JP2022049327A - 半導体記憶装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】放熱性の向上を図ることができる半導体記憶装置を提供することである。【解決手段】実施形態の半導体記憶装置は、筐体と、第1基板モジュールと、複数の放熱板と、1つ以上の接続部と、を有する。第1基板モジュールは、第1基板と、1つ以上の第1電子部品と、を含む。第1基板モジュールは、筐体内に収容される。複数の放熱板は、筐体内において第1基板モジュールに対して第1基板の厚さ方向に向かい合う位置に、厚さ方向に配置される。1つ以上の接続部は、第1基板モジュールおよび複数の放熱板に接する。【選択図】図2

Description

本発明の実施形態は、半導体記憶装置に関する。
半導体記憶装置は、筐体と、筐体に収容される基板と、基板に実装される半導体メモリ部品と、を備える。半導体記憶装置は、放熱性の向上が期待されている。
米国特許第10289174号明細書
本発明が解決しようとする課題は、放熱性の向上を図ることができる半導体記憶装置を提供することである。
実施形態の半導体記憶装置は、筐体と、第1基板モジュールと、複数の放熱板と、1つ以上の接続部と、を有する。第1基板モジュールは、第1基板と、1つ以上の第1電子部品と、を含む。第1基板モジュールは、筐体内に収容される。複数の放熱板は、筐体内において第1基板モジュールに対して第1基板の厚さ方向に向かい合う位置に、厚さ方向に配置される。1つ以上の接続部は、第1基板モジュールおよび複数の放熱板に接する。
第1の実施形態に係る半導体記憶装置の外観の一例を示す斜視図。 図1のII-II線に沿う断面図。 第1の実施形態のベース側基板モジュールの底面図。 第1の実施形態のベース側基板モジュールの平面図。 第1の実施形態のカバー側基板モジュールの底面図。 第1の実施形態のカバー側基板モジュールの平面図。 第1の実施形態のカバーを取り外した状態を示す半導体記憶装置の斜視断面図。 図7のVIII-VIII線に沿う断面図。 第2の実施形態の半導体記憶装置の断面図。 第2の実施形態の基板モジュールの底面図。 第2の実施形態の基板モジュールの平面図。
以下、実施形態の半導体記憶装置を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。本明細書で「平行」とは「略平行」である場合を含む。本明細書で「直交」とは「略直交」である場合を含む。本明細書で「向かい合う」とは、2つの部材の少なくとも一部が重なり合うことを意味する。本明細書において「接続」とは、2つの部材が間に何も介在せずに隣り合う場合だけでなく、2つの部材の間に別の部材が介在する場合も含む。また、「接する」とは、2つの部材の間に何も介在せずに隣り合うことを意味する。
まず、X方向、Y方向、およびZ方向について定義する。X方向およびY方向は、後述する子基板40の第1面40aに沿う方向のうち、互いに交差する方向である(図2参照)。X方向は、+X方向と、-X方向の総称である。+X方向は、後述する筐体2の第2側壁18bから第1側壁18aに向かう方向である(図2参照)。以下では、+X方向を便宜上「+X」と称する。-X方向は、+Xとは反対方向である。以下では、-X方向を便宜上「-X」と称する。+Xと-Xとを区別しない場合は、単に「X方向」と称する。X方向は、「第1方向」の一例である。Y方向は、+Y方向と、-Y方向の総称である。+Y方向は、後述するDRAM32Aからコントローラ31に向かう方向である(図3参照)。以下では、+Y方向を便宜上「+Y」と称する。-Y方向は、+Yとは反対方向である。以下では、-Y方向を便宜上「-Y」と称する。+Yと-Yとを区別しない場合は、単に「Y方向」と称する。Y方向は、「第2方向」の一例である。Z方向は、X方向およびY方向とは交差する方向である。Z方向は、+Z方向と、-Z方向の総称である。+Z方向は、後述するベース側基板モジュール3からカバー側基板モジュール4に向かう方向である(図2参照)。以下では、+Z方向を便宜上「+Z」と称する。-Z方向は、+Zとは反対方向である。以下では、-Z方向を便宜上「-Z」と称する。+Zと-Zとを区別しない場合は、単に「Z方向」と称する。Z方向は、後述する主基板30、子基板40および基板110の各々の厚さ方向である。
(第1の実施形態)
本実施形態の半導体記憶装置1は、例えばSSD(Solid State Drive)のような記憶装置である。半導体記憶装置1は、例えば、サーバ装置やパーソナルコンピュータ等の情報処理装置に取り付けられる。半導体記憶装置1は、情報処理装置の記憶領域として利用される。本実施形態では、半導体記憶装置1が取り付けられる情報処理装置をホスト装置と称する。
半導体記憶装置1は、例えば、筐体2と、ベース側基板モジュール3と、カバー側基板モジュール4と、放熱モジュール5とを備える。カバー側基板モジュール4は、第1基板モジュールの一例である。放熱モジュール5は、カバー側基板モジュール4に対して+Z側に位置する。
次に、筐体2について詳細に説明する。図1は、第1の実施形態に係る半導体記憶装置1の外観の一例を示す斜視図である。
筐体2は、半導体記憶装置1の外郭を構成する。筐体2は、例えば、X方向を長手方向、Y方向を短手方向、Z方向を厚さ方向とする箱状である。筐体2は、例えば、金属製である。筐体2は、複数の部材により構成されていてもよい。
筐体2は、ベース11とカバー12とを有する。筐体2は、ベース11とカバー12とがZ方向に組み合わされることで形成される。ベース11およびカバー12は、締結部材17で締結される。締結部材17は、例えば、ねじである。
ベース11は、カバー12に向けて開口する箱型である。すなわち、ベース11は+Zが開放された椀状である。ベース11は、第1主壁13と、第1周壁14とを備える。第1主壁13は、X方向を長手方向とし、Y方向を短手方向とし、Z方向を厚さ方向とする矩形状である。第1主壁13は、ベース11のなかで最も-Z側に位置する。第1主壁13は、4つの端部を持つ。第1主壁13の4つの端部とは、すなわち、+X側、-X側、+Y側、および-Y側の端部である。第1周壁14は、第1主壁13の-X側の端部を除く3つの端部それぞれから+Z側に延びる(カバー12側)。すなわち、第1周壁14は、第1主壁13の+X側の端部、第1主壁13の+Y側の端部、および第1主壁13の-Y側の端部のそれぞれから+Z側に延びる。
カバー12は、ベース11に向けて開口する箱型である。すなわち、カバー12は-Zが開放された椀状である。カバー12は、第2主壁15と、第2周壁16とを備える。第2主壁15は、X方向を長手方向とし、Y方向を短手方向とし、Z方向を厚さ方向する矩形状である。第2主壁15は、「第1壁」の一例である。第2主壁15は、カバー12のなかで最も+Z側に位置する。第2主壁15は、第1主壁13とZ方向に向かい合う。第2主壁15は、4つの端部を持つ。第2主壁15の4つの端部とは、すなわち、+X側、-X側、+Y側、および-Y側の端部である。第2周壁16は、第2主壁15の4つの端部それぞれから-Z側に延びる。
続いて、筐体2の構成について、さらに詳細に説明する。図2は、図1のII-II線に沿う断面図である。
ベース11の第1周壁14およびカバー12の第2周壁16は、筐体2の周壁18を構成する。周壁18のうち+X側を第1側壁18aと称する。第1側壁18aは、Y方向およびZ方向に沿う板状である。第1側壁18aは、第1部分14a、及び第2部分16aにより構成される。第1部分14aは、第1周壁14のうち第1主壁13に対して+X側に位置する。第2部分16aは、第2周壁16のうち第2主壁15に対して+X側に位置する。第1側壁18aには、複数の第1連通孔22が形成される。周壁18のうち-X側を第2側壁18bと称する。第2側壁18bは、Y方向およびZ方向に沿う板状である。第2側壁18bは、第2周壁16のうち第2主壁15に対して-X側に位置する第3部分16bにより構成される。第3部分16bは、第2周壁16のうち第2主壁15に対して-X側に位置する。第2側壁18bには、複数の第2連通孔23が形成される。第1側壁18aおよび第2側壁18bの各々は、第2壁の一例である。
第1連通孔22は、第1側壁18aをX方向に貫通する通気孔である。第1連通孔22は、筐体2の内外を連通させる。より詳細には、第1連通孔22は、第1側壁18aの第2部分16aに形成される。複数の第1連通孔22は、第1側壁18aにおいてY方向およびZ方向に間隔をあけて形成される。
第2連通孔23は、第2側壁18bをX方向に貫通する通気孔である。第2連通孔23は、筐体2の内外を連通させる。より詳細には、第2連通孔23は、第2側壁18bの第3部分16bに形成される。複数の第2連通孔23は、第2側壁18bにおいてY方向およびZ方向に間隔をあけて形成される。
第1連通孔22および第2連通孔23は、何れかが吸気孔として機能し、何れかが排気孔として機能してもよい。例えば、+X側から-X側に風が流れる環境に半導体記憶装置1が置かれる場合、筐体2の外部の空気は第1連通孔22から筐体2の内部に流入し、第2連通孔23から筐体2の外部に排気される。+X側から-X側に風が流れる環境に半導体記憶装置1が置かれる場合、筐体2の外部の空気は第2連通孔23から筐体2の内部に流入し、第1連通孔22から筐体2の外部に排気される。以下では、+X側から-X側に風が流れる環境に半導体記憶装置1が置かれる場合について説明する。
さらに、第2側壁18bには、接続口25が形成される。より詳細には、接続口25は、第2側壁18bのうち第1周壁14を構成する部分に形成される。接続口25は、第1連通孔22および第2連通孔23よりも大きな開口部である。接続口25は、第2連通孔23よりも-Z側に位置する。接続口25は、後述する外部コネクタ34を筐体2の外部に露出させる開口部である。
次に、ベース側基板モジュール3について詳細に説明する。図3は、第1の実施形態のベース側基板モジュール3の底面図である。図4は、第1の実施形態のベース側基板モジュール3の平面図である。
ベース側基板モジュール3は、電子回路実装基板である。ベース側基板モジュール3は、第2基板モジュールの一例である。ベース側基板モジュール3は、カバー側基板モジュール4に対して-Z側に位置する。
ベース側基板モジュール3は、主基板30と、コントローラ31と、複数のDRAM(Dynamic Random Access Memory)32と、複数のNAND型フラッシュメモリ(NAND)33と、外部コネクタ34と、内部コネクタ35とを備える。
主基板30は、基板である。主基板30は、例えば、プリント配線基板である。主基板30は、第2基板の一例である。主基板30は、X方向を長手方向とし、Y方向を短手方向、Z方向を厚さ方向とする板状である。主基板30には、任意の数の電子部品を実装できる。主基板30は、筐体2内に配置される。主基板30は、ビス等によってベース11に固定される。主基板30は、第1面30aと、第2面30bとを備える。第1面30aは、第1主壁13と向かい合う面である。第1面30aは、-Z側の面である。第2面30bは、第1面30aとは反対側に位置する。第2面30bは、カバー側基板モジュール4に向かい合う面である。第2面30bは、+Z側の面である。
コントローラ31は、SoC(System ON a Chip)である。コントローラ31は、第2電子部品の一例である。コントローラ31は、半導体記憶装置1を統括的に制御する。コントローラ31は、DRAM32およびNAND33と比べて、発熱量が大きい。図3に示す例では、コントローラ31が、主基板30の第1面30aにおける中央部に実装される。コントローラ31は、X方向において、1つ以上のNAND33と外部コネクタ34との間に位置する。
DRAM32は、データバッファである。DRAM32は、揮発性の半導体メモリである。DRAM32は、第2電子部品の別の一例である。DRAM32は、半導体メモリ部品の一例である。DRAM32には、ホスト装置から受信した書き込みデータ、および/またはNAND33から読み出された読み出しデータが一時的に格納される。DRAM32には、DRAM32Aと、DRAM32Bとの2種類がある。DRAM32Aは、第1面30aに実装される。DRAM32Bは、第2面30bに実装される。
NAND33は、不揮発性の半導体メモリチップである。NAND33は、第2電子部品の別の一例である。NAND33は、半導体メモリ部品の別の一例である。複数のNAND33には、NAND33Aと、NAND33Bとの2種類がある。NAND33Aは、第1面30aに実装される。NAND33Bは、第2面30bに実装される。
外部コネクタ34は、半導体記憶装置1とホスト装置とを接続する。外部コネクタ34は、主基板30のうち-X側に形成される。図2に示すように、外部コネクタ34は、ベース側基板モジュール3が筐体2内に収容された状態において、接続口25を通じて筐体2の外部に露出する。外部コネクタ34は、複数の接続端子を有する。複数の接続端子は、Y方向に並んでいる。複数の接続端子は、主基板30の第1面30aおよび第2面30bに露出する。
内部コネクタ35は、いわゆる基板間接続コネクタである(B to Bコネクタ)。内部コネクタ35は、例えば、主基板30の第2面30bの中央部に実装される。内部コネクタ35は、後述する内部コネクタ41に接続される複数の接続端子を有する。
図2に示すように、ベース側基板モジュール3は、複数のベース側緩衝部38を介して第1主壁13に接する。ベース側緩衝部38は、いわゆるTIM(Thermal Interface Material)である。ベース側緩衝部38は、緩衝機能と放熱機能(熱伝導機能)とを有する。ベース側緩衝部38は、「熱伝導性部材」と称されてもよい。ベース側緩衝部38は、熱伝導性に優れ、かつコントローラ31、DRAM32、およびNAND33よりも弾性に優れた材料(例えば、樹脂材料等)により形成される。ベース側緩衝部38は、例えば主基板30および子基板40と比べて熱伝導率が高い材料で形成される。ベース側緩衝部38は、Z方向を厚さ方向とするシート状に形成される。ベース側緩衝部38は、コントローラ31と第1主壁13との間、DRAM32Aと第1主壁13との間、NAND33Aと第1主壁13との間、およびその他の各種電子部品と第1主壁13との間に介在する。ベース側緩衝部38は、例えば、グリスや接着材等であってもよい。コントローラ31、DRAM32A、およびNAND33Aの各々は、ベース側緩衝部38を介して第1主壁13に熱的に接続される。ベース側緩衝部38は、主基板30の第1面30aと第1主壁13との間に介在され、主基板30の第1面30aを第1主壁13に熱的に接続してもよい。
次に、カバー側基板モジュール4について詳細に説明する。図5は、カバー側基板モジュール4の底面図である。
カバー側基板モジュール4は、電子回路実装基板である。カバー側基板モジュール4は、例えば、子基板40と、内部コネクタ41と、複数のNAND42と、複数のコンデンサ43と、を備える。
子基板40は、基板(例えばプリント配線基板)である。子基板40は、第1基板の一例である。子基板40は、X方向を長手方向とし、Y方向を短手方向、Z方向を厚さ方向とする板状である。子基板40には、任意の数の電子部品を実装できる。子基板40は、筐体2内に配置される。子基板40は、主基板30と平行に配置される。子基板40は、ビス等によってベース11に固定される。子基板40のうち+X側の端部には、切欠き部49が形成される。切欠き部49は、子基板40をZ方向に貫通するとともに、+X側に開放される。子基板40は第1面40aと、第2面40bとを備える。第1面40aは、ベース側基板モジュール3と向かい合う面である。第1面40aは、-Z側の面である。第2面40bは、第2主壁15に向かい合う面である。第2面40bは、第1面40aとは反対側に位置する。第2面40bは、+Z側の面である。
内部コネクタ41は、ベース側基板モジュール3の内部コネクタ35に接続されるコネクタである。内部コネクタ41は、複数の接続端子を有する。内部コネクタ41は、例えば、子基板40の第1面40aの中央部に実装される。
NAND42は、不揮発性の半導体メモリである。NAND42は、半導体メモリ部品の別の一例である。NAND42には、NAND42Aと、NAND42Bとの2種類がある。NAND42Aは、子基板40の第1面40aに実装される。NAND42Bは、子基板40の第2面40bに実装される。
コンデンサ43は、電源バックアップ機能を担うコンデンサである。コンデンサ43は、実装部品の一例である。コンデンサ43は、例えば、アルミ電解コンデンサまたは導電性高分子タンタル固体電解コンデンサなどである。例えば、コンデンサ43は、ホスト装置からの電力供給が予期せず遮断された場合、コントローラ31、DRAM32、NAND33、およびNAND42に対して電力を供給する。例えば、コンデンサ43は、DRAM32に一時的に記憶されたデータが、NAND33またはNAND42へ記憶されるまでの間、コントローラ31、DRAM32、NAND33、およびNAND42に電力を供給する。コンデンサ43は、X方向を軸方向とする円柱状である。コンデンサ43のZ方向の厚さは、NAND42のZ方向の厚さと比べて大きい。例えば、コンデンサ43のZ方向の厚さは、NAND42のZ方向の厚さの2倍以上である。図6に示すように、コンデンサ43は、複数用いられる。複数のコンデンサ43は、子基板40の切欠き部49内に収容された状態で、子基板40に実装される。複数のコンデンサ43は、切欠き部49内においてY方向に並んでいる。図7に示すように、Y方向に隣り合う2つのコンデンサ43の間の隙間は、中央部から+Z側または-Z側に向かうに従い漸次広くなる。図2に示すように、コンデンサ43は、子基板40に対してZ方向の両側に突出する。例えば、子基板40の第1面40aに対する-Z側へのコンデンサ43の突出量H1は、子基板40の第2面40bに対する+Z側へのコンデンサ43の突出量H2よりも小さい。例えば、子基板40の第2面40bに対するコンデンサ43の突出量H2は、子基板40の第2面40bに対するNAND42Bの突出量H3よりも大きい。NAND42Bの突出量H3とは、NAND42BのZ方向の厚さである。例えば、コンデンサ43の突出量H2は、NAND42Bの突出量H3の2倍以上である。例えば、コンデンサ43の突出量H2は、主基板30の第1面30aと第1主壁13との間のZ方向の隙間よりも大きい。カバー側基板モジュール4のコンデンサ43の-Z側の端部は、ベース側基板モジュール3のNAND33Bに対してZ方向に離間する。
次に、放熱モジュール5について詳細に説明する。放熱モジュール5は、カバー側基板モジュール4で発生した熱を放散する。図2に示すように、放熱モジュール5は、筐体2内において、第2主壁15と子基板40との間に配置される。放熱モジュール5は、コンデンサ43に対して-X側にずれた位置において、カバー側基板モジュール4を+Z側から覆う。放熱モジュール5は、少なくともカバー側基板モジュール4に接していれば、筐体2と離間していてもよい。放熱モジュール5は、例えばベース側基板モジュール3およびカバー側基板モジュール4との間に配置されていてもよい。放熱モジュール5は、ベース側基板モジュール3とベース11との間に配置されていてもよい。
放熱モジュール5は、例えば、複数のインナプレート50と、複数の接続部51とを備える。インナプレート50は、例えば、2枚である。接続部51は、例えば、7つである。以下、インナプレート50および接続部51について詳細に説明する。
インナプレート50について詳細に説明する。インナプレート50は、ヒートシンクである。インナプレート50は、放熱板の一例である。インナプレート50は、ベース側基板モジュール3で発生した熱を放散させる。インナプレート50は、X方向を長手方向とし、Y方向を短手方向、Z方向を厚さ方向とする板状である。インナプレート50は、子基板40および第2主壁15と平行である。複数のインナプレート50は、Z方向に隙間をあけて配置される。複数のインナプレート50の間のZ方向の隙間は、主基板30と第1主壁13との間のZ方向の隙間よりも小さい。複数のインナプレート50の間のZ方向の隙間は、主基板30と子基板40との間のZ方向の隙間よりも小さい。インナプレート50は、少なくとも全てのNAND42Bを+Z側から覆う大きさを有する。例えば、インナプレート50のX方向の長さは、主基板30のX方向の長さの1/2以上である。インナプレート50のX方向の長さは、子基板40のX方向の長さの1/2以上である。例えば、インナプレート50のY方向の長さは、主基板30のY方向の長さの1/2以上である。インナプレート50のY方向の長さは、子基板40のY方向の長さの1/2以上である。インナプレート50は、主基板30および子基板40よりも熱伝導性に優れた材料により形成される。熱伝導性に優れた材料とは、例えば、アルミニウムや銅等の金属材料である。インナプレート50の最小厚さは、主基板30および子基板40の最小厚さよりも薄い。インナプレート50は、コンデンサ43の高さ範囲内に位置する。すなわち、複数のインナプレート50のうち最も+Z側のインナプレート50(後述する第1プレート50A)の+Z側の面は、コンデンサ43の+Z側の端よりも-Z側に位置する。したがって、複数のインナプレート50は、X方向にコンデンサ43と重なる。なお、インナプレート50の厚さや枚数、レイアウト等は任意に設定が可能である。インナプレート50とNAND42Bとが接続部51を介して接続される構成であれば、例えばインナプレート50は一枚であってもよい。
複数のインナプレート50は、第1プレート50Aと、第2プレート50Bとを含む。第1プレート50Aと、第2プレート50Bとは、互いに平行である。
第1プレート50Aは、複数のインナプレート50のうち最も+Z側のインナプレート50である。第1プレート50Aは、第2主壁15と向かい合う。第1プレート50Aと第2主壁15との間のZ方向の隙間は、主基板30と第1主壁13との間のZ方向の隙間よりも小さい。第1プレート50Aと第2主壁15との間のZ方向の隙間は、主基板30と子基板40との間のZ方向の隙間よりも小さい。
第2プレート50Bは、複数のインナプレート50のうち最も-Z側のインナプレート50である。第2プレート50Bは、カバー側基板モジュール4と向かい合う。第2プレート50BとNAND42Bとの間のZ方向の隙間は、主基板30と第1主壁13との間のZ方向の隙間よりも小さい。第2プレート50BとNAND42Bとの間のZ方向の隙間は、主基板30と子基板40との間のZ方向の隙間よりも小さい。第2プレート50Bのうち、内部コネクタ41と重なり合う領域には、膨出部55が形成される。膨出部55は、第2プレート50Bの他の部分に対して子基板40に向けて膨出する。
次に、接続部51について詳細に説明する。図7は、カバー12を取り外した状態を示す半導体記憶装置1の斜視断面図である。
接続部51は、放熱モジュール5と筐体2とを接続する部材である。接続部51は、カバー側基板モジュール4、インナプレート50、および第2主壁15に接する。接続部51は、カバー側基板モジュール4で発生した熱を複数のインナプレート50および第2主壁15に移動させる。接続部51は、NAND42BとZ方向に重なる位置に配置される。接続部51は、NAND42Bと第2主壁15との間に介在する。接続部51のX方向およびY方向の寸法は、対応するNAND42のX方向およびY方向の寸法よりも小さい。隣り合う接続部51の間の隙間は、空気が流れる。
接続部51は、締結部71と、カバー側緩衝部72とを備える。締結部71は、複数のインナプレート50と第2主壁15とを連結する部材である。締結部71は、子基板40に接していてもよい。カバー側緩衝部72は、締結部71とカバー側基板モジュール4との間に介在された緩衝部材である。カバー側緩衝部72は、締結部71とNAND42Bとに接する。カバー側緩衝部72は、NAND42Bから締結部71に熱を移動させる。
次に、締結部71の詳細について詳細に説明する。ここではまず、締結部71が、第2主壁15、第1プレート50A及び第2プレート50Bを貫通するための貫通孔である、主壁貫通孔80、第1貫通孔81および第2貫通孔82について説明する。図8に示すように、主壁貫通孔80は、第2主壁15に形成される。主壁貫通孔80は、第2主壁15をZ方向に貫通する。主壁貫通孔80は、X方向およびY方向に間隔をあけて並んでいる。第2主壁15のうち主壁貫通孔80の周囲には、窪み部85が形成されていてもよい。図8の例において、主壁貫通孔80は、窪み部85の底面で開口する。
第1貫通孔81は、第1プレート50Aに形成される。第1貫通孔81は、第1プレート50AをZ方向に貫通する。第1貫通孔81は、X方向およびY方向に間隔をあけて並んでいる。
第2貫通孔82は、第2プレート50Bに形成される。第2貫通孔82は、第2プレート50BをZ方向に貫通する。第2貫通孔82は、X方向およびY方向に間隔をあけて並んでいる。複数の主壁貫通孔80、第1貫通孔81および第2貫通孔82のうち、対応する主壁貫通孔80、第1貫通孔81および第2貫通孔82は、Z方向から見て重なり合う。
締結部71は、第1スペーサ75、第2スペーサ76、および締結ピン77を備える。第1スペーサ75および第2スペーサ76は、スペーサの一例である。締結ピン77は、保持部の一例である。
第1スペーサ75は、第2主壁15と第1プレート50Aとの間に隙間を確保するスペーサである。第1スペーサ75は、Z方向を軸方向とする筒状である。第1スペーサ75は、熱伝導性に優れた材料により形成される。熱伝導性に優れた材料とは、例えば、アルミニウムや銅等の金属材料である。第1スペーサ75は、主基板30および子基板40と比べて熱伝導率が高い材料で形成される。第1スペーサ75は、第1プレート50Aと第2主壁15との間に介在する。第1スペーサ75は、第1プレート50Aと第2主壁15とにそれぞれ接する。図7に示すように、第1スペーサ75の外径は、NAND42におけるX方向の最大寸法よりも小さい。第1スペーサ75の外径は、NAND42におけるY方向の最大寸法よりも小さい。第1スペーサ75には、第1スペーサ75をZ方向に貫通する第1通過孔75aが形成される。第1通過孔75aは、第1貫通孔81と主壁貫通孔80とに連通する。
第2スペーサ76は、第1プレート50Aと第2プレート50Bとの間に隙間を確保するスペーサである。第2スペーサ76は、Z方向を軸方向とする筒状である。第2スペーサ76は、熱伝導性に優れた材料により形成される。熱伝導性に優れた材料とは、例えば、アルミニウムや銅等の金属材料である。第2スペーサ76は、主基板30および子基板40と比べて熱伝導率が高い材料で形成される。第2スペーサ76は、第1プレート50Aと第2プレート50Bとの間に、第1スペーサ75と同軸に配置される。第2スペーサ76は、第1プレート50Aと第2プレート50Bとの間に介在する。第2スペーサ76は、第1プレート50Aと第2プレート50Bとにそれぞれ接する。第2スペーサ76には、第2スペーサ76をZ方向に貫通する第2通過孔76aが形成される。第2スペーサ76の第2通過孔76aは、第1貫通孔81と第2貫通孔82とに連通する。図7に示すように、第2スペーサ76の外径は、第1スペーサ75の外径と同等である。
締結ピン77は、いわゆるカシメピンである。締結ピン77は、熱伝導性に優れた材料により形成される。熱伝導性に優れた材料とは、例えば、アルミニウムや銅等の金属材料である。締結ピン77は、主基板30および子基板40と比べて熱伝導率が高い材料で形成される。
締結ピン77は、頭部77aおよび軸部77bを有する。頭部77aは、締結ピン77の+Z側の端部である。頭部77aは、軸部77bからフランジ状に張り出す。頭部77aの一部は、第2主壁15、第1スペーサ75、および第2スペーサ76とZ方向に向かい合う。頭部77aは、第2主壁15に対して第1スペーサ75とは反対側から第2主壁15に接する。頭部77aは、窪み部85内に配置される。軸部77bは、主壁貫通孔83、第1通過孔75a、第1貫通孔81、第2貫通孔82、および第2通過孔76a内をZ方向に貫通する。
軸部77bの先端部には、カシメ部77cが形成される。カシメ部77cは、締結ピン77の-Z側の端部である。カシメ部77cは、軸部77bが主壁貫通孔83、第1通過孔75a、第1貫通孔81、第2貫通孔82、および第2通過孔76a内に挿通された後に軸部77bの-Z側の端部が外周側に押し広げられるように塑性変形させられることで形成される。カシメ部77cは、第2貫通孔82の開口縁から張り出す。カシメ部77cの一部(第2貫通孔82の開口縁から張り出した部分)は、頭部77a、第2主壁15、第1スペーサ75、および第2スペーサ76とZ方向に向かい合う。カシメ部77cは、第2プレート50Bに対して第2スペーサ76とは反対側から第2プレート50Bに接する。
これにより、第2主壁15および各インナプレート50は、第1プレート50Aおよび第2主壁15との間、並びに隣り合う2つのインナプレート50の間に隙間をあけた状態で、頭部77aおよびカシメ部77cの間に挟持される。複数のインナプレート50の間の隙間は、第1連通孔22および第2連通孔23の少なくとも何れかや、Y方向に隣り合う複数のコンデンサ43の間の隙間に、X方向に重なり合うことが好ましい。第1プレート50Aと第2主壁15との間の隙間は、第1連通孔22および第2連通孔23の少なくとも何れかや、Y方向に隣り合う複数のコンデンサ43の間の隙間に、X方向に重なり合うことが好ましい。第2プレート50Bと子基板40との間の隙間は、第1連通孔22および第2連通孔23の少なくとも何れかや、Y方向に隣り合う複数のコンデンサ43の間の隙間に、X方向に重なり合うことが好ましい。なお、締結ピン77は、頭部77aが-Z側に位置し、カシメ部77cが+Z側に位置する状態で組み付けられてもよい。
次に、カバー側緩衝部72の詳細について説明する。カバー側緩衝部72は、緩衝機能および熱伝導機能を有する部材である。カバー側緩衝部72は、いわゆるTIM(Thermal Interface Material)である。カバー側緩衝部72は、Z方向を厚さ方向とするシート状である。カバー側緩衝部72は、熱伝導性に優れ、かつ第1スペーサ75、第2スペーサ76、主基板30、および子基板40よりも弾性に優れた樹脂材料により形成される。カバー側緩衝部72は、例えば主基板30および子基板40と比べて熱伝導率が高い材料で形成される。カバー側緩衝部72は、グリスや接着材等であってもよい。カバー側緩衝部72は、熱伝導性部材の一例である。
カバー側緩衝部72は、第1緩衝部72Aと、第2緩衝部72Bとの2種類がある。
第1緩衝部72Aは、第2プレート50BとNAND42Bとの間に位置するカバー側緩衝部72である。図8に示すように、第1緩衝部72Aは、締結ピン77のカシメ部77cとNAND42Bとの間に介在する。第1緩衝部72Aは、締結ピン77のカシメ部77cとNAND42Bに接する。第1緩衝部72Aは、第2プレート50BとNAND42Bとの間に介在した状態で、第2プレート50BとNAND42Bに接していてもよい。
第2緩衝部72Bは、子基板40と膨出部55との間に位置するカバー側緩衝部72である。第2緩衝部72Bは、膨出部55と子基板40とに接する。膨出部55は、子基板40のうち内部コネクタ41とZ方向に重なる部分に第2緩衝部72Bを介して向かい合う。膨出部55は、ベース側基板モジュール3に対するカバー側基板モジュール4の+Z側への変位を抑制する。ベース側基板モジュール3の内部コネクタ35と、カバー側基板モジュール4の内部コネクタ41との接続が確保される。
次に、半導体記憶装置1の作用について説明する。
NAND42Aまたは42Bで発生した熱の一部は、第1緩衝部72Aおよび締結部71を通じて複数のインナプレート50およびカバー12に伝達される。これにより、NAND42Aまたは42Bで発生した熱が効率的に放散される。また、カバー側基板モジュール4の温度上昇が抑制される。
また、半導体記憶装置1に対して例えば+X側から-X側に流れる空気は、第1連通孔22を通じて筐体2内に流入する。筐体2内に流入した空気は、コンデンサ43の周囲を通過して放熱モジュール5に到達する。コンデンサ43の周囲を通過する空気は、Y方向に隣り合うコンデンサ43間の隙間のうち、+Z側に位置する部分を流れる。
放熱モジュール5に到達した空気は、Z方向に隣り合う複数のインナプレート50の間の隙間、第1プレート50Aと第2主壁15との間の隙間、および第2プレート50Bと子基板40との間の隙間を通じて-X側に流れる。これにより、放熱モジュール5から熱が放散される。放熱モジュール5を通過した空気は、第2連通孔23を通じて筐体2から排出される。
なお、ベース側基板モジュール3で発生した熱は、ベース側緩衝部38を介してベース11に伝達されたり、内部コネクタ35を介してカバー側基板モジュール4に伝達されたりする。カバー側基板モジュール4に伝達された熱の一部は、上述した通りカバー側緩衝部72を介して複数のインナプレート50およびカバー12に伝達されることで放散される。
次に、本実施形態の構成による効果について説明する。
本実施形態の半導体記憶装置1は、筐体2内においてカバー側基板モジュール4に対してZ方向に向かい合う位置に、Z方向に配置された複数のインナプレート50と、カバー側基板モジュール4および複数のインナプレート50に接する接続部51とを備える。この構成によれば、カバー側基板モジュール4で発生した熱の一部を接続部51を通じて複数のインナプレート50に伝達できる。これにより、インナプレート50が無い構成に比べ、放熱性を向上できる。また、カバー側基板モジュール4の温度上昇を抑制できる。
本実施形態の半導体記憶装置1では、接続部51が半導体記憶装置1の主な発熱源であるNAND42Bに接する。この構成によれば、NAND42Bで発生した熱が接続部51を介して複数のインナプレート50に伝わり易い。これにより、カバー側基板モジュール4で発生した熱を効率的に放散することができる。また、放熱性が向上する。
本実施形態では、複数の接続部51が複数のNAND42Bに各別に接する。この構成によれば、各NAND42Bで発生した熱を、各接続部51を通じて複数のインナプレート50に効率的に伝達することができる。これにより、放熱性が向上する。
本実施形態では、接続部51が筐体2(第2主壁15)に接する。この構成によれば、接続部51を伝達する熱の一部が筐体2に伝達された後、筐体2から放散される。これにより、放熱性が向上する。
本実施形態では、インナプレート50がカバー側基板モジュール4と第2主壁15との間に配置される。この構成によれば、インナプレート50に伝達された熱を第2主壁15に伝達し易くなる。これにより、筐体2内で発生した熱が筐体2内で滞留するのを抑制できる。
本実施形態では、インナプレート50はコンデンサ43とX方向に重なる位置に配置される。これにより、小型で放熱性に優れた半導体記憶装置を提供できる。
本実施形態では、筐体2の第1側壁18aには、筐体2の内外を連通させる第1連通孔22が形成される。この構成によれば、例えば第1連通孔22を通じて筐体2内に流入した空気と、放熱モジュール5と、の間で熱交換を行うことで、放熱モジュール5の熱を効果的に放散できる。
本実施形態では、接続部51(締結部71)がX方向およびY方向に互いに間隔をあけて配置される。この構成によれば、カバー側基板モジュール4で発生した熱をインナプレート50に伝達できる。これにより、放熱性が向上する。
本実施形態では、接続部51が、Z方向に隣り合う2つのインナプレート50の間に介在する第2スペーサ76を備える。この構成によれば、Z方向に隣り合う2つのインナプレート50の間隔を確保できる。これにより、Z方向に隣り合う2つのインナプレート50の間に空気を流通させることができる。また、放熱モジュール5の表面積を確保できる。
本実施形態では、締結ピン77がインナプレート50、第1スペーサ75および第2スペーサ76をまとめて保持する。この構成によれば、放熱モジュール5が締結ピン77によって一体に組み付けられる。そのため、半導体記憶装置1に放熱モジュール5を組み付けやすい。
本実施形態の半導体記憶装置1では、締結ピン77によって放熱モジュール5が筐体2に固定される。この構成によれば、締結ピン77を通じて筐体2に熱を放散できる。また、放熱モジュール5によって筐体2を補強することもできる。
本実施形態では、第2プレート50BとNAND42との間に緩衝部72が介在する。この構成によれば、耐衝撃性を向上できる。また、部品公差を吸収できる。
本実施形態では、NAND42Bと第1主壁13との間の最小距離D1は、NAND33Aと第2主壁15との間の最小距離D2よりも大きい。この構成によれば、放熱モジュール5の配置スペースを確保できる。
(第2の実施形態)
図9は、第2の実施形態の半導体記憶装置100の断面図である。図9に示すように、第2の実施形態に係る半導体記憶装置100は、筐体2と、基板モジュール101と、放熱モジュール120と、を備える。第2の実施形態に係る半導体記憶装置100では、ベース側基板モジュール3およびカバー側基板モジュール4に代わって基板モジュール101が用いられる点で上述した第1の実施形態と相違している。第2の実施形態に係る半導体記憶装置100において、基板モジュール101は、筐体2内において、Z方向の中央部よりも-Z側(ベース11側)に位置する。
図10は、基板モジュール101の底面図である。図10に示すように、基板モジュール101は、電子回路実装基板である。基板モジュール101は、例えば、基板110と、コントローラ31と、複数のDRAM32と、複数のNAND33と、外部コネクタ34と、コンデンサ43とを備える。基板モジュール101は、第1基板モジュールの一例である。
基板110は、例えばプリント配線基板である。基板110は、「第1基板」の一例である。基板110は、Z方向から見て、X方向を長手方向とし、Y方向を短手方向とする矩形状である。図9に示すように、基板110は、Z方向を厚さ方向として筐体2内に配置される。基板110は、第1主壁13および第2主壁15と平行に配置される。基板110は、ビス等によってベース11に固定される。基板110は、第1面110aと、第2面110bとを備える。第1面110aは、第1主壁13に向かい合う面である。第2面110bは、第1面110aとは反対側に位置する。第2面110bは、放熱モジュール120に向かい合う面である。
図10に示すように、コントローラ31は、基板110の第1面110a上において、基板110の中央部に対して-X側に実装される。複数のDRAM32Aは、第1面110a上でX方向に間隔をあけて並んでいる。基板110の中央部に対して-Y側に位置する(図11参照)。複数のDRAM32Bは、第2面110b上でX方向に間隔をあけて並んでいる。
複数のNAND33Aは、第1面110a上でX方向およびY方向に間隔をあけて並んでいる。複数のNAND33Bは、第2面110b上でX方向およびY方向に間隔をあけて並んでいる。複数のNAND33Bは、「第1電子部品」の一例である。
図11は、基板モジュール101の平面図である。図11に示すように、複数のコンデンサ43は、基板110の第2面110bの外周部分において、X方向およびY方向に並んでいる。各コンデンサ43の一部は、Z方向から見てNAND33Bと重なり合う。
放熱モジュール120は、放熱部材である。放熱モジュール120は、例えば基板モジュール101で発生した熱の一部を放散する機能を有する。図9に示すように、放熱モジュール120は、複数のインナプレート50と、複数の接続部51とを備える。例えば、複数のインナプレート50は、Z方向に間隔をあけて配置された3枚のインナプレート50を含む。各インナプレート50の+X側の端部には、逃げ部121が形成される。逃げ部121は、インナプレート50がコンデンサ43との干渉を避けるための切り欠き部である。言い換えると、各インナプレート50の一部は、コンデンサ43の-X側の端部と比べて+X側に位置する。各接続部51は、締結部71および緩衝部72を備える。複数の接続部51は、X方向およびY方向に間隔をあけて並んでいる。接続部51は、緩衝部72を介してDRAM32B、NAND33B、および基板110に接する。
本実施形態の半導体記憶装置100は、基板モジュール101が筐体2内に1つのみ収容される。これにより、筐体2内において放熱モジュールの配置スペースを確保し易い。そのため、放熱性の更なる向上を図ることができる。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、筐体と、第1基板モジュールと、複数の放熱板と、1つ以上の接続部と、を有する。第1基板モジュールは、第1基板と、1つ以上の第1電子部品と、を含む。第1基板モジュールは、筐体内に収容される。複数の放熱板は、筐体内において第1基板モジュールに対して第1基板の厚さ方向に向かい合う位置に、厚さ方向に複数配置される。1つ以上の接続部は、第1基板モジュールおよび複数の放熱板に接する。この構成によれば、放熱性の向上を図ることができる。
実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。
1…半導体記憶装置
2…筐体
3…ベース側基板モジュール(第2基板モジュール)
4…カバー側基板モジュール(第1基板モジュール)
15…第2主壁(第1壁)
18a…第1側壁(第2壁)
18b…第2側壁(第2壁)
22…第1連通孔(連通孔)
23…第2連通孔(連通孔)
30…主基板(第2基板)
33…NAND(第2電子部品)
40…子基板(第1基板)
42…NAND(第1電子基板)
43…コンデンサ(実装部品)
50…インナプレート(放熱板)
50A…第1プレート(放熱板)
50B…第2プレート(放熱板)
51…接続部
72…カバー側緩衝部(熱伝導性部材)
75…第1スペーサ(スペーサ)
76…第2スペーサ(スペーサ)
77…締結ピン(保持部)
100…半導体記憶装置
101…基板モジュール(第1基板モジュール)
110…基板(第1基板)

Claims (14)

  1. 筐体と、
    第1基板と、前記第1基板に実装された1つ以上の第1電子部品とを含み、前記筐体内に収容された第1基板モジュールと、
    前記筐体内において前記第1基板モジュールに対して前記第1基板の厚さ方向に向かい合う位置に、前記厚さ方向に配置された複数の放熱板と、
    前記第1基板モジュールおよび前記複数の放熱板に接する1つ以上の接続部と、を備える
    半導体記憶装置。
  2. 前記1つ以上の接続部は、前記1つ以上の第1電子部品に接する
    請求項1に記載の半導体記憶装置。
  3. 前記1つ以上の接続部は、複数の接続部を含み、
    前記1つ以上の第1電子部品は、複数の第1電子部品を含み、
    前記複数の接続部は、前記複数の第1電子部品それぞれに接する
    請求項2に記載の半導体記憶装置。
  4. 前記1つ以上の接続部は、前記筐体に接する
    請求項1から請求項3の何れか1項に記載の半導体記憶装置。
  5. 前記筐体は、前記第1基板モジュールに対して前記厚さ方向に向かい合う第1壁を備え、
    前記複数の放熱板は、前記第1基板と前記第1壁との間に配置される
    請求項1から請求項4の何れか1項に記載の半導体記憶装置。
  6. 前記第1基板モジュールは、前記第1基板に実装された状態で、前記厚さ方向において前記第1基板から前記第1壁側への突出量が前記1つ以上の第1電子部品よりも大きい実装部品を備え、
    前記放熱板は、前記厚さ方向から見て前記実装部品とずれた位置で、前記厚さ方向における前記実装部品の突出高さの範囲内に配置される
    請求項5に記載の半導体記憶装置。
  7. 前記筐体のうち、前記厚さ方向に交差する第1方向を向く第2壁には、前記筐体の内外を連通させる連通孔が形成される
    請求項1から請求項6の何れか1項に記載の半導体記憶装置。
  8. 前記1つ以上の接続部は、複数の接続部を含み、
    前記複数の接続部は、前記第1方向、および前記厚さ方向から見て前記第1方向に交差する第2方向にそれぞれ並んでいる
    請求項7に記載の半導体記憶装置。
  9. 前記1つ以上の接続部は、前記厚さ方向に隣り合う前記複数の放熱板同士の間に介在するスペーサを備える請求項1から請求項8の何れか1項に記載の半導体記憶装置。
  10. 前記1つ以上の接続部は、前記複数の放熱板および前記スペーサを貫通して、前記複数の放熱板および前記スペーサをまとめて保持する保持部を備える
    請求項9に記載の半導体記憶装置。
  11. 前記保持部は、前記筐体に固定される
    請求項10に記載の半導体記憶装置。
  12. 前記1つ以上の接続部は、前記複数の放熱板のうち、前記厚さ方向に最も前記第1基板モジュール側に配置された放熱板および前記第1基板モジュールの間に介在するとともに、前記スペーサよりも弾性に優れた熱伝導性部材を備える請求項9から請求項11の何れか1項に記載の半導体記憶装置。
  13. 前記筐体内において、前記第1基板モジュールに対して前記厚さ方向に前記複数の放熱板とは反対側には、第2基板と、前記第2基板に実装された第2電子部品と、を含む第2基板モジュールが収容され、
    前記厚さ方向において、前記1つ以上の第1電子部品と前記筐体との最小距離は、前記第2電子部品と前記筐体との最小距離よりも大きい
    請求項1から請求項12の何れか1項に記載の半導体記憶装置。
  14. 筐体と、
    第1基板と、前記第1基板に実装された1つ以上の第1電子部品とを含み、前記筐体内に収容された第1基板モジュールと、
    前記筐体内において前記第1基板モジュールに対して前記第1基板の厚さ方向に向かい合う1つ以上の放熱板と、
    前記1つ以上の第1電子部品および前記1つ以上の放熱板に接する接続部と、を備える
    半導体記憶装置。
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