KR101554647B1 - 열전모듈을 포함하는 회로 조립체 - Google Patents

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KR101554647B1
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제프리 제라드 허쉬버그
리차드 에프. 힐
로버트 마이클 스미더
마이클 지. 수츠코
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라이르드 테크놀로지스, 아이엔씨
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Abstract

회로 조립체는 회로판, 및 회로 조립체에서 히트 펌프로서 사용되기 위해 열전모듈을 회로판에 결합하도록 구성된 적어도 하나의 전기 패스웨이를 포함한다. 회로판과 적어도 하나의 전기 패스웨이는, 열전모듈이 전기 패스웨이를 통해 회로판에 결합되는 경우, 열전모듈의 일부를 형성한다. 열전모듈의 일부를 형성하는 회로판의 일부를 포함하는 열전모듈은 회로판의 풋프린트보다 작은 풋프린트를 정의한다. 따라서, 회로판은 열전모듈에 의해 정의된 풋프린트 외부의 위치에서 회로판 위에 전기 구성요소를 지지할 수 있다.

Description

열전모듈을 포함하는 회로 조립체{CIRCUIT ASSEMBLIES INCLUDING THERMOELECTRIC MODULES}
<관련출원에 대한 교차참조>
본 출원은 2011년 2월 5일에 출원된 미국출원 13/021,735의 이익과 우선권을 청구한다. 상기 출원의 각각의 모든 개시는 본 출원에 참조로서 통합된다.
본 발명은 회로 조립체에 관한 것으로, 특히, 열전모듈을 포함하는 회로 조립체 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 항목은 본 발명에 관련된 배경정보를 제공하며 이 배경정보는 반드시 선행기술이라고는 할 수 없다.
열전모듈(thermoelectric module (TEM))은 히트 펌프 또는 전력 생성기로서 동작할 수 있는 고상 소자(solid state device)를 말한다. 열전모듈이 히트 펌프로서 이용되는 경우, 열전모듈은 열을 이동시키기 위해 펠티어(Peltier) 효과를 이용한다. 열전모듈이 전기를 생성하기 위해 이용되는 경우, 열전모듈은 열전 발전기(thermoelectric generator(TEG))라 불리어질 수 있다. TEG는 TEG에 의해 생성되는 전기를 저장하기 위한 배터리 충전기 등과 같은 전력 저장 회로에 전기적으로 연결될 수 있다.
열을 이동시키기 위해 열전모듈을 사용하는 것과 관련하여, 그리고 일반적인 배경기술로서, 펠티어 효과는 전류가 열전재료를 통과할 때 발생하는 열의 전달을 말한다. (N-타입 열전재료의 경우에서와 같이) 열은 전자가 재료로 들어가는 곳에서 픽업되고 전자가 재료로부터 나오는 곳에서 쌓이거나, 또는 (P-타입 열전재료의 경우에서와 같이) 열은 전자가 재료로 들어가는 곳에서 쌓이고 전자가 재료로부터 나오는 곳에서 픽업된다. 예로서, 비스무쓰 텔루리드(bismuth telluride)가 반도체 재료로서 이용될 수 있다. 여기서, 열전모듈은 일반적으로 열전재료의 교대하는 N-타입 및 P-타입 소자들("소자")을 직렬로 전기 연결하여, 전형적으로 산화 알루미늄으로 구성된 두 개의 회로판 사이에 이들을 기계적으로 고정함으로써 구성된다. N-타입 및 P-타입 소자들의 교대 배열을 이용함으로써 모든 N-타입 소자들에서는 전기가 일 공간방향으로 흐르며 모든 P-타입 소자들에서는 전기가 반대 공간방향으로 흐르게 된다. 결과적으로, 전류가 직류 전원에 연결된 경우에는, 전류는 열이 열전모듈의 일측에서 타측으로 이동하도록 한다(예를 들어, 일 회로판에서 타 회로판으로). 이것이 열전모듈의 일측을 뜨겁게하고 타측을 차갑게 한다는 것은 당연하다. 일반적인 응용은 열전모듈의 차가운 측을 사물, 물질 또는 환경에 노출시킴으로써 냉각되도록 하는 것이다.
본 섹션은 본 발명의 일반적인 개요로서 본 발명의 모든 범주 및 모든 특징들의 종합적인 개시인 것은 아니다.
본 발명의 실시예는 일반적으로 회로 조립체에 관한 것이다. 일 실시예에서, 회로 조립체는 회로판; 및 회로 조립체에서 히트 펌프로서 사용되기 위해 열전모듈을 회로판에 결합하도록 구성된 적어도 하나의 전기 패스웨이;를 포함한다. 상기 적어도 하나의 전기 패스웨이는, 상기 열전모듈이 상기 회로판에 결합되는 경우, 열전모듈의 일부를 형성한다. 상기 회로판은 상기 적어도 하나의 전기 패스웨이로부터 이격된 위치에서 회로판 상의 전기 구성요소를 지지하도록 구성된다.
본 발명의 실시예는 일반적으로 회로 조립체에서 사용되기 위한 열전모듈에 관한 것이다. 일 실시예에서, 상기 열전모듈은 제1기판; 상기 제1기판의 풋프린트 내에 형성된 제2기판; 및 일반적으로 상기 제1 및 제2기판 사이에 형성되는 열전소자;를 포함한다. 상기 제1기판은 회로판의 일부에 의해 정의되며, 상기 회로판은 상기 열전모듈로부터 이격된 위치에서 적어도 하나의 전기 구성요소를 지지하도록 구성된다.
본 발명의 실시예는 일반적으로 회로와 그 안에 포함된 열전모듈을 포함하는 회로 조립체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 일 실시예에서, 회로 조립체를 제조하기 위한 방법은, 상기 회로의 일부로서 회로판 상에 적어도 하나의 전기 패스웨이를 형성하는 단계, 상기 회로판의 일부와 기판 사이에 다수의 열전소자를 결합함으로써, 상기 회로판 상에 열전모듈을 형성하여, 그 결과 상기 회로판이 상기 열전모듈의 일부를 정의하는, 열전소자 결합단계;를 포함한다. 상기 적어도 하나의 전기 패스웨이는 상기 회로의 전기 구성요소를 상기 회로판에 전기적으로 결합하도록 구성된다. 상기 기판은 상기 회로판의 풋프린트보다 작은 풋프린트는 정의하며, 상기 회로판은 상기 기판에 의해 정의된 상기 풋프린트 외부의 위치에서 상기 회로판 상에 상기 회로의 전기 구성요소를 지지하도록 구성된다.
적용 가능성의 다른 영역은 여기 제공된 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 개요의 설명 및 특정 예들은 단지 설명의 목적으로만 의도된 것이며, 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명에 따르면, 컴퓨터, 에어컨 등과 같은 전기장치에서 사용되기에 적합한 회로 조립체를 제공할 수 있다. 회로 조립체는 회로를 지지하도록 구성된 회로판과 그와 관련된 전자 구성요소를 열전모듈과 함께 포함한다. 열전모듈은 회로판 및/또는 회로판 상에 지지되는 전기 구성요소 중 적어도 하나의 온도를 원하는 대로 제어함에 있어서 유용하게 사용될 수 있다.
여기 설명되는 도면은 선택된 실시예의 예시적인 목적을 위해서이지 모든 가능한 실시를 위한 것은 아니며, 본 발명의 범주를 제한하는 것을 의도하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회로 조립체를 나타내는 사시도;
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로 조립체를 나타내는 사시도;
도 3은 추가적인 세부 내용을 설명하기 위해 전자 구성요소들이 회로 조립체로부터 제거된 도 2의 회로 조립체를 나타내는 상부 평면도;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회로 조립체를 나타내는 사시도;
도 5는 도 4의 선 5-5를 포함하는 평면에서 절취된 도 4의 회로 조립체의 단면도;
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회로 조립체의 상부 평면도;
도 7은 도 6의 선 7-7를 포함하는 평면에서 절취된 도 6의 회로 조립체의 단면도;
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회로 조립체를 나타내는 상부 평면도;
도 9는 도 8의 선 9-9를 포함하는 평면에서 절취된 도 8의 회로 조립체의 단면도; 및
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로 조립체의 상부 평면도이다.
대응하는 부재번호는 전 도면에 걸쳐서 대응하는 부재를 나타낸다.
본 발명의 실시예들은 일반적으로, 예를 들어, 컴퓨터, 에어컨 등과 같은 전기장치에서 사용되기에 적합한 회로 조립체에 관한 것이다. 회로 조립체는 회로를 지지하도록 구성된 회로판(넓게는 기판)과 그와 관련된 전자 구성요소를 열전모듈과 함께 포함한다. 어떤 실시예들에서, 열전모듈은 회로판 및/또는 회로판 상에 지지되는 전기 구성요소 중 적어도 하나의 온도를 원하는 대로(예를 들어, 회로판 및/또는 그 위의 전기 구성요소의 적절한 동작 온도를 유지하도록 돕는 등) 제어(예를 들어, 따뜻하게 하거나, 냉각, 또는 유지하는 등)하는 것을 돕도록 동작한다. 어떤 실시예들에서는 열전모듈은 일반적으로 회로 조립체 주변의(예를 들어, 회로 조립체가 포함된 전기장치 등) 환경(예를 들어, 공기, 다른 구조, 플레이트 등)의 온도를 원하는 대로(예를 들어, 환경 등의 적절한 동작 온도를 유지하도록 돕는 등) 제어(예를 들어, 다뜻하게 하거나, 냉각, 또는 유지하는 등)하는 것을 돕도록 동작한다.
어떤 실시예들에서, 회로 조립체는, 회로의 원하는 부분(예를 들어, 회로의 전기 구성요소들 중 특정 열생성 요소, 회로의 전자 구성요소들 중 특정 다른 요소 등)의 온도를 제어하도록 구성된(예를 들어, 열을 전달하거나 냉각하는 등) 열전모듈과 함께, 회로를 지지하도록 구성된 회로판과 그들과 관련된 전자 구성요소를 포함한다. 이러한 구성으로, 회로판의 일부는 열전모듈의 일부를 형성하고, 그로 인해 회로와 열전모듈은 동일한 회로판에 모두 위치하게 되어, 열전모듈을 회로 내로 통합하는 것을(예를 들어, 기계적 통합, 열 통합, 전기 통합, 그들의 조합 등) 허용하게 된다. 이후, 열전모듈은 회로의 원하는 부분의 온도를 제어하도록 동작가능하다. 특히, 회로판은 회로의 원하는 부분의 온도를 제어하는데 사용되기 위해 열전모듈의 방열부 또는 열전모듈의 흡열부로서 직접 기능한다. 어떤 실시예들에서는, 열전모듈은 또한 회로 조립체에서 전력 생성기로서 이용될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 회로 조립체는, 회로판을 가로질러 열을 전달하도록(회로판의 일측에서 회로판의 타측으로 등) 구성된 열전모듈과 함께, 회로를 지지하도록 구성된 회로판과 그들과 관련된 전자 구성요소를 포함한다.
어떤 실시예들에서, 열전모듈로서 동일한 회로판에 위치하는 회로(예를 들어, 전기 패스웨이(pathway), 전기 구성요소 등)는 열전모듈(열전모듈 회로의 일부로서 등)의 동작을 제어하는 것을 돕도록 구성된다. 도선이 전력을 회로에 제공하기 위해 회로판에 결합될 수 있으며, 전력 공급부가 전력을 제공하기 위해 열전모듈과 함께 회로판(회로의 일부로서)에 장착될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 열전모듈로서 동일한 회로판에 위치하는 회로(예를 들어, 전기 패스웨이, 전기 구성요소 등)는 열전모듈에서 분리되고(예를 들어, 전기적으로 독립적인 등), 열전모듈에 독립적인 원하는 동작을 수행하도록 구성된 회로를 정의한다. 그러한 예의 회로는 집적회로 등을 포함할 수 있다. 그리고, 그러한 회로와 관련된 예시적인 전기 구성요소가, 전력 공급부, 라이트, 스위치, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 회로의 다양한 부재들(예를 들어, 전기 구성요소 등)은 열생성 성향을 가짐으로써, 열전모듈이 회로의 온도를 원하는 대로 제어하는 것을 돕는데 이용된다.
어떤 실시예들에서, 다수의 열전모듈이 동일한 회로판에 모두 위치한다. 이 실시예들 중 어떤 실시예에서는, 열전모듈로서 동일한 회로판에 위치하는 회로는 열전모듈의(예를 들어, 열전모듈 중 개별적인 모듈의, 그룹으로서 다수의 열전모듈 모두의) 동작을 제어하는 것을 돕도록 구성된다. 이들 실시예들 중 다른 실시예들에서, 열전모듈로서 동일한 회로판에 위치하는 회로는 열전모듈과는 분리되고(예를 들어, 전기적으로 독립적인), 열전모듈에 독립적인 원하는 동작을 수행하도록 구성된 회로를 정의한다.
어떤 실시예들에서는, 회로는 회로판의 전기 비전도성 표면 상에 형성된(예를 들어, 에칭, 밀링, 납땜, 적층 등) 전기 패스웨이(예를 들어, 전기 트랙, 신호 트레이스, 통전 경로, 버스 바 등)를 가진다. 전기 패스웨이는, 예를 들어, 에칭 동작, 밀링 동작, 납땜 동작 등을 포함하는 원하는 동작에 의해 형성될 수 있다. 전기 패스웨이는 원하는 동작을 위해 회로의 전자 구성요소들을 모두 전기적으로 결합하도록 동작한다. 전기 패스웨이는 회로판의 일측부, 회로판의 양측부에 형성되거나 그리고/또는 회로판에 매립될 수 있다. 통전 패스웨이가 회로판의 일측부에만 형성되는 실시예에서는, 회로판의 반대측부는 일반적으로 평범하며, 회로판에 추가적인 지지를 제공하거나 그리고/또는 회로판과 다른 구성요소등 및/또는 주변환경과의 사이에 열을 전달하는 기능을 수행하는 열전도 특징을 제공하기 위해 금속 받침판(backing plate)(예를 들어, 알루미늄 판 등)을 더 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에서는, 회로판이, 예를 들어, 유전체 재료의 교대층과 금속 받침판에 형성된(예를 들어, 적층, 가압 등) 전기 전도성 재료를 가지는 조립식(prefabricated) 회로판(예를 들어, 라이르드 테크놀로지스(Laird Technologies)(미국 미주리주 세인트 루이스)의 Tlam 회로판 등)이다. 유전체 재료의 층은 적절하게 전기적으로 절연되는 재료, 예를 들어, 고분자 재료(polymeric material)(예를 들어,중합수지(cured resin), 중합수지에 첨가된 열전도성 필러 미립자(예를 들어, 섬유유리, 세라믹 등)를 가지는 중합수지, 중합 세라믹-충진 재료, 기계적으로 강화된 섬유유리 재료 등) 등으로 구성될 수 있다. 전기 전도성 재료의 층은 적절한 전도성 금속 재료, 예를들어, 구리, 니켈, 알루미늄, 스테인레스 강, 이들의 조합 등으로 구성될 수 있다. 또한, 금속 재료의 적절한 두께는, 예를 들어, 원하는 전류용량 등에 따라서 사용될 수 있다(예를 들어, 6온스 구리 포일 등). 이후, 전기 패스웨이는, 예를 들어, 전기전도성 재료의 층들의 일부를 원하는 패턴으로 제거(예를 들어, 에칭, 절단(예를 들어, 밀링, 물분사 절단, 부식(eroded) 등) 등)함으로써, 유전체 재료의 층들 상에 형성될 수 있다. 결과적인 전기 패스웨이는 회로판의 외부면 상에 위치될 수 있으며 그리고/또는 회로판 내에 매립될 수 있다(회로판이 유전체 재료의 다수의 층을 포함하는 유전체 재료의 층들 사이에). 어떤 실시예들에서는, 전기 패스웨이가 바이어스를 이용하여 상이한 층들 사이에서 원하는 대로 구성될 수 있다. 어떤 실시예들에서는, 회로판은 회로판의 열전도 속성을 향상시키는 것을 돕기 위해 열전도성 재료로 형성될 수 있다. 또한, 열바이어스가 원하는 열전도도로 도울수 있도록 포함될 수 있다. 추가 예들이 전체 개시가 여기 참조로서 통합되어 있는 2009년 9월 15일에 출원되었으며 "열전모듈 및 관련된 방법"이라는 제목의 공동 소유된 미국특허 12/560,194에 설명되어 있다.
다른 실시예에서, 회로판은, 예를 들어, 전도성 트레이스 등을 회로판에 원하는 대로 납땜함으로써 그 위에 형성된 전기 패스웨이를 가지는, 예를 들어, 세라믹 구조, 섬유유리 강화 에폭시 구조 등의 일반적인 회로판 구조를 가진다. 어떤 실시예들에서, 회로판은 회로판의 열전도 속성을 향상시키는 것을 돕기 위해 열전도성 재료를 포함할 수 있다.
어떤 실시예에서, 열전모듈은 두 개의 이격된 회로판에 형성된 N-타입 및 P-타입 열전소자를 포함한다. 전기 패스웨이(예를 들어, 전기 전도성 재료 등의 패턴)가 동작을 위해 인접하는 열전소자 모두를 전기적으로 결합하도록 회로판의 내측부 상에 제공된다. N-타입 및 P-타입 소자는 적절한 재료(예를 들어, 비스무쓰 텔루리드 등)로 형성되며, 원하는 형상(예를 들어, 입방체 등)을 가질 수 있다. 그리고, N-타입 및 P-타입 열전소자는, 예를 들어, N-타입 및 P-타입 열전소자의 교대 구성, N-타입 및 P-타입 열전소자의 직렬 구성 등과 같은 구성으로 배열될 수 있다. 또한, 열전모듈은 원하는 위치에 회로판 상에 위치될 수 있다. 예를 들어, 열전모듈은 일반적으로 회로판의 중심을 향해, 회로판의 중심에서 벗어난 부분을 향해, 또는 회로판의 어느 다른 부분을 향해 원하는 대로 위치할 수 있다.
어떤 실시예에서, 열전달 장치가 열을 회로판으로/으로부터 전달하는 것을 돕기 위해 이용될 수 있다. 예시적인 열전달 장치는 히트 싱크, 열 스프레더, 열파이프, 열 플레이트, 팬, 이들의 조합등을 포함할 수 있다. 열전도 소재(thermal interface material)가 회로판과 열전달 장치 사이의 열전달율을 증가시키기 위해, 그들 사이의 갭을 채우기 위해 열전달 장치와 회로판 사이에 이용될 수 있다(상대적으로 열악한 열전도체인 공기로 채워진 갭을 가지는 경우에 비교해서).
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 회로 조립체(100)의 일 실시예를 나타낸다. 회로 조립체(100)는 두 개의 이격된 회로판(102, 104)을 포함한다. 열전소자(106)(예를 들어, 교대하는 N-타입 및 P-타입 열전소자 등)가 회로판(102)의 일부와 회로판(104) 사이에 배치된다. 회로판(102)의 일부와, 열전소자(106), 및 회로판(104) 모두는 열전모듈(110)(TEM)을 정의한다. TEM(110)에 전력을 제공하기 위해 양의 전기 패스웨이(positive electrical pathway)(112)와 음의 전기 패스웨이(negative electrical pathway)(114)가 회로판(102)을 따라 형성되며, 그로 인해 회로판(102) 상에 TEM 회로를 정의한다. 도시된 실시예에서, TEM(110)은 히트 펌프로서 기능하며, 회로판(104)은 TEM(110)의 흡열부(cold side)로서 동작하고 회로판(102)은 TEM(110)의 방열부(hot side)로서 동작한다.
회로판(102)은 크기에 있어서 회로판(104)보다 크며 그로 인해 TEM(110)은 회로판(102)에 의해 정의된 풋프린트(footprint) 내에 위치하게 된다. 이것은 TEM(110)에 인접하는 회로판(102) 상에 TEM 회로의 양의 전기 패스웨이(112)와 음의 전기 패스웨이(114)를 형성하는 공간을 제공한다. 이것은 또한 일반적으로 TEM(110)의 주변의 (그리고, 예를 들어, TEM(110)과 회로판(104)에 의해 정의된 풋프린트의 외부의) 회로판(102) 위에 추가적인 전기 패스웨이(116)를 형성하고 추가적인 전기 구성요소(118)를 원하는 대로 배치하기 위한 공간을 제공한다.
회로판(102)은 단면(one-sided) 회로판이다. 따라서, 전기 패스웨이(116)(및 그것과 관련된 전기 구성요소(118))는 회로판(102)의 한쪽-(도1에 도시된 바와 같이) 상부-에만 형성된다. 유사하게, TEM(110)의 열전소자(106)를 회로판(102)에 결합하기 위한(TEM(110)의 방열부의 일부로서 인접하는 열전소자(106) 모두를 전기적으로 결합하기 위한) 전기 전도성 패턴(120)(예를 들어, 버스바 등)이 회로판(102)의 상부에만 형성된다(그로 인해 TEM(110)은 회로판(102)의 상부 상에 위치하게 된다). 또한, 회로판(102)은 전기 패스웨이(116)와 베이스(124) 상에 형성된 전기 전도성 패턴(120)을 포함하는 적층 구조(layered structure)를 가진다. 특히, 전기 패스웨이(116)와 전기 전도성 패턴(120)은, 베이스(124)에서 전도층의 일부(베이스(124)에 결합된(예를 들어, 적층되거나 가압되는 등))를 원하는 패턴으로 제거함으로써, 전기 패스웨이(116)와 전기 전도성 패턴(120)을 베이스(124)에 남겨둠으로써 형성된다. 예로서, 베이스(124)는 고체형 유전체층을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 베이스(124)는 열전도 지지층에 지지되는 유전체층을 포함할 수 있다(이때 전기 패스웨이(116)는 유전체층 상에 형성된다).
회로판(104)은 양면(two-sided) 회로판이다. 전기 구성요소(126)(예를 들어, 열생성 전기 구성요소 등)을 수용하도록 구성된 전기 패스웨이(미도시)가 회로판(104)의 상부에 형성된다. 그리고, TEM(110)의 열전소자(106)를 회로판(104)에 결합시키기 위한(TEM(110)의 흡열부의 일부로서 인접하는 열전소자들(106) 모두를 전기적으로 결합하기 위한) 전기 전도성 패턴(미도시)이 회로판(104)의 하부에 형성된다. 회로판(104)은 유전체층(128)의 양측에 형성된 두 개의 전기 전도층을 포함하는 적층 구조를 가진다(그로 인해 유전체층(128)은 두 개의 전도층 사이에 일반적으로 형성된다). 열전소자(106)를 회로판(104)에 결합하기 위한 전기 전도성 패턴은, 전도층의 일부를 베이스(124)로부터 원하는 패턴으로 제거함으로써, 회로판(104)의 하부에 형성된다. 유사하게, 회로판(104)의 상부 위에 전기 구성요소(126)를 수용하도록 구성된 전기 패스웨이가 전도층의 일부를 베이스(124)로부터 원하는 패턴으로 제거함으로써 형성된다.
도시된 실시예에서, 회로 조립체(100)는 일반적으로 다음과 같이 조립될 수 있다. 전기 패스웨이(116) 및 전기 전도성 패턴(120)이 회로판(102)에 처음에 형성된다. 이후, TEM(110)은 하프(half) TEM 모듈을 우선 형성하고 하프 TEM 모듈을 회로판(102)에 결합(예를 들어, 물리적 결합, 전기적 결합, 열적으로 결합, 그들의 조합 등)함으로써 회로판(102)의 일부로서 형성된다. 구체적으로, 하프 TEM 모듈은 열전소자(106)를 회로판(104)의 하부에 형성된 전기 전도성 패턴에 결합함으로써 처음에 형성된다. 이후, 하프 TEM 모듈의 열전소자(106)가 회로판(102)에 형성된 전기 전도성 패턴(120)에 결합됨으로써, TEM(110)을 형성한다(회로판(102)의 일체형 일부로서). 대안적으로, 회로 조립체(100)는, 예를 들어 자동화된 표면 장착 기술 등을 이용하는 알려진 동작에 의해 조립될 수 있다.
전기 구성요소(118)는 동작(예를 들어, 전력을 전기 구성요소(118)에 제공하기 위한 등)을 위해 TEM(110) 주변의 원하는 전기 패스웨이(116)를 따라 회로판(102)에 결합(예를 들어, 물리적으로 결합, 전기적으로 결합, 열적으로 결합, 그 조합 등)된다. 유사하게, 전기 구성요소(126)는 TEM 회로에서 분리된(예를 들어, 전기적으로 독립된 등) 회로의 일부로서 회로판(104)의 상부 표면에 형성된 전기 패스웨이에 결합된다. 도시된 실시예에서, 양의 점퍼 와이어(positive jumper wire)(132) 및 음의 점퍼 와이어(negative jumper wire)(134)가 전기 구성요소(126)를 회로판(102)(예를 들어 회로판(102) 상에 형성된 전기 패스웨이(미도시) 등)에 결합하도록 제공됨으로써, 전력을 전기 구성요소(126)에 필요한 만큼 제공한다. 도시된 추가적인 전기 구성요소(118) 중 적어도 하나 또는 그 이상은 TEM(110)(TEM 회로의 일부로서)의 동작을 제어하는 것을 돕도록 구성될 수 있다. 또한, 도시된 추가적인 전기 구성요소(118) 중 적어도 하나 또는 그 이상은 TEM 회로에서 분리된(예를 들어, 전기적으로 독립된 등) 회로의 일부일 수 있으며, 다른 원하는 동작(TEM 회로에 독립적인)을 수행할 수 있다.
동작 중, TEM(110)은 (펠티어 효과를 통해) 열을 전기 구성요소(126)에서 회로판(102)으로 전달함으로써 회로판(104)의 상부 표면 위에 배치된 전기 구성요소(126)의 온도를 제어하는 것을 돕는 기능을 수행할 수 있다. 이후 회로판(102)은 전달된 열을 주변 공기로 분산하는 것을 돕도록 열 스프레더(heat spreader) 및 히트 싱크(heat sink)로서 동작한다. 또한 도시된 실시예에서, 히트 싱크(136)는 전달된 열을 회로판(102)(회로 조립체(100))에서 주변 공기로 발산되는 것을 더 돕도록 회로판(102)의 베이스(124)의 하부에 연결된다. 히트 싱크(136)는 일반적인 대류 및/또는 방사 기술에 의해 냉각될 수 있다. 회로판(102)에서 히트 싱크(136)로의 열전달율을 증가시키기 위해(상대적으로 열악한 열전도체인 공기로 채워진 갭을 가지는 것에 비해서) 그들 사이의 갭을 채우기 위해 열전도 소재(thermal interface material(TIM))가 회로판(102)과 히트 싱크(136) 사이에 이용될 수 있다. 다른 실시예에서는, 히트 싱크 외의 다른 열전달 장치가 열을 회로 조립체에서 주변공기로 분산하는 것을 돕도록 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 회로판은 회로 조립체에서 주변 공기로의 열분산의 주요 소스로서 동작할 수 있다(그로 인해 2차 열전달장치(예를 들어, 히트 싱크 등)는 사용되지 않거나 포함되지 않는다).
도 2 및 도 3은 본 발명의 회로 조립체(200)의 다른 실시예를 나타낸다. 회로 조립체(200)는 두 개의 이격된 회로판(202, 204)을 포함한다. 열전소자(206)가 회로판(202)의 일부와 회로판(204) 사이에 형성된다. 회로판(20)의 일부, 열전소자(206), 및 회로판(204) 모두는 TEM(210)을 정의한다.
도시된 실시예에서, TEM(210)은 히트 펌프로서 기능할 수 있으며, 회로판(202)은 TEM(210)의 방열부로서 동작하고 회로판(204)은 TEM(210)의 흡열부로서 동작한다. 회로판(202)은 또한 TEM(210)의 동작을 제어하는 것을 돕도록 기능하는 (일반적으로 TEM(210) 주변의 위치에 있는) 다수의 추가적인 전기 패스웨이(216)와 전기 구성요소(218a, 218b)를 지지한다. 예를 들어, 회로판(202)은, TEM(210)을 위한 전원 공급 연결부(242a), TEM(210)의 동작과 관련된 통신 연결부(242b), 및 TEM(210)을 위한 접지 연결부(242c)를 수용하도록 구성된 장착영역(240)을 호스팅한다. 또한, 회로판(202)은 TEM(210)의 동작을 제어하는 것을 돕도록 구성된 온도 제어회로(TEM 회로라고도 함)를 지지한다. 온도 제어회로는, TEM(210)에 결합된 열전대(thermocouple)(248)(도 2)를 수용하도록 구성된 장착 패드(246)(도 3), 릴레이(218a(도 2))를 수용하도록 구성된 장착 패드(246')(도 3), 및 온도 제어회로와 통신하여 TEM(210)의 동작을 제어하는 것을 돕도록 구성된 ASIC(application specific integrated circuit) 제어부(218b)를 포함한다. 따라서 이 실시예에서, TEM(210)의 일부는 (온도 제어회로를 통해) 회로 조립체(200)의 열 컨디션을 감지하는데 이용될 수 있다.
회로판(202)은 크기에 있어서 회로판(204)보다 더 크며, 그로 인해 TEM(210)은 회로판(202)에 의해 정의된 풋프린트 내에 위치하게 된다. 이것은 일반적으로 TEM(210) 주변의(예를 들어, TEM(21) 및 회로판(204)에 의해 정의된 풋프린트 외부의) 회로판(202) 위에 추가적인 전기 패스웨이(216), 장착 영역(240), 및 장착 패드(246, 246')를 형성하고, TEM의 동작과 관련된 전기 구성요소들(218a, 218b, 및 248)을 원하는 대로 배치시키기 위한 공간을 제공한다. 도시되지 않았지만, 적어도 하나 또는 그 이상의 추가적인 전기 패스웨이 및/또는 구성요소가, TEM(210)의 온도제어회로에 독립하는 다른 원하는 동작들을 수행하기 위해 TEM(210)의 온도제어회로로부터 분리된(예를 들어, 전기적으로 독립적인 등) 회로의 일부로서 포함될 수 있다.
회로판(202)은 단면 회로판이다. 따라서, 전기 패스웨이(216), 장착 패드(246, 246'), 및 그들과 관련된 전기 구성요소(218a, 218b, 248)는 회로판(202)의 한쪽-(도 2에 도시된 바와 같이) 상부-에만 형성된다. 유사하게, TEM(210)의 열전소자(206)를 회로판(202)에 결합하기 위한(인접하는 열전소자들(206)을 TEM(210)의 방열부의 일부로서 모두 전기적으로 결합하기 위한) 전기 전도성 패턴(220)이 회로판(202)의 상부에만 제공된다(그로 인해 TEM(210)은 회로판(202)의 상부에 결과적으로 위치하게 된다). 또한, 회로판(202)은 전기 패스웨이(216)와 베이스(224)에 형성된 전기 전도성 패턴(220)을 포함하는 적층 구조를 가진다. 특히, 전기 패스웨이(216)는, 전도층의 일부를 베이스(224)로부터 원하는 패턴으로 제거함으로써 전기 패스웨이(216)와 전기 전도성 패턴(220)을 베이스(224)에 남겨둠으로써 형성된다. 예를 들어, 베이스(224)는 고체형 유전체층을 포함한다. 다른 예로서, 베이스(224)는 열전도성 지지층에 지지되는 유전체층을 포함할 수 있다(이때 전기 패스웨이(216)는 유전체층에 형성된다).
회로판(204)은 또한 단면 회로판이다. 여기서, TEM(210)의 열전소자(206)를 회로판(204)에 결합하기 위한(인접하는 열전소자들(206)을 TEM(210)의 흡열부의 일부로서 모두 전기적으로 결합하기 위한) 전기 전도성 패턴(미도시)이 회로판(204)의 한쪽-(도 2에 도시된 바와 같이) 하부-에만 형성된다. 회로판(202)에서와 같이, 회로판(204)은 베이스(228)에 형성된 전기 전도층을 포함하는 적층 구조를 가진다. 여기서, 열전소자(206)를 회로판(204)에 결합하기 위한 전기 전도성 패턴은 회로판(204)의 하부에 형성된다. 전기 전도성 패턴은 전도층의 일부를 베이스(228)로부터 원하는 패턴으로 제거함으로써 전기 전도성패턴을 베이스(228)에 남겨둠으로써 형성된다. 예를 들어, 베이스(228)는 고체형 유전체층을 포함한다. 다른 예로서, 베이스(228)는 열전도성 지지층에 지지되는 유전체층을 포함할 수 있다(이때 전기 전도성 패턴은 베이스의 유전체층에 형성된다).
도시된 실시예에서, 회로 조립체(200)는 일반적으로 다음과 같이 조립된다. 전기 패스웨이(216), 전기 전도성 패턴(220), 장착 영역(240), 및 장착 패드(246, 246')가 회로판(202) 상에 처음으로 형성된다. 이후, TEM(210)이 하프(half) TEM 모듈을 처음으로 형성하고 이후 하프 TEM 모듈을 회로판(202)에 결합함으로써 회로판(202)의 일부로서 형성된다. 특히, 하프 TEM 모듈은 열전소자(206)를 회로판(204)의 하부에 형성된 전기 전도성 패턴에 결합함으로써 처음으로 형성된다. 이후, 하프 TEM 모듈의 열전소자(206)는 회로판(202)에 형성된 전기 전도성 패턴(220)에 결합됨으로써 TEM(210)(회로판(202)의 일체부로서)을 형성한다. 대안적으로, 회로 조립체(200)는, 예를 들면 자동화된 표면 장착 기술 등을 이용하는 알려진 동작에 의해 조립될 수 있다.
전기 구성요소(218a, 218b)는 동작(예를 들어, 전기 구성요소(218a, 218b 등)에 전력을 제공하는)을 위해 TEM(210) 주변의 원하는 전기 패스웨이(216)를 따라서 회로판(202)에 결합된다. 또한, 도시된 실시예에서, 히트 싱크(244)가 TEM(210)의 온도 제어회로와 분리된 회로의 일부로서 회로판(204)의 베이스(228)의 상측 표면에 결합된다. 그리고, 열전대(248)가 TEM(210)에 결합되고 회로판(202)의 장착 패드(246)에 결합된다.
도시된 실시예의 동작 중, 회로판(204)에 결합된 히트 싱크(244)는 주변 공기로부터 열을 받아 받은 열을 회로판(204)에 전달하도록 동작한다. TEM(210)은 열을 히트 싱크(244) 및 회로판(204)에서 회로판(202)으로 전달한다(펠티어 효과를 통해). 이후, 회로판(202)은 전달된 열을 주변 공기로 분산하는 것을 돕도록 열 스프레더와 히트 싱크로서 동작한다. 다른 실시예에서, 히트 싱크가 아닌 다른 열전달 장치(예를 들어, 열 플레이트 등)가 열을 주변공기로부터 수용하기 위해 이용될 수 있다(예를 들어, 원하는 동작 등에 의존하여).
또한 도시된 실시예에서, 추가적인 히트 싱크(236)가 열을 회로판(202)(회로 조립체(200))에서 주변공기로 분산하는 것을 추가적으로 돕도록 회로판(202)의 베이스(224)의 하부에 결합된다. 히트 싱크(236)는 일반적인 대류 및/또는 방사 기술에 의해 냉각될 수 있다. TIM이, 회로판(202)에서 히트 싱크(236)로의 열전달율과 히트 싱크(244)에서 회로판(204)으로의 열전달율을 증가시키기 위해(상대적으로 열악한 열전도체인 공기로 채워진 갭을 가지는 것과 비교하여), 그들 사이의 갭을 채우기 위해 회로판(202)과 히트 싱크(236) 사이뿐 아니라 회로판(204)과 히트 싱크(244) 사이에 이용될 수 있다. 따라서, 회로 조립체(200)는 일반적으로 회로판(202)의 일측에서(히트 싱크(244)와 회로판(204)에서) 회로판(202)의 반대측으로(히트 싱크(236)로) 열을 전달하도록 동작한다. 다른 실시예에서, 히트 싱크를 제외한 다른 열전달 장치가 열을 회로 조립체에서 주변공기로 분산하는 것을 돕도록 이용될 수 있다. 그리고, 다른 실시예에서, 회로판은 회로 조립체에서 주변공기로의 열분산의 주요 소스로서 동작할 수 있다(그로 인해 2차 열전달 장치(예를 들어, 히트 싱크 등)는 이용되지 않거나 포함되지 않는다).
예로서, 회로 조립체(200)는, (회로판(204)에 부착된) 히트 싱크(244)가 에어 컨디셔닝부의 외장 내의 유체(예를 들어, 공기 등)를 냉각하도록 동작하는 에어 컨디셔닝부의 일부로서 이용될 수 있다. 회로판(202)에 부착된 히트 싱크(236)(TEM(210)의 일반적인 풋프린트를 형성하는)는 열을 히트 싱크(244)에서 주변 공기로 배출하도록 동작한다.
도시된 실시예에서, 회로 조립체(200)는 단일 TEM(210)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 그 대신 회로 조립체(200)는 원하는 대로 다수의 TEM을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 그렇게 함으로써, 회로판(202)은 추가 TEM 또는 다수의 추가 TEM(TEM(210)에 추가하여)를 수용하기 위하 추가적인 전기 전도성 패턴을 포함할 수 있다. 추가 TEM은 히트 펌프로서 기능할 수 있으며, 회로판(202)은 TEM의 방열부로서 동작하고 추가 TEM의 제2의 이격된 회로판은 TEM의 흡열부로서 동작한다. 다수의 TEM은 단일 제어기(예를 들어, ASIC 제어기 등)에 의해 함께 또는 개별적으로 제어될 수 있으며, 또는 다수의 TEM은 다수의 개별적인 제어기에 의해 개별적으로 제어될 수 있다. 여기서, 회로 조립체(200)는, 히트 싱크(244)가 다수의 TEM의 다수의 상측 회로판(회로판(204)을 포함하는)에 부착될 수 있으며 에어 컨디셔닝부의 외장 내에서 공기를 냉각하도록 동작할 수 있는 에어 컨디셔닝부의 일부로서 다시 사용될 수 있다. 그리고, 회로판(202)(다수의 TEM의 일반적인 풋프린트를 형성할 수 있는)에 부착된 히트 싱크(236)는 열을 히트 싱크(244)에서 주변공기로 배출하도록 동작할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 회로 조립체(300)의 다른 실시예를 도시한다. 회로 조립체(300)는 두 개의 이격된 회로판(302, 304)을 포함한다. 열전소자(306)가 회로판(302)의 일부와 회로판(304) 사이에 형성된다. 회로판(302)의 일부, 열전소자(306), 및 회로판(304)은 모두 TEM(310)을 정의한다. 양의 전기 패스웨이(312)와 음의 전기 패스웨이(미도시)가 TEM(310)에 전력을 제공하기 위해 회로판(302)을 따라 형성되며, 그로인해 일반적으로 회로판(302)에 TEM 회로를 정의하게 된다. 도시된 실시예에서, TEM(310)은 히트 펌프로서 기능하고, 회로판(302)은 TEM(310)의 흡열부로서 동작하고 회로판(304)은 TEM(310)의 방열부로서 동작한다.
회로판(302)은 크기에 있어서 회로판(304)보다 크며, 그로 인해 TEM(310)은 회로판(302)에 의해 정의된 풋프린트 내에 위치하게 된다. 이것은 TEM(310)과 회로판(304)에 의해 정의된 풋프린트 외부의 회로판(302) 상에 TEM 회로의 양의 전기 패스웨이(312)와 음의 전기 패스웨이(312)를 형성하기 위한 공간을 제공한다. 이것은 또한 TEM(310)과 회로판(304)에 의해 정의된 풋프린트 외부의 회로판(302) 상에 추가적인 전기 패스웨이(316a)를 형성하고 추가적인 전기 구성요소(318)를 원하는 대로 배치시키기 위한 공간을 제공한다.
회로판(302)은 단면 회로판이다. 따라서, 전기 패스웨이(316a, 316b)(및 이와 관련된 전기 구성요소(318))는 회로판(302)의 한쪽-(도 5에 도시된 바와 같이) 상부-에만 형성된다. 유사하게, TEM(310)의 열전소자(306)를 회로판(302)에 결합하기 위한(인접하는 열전소자를 TEM(310)의 방열부의 일부로서 모두 전기적으로 결합하기 위한) 전기 전도성 패턴(320)이 회로판(302)의 상부에만 제공된다(그로 인해 TEM(310)은 회로판(302)의 상부에 결과적으로 위치하게 된다).
회로판(302)은 또한 베이스 지지부(350)(예를들어, 알루미늄판 등과 같은 금속 받침판(backing plate)), 유전체층(324a, 324b), 및 이들 위에 형성된 전기 패스웨이(316a, 316b)와 전기 전도성 패턴(320)을 포함하는 적층 구조를 가진다. 베이스 지지부(350)는 회로판(302)에 대한 기계적 지지뿐 아니라 열 전도성 속성을 원하는 대로 제공할 수 있다. 유전체층(324a, 324b)은 자신의 다양한 전기 패스웨이(316a, 316b)와 전기 전도성 패턴(320)뿐 아니라 TEM(310)을 포함하는 회로판(302)을 전기적으로 절연하도록 돕는다. 도시된 실시예에서, 전기 패스웨이(316a)는 회로판(302)의 외부 표면을 따라서 위치하며, 전기 패스웨이(316b)는 유전체층(324a, 324b) 사이에서 회로판(302)에 매립된다. 그리고, 전기 전도성 패턴(320)은 일반적으로 유전체층(324a) 아래에서 회로판(302)에 매립된다. 매립된 전기 패스웨이(316a, 316b)와 매립된 전기 전도성 패턴(320)은, 전도층을 유전체층(324b)(베이스 지지부(350)에 이미 위치된)에 결합하고 전도층의 일부를 유전체층(324b)으로부터 원하는 패턴으로 제거함으로써, 유전체층(324b)에 전기 패스웨이(316a, 316b)와 전기 전도성 패턴(320)을 남겨둠으로써 형성된다. 그후 전기 패스웨이(316b)는, 유전체층(324a)을 매립된 전기 패스웨이(316a, 316b)와 매립된 전기 전도성 패턴(320) 위에서 회로판(302)에 결합하고(유전체층(324a)이 이전 전도층이 제거된 영역에 채워질 것이다), 다른 전도층을 유전체층(324a)에 결합하고, 그리고, 전도층의 일부를 유전체층(324a)으로부터 원하는 패턴으로 제거함으로써, 전기 패스웨이(316a)를 유전체층(324a)에 남겨둠으로써 형성된다.
회로판(304)은 또한 단면 회로판이다. TEM(310)의 열전소자(306)를 회로판(304)에 결합하기 위한(인접하는 열전소자(306)를 TEM(310)의 방열부로서 모두 전기적으로 결합하기 위한) 전기 전도성 패턴(352)이 회로판(304)의 한쪽-(도 5에 도시된 바와 같이) 상부-에만 형성된다. 또한, 회로판(304)은 베이스(328)와 그 위에 형성된 전기 전도성 패턴(352)을 포함하는 적층 구조를 가진다. 전기 전도성 패턴(352)은 전기 전도층을 베이스(328)에 결합하고 이후 전기 전도층의 일부를 베이스(328)로부터 원하는 패턴으로 제거함으로써 형성되어, 전기 전도성 패턴(352)이 베이스(328)에 남게된다. 예로서, 베이스(328)는 고체형 유전체층을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 베이스(328)는 열전도성 지지층에 지지되는 유전체층을 포함할 수 있다(이 때 전기 전도성 패턴(352)은 유전체층에 형성된다).
도시된 실시예에서, 회로 조립체(300)는 일반적으로 다음과 같이 조립된다. 전기 패스웨이(316a, 316b)와 전기 전도성 패턴(320)이 처음으로 회로판(302) 상에 형성된다. 이후 TEM(310)은, 하프(half) TEM 모듈을 처음으로 형성하고 이후 하프 TEM 모듈을 회로판(302)에 결합함으로써 회로판(302)의 일부로서 형성된다. 특히, 하프 TEM 모듈은 열전소자(306)를 회로판(304)의 베이스(328)에 형성된 전기 전도성 패턴(352)에 결합함으로써 처음으로 형성된다. 이후 하프 TEM 모듈의 열전소자(306)는 회로판(302)에 형성된 전기 전도성 패턴(320)에 결합됨으로써, TEM(310)(회로판(302)의 일체부로서)을 형성한다. 대안적으로, 회로 조립체(300)는, 예를 들어 자동화된 표면 장착 기술 등을 이용하는 알려진 동작에 의해 조립될 수 있다.
도시된 실시예에서 이것을 이루기 위해, 회로판(302)의 하부(도 5에 도시된 바와 같이)는 하프 TEM 모듈을 회로판(302)에 결합하기 위해 제거된다(전기 전도성 패턴(320) 아래에서)(그로 인해 TEM(310)이 회로판(302)상의 원하는 회로에 통합되는 것을 허용한다). 특히, 베이스 지지부(350)와 유전체층(324b)의 일부가 일반적으로 전기 전도성 패턴(320) 아래의 위치에서 제거됨으로써 전기 전도성 패턴(320)이 일반적으로 회로판(302) 아래에서 노출되도록 한다. 이후 하프 TEM 모듈은 전기 전도성 패턴(320)에 결합됨으로써 TEM(310)을 형성하게 된다. 따라서, TEM(310)은 일반적으로 회로판(302)의 하부 내에 위치하게 되며, (필수적이지는 않지만, TEM(310)의 소정 두께에 따라서) 도시된 실시예에서 회로판(304)은 회로판(302)의 하부와 같은 높이를 이루며 위치하게 된다. 이러한 배향은 단일 히트 싱크(예를 들어, 히트 싱크(336) 등)가 TEM(310)과 회로판(302)의 나머지 부분을 커버하고 (그리고 냉각하는데) 사용되도록 한다. 일반적으로 회로판(302)의 하부내의 TEM(310)의 이러한 배향은 TEM(310)의 더욱 효과적인 온도 제어 동작을 가능하게 한다.
전기 구성요소(318)는 동작을 위해(전기 구성요소(318) 등에 전력을 제공하는) TEM(310) 주변에서 원하는 전기 패스웨이(316a, 316b)를 따라 회로판(302)에 결합된다. 또한, 전기 구성요소(326)(예를 들어, 열생성 전기 구성요소 등)는 TEM 회로와 분리된 회로(예를 들어, TEM 회로에 전기적으로 독립하는)의 일부로서 회로판(302)의 상부에 형성된 전기 패스웨이(316a')에 결합된다. 도시된 추가적인 전기 구성요소(318) 중 적어도 하나 또는 그 이상은 TEM(310)의 동작을 제어하는 하는 것을 돕도록 구성될 수 있다(TEM 회로의 일부로서). 또한, 도시된 추가적인 전기 구성요소(310) 중 적어도 하나 또는 그 이상은 TEM 회로와 분리된(예를 들어, 전기적으로 독립적인) 회로의 일부일 수 있으며 (TEM 회로에 독립적인) 다른 소정의 동작을 수행할 수 있다.
동작 중, TEM(310)은 열을 전기 구성요소(326)에서 회로판(304)으로 전달함으로써 (펠티어 효과를 통해) 회로판(302)의 전기 패스웨이(316a') 상에 배치된 전기 구성요소(326)의 온도를 제어하는 것을 돕도록 기능할 수 있다. 이후, 회로판(304)은 전달된 열을 주변 공기로 분산하는 것을 돕도록 열 스프레더 및 히트 싱크로서 동작할 수 있다. 또한, 도시된 실시예에서, 히트 싱크(336)는 전달된 열을 회로판(304)(회로 조립체(300))에서 주변공기로 분산하는 것을 추가로 돕도록 회로판(304)의 베이스(328)의 하부에 결합된다. 히트 싱크(336)는 일반적인 대류 및/또는 방사 기술에 의해 냉각될 수 있다. 그리고, TIM이 회로판(304)에서 히트 싱크(336)로의 열전달율을 증가시키기 위해(상대적으로 열악한 열전도체인 공기로 채워진 갭을 가지는 것에 비해) 그들 사이의 갭을 채우기 위해 회로판(304)과 히트 싱크(336) 사이에 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 히트 싱크를 제외한 다른 열 전달장치가 열을 회로 조립체에서 주변공기로 분산하는 것을 돕도록 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 회로판은 회로 조립체에서 주변공기로의 열분산의 주요 소스로서 동작할 수 있다(그로 인해 2차 열전달 장치(예를 들어, 히트 싱크 등)는 이용되지 않거나 포함되지 않는다).
회로판(302)에서 어떤 영역에서는 두개의 유전체층(324a, 324b)이 그들 사이에(예를 들어, 전기 구성요소(318) 등의 아래에서) 어떠한 매립된 전기 패스웨이(312 또는 316b)를 가지지 않는다는 것을 이해해야 된다. 유전체층(324a, 324b)의 열전도도는 전기 패스웨이(312, 316b)의 열전도도만큼 양호하지 않다. 따라서, 열 바이어스(thermal vias)가 유전체층(324a, 324b)을 통한 열전달을 향상하도록 돕기 위해 회로판(302)에 추가될 수 있다. 열 바이어스는 유전체층(324a, 324b)을 관통하는 홀을 형성하고 홀을 금속으로 채움으로써(예를 들어, 화학 증착 처리 등을 통해) 형성될 수 있다. 예로서, 열 바이어스는, 예를 들어, 전기 구성요소(318)등 아래에서 베이스 지지부(350)에서 유전체층(324b)을 통해 유전체층(324a)(또는 부분적으로라도 유전체층(324a) 안으로)으로 (그러나 관통하지는 않고) 연장될 수 있다. 열 바이어스에서의 금속이 전기뿐 아니라 열을 전도할 수 있기 때문에, 유전체층(324a)은 일반적으로 열 바이어스를 주변 환경으로부터 전기적으로 절연하기 위해 실질적으로 본래대로 남게 된다. 또한 열 바이어스는, 전체 개시가 여기 참조로서 통합되어 있는 2009년 9월 15일에 출원되었으며 "열전모듈 및 관련된 방법"이라는 제목의 공동 소유된 미국특허 12/560,194에 설명되어 있다. 유전체층(324a, 324)을 통해 전기 전도도를 향상하는 것을 돕도록 전기 바이어스가 회로판(302)에 추가될 수 있다는 것을 이해해야 된다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 회로 조립체(400)의 다른 실시예를 나타낸다. 회로 조립체(400)는 두 개의 이격된 회로판(402, 404)을 포함한다. 열전소자(406)(예를 들어, N-타입 열전소자, P-타입 열전소자 등)가 회로판(402)의 일부와 회로판(404) 사이에 형성된다. 회로판(402)의 일부, 열전소자(406), 및 회로판(404) 모두가 TEM(410)을 정의한다.
도시된 실시예에서, TEM(410)은 히트 펌프로서 기능하고, 회로판(402)은 TEM(410)의 흡열부로서 동작하고 회로판(404)은 TEM(410)의 방열부로서 동작한다. 여기서, 전기 구성요소(418)(예를 들어, 통합 제어 패키지 등)의 고온 영역(426)으로부터 원하는 대로 열을 이동시키도록 돕기 위해 TEM(410)은 TEM(410)에 인접하는 회로판(402)에 위치된 전기 구성요소(418)와 직렬로 배치된다. 점퍼 와이어(456)가 TEM(410)과 전기 구성요소(418)를 포함하는 (전기 구성요소(418)에서 TEM(410)으로의 원하는 열전달을 수용하는데 필요한) 회로를 완성하기 위해 TEM(410)을 회로판(402)에 전기적으로 연결한다.
회로판(402)은 크기에 있어서 회로판(404)보다 크며, 그로 인해 TEM(410)은 회로판(402)에 의해 정의된 풋프린트 내에 위치하게 된다. 이것은 일반적으로 TEM(410) 주변의(예를 들어 TEM(410)과 회로판(404)에 의해 정의된 풋프린트 외부의) 회로판(402) 위에 추가 전기 패스웨이(416)를 형성하고 전기 구성요소(418)를 원하는 대로 배치하기 위한 여유공간을 제공한다.
회로판(402)은 단면 회로판이다. 따라서, 전기 패스웨이(416, 416')(및 이와 관련된 전기 구성요소(418))와 전기 패스웨이(416")(TEM(410)을 회로판(402)에 결합하기 위한)는 회로판(402)의 한쪽-(도 7에 도시된 바와 같이) 상부-에만 형성된다. 회로판(402)은 베이스 지지부(450)(예를 들어, 알루미늄층 등), 베이스 지지부(450)에 형성된 유전체층(424), 및 유전체층(424) 위에 형성된 전기 패스웨이(416)를 포함하는 적층구조를 가진다. 전기 패스웨이는 전도층(예를 들어, 구리층 등)을 유전체층(424)(베이스 지지부(450)에 이미 위치된)에 결합하고 전도층의 일부를 유전체층(424)으로부터 원하는 패턴으로 제거함으로써 형성된다. 이로 인해 소정의 전기 패스웨이(416)가 유전체층(424) 위에 남겨진다.
회로판(404) 또한 단면 회로판이다. TEM(410)의 열전소자(406)를 회로판(404)(TEM(410)의 방열부의 일부로서)에 결합하기 위한 전기 전도성 패턴(452)이 회로판(404)의 한쪽-(도 7에 도시된 바와 같이) 하부-에만 형성된다. 그리고, 회로판(404)은 베이스(428) 및 베이스(428) 상에 형성된 전기 전도성 패턴(452)을 포함하는 적층 구조를 가진다. 여기서, 전기 전도성 패턴(452)은 전도층의 일부(베이스(428)에 결합된)를 베이스(428)로부터 제거함으로써, 전기 전도성 패턴(452)을 베이스(428)에 남겨둠으로써 형성된다. 예로서, 베이스(428)는 고체형 유전체층을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 베이스(428)는 열전도성 지지층에 지지되는 유전체층을 포함할 수 있다(이때, 전기 전도성 패턴(452)은 유전체층에 형성된다).
도시된 실시예에서, 회로 조립체(400)는 일반적으로 다음과 같이 조립된다. 전기 패스웨이(416)가 회로판(402) 상에 처음으로 형성된다. TEM(410)은 하프 TEM 모듈을 처음으로 형성하고, 이후 하프 TEM 모듈을 회로판(402)에 결합함으로써 회로판(402)의 일부로서 형성된다. 특히, 하프 TEM 모듈은 열전소자(406)를 회로판(404)에 형성된 전기 전도성 패턴(452)에 결합함으로써 처음으로 형성된다. 이후 하프 TEM 모듈의 열전소자(406)가 회로판(402) 상에 형성된 전기 패스웨이(416')에 결합됨으로써, TEM(410)(회로판(402)의 일체부로서)을 형성한다. 대안적으로, 회로 조립체(400)는, 예를 들어, 자동화된 표면 장착 기술 등을 이용하는 알려진 동작에 의해 조립될 수 있다.
전기 구성요소(418)는 (예를 들어, 전기 구성요소(418) 등에 전력을 제공하기 위한) 동작을 위해 TEM(410)에 인접하는 소정의 전기 패스웨이(416)에서 (전기 연결부(458)을 통해) 회로판(402)에 결합된다. TEM(410)의 점퍼 와이어(456)는 전기 패스웨이(416")에 결합됨으로써 전기 구성요소(418)에서 회로판(402)까지 TEM(410)을 통해 회로를 완성할 수 있다. 도시된 실시예에서, 전기 구성요소(418)의 고온 영역(426)(예를 들어, 전기 구성요소(418)의 핫스팟(hot spot) 등)은 전기 구성요소(418)의 나머지 부분 보다 더 많은 열을 발생한다. 따라서, 고온 영역(426)에 가장 근접하는 전기 패스웨이(416')는 일반적으로 크기에 있어서 다른 대응하는 전기 패스웨이(416)보다 더 크게 형성되며, 회로판(402) 내에서 전기 구성요소(418)에서 TEM(410)으로 측면을 따라 열을 전달하는 것에 이용된다. 적어도 하나 또는 그 이상의 추가적인 전기 구성요소는 TEM(410)의 동작을 제어하는 것을 돕거나 그리고/또는 TEM(410)에 독립적인 다른 원하는 동작을 수행하는 것을 돕도록 회로 조립체(400)에 포함될 수 있다.
동작 중, TEM(410)은 열을 핫스팟에서 회로판(404)으로 전달함으로써 (펠티어 효과를 통해) 회로판(402)에 위치된 전기 구성요소(418)의 핫스팟의 온도를 제어하는 것을 돕는 기능을 한다. 이 후, 회로판(404)은 전달된 열을 주변공기로 분산하는 것을 돕기 위해 열 스프레더와 히트 싱크로 동작한다. 또한, 도시된 실시예에서, 히트 싱크(436)가 전달된 열을 회로판(404)(회로 조립체(400))에서 주변공기로 분산하는 것을 더 돕도록 회로판(404)의 베이스의 상부에 결합된다. 히트 싱크(436)는 일반적인 대류 및/또는 방사 기술에 의해 냉각될 수 있다. 그리고, TIM이 회로판(404)에서 히트 싱크(436)로의 열전달율을 증대시키기 위해(상대적으로 열악한 열전도체인 공기로 채워진 갭을 가지는 것에 비하여) 그들 사이의 갭을 채우도록 회로판(404)과 히트 싱크(436) 사이에 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 히트 싱크를 제외한 다른 열전달 장치가 열을 회로 조립체에서 주변공기로 분산하는 것을 돕도록 이용될 수 있다. 그리고, 다른 실시예들에서, 회로판은 회로 조립체에서 주변공기로의 열분산의 주요 소스로서 동작할 수 있다(그로 인해 2차 열전달 장치(예를 들어, 히트 싱크 등)가 사용되지 않거나 또는 포함되지 않는다).
도시된 실시예에서, 회로 조립체의 전기 구성요소(418)는 TEM(410)의 동작을 제어하는 것을 돕도록 구성될 수 있다. 또는, 전기 구성요소는 TEM 회로에 독립적인 다른 원하는 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 회로 조립체(500)의 다른 실시예를 나타낸다. 회로 조립체(500)는 두 개의 이격된 회로판(502, 504)을 포함한다. 열전소자(506)가 회로판(502)의 일부와 회로판(504) 사이에 형성된다. 회로판(502)의 일부, 열전소자(506), 및 회로판(504) 모두는 TEM(510)을 정의한다. 도선(lead wire)(512, 514)이 TEM(510)을 작동시키기 위해 제공되며, 그로 인해 회로판(502)상에 TEM 회로를 정의한다. 도시된 실시예에서, TEM(510)은 히트 펌프로서 기능하며, 회로판(502)은 TEM(510) 흡열부로서 동작하고 회로판(504)은 TEM(510)의 방열부로서 동작한다. 특히, TEM(510)은 회로판(502)에 결합된 전기 구성요소(518)의 방열부(526)로부터 열을 전달하는 것을 돕기 위해 구성된다.
회로판(502)은 크기에 있어서 회로판(504)보다 크며, 그로 인해 TEM(510)은 회로판(502)에 의해 정의되는 되는 풋프린트 내에 위치하게 된다. 이것은 일반적으로 TEM(510)에 인접하는(예를 들어, TEM(510)과 회로판(504)에 의해 정의된 풋프린트 외부의) 회로판(502) 위에 추가적인 전기 패스웨이(516)를 형성하고 전기 구성요소(518)(예를 들어, 통합 제어 패키지 등)를 원하는 대로 배치하기 위한 공간을 제공한다.
회로판(502)은 단면 회로판이다. 따라서, 전기 패스웨이(516, 516')(및 이와 관련된 전기 구성요소)와 전기 패스웨이(516")(TEM(510)을 회로판(502)에 결합하기 위한)가 회로판(502)의 한쪽-(도 9에 도시된 바와 같이) 상부-에만 형성된다. 유사하게, TEM(510)의 열전소자(506)를 회로판(502)에 결합하기 위한(인접하는 열전소자(506) 모두를 TEM(510)의 방열부의 일부로서 전기적으로 결합하기 위한) 전기 전도성 패턴(520)이 회로판(502)의 상부에만 제공된다(그로 인해, TEM(510)은 결과적으로 회로판(502)의 상부에 위치하게 된다).
회로판(502)은 베이스 지지부(550)(예를 들어, 알루미늄판과 같은 금속 받침판 등), 유전체층(524a, 542b), 유전체층(524a, 524b)에 형성된 전기 패스웨이(516), 및 유전체층(524a)에 형성된 전기 전도성 패턴(520)을 포함하는 적층구조를 가진다. 도시된 실시예에서, 전기 패스웨이(516')가 유전체층(524a, 524b) 사이 회로판(502) 내에서 부분적으로 매립된 상태에서, 전기 패스웨이(516)는 회로판(502)의 외부면을 따라 위치한다. 따라서, 유전체층(524a)은 TEM(510)을 전기 패스웨이(516')로부터 전기적으로 절연하는 것을 돕는다. 전기 패스웨이(516)는, 전도층을 유전체층(524b)(베이스 지지부(550)에 이미 결합된)에 결합하고, 전도층의 일부를 유전체층으로부터 원하는 패턴으로 제거함으로써, 전기 패스웨이(516)를 유전체층(524b) 상에 남겨둠으로써 형성된다. 이후, 전기 패스웨이(516')의 일부 위에서 유전체층(524a)을 회로판(502)에 결합하고, 다른 전도층을 유전체층(524a)에 결합하고, 이후, 전도층의 일부를 유전체층(524a)으로부터 원하는 패턴으로 제거하여, 전기 전도성 패턴(520)을 유전체층(524a)에 남겨둠으로써, 전기 전도성 패턴(520)이 형성된다.
회로판(504)은 또한 단면 회로판이다. TEM(510)의 열전소자(506)를 결합하기 위한(인접하는 열전소자(506) 모두를 TEM(510)의 방열부의 일부로서 전기적으로 결합하기 위한) 전기 전도성 패턴(552)이 회로판(504)의 일측-(도 9에 도시된 바와 같이) 하부-에만 형성된다. 또한, 회로판(504)은 베이스(528) 및 그 위에 형성된 전기 전도성 패턴(552)을 포함하는 적층 구조를 가진다. 전기 전도성 패턴(552)은, 전기 전도층을 베이스(528)에 결합하고, 이후 전기 전도층의 일부를 베이스(528)로부터 원하는 패턴으로 제거함으로써, 전기 전도성 패턴(552)을 베이스(528) 상에 남겨둠으로써 형성된다. 예로서, 베이스(528)는 고체형 유전체층을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 베이스(528)는 열전도성 지지층에 지지되는 유전체층을 포함할 수 있다(이 때, 전기 전도성 패턴(552)은 유전체층에 형성된다).
도시된 실시예에서, 회로 조립체(500)는 일반적으로 다음과 같이 조립된다. 전기 패스웨이(516)와 전기 전도성 패턴(520)이 회로판(502) 상에 처음으로 형성된다. 이후, 하프 TEM 모듈을 처음으로 형성하고 이후 하프 TEM 모듈을 회로판(502)에 결합함으로써 TEM(510)이 회로판(502)의 일부로서 형성된다. 특히, 하프 TEM 모듈은 열전소자(506)를 회로판(504)에 형성된 전기 전도성 패턴(552)에 결합함으로써 처음으로 형성된다. 이후, 하프 TEM 모듈의 열전소자(506)가 회로판(502)에 형성된 대응하는 전기 전도성 패턴(520)에 결합됨으로써 TEM(510)을 형성한다(회로판(502)의 일체부로서). 대안적으로, 회로 조립체(500)는, 예를 들어, 자동화된 표면 장착 기술 등을 이용하는 알려진 동작에 의해 조립될 수 있다.
전기 구성요소(518)가 (예를 들어, 전력을 전기 구성요소(518) 등에 제공하는) 동작을 위해 TEM(510)에 인접하여 소정의 전기 패스웨이(516, 516')에서 (전기 연결부(558)를 통해) 회로판(502)에 결합된다. TEM(510)의 도선(512, 514)이 전기 패스웨이(516")에 결합된다. 도시된 실시예에서, 전기 구성요소(518)의 고온 영역(526)(예를 들어, 전기 구성요소(518)의 핫스팟 등)은 전기 구성요소(518)의 나머지 부분보다 더 많은 열을 생성한다. 따라서, 고온 영역(526)에 가장 가까운 전기 패스웨이(516')가 크기에 있어서 다른 대응하는 전기 패스웨이(516)보다 일반적으로 크게 형성되며, 열을 회로판(502) 내에서 전기 구성요소(518)에서 TEM(510)으로 측면을 따라 전달하도록 이용된다. 여기서, TEM(510)은 전기 구성요소(518)에 전기적으로 연결되지 않는다. 대신, 회로판(502)의 적층구조가(특히, 유전체층(518)) TEM(510)을 전기 구성요소(518)로부터 전기적으로 절연시키지만, 냉각 동작을 위해 전기 패스웨이(516')에서 TEM(510)으로의 열전달을 여전히 허용한다.
동작 중, TEM(510)은 열을 핫스팟에서 회로판(504)으로 (펠티어 효과를 통해) 전달함으로써 회로판(502) 상에 배치된 전기 구성요소(518)의 핫스팟의 온도를 제어하는 것을 돕는 기능을 한다. 이후, 회로판(504)은 전달된 열을 주변공기로 분산하는 것을 돕기위한 열 스프레더 및 히트 싱크로서 동작한다. 또한, 도시된 실시예에서, 히트 싱크(536)가 전달된 열을 회로판(504)(회로 조립체(500))에서 주변공기로 분산하는 것을 추가로 돕기 위해 회로판(504)의 베이스(528)의 상부에 결합된다. 히트 싱크(536)가 일반적인 대류 및/또는 방사 기술에 의해 냉각될 수 있다. 그리고, 열전도 소재(TIM)가 회로판(504)에서 히트 싱크(536)로의 열전달율을 증가시키기(상대적으로 열악한 열전도체인 공기로 채워진 갭을 가지는 것에 비하여) 위해 그들 사이의 갭을 채우기 위해 회로판(504)과 히트 싱크(536) 사이에 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 히트 싱크를 제외한 다른 열전달 장치가 열을 회로 조립체에서 주변공기로 분산하는 것을 돕기 위해 이용될 수 있다. 드리고, 다른 실시예에서, 회로판은 회로 조립체에서 주변공기로의 열분산의 주요 소스로서 동작할 수 있다(그로 인해, 2차 열전달장치(예를 들어, 히트 싱크 등)가 이용되지 않거나 포함되지 않는다).
도 10은 본 발명의 회로 조립체(600)의 다른 실시예를 나타낸다. 도시된 회로 조립체(600)는 회로판(602) 및 회로판(602)의 상부 위에 형성된 일련의 10개 그룹의 전기 전도성 패턴(각각이 부재번호 620으로 도시됨)을 포함한다(도 10에 도시된 바와 같이). 앞서 설명한 실시예들에서와 같이, 각 그룹의 전기 전도성 패턴(620)은 TEM의 열전소자(제2 회로판에 결합된 열전소자를 포함하는 하프 TEM 모듈의)를 회로판(602)에 결합하고, 인접하는 열전소자 모두를 전기적으로 결합하도록 구성된다. 따라서, 회로판(602)은 10개의 다른 TEM(전기 전도성 패턴(620)의 각 그룹에 하나씩)을 수용하도록(일부를 형성하도록) 구성되어 있다. 양의 전기 패스웨이(612) 및 음의 전기 패스웨이(614)가 각 TEM에 전력을 제공하도록 회로판(602)을 따라 형성되며, 그로 인해 일반적으로 회로판(602) 상에 TEM 회로를 정의한다. 도시된 실시예에서, 회로판(602)의 일부로서 형성된 각 TEM은 히트 펌프로서 기능하며, 회로판(602)은 각 TEM의 방열부로서 동작하고 각 TEM의 제2 회로판(미도시)은 각 TEM의 흡열부로서 동작한다.
회로판(602)은 크기에 있어서 회로판(602)에 형성된 전기 전도성 패턴(620)의 각 그룹보다 크며, 그로 인해 전기 전도성 패턴(620)의 각 그룹은 회로판(602)에 의해 정의된 풋프린트 내에 위치하게 된다. 이것은 전기 전도성 패턴(620)에 인접하는 회로판(602) 상에 TEM 회로의 양의 전기 패스웨이(612)와 음의 패스웨이(614)를 형성하기 위한 공간을 제공한다. 이것은 또한 일반적으로 전기 전도성 패턴 주변의(예를 들어, 전기 전도성 패턴(620) 각각과 그들과 궁극적으로 관련된 TEM에 의해 정의된 풋프린트 외부의) 회로판(602) 위에 추가적인 전기 패스웨이를 형성하고 추가적인 전기 구성요소를 원하는 대로 배치하기 위한 공간을 제공한다. 예를 들어, 적어도 하나 또는 그 이상의 추가적인 전기 구성요소가 TEM의 동작을 제어하는 것을 돕도록 그리고/또는 TEM 회로로부터 분리된 회로의 일부로서 회로판(602)에 추가됨으로써, TEM 회로에 독립하는 다른 원하는 동작을 수행할 수 있다.
도시된 실시예에서, 전기 전도성 패턴(620)과 회로판(602)의 양 및 음의 전기 패스웨이(612, 614)는 회로판(602)의 베이스(624)의 상부에 형성된다. 이것을 이루기 위해, 재료의 전도층이 베이스(624)에 처음으로 결합된다. 그리고, 이후 전도층의 일부가 다양한 전기 전도성 패턴(620)과 양 그리고 음의 전기 패스웨이(612, 614)를 형성하도록 원하는 패턴(620)으로 제거된다. 예로서, 베이스(624)는 고체형 유전체층을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 베이스(624)는 열전도성 지지층에 지지되는 유전체층을 포함할 수 있다(이 때, 패턴(620)과 양 및 음의 전기 패스웨이(612, 614)는 유전체층에 형성된다).
또한 도시된 예에서, 회로판(602)의 일부로서 형성된 각 TEM은 하프 TEM 모듈로서 처음으로 구성되고, 이후, 회로판(602)의 전기 전도성 패턴(620)의 각각에 결합된다. 특히, 각 하프 TEM 모듈은 열전소자(미도시)를 회로판(미도시)에 형성된 전기 전도성 패턴을 결합함으로써 처음으로 형성된다. 각 하프 TEM 모듈의 열전소자는 이후 회로판(602)에 형성된 전기 전도성 패턴(620)의 대응하는 그룹에 결합됨으로써, 각 TEM을 회로판(602)의 일체부로서 형성한다. 회로 조립체(600)는 그 안에 다수의 TEM을 포함하고 있으므로, 예를 들어 끝과 끝을 이어서 연장되는 회로 조립체(600)가 다수개 있는 것과 유사하다.
동작 중, 회로판(602)의 일부로서 결과적으로 형성된 다수의 TEM은, 예를 들어, 열을 회로 조립체(600)의 일단부에서 회로 조립체(600)의 타단부로 전달함으로써, 회로 조립체(600)(예를 들어, 그것의 구성요소 등)의 온도 및/또는 회로 조립체(600) 주변의 환경의 온도를 제어하는 것을 돕도록 이용될 수 있다.
실시예들의 앞선 설명은 도시와 설명의 목적으로 제공된 것이다. 철저하며 본 발명을 제한하는 것을 의도하지 않는다. 특정 실시예의 개별적인 요소 또는 특징은 일반적으로 그 특정 실시예로 한정되지 않지만, 가능하다면, 교체 가능하며, 특별히 도시되거나 설명되지 않더라도 선택된 실시예에 사용될 수 있다. 또한 이것은 여러 방법으로 변경될 수 있다. 그러한 변경은 본 발명으로부터 벗어난 것으로 간주되지 않으며, 그러한 모든 변경은 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다.
실시예들은 본 발명이 철저하며, 당업자들에게 범주를 완벽히 전달할 수 있도록 제공된다. 본 발명의 실시예의 철저한 이해를 제공하기 위해 특정 구성요소, 장치, 및 방법의 예들과 같은 많은 특정 상세한 설명이 제공된다. 특정 상세한 설명이 반드시 채용될 필요는 없으며, 실시예가 많은 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 어떠한 것도 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 이해되서는 안된다는 것은 당업자에게는 명백하다. 어떤 실시예에서, 알려진 처리, 알려진 장치 구조, 및 알려진 기술들은 상세하게 설명되지 않는다.
여기서 사용되는 용어는 특정 실시예들을 설명하는 목적으로만 이용되는 것이며 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 여기 사용되는 단수형태("a", "an", 그리고 "the")는 맥락이 명백하게 그러하지 않다고 언급되지 않는 한 복수형태 또한 포함하는 것을 의도한다. "포함한다(comprise, comprising, including, 및 having)"는 용어는 포괄적이며 따라서 언급된 특징, 정수, 단계, 동작, 부재, 및/또는 구성요소의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 부재, 구성요소, 및/또는 그들의 그룹의 존재 또는 추가를 불가능하게 하는 것은 아니다. 여기서 설명된 방법 단계, 처리, 및 동작은, 수행의 순서로서 특별이 정의되지 않는 한, 토론 또는 설명된 특정 순서로 그들의 수행을 반드시 요구하는 것으로 이해되지 않는다. 또한, 추가적인 또는 대안적인 단계가 채용될 수 있음이 이해되어야 한다.
부재 또는 층이 다른 부재 또는 층 "상(on)에", "상에 형성된(formed on)", "에 계합된(engaged to)", "에 연결된(connected to)", 또는 "에 결합된(coupled to") 것으로 언급될 때, 그것은 직접 다른 부재 또는 층 상에, 상에 형성되거나, 계합되거나, 연결되거나, 또는 결합될 수 있으며, 그들 사이에 제 3의 부재 또는 층이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 반대로, 부재가 다른 부재 또는 층 "상에 직접", "상에 직접 형성된", "직접 계합된", "직접 연결된", 또는 "직접 결합된" 것으로 언급되는 경우, 어떠한 개재하는 부재 또는 층이 존재하지 않는다는 것을 의미한다. 부재들 간의 관계를 설명하기 위해 사용되는 다른 단어들은 유사한 형태로 해석되어야 한다(예를 들어, "사이에(between)" 대 "직접 사이에(directly between)", "인접하는(adjacent)" 대 "직접 인접하는(directly adjacent)"). 여기서 사용되는 용어 "및/또는"은 관련 열거된 아이템의 하나 또는 그 이상의 어는 것 및 모든 조합을 포함한다.
제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 부재들, 구성요소들, 영역들, 층들, 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되지만, 이들 부재들, 구성요소들, 영역들, 층들, 및/또는 섹션들은 이 용어들에 의해 제한되어서는 안된다. 이 용어들은 하나의 부재, 구성요소, 영역, 층, 또는 섹션을 다른 영역, 층, 또는 섹션으로 부터 구별하기 위해서만 사용된다. 제 1, 제2, 및 다른 숫자 용어들과 같은 용어는 여기서 사용되는 경우, 맥락이 명백하게 지칭하지 않는 한, 순서를 내포하지 않는다. 따라서, 아래에서 토론되는 제1부재, 구성요소, 영역, 층, 또는 섹션은, 실시예들의 교시를 벗어나지 않고, 제2부재, 구성요소, 영역, 층 또는 섹션으로 지칭될 수 있다.
"내부(inner)", "외부(outer)", "밑(beneath)", "아래(below"), "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등과 같은 공간 상대어가, 도면에서 도시된 바와 같이 하나의 부재 또는 특징의 다른 부재(들) 또는 특징(들)에 대한 관계를 설명하기 위한 설명의 편리성을 위해 여기 사용될 수 있다. 공간 상대어는 도면에 도시된 배향에 더해서 사용 중 또는 동작 중인 장치의 상이한 배향을 포함하는 것을 의도한다. 예를 들어, 도면상의 장치가 뒤집히면, 다른 부재 또는 특징의 "아래" 또는 "밑"으로 설명된 부재들은 다른 부재 또는 특징의 "위"로 배향된다. 따라서, "아래"라는 예시적인 용어는 위 및 아래의 배향 모두를 포함할 수 있다. 장치는 다르게 배향될 수 있으며(90도 회전 또는 다른 배향으로 회전), 여기 사용되는 공간 상대 기술어는 대응하여 해석된다.

Claims (19)

  1. 회로 조립체에 있어서,
    회로판;
    열전모듈;
    상기 열전모듈을 상기 회로판에 연결하는 적어도 하나의 전기 패스웨이;를 포함하며,
    상기 회로판은 상기 열전모듈의 적어도 일부를 형성하고,
    상기 회로판은, 상기 열전모듈로부터 이격된 위치에서 상기 회로판 위의 전기 구성요소를 지지할 수 있고,
    상기 적어도 하나의 전기 패스웨이는 상기 회로판에 매립되며, 상기 회로판은 베이스 지지부를 포함하고, 상기 베이스 지지부의 적어도 일부가 제거됨으로써 상기 회로판의 적어도 하나의 패스웨이를 노출하는 상기 베이스 지지부를 관통하는 개구부를 정의하며, 상기 적어도 하나의 전기 패스웨이는 상기 회로판의 베이스 지지부에 정의된 상기 개구부를 관통하여 상기 열전모듈을 상기 회로판에 결합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    다수의 열전모듈을 더 포함하고, 상기 회로판이 상기 다수의 열전모듈의 적어도 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 회로 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전기 패스웨이가, 상기 열전모듈을 상기 회로 조립체에서의 히트펌프 또는 열전 발생기로서의 사용을 위해 상기 회로판에 연결하는 것을 특징으로 하는 회로 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로판이 상기 열전모듈의 방열부 및 흡열부 중 하나로서 동작하는 것을 특징으로 하는 회로 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 열전모듈은,
    상기 회로판에서 이격된 기판; 및
    상기 기판과 상기 회로판 사이에 전기적으로 결합되는 다수의 N-타입 열전소자 및 다수의 P-타입 열전소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 열전모듈은, 전기 구성요소의 적어도 하나가 상기 회로판에 결합되는 경우, 상기 회로판을 통해 전기 구성요소의 상기 적어도 하나로부터 열을 이동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 조립체.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 열전모듈의 상기 기판에 결합되는 적어도 하나의 전기 구성요소로서, 상기 열전모듈이 상기 적어도 하나의 전기 구성요소로부터 열을 이동시키도록 구성되는, 상기 적어도 하나의 전기 구성요소; 및/또는
    상기 회로판에 결합되고 상기 열전모듈로부터 이격된 적어도 하나의 전기 구성요소로서, 상기 열전모듈이 상기 적어도 하나의 전기 구성요소로부터 열을 이동시키도록 구성되는, 상기 적어도 하나의 전기 구성요소;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전모듈은 상기 회로판의 풋프린트 내에 형성되며, 상기 회로판은 상기 열전모듈로부터 이격된 위치에서 상기 회로판의 상기 풋프린트 내에서 상기 전기 구성요소를 지지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전기 패스웨이는 상기 회로판의 두 개의 유전체층 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 회로 조립체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전기 패스웨이는 상기 회로판 상에 전기 패스웨이의 다수의 그룹을 포함하며, 각 그룹은 서로 상이한 열전모듈을 회로판에 결합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 조립체.
  11. 삭제
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전모듈의 동작을 제어하도록 구성되며, 상기 열전모듈에서 이격된 위치에서 상기 회로판 상에 배치되는 적어도 하나의 전기 구성요소; 및
    상기 회로판에 결합되는 열전달 장치; 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 조립체.
  13. 회로 조립체에서 사용되기 위한 열전모듈에 있어서,
    상기 열전모듈은,
    회로판의 일부에 의해 정의된 제1 기판;
    상기 회로판의 풋프린트 내에 배치된 제2 기판; 및
    상기 제1 및 제2 기판 사이에 배치되는 N-타입 및 P-타입 열전소자;를 포함하며,
    상기 회로판은, 상기 열전모듈로부터 이격된 위치에서 적어도 하나의 전기 구성요소를 지지할 수 있고,
    상기 회로판은, 상기 회로판에 매립되며 상기 열전소자를 상기 회로판에 결합하도록 구성된 전기 패스웨이를 포함하고,
    상기 회로판은 베이스 지지부를 포함하며, 상기 베이스 지지부의 적어도 일부가 제거됨으로써 상기 전기 패스웨이를 노출하는 상기 베이스 지지부를 관통하는 개구부를 정의하며, 상기 전기 패스웨이는 상기 회로판의 베이스 지지부에 정의된 상기 개구부를 통해 상기 열전모듈을 상기 회로판에 결합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열전모듈.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 열전모듈은, 상기 적어도 하나의 전기 구성요소가 상기 회로판에 결합되는 경우, 상기 적어도 하나의 전기 구성요소로부터 열을 이동시키도록 구성되며; 그리고/또는
    상기 열전모듈은, 상기 제2 기판에 결합된 상기 적어도 하나의 전기 구성요소로부터 열을 이동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열전모듈.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 열전모듈의 동작을 제어하도록 구성되는 적어도 하나의 전기 구성요소를 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 전기 구성요소는 상기 열전모듈로부터 이격된 위치에서 상기 회로판에 배치되는 것을 특징으로 하는 열전모듈.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 회로 및 이 회로 안에 포함된 열전모듈을 포함하는 회로 조립체를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 회로의 전기 구성요소를 회로판에 전기적으로 결합하기 위해, 상기 회로의 일부로서 상기 회로판 위에 적어도 하나의 전기 패스웨이를 형성하는 단계; 및
    상기 회로판의 일부와 기판 사이에 다수의 N-타입 열전소자 및 다수의 P-타입 열전소자를 결합함으로써, 상기 회로판 위에 열전모듈을 형성하여 상기 회로판이 상기 열전모듈의 일부를 정의하는, 열전소자 결합단계;를 포함하며,
    상기 기판은 상기 회로판의 풋프린트보다 작은 풋프린트를 정의하며, 상기 회로판은 상기 기판에 의해 정의된 상기 풋프린트 외부의 위치에서 상기 회로판 위에 상기 회로의 추가적인 전기 구성요소를 지지할 수 있으며,
    상기 적어도 하나의 전기 패스웨이는 상기 회로판에 매립되며, 상기 회로판은 베이스 지지부를 포함하고, 상기 베이스 지지부의 적어도 일부가 제거됨으로써 상기 회로판의 적어도 하나의 패스웨이를 노출하는 상기 베이스 지지부를 관통하는 개구부를 정의하며, 상기 적어도 하나의 전기 패스웨이는 상기 회로판의 베이스 지지부에 정의된 상기 개구부를 관통하여 상기 열전모듈을 상기 회로판에 결합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 조립체를 제조하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 회로판에 형성된 상기 적어도 하나의 전기 패스웨이를 통해 상기 회로의 전기 구성요소를 상기 회로판에 결합하는 단계;
    상기 기판에 적어도 하나의 전기 패스웨이를 형성하고, 상기 기판에 형성된 상기 전기 패스웨이를 통해 전기 구성요소를 상기 기판에 결합하는 단계; 및
    열전달 장치를 상기 회로판 및 상기 기판중 적어도 하나에 결합하는 단계; 중 적어도 하나의 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 조립체를 제조하는 방법.
KR1020137022719A 2011-02-05 2012-01-18 열전모듈을 포함하는 회로 조립체 KR101554647B1 (ko)

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