KR20090074487A - 반도체 패키지 모듈용 방열 장치 및 이를 갖는 반도체패키지 모듈 - Google Patents

반도체 패키지 모듈용 방열 장치 및 이를 갖는 반도체패키지 모듈 Download PDF

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Abstract

반도체 패키지 모듈용 방열 장치 및 이를 갖는 반도체 패키지 모듈이 개시되어 있다. 반도체 패키지 모듈은 반도체 칩 및 상기 반도체 칩에 접속된 솔더볼을 포함하는 적어도 2 개의 반도체 패키지들, 적어도 2 개의 상기 반도체 패키지들이 병렬 방식으로 일측면 상에 전기적으로 접속되는 인쇄회로기판 및 플레이트 형상을 갖고 상기 솔더볼에 의하여 상기 반도체 칩 및 상기 인쇄회로기판 사이에 형성된 공간에 배치된 고정 몸체 및 상기 고정 몸체의 상면으로부터 형성된 결합홈을 갖는 고정 부재, 상기 반도체 패키지들을 덮고 상기 결합홈과 대응하는 부분에 관통홀이 형성된 방열 부재 및 상기 관통홀을 통해 상기 결합홈에 결합 되는 결합 부재를 갖는 방열 장치를 포함한다.

Description

반도체 패키지 모듈용 방열 장치 및 이를 갖는 반도체 패키지 모듈{HEAT DISSIPATION DEVICE FOR SEMICONDUCTOR PACKAGE MODULE AND SEMICONDUCTOR PACKAGE MODULE HAVING THE SAME}
본 발명은 반도체 패키지 모듈용 방열 장치 및 이를 갖는 반도체 패키지 모듈에 관한 것이다.
최근 들어, 방대한 데이터를 저장 및 방대한 데이터를 단시간 내 처리할 수 있는 반도체 소자를 갖는 반도체 패키지가 개발되고 있다.
반도체 패키지는 주로 인쇄회로기판 등에 복수개가 함께 실장 되어 반도체 패키지 모듈이 제조되고, 반도체 패키지 모듈은 여러 가지 장치, 예를 들면, 컴퓨터 등에 결합 되어 여러 가지 기능을 수행한다.
복수개의 반도체 패키지들을 포함하는 반도체 패키지 모듈은 데이터를 처리하는 도중 많은 열이 발생 되고 이로 인해 반도체 패키지 모듈에 포함된 반도체 패키지의 성능이 저하된다. 따라서, 대부분의 반도체 패키지 모듈은 반도체 패키지 모듈에서 발생 된 열을 신속하게 외부로 방열하기 위한 히트 씽크 및 히트 씽크를 반도체 패키지 모듈에 고정하기 위한 클립 등을 포함한다.
그러나, 최근 들어 반도체 패키지 모듈의 사이즈가 감소 되면서 반도체 패키지 모듈의 히트 씽크를 설치하는데 필요한 공간이 크게 부족하여 반도체 패키지 모듈에 히트 씽크를 설치하기 어려운 문제점을 갖는다.
본 발명의 하나의 목적은 작은 사이즈를 갖는 반도체 패키지 모듈에 장착 가능한 반도체 패키지 모듈용 방열 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 상기 반도체 패키지 모듈용 방열 장치를 포함하는 반도체 패키지 모듈을 제공한다.
본 발명에 따른 반도체 패키지 모듈용 방열 장치는 플레이트 형상을 갖는 고정 몸체, 상기 고정 몸체의 상면으로부터 형성된 결합홈을 갖는 고정 부재, 상기 고정 부재 상에 배치되며 적어도 하나의 관통홀을 갖는 방열 부재 및 상기 관통홀을 통해 상기 결합홈과 결합 되는 결합 부재를 포함한다.
반도체 패키지 모듈용 방열 장치의 상기 고정 부재는 직육면체 형상을 갖고, 상기 고정 부재의 상단 양쪽 모서리에 계단 형상으로 형성된 한 쌍의 단턱들을 포함한다.
반도체 패키지 모듈용 방열 장치의 상기 결합 부재는 체결 나사이다.
반도체 패키지 모듈용 방열 장치의 상기 고정 부재와 마주하는 상기 방열 부재의 내측면 상에는 열 전달물질을 포함하는 열 전달층이 배치된다.
반도체 패키지 모듈용 방열 장치의 상기 방열 부재의 표면에는 복수개의 방열 핀(heat dissipation pin)이 배치된다.
본 발명에 따른 반도체 패키지 모듈은 반도체 칩 및 상기 반도체 칩에 접속 된 솔더볼을 포함하는 적어도 2 개의 반도체 패키지들, 적어도 2 개의 상기 반도체 패키지들이 병렬 방식으로 일측면 상에 전기적으로 접속되는 인쇄회로기판 및 플레이트 형상을 갖고 상기 솔더볼에 의하여 상기 반도체 칩 및 상기 인쇄회로기판 사이에 형성된 공간에 배치된 고정 몸체 및 상기 고정 몸체의 상면으로부터 형성된 결합홈을 갖는 고정 부재, 상기 반도체 패키지들을 덮고 상기 결합홈과 대응하는 부분에 관통홀이 형성된 방열 부재 및 상기 관통홀을 통해 상기 결합홈에 결합 되는 결합 부재를 갖는 방열 장치를 포함한다.
반도체 패키지 모듈의 상기 결합 부재는 체결 나사이다.
반도체 패키지 모듈은 상기 인쇄회로기판과 마주하는 상기 고정 몸체의 상기 상면과 대향 하는 하면에 형성되어 상기 인쇄회로기판에 형성된 수동 소자를 보호하는 수납홈을 포함한다.
반도체 패키지 모듈의 상기 고정 몸체는 상기 반도체 칩의 하면 및 상기 하면과 연결되는 상기 반도체 칩의 측면에 결합 된다.
반도체 패키지 모듈의 상기 방열 부재 및 상기 반도체 칩 사이에는 열 전달 물질을 포함하는 열 전달층이 개재된다.
반도체 패키지 모듈의 상기 방열 부재는 상기 방열 부재의 표면에 배치된 복수개의 방열 핀들을 포함한다.
반도체 패키지 모듈은 상기 인쇄회로기판의 상기 일측면과 대향 하는 타측면 상에 배치된 추가 반도체 패키지를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 인쇄회로기판의 사이즈가 너무 작아 인쇄회로기판에 홀 등을 형성하여 방열 부재를 형성하기 어려울 경우, 반도체 칩 및 인쇄회로기판의 사이에 형성된 공간을 이용하여 방열 부재를 반도체 패키지에 장착할 수 있는 효과를 갖는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 패키지 모듈용 방열 장치 및 이를 갖는 반도체 패키지 모듈에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 패키지 모듈용 방열 장치의 분해 단면도이다. 도 2는 도 1의 방열 부재의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 반도체 패키지 모듈용 방열 장치(100)는 고정 부재(110), 방열 부재(120) 및 결합 부재(130)를 포함한다.
고정 부재(110)는 고정 몸체(117) 및 결합홈(118)을 포함한다. 고정 몸체(117)는, 예를 들어, 직육면체 플레이트 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 고정 몸체(117)는 합성 수지를 포함할 수 있다. 이와 다르게, 고정 몸체(117)는, 열 전달률이 우수한 금속을 포함할 수 있다.
플레이트 형상을 갖는 고정 몸체(117)는 상면(111), 상면(111)과 대향 하는 하면(113) 및 상면(111)과 하면(113)을 연결하는 2 개의 측면(115)들을 갖는다. 또 한, 고정 몸체(117)는 상면(115) 및 각 측면(115)이 만나는 부분에 형성된 계단 형상의 단턱(112)들을 포함한다.
고정 부재(110)의 결합홈(118)은 고정 몸체(117)의 상면(111) 상에 배치된다. 결합홈(118)의 내측면에는, 예를 들어, 암나사부가 형성될 수 있다.
방열 부재(120)는, 예를 들어, 고정 부재(110) 상에 배치된다. 방열 부재(120)는, 예를 들어, 직육면체 플레이트 형상을 가질 수 있다. 방열 부재(120)는 열 전달률이 우수한 금속을 포함할 수 있다. 방열 부재(120)로서 사용될 수 있는 물질의 예로서는, 알루미늄, 알루미늄 합금, 황동, 구리 및 구리 합금 등을 들 수 있다.
플레이트 형상을 갖는 방열 부재(120)에는 적어도 하나의 관통공(122)이 배치된다. 예를 들어, 방열 부재(120)에는 복수개의 관통공(122)들이 배치된다.
한편, 고정 부재(110)와 마주하는 방열 부재(120)의 하면에는 열 전달층(125)이 배치된다. 열 전달층(125)은, 예를 들어, 열 전달률이 우수한 열 전달 물질을 포함한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 방열 부재를 도시한 평면도이다.
도 3을 참조하면, 방열 부재(120)는 방열 부재(120)의 표면에 리브(rib) 형태로 배치된 방열 핀(heat dissipation fin;127)을 더 포함할 수 있다. 방열 핀(127)은 방열 부재(120)의 방열 면적을 향상시켜 열 전달 성능을 보다 향상시킨다.
결합 부재(130)는, 예를 들어, 체결 나사를 포함한다. 결합 부재(130)는 방 열 부재(120)의 관통공(122)을 통해 고정 부재(110)의 결합홈(118)에 나사 체결된다.
도 1 내지 도 3을 통해 설명된 본 발명에 의한 반도체 패키지 모듈용 방열 장치는 인쇄회로기판의 사이즈가 작아 클립 등에 의하여 방열 부재를 결합하기 어려운 반도체 패키지 모듈에 폭 넓게 적용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 패키지 모듈을 도시한 단면도이다. 도 5는 도 4의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 6은 도 5의 'A' 부분 확대도이다.
도 4 내지 도 6들을 참조하면, 반도체 패키지 모듈(400)은 반도체 패키지(200)들, 인쇄회로기판(300) 및 방열 장치(100)를 포함한다.
각 반도체 패키지(200)는 반도체 칩(210) 및 솔더볼(220)을 포함한다.
본 실시예에서, 반도체 칩(210)은, 예를 들어, 볼 랜드 패턴을 갖는 재배선을 갖는 웨이퍼 레벨 반도체 칩일 수 있다. 이와 다르게, 반도체 칩(210)은 반도체 칩(210) 및 반도체 칩(210)이 실장 되며 볼 랜드 패턴을 갖는 서브 회로 기판을 포함할 수 있다.
솔더볼(220)은 반도체 칩(210)의 볼 랜드 패턴에 전기적으로 접속된다.
인쇄회로기판(300)은, 예를 들어, 직육면체 플레이트 형상을 갖는다. 직육면체 플레이트 형상을 갖는 인쇄회로기판(300)에는 복수개의 반도체 패키지(200)들이 병렬 방식으로 배치된다.
반도체 패키지(200)들은 인쇄회로기판(300)의 일측면(310) 및/또는 일측 면(310)과 대향 하는 타측면(320) 상에 각각 병렬 방식으로 배치될 수 있다.
인쇄회로기판(300)의 일측면(310) 및/또는 타측면(320) 상에 배치된 반도체 패키지(200)들은 상호 지정된 간격으로 이격 된다.
또한, 인쇄회로기판(300)의 일측면(310) 및/또는 타측면(320) 상에 각각 배치된 반도체 패키지(200)들의 반도체 칩(210)의 밑면은 솔더볼(220)에 의하여 인쇄회로기판(300)의 일측면(310) 및/또는 타측면(320)으로부터 소정 간격 이격 된다.
방열 장치(100)는 인쇄회로기판(300)의 일측면(310) 및/또는 타측면(320) 상에 배치된 반도체 패키지(200)들이 고속 동작하는 도중 발생 된 다량의 열을 신속하게 외부로 방열한다.
본 실시예에 의한 방열 장치(100)는 인쇄회로기판(300)에 접속된 반도체 패키지(200)를 이용하여 고정된다.
도 5를 다시 참조하면, 방열 장치(100)는 고정 부재(110), 방열 부재(120) 및 결합 부재(130)를 포함한다.
고정 부재(110)는 반도체 패키지(200)의 솔더볼(220)에 의하여 인쇄회로기판(300)으로부터 이격된 공간에 배치된다.
고정 부재(110)는 고정 몸체(117) 및 결합홈(118)을 포함한다. 고정 몸체(117)는, 예를 들어, 직육면체 플레이트 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 고정 몸체(117)는 합성 수지를 포함할 수 있다. 이와 다르게, 고정 몸체(117)는 열 전달률이 우수한 금속을 포함할 수 있다.
플레이트 형상을 갖는 고정 몸체(117)는 상면(111), 상면(111)과 대향 하는 하면(113) 및 상면(111)과 하면(113)을 연결하는 2 개의 측면(115)들을 갖는다. 또한, 고정 몸체(117)는 상면(115) 및 각 측면(115)이 만나는 부분에 형성된 계단 형상의 단턱(112)들을 포함한다.
고정 부재(110)의 결합홈(118)은 고정 몸체(117)의 상면(111) 상에 배치된다. 결합홈(118)의 내측면에는, 예를 들어, 암나사부가 형성될 수 있다. 한편, 고정 부재(110)의 하면(113)에는 수납홈(114)이 형성될 수 있고, 수납홈(114)은 인쇄회로기판(300)에 형성된 수동 소자를 수납한다.
고정 몸체(117)의 단턱(112)에는 반도체 칩(210)의 밑면 및 밑면과 만나는 측면이 각각 고정된다.
방열 부재(120)는, 예를 들어, 반도체 패키지(200) 상에 배치된다. 방열 부재(120)는, 예를 들어, 직육면체 플레이트 형상을 가질 수 있다. 방열 부재(120)는 열 전달률이 우수한 금속을 포함할 수 있다. 방열 부재(120)로서 사용될 수 있는 물질의 예로서는, 알루미늄, 알루미늄 합금, 황동, 구리 및 구리 합금 등을 들 수 있다.
플레이트 형상을 갖는 방열 부재(120)에는 적어도 하나의 관통공(122)이 배치된다. 예를 들어, 방열 부재(120)에는 복수개의 관통공(122)들이 배치되며, 관통공(122)들은 고정 부재(110)의 결합홈(118)과 대응하는 위치에 배치된다.
한편, 반도체 칩(210)와 마주하는 방열 부재(120)의 하면에는 열 전달층(125)이 배치된다. 열 전달층(125)은, 예를 들어, 열 전달률이 우수한 열 전달 물질을 포함한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 방열 부재를 도시한 평면도이다.
도 7을 참조하면, 방열 부재(120)는 방열 부재(120)의 표면에 리브(rib) 형태로 배치된 방열 핀(heat dissipation fin;127)을 더 포함할 수 있다. 방열 핀(127)은 방열 부재(120)의 방열 면적을 향상시켜 열 전달 성능을 보다 향상시킨다.
결합 부재(130)는, 예를 들어, 체결 나사를 포함한다. 결합 부재(130)는 방열 부재(120)의 관통공(122)을 통해 고정 부재(110)의 결합홈(118)에 나사 체결된다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 인쇄회로기판의 사이즈가 너무 작아 인쇄회로기판에 홀 등을 형성하여 방열 부재를 형성하기 어려울 경우, 반도체 칩 및 인쇄회로기판의 사이에 형성된 공간을 이용하여 방열 부재를 반도체 패키지에 장착할 수 있는 효과를 갖는다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 패키지 모듈용 방열 장치의 분해 단면도이다.
도 2는 도 1의 방열 부재의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 방열 부재를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 패키지 모듈을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 도 5의 'A' 부분 확대도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 방열 부재를 도시한 평면도이다.

Claims (12)

  1. 플레이트 형상을 갖는 고정 몸체, 상기 고정 몸체의 상면으로부터 형성된 결합홈을 갖는 고정 부재;
    상기 고정 부재 상에 배치되며 적어도 하나의 관통홀을 갖는 방열 부재; 및
    상기 관통홀을 통해 상기 결합홈과 결합 되는 결합 부재를 포함하는 반도체 패키지 모듈용 방열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정 부재는 직육면체 형상을 갖고, 상기 고정 부재의 상단 양쪽 모서리에 계단 형상으로 형성된 한 쌍의 단턱들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 모듈용 방열 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결합 부재는 체결 나사인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 모듈용 방열 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고정 부재와 마주하는 상기 방열 부재의 내측면 상에는 열 전달물질을 포함하는 열 전달층이 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 모듈용 방열 장 치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방열 부재의 표면에는 복수개의 방열 핀(heat dissipation pin)이 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 모듈용 방열 장치.
  6. 반도체 칩 및 상기 반도체 칩에 접속된 솔더볼을 포함하는 적어도 2 개의 반도체 패키지들;
    적어도 2 개의 상기 반도체 패키지들이 병렬 방식으로 일측면 상에 전기적으로 접속되는 인쇄회로기판; 및
    플레이트 형상을 갖고 상기 솔더볼에 의하여 상기 반도체 칩 및 상기 인쇄회로기판 사이에 형성된 공간에 배치된 고정 몸체 및 상기 고정 몸체의 상면으로부터 형성된 결합홈을 갖는 고정 부재, 상기 반도체 패키지들을 덮고 상기 결합홈과 대응하는 부분에 관통홀이 형성된 방열 부재 및 상기 관통홀을 통해 상기 결합홈에 결합 되는 결합 부재를 갖는 방열 장치를 포함하는 반도체 패키지 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 결합 부재는 체결 나사인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판과 마주하는 상기 고정 몸체의 상기 상면과 대향 하는 하면에 형성되어 상기 인쇄회로기판에 형성된 수동 소자를 보호하는 수납홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 고정 몸체는 상기 반도체 칩의 하면 및 상기 하면과 연결되는 상기 반도체 칩의 측면에 결합 되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 모듈.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 방열 부재 및 상기 반도체 칩 사이에는 열 전달 물질을 포함하는 열 전달층이 개재된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 모듈.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 방열 부재는 상기 방열 부재의 표면에 배치된 복수개의 방열 핀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 모듈.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 상기 일측면과 대향 하는 타측면 상에 배치된 추가 반도체 패키지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 모듈.
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