特許 6021170 冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6021170

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月9日

(54)【発明の名称】冷却装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/473 20060101AFI20161027BHJP

   H01L 23/40 20060101ALI20161027BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20161027BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/46 Z

   H01L23/40 E

   H05K7/20 N

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-120385(P2012-120385)

(22)【出願日】2012年5月28日

(65)【公開番号】特開2013-247257(P2013-247257A)

(43)【公開日】2013年12月9日

【審査請求日】2015年4月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100150197

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 直樹

(72)【発明者】

【氏名】藤井 俊輔

【審査官】 麻川 倫広

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／１１０３９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０１−２７０２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３０５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第７９６９７３６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第７２８９３３１（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２８６１７９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／３４−２３／４７３

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ソケットを介して基板に取り付けられるメモリモジュールを冷却する冷却装置であって、
内部に冷却媒体が充填されたパイプと、
前記パイプに接続された複数の伝熱板と、を有し、
前記パイプは、前記基板に予め取り付けられており、
前記複数の伝熱板のうち少なくとも二つの隣り合う伝熱板は、少なくとも一部が自身の弾性力によって互いの面が密着されており、前記ソケットに装着される前記メモリモジュールの表裏を前記隣り合う伝熱板で挟み込むことを特徴とする冷却装置。

【請求項2】

前記伝熱板は、前記面が前記基板と直交するとともに平面視において前記ソケットと一致するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。

【請求項3】

前記ソケットは、互いに平行となるように並列されて複数設けられており、
前記パイプは、前記基板の前記ソケット間に延在するように前記基板に取り付けられており、
前記伝熱板は、中央部がＵ字状に形成されているとともに、両端部が前記パイプに接続されていることを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。

【請求項4】

前記パイプは、可撓性を有していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却装置に係り、特にメモリモジュールを冷却する冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

コンピュータの普及と半導体技術の進歩によって、コンピュータに搭載されるメモリ（主記憶装置、ＲＡＭ）の大容量化が進んでいる。メモリ容量が増すにつれ、動作時にメモリから発生する発熱量は増加する。メモリの劣化を防止するためには、発生した熱を冷却し、メモリを所定の温度以下に維持する必要がある。

【0003】

しかし、発熱量は増加しても、コンピュータに搭載できる容量には制限があるため、高密度化が進んでいる。このため、空気を媒体とした空冷では、空気を流すための通風路を設ける必要があるなど、高密度化とのバランスをとる必要があった。

【0004】

特許文献１には、メモリからの発熱を水などの冷却媒体を用いることで、メモリを効率的に冷却し、さらには、熱を所望の場所へ輸送する構造とすることで、高密度化と冷却の両面に応える冷却構造が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−０７９９４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、特許文献１の冷却装置は、基板上のソケットにメモリモジュールを取り付けた後に、放熱装置を追加する構造となっている。このため、取り付け順序を考慮する必要と、放熱装置の紛失の課題があった。

【0007】

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、メモリモジュールの取り付け順序などを考慮する必要がなく、また、紛失の可能性をなくした冷却装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明に係る冷却装置は、ソケットを介して基板に取り付けられるメモリモジュールを冷却する冷却装置であって、内部に冷却媒体が充填されたパイプと、前記パイプに接続された複数の伝熱板と、を有し、前記パイプは、前記基板に予め取り付けられており、前記複数の伝熱板のうち少なくとも二つの隣り合う伝熱板は、少なくとも一部が自身の弾性力によって互いの面が密着されており、前記ソケットに装着される前記メモリモジュールの表裏を前記隣り合う伝熱板で挟み込むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、取り付け順序などを考慮することなく、メモリモジュールを取り付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る冷却装置を基板に取り付けた様子を示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る基板の斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係る冷却装置の伝熱パイプの配置を説明する平面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る冷却装置の伝熱板の斜視図である。

【図5】図１のＡ矢視図であって、隣り合う伝熱板の位置関係を説明する図である。

【図6】本発明の実施形態に係る冷却装置と基板の分解側面図である。

【図7】本発明の実施形態に係る冷却装置を基板に取り付けた様子を示す側面図である。

【図8】メモリモジュールが基板のソケットに嵌合された状態を示す側面図である。

【図9】メモリモジュールが基板のソケットに嵌合された状態を示す斜視図である。

【図10】本発明の別の実施形態に係る隣り合う伝熱板の位置関係を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る冷却装置１は、ソケット３を介して基板２（パッケージ）に装着される複数のメモリモジュール４を冷却する装置である。本実施形態に係る冷却装置１は、複数のソケット３を有する基板２に予め取り付けられているものである。即ち、メモリモジュール４がソケット３を介して基板２に実装される前の段階で、基板２に取り付けられている。

【0012】

図２に示すように、基板２は、例えばパーソナルコンピュータ、ワークステーション、サーバなどのケース（筐体）に収容されているマザーボードである。説明のため、図２には複数のソケット３を含む一部のみ示す。
基板２に設けられているソケット３は、メモリ増設用のコネクタであり、メモリモジュール４を構成するメモリ基板５の形状に対応して所定の長さを有している。複数のソケット３は、所定の間隔をおいて互いに平行となるように、等間隔で配置されている。

【0013】

図１に示すように、メモリモジュール４は、ＣＰＵなどのプロセッサーが直接アクセスすることのできる記憶装置であり、複数のメモリ素子７（半導体メモリチップ）を矩形板状のメモリ基板５の両面に配置してなる半導体モジュールである。メモリモジュール４としては、例えば、複数のＤＲＡＭを実装したＳＩＭＭ（Single In-line Memory Module）やＤＩＭＭ（Dual In-line Memory Module）がある。

【0014】

メモリ基板５は一般にメモリモジュール４に使用されるものであればよく、例えば、ガラスエポキシ等の絶縁基板に銅等の配線パターンを形成したプリント基板を使用でき、更に、メモリ基板５内には、複数種類の配線（図示せず）が多層配線の形で形成されている。これら配線には、電源配線、グランド配線のほか、各種の信号配線が含まれている。これらの信号配線には、当該メモリモジュール４の制御系信号用配線として、クロック信号配線、アドレス信号配線、及び、コントロール信号配線が含まれている。

【0015】

メモリ基板５は、所定の辺にソケット３と嵌合して電気的に接続されるコネクタ部６を備えている。即ち、メモリモジュール４をソケット３に装着することによって、メモリモジュール４上のメモリ素子７とＣＰＵとの通信が可能となる。

【0016】

次に、本実施形態に係る冷却装置１について説明する。
冷却装置１は、導入パイプ８と、排出パイプ９と、伝熱パイプ１０と、伝熱板１１とから構成されている。図３は、伝熱板１１を省略した平面図である。導入パイプ８は、伝熱パイプ１０に冷却水を供給するためのパイプであり、メモリモジュール４の冷却に使用された冷却水は、排出パイプ９を介して排出されるようになっている。

【0017】

排出パイプ９を介して排出された冷却水は、所定のラジエータ（図示せず）によって冷却され、導入パイプ８を介して伝熱パイプ１０に供給される。即ち、冷却水は、導入パイプ８、伝熱パイプ１０、排出パイプ９、ラジエータの順に循環しており、冷却媒体として導入パイプ８、伝熱パイプ１０、及び排出パイプ９に充填されている。
ラジエータは、上昇した水温を下げる働きをする放熱器であり、例えば、ヒートシンクと、ファンの組合せによって構成されたものである。
伝熱パイプ１０は、可撓性（柔軟性）を有する材料、例えばポリウレタン（ウレタン樹脂、ＰＵ）を用いて形成されている。

【0018】

また、導入パイプ８、排出パイプ９、及び伝熱パイプ１０は、ソケット３の両端部に沿って、ソケット３の長手方向に直交する方向に延在する固定部材１２を介して固定されている。固定部材１２は、所定の金属によって形成されている。伝熱パイプ１０は、長尺のソケット３に沿うように配置されており、固定部材１２の内部でＵターンするように配置されている。

【0019】

伝熱板１１は、高い伝熱性を有する材質、例えば銅（Ｃｕ）から形成され、弾性を有する薄板である。伝熱板１１には、絶縁処理が施されている。絶縁処理は、例えばアルマイト処理によって実施することができる。絶縁処理方法は、これに限ることはなく、塗装によって実施することもできる。また、絶縁処理は、伝熱板１１の両面に施す必要はなく、メモリモジュール４との接触面１４のみに施せばよい。

【0020】

伝熱板１１は、矩形の長尺薄板に曲げ加工を施した上で、両端を伝熱パイプ１０に接続されている。具体的には、図４に示すように、長手方向の略中央部をＵ字形状で折り返すとともに、両端近傍に、ソケット３との干渉を回避するための折り曲げ加工が施されている。伝熱板１１は、このような形態とすることによって、２つの接触面１４を有する形態となる。

【0021】

伝熱板１１は、基板２に対して直交するように差し込まれたメモリモジュール４の一面に複数の伝熱板１１が当接するように、複数の伝熱板１１が一列に配列されている。即ち、接触面１４が基板２と直交するとともに、平面視においてソケット３と一致するように形成されている。また、伝熱板１１は複数から形成する必要はなく、隣り合う伝熱板１１が互いに接続される形状としてもよい。

【0022】

そして、図５に示すように、伝熱パイプ１０の延在方向に直交する方向（固定部材１２の長手方向）に隣り合う伝熱板１１同士は、互いの接触面１４が面接触するように配置されている。伝熱板１１が弾性を有する材料で形成されていることによって、接触面１４同士は密着している。

【0023】

図６は、冷却装置１、基板２を示す分解図である。図６に示すように、冷却装置１と基板２は、基板２のソケット３が隣合う伝熱パイプ１０の間に挿入されるように組み合わされる。冷却装置１は、一対の固定部材１２が所定の締結部材を用いて基板２に締結されることにより固定される。

【0024】

図７は、メモリモジュール４と、基板２に取り付けられた状態の冷却装置１を示す側面図である。図７に示すように、メモリモジュール４は、隣り合う伝熱板１１同士の接触面１４に沿って挿入される。ここで、接触面１４と同一平面状にソケット３のモジュール差込口１５（図２参照）が配置されているため、メモリモジュール４は、伝熱板１１に案内されるようにソケット３に嵌合される。

【0025】

図８は、メモリモジュール４がソケット３に嵌合された状態を示す側面図である。図９は、メモリモジュール４がソケット３に嵌合された状態を示す斜視図である。図８及び図９に示すように、隣り合う伝熱板１１の接触面１４は、メモリモジュール４によって押し広げられ、メモリモジュール４の表裏は伝熱板１１に密着する。即ち、メモリモジュール４が伝熱板１１によって挟み込まれる。
また、冷却装置１のパイプを循環する冷却媒体は冷却水に限ることはなく、例えばアンモニアなどの冷媒を採用することができる。

【0026】

次に、本実施形態に係る冷却装置１の作用について説明する。
まず、導入パイプ８を介して伝熱パイプ１０に冷却水が導入されると、メモリモジュール４によって加熱された伝熱板１１と伝熱パイプ１０に導入された冷却水とが熱交換されてメモリモジュール４が冷却される。冷却に使われた冷却水は、排出パイプ９を介してラジエーター（図示せず）に導入されて、冷却水の水温が下がる。冷却水は再び導入パイプ８を介して伝熱パイプ１０に導入される。

【0027】

上記実施形態によれば、冷却装置１が予め基板２に取り付けられていることによって、取り付け順序などを考慮することなく、メモリモジュール４を取り付けることができる。また、冷却装置１が固定部材１２を介して一体化されていることによって、複数の構成部品をメモリモジュール４の装着後に取り付ける構成の冷却装置１と比較して、部品を紛失する可能性を排除することができる。

【0028】

また、固定部材１２によって一体化された冷却装置１を用いて、複数のメモリモジュール４を冷却することができる。
また、伝熱板１１の弾性力によって、伝熱板１１の接触面１４がメモリモジュール４を構成するメモリ素子７に密着するため、メモリモジュール４内のメモリ素子７の高さの違いを吸収することができる。

【0029】

また、伝熱パイプ１０を可撓性を有する材料によって形成することによって、伝熱パイプ１０を基板２のソケット３の構造に追従させることができる。
また、冷却水又は冷媒、及びパイプを使ってメモリモジュール４で発生した熱を任意の場所に放熱することができる。

【0030】

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。例えば、以上で説明した実施形態では、伝熱板１１の形状として、単一の矩形状の板をＵ字状に曲げる形状とした。しかし、伝熱板１１の形状はこれに限ることはなく、図１０に示すように、伝熱板１１は伝熱パイプ１０に接続された２つの部位から構成されてもよい。即ち、伝熱板１１は、２つに分割されてもよい。

【符号の説明】

【0031】

１…冷却装置 ２…基板 ３…ソケット ４…メモリモジュール ５…メモリ基板 ６…コネクタ部 ７…メモリ素子 ８…導入パイプ ９…排出パイプ １０…伝熱パイプ（パイプ） １１…伝熱板 １２…固定部材 １４…接触面 １５…モジュール差込口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】