을 각각 감싸면서 각 반도체 패키지(10)의 표면에 밀착하는 각 방열판(311)과,상기 각 방열판을 서로 연결하도록 각 방열판(311)의 일측 끝단에 설치된 연결부와, 상기 각 방열판을 인쇄회로기판(210)에 고정하는 고정 수단으로 구성된다.Heat sink 310 according to an embodiment of the present invention is each of the heat sink 311 in close contact with the surface of each semiconductor package 10 while wrapping the upper and lower surfaces of the printed circuit board 210, each of the heat sink The connection part is installed at one end of each heat sink 311 so as to connect with each other, and fixing means for fixing the heat sink to each printed circuit board 210.
이 때, 상기 각 방열판의 서로 대향되는 면에 인쇄회로기판(210)과의 일정한 간격을 유지할 수 있도록 복수개의 간격유지돌기(312)를 각각 형성한다.In this case, a plurality of gap maintaining protrusions 312 are formed on the surfaces of the heat sinks to face each other so as to maintain a constant gap with the printed circuit board 210.
또한, 상기 연결부는 탄성력이 강력한 재질로 이루어진 탄성부재(313)로 구성하여 각 방열판(311)이 항상 서로 일정한 간격을 유지한 상태로 오므려 질 수 있도록 하고, 상기 고정수단은 연결부가 설치된 측의 반대측인 각 방열판(311)의 끝단에 서로 대향되도록 형성된 복수개의 돌부(314)와, 인쇄회로기판(210)의 일측 끝단인 상기 각 방열판의 각 돌부(314)와 대응하는 위치에 형성된 관통공(211)으로 구성된다.In addition, the connecting portion is composed of an elastic member 313 made of a material having a strong elastic force so that each heat sink 311 can be enclosed in a state that always maintain a constant distance from each other, the fixing means is the side A plurality of protrusions 314 formed to face each other at the end of each of the heat dissipating plate 311 opposite to each other, and a through hole formed at a position corresponding to each protrusion 314 of each of the heat dissipating plates which is one end of the printed circuit board 210 ( 211).
이와 같이 구성된 본 고안 일 실시예에 따른 히트싱크(310)를 인쇄회로기판(210)에 장착하는 과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The process of mounting the heat sink 310 according to the embodiment of the present invention configured as described above on the printed circuit board 210 will be described in more detail as follows.
우선, 상, 하부면에 각 반도체 패키지(10)가 실장된 인쇄회로기판(210)에 히트싱크(310)를 설치하기 위해 사용자가 상기 히트싱크를 구성하는 각 방열판(311)을 서로 벌어지도록 한 상태에서 상기 각 방열판에 형성된 돌부(314)를 인쇄회로기판(210)에 형성된 관통공(211)에 각각 삽입한다.First, in order to install the heat sink 310 on the printed circuit board 210 on which the semiconductor package 10 is mounted on the upper and lower surfaces, the user opens each heat sink 311 constituting the heat sink. In the state, the protrusions 314 formed on the respective heat sinks are respectively inserted into the through holes 211 formed in the printed circuit board 210.
이 때, 상기 각 방열판은 탄성부재(313)에 의해 탄성적으로 연결되어 있음에 따라 인쇄회로기판(210)의 관통공(211)에 각 방열판(311)의 돌부(314)를 삽입한 후 상기 각 방열판을 벌어지도록 하는 힘을 제거하더라도 상기 각 탄성부재는 그 복원력에 의해 각 방열판(311)을 잡아당기게 되고, 이에 따라 상기 방열판의 각돌부(314)는 인쇄회로기판(210)의 관통공(211)에 삽입된 상태를 유지하면서 고정된다.At this time, the heat sinks are elastically connected by the elastic member 313, so that the protrusions 314 of the heat sinks 311 are inserted into the through holes 211 of the printed circuit board 210. Even if the force to open each heat sink is removed, each elastic member pulls each heat sink 311 by its restoring force, and thus, each protrusion 314 of the heat sink is a through hole of the printed circuit board 210. 211) is fixed while keeping the inserted state.
또한, 상기 각 방열판의 내측면에 형성된 간격유지돌기(312)는 전술한 바와 같이 인쇄회로기판(210)의 각 반도체 패키지(10) 표면에 히트싱크(310)가 밀착할 때 상기 히트싱크를 구성하는 탄성부재(313)의 복원력에 의해 과다 밀착이 이루어지는 것을 방지하도록 상기 히트싱크의 각 방열판(311)과 인쇄회로기판(210) 사이 간격이 항상 일정하도록 유지시켜 상기 단품 반도체 패키지가 외부충격으로 인해 파손됨을 방지하는 역할을 행하게 된다.In addition, the gap maintaining protrusion 312 formed on the inner surface of each heat sink configures the heat sink when the heat sink 310 is in close contact with the surface of each semiconductor package 10 of the printed circuit board 210 as described above. The gap between the heat sinks 311 and the printed circuit board 210 of the heat sink is always kept constant so as to prevent excessive close contact due to the restoring force of the elastic member 313. It serves to prevent breakage.
이와 같이 하여 인쇄회로기판(210)의 각 반도체 패키지(10) 표면에 밀착하게 되는 히트싱크(310)는 상기 각 반도체 패키지의 동작에 따라 발생되는 열을 상기 반도체 패키지몸체(15)를 통해 직접 전달받게 되는데, 이는 히트싱크(310)를 구성하는 각 방열판(311)이 일반적으로 Cu, Al 등의 금속 합금이나 세라믹 등의 열 전도성이 우수한 재질로 이루어져 있음에 따라 가능하며, 이렇게 히트싱크(310)의 각 방열판으로 전달된 열은 상기 각 방열판의 외부 측면을 통해 다시 외부로 방열된다.In this way, the heat sink 310, which is in close contact with the surface of each semiconductor package 10 of the printed circuit board 210, directly transfers heat generated according to the operation of each semiconductor package through the semiconductor package body 15. This is possible, because each heat sink 311 constituting the heat sink 310 is generally made of a metal alloy such as Cu, Al, or a material having excellent thermal conductivity, such as ceramic, and thus the heat sink 310 The heat transferred to each heat sink of the heat is radiated back to the outside through the outer side of each heat sink.
이 때, 상기 각 방열판의 외부측면은 요철 형상으로 이루어져 있음에 따라 방열면적이 그만큼 더 늘어나기 때문에 보다 원활한 방열이 이루어질 수 있게 됨은 이해 가능하다.At this time, it is understood that the outer side surface of each of the heat sinks has a concave-convex shape, so that the heat dissipation area is increased by that much more smooth heat dissipation.
한편, 도 6 은 본 고안에 따른 히트싱크의 다른 실시예를 나타낸 분해사시도로서, 히트싱크(320)는 인쇄회로기판(220)의 상, 하부면을 감싸면서 각 반도체 패키지(10)의 표면에 밀착하는 각 방열판(321)과, 상기 각 방열판이 상기 각 반도체 패키지의 표면에 밀착할 수 있도록 상기 각 방열판을 서로 체결하는 체결 수단으로 이루어진다.On the other hand, Figure 6 is an exploded perspective view showing another embodiment of the heat sink according to the present invention, the heat sink 320 is wrapped on the upper and lower surfaces of the printed circuit board 220 on the surface of each semiconductor package 10 Each heat sink 321 is in close contact with each other, and a fastening means for fastening the heat sinks to each other so that the heat sinks are in close contact with the surfaces of the semiconductor packages.
이 때, 상기 체결 수단은 주로 볼트(322)로써 구성되는데, 이를 위해 상기 각 방열판(321)의 외곽 측에는 볼트구멍(323)을 각각 형성하고, 또한 인쇄회로기판(220) 역시 상기 각 방열판을 체결하는 볼트가 관통될 수 있도록 체결공(221)을 각각 형성한다.In this case, the fastening means is mainly composed of bolts 322, for this purpose, the bolt holes 323 are formed on the outer side of each of the heat sinks 321, and the printed circuit board 220 also fastens each of the heat sinks. The fastening holes 221 are formed to pass through the bolts.
이와 같이 구성된 히트싱크(320)를 인쇄회로기판(220)에 장착하는 과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The process of mounting the heat sink 320 configured as described above on the printed circuit board 220 will be described in more detail as follows.
우선, 상, 하부면에 각 반도체 패키지(10)가 실장된 인쇄회로기판(220)의 상, 하부면에 히트싱크(320)를 구성하는 각 방열판(321)을 각각 위치시킨 후 볼트(322)로써 상기 각 방열판을 인쇄회로기판(220)에 체결한다.First, each heat sink 321 constituting the heat sink 320 is positioned on the upper and lower surfaces of the printed circuit board 220 on which the semiconductor package 10 is mounted on the upper and lower surfaces, respectively, and then the bolt 322. As a result, each of the heat sinks is fastened to the printed circuit board 220.
이에 따라 점차적으로 각 방열판(321)의 내측면이 각 반도체 패키지(10)의 표면에 접촉하게 됨과 함께 결국은 상기 각 방열판과 반도체 패키지의 표면은 서로 밀착상태를 이루게 된다.Accordingly, the inner surface of each of the heat sinks 321 gradually comes into contact with the surfaces of the semiconductor packages 10, and eventually the surfaces of the heat sinks and the semiconductor packages are in close contact with each other.
상기와 같은 과정에서 볼트(322)의 체결이 과도하여 반도체 패키지(10)의 파손이 이루어질 수 있으나 상기 각 방열판의 볼트가 체결되는 부위는 도시한 도 7 과 같이 인쇄회로기판(220)측으로 일부 절곡되어 있음에 따라 상기와 같이 절곡된 각 절곡부(324)는 전술한 일 실시예의 간격유지돌기(312)와 동일한 역할을 행할 수 있으므로 상기 반도체 패키지의 파손이 방지될 수 있음은 가능하다.In this process, the bolt 322 may be excessively fastened so that the semiconductor package 10 may be damaged. However, the portions of the heat sinks to which the bolts are fastened may be partially bent toward the printed circuit board 220 as shown in FIG. 7. As described above, since each of the bent portions 324 bent as described above may play the same role as the gap maintaining protrusion 312 of the above-described embodiment, damage to the semiconductor package may be prevented.
또한, 상기와 같이 하여 장착된 히트싱크의 작용 역시 전술한 일 실시예의 히트싱크와 동일함에 따라 그 상세한 설명은 생략한다.In addition, since the operation of the heat sink mounted as described above is also the same as the heat sink of the above-described embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
한편, 전술한 일 실시예 및 다른 실시예의 형태로 이루어진 히트싱크(320)는 굳이 상기와 같은 형태의 구성만 있을 수 있는 것이 아니라 다른 형태의 구성으로도 반도체 패키지 모듈을 구성하는 모든 반도체 패키지의 표면을 단일의 히트싱크로서 동시에 방열을 시킬 수 있는 구조라면 어느 형태이든지 상관은 없다.On the other hand, the heat sink 320 formed in the form of the above-described embodiments and other embodiments may not only have the above-described configuration, but also the surfaces of all the semiconductor packages constituting the semiconductor package module with other configurations. It can be any type as long as it can heat dissipate simultaneously as a single heat sink.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 히트싱크를 종래 인쇄회로기판에 구비된 각 반도체 패키지에 개별적으로 구비한 것과는 달리 단일의 히트싱크를 모든 반도체 패키지의 표면과 접촉하도록 하여 방열작용을 행할 수 있도록 함에 따라 패키지 공정이 간편해지게 된 효과가 있다.As described above, the present invention, unlike the heat sink is individually provided in each semiconductor package provided in the conventional printed circuit board, so that a single heat sink can be in contact with the surface of all the semiconductor package to perform the heat radiation action The packaging process has been simplified.
또한, 상기 히트싱크는 그 크기의 조절에 따라 모든 형태의 반도체 패키지에 설치할 수 있게 되어 제조 단가가 감소된 효과 역시 있다.In addition, the heat sink can be installed in any type of semiconductor package according to the control of the size, there is also an effect that the manufacturing cost is reduced.
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| KR2019980018272U KR200325122Y1 (en) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | heat sink in semiconductor package |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR200325122Y1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7606035B2 (en) | 2006-09-22 | 2009-10-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Heat sink and memory module using the same |
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|---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-09-24 KR KR2019980018272U patent/KR200325122Y1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7606035B2 (en) | 2006-09-22 | 2009-10-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Heat sink and memory module using the same |
| KR100965269B1 (en) | 2008-04-16 | 2010-06-22 | 이상철 | Dissipating device of electronic element and memory module employing the dissipating device |
Also Published As
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