KR200407615Y1 - 방열체를 구비한 램 모듈 - Google Patents

Abstract

본 고안은 인쇄회로기판상에 다수개의 램이 실장 된 램 모듈의 방열체로 평판형 히트파이프가 구비되어 진 것을 특징으로 한다. 본 고안에 의한 방열체를 구비한 램 모듈은 다수개의 램에서 발생된 열이 평판형 히트파이프로 전달되고 평판형 히트파이프 내의 작동유체 상변화에 의해서 열을 이송, 확산하여 외부로 방열시킨다. 본 고안에 의한 방열체가 구비된 램 모듈은 종래 금속판을 이용한 것보다 방열 성능이 우수하고 균일한 온도를 얻을 수 있어, 램 모듈의 저온유지를 통한 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

평판형 히트파이프, 램 모듈, 메모리, 방열, 냉각

Description

방열체를 구비한 램 모듈{RAM Module with Cooling System}

도1은 다수개의 램이 인쇄회로기판에 장착된 램 모듈을 나타내는 사시도

도2는 종래 기술에 의한 금속판 방열체가 장착된 램 모듈을 나타내는 사시도

도3은 종래 또 다른 기술에 의한 냉각팬이 구비된 다중 램 모듈을 나타내는 사시도

도4는 본 고안의 램 모듈 방열체로 적용되는 평판형 히트파이프의 구조를 나타내는 사시도

도5는 본 고안의 방열체를 구비한 램 모듈을 나타내는 분해 사시도

도6은 본 고안의 방열체를 구비한 램 모듈을 나타내는 사시도

도7은 본 고안의 또 다른 실시예에 의한 방열체를 구비한 램 모듈을 나타내는 사시도

도8은 본 고안의 방열체를 구비한 램 모듈의 결합 형태를 보여주는 측면도

도9는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 방열체를 구비한 램 모듈과 종래 기술에 의한 램 모듈의 온도 분포 비교도

(도면 주요부분에 대한 부호의 설명)

1;인쇄회로기판 2;램(RAM) 3;램 모듈 입출력 단자대

10;금속판 방열체 11;고정 클립

100;다채널 평판형 히트파이프 101;내부채널 200;열계면재료

본 고안은 인쇄회로기판에 다수개의 램(RAM)이 실장된 램 모듈의 방열에 관한 것으로 보다 상세하게는 인쇄회로기판에 DRAM(Dynamic RAM) 등 다수개의 램이 장착된 램 모듈에 평판형 히트파이프를 방열수단으로 사용하는 방열체를 구비한 램 모듈에 관한 것이다.

최근 비메모리, 메모리 등 반도체 소자의 고집적화, 고속화 기술은 급속하게 발전하고 있으나. 이에 수반하여 소비전력 증가와 선폭 감소에 의한 전류 밀도 증가에 의한 열밀도 또한 급격하게 상승 되고 있다. 램 등 메모리의 경우 소비전력 및 전류 밀도 증가에 따른 발열 문제는 CPU 등 비메모리에 비하여 치명적인 문제는 아니지만, 최근 들어 방열문제가 크게 대두 되기 시작하여 알루미늄 압출재 히트싱크 등을 방열체로 적용한 램 모듈이 출시되고 있으며, 면방향으로의 열전도 능력이 우수한 흑연시트를 램 모듈에 장착시켜 넓은 면적으로 열을 확산시켜 단위면적당 열을 저감시켜 외부로 방열하는 방법도 적용되고 있다.

종래 컴퓨터용 메모리로 광범위하게 사용되었던 SDRAM(Synchronous Dynamic RAM)에 비해 동작 클럭이 400MHz~800MHz(DDR 기술 적용)으로 4~8배정도 높은 동작 속도를 갖는 RDRAM(Rambus RAM)이나 DDR(Double Data Rate) SDRAM은 높은 동작 속도를 갖기 때문에 열에 의한 성능 이상 등을 방지코자 방열 수단을 구비한 램 모듈 을 등록특허10-0297266 등에서 제안한 바 있다. 도2는 상기 종래 기술을 나타낸 것으로 인쇄회로기판에 다수개의 램이 실장된 램모듈에 U자형 단면구조를 갖는 열전도성이 우수한 금속판을 방열체로 장착시켜 램에서 발생한 열을 외부로 방열시키는 역활과 동시에 램 모듈을 보호하는 지지체 역활을 수행한다. 또한 방열체 표면 확장을 위하여 요철형태의 홈이 형성된 것도 있다.

상기 램 모듈의 방열 기술은 구리 등 열전도도가 우수한 금속을 이용하지만, 구리보다 더 우수한 열전도도를 갖는 재질을 적용하기에는 한계가 많이 있다.

또한 도3에 도시한 것과 같은 공개특허10-2004-0068910에서는 램 슬롯에 램 모듈을 장착하고 그 상부에 다수개의 냉각팬을 모듈화시켜 램 모듈을 방열하는 방법을 제안하였다.

상기 냉각팬을 이용한 방열의 경우 램 슬롯에 수직으로 장착하고 그 상부에 냉각팬을 장착하기 때문에 램 모듈의 설치시 상부의 공간확보가 충분히 이루어져야 하기 때문에 적용성이 매우 낮고, 팬 사용에 의한 소음 증가의 문제점이 있다.

최근 CPU의 클럭 속도에 부합코자 동작 주파수가 더 향상된 DDR2 RAM, XDR DRAM 등 새로운 DRAM 등이 개발되고 있어, 램 또한 CPU 등 비메모리와 같은 방열 대책이 더욱더 요구되어 질 것으로 판단된다.

이에 본 고안은 상기한 종래 기술상의 문제점을 해결하고 나아가 램 모듈의 방열성능을 더욱 향상시켜 램 모듈의 동작신뢰성을 향상시키고자 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 램 모듈에 상변화에 의한 열이송 및 열전달 효과가 우수한 평판 형 히트파이프 구비하여 방열성능이 우수한 방열체를 구비한 램 모듈을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은 도1에 도시한 것과 같이 인쇄회로기판(1)에 다수개의 RDRAM 등 램(2)과 구동 컨트롤러,입출력단자(3) 등으로 이루어진 램 모듈에 있어서, 각 램에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 방열수단으로 인쇄회로기판에 임의의 간격을 두고 실장 된 각 램 상부면에 다수개의 채널을 갖는 평판형 히트파이프가 구비되어지는 것을 특징으로 한다.

상기 램 상부면과 평판형 히트파이프 계면은 열저항 저감하기 위하여 열전도성 그리스,본드 또는 패드 등 열계면재료가 사용되어지는 것을 특징으로한다.

상기 램 상부면과 평판형 히트파이프 계면에 사용되는 열계면재료는 열저항의 저감 뿐만 아니라 각 램과 평판형 히트파이프와의 접착 유지 역활도 수행한다.

도9는 구리판 등 금속판 방열체를 구비한 종래기술에 의한 것과 본 고안에 의한 방열체를 구비한 램 모듈에 있어 인쇄회로기판에 임의의 간격을 갖고 실장된 램 상부면에 온도센서를 설치하여 온도 분포를 실험한 결과와 측정방법을 나타낸다. 추가적으로 램 모듈에 있어 방열체가 구비되지 않은 것도 포함한다.

한면에 8개의 램이 실장된 DDR SDRAM을 컴퓨터 메인보드 램 슬롯에 장착하고 1번부터 8번까지의 램 상부 표면에 온도센서를 부착하여 램 표면온도를 측정한 것이다. CPU 냉각팬의 영향으로 공기방향은 1번에서 8번쪽이다. 8개의 온도값에 대한 평균온도 및 표준편차는 방열체가 구비되지 않은 경우 46.3℃/1.89℃, 금속판 형태 의 방열체가 구비된 종래기술의 경우 46.8℃/0.76℃, 본 고안에 의한 경우 45.5℃/0.18℃로 본 고안에 의한 방열체를 구비한 램 모듈이 우수한 방열성능과 균일한 온도분포를 나타낸다. 종래기술과 본 고안에 의한 램 모듈에 있어 앞쪽에 위치된 램(1번~3번)의 온도가 방열체가 구비되지 않은 경우보다 높게 나오는 이유는 각각의 램이 금속체로 연결되어 각 램에서 발생된 열이 금속체를 통하여 확산되기 때문이다.이러한 문제점을 해결하기 위해서는 도7에서 도시한 바와 같이 인쇄회로기판에 실장된 1~4번 램, 5~8번 램의 두 구간으로 나누어 2개의 평판형 히트파이프를 분리형으로 장착하면 램의 평균온도가 더욱 저감될 수 있다.

본 고안의 바람직한 실시예에 의하면 램 모듈 상부에 평판형 히트파이프를 방열체로 구비하여 램에서 발생되는 열이 평판형 히트파이프로 전달되고 그 열은 평판형 히트파이프 내의 작동유체 상변화에 의하여 대기로 방출되어 램 모듈의 동작온도를 저하시켜 램 모듈의 동작신뢰성을 매우 향상시킬 수 있다.

(실시예)

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 고안의 상세한 설명은 상기에서 기술된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 고안의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 첨부된 도면에 있어서, 본 고안의 특징을 명확하게 전달 하기 위하여 일부 도면은 과장적으로 도시되었고, 부가 부품에 대해서는 생략한 것도 있다.

도4를 참조하여, 본 고안의 방열체를 구비된 램 모듈의 방열체로 적용되는 평판형 히트파이프(100)는 내부에 다수개의 채널(101)이 형성된 알루미늄 압출재를 컨테이너로 사용하고 다수개 채널(101)에 증류수 등의 작동유체를 주입하고 양단을 면접합 압접을 통하여 저진공 봉합된다. 채널 단면은 다각 구조 형상을 갖는다.

도5를 참조하여, 방열수단인 평판형 히트파이프(100)는 인쇄회로기판(1)에 다수개로 실장된 램(2) 상부면과 결합된다. 램 모듈의 형태에 따라 한면 또는 양면에 평판형 히트파이프가 부착될 수 있다. 램 모듈의 상부에 부착된 평판형 히트파이프(100)는 내부 채널이 길이방향으로 형성된다.

도6과 도7을 참조하여, 인쇄회로기판(1)에 실장된 다수개의 램 상부에 결합되는 평판형 히트파이프(100)는 일체형(1개의 평판형 히트파이프)으로 결합되거나 2개이상 다수개(분리형)로 부착되어질 수 있다. 2개 이상으로 부착될 경우 상기에서 설명한 바와 같이 각 램표면의 평균온도를 저감될 수 있다.

도8을 참조하여, 램(2)에서 발생된 열이 평판형 히트파이프(100)로 전달됨에 있어, 그 계면에 열저항을 줄여주고 접착성을 부여하기 위하여 방열 그리스나 본드 또는 패드 등 열계면재료(200)가 사용된다. 열저항 저감에는 방열그리스가 유리하며 접착성 부여에는 방열 본드 또는 패드가 바람직하다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예와 첨부도면에 한정되는 것이 아니며 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다른 형태로 다양하게 구현될 수 있을을 밝혀둔다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 방열체를 구비한 램 모듈은 다수개의 램에서 발생된 열이 평판형 히트파이프로 전달되고, 그 열은 평판형 히트파이프 내의 작동유체 상변화에 의해서 열을 이송,확산하여 외부로 방열시킨다. 본 고안에 의한 방열체를 구비한 램 모듈은 종래 금속판을 이용한 것보다 방열 성능이 우수하고 균일한 온도를 얻을 수 있어, 램 모듈의 저온유지를 통한 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 인쇄회로기판 상에 다수개의 램이 실장되고 방열체를 구비한 램 모듈에 있어서,

   상기 방열체는 다채널 구조를 갖는 평판형 히트파이프로 인쇄회로기판에 실장된 램과 결합되어지며 그 계면에 열계면재료가 충진되는 것을 특징으로 하는 방열체를 구비한 램 모듈
2. 제 1항에 있어서, 방열체인 평판형 히트파이프와 램모듈간의 결합은 인쇄회로기판에 실장된 램의 한면 또는 양면에 적어도 1개 이상 결합되어지는 것을 특징으로 하는 방열체를 구비한 램 모듈
3. 제 1항에 있어서, 평판형 히트파이프의 외곽 단면 형상은 다각 구조이고 내부에 적어도 한개 이상의 단일폐곡선을 갖는 중공부가 형성된 것을 특징으로 하는 방열체를 구비한 램 모듈
4. 제 1항에 있어서, 평판형 히트파이프와 램 계면에 충진되는 열계면재료는 방열그리스, 방열본드 또는 방열패드인 것을 특징으로 하는 방열체를 구비한 램 모듈

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