半導体記憶装置
【課題】コントローラから発生する熱の記録媒体への影響を抑制したＳＳＤ装置を提供する。
【解決手段】ＮＡＮＤ５及びコントローラ６が、各々複数のバンプを介して下面に実装されたプリント回路板３と、それぞれが導電性を有するトップカバー１及びボトムハウジング９によって構成されプリント回路板３を収容する筐体と、ボトムハウジング９と、コントローラ６及びＮＡＮＤ５との間に介在して、コントローラ６及びＮＡＮＤ５とボトムハウジング９とを熱的に接続する放熱シート１０と、を備え、放熱シート１０は、ボトムハウジング９のプリント回路板３と対向する領域とプリント回路板３とがなす平行平板が形成するコンデンサの結合容量が、平行平板間に比誘電率５．８の物体をベタに配置した状態での結合容量よりも小さい。
【解決手段】ＮＡＮＤ５及びコントローラ６が、各々複数のバンプを介して下面に実装されたプリント回路板３と、それぞれが導電性を有するトップカバー１及びボトムハウジング９によって構成されプリント回路板３を収容する筐体と、ボトムハウジング９と、コントローラ６及びＮＡＮＤ５との間に介在して、コントローラ６及びＮＡＮＤ５とボトムハウジング９とを熱的に接続する放熱シート１０と、を備え、放熱シート１０は、ボトムハウジング９のプリント回路板３と対向する領域とプリント回路板３とがなす平行平板が形成するコンデンサの結合容量が、平行平板間に比誘電率５．８の物体をベタに配置した状態での結合容量よりも小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータに実装される補助記憶装置としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）を用いた補助記憶装置（以下、ＨＤＤ装置という。）が用いられていた（特許文献１参照）。
【０００３】
近年、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリなどの不揮発性半導体メモリチップを記録媒体として用いた補助記憶装置（いわゆるSolid State Disk、以下ＳＳＤ装置という。）がＨＤＤ装置に代わってコンピュータへ実装されるようになってきている。ＳＳＤ装置は、複数のＮＡＮＤ型フラッシュメモリ（以下、ＮＡＮＤとする）とそれを制御するコントローラＩＣとがプリント回路板にボール状の電極（バンプ）を介して実装されて構成されており、一般的には外形寸法や形状が規格で規定されたＨＤＤ装置と同じ大きさ、形状の筐体（例えば、２．５インチＨＤＤ装置と同じ大きさ、形状の筐体）に収容された上でコンピュータに実装される。ＨＤＤ装置の筐体に関する規格は、磁気ディスクの大きさに応じていくつかの種類があるが、２．５インチＨＤＤ装置を始めとして、一般的には筐体は金属製の箱形状である。
【０００４】
ＳＳＤ装置の実動作時（実際のデータの読み書きを行う時）には、スイッチング動作を高速で繰り返し行うことによってコントローラが発熱する。コントローラから発生する熱の一部は、コントローラと接するバンプを介してプリント回路板へ伝わり、さらにプリント回路板上の配線パターン及びＮＡＮＤと接するバンプを介してＮＡＮＤへと伝わっていく。ＮＡＮＤは動作原理的に高温環境下ではリーク電流が増大して動作が不安定となりやすいため、動作保証温度が他種のＩＣと比較して低く設定されている。例えば、他の種類のＩＣの動作保証温度が１００℃程度であるのに対し、ＮＡＮＤの動作保証温度は８５℃程度である。
【０００５】
よって、ＳＳＤ装置では、コントローラを冷却することで、コントローラからＮＡＮＤへの熱の伝わりを抑制する必要が生じる。磁気ディスクを記録媒体とするＨＤＤ装置の場合は、コントローラと磁気ディスクとが離れて配置されており、コントローラから発生した熱が磁気ディスクの機構部分等に影響を及ぼすことは無かったため、これはＳＳＤ装置特有の問題であると言える。
【０００６】
ＳＳＤ装置においてコントローラの冷却する構造としては、コントローラとボトムハウジングとの間に放熱シートを介在させることが考えられる。コントローラとボトムハウジングとの間に放熱シートを介在させたとしても、コントローラから発生した熱の全てがボトムハウジングへと伝わる訳ではないが、一部は放熱シートを介してボトムハウジングへと伝わる。これにより、ＮＡＮＤへと伝わる熱量を低減することで、ＮＡＮＤの温度が動作保証温度を超えないように維持していた。
【０００７】
ところで、ＳＳＤ装置やこれを搭載するコンピュータの性能の向上に伴い、コントローラの実動作時の発熱量は増大する傾向にある。一例を挙げると、ＳＳＤ装置のデータ転送レートは、旧世代のＳＳＤ装置では、読み出し１００ＭＢｙｔｅ／ｓｅｃ、書き込み４０ＭＢｙｔｅ／ｓｅｃであったが、現在では読み出し２４０ＭＢｙｔｅ／ｓｅｃ、書き込み２００ＭＢ／ｓｅｃに向上している。このため、コントローラとボトムハウジングとの間にのみ放熱シートを配置しても、コントローラから発生する熱を十分に放熱させることは難しくなっている。しかし、この問題に対する対策がなされたＳＳＤ装置は実現されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３０８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、コントローラから発生する熱の記録媒体への影響を抑制したＳＳＤ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明の一態様によれば、複数の不揮発性半導体メモリチップ及び該不揮発性半導体メモリチップへのデータの読み書きを制御するコントローラが、各々複数のバンプを介して一方の面に実装されたプリント回路板と、導電性材料で形成され、プリント回路板を収容する筐体と、筐体のプリント回路板の一方の面と対向する面と、コントローラ及び各不揮発性半導体メモリチップとの間に介在して、コントローラ及び各不揮発性半導体メモリチップと筐体とを熱的に接続する放熱シートと、を備え、放熱シートは、筐体のプリント回路板と対向する領域とプリント回路板とがなすコンデンサの結合容量が、平行平板間に比誘電率５．８の物体をベタに配置した状態での結合容量よりも小さいことを特徴とする半導体記憶装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コントローラから発生する熱の記録媒体への影響を抑制しつつ、不要輻射を低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係るＳＳＤ装置の構成及びプリント回路板の下面の構成を示す図。
【図２】図２は、コントローラ及びＮＡＮＤに対応する箇所に貫通孔を備えたテンプレートの構成を示す図。
【図３】図３は、コントローラとＮＡＮＤとを一枚のベタの放熱シートで覆うＳＳＤ装置の構成及びプリント回路板の下面の構成を示す図。
【図４】図４は、プリント回路板とボトムハウジングとによる平行平板コンデンサのモデルを示す図。
【図５】図５は、個片の放熱シートを用いたＳＳＤ装置のＥＭＩ特性を示す図。
【図６】図６は、ベタの放熱シートを用いたＳＳＤ装置のＥＭＩ特性を示す図。
【図７】図７は、複数の冷却対象ごとに放熱シートを一つ配置した一例を示す図。
【図８】図８は、第２の実施の形態に係るＳＳＤ装置の構成及びプリント回路板の下面の構成を示す図。
【図９】図９は、第３の実施の形態に係る放熱シートの斜視図。
【図１０】図１０は、両面にＮＡＮＤが実装されたプリント回路板を用いたＳＳＤ装置の構成及び両面にＮＡＮＤが実装されたプリント回路板の下面の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る半導体記憶装置としてのＳＳＤ装置を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＳＳＤ装置の構成を示す分解斜視図である。図１（ｂ）は、プリント回路板３の下面の構成を示す斜視図である。本実施の形態に係るＳＳＤ装置は、８個のＮＡＮＤ５とコントローラ６とが下面側に実装されたプリント回路板３を備えており、トップカバー１とボトムハウジング９とで構成される筐体にプリント回路板３が収容される。なお、トップカバー１及びボトムハウジング９は、アルミニウムや鉄などの金属材料で形成されている。
【００１５】
トップカバー１及びボトムハウジング９は、カバー固定ネジ２によって連結されることで、１側面が開口した略六面体状の筐体を形成する。プリント回路板３は、コントローラ６及びＮＡＮＤ５とボトムハウジング９との間に放熱シート１０が介在した状態で固定ネジ８によってボトムハウジング９にネジ止めされている。プリント回路板３の一端部に形成されたコネクタ４は、筐体の開口面において筐体外に露出しており、コネクタ４を介して被実装機器であるコンピュータに接続される。
【００１６】
放熱シート１０の各々は、シリコーン樹脂及びセラミックスフィラーを含む材料によって柔軟性を備えるように形成されており、プリント回路板３に実装されたコントローラ６やＮＡＮＤ５とボトムハウジング９とに圧迫されて、双方に密着している。これにより、コントローラ６やＮＡＮＤ５とボトムハウジング９とが熱的に接続された状態となっている。なお、ＳＤＲＡＭ７とボトムハウジング９との間には放熱シート１０が配置されていないが、ＳＤＲＡＭ７は耐熱性が高く、コントローラ６からの熱が伝わっても不具合が発生しないためである。放熱シート１０は、コントローラ６やＮＡＮＤ５の温度が設計値（例えば８５℃）以上に上昇することを防ぐのに十分な放熱効果を備えた大きさである。
【００１７】
ここで、本実施の形態に係るＳＳＤ装置の組立手順について説明する。放熱シート１０は、図２に示すように、コントローラ６及びＮＡＮＤ５に対応する箇所に貫通孔２０ａを備えたテンプレート２０をボトムハウジング９内の所定の位置に配置し、貫通孔２０ａを介してボトムハウジング９の内面に貼付される。放熱シート１０を貼付したのちにテンプレート２０をボトムハウジング９から取り外し、その上にプリント回路板３を積載して固定ネジ８でネジ止めする。（この図ではテンプレートを用いた手順を示しているがテンプレートを使用せず直接該当するＩＣのパッケージに放熱シートを貼ってもよい。ただしそのときはＩＣ以外の実装部品に対して貼り付け作業時にダメージを与えない工夫が必要となる。）このような手順を経てコントローラ６及びＮＡＮＤ５とボトムハウジング９とのそれぞれの間に放熱シート１０を介在させることにより、放熱シート１０の設置作業性が向上する。また、放熱シート１０の上にプリント回路板３を被せるようにして組み立てるため、組立作業中に放熱シート１０がコントローラ６やＮＡＮＤ５のトップ面（ボトムハウジング９と対向する面）から脱落することがない。その後、トップカバー１をボトムカバー９に被せてカバー固定ネジ２を締結することによって、ＳＳＤ装置の組立が完了する。
【００１８】
次に、本実施の形態において放熱シート１０を個片化した理由について説明する。
【００１９】
ＮＡＮＤに対する熱対策として、放熱シートを介してＮＡＮＤとボトムハウジングとを熱的に接続することが考えられる。この構造としては、図３に示すように、複数のＮＡＮＤ５とコントローラ６とを覆う最小の矩形状の放熱シート１１をコントローラ６及びＮＡＮＤ５とボトムハウジング９との間に介在させる構造が挙げられる。図３（ａ）は、コントローラ６とＮＡＮＤ５とを一枚のベタの放熱シート１１で覆う構成のＳＳＤ装置の分解斜視図であり、図３（ｂ）は、プリント回路板３の下面の構成を示す斜視図である。放熱シート１１がコントローラ６及びＮＡＮＤ５を覆う最小の矩形状であることを除いては図１に示したＳＳＤ装置と同様である。以下、図３に示すＳＳＤ装置と図１に示した第１の実施の形態に係るＳＳＤ装置とを対比しつつ説明を行う。
【００２０】
ＳＳＤ装置のプリント回路板３は、ボトムハウジング９と略平行に配置されるため、プリント回路板３とボトムハウジング９とによって平行平板コンデンサが形成されるとみなすことができる。図４に、プリント回路板３とボトムハウジング９とによる平行平板コンデンサのモデルを示す。プリント回路板３とボトムハウジング９とが平行平板となり、結合容量（静電容量）が発生する。平行平板間に放熱シート１０、１１が配置されているため、放熱シート１０、１１が存在する領域の面積や放熱シート１０、１１の比誘電率に応じて結合容量が変動する。
【００２１】
プリント回路板３は、コネクタ４を介して接続されたコンピュータから電源が供給されＳＳＤとしての動作をする。内部の動作クロックやリード／ライトのデータによりＮＡＮＤ５及びコントローラ６から高周波ノイズが発生する。このノイズは、プリント回路板３とボトムハウジング９とが容量結合することによってボトムハウジング９にも伝播する。
【００２２】
ボトムハウジングは、その縦横や対角線方向の寸法を１波長とする周波数の（１／ｎ）倍の周波数（ｎ＝１、２、４、８・・・）の電磁波に対しては共振し、効率の良いアンテナとして機能する。例えば、ボトムハウジング９が長辺０．１ｍ、短辺０．０６９．８５ｍ、対角０．１２２ｍであるならば、長辺方向には、３ＧＨｚ、１．５ＧＨｚ、０．７５ＧＨｚ、０．３７５ＧＨｚ・・・の周波数の電磁波が共振する。また、短辺方向には、４．２９５ＧＨｚ、２．１４７ＧＨｚ、１．０７４ＧＨｚ、０．５３７ＧＨｚ・・・の周波数の電磁波が共振する。さらに、対角方向には、２．４５９ＧＨｚ、１．２３０ＧＨｚ、０．６１５ＧＨｚ、０．３０７ＧＨｚ・・・の電磁波が共振する。これらの周波数の電磁波は、ボトムハウジング９がアンテナとなって空気中に放射される。
【００２３】
上記の例においては、ＣＥ、ＶＣＣＩ（Voluntary Control Council for Interference by information technology equipment）、ＦＣＣ（Federal Communications Commission）などに規定された各国や地域のＥＭＩ（Electromagnetic interference）規格において測定範囲として含まれている３００ＭＨｚ〜１ＧＨｚのほぼ全域にわたって共振周波数が存在している。ただし、ボトムハウジング９の縦横・対角方向の寸法の違いにより、短辺方向の１／８波長での共振周波数である０．５３７ＧＨｚ、対角方向の１／４波長での共振周波数である０．６１５ＧＨｚ、長辺方向の１／４波長での共振周波数である０．７５０ＧＨｚは共振周波数の周波数差が小さくなっている。ＳＳＤ装置の動作スピードを高速化すると、この帯域に相当するノイズが発生しやすくなり、ボトムハウジング９と共振しやすくなる。したがって、ボトムハウジング９がアンテナとして機能することによる不要輻射は、ＳＳＤ装置の動作スピードが高速化されるにつれて顕著になる。
【００２４】
上記のように、コントローラ６及びＮＡＮＤ５の冷却を目的として放熱シート１０、１１を配置することは、平行平板コンデンサの平行平板間（プリント回路板３−ボトムハウジング９間）に特定の比誘電率（放熱シート１０、１１の材料の比誘電率）の物体を挿入することとに他ならない。したがって、放熱シート１０、１１を配置することにより、単にプリント回路板３とボトムハウジング９とが対向しているだけの状態よりも平行平板コンデンサの結合容量が増加し、ボトムハウジング９がアンテナとして機能しやすくなる。また、ベタの放熱シート１１を設置する場合は、個片の放熱シート１０を配置する場合よりもコンデンサの結合容量が大きく増加するため、ボトムハウジング９がアンテナとして機能することによる不要輻射を低減するという点では不利である。
【００２５】
現存する放熱シートの材料の比誘電率は５．８程度であるが、この放熱シートをベタに配置した場合、ＳＳＤ装置のＥＭＩ特性はＥＭＩ規格にぎりぎり適合できる状態となり、被実装機器であるコンピュータのシールド性能によっては規格に適合しない可能性がある。ＳＳＤ装置の動作スピードをさらに高速化するとなると、ＥＭＩ規格に適合しなくなる可能性はさらに高くなる。また、ＥＭＩ規格に対してマージン（余裕度）を持たせたさらに厳しい仕様が要求されるような場合には、現在の動作スピードであっても要求される仕様を満たすことができない可能性もでてくる。
【００２６】
本実施の形態では、以上の点を考慮し、個片の放熱シート１０とすることにより、平行平板コンデンサの結合容量の増大を抑えている。放熱シート１０が個片化されており、放熱シート１０が占める面積の合計は、ベタの放熱シート１１の面積と比較して小さくなっている。このため、コンデンサの結合容量が小さくなり、ノイズ源からアンテナ側までのインピーダンスが大きくなり、伝送レベルが小さくなりボトムハウジング９がアンテナとして機能することによる不要輻射が低減される。
【００２７】
以下に、個片の放熱シート１０を用いた場合と、ベタの放熱シート１１を用いた場合との違いを具体的な数値を挙げてより詳細に説明するが、本発明は例示した数値に限定されるものではない。
【００２８】
個片の放熱シート１０は、各々縦横０．０１ｍ、厚さ０．００３ｍとする。また、プリント回路板３は、縦０．０６３ｍ、横０．０８６５ｍとする。また、ボトムハウジング９は、長辺０．１ｍ、短辺０．０６９．８５ｍ、対角０．１２２ｍとする。
【００２９】
プリント回路板３とボトムハウジング９との間隔は０．００４４ｍとし、コントローラ６及びＮＡＮＤ５の実装高さを０．００１４ｍとする。すなわち、コントローラ６及びＮＡＮＤ５とボトムハウジング９との間隔は０．００３ｍである。
【００３０】
ベタの放熱シート１１は、縦０．０５ｍ、横０．０７ｍ、厚さ０．００３ｍとする。
【００３１】
個片の放熱シート１０の各々の面積は０．０００１ｍ２、ベタの放熱シート１１の面積は０．００３５ｍｍ２である。個片の放熱シート１０はコントローラ６及びＮＡＮＤ５の各々に対応して計９個使用するため、個片の放熱シート１０の合計面積Ｓ１とベタの放熱シート１１の面積Ｓ２との面積比としてはＳ１：Ｓ２＝０．０００９：０．００３５≒１：３．９となる。
【００３２】
平行平板コンデンサの結合容量Ｃは、下記式（１）で表される。
Ｃ＝ε０×ε×Ｓ３÷ｄ ・・・（１）
式（１）において、ε０：真空中の誘電率（Ｆ／ｍ）、ε：平行平板間に存在する物体の比誘電率、Ｓ３：平行平板の面積（ｍ２）、ｄ：平行平板間距離（ｍ）である。
【００３３】
本実施の形態に係るＳＳＤ装置では、ボトムハウジング９よりも小さいプリント回路板３の面積が平行平板としての面積となり、Ｓ３＝０．０６３×０．０８６５＝０．００５４４９５ｍ２である。平行平板間の一部に放熱シート１０、１１が存在する場合、コンデンサの結合容量は、放熱シート１０、１１が存在する領域の結合容量と存在しない領域の結合容量との和となる。
【００３４】
ここで、空気の比誘電率は１で近似するものとする。また、説明の簡略化のために、コントローラ６やＮＡＮＤ５などの電子部品については、比誘電率が１であるとする。
【００３５】
放熱シート１０、１１を用いない場合には、平行平板間には空気のみが存在するため、結合容量は、上記式（１）から、８．８５４１９×１０−１２×１×０．００５４４９５÷０．００４４＝１．１０×１０−１２Ｆ＝１１．０ｐＦである。
【００３６】
個片の放熱シート１０を用いる場合は、放熱シート１０が存在する領域の面積が０．０００９ｍ２、放熱シート１０が存在しない領域の面積が０．００４５４９５ｍ２である。放熱シート１０が存在しない領域の結合容量は、上記式（１）から８．８５４１９×１０−１２×１×０．００４５４９５÷０．００４４＝９．１６×１０−１２Ｆ＝９．１６ｐＦである。
【００３７】
一方、放熱シート１０が存在する領域の結合容量は、放熱シートの部分の結合容量と、電子部品の部分の結合容量との直列の合成容量である。二つのコンデンサＣＡ、ＣＢの直列の合成容量ＣＣは、下記式（２）で表される。
１／ＣＣ＝（１／ＣＡ）＋（１／ＣＢ） ・・・（２）
【００３８】
放熱シート１０の部分の結合容量は、上記式（１）から、８．８５４１９×１０−１２×５．８×０．０００９÷０．００３＝５．９×１０−１２＝５．６９ｐＦである。また、電子部品の部分の結合容量は、上記式（１）から、８．８５４１９×１０−１２×１×０．０００９÷０．００１４＝１．５×１０−１１Ｆ＝１５．４ｐＦである。このため、放熱シート１０が存在する領域全体としての結合容量は、上記式（２）から４．１６ｐＦとなる。したがって、コンデンサ全体での結合容量は、９．１６ｐＦ＋４．１６ｐＦ＝１３．３２ｐＦとなる。
【００３９】
ベタの放熱シート１１を用いる場合は、放熱シート１１が存在する領域の面積が０．００３５ｍ２、放熱シート１１が存在しない領域の面積が０．００１９４９５ｍ２である。個片の放熱シート１０を用いる場合と同様の計算により、ベタの放熱シート１１が存在しない領域の結合容量は３．９２ｐＦ、ベタの放熱シート１１が存在する領域の結合容量は１６．２ｐＦである。したがって、コンデンサ全体での結合容量は、２０．１ｐＦとなる。
【００４０】
結果として、個片の放熱シート１０を用いることにより、ベタの放熱シート１１を用いる場合と比較して、結合容量を約４４％小さくできる。
【００４１】
図５に、個片の放熱シート１０を用いたＳＳＤ装置のＥＭＩ特性を示す。また、図６に、ベタの放熱シート１１を用いたＳＳＤ装置のＥＭＩ特性を示す。ここでは、ＶＣＣＩに規定された試験方法による測定結果を示しており、コンピュータから延長ケーブルで接続してＳＳＤ単体がコンピュータから外に出た状態（本来は被実装機器であるコンピュータに組み込んだ状態でコンピュータを動作させる）で動作させ、１０ｍ離れた場所に設置したアンテナに入る電磁波（不要輻射）の強度を測定している。３０〜２３０ＭＨｚの帯域では３０ｄＢ以下、２３０〜１０００ＭＨｚの帯域では３７ｄＢ以下であることがＶＣＣＩ規格に適合する条件である。ベタの放熱シート１１を用いたＳＳＤ装置では、７００ＭＨｚ近傍での不要輻射の強度が規格値を上回っているのに対し、個片の放熱シート１０を用いたＳＳＤ装置では、７００ＭＨｚ近傍での不要輻射の強度が約１６ｄＢ改善されて規格値以下となっている。
【００４２】
このように、個片化された放熱シート１０を用いることにより、コンデンサの結合容量が小さくなり、ボトムハウジング９がアンテナとして機能することによる不要輻射が低減される。ベタの放熱シート１１で個片の放熱シート１０と同等の結合容量を実現するためには、比誘電率が１．５８６という材料で放熱シート１１を形成する必要があるが、このような材料で放熱シート１１を形成することは現状では実現が困難である。すなわち、個片化された放熱シート１０を用いることにより、ベタの放熱シート１１を用いた場合では実現することが困難なレベルにまで結合容量を小さくし、不要輻射を低減できる。
【００４３】
また、放熱シート１０を個片化することにより、ＳＳＤ装置の軽量化を図ることもできる。放熱シート１０、１１の比重を２．７とした場合、上記例では、面積の差は０．００２６ｍ２、シートの厚さは０．００３ｍであるため重量差は約２１ｇとなる。すなわち、個片の放熱シート１０を用いることにより、ベタの放熱シート１１を用いる場合と比較して約２１ｇの軽量化を図ることが可能となる。
【００４４】
なお、ここではコントローラ６及びＮＡＮＤ５の各々に個別に放熱シート１０を配置する構成を例としたが、図７に示すように、複数の冷却対象ごとに放熱シートを一つ配置するようにしても良い。図７では、放熱シート１０ａ、１０ｂ、１０ｃの各々が三つの冷却対象（１個のコントローラ６及び８個のＮＡＮＤ５）を覆っている。このような構成とすることにより、放熱シートを貼り付ける作業の工数を減らすことができ、組立作業性を向上させることが可能となる。一つの放熱シートで覆う冷却対象の数が増えるほど組立作業性は高くなるが、冷却対象が存在しない領域にも放熱シートが配置されるためコンデンサの結合容量は増大し、ボトムハウジング９がアンテナとして機能することによる不要輻射は増大する。このように、放熱シートを配置するに当たっての組立作業性と、ＳＳＤ装置のＥＭＩ特性とはトレードオフの関係にあるため、要求される仕様に応じて一つの放熱シートで覆う冷却対象の数を選定するとよい。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図８（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るＳＳＤ装置の構成を示す分解斜視図である。図８（ｂ）は、プリント回路板３の下面の構成を示す斜視図である。第２の実施の形態に係るＳＳＤ装置は、図３に示した構成と同様であり、放熱シート１２は一枚でコントローラ６と８個のＮＡＮＤ５とを覆う。ただし、本実施の形態においては、放熱シート１２の比誘電率は３．８であり、第１の実施の形態の放熱シート１０よりも低くなっている。
【００４６】
上記式（１）から明らかなように、平行平板のコンデンサの結合容量は、平行平板間に存在する物体の比誘電率に比例する。放熱シート１２の寸法が上記第１の実施の形態において例示した放熱シート１１の寸法と同じであり、プリント回路板３の面積やボトムハウジング９とプリント回路板３との間隔などの他の条件も同じであるとした場合、平行平板コンデンサの結合容量は上記式（１）、式（２）により、放熱シート１２が存在しない領域の結合容量は３．９２ｐＦ、放熱シート１２が存在する領域の結合容量は１４．１ｐＦである。よって、コンデンサ全体での結合容量は、１８．０ｐＦとなる。したがって、比誘電率が低い材料で形成された放熱シートを適用することにより、プリント回路板とボトムハウジングとによるコンデンサの結合容量を小さくし、ボトムハウジングがアンテナとして機能することによる不要輻射が低減できる。
【００４７】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係るＳＳＤ装置は、第２の実施の形態と同様に、一枚の放熱シートでコントローラと８個のＮＡＮＤとを覆うようになっている。図９に、本実施の形態に係る放熱シート１３の斜視図を示す。放熱シート１３は、冷却対象に対応する各個片１３ａと、これらを面上に備える板状部１３ｂとが一体に成形された構造である。板状部１３ｂの厚さ寸法を小さくすることにより、板状部１３ｂがプリント回路板３とボトムハウジング９との間に存在することによる結合容量の増加量を、ベタに配置する場合よりも抑えることができる。したがって、本実施形態においては、ベタ形状とする場合よりもコンデンサの結合容量を小さくでき、かつ１回放熱シート１３の貼り付け作業が１回で済む。このため、ＥＭＩ特性と、組立作業性とを両立させることができる。
【００４８】
なお、上記各実施の形態においては、コントローラ６及びＮＡＮＤ５がプリント回路板３の下面に実装され、プリント回路板３とボトムハウジング９との間に放熱シート１０、１２、１３が配置された構成を例として説明したが、コントローラ６及びＮＡＮＤ５がプリント回路板３の上面に実装され、プリント回路板３とトップカバー１との間に放熱シートが配置される構成であっても上記同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４９】
また、上記各実施の形態においては、ＮＡＮＤ５がプリント回路板３の下面のみに実装されている構成を例として説明したが、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、両面にＮＡＮＤ５が実装されたプリント回路板３を用いた構成とすることも可能である。図１０（ａ）は、両面にＮＡＮＤ５が実装されたプリント回路板３を用いたＳＳＤ装置の構成を示す分解斜視図である。図１０（ｂ）は、両面にＮＡＮＤ５が実装されたプリント回路板３の下面の構成を示す斜視図である。両面にＮＡＮＤ５が実装されたプリント回路板３を用いる場合には、プリント回路板３の上面側の各ＮＡＮＤ５とトップカバー１との間にも第１の実施形態の放熱シート１０と同様の個片の放熱シート１５を配置することで、プリント回路板３とトップカバー１とによる平行平板コンデンサの結合容量を低減し、トップカバー１がアンテナとして機能することによる不要輻射を低減できる。放熱シート１５が、第２、第３の実施形態と同様のものであっても同様の効果が得られることは言うまでもない。このように、本発明は様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１ トップカバー、３ プリント回路板、５ ＮＡＮＤ、６ コントローラ、９ ボトムハウジング、１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１１、１２、１３ 放熱シート。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータに実装される補助記憶装置としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）を用いた補助記憶装置（以下、ＨＤＤ装置という。）が用いられていた（特許文献１参照）。
【０００３】
近年、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリなどの不揮発性半導体メモリチップを記録媒体として用いた補助記憶装置（いわゆるSolid State Disk、以下ＳＳＤ装置という。）がＨＤＤ装置に代わってコンピュータへ実装されるようになってきている。ＳＳＤ装置は、複数のＮＡＮＤ型フラッシュメモリ（以下、ＮＡＮＤとする）とそれを制御するコントローラＩＣとがプリント回路板にボール状の電極（バンプ）を介して実装されて構成されており、一般的には外形寸法や形状が規格で規定されたＨＤＤ装置と同じ大きさ、形状の筐体（例えば、２．５インチＨＤＤ装置と同じ大きさ、形状の筐体）に収容された上でコンピュータに実装される。ＨＤＤ装置の筐体に関する規格は、磁気ディスクの大きさに応じていくつかの種類があるが、２．５インチＨＤＤ装置を始めとして、一般的には筐体は金属製の箱形状である。
【０００４】
ＳＳＤ装置の実動作時（実際のデータの読み書きを行う時）には、スイッチング動作を高速で繰り返し行うことによってコントローラが発熱する。コントローラから発生する熱の一部は、コントローラと接するバンプを介してプリント回路板へ伝わり、さらにプリント回路板上の配線パターン及びＮＡＮＤと接するバンプを介してＮＡＮＤへと伝わっていく。ＮＡＮＤは動作原理的に高温環境下ではリーク電流が増大して動作が不安定となりやすいため、動作保証温度が他種のＩＣと比較して低く設定されている。例えば、他の種類のＩＣの動作保証温度が１００℃程度であるのに対し、ＮＡＮＤの動作保証温度は８５℃程度である。
【０００５】
よって、ＳＳＤ装置では、コントローラを冷却することで、コントローラからＮＡＮＤへの熱の伝わりを抑制する必要が生じる。磁気ディスクを記録媒体とするＨＤＤ装置の場合は、コントローラと磁気ディスクとが離れて配置されており、コントローラから発生した熱が磁気ディスクの機構部分等に影響を及ぼすことは無かったため、これはＳＳＤ装置特有の問題であると言える。
【０００６】
ＳＳＤ装置においてコントローラの冷却する構造としては、コントローラとボトムハウジングとの間に放熱シートを介在させることが考えられる。コントローラとボトムハウジングとの間に放熱シートを介在させたとしても、コントローラから発生した熱の全てがボトムハウジングへと伝わる訳ではないが、一部は放熱シートを介してボトムハウジングへと伝わる。これにより、ＮＡＮＤへと伝わる熱量を低減することで、ＮＡＮＤの温度が動作保証温度を超えないように維持していた。
【０００７】
ところで、ＳＳＤ装置やこれを搭載するコンピュータの性能の向上に伴い、コントローラの実動作時の発熱量は増大する傾向にある。一例を挙げると、ＳＳＤ装置のデータ転送レートは、旧世代のＳＳＤ装置では、読み出し１００ＭＢｙｔｅ／ｓｅｃ、書き込み４０ＭＢｙｔｅ／ｓｅｃであったが、現在では読み出し２４０ＭＢｙｔｅ／ｓｅｃ、書き込み２００ＭＢ／ｓｅｃに向上している。このため、コントローラとボトムハウジングとの間にのみ放熱シートを配置しても、コントローラから発生する熱を十分に放熱させることは難しくなっている。しかし、この問題に対する対策がなされたＳＳＤ装置は実現されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３０８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、コントローラから発生する熱の記録媒体への影響を抑制したＳＳＤ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明の一態様によれば、複数の不揮発性半導体メモリチップ及び該不揮発性半導体メモリチップへのデータの読み書きを制御するコントローラが、各々複数のバンプを介して一方の面に実装されたプリント回路板と、導電性材料で形成され、プリント回路板を収容する筐体と、筐体のプリント回路板の一方の面と対向する面と、コントローラ及び各不揮発性半導体メモリチップとの間に介在して、コントローラ及び各不揮発性半導体メモリチップと筐体とを熱的に接続する放熱シートと、を備え、放熱シートは、筐体のプリント回路板と対向する領域とプリント回路板とがなすコンデンサの結合容量が、平行平板間に比誘電率５．８の物体をベタに配置した状態での結合容量よりも小さいことを特徴とする半導体記憶装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コントローラから発生する熱の記録媒体への影響を抑制しつつ、不要輻射を低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係るＳＳＤ装置の構成及びプリント回路板の下面の構成を示す図。
【図２】図２は、コントローラ及びＮＡＮＤに対応する箇所に貫通孔を備えたテンプレートの構成を示す図。
【図３】図３は、コントローラとＮＡＮＤとを一枚のベタの放熱シートで覆うＳＳＤ装置の構成及びプリント回路板の下面の構成を示す図。
【図４】図４は、プリント回路板とボトムハウジングとによる平行平板コンデンサのモデルを示す図。
【図５】図５は、個片の放熱シートを用いたＳＳＤ装置のＥＭＩ特性を示す図。
【図６】図６は、ベタの放熱シートを用いたＳＳＤ装置のＥＭＩ特性を示す図。
【図７】図７は、複数の冷却対象ごとに放熱シートを一つ配置した一例を示す図。
【図８】図８は、第２の実施の形態に係るＳＳＤ装置の構成及びプリント回路板の下面の構成を示す図。
【図９】図９は、第３の実施の形態に係る放熱シートの斜視図。
【図１０】図１０は、両面にＮＡＮＤが実装されたプリント回路板を用いたＳＳＤ装置の構成及び両面にＮＡＮＤが実装されたプリント回路板の下面の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る半導体記憶装置としてのＳＳＤ装置を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＳＳＤ装置の構成を示す分解斜視図である。図１（ｂ）は、プリント回路板３の下面の構成を示す斜視図である。本実施の形態に係るＳＳＤ装置は、８個のＮＡＮＤ５とコントローラ６とが下面側に実装されたプリント回路板３を備えており、トップカバー１とボトムハウジング９とで構成される筐体にプリント回路板３が収容される。なお、トップカバー１及びボトムハウジング９は、アルミニウムや鉄などの金属材料で形成されている。
【００１５】
トップカバー１及びボトムハウジング９は、カバー固定ネジ２によって連結されることで、１側面が開口した略六面体状の筐体を形成する。プリント回路板３は、コントローラ６及びＮＡＮＤ５とボトムハウジング９との間に放熱シート１０が介在した状態で固定ネジ８によってボトムハウジング９にネジ止めされている。プリント回路板３の一端部に形成されたコネクタ４は、筐体の開口面において筐体外に露出しており、コネクタ４を介して被実装機器であるコンピュータに接続される。
【００１６】
放熱シート１０の各々は、シリコーン樹脂及びセラミックスフィラーを含む材料によって柔軟性を備えるように形成されており、プリント回路板３に実装されたコントローラ６やＮＡＮＤ５とボトムハウジング９とに圧迫されて、双方に密着している。これにより、コントローラ６やＮＡＮＤ５とボトムハウジング９とが熱的に接続された状態となっている。なお、ＳＤＲＡＭ７とボトムハウジング９との間には放熱シート１０が配置されていないが、ＳＤＲＡＭ７は耐熱性が高く、コントローラ６からの熱が伝わっても不具合が発生しないためである。放熱シート１０は、コントローラ６やＮＡＮＤ５の温度が設計値（例えば８５℃）以上に上昇することを防ぐのに十分な放熱効果を備えた大きさである。
【００１７】
ここで、本実施の形態に係るＳＳＤ装置の組立手順について説明する。放熱シート１０は、図２に示すように、コントローラ６及びＮＡＮＤ５に対応する箇所に貫通孔２０ａを備えたテンプレート２０をボトムハウジング９内の所定の位置に配置し、貫通孔２０ａを介してボトムハウジング９の内面に貼付される。放熱シート１０を貼付したのちにテンプレート２０をボトムハウジング９から取り外し、その上にプリント回路板３を積載して固定ネジ８でネジ止めする。（この図ではテンプレートを用いた手順を示しているがテンプレートを使用せず直接該当するＩＣのパッケージに放熱シートを貼ってもよい。ただしそのときはＩＣ以外の実装部品に対して貼り付け作業時にダメージを与えない工夫が必要となる。）このような手順を経てコントローラ６及びＮＡＮＤ５とボトムハウジング９とのそれぞれの間に放熱シート１０を介在させることにより、放熱シート１０の設置作業性が向上する。また、放熱シート１０の上にプリント回路板３を被せるようにして組み立てるため、組立作業中に放熱シート１０がコントローラ６やＮＡＮＤ５のトップ面（ボトムハウジング９と対向する面）から脱落することがない。その後、トップカバー１をボトムカバー９に被せてカバー固定ネジ２を締結することによって、ＳＳＤ装置の組立が完了する。
【００１８】
次に、本実施の形態において放熱シート１０を個片化した理由について説明する。
【００１９】
ＮＡＮＤに対する熱対策として、放熱シートを介してＮＡＮＤとボトムハウジングとを熱的に接続することが考えられる。この構造としては、図３に示すように、複数のＮＡＮＤ５とコントローラ６とを覆う最小の矩形状の放熱シート１１をコントローラ６及びＮＡＮＤ５とボトムハウジング９との間に介在させる構造が挙げられる。図３（ａ）は、コントローラ６とＮＡＮＤ５とを一枚のベタの放熱シート１１で覆う構成のＳＳＤ装置の分解斜視図であり、図３（ｂ）は、プリント回路板３の下面の構成を示す斜視図である。放熱シート１１がコントローラ６及びＮＡＮＤ５を覆う最小の矩形状であることを除いては図１に示したＳＳＤ装置と同様である。以下、図３に示すＳＳＤ装置と図１に示した第１の実施の形態に係るＳＳＤ装置とを対比しつつ説明を行う。
【００２０】
ＳＳＤ装置のプリント回路板３は、ボトムハウジング９と略平行に配置されるため、プリント回路板３とボトムハウジング９とによって平行平板コンデンサが形成されるとみなすことができる。図４に、プリント回路板３とボトムハウジング９とによる平行平板コンデンサのモデルを示す。プリント回路板３とボトムハウジング９とが平行平板となり、結合容量（静電容量）が発生する。平行平板間に放熱シート１０、１１が配置されているため、放熱シート１０、１１が存在する領域の面積や放熱シート１０、１１の比誘電率に応じて結合容量が変動する。
【００２１】
プリント回路板３は、コネクタ４を介して接続されたコンピュータから電源が供給されＳＳＤとしての動作をする。内部の動作クロックやリード／ライトのデータによりＮＡＮＤ５及びコントローラ６から高周波ノイズが発生する。このノイズは、プリント回路板３とボトムハウジング９とが容量結合することによってボトムハウジング９にも伝播する。
【００２２】
ボトムハウジングは、その縦横や対角線方向の寸法を１波長とする周波数の（１／ｎ）倍の周波数（ｎ＝１、２、４、８・・・）の電磁波に対しては共振し、効率の良いアンテナとして機能する。例えば、ボトムハウジング９が長辺０．１ｍ、短辺０．０６９．８５ｍ、対角０．１２２ｍであるならば、長辺方向には、３ＧＨｚ、１．５ＧＨｚ、０．７５ＧＨｚ、０．３７５ＧＨｚ・・・の周波数の電磁波が共振する。また、短辺方向には、４．２９５ＧＨｚ、２．１４７ＧＨｚ、１．０７４ＧＨｚ、０．５３７ＧＨｚ・・・の周波数の電磁波が共振する。さらに、対角方向には、２．４５９ＧＨｚ、１．２３０ＧＨｚ、０．６１５ＧＨｚ、０．３０７ＧＨｚ・・・の電磁波が共振する。これらの周波数の電磁波は、ボトムハウジング９がアンテナとなって空気中に放射される。
【００２３】
上記の例においては、ＣＥ、ＶＣＣＩ（Voluntary Control Council for Interference by information technology equipment）、ＦＣＣ（Federal Communications Commission）などに規定された各国や地域のＥＭＩ（Electromagnetic interference）規格において測定範囲として含まれている３００ＭＨｚ〜１ＧＨｚのほぼ全域にわたって共振周波数が存在している。ただし、ボトムハウジング９の縦横・対角方向の寸法の違いにより、短辺方向の１／８波長での共振周波数である０．５３７ＧＨｚ、対角方向の１／４波長での共振周波数である０．６１５ＧＨｚ、長辺方向の１／４波長での共振周波数である０．７５０ＧＨｚは共振周波数の周波数差が小さくなっている。ＳＳＤ装置の動作スピードを高速化すると、この帯域に相当するノイズが発生しやすくなり、ボトムハウジング９と共振しやすくなる。したがって、ボトムハウジング９がアンテナとして機能することによる不要輻射は、ＳＳＤ装置の動作スピードが高速化されるにつれて顕著になる。
【００２４】
上記のように、コントローラ６及びＮＡＮＤ５の冷却を目的として放熱シート１０、１１を配置することは、平行平板コンデンサの平行平板間（プリント回路板３−ボトムハウジング９間）に特定の比誘電率（放熱シート１０、１１の材料の比誘電率）の物体を挿入することとに他ならない。したがって、放熱シート１０、１１を配置することにより、単にプリント回路板３とボトムハウジング９とが対向しているだけの状態よりも平行平板コンデンサの結合容量が増加し、ボトムハウジング９がアンテナとして機能しやすくなる。また、ベタの放熱シート１１を設置する場合は、個片の放熱シート１０を配置する場合よりもコンデンサの結合容量が大きく増加するため、ボトムハウジング９がアンテナとして機能することによる不要輻射を低減するという点では不利である。
【００２５】
現存する放熱シートの材料の比誘電率は５．８程度であるが、この放熱シートをベタに配置した場合、ＳＳＤ装置のＥＭＩ特性はＥＭＩ規格にぎりぎり適合できる状態となり、被実装機器であるコンピュータのシールド性能によっては規格に適合しない可能性がある。ＳＳＤ装置の動作スピードをさらに高速化するとなると、ＥＭＩ規格に適合しなくなる可能性はさらに高くなる。また、ＥＭＩ規格に対してマージン（余裕度）を持たせたさらに厳しい仕様が要求されるような場合には、現在の動作スピードであっても要求される仕様を満たすことができない可能性もでてくる。
【００２６】
本実施の形態では、以上の点を考慮し、個片の放熱シート１０とすることにより、平行平板コンデンサの結合容量の増大を抑えている。放熱シート１０が個片化されており、放熱シート１０が占める面積の合計は、ベタの放熱シート１１の面積と比較して小さくなっている。このため、コンデンサの結合容量が小さくなり、ノイズ源からアンテナ側までのインピーダンスが大きくなり、伝送レベルが小さくなりボトムハウジング９がアンテナとして機能することによる不要輻射が低減される。
【００２７】
以下に、個片の放熱シート１０を用いた場合と、ベタの放熱シート１１を用いた場合との違いを具体的な数値を挙げてより詳細に説明するが、本発明は例示した数値に限定されるものではない。
【００２８】
個片の放熱シート１０は、各々縦横０．０１ｍ、厚さ０．００３ｍとする。また、プリント回路板３は、縦０．０６３ｍ、横０．０８６５ｍとする。また、ボトムハウジング９は、長辺０．１ｍ、短辺０．０６９．８５ｍ、対角０．１２２ｍとする。
【００２９】
プリント回路板３とボトムハウジング９との間隔は０．００４４ｍとし、コントローラ６及びＮＡＮＤ５の実装高さを０．００１４ｍとする。すなわち、コントローラ６及びＮＡＮＤ５とボトムハウジング９との間隔は０．００３ｍである。
【００３０】
ベタの放熱シート１１は、縦０．０５ｍ、横０．０７ｍ、厚さ０．００３ｍとする。
【００３１】
個片の放熱シート１０の各々の面積は０．０００１ｍ２、ベタの放熱シート１１の面積は０．００３５ｍｍ２である。個片の放熱シート１０はコントローラ６及びＮＡＮＤ５の各々に対応して計９個使用するため、個片の放熱シート１０の合計面積Ｓ１とベタの放熱シート１１の面積Ｓ２との面積比としてはＳ１：Ｓ２＝０．０００９：０．００３５≒１：３．９となる。
【００３２】
平行平板コンデンサの結合容量Ｃは、下記式（１）で表される。
Ｃ＝ε０×ε×Ｓ３÷ｄ ・・・（１）
式（１）において、ε０：真空中の誘電率（Ｆ／ｍ）、ε：平行平板間に存在する物体の比誘電率、Ｓ３：平行平板の面積（ｍ２）、ｄ：平行平板間距離（ｍ）である。
【００３３】
本実施の形態に係るＳＳＤ装置では、ボトムハウジング９よりも小さいプリント回路板３の面積が平行平板としての面積となり、Ｓ３＝０．０６３×０．０８６５＝０．００５４４９５ｍ２である。平行平板間の一部に放熱シート１０、１１が存在する場合、コンデンサの結合容量は、放熱シート１０、１１が存在する領域の結合容量と存在しない領域の結合容量との和となる。
【００３４】
ここで、空気の比誘電率は１で近似するものとする。また、説明の簡略化のために、コントローラ６やＮＡＮＤ５などの電子部品については、比誘電率が１であるとする。
【００３５】
放熱シート１０、１１を用いない場合には、平行平板間には空気のみが存在するため、結合容量は、上記式（１）から、８．８５４１９×１０−１２×１×０．００５４４９５÷０．００４４＝１．１０×１０−１２Ｆ＝１１．０ｐＦである。
【００３６】
個片の放熱シート１０を用いる場合は、放熱シート１０が存在する領域の面積が０．０００９ｍ２、放熱シート１０が存在しない領域の面積が０．００４５４９５ｍ２である。放熱シート１０が存在しない領域の結合容量は、上記式（１）から８．８５４１９×１０−１２×１×０．００４５４９５÷０．００４４＝９．１６×１０−１２Ｆ＝９．１６ｐＦである。
【００３７】
一方、放熱シート１０が存在する領域の結合容量は、放熱シートの部分の結合容量と、電子部品の部分の結合容量との直列の合成容量である。二つのコンデンサＣＡ、ＣＢの直列の合成容量ＣＣは、下記式（２）で表される。
１／ＣＣ＝（１／ＣＡ）＋（１／ＣＢ） ・・・（２）
【００３８】
放熱シート１０の部分の結合容量は、上記式（１）から、８．８５４１９×１０−１２×５．８×０．０００９÷０．００３＝５．９×１０−１２＝５．６９ｐＦである。また、電子部品の部分の結合容量は、上記式（１）から、８．８５４１９×１０−１２×１×０．０００９÷０．００１４＝１．５×１０−１１Ｆ＝１５．４ｐＦである。このため、放熱シート１０が存在する領域全体としての結合容量は、上記式（２）から４．１６ｐＦとなる。したがって、コンデンサ全体での結合容量は、９．１６ｐＦ＋４．１６ｐＦ＝１３．３２ｐＦとなる。
【００３９】
ベタの放熱シート１１を用いる場合は、放熱シート１１が存在する領域の面積が０．００３５ｍ２、放熱シート１１が存在しない領域の面積が０．００１９４９５ｍ２である。個片の放熱シート１０を用いる場合と同様の計算により、ベタの放熱シート１１が存在しない領域の結合容量は３．９２ｐＦ、ベタの放熱シート１１が存在する領域の結合容量は１６．２ｐＦである。したがって、コンデンサ全体での結合容量は、２０．１ｐＦとなる。
【００４０】
結果として、個片の放熱シート１０を用いることにより、ベタの放熱シート１１を用いる場合と比較して、結合容量を約４４％小さくできる。
【００４１】
図５に、個片の放熱シート１０を用いたＳＳＤ装置のＥＭＩ特性を示す。また、図６に、ベタの放熱シート１１を用いたＳＳＤ装置のＥＭＩ特性を示す。ここでは、ＶＣＣＩに規定された試験方法による測定結果を示しており、コンピュータから延長ケーブルで接続してＳＳＤ単体がコンピュータから外に出た状態（本来は被実装機器であるコンピュータに組み込んだ状態でコンピュータを動作させる）で動作させ、１０ｍ離れた場所に設置したアンテナに入る電磁波（不要輻射）の強度を測定している。３０〜２３０ＭＨｚの帯域では３０ｄＢ以下、２３０〜１０００ＭＨｚの帯域では３７ｄＢ以下であることがＶＣＣＩ規格に適合する条件である。ベタの放熱シート１１を用いたＳＳＤ装置では、７００ＭＨｚ近傍での不要輻射の強度が規格値を上回っているのに対し、個片の放熱シート１０を用いたＳＳＤ装置では、７００ＭＨｚ近傍での不要輻射の強度が約１６ｄＢ改善されて規格値以下となっている。
【００４２】
このように、個片化された放熱シート１０を用いることにより、コンデンサの結合容量が小さくなり、ボトムハウジング９がアンテナとして機能することによる不要輻射が低減される。ベタの放熱シート１１で個片の放熱シート１０と同等の結合容量を実現するためには、比誘電率が１．５８６という材料で放熱シート１１を形成する必要があるが、このような材料で放熱シート１１を形成することは現状では実現が困難である。すなわち、個片化された放熱シート１０を用いることにより、ベタの放熱シート１１を用いた場合では実現することが困難なレベルにまで結合容量を小さくし、不要輻射を低減できる。
【００４３】
また、放熱シート１０を個片化することにより、ＳＳＤ装置の軽量化を図ることもできる。放熱シート１０、１１の比重を２．７とした場合、上記例では、面積の差は０．００２６ｍ２、シートの厚さは０．００３ｍであるため重量差は約２１ｇとなる。すなわち、個片の放熱シート１０を用いることにより、ベタの放熱シート１１を用いる場合と比較して約２１ｇの軽量化を図ることが可能となる。
【００４４】
なお、ここではコントローラ６及びＮＡＮＤ５の各々に個別に放熱シート１０を配置する構成を例としたが、図７に示すように、複数の冷却対象ごとに放熱シートを一つ配置するようにしても良い。図７では、放熱シート１０ａ、１０ｂ、１０ｃの各々が三つの冷却対象（１個のコントローラ６及び８個のＮＡＮＤ５）を覆っている。このような構成とすることにより、放熱シートを貼り付ける作業の工数を減らすことができ、組立作業性を向上させることが可能となる。一つの放熱シートで覆う冷却対象の数が増えるほど組立作業性は高くなるが、冷却対象が存在しない領域にも放熱シートが配置されるためコンデンサの結合容量は増大し、ボトムハウジング９がアンテナとして機能することによる不要輻射は増大する。このように、放熱シートを配置するに当たっての組立作業性と、ＳＳＤ装置のＥＭＩ特性とはトレードオフの関係にあるため、要求される仕様に応じて一つの放熱シートで覆う冷却対象の数を選定するとよい。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図８（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るＳＳＤ装置の構成を示す分解斜視図である。図８（ｂ）は、プリント回路板３の下面の構成を示す斜視図である。第２の実施の形態に係るＳＳＤ装置は、図３に示した構成と同様であり、放熱シート１２は一枚でコントローラ６と８個のＮＡＮＤ５とを覆う。ただし、本実施の形態においては、放熱シート１２の比誘電率は３．８であり、第１の実施の形態の放熱シート１０よりも低くなっている。
【００４６】
上記式（１）から明らかなように、平行平板のコンデンサの結合容量は、平行平板間に存在する物体の比誘電率に比例する。放熱シート１２の寸法が上記第１の実施の形態において例示した放熱シート１１の寸法と同じであり、プリント回路板３の面積やボトムハウジング９とプリント回路板３との間隔などの他の条件も同じであるとした場合、平行平板コンデンサの結合容量は上記式（１）、式（２）により、放熱シート１２が存在しない領域の結合容量は３．９２ｐＦ、放熱シート１２が存在する領域の結合容量は１４．１ｐＦである。よって、コンデンサ全体での結合容量は、１８．０ｐＦとなる。したがって、比誘電率が低い材料で形成された放熱シートを適用することにより、プリント回路板とボトムハウジングとによるコンデンサの結合容量を小さくし、ボトムハウジングがアンテナとして機能することによる不要輻射が低減できる。
【００４７】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係るＳＳＤ装置は、第２の実施の形態と同様に、一枚の放熱シートでコントローラと８個のＮＡＮＤとを覆うようになっている。図９に、本実施の形態に係る放熱シート１３の斜視図を示す。放熱シート１３は、冷却対象に対応する各個片１３ａと、これらを面上に備える板状部１３ｂとが一体に成形された構造である。板状部１３ｂの厚さ寸法を小さくすることにより、板状部１３ｂがプリント回路板３とボトムハウジング９との間に存在することによる結合容量の増加量を、ベタに配置する場合よりも抑えることができる。したがって、本実施形態においては、ベタ形状とする場合よりもコンデンサの結合容量を小さくでき、かつ１回放熱シート１３の貼り付け作業が１回で済む。このため、ＥＭＩ特性と、組立作業性とを両立させることができる。
【００４８】
なお、上記各実施の形態においては、コントローラ６及びＮＡＮＤ５がプリント回路板３の下面に実装され、プリント回路板３とボトムハウジング９との間に放熱シート１０、１２、１３が配置された構成を例として説明したが、コントローラ６及びＮＡＮＤ５がプリント回路板３の上面に実装され、プリント回路板３とトップカバー１との間に放熱シートが配置される構成であっても上記同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４９】
また、上記各実施の形態においては、ＮＡＮＤ５がプリント回路板３の下面のみに実装されている構成を例として説明したが、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、両面にＮＡＮＤ５が実装されたプリント回路板３を用いた構成とすることも可能である。図１０（ａ）は、両面にＮＡＮＤ５が実装されたプリント回路板３を用いたＳＳＤ装置の構成を示す分解斜視図である。図１０（ｂ）は、両面にＮＡＮＤ５が実装されたプリント回路板３の下面の構成を示す斜視図である。両面にＮＡＮＤ５が実装されたプリント回路板３を用いる場合には、プリント回路板３の上面側の各ＮＡＮＤ５とトップカバー１との間にも第１の実施形態の放熱シート１０と同様の個片の放熱シート１５を配置することで、プリント回路板３とトップカバー１とによる平行平板コンデンサの結合容量を低減し、トップカバー１がアンテナとして機能することによる不要輻射を低減できる。放熱シート１５が、第２、第３の実施形態と同様のものであっても同様の効果が得られることは言うまでもない。このように、本発明は様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１ トップカバー、３ プリント回路板、５ ＮＡＮＤ、６ コントローラ、９ ボトムハウジング、１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１１、１２、１３ 放熱シート。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の不揮発性半導体メモリチップ及び該不揮発性半導体メモリチップへのデータの読み書きを制御するコントローラが、各々複数のバンプを介して一方の面に実装されたプリント回路板と、
導電性材料で形成され、前記プリント回路板を収容する筐体と、
前記筐体の前記プリント回路板の一方の面と対向する面と、前記コントローラ及び各不揮発性半導体メモリチップとの間に介在して、前記コントローラ及び各不揮発性半導体メモリチップと前記筐体とを熱的に接続する放熱シートと、
を備え、
前記放熱シートは、前記筐体と前記プリント回路板とがなすコンデンサの結合容量が、前記コンデンサ間に比誘電率５．８の物体をベタに配置した状態での結合容量よりも小さいことを特徴とする半導体記憶装置。
【請求項２】
前記放熱シートが複数に分割されており、複数に分割された放熱シートの各片が間隔を空けて配置されたことを特徴とする請求項１記載の半導体記憶装置。
【請求項３】
前記複数に分割された放熱シートの各片が、前記コントローラ及び前記不揮発性半導体メモリチップの各々に対応して配置されたことを特徴とする請求項２記載の半導体記憶装置。
【請求項４】
前記放熱シートは、前記複数に分割された各片と、該複数に分割された各片を面上に備える板状部とを有することを特徴とする請求項２又は３記載の半導体記憶装置。
【請求項５】
前記放熱シートが、比誘電率が５．８よりも小さい材料で形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の半導体記憶装置。
【請求項６】
前記プリント回路板の他方の面にも複数の不揮発性半導体メモリチップが実装されており、
前記プリント回路板の他方の面に実装された不揮発性半導体メモリチップと前記筐体の前記プリント回路板の他方の面と対向する内面との間に介在して、前記プリント回路板の他方の面に実装された不揮発性半導体メモリチップと前記筐体とを熱的に接続する放熱部材をさらに有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の半導体記憶装置。
【請求項１】
複数の不揮発性半導体メモリチップ及び該不揮発性半導体メモリチップへのデータの読み書きを制御するコントローラが、各々複数のバンプを介して一方の面に実装されたプリント回路板と、
導電性材料で形成され、前記プリント回路板を収容する筐体と、
前記筐体の前記プリント回路板の一方の面と対向する面と、前記コントローラ及び各不揮発性半導体メモリチップとの間に介在して、前記コントローラ及び各不揮発性半導体メモリチップと前記筐体とを熱的に接続する放熱シートと、
を備え、
前記放熱シートは、前記筐体と前記プリント回路板とがなすコンデンサの結合容量が、前記コンデンサ間に比誘電率５．８の物体をベタに配置した状態での結合容量よりも小さいことを特徴とする半導体記憶装置。
【請求項２】
前記放熱シートが複数に分割されており、複数に分割された放熱シートの各片が間隔を空けて配置されたことを特徴とする請求項１記載の半導体記憶装置。
【請求項３】
前記複数に分割された放熱シートの各片が、前記コントローラ及び前記不揮発性半導体メモリチップの各々に対応して配置されたことを特徴とする請求項２記載の半導体記憶装置。
【請求項４】
前記放熱シートは、前記複数に分割された各片と、該複数に分割された各片を面上に備える板状部とを有することを特徴とする請求項２又は３記載の半導体記憶装置。
【請求項５】
前記放熱シートが、比誘電率が５．８よりも小さい材料で形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の半導体記憶装置。
【請求項６】
前記プリント回路板の他方の面にも複数の不揮発性半導体メモリチップが実装されており、
前記プリント回路板の他方の面に実装された不揮発性半導体メモリチップと前記筐体の前記プリント回路板の他方の面と対向する内面との間に介在して、前記プリント回路板の他方の面に実装された不揮発性半導体メモリチップと前記筐体とを熱的に接続する放熱部材をさらに有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の半導体記憶装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１３４１３８（Ｐ２０１１−１３４１３８Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９３４９２（Ｐ２００９−２９３４９２）
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]