KR101917052B1 - 열관리 - Google Patents

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KR101917052B1
KR101917052B1 KR1020177031855A KR20177031855A KR101917052B1 KR 101917052 B1 KR101917052 B1 KR 101917052B1 KR 1020177031855 A KR1020177031855 A KR 1020177031855A KR 20177031855 A KR20177031855 A KR 20177031855A KR 101917052 B1 KR101917052 B1 KR 101917052B1
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케네쓰 벤힐
데이비드 셰어
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누보트로닉스, 인크.
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Abstract

전송 선로 구조, 전송 선로 열 매니저 및/또는 그것들의 프로세스. 전송 선로 열 매니저는 열 부재를 포함할 수 있다. 열 부재는, 예컨대 전송 선로의 하나 이상의 내부 콘덕터로부터 떨어진 열 경로를 형성하도록 구성될 수 있다. 열 부재의 일부는 전기 절연성 및 열전도성 물질로 형성될 수 있다. 하나 이상의 내부 콘덕터는 전송 선로의 하나 이상의 외부 콘덕터로부터 이격될 수 있다. 전송 선로 및/또는 전송 선로 열 매니저는, 예컨대 하나 이상의 전송 선로 콘덕터 및/또는 열 매니저의 기하학적 구조를 수정함으로써, 시스템을 통한 신호를 최대화하도록 구성될 수 있다.

Description

열관리{THERMAL MANAGEMENT}
본 출원은 그 전체가 참조에 의해 여기에 포함된 미국 가출원 No.61/297,715(2010년 1월 22일 출원)에 대한 우선권을 주장한다.
실시형태는 전기, 전자 및/또는 전자기 장치, 및/또는 그것들의 열관리에 관한 것이다. 일부 실시형태는 전송 선로(transmission line) 및/또는 그것의 열관리, 예컨대 도파관 구조(waveguide structure)의 열 에너지 관리에 관한 것이다. 일부 실시형태는 열관리, 예컨대 열 점퍼, 및/또는 하나 이상의 열 매니저(thermal manager)를 포함하는 전송 선로 구조에 관한 것이다.
전기 소산적 손실(electrical dissipative loss), 예컨대 에어-로디드 트랜스미션 라인(air-loaded transmission line)을 최소화할 수 있는, 실질적으로 열적으로 분리되는 전송 선로 시스템의 하나 이상의 콘덕터에 대한 필요가 있을 수 있다. 전송 선로의 하나 이상의 콘덕터, 예컨대 도파관 구조의 내부 및/또는 외부 콘덕터의 효율적인 및/또는 효과적인 열 에너지 관리에 대한 필요가 있을 수 있다. 시스템의 열 에너지 관리를 최대화하면서 비용, 제조 복잡성 및/또는 사이즈를 최소화할 수 있는 전송 선로 시스템 내에 제작 및/또는 포함될 수 있는 열 매니저에 대한 필요가 있을 수 있다. 예컨대, 라디오 주파수 신호 출력을 최대화할 수 있는 라디오 주파수 구조 등의 전기 및/또는 전자기 특성의 튜닝(tuning)을 최대화할 수 있는 하나 이상의 열 에너지 매니저를 포함하는 장치에 대한 필요가 있을 수 있다.
실시형태는 전기, 전자 및/또는 전자기 장치, 및/또는 그것들의 열관리에 관한 것이다. 일부 실시형태는 전송 선로(transmission line) 및/또는 그것의 열관리, 예컨대 도파관 구조(waveguide structure)의 열 에너지 관리에 관한 것이다. 일부 실시형태는 열관리, 예컨대 열 점퍼, 및/또는 하나 이상의 열 매니저를 포함하는 전송 선로 구조에 관한 것이다.
실시형태는 열관리, 예컨대 전송 선로의 열 에너지 관리에 관한 것이다. 실시형태에 의하면, 전송 선로는, 2개 이상의 측면, 예컨대 3개의 측면 상에 하나 이상의 외부 콘덕터에 의해 둘러싸인 하나 이상의 내부 콘덕터를 구비한 도파관 구조를 포함할 수 있다. 실시형태에 의하면, 도파관 구조는, 동축 도파관 구조 및/또는 가이드 모드(guided mode), 예컨대 발룬 구조(balun structure)의 포트 구조가 제공될 수 있는 다른 모든 구조를 포함할 수 있다. 실시형태에서, 하나 이상의 내부 콘덕터 및/또는 하나 이상의 외부 콘덕터는 신호 콘덕터가 될 수 있다. 실시형태에서, 하나 이상의 외부 콘덕터는 도파관 구조의 하나 이상의 측벽이 될 수 있다. 실시형태에서, 도파관 구조의 하나 이상의 측벽은 접지면(ground plane)이 될 수 있다.
실시형태에 의하면, 전송 선로의 하나 이상의 내부 콘덕터는 하나 이상의 외부 콘덕터로부터 이격될 수 있다. 실시형태에 의하면, 하나 이상의 내부 콘덕터는 절연 물질에 의해 하나 이상의 외부 콘덕터로부터 이격될 수 있다. 실시형태에서, 절연 물질은 공기, 유전 물질 등의 기체 및/또는 진공을 포함할 수 있다.
실시형태에 의하면, 열 매니저[예컨대, 점퍼(jumper)]는 열 부재(thermal member)를 포함할 수 있다. 실시형태에서, 열 부재의 일부는 전기 절연성 및 열전도성 물질로 형성될 수 있다. 실시형태에서, 열전도성 및 전기 절연성 물질은 세라믹, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 알루미나, 베릴륨 산화물, 실리콘 탄화물, 사파이어, 석영, PTFE 및/또는 다이아몬드(예컨대, 인조의 및/또는 자연적인) 물질 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 열 부재는 열전도성 물질, 예컨대 금속으로 형성될 수 있다. 실시형태에 의하면, 열 부재는, 예컨대 전송 선로의 하나 이상의 내부 콘덕터로부터 떨어진 열 경로를 형성하도록 구성될 수 있다.
실시형태에 의하면, 열 부재는 열 캡(thermal cap)을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 열 부재(예컨대, 열 캡)는 부분적으로 및/또는 실질적으로 액세스 가능하게 될 수 있는 바, 예컨대 외부 콘덕터(예컨대, 전송 선로의 외부 콘덕터) 외측으로부터 부분적으로 및/또는 실질적으로 액세스 가능하게 될 수 있다. 실시형태에서, 열 부재(예컨대, 열 캡)는 전송 선로 외측에 부분적으로 배치(예컨대, 외부 콘덕터 외측에 부분적으로 배치)됨으로써 부분적으로 및/또는 실질적으로 액세스 가능하게 될 수 있다. 실시형태에서, 열 부재(예컨대, 열 캡)는 전송 선로 외측으로부터 노출(예컨대, 외부 콘덕터 외측으로 노출)됨으로써 부분적으로 및/또는 실질적으로 액세스 가능하게 될 수 있다.
실시형태에 의하면, 열 부재(예컨대, 열 캡)는 하나 이상의 내부 콘덕터 및/또는 외부 콘덕터에 열 접촉하도록 구성될 수 있다. 실시형태에서, 열 부재(예컨대, 열 캡)는, 예컨대 포스트(post)를 통해 하나 이상의 내부 콘덕터에 열 접촉하도록 구성될 수 있다. 실시형태에서, 포스트는 전기 절연성 및 열전도성 물질로 형성될 수 있다. 실시형태에서, 포스트는 외부 콘덕터 내에 배치된 개구를 부분적으로 및/또는 실질적으로 관통하도록 구성될 수 있다.
실시형태에 의하면, 열 부재는 열 기판(thermal substrate)을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 열 기판은 전송 선로에 가장 가까이 배치될 수 있다. 실시형태에서, 열 기판은 전송 선로가 형성 및/또는 지지되는 기판으로서 동작할 수 있다. 실시형태에서, 열 기판은 하나 이상의 내부 콘덕터에 열 접촉하도록 구성될 수 있다. 실시형태에서, 열 기판은 포스트를 통해 하나 이상의 내부 콘덕터에 열 접촉하도록 구성될 수 있다. 실시형태에서, 포스트는 전기 절연성 및 열전도성 물질로 형성될 수 있다. 실시형태에서, 포스트는 다른 콘덕터 내에 배치된 개구를 부분적으로 및/또는 실질적으로 관통하도록 구성될 수 있다.
실시형태에 의하면, 열 매니저는 적합한 모든 방식으로 하나 이상의 내부 콘덕터 및/또는 하나 이상의 외부 콘덕터에 부착될 수 있다. 예컨대 실시형태에서, 열 매니저는 접착제에 의해 부착될 수 있다. 실시형태에서, 접착제는 열전도성 및 전기 절연성 물질로 형성될 수 있다. 실시형태에서, 접착제는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 실시형태에서, 접착제는 실질적으로 열 에너지 전달을 최대화하도록 될 수 있다. 실시형태에서, 접착제는 에폭시(epoxy)를 포함할 수 있다.
실시형태에 의하면, 열 부재는 포스트가 될 수 있다. 실시형태에서, 열 부재는 외부 히트 싱크(external heat sink)에 접속될 수 있다. 실시형태에서, 외부 히트 싱크는 열 부재로부터 외부로 열 에너지를 전달할 수 있는 모든 싱크가 될 수 있다. 예컨대 실시형태에서, 외부 히트 싱크는 공기, 플루이드 로우(fluid low), 메탈 스터드(metal stud), 열전 냉각(thermoelectric cooling) 등의 대류(convection) 등의 능동 및/또는 수동 소자를 포함할 수 있다.
실시형태는 전송 선로 구조에 관한 것이다. 실시형태에서, 전송 선로 구조는, 실시형태의 양상에 따라, 하나 이상의 외부 콘덕터, 하나 이상의 내부 콘덕터, 및/또는 하나 이상의 열 매니저를 포함할 수 있다. 실시형태에서, 하나 이상의 내부 콘덕터, 하나 이상의 외부 콘덕터, 및/또는 하나 이상의 열 매니저의 기하학적 구조는, 예컨대 신호가 거의 1GHz 보다 큰 주파수를 가질 때 신호의 전송을 최대화하도록 변경 및/또는 구성될 수 있다. 실시형태에서, 하나 이상의 내부 콘덕터의 단면적은 최소화될 수 있다. 실시형태에서, 하나 이상의 내부 콘덕터 사이의 거리 및/또는 하나 이상의 외부 콘덕터 사이의 거리는 최대화될 수 있다. 실시형태에서 열 부재의 사이즈는 최소화될 수 있다.
실시형태에 의하면, 일부 및/또는 실질적으로 전체의 전송 선로 구조는 적합한 모든 프로세스를 사용하여 형성될 수 있다. 실시형태에서, 일부 및/또는 실질적으로 전체의 전송 선로 구조는, 예컨대 순차적 빌드(sequential build) 프로세스에서 라미네이션(lamination) 프로세스, 픽-앤-플레이스(pick-and-place) 프로세스, 증착 프로세스, 일렉트로플레이팅(electroplating) 프로세스, 및/또는 트랜스퍼-바인딩(transfer-binding) 프로세스 중 하나 이상을 사용하여 형성될 수 있다.
예시 도 1은 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조의 횡단면도를 나타낸다.
예시 도 2는 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조의 종단면도를 나타낸다.
예시 도 3은 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조의 횡단면도를 나타낸다.
예시 도 4는 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조의 종단면도를 나타낸다.
예시 도 5는 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조의 횡단면도를 나타낸다.
예시 도 6은 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조의 종단면도를 나타낸다.
예시 도 7은 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조의 종단면도를 나타낸다.
예시 도 8은 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조의 종단면도를 나타낸다.
예시 도 9는 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조의 횡단면도를 나타낸다.
예시 도 10은 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조의 종단면도를 나타낸다.
예시 도 11은 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조의 종단면도를 나타낸다.
예시 도 12는 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조의 평면도를 나타낸다.
예시 도 13은 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조 내에 유지될 수 있는 최소화된 전기적 손실을 나타낸다.
예시 도 14a 내지 14c는 각각 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조의 횡단면도, 상면도, 및 종단면도를 나타낸다.
예시 도 15a 내지 15b는 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조의 횡단면도를 나타낸다.
예시 도 16a 내지 16b는 각각 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조의 횡단면도 및 종단면도를 나타낸다.
실시형태는 전기, 전자 및/또는 전자기 장치, 및/또는 그것들의 열관리에 관한 것이다. 일부 실시형태는 전송 선로(transmission line) 및/또는 그것의 열관리, 예컨대 도파관 구조(waveguide structure)의 열 에너지 관리에 관한 것이다. 일부 실시형태는 열관리, 예컨대 열 점퍼, 및/또는 하나 이상의 열 매니저를 포함하는 전송 선로 구조에 관한 것이다.
실시형태는 열관리, 예컨대 전송 선로의 열 에너지 관리에 관한 것이다. 실시형태에 의하면, 전송 선로는, 2개 이상의 측면, 예컨대 3개의 측면 상에 하나 이상의 외부 콘덕터에 의해 둘러싸인 하나 이상의 내부 콘덕터를 구비한 하나 이상의 도파관 구조를 포함할 수 있다. 실시형태에 의하면, 하나 이상의 도파관 구조는, 동축 도파관 구조 및/또는 가이드 모드(guided mode), 예컨대 발룬 구조(balun structure)의 포트 구조가 제공될 수 있는 다른 모든 구조를 포함할 수 있다. 실시형태에서, 하나 이상의 내부 콘덕터 및/또는 하나 이상의 외부 콘덕터는 신호 콘덕터가 될 수 있다. 실시형태에서, 하나 이상의 도파관 구조는, 예컨대 각각 그 전체 내용이 여기에 참조에 의해 포함된 미국 특허 Nos. 7,012,489, 7,649,432, 7,656,256 및/또는 미국 특허출원 No. 13/011,886에 개시된 바와 같은 구성을 구비한 부분을 포함하는 적합한 모든 구성을 구비할 수 있다. 예컨대 실시형태에서, 하나 이상의 도파관 구조는 구불구불한 구성을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 하나 이상의 도파관 구조는 예컨대 내부 콘덕터를 지지하기 위한 절연 물질로 형성된 하나 이상의 지지부재를 포함할 수 있다.
예시 도 1을 참조하면, 전송 선로는 실시형태의 일양상에 의한 내부 콘덕터(110)의 각 측면 상에 외부 콘덕터(120)에 의해 둘러싸인 내부 콘덕터를 구비한 동축 도파관 구조를 포함할 수 있다. 도 1에 실시형태의 일양상으로 도시된 바와 같이, 외부 콘덕터(120)는 도파관 구조의 하나 이상의 측벽이 될 수 있다. 예시 도 14a 내지 14c 및 16a 내지 16b를 참조하면, 전송 선로는 실시형태의 일양상에 의한 내부 콘덕터(110)의 3개의 측면 상에 외부 콘덕터(120)에 의해 둘러싸인 내부 콘덕터를 구비한 도파관 구조를 포함할 수 있다. 실시형태에서, 도 14a 내지 14c 및/또는 16a 내지 16b에서의 실시형태의 일양상으로 도시된 내부 콘덕터(110)는, 예컨대 도 1에 도시된 도파관 구조 구성, 솔리드 블록 구성(solid block configuration), 및/또는 하나 이상의 신호 콘덕터를 구비한 다른 모든 구성 등의 소망하는 모든 구성을 구비할 수 있다. 실시형태에서, 도파관 구조의 하나 이상의 측벽은 접지면(ground plane)이 될 수 있다. 도 14a 내지 14c 및/또는 도 16a 내지 16b에 실시형태의 일양상으로 도시된 바와 같이, 예컨대 내부 콘덕터(110)[예컨대, 외부 콘덕터(120)에 대하여]가 도 1에 도시된 바와 같은 동축 도파관 구조 및/또는 도전성 물질의 실질적인 솔리드 블록을 포함하는 경우에, 하부측벽(lower sidewall)(120)은, 접지면이 될 수 있다.
실시형태에 의하면, 전송 선로의 하나 이상의 내부 콘덕터는 하나 이상의 외부 콘덕터로부터 이격될 수 있다. 예시 도 1을 다시 참조하면, 내부 콘덕터(110)는 외부 콘덕터(120)로부터 이격될 수 있다. 실시형태에 의하면, 하나 이상의 내부 콘덕터는 절연 물질에 의해 하나 이상의 외부 콘덕터로부터 이격될 수 있다. 실시형태에서, 절연 물질은 공기, 아르곤, 질소 등의 기체를 포함할 수 있다. 실시형태에서, 절연 물질은, 예컨대 레지스트 물질 등의 유전 물질을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 절연 물질은 진공의 애플리케이션(application)을 포함할 수 있다.
실시형태에 의하면, 열 매니저[예컨대, 점퍼(jumper)]는 열 부재(thermal member)를 포함할 수 있다. 실시형태에서, 열 부재의 일부는 전기 절연성 및 열전도성 물질로 형성될 수 있다. 실시형태에서, 열전도성 및 전기 절연성 물질은 세라믹, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 알루미나, 베릴륨 산화물, 실리콘 탄화물, 사파이어, 석영, PTFE 및/또는 다이아몬드(예컨대, 인조의 및/또는 자연적인) 물질 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 열 부재는 열전도성 물질, 예컨대 구리, 금속 합금 등의 금속으로 형성될 수 있다. 실시형태에서, 열 부재는 열 경로를 형성하도록 구성될 수 있다. 도 1에 실시형태의 일양상으로 도시된 바와 같이, 전기 절연 및 열전도성 물질로 형성된 열 부재(130)는 내부 콘덕터(110)로부터 떨어진 열 경로를 형성하도록 구성될 수 있다.
실시형태에 의하면, 열 부재는 열 캡(thermal cap)을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 열 캡은 부분적으로 및/또는 실질적으로 외부 콘덕터의 하나 이상의 개구 위에 놓일 수 있다. 예시 도 7 내지 도 12 및 도 14a 내지 14c에 실시형태의 일양상으로 도시된 바와 같이, 열 부재(130)는 외부 콘덕터(120)(예컨대, 도 7)의 하나 이상의 개구 위에 실질적으로 놓이거나 외부 콘덕터(120)(예컨대 도 11)의 하나 이상의 개구 위에 부분적으로 놓인 열 캡(135)을 포함한다. 실시형태에서 열 부재는 부분적으로 및/또는 실질적으로 액세스 가능하게 될 수 있다. 도 7에 실시형태의 일양상으로 도시된 바와 같이, 열 캡(135)을 포함하는 열 부재(130)는, 예컨대 외부 콘덕터(120) 외측에 부분적으로 배치됨으로써, 외부 콘덕터(120)의 외측으로부터 부분적으로 액세스 가능하다.
도 11에 실시형태의 일양상으로 도시된 바와 같이, 열 캡을 포함하는 열 부재(130)는, 외부 콘덕터(120) 외측에 실질적으로 배치됨으로써, 실질적으로 액세스 가능하다. 실시형태에 의하면, 적합한 모든 구성이 사용될 수 있다. 예컨대 실시형태에서, 열 부재(예컨대, 열 캡)는 전송 선로 외측으로부터 노출됨으로써, 예컨대, 외부 콘덕터의 하나 이상의 개구에 배치됨으로써 부분적으로 및/또는 실질적으로 액세스 가능하게 될 수 있다. 예컨대 실시형태에서, 열 부재(예컨대, 열 캡)는 전송 선로 외측으로부터 노출됨으로써 및/또는 외부 콘덕터의 하나 이상의 개구를 통해 노출됨으로써 부분적으로 및/또는 실질적으로 액세스 가능하게 될 수 있다.
실시형태에 의하면, 열 캡을 포함하는 열 부재는 하나 이상의 내부 콘덕터 및/또는 외부 콘덕터에 열 접촉하도록 구성될 수 있다. 실시형태에서 하나 이상의 열 캡을 포함하는 하나 이상의 열 부재는 하나 이상의 포스트 및/또는 하나 이상의 개구를 통해 하나 이상의 내부 콘덕터에 열 접촉하도록 구성될 수 있다. 도 7을 다시 참조하면, 열 캡(135)을 포함하는 열 부재(130)는 포스트(137)를 통해 내부 콘덕터(110)에 열 접촉하도록 구성될 수 있다. 도 7에 실시형태의 일양상으로 도시된 바와 같이, 열 캡(135)을 포함하는 열 부재(130)는 외부 콘덕터(120)에 접촉하도록 구성될 수 있다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 열 캡(135)을 포함하는 열 부재(130)는 외부 콘덕터(120)의 복수의 개구 및/또는 복수의 포스트(137)를 통해 내부 콘덕터(110)에 접촉하도록 구성될 수 있다. 실시형태에서, 포스트(137)는 다른 콘덕터 내에 배치된 개구를 부분적으로 및/또는 실질적으로 관통하도록 구성될 수 있다. 도 7을 다시 참조하면, 포스트(137)는 외부 콘덕터(120)의 개구를 완전히 관통하도록 구성된다.
실시형태에 의하면, 포스트는 전기 절연성 및 열전도성 물질로 형성될 수 있다. 실시형태에서, 포스트는 예컨대 금속 등의 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 실시형태에서, 내부 콘덕터 및/또는 외부 콘덕터, 그리고 하나 이상의 포스트는 동일 물질로 형성될 수 있다. 도 1에 실시형태의 일양상으로 도시된 바와 같이, 포스트는 내부 콘덕터(110)와 동일 물질로 형성될 수 있다. 실시형태에서, 열 캡과 하나 이상의 포스트는 동일 물질로 형성될 수 있다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 열 캡은 하나 이상의 포스트와 동일 물질로 형성될 수 있다. 실시형태에서, 하나 이상의 포스트는 하나 이상의 내부 콘덕터, 하나 이상의 열 부재, 및/또는 하나 이상의 외부 콘덕터의 일부가 될 수 있다. 도 12에 실시형태의 일양상으로 도시된 바와 같이, 하나 이상의 열 매니저는 동일 물질로 형성된 하나 이상의 포스트를 구비한 하나 이상의 열 부재(130)를 포함할 수 있다. 실시형태에서, 하나 이상의 포스트는 외부 콘덕터(120)의 하나 이상의 개구(160)를 횡단할 수 있다.
실시형태에 의하면, 하나 이상의 포스트는, 도 15a 내지 15b에 실시형태의 일양상으로 도시된 바와 같이, 내부 콘덕터, 외부 콘덕터, 및 열 캡과 상이한 물질로 형성될 수 있다. 실시형태에서, 상이한 물질은 화학적으로 상이할 수 있고, 동일한 도전 특성(conductive property)(예컨대, 동일한 양의 열전도성 및/또는 절연 특성)을 가질 수 있다.
실시형태에 의하면, 열 부재는 열 기판(thermal substrate)을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 열 기판은 전송 선로에 가장 가까이 배치될 수 있다. 실시형태에서, 열 기판은 전송 선로가 형성 및/또는 지지되는 기판으로서 동작할 수 있다. 도 1 내지 도 6 및 도 15a 내지 15b에 실시형태의 일양상으로 도시된 바와 같이, 열 부재(130)는 전송 선로가 형성 및/또는 지지되는 열 기판을 포함할 수 있다. 예컨대 도 9에 도시된 실시형태에서, 열 캡을 포함하는 열 부재는 소망하는 위치에서 도파관 구조를 지지할 수도 있다. 실시형태에서, 열 기판은 열 캡의 기하학적 구조를 포함하는 소망하는 모든 기하학적 구조를 형성하도록 수정될 수 있다.
실시형태에 의하면, 열 캡을 포함하는 열 부재는 하나 이상의 내부 콘덕터 및/또는 외부 콘덕터에 열 접촉하도록 구성될 수 있다. 실시형태에서, 열 기판을 포함하는 하나 이상의 열 부재는 하나 이상의 포스트 및/또는 하나 이상의 개구를 통해 하나 이상의 내부 콘덕터에 열 접촉하도록 구성될 수 있다. 도 1을 다시 참조하면, 열 기판을 포함하는 열 부재(130)는 포스트를 통해 내부 콘덕터(110)에 열 접촉하도록 구성될 수 있다. 도 1에 실시형태의 일양상으로 도시된 바와 같이, 열 기판을 포함하는 열 부재는 외부 콘덕터(120)에 접촉하도록 구성될 수 있다. 도 15a 내지 15b를 참조하면, 열 기판을 포함하는 열 부재(130)는 외부 콘덕터(120)의 복수의 개구 및/또는 복수의 포스트(180)를 통해 복수의 콘덕터(110)에 접촉하도록 구성될 수 있다.
실시형태에 의하면, 열 매니저는 적합한 모든 방식으로 하나 이상의 내부 콘덕터 및/또는 하나 이상의 외부 콘덕터에 부착될 수 있다. 예컨대 실시형태에서, 열 매니저는 접착 물질에 의해 부착될 수 있다. 실시형태에서, 접착제는 열전도성 및 전기 절연성 물질로 형성될 수 있다. 실시형태에서, 접착제는 예컨대 도전성 솔더(solder) 등의 도전성 물질로 형성될 수 있다. 실시형태에서, 접착제는 실질적으로 열 에너지 전달을 최대화하도록 실질적으로 얇게 될 수 있다. 실시형태에서, 접착제는 에폭시(epoxy)를 포함할 수 있다. 도 11에 실시형태의 일양상으로 도시된 바와 같이, 열 부재(130)는 접착제(140)에 의해 포스트를 통해 내부 콘덕터(110)에 부착될 수 있다. 실시형태에서, 접착제는 하나 이상의 내부 콘덕터, 포스트, 및/또는 외부 콘덕터 상의 부분으로 되기 위해 경화(harden)될 수 있다.
실시형태에 의하면, 열 부재는 포스트가 될 수 있다. 실시형태에서, 열 부재는 외부 히트 싱크(external heat sink)에 접속될 수 있다. 실시형태에서, 외부 히트 싱크는 열 부재로부터 외부로 열 에너지를 전달할 수 있는 모든 싱크가 될 수 있다. 예컨대 실시형태에서, 외부 히트 싱크는 공기, 플루이드 로우(fluid low), 메탈 스터드(metal stud), 열전 냉각(thermoelectric cooling) 등의 대류(convection) 등의 능동 및/또는 수동 소자를 포함할 수 있다.
실시형태는 전송 선로 구조에 관한 것이다. 실시형태에서, 전송 선로 구조는, 실시형태의 양상에 따라, 하나 이상의 외부 콘덕터, 하나 이상의 내부 콘덕터, 및/또는 하나 이상의 열 매니저를 포함할 수 있다. 실시형태에서, 하나 이상의 내부 콘덕터, 하나 이상의 외부 콘덕터, 및/또는 하나 이상의 열 매니저의 기하학적 구조는, 예컨대 신호가 거의 1GHz 보다 큰 주파수를 가질 때 신호의 전송을 최대화하도록 변경 및/또는 구성될 수 있다. 실시형태에서, 하나 이상의 내부 콘덕터의 단면적은 최소화될 수 있다. 예컨대 실시형태에서, 내부 콘덕터는 열 부재가 부착되지 않는 영역보다는 부착되는 영역에서 비교적 더 얇게 될 수 있다.
실시형태에서, 하나 이상의 내부 콘덕터 사이의 거리 및/또는 하나 이상의 외부 콘덕터 사이의 거리는 최대화될 수 있다. 실시형태에서 열 부재의 사이즈는 최소화될 수 있다.
실시형태에 의하면, 실시형태에 의한 전송 선로를 제작 및/또는 작동시키는 경우에 하나 이상의 디자인 파라미터가 고려될 수 있다. 실시형태에서, 원치않는 기생 리액턴스로부터의 전송 선로 구조의 전기적 손실은, 예컨대 열 부재와 접촉하는 영역에서의 도파관 구조의 하나 이상의 콘덕터의 기하학적 구조를 수정함으로써 최소화될 수 있다. 실시형태에서, 하나 이상의 콘덕터의 기하학적 구조는 도파관 구조의 다른 영역에서의 기하학적 구조에 관하여 상이할 수 있다. 실시형태에서, 열 매니저의 추가는 전송 선로의 커패시턴스를 국부적으로 증가시킬 수 있다. 실시형태에서, 커패시턴스는 로컬 인덕턴스(local inductance)를 증가시킴으로써 밸런싱(balancing)될 수 있다. 실시형태에서, 로컬 커패시턴스(local capacitance)를 최대화하는 것은, 예컨대 하나 이상의 콘덕터의 단면적을 감소시킴으로써 및/또는 콘덕터 사이의 공간을 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 실시형태에서, 거의 1GHz보다 낮은 주파수에서의 최대 전송을 위해 기하학적 구조에 있어서의 변화는 사용되지 않을 수 있다. 실시형태에서, 포스트의 치수 및/또는 열 부재에 대한 기하학적 부착 구조가 거의 0.1 파장보다 낮은 기하학적 구조, 도파관 구조를 통해 최대 전송을 위해, 열 부재의 유도성 보상(inductive compensation)은 사용되지 않을 수 있다.
실시형태에 의하면, 일부 및/또는 실질적으로 전체의 전송 선로 구조는 적합한 모든 프로세스를 사용하여 형성될 수 있다. 실시형태에서, 일부 및/또는 실질적으로 전체의 전송 선로 구조는 예컨대 라미네이션, 픽-앤-플레이스, 트랜스퍼-본딩, 증착, 및/또는 일렉트로플레이팅 프로세스를 사용하여 형성될 수 있다. 그 전체 내용이 여기에 참조에 의해 포함된 적어도 미국 특허 Nos. 7,012,489, 7,129,163, 7,649,432, 7,656,256 및/또는 미국 특허출원 No. 12/953,393에 이러한 프로세스가 개시될 수 있다. 실시형태에서, 적합한 프로세스의 사용은 시스템의 열 에너지 관리를 최대화하면서, 비용, 제조 복잡성, 및/또는 사이즈를 최소화할 수 있다.
예컨대 실시형태에 의하면, 하나 이상의 물질 통합 프로세스를 포함하는 순차적 빌드 프로세스가 하나 이상의 전송 선로 구조를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 실시형태에서, 순차적 빌드 프로세스는 (a) 금속 물질, 희생 물질(sacrificial material)(예컨대, 포토레지스트), 절연 물질(예컨대, 유전체) 및/또는 열전도성 물질 증착 프로세스; (b) 표면 평탄화; (c) 포토리소그래피, 및/또는 (d) 에칭 또는 다른 층 제거 프로세스의 다양한 조합을 포함하는 프로세스를 통해 달성될 수 있다. 실시형태에서, 물리 증착(PVD) 및/또는 화학 증착(CVD) 기술 등의 다른 기술이이 사용될 수 있지만, 플레이팅(plating) 기술이 유용할 수 있다.
실시형태에 의하면, 순차적 빌드 프로세스는 기판 상에 복수의 층을 배치하는 스텝을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 층은 유전 물질의 하나 이상의 층, 금속 물질의 하나 이상의 층 및/또는 레지스트 물질의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 지지 부재 등의 제1 미세구조 엘리먼트는 유전 물질로 형성될 수 있다. 실시형태에서, 지지 구조는 적어도 부분적으로 통과하여 연장되는 구멍(aperture) 등의 앵커링(anchoring) 부분을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 내부 콘덕터 및/또는 외부 콘덕터 등의 제2 미세구조 엘리먼트는 금속 물질로 형성될 수 있다. 실시형태에서, 하나 이상의 층은 예컨대 습식 및/또는 건식 에칭 프로세스 등의 적합한 모든 프로세스에 의해 에칭될 수 있다.
실시형태에 의하면, 금속 물질은 제2 미세구조 엘리먼트에 제1 미세구조 엘리먼트를 부착하는 제1 미세구조 엘리먼트의 구멍 내에 증착될 수 있다. 실시형태에서, 예컨대 앵커링 부분이 요형 프로파일(re-entrant profile)을 포함하는 경우에, 제1 미세구조 엘리먼트의 층 상에 제2 미세구조 엘리먼트의 층을 형성함으로써 제1 미세구조 엘리먼트가 제2 미세구조 엘리먼트에 부착될 수 있다. 실시형태에서, 공기 또는 육불화황(sulphur hexaflouride) 등의 기체, 진공, 또는 액체에 의해 점유될 수 있고, 및/또는 제1 미세구조 엘리먼트, 제2 미세구조 엘리먼트 및/또는 열 부재가 노출될 수 있는 비-고체 체적(non-solid volume)을 형성하기 위해 희생 물질이 제거될 수 있다. 실시형태에서, 비-고체 체적은 유전 물질로 채워질 수 있고, 및/또는 절연 물질은 제1 미세구조 엘리먼트, 제2 미세구조 엘리먼트, 및/또는 열 매니저 중 어느 하나 사이에 배치될 수 있다.
예컨대 실시형태에 의하면, 열부재의 형성은 열전도성 물질의 하나 이상의 층을 증착함으로써 순차적 빌드 프로세스에서 달성될 수 있다. 실시형태에서, 열전도성 물질의 하나 이상의 층은, 예컨대 제1 미세구조 엘리먼트 및/또는 제2 미세구조 엘리먼트의 층과 실질적으로 동일 평면 내의 위치 등의 소망하는 모든 위치에 증착될 수 있다. 실시형태에서, 열전도성 물질의 하나 이상의 층은, 예컨대 제1 미세구조 엘리먼트 및/또는 제2 미세구조 엘리먼트의 하나 이상의 층으로부터 이격된 소망하는 모든 위치에 증착될 수 있다.
예컨대 실시형태에 의하면, 일부 및/또는 전체의 전송 선로 구조를 형성하기 위해 다른 모든 물질 통합 프로세스가 사용될 수 있다. 예컨대 실시형태에서, 중간 빌드(mid build)의 프로세스가 될 수 있는 트랜스퍼 본딩, 라미네이션, 픽-앤-플레이스, 증착 트랜스퍼(deposition transfer)[예컨대, 슬러리 트랜스퍼(slurry transfer)], 및/또는 기판층에 및/또는 그 위에 대한 일렉트로플레이팅이 사용될 수 있다. 실시형태에서, 트랜스퍼 본딩 프로세스는 캐리어 기판(carrier substrate)에 제1 물질을 부착하는 스텝, 물질을 패터닝하는 스텝, 패터닝된 물질을 기판에 부착하는 스텝, 및/또는 캐리어 기판을 릴리징(releasing)하는 스텝을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 라미네이션 프로세스는 물질이 기판층 및/또는 다른 모든 소망하는 층에 라미네이팅되기 전 또는 후에 물질을 패터닝하는 스텝을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 물질은 라미네이팅되기 전에 서스펜딩(suspending)하기 위해 지지 격자(support lattice)에 의해 지지될 수 있고, 이어서 층에 라미네이팅될 수 있다. 실시형태에서, 물질은 선택적으로 디스펜싱(dispensing)될 수 있다. 실시형태에서, 물질은, 예컨대 열 매니저를 동축 도파관 구조에 픽-앤-플레이싱하는 전송 선로 구조의 일부 및/또는 물질의 층을 포함할 수 있다.
예시 도 13을 참조하면, 예컨대 실시형태의 일양상에 의한 열 에너지 매니저를 포함하는 전송 선로 구조 내에 최소화된 전기적 손실이 유지될 수 있다는 것을 나타내는 그래프이다. 실시형태에서, 소멸되는 및/또는 방사되는 에너지를 최소화함으로써, 및/또는 입사되는 방향을 향하여 다시 반사되는 에너지를 최소화함으로써 손실이 최소화될 수 있다. 실시형태에 의하면, 이것은 열 점퍼가 전송 선로에 가장 가까이 있는 영역 내에서 전송 선로의 특성 임피던스를 실질적으로 보존하기 위해 하나 이상의 전기 콘덕터의 치수를 변경함으로써 달성될 수 있다. 실시형태에서, 하나 이상의 열 에너지 매니저를 포함하는 장치는, 예컨대, 라디오 주파수 신호 출력을 최대화할 수 있는 라디오 주파수 구조 등의 전기 및/또는 전자기 특성의 튜닝(tuning)을 최대화할 수 있다.
개시된 실시형태에 있어서 여기 개시된 것에 추가로 다양한 수정 및 개조가 이루어질 수 있다. 실시형태에서, 비제안적 예시로서, 전송 선로, 열 매니저, 및/또는 전송 선로 구조는 소망하는 모든 기하학적 구조, 구성, 및/또는 적합한 물질의 조합을 가질 수 있다. 예컨대 실시형태에서, 도파관 구조는 구불구불하게 될 수 있고, 열 부재는 전송 선로의 대응 영역에 맞춰지기(fit) 위해 에칭되거나 및/또는 다르게 제조될 수 있다. 예컨대 실시형태에서, 열 캡은 열 부재를 횡단하는 열 에너지의 소멸을 최대화하기 위해 형성될 수 있다. 실시형태에서, 열 캡은, 예컨대 확정된 구성에 있어서 열 부재를 통해 흐르는 열의 소멸을 최대화하기 위해 증가된 표면적을 포함할 수 있다.
전자기 에너지를 위한 동축 전송 선로에 관한 맥락으로 여기에 개시된 예시적 실시형태는, 예컨대 마이크로웨이브 및 밀리미터웨이브 장치 및/또는 레이더 시스템 내의 전기통신 산업에 적용을 발견할 수 있다. 그러나, 실시형태에서 예시적 구조 및/또는 프로세스는 압력 센서, 롤오버 센서(rollover sensor), 질량분석계, 필터, 마이크로플루이딕(microfluidic) 장치, 외과 기계, 혈압 센서, 공기 유량 센서, 보청기 센서, 이미지 안정 장치(image stabilizer), 고도 센서, 및 자동초점 센서 등의 마이크로장치를 위한 수많은 분야에서 사용될 수 있다.
따라서, 개시된 실시형태에서 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다는 것이 통상의 기술자에게 자명하게 될 것이다. 따라서, 개시된 실시형태는, 청구항의 범위 및 그 등가물 내에 있는 것이 제공되는 자명하고 분명한 수정 및 변경을 커버하는 것으로 의도된다.

Claims (23)

  1. 전송 선로 열 매니저(transmission line thermal manager)에 있어서,
    열 부재; 및
    종축(longitudinal axis) 및 서로 대향하는 제1 및 제2 단부를 갖는 동축 구조를 제공하기 위해, 2개 이상의 측면 상에서 하나 이상의 외부 콘덕터에 의해 둘러싸인 내부 콘덕터를 갖는 동축 전송 선로
    를 포함하고,
    상기 열 부재는 상기 제1 및 제2 단부의 중간 위치에서 상기 내부 콘덕터와 열 접촉하도록 배치되고, 상기 외부 콘덕터의 외측에 적어도 부분적으로 배치되며, 상기 제1 및 제2 단부의 중간 위치에서 상기 외부 콘덕터 내 개구를 통해 연장되고,
    상기 열 부재는 전기적 절연성 및 열전도성 물질을 포함하는 것인, 전송 선로 열 매니저.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열 부재는 세라믹을 포함하는 것인, 전송 선로 열 매니저.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열 부재는 알루미늄 산화물을 포함하는 것인, 전송 선로 열 매니저.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열 부재는 알루미늄 질화물을 포함하는 것인, 전송 선로 열 매니저.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열 부재는 실리콘 탄화물을 포함하는 것인, 전송 선로 열 매니저.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열 부재는 사파이어를 포함하는 것인, 전송 선로 열 매니저.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열 부재는 석영을 포함하는 것인, 전송 선로 열 매니저.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열 부재는 다이아몬드를 포함하는 것인, 전송 선로 열 매니저.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 동축 전송 선로는 적어도 3개의 측면들 상에서 상기 외부 콘덕터에 의해 둘러싸인 적어도 하나의 내부 콘덕터를 포함하는 도파관 구조를 포함하는 것인, 전송 선로 열 매니저.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 열 부재는, 상기 외부 콘덕터의 외측에 배치되며 상기 열 부재와 열 접촉하도록 배치되는 열 캡(thermal cap)을 포함하는 것인, 전송 선로 열 매니저.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열 캡은 상기 외부 콘덕터와 접촉하지 않는 것인, 전송 선로 열 매니저.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 내부 콘덕터는 상기 내부 콘덕터와 상기 외부 콘덕터 사이에 배치된 절연 물질에 의해 상기 외부 콘덕터로부터 이격되는 것인, 전송 선로 열 매니저.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 열 부재는 외부 히트 싱크(external heat sink)에 접속되는 것인, 전송 선로 열 매니저.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 내부 콘덕터와 상기 외부 콘덕터 중 적어도 하나는 신호 콘덕터인 것인, 전송 선로 열 매니저.
  15. 종축(longitudinal axis) 및 서로 대향하는 제1 및 제2 단부를 갖는 전송 선로 구조에 있어서,
    a. 외부 콘덕터;
    b. 적어도 하나의 내부 콘덕터; 및
    c. 열 부재를 포함하는 적어도 하나의 열 매니저
    를 포함하고,
    상기 열 부재는 상기 제1 및 제2 단부의 중간 위치에서 상기 내부 콘덕터와 열 접촉하도록 배치되고, 상기 외부 콘덕터의 외측에 부분적으로 배치되며, 상기 제1 및 제2 단부의 중간 위치에서 상기 외부 콘덕터 내 개구를 통해 연장되고,
    상기 열 부재는 전기적 절연성 및 열전도성 물질을 포함하는 것인, 전송 선로 구조.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전송 선로 구조는, 멀티 레이어 빌드 프로세스(multi-layer build process), 라미네이션 프로세스(lamination process), 픽-앤-플레이스 프로세스(pick-and-place process), 증착 프로세스(deposition process), 일렉트로플레이팅 프로세스(electroplating process), 또는 트랜스퍼-바인딩 프로세스(transfer-binding process), 또는 이들의 조합들을 통해 제조되는 것인, 전송 선로 구조.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 내부 콘덕터, 외부 콘덕터, 및 열 매니저 중 적어도 하나의 기하학적 구조는 신호의 전송을 최대화하도록 구성되는, 전송 선로 구조.
  18. 제17항에 있어서,
    a. 상기 내부 콘덕터의 단면적을 최소화하는 것;
    b. 상기 내부 콘덕터 및 상기 외부 콘덕터 사이의 간격을 최대화하는 것; 및
    c. 상기 열 부재의 사이즈를 최소화하는 것
    중 적어도 하나를 포함하는, 전송 선로 구조.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 신호는 1GHz보다 큰 주파수를 갖는 것인, 전송 선로 구조.
  20. 종축(longitudinal axis) 및 서로 대향하는 제1 및 제2 단부를 갖는 전송 선로 구조를 형성하는 방법에 있어서,
    a. 외부 콘덕터를 형성하는 단계;
    b. 적어도 하나의 내부 콘덕터를 형성하는 단계; 및
    c. 열 부재를 포함하는 적어도 하나의 열 매니저를 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 열 부재는 상기 제1 및 제2 단부의 중간 위치에서 상기 내부 콘덕터와 열 접촉하도록 배치되고, 상기 외부 콘덕터의 외측에 부분적으로 배치되며, 상기 제1 및 제2 단부의 중간 위치에서 상기 외부 콘덕터 내 개구를 통해 연장되고,
    상기 열 부재는 전기적 절연성 및 열전도성 물질을 포함하는 것인, 전송 선로 구조를 형성하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 전송 선로 구조는, 멀티 레이어 빌드 프로세스(multi-layer build process), 라미네이션 프로세스(lamination process), 픽-앤-플레이스 프로세스(pick-and-place process), 증착 프로세스(deposition process), 일렉트로플레이팅 프로세스(electroplating process), 또는 트랜스퍼-바인딩 프로세스(transfer-binding process), 또는 이들의 조합들을 통해 제조되는 것인, 전송 선로 구조를 형성하는 방법.
  22. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 외부 콘덕터 내 개구 및 상기 열 캡은 각각 상기 종축을 따르는 폭을 갖고, 상기 열 캡의 폭은 상기 개구의 폭 보다 작은 것인, 전송 선로 열 매니저.
  23. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 외부 콘덕터 내 개구 및 상기 열 캡은 각각 상기 종축을 따르는 폭을 갖고, 상기 열 캡의 폭은 상기 개구의 폭보다 크며 상기 외부 콘덕터의 길이보다는 짧은 것인, 전송 선로 열 매니저.


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