JP6021170B2

JP6021170B2 - Cooling system

Info

Publication number: JP6021170B2
Application number: JP2012120385A
Authority: JP
Inventors: 俊輔藤井
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2012-05-28
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2032-05-28
Also published as: JP2013247257A

Description

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。 The present invention relates to a cooling device, and more particularly to a cooling device that cools a memory module.

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。 With the spread of computers and advances in semiconductor technology, the capacity of memories (main storage devices, RAM) mounted on computers is increasing. As the memory capacity increases, the amount of heat generated from the memory during operation increases. In order to prevent the deterioration of the memory, it is necessary to cool the generated heat and maintain the memory below a predetermined temperature.

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。 However, even if the calorific value is increased, the capacity that can be mounted on the computer is limited, so that the density is increasing. For this reason, in air cooling using air as a medium, it is necessary to balance with higher density, for example, it is necessary to provide an air passage for flowing air.

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。 In Patent Document 1, the memory is efficiently cooled by using a cooling medium such as water to generate heat from the memory, and further, the structure is configured to transport the heat to a desired place. A cooling structure that meets both aspects of cooling is described.

特開２００４−０７９９４０号公報JP 2004-079940 A

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。 Incidentally, the cooling device of Patent Document 1 has a structure in which a heat dissipation device is added after a memory module is attached to a socket on a substrate. For this reason, it was necessary to consider the mounting order, and there was a problem of loss of the heat dissipation device.

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。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a cooling device that does not need to consider the order of mounting the memory modules and eliminates the possibility of loss. is there.

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。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following means.
A cooling device according to the present invention is a cooling device for cooling a memory module attached to a substrate via a socket, and includes a pipe filled with a cooling medium therein, and a plurality of heat transfer plates connected to the pipe. The pipe is pre-attached to the substrate, and at least two adjacent heat transfer plates of the plurality of heat transfer plates are in close contact with each other by their own elastic force. The memory module mounted in the socket is sandwiched between the adjacent heat transfer plates.

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。 According to the present invention, a memory module can be mounted without considering the mounting order.

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。It is a perspective view which shows a mode that the cooling device which concerns on embodiment of this invention was attached to the board | substrate. 本発明の実施形態に係る基板の斜視図である。It is a perspective view of the board | substrate which concerns on embodiment of this invention. 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。It is a top view explaining arrangement of a heat transfer pipe of a cooling device concerning an embodiment of the present invention. 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。It is a perspective view of the heat exchanger plate of the cooling device concerning the embodiment of the present invention. 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。FIG. 2 is a diagram viewed from an arrow A in FIG. 1, illustrating a positional relationship between adjacent heat transfer plates. 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。It is an exploded side view of a cooling device and a substrate concerning an embodiment of the present invention. 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。It is a side view which shows a mode that the cooling device which concerns on embodiment of this invention was attached to the board | substrate. 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。It is a side view which shows the state in which the memory module was fitted by the socket of the board | substrate. 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。It is a perspective view which shows the state in which the memory module was fitted by the socket of the board | substrate. 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。It is a figure explaining the positional relationship of the adjacent heat exchanger plate which concerns on another embodiment of this invention.

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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the cooling device 1 according to the present embodiment is a device that cools a plurality of memory modules 4 mounted on a substrate 2 (package) via a socket 3. The cooling device 1 according to the present embodiment is attached in advance to a substrate 2 having a plurality of sockets 3. That is, the memory module 4 is attached to the substrate 2 before being mounted on the substrate 2 via the socket 3.

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。 As shown in FIG. 2, the substrate 2 is a motherboard housed in a case (housing) such as a personal computer, a workstation, or a server. For explanation, FIG. 2 shows only a part including a plurality of sockets 3.
A socket 3 provided on the substrate 2 is a connector for adding memory, and has a predetermined length corresponding to the shape of the memory substrate 5 constituting the memory module 4. The plurality of sockets 3 are arranged at equal intervals so as to be parallel to each other at a predetermined interval.

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。 As shown in FIG. 1, the memory module 4 is a storage device that can be directly accessed by a processor such as a CPU, and a plurality of memory elements 7 (semiconductor memory chips) are arranged on both sides of a rectangular memory substrate 5. This is a semiconductor module. Examples of the memory module 4 include a single in-line memory module (SIMM) and a dual in-line memory module (DIMM) in which a plurality of DRAMs are mounted.

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。 The memory substrate 5 may be anything that is generally used for the memory module 4. For example, a printed circuit board in which a wiring pattern such as copper is formed on an insulating substrate such as glass epoxy can be used. A plurality of types of wiring (not shown) are formed in the form of multilayer wiring. These wirings include various signal wirings in addition to power supply wirings and ground wirings. These signal wirings include a clock signal wiring, an address signal wiring, and a control signal wiring as control system signal wirings of the memory module 4.

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。 The memory board 5 includes a connector portion 6 that is fitted and electrically connected to the socket 3 at a predetermined side. That is, by mounting the memory module 4 in the socket 3, communication between the memory element 7 on the memory module 4 and the CPU becomes possible.

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。 Next, the cooling device 1 according to the present embodiment will be described.
The cooling device 1 includes an introduction pipe 8, a discharge pipe 9, a heat transfer pipe 10, and a heat transfer plate 11. FIG. 3 is a plan view in which the heat transfer plate 11 is omitted. The introduction pipe 8 is a pipe for supplying cooling water to the heat transfer pipe 10, and the cooling water used for cooling the memory module 4 is discharged through the discharge pipe 9.

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。 The cooling water discharged through the discharge pipe 9 is cooled by a predetermined radiator (not shown) and supplied to the heat transfer pipe 10 through the introduction pipe 8. That is, the cooling water is circulated in the order of the introduction pipe 8, the heat transfer pipe 10, the discharge pipe 9, and the radiator, and is filled in the introduction pipe 8, the heat transfer pipe 10, and the discharge pipe 9 as a cooling medium.
The radiator is a radiator that works to lower the raised water temperature, and is constituted by a combination of a heat sink and a fan, for example.
The heat transfer pipe 10 is formed using a flexible material (for example, polyurethane (urethane resin, PU)).

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。 In addition, the introduction pipe 8, the discharge pipe 9, and the heat transfer pipe 10 are fixed via fixing members 12 that extend in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the socket 3 along both ends of the socket 3. The fixing member 12 is made of a predetermined metal. The heat transfer pipe 10 is disposed along the long socket 3 and is disposed so as to make a U-turn inside the fixing member 12.

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。 The heat transfer plate 11 is a thin plate made of a material having high heat transfer property, for example, copper (Cu) and having elasticity. The heat transfer plate 11 is insulated. The insulation process can be performed by an alumite process, for example. The insulation processing method is not limited to this, and can be performed by painting. Further, the insulation treatment need not be performed on both surfaces of the heat transfer plate 11, and may be performed only on the contact surface 14 with the memory module 4.

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。 The heat transfer plate 11 is formed by bending a rectangular long thin plate, and both ends thereof are connected to the heat transfer pipe 10. Specifically, as shown in FIG. 4, a substantially central portion in the longitudinal direction is folded back in a U shape, and a bending process for avoiding interference with the socket 3 is performed in the vicinity of both ends. By adopting such a form, the heat transfer plate 11 has a form having two contact surfaces 14.

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。 The plurality of heat transfer plates 11 are arranged in a row so that the plurality of heat transfer plates 11 come into contact with one surface of the memory module 4 inserted so as to be orthogonal to the substrate 2. That is, the contact surface 14 is formed so as to be orthogonal to the substrate 2 and coincide with the socket 3 in plan view. Moreover, it is not necessary to form the heat-transfer plate 11 from multiple pieces, and it is good also as a shape where the adjacent heat-transfer plates 11 are mutually connected.

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。 Then, as shown in FIG. 5, the heat transfer plates 11 adjacent to each other in the direction orthogonal to the extending direction of the heat transfer pipe 10 (longitudinal direction of the fixing member 12) are in contact with each other. Has been placed. Since the heat transfer plate 11 is formed of an elastic material, the contact surfaces 14 are in close contact with each other.

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。 FIG. 6 is an exploded view showing the cooling device 1 and the substrate 2. As shown in FIG. 6, the cooling device 1 and the substrate 2 are combined so that the socket 3 of the substrate 2 is inserted between the adjacent heat transfer pipes 10. The cooling device 1 is fixed by a pair of fixing members 12 being fastened to the substrate 2 using a predetermined fastening member.

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。 FIG. 7 is a side view showing the memory module 4 and the cooling device 1 attached to the substrate 2. As shown in FIG. 7, the memory module 4 is inserted along the contact surface 14 between the adjacent heat transfer plates 11. Here, since the module insertion port 15 (see FIG. 2) of the socket 3 is arranged in the same plane as the contact surface 14, the memory module 4 is fitted into the socket 3 so as to be guided by the heat transfer plate 11. Combined.

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。 FIG. 8 is a side view showing a state in which the memory module 4 is fitted in the socket 3. FIG. 9 is a perspective view showing a state in which the memory module 4 is fitted in the socket 3. As shown in FIGS. 8 and 9, the contact surface 14 of the adjacent heat transfer plate 11 is pushed and expanded by the memory module 4, and the front and back of the memory module 4 are in close contact with the heat transfer plate 11. That is, the memory module 4 is sandwiched between the heat transfer plates 11.
The cooling medium circulating through the pipe of the cooling device 1 is not limited to cooling water, and a refrigerant such as ammonia can be employed.

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。 Next, the operation of the cooling device 1 according to this embodiment will be described.
First, when cooling water is introduced into the heat transfer pipe 10 via the introduction pipe 8, the heat transfer plate 11 heated by the memory module 4 and the cooling water introduced into the heat transfer pipe 10 are subjected to heat exchange, and the memory. Module 4 is cooled. The cooling water used for cooling is introduced into a radiator (not shown) through the discharge pipe 9, and the temperature of the cooling water is lowered. The cooling water is again introduced into the heat transfer pipe 10 via the introduction pipe 8.

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。 According to the above embodiment, since the cooling device 1 is attached to the substrate 2 in advance, the memory module 4 can be attached without considering the attachment order. In addition, since the cooling device 1 is integrated through the fixing member 12, the possibility of losing parts is eliminated compared to the cooling device 1 in which a plurality of components are attached after the memory module 4 is mounted. can do.

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。 In addition, the plurality of memory modules 4 can be cooled using the cooling device 1 integrated by the fixing member 12.
Further, since the contact surface 14 of the heat transfer plate 11 is brought into close contact with the memory element 7 constituting the memory module 4 due to the elastic force of the heat transfer plate 11, the difference in height of the memory element 7 in the memory module 4 is absorbed. be able to.

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。 Moreover, the heat transfer pipe 10 can be made to follow the structure of the socket 3 of the board | substrate 2 by forming the heat transfer pipe 10 with the material which has flexibility.
Further, the heat generated in the memory module 4 can be radiated to an arbitrary place using the cooling water or the refrigerant and the pipe.

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。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the embodiment described above, the heat transfer plate 11 has a shape in which a single rectangular plate is bent into a U shape. However, the shape of the heat transfer plate 11 is not limited to this, and the heat transfer plate 11 may be composed of two parts connected to the heat transfer pipe 10 as shown in FIG. 10. That is, the heat transfer plate 11 may be divided into two.

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cooling device 2 ... Board | substrate 3 ... Socket 4 ... Memory module 5 ... Memory board 6 ... Connector part 7 ... Memory element 8 ... Introducing pipe 9 ... Discharge pipe 10 ... Heat-transfer pipe (pipe) 11 ... Heat-transfer plate 12 ... Fixed Member 14 ... Contact surface 15 ... Module insertion slot

Claims

A cooling device for cooling a memory module attached to a substrate via a socket,
A pipe filled with a cooling medium inside,
A plurality of heat transfer plates connected to the pipe,
The pipe is pre-attached to the substrate;
At least a part of at least two adjacent heat transfer plates among the plurality of heat transfer plates are in close contact with each other by their own elastic force, and the front and back of the memory module mounted in the socket are adjacent to each other. A cooling device characterized by being sandwiched between matching heat transfer plates.

The cooling device according to claim 1, wherein the heat transfer plate is formed so that the surface is orthogonal to the substrate and coincides with the socket in a plan view.

The socket is provided in parallel so as to be parallel to each other,
The pipe is attached to the substrate so as to extend between the sockets of the substrate;
The cooling device according to claim 2, wherein the heat transfer plate has a central portion formed in a U shape and both ends thereof are connected to the pipe.

The cooling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the pipe has flexibility.