KR20150079649A - 대기압 기체를 밀폐시키는 구조를 가진 절연체 모듈 - Google Patents

대기압 기체를 밀폐시키는 구조를 가진 절연체 모듈 Download PDF

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Abstract

열-흡수 구성요소, 및 하나 이상의 열-발생 구성요소들을 포함한 디바이스. 적어도 하나의 열-발생 구성요소는 열-흡수 구성요소의 내부 표면에 근접하여 위치되며, 갭은 적어도 하나의 열-발생 구성요소 및 열-흡수 구성요소의 내부 표면 사이에 존재한다. 디바이스는 갭에 위치된, 대기압 기체를 밀폐시키는 절연체 구조를 포함한 절연체를 더 포함하며, 여기에서 대기압 기체는 공기보다 낮은 열 전도성을 갖는다.

Description

대기압 기체를 밀폐시키는 구조를 가진 절연체 모듈{INSULATOR MODULE HAVING STRUCTURE ENCLOSING ATOMSPHERIC PRESSURE GAS}
본 출원은, 그 개시 내용 전체가 본원에 참조로서 통합되는, “대기압 기체를 밀폐시키는 구조를 가진 절연체 모듈”이라는 제목의, 2012년 10월 26일에 출원된, 미국 정규 특허 출원 번호 제13/662,030호에 대한 우선권을 주장하며, 그것의 계속 출원이다.
랩탑 컴퓨터들 및 다른 전자 장치들에서, 내부 케이스 벽에 가까운 뜨거운 구성요소들은 종종 사용자에게 불편하거나 또는 위험할 수 있는 외부 핫스팟들을 생성한다. 다시 말해서, 전기 구성요소가 사용되고 있을 때, 전기 구성요소는 열을 발생시킬 수 있다. 이러한 전기 구성요소는 디바이스의 엔클로져에, 및 그에 의해 사용자에게 열을 전달할 수 있으며, 이것은 근본적으로 특히 금속 엔클로져의 경우에 사용자에게 불편하거나 또는 위험할 수 있는 핫스팟을 엔클로져 상에 생성한다.
국제 전기 표준 회의(International Electrotechnical Commission; IEC)는 디바이스 자체 상에서의 영역들에 대한 최대 온도 제한을 포함하는, 전기 디바이스들에 대한 표준들의 세트를 제공한다. 통상적으로, 대부분의 전자 제조사들은 IEC에 의해 제공된 최대 온도 아래로 온도를 제한함으로써 이러한 요건을 준수한다. IEC 표준의 일 특정한 예는 디바이스가 금속 표면(예로서, 쉽게 열을 전도시킨다)을 갖는다면, 금속 표면이 플라스틱 표면보다 더 낮은 온도에서 유지되어야 한다는 것을 나타낸다. 예를 들면, 가열된 금속 표면들을 갖고, 열은 뜨거운 금속 표면에 닿은 사용자에게 빨리 전달될 수 있으며; 그러므로, 금속 표면은 비교적 낮은 온도에서조차 비교적 뜨겁게 느낄 수 있다. 그러나, 전기 디바이스들에 대한 금속 표면들은 통상적으로 그것들이 뜨거운 전기 구성요소로부터 열을 빠르게 전달할 수 있고, 그에 의해 뜨거운 전기 구성요소를 보다 차갑게 유지할 수 있기 때문에 사용된다. 이와 같이, 몇몇 상황들에서, 금속 엔클로져 상에서의 핫스팟은 뜨거운 전기 구성요소 위에서 발생할 수 있다. 뿐만 아니라, 전기 구성요소(예로서, CPU)가 비디오 그래픽들을 프로세싱하는 경우에, 금속 케이스 엔클로져는 CPU의 영역에서 매우 뜨거울 수 있다.
일반적으로, 금속 케이스 엔클로져 상에서의 핫 스팟을 피하기 위해, 시스템 설계자는 뜨거운 구성요소 및 엔클로져 사이에 에어 갭을 생성할 수 있다. 에어 갭의 크기는 비교적 절연재의 유용성에 비례할 수 있으며, 예로서 뜨거운 구성요소 및 엔클로져 사이에서의 에어 갭이 클수록, 절연재는 더 양호하다. 이와 같이, 에어 갭의 크기는 디바이스의 전체 두께를 결정하기 위한 중대한 항목으로 고려될 수 있다. 상기 내용을 바탕으로, 소비자 전자 장치의 영역에서, 보다 작은 전자 디바이스들이 보다 잘 팔릴 수 있다. 반대로, 보다 부피가 큰 소비자 전자 장치는 보다 낮은 품질이라는 인식을 가질 수 있다. 그러므로, 대개 에어 갭에 영향을 미치며, 그에 의해 사용자에게 전달된 열에 영향을 미치는, 가능한 작은 전자 디바이스를 설계하기 위한 장려책이 있을 수 있다.
하나 이상의 구현들의 세부사항들은 첨부한 도면들 및 이하의 설명에 제시된다. 다른 특징들은 설명 및 도면들로부터, 및 청구항들로부터 명백해질 것이다.
일반적인 양상에서, 디바이스는 열-흡수 구성요소, 및 하나 이상의 열-발생 구성요소들을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 열-발생 구성요소는 열-흡수 구성요소의 내부 표면에 근접하여 위치되며, 갭은 적어도 하나의 열-발생 구성요소 및 열-흡수 구성요소의 내부 표면 사이에 존재한다. 디바이스는 갭에 위치된, 대기압 기체를 밀폐시키는 절연체 구조를 포함한 절연체를 더 포함하며, 여기에서 대기압 기체는 공기보다 낮은 열 전도성을 갖는다.
구현들은 다음의 특징들 중 하나 이상을, 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 열-흡수 구성요소는 디바이스의 엔클로져를 포함할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 열-발생 구성요소는 디바이스의 컴퓨터 프로세싱 유닛(CPU)을 포함할 수 있다. 상기 갭은 전도가 갭에 걸쳐 열 전달을 주도하도록 하는 크기를 가진다. 상기 절연체 구조는 3-면 씰을 가진 가요성 파우치 구조를 포함할 수 있다. 상기 절연체 구조는 4-면 씰을 가진 가요성 파우치 구조를 포함할 수 있다. 상기 절연체 구조는 제 2 트레이 구조와 결합된 제 1 트레이 구조를 포함할 수 있으며, 상기 제 1 트레이 구조 및 상기 제 2 트레이 구조의 각각은 상승 에지들을 가진 편평한 부분을 포함할 수 있다. 상기 절연체 구조는 막 재료로 커버된 트레이 구조를 포함할 수 있으며, 상기 막 재료는 비-금속 막일 수 있고, 여기에서 상기 트레이 구조는 상승 에지들을 가진 편평한 부분을 포함할 수 있다. 상기 절연체 구조는 종단 씰들을 가진 튜브 구조를 포함할 수 있다. 또한, 상기 절연체 구조의 적어도 일 부분은 상기 엔클로져에 내장될 수 있다. 상기 대기압 기체는 제논을 포함할 수 있다. 또한, 상기 대기압 기체는 헬륨 및 수소 중 적어도 하나를 갖고 주입될 수 있다. 상기 절연체 구조는 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 2차 대기압 기체를 밀폐시킬 수 있다. 상기 2차 대기압 기체는 아르곤을 포함할 수 있다. 상기 절연체 구조는 제 1 층 및 제 2 층을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 층은 가요성 고분자-계 재료를 포함하고, 상기 제 2 층은 금속-계 재료를 포함한다.
또 다른 일반적인 양상에서, 디바이스를 위한 절연체는 적어도 하나의 열-발생 구성요소 및 열-흡수 구성요소의 내부 표면 사이에 존재하는 갭 내에 맞는 크기를 가진 가요성 절연체 구조, 및 상기 가요성 절연체 구조 내에 위치된 대기압 기체를 포함할 수 있으며, 여기에서 상기 대기압 기체는 공기보다 낮은 열 전도성을 가진다.
구현들은 다음의 특징들 중 하나 이상을, 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 갭은 전도가 갭에 걸쳐 열 전달을 주도하도록 하는 크기를 가진다. 상기 절연체 국조는 3-면 씰 또는 4-면 씰을 가진 가요성 파우치 구조를 포함할 수 있다.
또 다른 일반적인 양상에서, 디바이스를 위한 절연체는 적어도 하나의 열-발생 구성요소 및 열-흡수 구성요소의 내부 표면 사이에 존재하는 갭 내에 대기압 기체를 밀폐시키기 위한 수단을 포함할 수 있으며, 상기 대기압 기체는 공기보다 낮은 열 전도성을 가진다.
구현들은 다음의 특징들 중 하나 이상을, 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 대기압 기체를 밀폐시키기 위한 수단은 3-면 씰 또는 4-면 씰을 가진 가요성 파우치 구조를 포함할 수 있다. 대기압 기체를 밀폐시키기 위한 수단은 제 2 트레이 구조와 결합된 제 1 트레이 구조를 포함할 수 있으며, 상기 제 1 트레이 구조 및 상기 제 2 트레이 구조의 각각은 상승 에지들을 가진 편평한 부분을 포함할 수 있다.
도 1은 실시예들에 따른 갭에 걸친 열 전달의 상이한 모드들을 예시한다.
도 2는 실시예에 따른 갭에 걸친 전도에 의한 열 전달을 예시한다.
도 3은 실시예에 따른 갭에 제공된 절연체 없이 엔클로져의 표면 상에서의 온도 분포를 예시한다.
도 4는 갭이 전도가 실시예에 따라 열 전달을 주도하도록 비교적 작을 때 열 전달을 감소시키는데 효과적인 갭 내에 제공된 절연체를 예시한다.
도 5a는 실시예에 따른 3-면 파우치 씰을 가진 가요성 파우치 구조를 포함한 절연체의 상면도 및 단면도를 예시한다.
도 5b는 실시예에 따른 4-면 파우치 씰을 가진 가요성 파우치 구조를 포함한 절연체의 상면도 및 단면도를 예시한다.
도 5c는 실시예에 따른 이중-트레이 구조를 포함한 절연체의 상면도 및 단면도를 예시한다.
도 5d는 실시예에 따라 막으로 커버된 단일 트레이 구조를 포함한 절연체의 상면도 및 단면도를 예시한다.
도 5e는 실시예에 따른 종단 씰을 가진 가요성 튜브 구조를 포함한 절연체의 상면도 및 단면도를 예시한다.
도 6은 실시예에 따른 엔클로져에 적어도 부분적으로 내장된 도 5d의 절연체를 예시한다.
도 7은 실시예에 따른 절연체를 갖고 및 그것 없이 엔클로져의 표면에 걸친 온도 분포를 예시한다.
도 8a는 실시예에 따른 랩탑 컴퓨터의 투시도를 예시한다.
도 8b는 실시예에 따른 절연체를 묘사한 랩탑 컴퓨터의 단면도를 예시한다.
실시예들은 전기 디바이스들에 대한 비교적 작은 갭들에 걸친 열 전달을 감소시키는데 효과적인 절연 해결책을 제공하며, 여기에서 전도는 열 전달에 관하여 복사 및 대류에 비해 우세하다. 예를 들면, 실시예들은 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 대기압 기체 또는 근-대기압 기체를 밀폐시키는 절연체 구조를 포함한 절연체를 제공할 수 있다. 절연체는 적어도 하나의 열-발생 구성요소 및 디바이스의 엔클로져의 내부 표면 사이에 존재하는 갭 내에 제공될 수 있으며, 여기에서 디바이스는 랩탑 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 스마트 폰, 또는 일반적으로 열을 발생시키는 하나 이상의 구성요소들을 가진 임의의 유형의 전기 디바이스일 수 있으며, 여기에서 사용자는 가열된 표면과 접촉할 수 있다. 일 특정 실시예에서, 대기압 기체는 제논을 포함할 수 있으며, 이것은 열 전도성 20%의 공기를 가지며 전도가 대류 및 복사에 비해 우세할 때 열 전달을 감소시키는데 효과적일 수 있다. 그러나, 실시예들은 크립톤, 냉매 가스들, 및 낮은 열 전도성(예로서, 공기보다 낮은)을 가진 다른 기체들과 같은 다른 불활성 기체들의 사용을 포함한다.
일반적으로, 실시예들은 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 대기압 기체를 폐쇄시키는 많은 상이한 유형들의 절연체 구조들, 예로서 대기압 기체를 밀폐시키기 위한 수단을 포함할 수 있다. 일 예에서, 절연체 구조(또는 대기압 기체를 밀폐시키기 위한 수단)는 기체를 하우징할 수 있는 얇은-벽 구조(예로서, 도 4 참조)를 포함할 수 있다. 보다 상세한 실시예에서, 절연체 구조(또는 대기압 기체를 밀폐시키기 위한 수단)는 주스 컨테이너(예로서, 케첩/머스터드 1인분 파우치)와 유사한 가요성 고분자 또는 고분자-금속 파우치와 같은 3-면 씰(예로서, 도 5a 참조)을 가진 가요성 파우치 구조일 수 있다. 다른 형태들은 4-면 씰(예로서, 도 5b 참조), 이중 트레이 구조(예로서, 도 5c 참조), 막/포일로 커버된 트레이 구조(예로서, 도 5d 참조), 및 치약 케이싱과 유사한 종단 씰들을 가진 튜브 구조(예로서, 도 5e 참조)를 가진 가요성 파우치 구조를 포함할 수 있다. 또한, 절연체는 엔클로져로 적어도 부분적으로 내장될 수 있다(예로서, 도 6 참조). 전기 디바이스로 구체화될 때, 이들 유형들의 절연체들은 전도가 복사 및 대류에 비해 우세할 때 열 전달을 감소시키기 위해 비교적 작은 갭들에 걸쳐 양호한 절연을 제공할 수 있다(예로서, 도 7 참조). 이들 및 다른 특징들이 이하에 추가로 설명된다.
도 1은 실시예에 따른 갭에 걸친 열 전달의 상이한 모드들을 예시한다. 일반적으로, 열 전달은 복사, 전도, 자연 대류, 및/또는 강제 대류를 통해 성취될 수 있다. 예를 들면, 비교적 높은 온도(T1)를 가진 열-발생 구성요소(102)는 복사, 전도, 자연 대류, 및/또는 강제 대류를 통해 비교적 더 낮은 온도(T2)를 가진 열-흡수 구성요소(104)로 갭(103)을 통해 열을 전달할 수 있다. 열-발생 구성요소(102)는 구성요소 자체의 동작으로 인해 열을 발생시킬 수 있는 임의의 유형의 구성요소일 수 있다. 전기 디바이스들의 맥락에서, 열-발생 구성요소(102)는 컴퓨터 프로세싱 유닛(CPU) 또는 일반적으로 전기 디바이스 내에서 이용될 때 열을 발생시키는 임의의 유형의 구성요소를 포함할 수 있다. 열-흡수 구성요소(104)는 열을 흡수시킬 수 있는 임의의 유형의 구성요소일 수 있다. 전기 디바이스들의 맥락에서, 열-흡수 구성요소(104)는 열-발생 구성요소(102)를 하우징할 수 있는 케이스 또는 엔클로져일 수 있다. 예를 들면, 열-흡수 구성요소(104)는 여러 개의 전기 구성요소들을 하우징하는 금속 또는 비-금속 케이스일 수 있다.
또한, 열-발생 구성요소(102)는 열-흡수 구성요소(104)의 온도(T2)보다 높은 온도(T1)를 포함할 수 있다. 물론, 열-발생 구성요소(102)에 의해 발생된 열은, 이하에 추가로 설명되는 바와 같이, 복사, 전도, 자연 대류, 및/또는 강제 대류를 통해, 보다 낮은 온도 구성요소, 예로서 열-흡수 구성요소(104)로 전달할 수 있다.
일반적으로, 복사에 의한 열 전달은 열 방출 몸체(예로서, 열-발생 구성요소(102)) 및 하나 이상의 냉각기 주변 영역들(예로서, 열-흡수 구성요소(104)) 사이에서의 차이들에 의해 구동되며, 이것은 검은색 몸체 방출들로부터 도출되는 전자기 복사로부터 열을 흡수할 수 있으며, 여기에서 방출들은 열-발생 구성요소(102)의 절대 온도의 함수일 수 있다. 방사율=1(예로서, 완전한 검은색 몸체 복사)을 갖고, 공기를 통한 전도는 갭(103)이 대략 3.7mm보다 작을 때 갭(103)에서 우세하며, 방사율이 감소함에 따라, 이러한 크로스오버 포인트는 비례해서 증가한다.
전도에 의한 열 전달은 재료의 열 전도성에 비례하는 레이트로 액체, 기체, 또는 고체와 같은 재료 자체를 통한 열의 전달이며, 이것은 다이아몬드, 구리, 및 알루미늄과 같은 재료들에 대해 비교적 높으며, 액체 또는 기체 재료들에 대해 더 낮을 수 있다. 다른 방식으로 말하자면, 전도에 의한 열 전달은 갭의 재료를 통한 열의 전달이며, 이것은 공기 또는 임의의 유형의 기체, 액체, 또는 고체일 수 있다.
대류에 의한 열 전달은 유체들(예로서, 기체들, 액체들)의 움직임에 의해 하나의 곳에서 또 다른 곳으로의 열의 전달이다. 특히, 강제 대류는 메커니즘, 또는 유체 모션이 팬(fan)과 같은 외부 소스에 의해 발생되는 수송의 유형이다. 반대로, 자연 대류(또한 자유 대류로서 불리우는)에 의한 열 전달은, 열-발생 구성요소(102), 및 유체의, 밀도 및 그에 따른 상대적인 부력에 영향을 미치는 열-흡수 구성요소(104) 사이에서의 온도 차들로 인해 발생한다. 대류 셀들은 몸체 내에서의 밀도 차들로 인해 형성되며, 여기에서 몸체를 냉각시키는 유체의 순환된 패턴이 있다. 특히, 열 소스를 둘러싸는 유체는 열을 수신하고, 덜 밀집하며 상승하게 되며, 그 후 주위의, 냉각기 유체는 그 후 그것을 교체하기 위해 이동한다. 예를 들면, 유체의 밀도는 자연 대류 흐름을 유도할 수 있는, 체적 팽창 때문에 온도가 증가함에 따라 감소한다. 그러나, 이것은 이하에 설명되는 바와 같이, 구성요소들의 구성에 의존한다.
예를 들면, 공기에서의 평행 수평 판들(예로서, 보다 뜨거운 판이 최상부 상에 있는) 사이에서의 자연 대류에 대하여, 이러한 구성은 보다 가벼운 유체가 이미 냉각기 위에서 보다 무거운 유체이기 때문에 본질적으로 안정된다. 이러한 시스템은 평형의 상태로부터 벗어나려는 경향이 없으며, 판들 사이에서의 임의의 열 전달은 전도를 통해 성취될 것이다. 공기에서의 평행 수직 판들 사이에서의 자연 대류에 대하여, 갭(103)은 문제를 시작하기 위해 자연 대류에 대해 대략 10mm이어야 한다. 예를 들면, 대류 셀들은 갭(103)이 10mm 미만일 때 형성할 수 없다. 이와 같이, 전도 및 복사는 갭(103)의 크기가 10mm 미만일 때 구성요소로부터 케이스로의 대류에 비해 우세할 것이며, 전도는 갭(103)의 크기가 3.7mm 미만일 때 구성요소로부터 케이스로의 대류 및 복사에 비해 우세할 것이다.
1mm 갭들(랩탑 컴퓨터들 또는 다른 전기 디바이스들에서 공통적인)에 대해, 전도는 또한 복사 및 대류에 비해 열 전달을 주도한다. 이와 같이, 여기에 논의된 바와 같이, 전도가 복사 및 대류에 비해 우세할 때 갭(103)의 크기는 대략 3.7mm 미만의 임의의 크기일 수 있으며, 가끔 소형 갭으로서 불리울 수 있다. 또한, 본 발명자는 도 2에 대하여 논의된 바와 같이, 갭(103)의 크기가 갭(103)에 걸친 전도 열 흐름의 양에 영향을 미친다는 것을 인지하고 있다.
도 2는 실시예에 따른 갭(103)에 걸친 전도에 의한 열 전달을 예시한다. 이 예에서, 열-발생 구성요소(102)는 CPU를 포함할 수 있으며, 열-흡수 구성요소(104)는 CPU를 하우징하는 엔클로져를 포함할 수 있다. 제 1 갭(103-1)은 열-발생 구성요소(102)의 구성요소(또는 부분) 및 엔클로져의 내부 표면(106) 사이에 존재할 수 있으며, 제 1 갭(103-1)보다 작은 제 2 갭(103-2)은 CPU 부분 및 열-흡수 구성요소(104)의 내부 표면(106) 사이에 존재할 수 있다. 비교적 더 큰 전도 열 흐름은 제 2 갭(103-2)에 걸쳐 존재할 수 있으며, 비교적 더 작은 전도 열 흐름은 제 1 갭(103-1)에 걸쳐 존재할 수 있다. 이와 같이, 제 2 갭(103-2)에 걸쳐 전달된 열은 핫스팟(107)을 야기할 수 있으며, 이것은 사용자가 접촉할 수 있는 엔클로져의 외부 표면(109) 상에서의 비교적 뜨거운/따뜻한 영역이다. 엔클로져(예로서, 열-흡수 구성요소(104))로 전달된 열은 그 뒤에 자연 대류를 통해 주위의 주변 공기로 전달될 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 갭(103)에 제공된 절연체 없이 열-흡수 구성요소(104)의 외부 표면(109) 상에서의 온도 분포(108)를 예시한다. 예를 들면, 온도 분포(106)는 열-흡수 구성요소(104)의 외부 표면(109)에 걸친 온도에서의 차이를 도시하며, 이것은 갭(103)이 더 작은 핫스팟(107)의 영역을 향해 증가한다.
절연체는 요구되는 것보다 더 많은 양의 열이 존재할 때 열 전달의 양을 감소시키기 위해 갭(103)에 제공될 수 있다. 그러나, 상기 입증된 바와 같이, 갭(103)의 크기는 열 전달의 유형(예로서, 전도, 대류, 또는 복사)에 영향을 미치며, 이것은 열 전달에 대응하기 위해 사용된 절연재의 유형에 영향을 미친다. 일 예에서, 금속 표면에 의해 둘러 싸여진 하드 진공은 절연체로서 제공될 수 있으며, 이것은 대류 및 전도를 제거하는데 효과적이다. 그러나, 진공을 갖고 절연시키는 문제는 임의의 종류의 플랫 애플리케이션을 위해, 대기압은 컨테이너 벽들을 붕괴시키려는 경향이 있다는 것이다. 이것은 포스트들 또는 기둥들에 의해 대응될 수 있지만, 포스트들 또는 기둥들은 통상적으로 결국 주요 열 누설이 되며, 진공 절연체의 성능을 감소시킨다.
비교적 더 큰 갭들을 위해, 유리섬유와 같은 절연재를 부가하는 것은 유리섬유가 형성하기 위한 대류 셀들의 능력을 해체시키며, 그에 의해 대류에 의한 열 전달을 방지하기 때문에 비교적 효과적이다. 이와 같이, 보다 큰 갭들을 갖고, 유리섬유 또는 저 밀도 스티렌 폼, 또는 우레탄 폼들과 같은 절연재는 그것들이 대류에 의한 열 전달을 감소시키기 때문에 유용하다. 이들 유형들의 절연체들은 대류/복사에 의한 열 전달을 방지하는데 효과적이지만, 그것들은 여전히 절연재를 채우는 갭들을 통한, 및 그 후 절연 재료 자체를 통한 전도 흐름을 허용한다. 대부분의 고체들은 기체들과 비교하여 더 높은 열 전도성을 갖기 때문에, 종래의 절연체들은 통상적으로 주로 기체인 성긴 유리섬유 또는 에어로겔과 같은 저 밀도 재료를 사용한다. 또한, 복사에 의한 열 전달을 감소시키는 것에 관하여, MLI(다-층 절연)과 같은 해결책들이 이용되어 왔다. MLI는 진공들에서의 절연의 목적들을 위해 또는 큰 온도 차들(예로서, 몇몇 외국 자동차 언더-후드 애플리케이션들)을 갖고 매우 작은 갭들에서 많은 층들의 반사성 재료로 이루어질 수 있다.
그러나, 갭들이 대략 3.7mm 미만과 같이 매우 작을 때 어려움이 증가하며, 갭들이 대략 1mm 이하와 같이 훨씬 더 작을 때 증가한다. 일반적으로, 랩탑 컴퓨터들, 개인용 컴퓨터들, 및 스마트 폰들과 같은 전기 디바이스들 내에서, 보다 작은 갭들(예로서, >1mm)이 보다 작고 가느다란 디바이스들을 생성하는 시장 압력들로 인해 보다 더 일반적이다. 이러한 맥락에서, 작은 갭들을 위해, 대류 셀들은 형성할 수 없다. 그러므로, 대류에 의한 열 전달을 방지하는 것은 더 이상 중요하지 않다. 근본적으로, 작은 갭은 침체 공기를 포함하며, 갭(103)에서의 침체 공기의 적어도 일 부분이 고체와 같은 절연체에 의해 교체된다면, 그것은 고체-기반 절연체가 공기보다 더 높은 열 전도성을 갖기 때문에 문제들을 더 악화시킨다. 그러므로, 폼 및/또는 유리섬유를 갖고 작은 갭들을 절연시키는 것은 갭(103)에 걸친 열 전달을 감소시키는데 효과적이지 않을 것이다. 이와 같이, 갭(103)에서 절연체로서 사용하기 위해 고체 기반 재료를 배치하는 대신에, 실시예들은 이하에 추가로 논의되는 바와 같이, 절연체로서의 사용을 위해 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 대기압 기체를 밀폐시키는 절연체 구조를 제공하는 것을 포함한다.
도 4는 갭(103)이 실시예에 따라 전도가 열 전달을 주도하도록 비교적 작을 때 열 전달을 감소시키는데 효과적인 갭(103) 내에 제공된 절연체(110)를 예시한다. 예를 들면, 갭(103)에 위치된, 절연체(110)는 하나 이상의 대기압 기체들(116)을 밀폐시키는 절연체 구조(114)를 포함할 수 있으며, 여기에서 하나 이상의 대기압 기체들(116)은 공기보다 낮은 열 전도성을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 대기압 기체(116)는 제논을 포함할 수 있으며, 이것은 열 전도성 20%의 공기를 가지며 전도가 대류 및 복사에 비해 우세할 때 열 전달을 감소시키는데 효과적일 수 있다. 그러나, 실시예들은 크립톤, 냉매들, 및 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 다른 기체들과 같은 다른 불활성 기체들의 사용을 포함한다. 일반적으로, 절연체 구조(114)는 기체를 하우징할 수 있는 컨테이너일 수 있으며, 여기에서 컨테이너는 두께(폭)를 가진다. 이와 같이, 랩탑 컴퓨터(도 8에 대하여 보다 상세히 도시된)와 같은 전기 디바이스를 갖고 이용될 때, 절연체(110)는 국소적 열 전달을 감소시키고, 국소화된 열스팟들을 감소시키며, 사용자 경험을 개선할 수 있다. 그러나, 절연체(110)는 평면 소스(예로서, 열-발생 구성요소(102) 및 열 싱크(예로서, 열-흡수 구성요소(104))가 갭에 걸쳐 만나는 임의의 애플리케이션에 적용될 수 있다. 일 예에서, 절연체(110)는 엔클로져 내에서의 임의의 종류의 열-민감 구성요소를 보호할 수 있다.
이하에 추가로 설명되는 바와 같이, 절연체(110)는 제논과 같은 일 유형의 대기압 기체(116)로 채워질 수 있거나, 또는 제논 및 아르곤과 같은 다수의 유형들의 대기압 기체들(116)을 포함할 수 있다는 것이 주의된다. 또한, 절연체(110)(시간에 걸쳐)는 또한 이하에 추가로 논의되는, 절연체 구조(114)로 침투한, 다른 유형들의 기체들을 포함할 수 있다는 것이 주의된다.
절연체 구조(114)는 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 대기압 기체(116)를 밀폐시키도록 배열되는 단일 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 절연체 구조(114)는 예를 들면, 고분자 또는 고분자-금속 계 재료와 같은 가요성 재료, 또는 스틸 또는 알루미늄과 같은 금속-계 재료를 포함할 수 있다. 또한, 절연체 구조(114)는 고분자 또는 고분자-금속 계 재료의 하나 이상의 층들 및 금속-계 재료의 하나 이상의 층들과 같은 복수의 층들을 포함할 수 있다. 몇몇 예들에서, 층들 중 하나 이상은 공동이 구조 내부에 존재하도록 실링재를 사용하여 자체 또는 또 다른 층에 결합될 수 있으며, 여기에서 공동은 그 후 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 대기압 기체(116)로 채워진다.
절연체 구조(114)의 폭에 대하여, 이상적으로 절연체 구조(114)를 구성하는 재료(들)는 0 두께를 가지며, 예로서 모든 공간은 대기압 기체(116)를 위해 예약된다. 일반적으로, 절연체 구조(114)를 구성하는 재료(들)는 대기압 기체(116)보다 높은 열 전도성을 갖기 때문에, 재료(들)는 대응하는 두께(폭)만큼 갭을 감소시키는 열 단락-회로로 고려될 수 있다. 1mm 미만의 길이를 가진 갭(103)에 대해, 재료(들)의 두께가 중요하며, 일 실시예에서, 절연체 구조(114)의 두께는 전도가 복사 및 대류에 비해 우세할 때 열 전달을 감소시키는데 효과적이도록 12 내지 120 마이크론들의 범위에 있을 수 있다.
또한, 또 다른 실시예에 따르면, 절연체 구조(114)는 예를 들면, 제논(및 아르곤)과 같은 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 하나 이상의 대기압 기체들(116)뿐만 아니라, 헬륨 또는 수소와 같은 가벼운 기체(117)를 또한 포함할 수 있다. 말로는, 제논으로 채워진 또는 다른 기체로 채워진 절연체 구조(114)는 비교적 작은 양의, 헬륨 또는 수소와 같은 가벼운 기체(117)를 갖고 주입될 수 있다. 여기에 논의된 제논 또는 다른 대기압 기체들과 대조적으로, 헬륨 및 수소는 비교적 높은 열 전도성을 가지며, 이것은 공기의 것의 6배일 수 있다. 이와 같이, 이 기술분야의 숙련자는 절연체 구조(114)에 가벼운 기체(117)를 포함하는 것이 직관에 반대한다는 것을 고려할 수 있으며, 이것은 전도가 대류 및 복사에 비해 우세할 때 갭(103)에 걸친 열 전달을 방지하도록 설계된다. 예를 들면, 가벼운 기체(117)의 포함은 사실상 열 전도성을 증가시키며 그것을 감소시키지 않는다.
그러나, 제논 및/또는 여기에 논의된 다른 대기 기체들을 포함한 가벼운 기체(117)의 절연체 구조(114)로의 포함은 사람이 매우 용이한 방식으로 절연체 구조(114)의 누설을 검출하도록 허용한다. 예를 들면, 헬륨 또는 수소는 그것이 매우 쉽게 빠져 나가는 속성을 가지며, 측정 가능한 레이트로 고체 금속들을 통해 전달할 것이다. 특히, 질량 분석계 헬륨 누설 검출기들은 헬륨/수소로 채워진 용기의 바깥쪽으로 진공을 적용하고, 그 후 개개의 분자들 또는 원자들을 검출하기 위해 질량 분석계 헬륨 누설 검출기를 사용함으로써 극소량들의 헬륨/수소 누설을 검출하기 위해 개발되어 왔다. 이와 같이, 실시예에 따르면, 특정 퍼센티지의 가벼운 기체(117)가 절연체 구조(114)를 갖고 하나 이상의 비-파괴 테스트들을 수행하기 위해, 및 절연체 구조(114)가 적절한 양의 대기압 기체(116)를 포함하는지를 결정하기 위해 절연체 구조(114)로 주입될 수 있다.
일 특정한 실시예에서, 대기압 기체(116)에는 중량으로 가벼운 기체(117)의 대략 2%와 같은 가벼운 기체(117)가 의도적으로 첨가될 수 있다. 2%의 가벼운 기체(117)는 대략 20%만큼 대기압 기체(116)의 열 전도성을 증가시킬 수 있다. 그러나, 가벼운 기체(117)는 비교적 더 쉽게 빠져 나가기 때문에, 실시예들의 절연체(110)는 사실상 가벼운 기체(117)가 시간에 걸쳐 절연체 구조(114)로부터 사라짐에 따라 절연체(110)의 수명에 걸쳐 개선할 것이다. 또한, 가벼운 기체(117)의 포함은 생산 라인의 끝에서 절연 재료에 대한 누설 테스트를 수행하기 위한 효과적인 메커니즘을 제공할 수 있다.
상기 표시된 바와 같이, 절연체 구조(114)는 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 다수의 유형들의 대기압 기체들(116)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 절연체 구조(114)는 1차 대기 기체(116)(예로서, 제논) 외에 2차 대기압 기체(예로서, 아르곤)를 포함할 수 있다. 이러한 2차 대기압 기체는 아르곤 또는 유사한 유형의 기체를 포함할 수 있으며, 이것은 1차 대기압 기체(제논)보다 높은 투과율을 가진다. 또한, 2차 대기압 기체의 투과율은 절연체 구조(114)의 바깥쪽에 있는 기체들의 투과율과 유사할 수 있다(예로서, 질소 및/또는 산소와 유사한 투과율). 그러나, 2차 대기압 기체의 열 전도성은 기체 혼합물의 전체 열 전도성(예로서, 공기보다 낮은)에 대한 과도한 효과를 갖지 않도록 충분히 낮을 수 있다. 특정한 기체의 투과는 배리어의 각각의 측면 상에서의 부분적인 압력에 의해 구동된다. 특정한 기체는, 총 압력에 관계없이, 보다 높은 부분 압력을 가진 영역으로부터 보다 낮은 부분 압력의 영역으로 이동한다. 이것은 풍선의 안 및 바깥쪽에서의 총 압력이 매우 유사할지라도 헬륨으로 채워진 라텍스 풍선이 빠르게 수축하는 이유이다.
예를 들면, 1차 대기압 기체(116)가 제논이라고 가정하면, 제논은 비교적 큰 분자를 가지며, 이것은 절연체 구조(114)를 통한 낮은 투과율을 가진다. 다시 말해서, 제논은 절연체 구조(114) 내에 계속 있으려는 경향이 있으며, 구조 바깥쪽으로 누설하지 않는다. 그러나, 산소 및 질소와 같은 다른 기체들은 절연체 구조(114)로 침투할 수 있으며(예로서, 산소 및 질소는 보다 작은 분자를 가지며 절연체 구조(114)로 침투할 수 있다), 절연체 구조(114)의 크기를 증가시키며 구조가 팽창하게 할 수 있다. 절연체 구조(114)의 확대된 크기는 주변 구성요소들과 인터페이스할 수 있다. 예를 들면, 시간에 걸쳐, 절연체 구조(114)는 특대 파우치(예로서, 산소 및/또는 질소의 부가로 인해 증가된 크기)를 야기할 수 있으며, 이것은 디바이스 또는 디바이스 내에서의 다른 구성요소들의 동작에 영향을 미칠 수 있다.
이와 같이, 실시예들에 따르면, 절연체 구조(114)는 제논(및 아마도 가벼운 기체(117))을 포함할 수 있지만, 또한 공기보다 낮은 열 전도성(예로서, 약 50% 이하, 그러나 제논보다 높은) 및 질소 및 산소와 유사한 투과율을 가진 아르곤과 같은 2차 대기압 기체를 포함할 수 있다. 그러므로, 절연체(110)는 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 두 개의 유형들의 대기압 기체들을 포함할 수 있다. 그러나, 2차 대기압 기체(예로서, 아르곤)는 제논(또는 임의의 다른 유사한 대기압 기체(116))보다 높은 열 전도성을 가질 수 있지만, 여전히 갭(103)에 걸친 열 전달을 감소시키는데 효과적이도록 충분히 높을 수 있다. 뿐만 아니라, 2차 대기압 기체는 제논보다 높으며, 아마도 산소 및/또는 질소와 유사한 투과율을 가질 수 있다. 그 결과, 산소 및/또는 질소가 절연체 구조(114)로 침투함에 따라, 2차 대기압 기체(예로서, 아르곤)는 절연체 구조(114) 밖으로 침투하며, 그에 의해 대략 동일한(또는 상당히 유사한) 크기로 절연체 구조(114)를 유지한다.
도 5a 내지 도 5e는 다수의 상이한 실시예들에 따라 대기압 기체(116)를 밀폐시키는 절연체 구조(114)를 가진 절연체(110)를 예시한다. 도 5a 내지 도 5e는 절연체 구조(114)의 특정 실시예들을 예시하지만, 실시예들은 대기압 기체(116)를 밀폐시키는 임의의 유형의 구조, 예로서 도 4의 일반적인 절연체 구조를 포함할 수 있다.
일 예에서, 도 5a는 실시예에 따른 3-면 파우치 씰을 가진 가요성 파우치 구조를 포함한 절연체(110a)의 상면도 및 단면도를 예시한다. 가요성 파우치 구조는 소스 컨테이너(예로서, 케첩/머스터드 1인분 파우치)와 유사한 “파우치”로 배열되는 고분자 또는 고분자-금속 재료를 포함할 수 있으며, 이것은 실링재(126)를 사용하여 3-면들을 따라 가열 밀봉된다. 도 5a의 좌측 부분은 가요성 파우치 구조의 상면도를 예시하며, 도 5a의 우측 부분은 단면 라인(A-A)에 걸쳐 취해진 단면도를 예시한다. 이 예에서, 고분자 또는 고분자-금속 재료의 단일 부분(127)은 반으로 접힐 수 있으며, 실링재(126)는 파우치 구조를 밀봉하고, 그에 의해 파우치를 생성하도록 절연체(110a)의 가열-밀봉 영역(122)의 3-면들을 따라 사용된다. 실링재(126)는 접착제, 납땜, 또는 고분자, 고분자-금속, 또는 금속 재료를 밀봉하는데 효과적인 이 기술분야에 알려진 임의의 유형의 실링재를 포함할 수 있다. 씰들의 파열 강도는 시스템이 단단한 표면 상에 떨어지게 될 때 과도 과압을 견디기에 충분히 강할 수 있다. 그 결과, 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 하나 이상의 대기압 기체들(116), 예로서 제논, 아르곤, 뿐만 아니라 가능하게는 가벼운 기체(117)로 채워진 가요성 파우치 구조 내부에서의 공동(124)이 나간다.
실시예에 따르면, 가요성 파우치 재료는 인쇄 가능한 고분자 외부-층, 알루미늄 층, 내부 고분자 층, 및 하나 이상의 부착 또는 가열-밀봉 층들과 같은 복수의 층들을 포함할 수 있다. 가요성 파우치 구조는 복수의 층들을 가열 밀봉하며, 가요성 파우치 구조의 3-면들을 밀봉하고, 그에 의해 1인분 머스터드 패키지와 유사한 3-면 씰을 가진 가요성 파우치 구조를 생산하는 기계를 통해 가요성 파우치 재료의 연속 롤들을 배치함으로써 형성될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 가요성 파우치 재료는 고분자 또는 고분자-계 층 및 금속, 유리, 또는 세라믹과 같은 배리어 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 고분자 또는 고분자-계 층은 절연 층에 사용된 대기압 기체(116)에 매우 침투 가능하며 일반적으로 기체들에 침투 가능한 것으로 고려될 수 있다. 이와 같이, 패키지를 통해 침투하기 위한 대기압 기체(116)의 능력을 감소시키기 위해, 패키지 막은 금속, 유리, 또는 세라믹으로부터 개발되는 배리어 층을 통합한다. 금속들, 유리들, 및 세라믹들은 일반적으로 기체들에 침투 가능하지 않은 것으로 고려된다. 일 특정한 실시예에서, 배리어 층은 알루미늄 포일의 얇은 층을 포함할 수 있으며, 여기에서 알루미늄 포일의 두께는 여전히 절연체 구조(114)가 가요성이도록 허용한다(예로서, 두께가 7 마이크론들 내지 25 마이크론들의 범위에서). 또 다른 실시예에서, 배리어 층은 유리 또는 세라믹 또는 이산화규소 층을 포함할 수 있다. 그러나, 유리 또는 세라믹 또는 이산화규소 층 접근법에서, 이러한 층은 균열되려는 경향이 있으며, 이것은 기체가 유리 또는 세라믹 또는 이산화규소 재료를 겪지 않고 막에서의 균열들을 통과하도록 허용하며, 그 후 이들 누설들은 절연체 구조(114)의 밖으로 기체의 수송을 주도한다.
도 5b는 실시예에 따른 4-면 씰을 가진 가요성 파우치 구조를 포함한 절연체(110b)의 상면도 및 단면도를 예시한다. 절연체(110b)의 가요성 파우치 구조는 절연체(110a)를 참조하여 상기 설명된, 가요성 파우치 재료를 포함할 수 있다. 그러나, 가요성 파우치 재료는 실링재(126)를 사용하여 4-면들을 따라 밀봉된다. 도 5b의 좌측 부분은 4-면 씰을 가진 파우치 구조의 상면도를 예시하며, 도 5b의 우측 부분은 단면 라인(B-B)에 걸쳐 취해진 단면도를 예시한다. 이 예에서, 가요성 파우치 재료의 두 개의 부분들(예로서, 제 1 부분(133-1) 및 제 2 부분(133-2))은 파우치 구조를 밀봉하고, 그에 의해 파우치를 생성하도록 절연체(110b)의 가열-밀봉 영역(130)의 4개의 측면들을 따라 실링재(126)를 사용하여 함께 밀봉될 수 있다. 그 결과, 파우치 구조 내에서의 공동(132)이 존재하며, 이것은 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 하나 이상의 대기압 기체들(116), 예로서, 제논, 아르곤, 뿐만 아니라 가능하게는 가벼운 기체(117)로 채워진다.
절연체(110a) 및 절연체(110b)는 예로서, 사용자와 접촉할 수 있는 핫스팟을 생성하는 비교적 많은 양의 열을 발생시키는 열-발생 구성요소(102)와 같은, 특정된 영역에 대한 절연을 제공하기 위해 절연체들로서 이용될 수 있다.
도 5c는 실시예에 따른 이중-트레이 구조를 포함한 절연체(110c)의 상면도 및 단면도를 예시한다. 예를 들면, 도 5c의 좌측 부분은 이중-트레이 구조의 상면도를 예시하며, 도 5c의 우측 부분은 단면 라인(C-C)에 걸쳐 취해진 단면도를 예시한다. 이 예에서, 제 1 트레이 구조(135-1) 및 제 2 트레이 구조(135-2)는 공동(134)이 제 1 트레이 구조(135-1) 및 제 2 트레이 구조(135-2) 사이에 존재하도록 함께 결합될 수 있으며, 여기에서 공동(134)은 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 하나 이상의 대기압 기체들(116)(및 가능하게는 가벼운 기체(117))로 채워진다. 제 1 트레이 구조(135-1) 및 제 2 트레이 구조(135-2)는 실링재(139)와 함께 결합될 수 있다. 실링재(139)는 예를 들면, 실링재(126)에 대하여 실링재들의 유형, 또는 납땜 용접을 포함할 수 있다. 제 2 트레이 구조(135-2)는 제 1 트레이 구조(135-1)에 대칭일 수 있으며, 그 역 또한 마찬가지이다.
뿐만 아니라, 제 1 트레이 구조(135-1) 및 제 2 트레이 구조(135-2)의 각각은 상승 에지들을 가진 편평한 부분을 포함할 수 있다. 또한, 제 1 트레이 구조(135-1) 및 제 2 트레이 구조(135-2)의 각각은 알루미늄, 스테인리스 스틸, 구리, 또는 다른 금속들로, 또는 금속 및 고분자 복합 막들로 구성될 수 있으며, 이것은 트레이로서 구성될 수 있다. 일 예에서, 제 1 트레이 구조(135-1) 및 제 2 트레이 구조(135-2)의 각각의 두께는 일반적으로 25 마이크론들 내지 100 마이크론들의 범위에 있을 수 있다. 또한, 트레이 구조에서의 금속의 두께가 너무 얇다면, 금속은 대기압 기체(116)가 빠져나가도록 허용하는, 복수의 핀 홀들을 포함할 수 있다는 것이 주의된다.
도 5d는 실시예에 따라 막(138)으로 커버된 단일 트레이 구조(137)를 포함한 절연체(110d)의 상면도 및 단면도를 예시한다. 도 5d의 좌측 부분은 절연체(110d)의 상면도를 예시하며, 도 5d의 우측 부분은 라인(D-D)에 걸쳐 취해진 단면도를 예시한다. 일 실시예에서, 막(138)은 임의의 유형의 플라스틱 재료와 같은 비-금속 막일 수 있다. 대안적으로, 막(138)은 예를 들면, 알루미늄 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속 포일일 수 있다. 제 1 및 제 2 트레이 구조들(135)과 유사하게, 단일 트레이 구조(137)는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리, 또는 다른 금속 트레이, 또는 상승 에지들을 가진 편평한 부분으로서 배열되는 금속-고분자 합성물을 포함할 수 있다. 그러나, 이 실시예에서, 단지 단일 트레이 구조(137)만이 사용된다. 막(138)은 공동(136)이 막(138) 및 단일 트레이 구조(137) 사이에 존재하도록 실링재(139)를 사용하여 단일 트레이 구조(137)에 가열-밀봉될 수 있으며, 여기에서 공동(136)은 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 하나 이상의 대기압 기체들(116), 뿐만 아니라 가능하게는 가벼운 기체(117)로 채워진다.
도 5e는 실시예에 따른 종단 씰들(140)을 가진 가요성 튜브 구조(144)(예로서, 치약 튜빙과 유사한)를 포함한 절연체(110e)의 상면도 및 단면도를 예시한다. 도 5e의 좌측 부분은 절연체(110e)의 상면도를 예시하며, 도 5e의 우측 측면은 단면 라인(E-E)에 걸쳐 취해진 단면도를 예시한다. 이 예에서, 튜빙 구조(144)는 원형 형태로 배열되는 고분자 또는 고분자-금속 재료와 같은 가요성 튜브 재료를 포함할 수 있으며, 여기에서 튜빙 내부에, 처음에 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 대기압 기체(116)로 채워진 원형 공동(142)이 존재한다. 튜빙 구조(144)의 양쪽 종단들은 절연체(110E)의 상면도에 대하여 도시된 바와 같이 실링재(126)를 갖고 밀봉된다. 튜브는 갭(103) 내에 맞추기 위해 가동 중에 편평해질 수 있다.
도 6은 실시예에 따라 열-흡수 구성요소(예로서, 엔클로져)로 적어도 부분적으로 내장된 도 5d의 절연체(110d)를 예시한다. 예를 들면, 도 6에서, 절연체(110d)는 디바이스의 엔클로져로 적어도 부분적으로 내장될 수 있다. 특히, 단일 트레이 구조(137)는 열-흡수 구성요소(104), 예로서 디바이스의 엔클로져로 내장될 수 있다. 막(138)은 단일 트레이 구조(137)를 밀폐시키는, 열-흡수 구성요소(104)의 표면 위에 제공될 수 있다. 도 5c의 절연체(110c)는 유사한 방식으로 배열될 수 있으며, 예로서 제 1 트레이 구조(135-1) 및 제 2 트레이 구조(135-2) 중 하나의 적어도 일 부분이 엔클로져로 내장될 수 있다는 것이 또한 주의된다.
도 7은 실시예에 따른 절연체(110)를 갖고 및 절연체 없이 열-흡수 구성요소(104)의 표면에 걸친 온도 분포(150)를 예시한다. 예를 들면, 도 7에서, 절연체(110)는 열-발생 구성요소(102) 및 열-흡수 구성요소(104) 사이에 존재하는 갭(103) 내에 제공된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 절연체(110)는, 갭(103)이 전도가 복사 및 대류에 비해 열 전달을 주도하도록 충분히 작을 때, 열-흡수 구성요소(104)의 표면 상에서 피크 온도를 감소시키는데 효과적이다. 반대로, 실시예들의 절연체(110) 없이, 공기로 갭(103)을 채우는 것은 핫스팟의 영역에서 보다 높은 표면 온도를 야기할 수 있다.
도 8a는 랩탑 컴퓨터(200)의 투시도를 예시하며, 도 8b는 실시예에 따라 단면 라인(F-F)에 걸쳐 취해진 랩탑 컴퓨터(200)의 단면도를 예시한다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 랩탑 컴퓨터(200)는 디스플레이(202), 키보드 부분(204), 및 하나 이상의 CPU들(206)을 가진 회로 보드(208)를 하우징한 엔클로져(210)를 포함할 수 있다. 엔클로져(210)는 열-흡수 구성요소(104)로 고려될 수 있으며, 하나 이상의 CPU들(206)은 이전 도면들의, 열-발생 구성요소(102)로 고려될 수 있다. 갭은 하나 이상의 CPU들(206) 및 엔클로져(210)의 내부 표면 사이에 존재할 수 있다. 실시예들에 따르면, 절연체(110)는 갭 내에, CPU(206) 및 엔클로져(210)의 내부 표면 사이에, 위치될 수 있다. 상기 표시된 바와 같이, 절연체(110)는 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 대기압 기체(116)를 포함한 절연체 구조(114)를 포함할 수 있다. 절연체 구조(114)는 도 4, 또는 도 5 및 도 6의 보다 많은 특정 실시예들 중 임의의 것을 참조하여 논의되는 바와 같이 일반 구조를 포함할 수 있다.
특히 상세히 설명된 상기 실시예들은 단지 예시적이거나 또는 가능한 실시예들이며 포함될 수 있는 많은 다른 조합들, 부가들 또는 대안들이 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (20)

  1. 디바이스에 있어서,
    열-흡수 구성요소;
    하나 이상의 열-발생 구성요소들로서, 적어도 하나의 열-발생 구성요소는 상기 열-흡수 구성요소의 내부 표면에 근접하여 위치되고, 갭은 상기 적어도 하나의 열-발생 구성요소 및 상기 열-흡수 구성요소의 상기 내부 표면 사이에 존재하는, 상기 하나 이상의 열-발생 구성요소들; 및
    상기 갭에 위치되고, 대기압 기체를 밀폐시키는 절연체 구조를 포함하는 절연체로서, 상기 대기압 기체는 공기보다 낮은 열 전도성을 가지는, 상기 절연체를 포함하는, 디바이스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열-흡수 구성요소는 상기 디바이스의 엔클로져(enclosure)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 열-발생 구성요소는 상기 디바이스의 컴퓨터 프로세싱 유닛(CPU; computer processing unit)을 포함하는, 디바이스.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 갭은 전도가 상기 갭에 걸쳐 열 전달을 주도하도록 하는 크기를 갖는, 디바이스.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연체 구조는 3-면 씰(seal)을 가진 가요성 파우치(pouch) 구조를 포함하는, 디바이스.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연체 구조는 4-면 씰을 가진 가요성 파우치 구조를 포함하는, 디바이스.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연체 구조는 제 2 트레이(tray) 구조와 결합된 제 1 트레이 구조를 포함하며, 상기 제 1 트레이 구조 및 상기 제 2 트레이 구조의 각각은 상승 에지들을 가진 편평한 부분을 포함하는, 디바이스.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연체 구조는 막 재료로 커버되는 트레이 구조를 포함하며, 상기 막 재료는 비-금속 막이고, 상기 트레이 구조는 상승 에지들을 가진 편평한 부분을 포함하는, 디바이스.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연체 구조는 종단 씰들을 가진 튜브(tube) 구조를 포함하는, 디바이스.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연체 구조의 적어도 일 부분은 상기 엔클로져에 내장되는, 디바이스.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 대기압 기체는 제논(xenon)을 포함하는, 디바이스.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 대기압 기체는 헬륨 및 수소 중 적어도 하나를 갖고 주입되는, 디바이스.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연체 구조는 공기보다 낮은 열 전도성을 가진 2차 대기압 기체를 밀폐시키는, 디바이스.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 2차 대기압 기체는 아르곤(argon)을 포함하는, 디바이스.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연체 구조는 제 1 층 및 제 2 층을 포함하며, 상기 제 1 층은 가요성 고분자-계 재료를 포함하고, 상기 제 2 층은 금속-계 재료를 포함하는, 디바이스.
  15. 디바이스를 위한 절연체에 있어서, 상기 절연체는
    적어도 하나의 열-발생 구성요소 및 열-흡수 구성요소의 내부 표면 사이에 존재하는 갭 내에 맞는 크기를 가진 가요성 절연체 구조; 및
    상기 가요성 절연체 구조 내에 위치된 대기압 기체로서, 상기 대기압 기체는 공기보다 낮은 열 전도성을 가진, 상기 대기압 기체를 포함하는, 디바이스를 위한 절연체.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 갭은 전도가 상기 갭에 걸친 열 전달을 주도하도록 하는 크기를 갖는, 디바이스를 위한 절연체.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 절연체 구조는 3-면 씰 또는 4-면 씰을 가진 가요성 파우치 구조를 포함하는, 디바이스를 위한 절연체.
  18. 디바이스를 위한 절연체에 있어서, 상기 절연체는
    적어도 하나의 열-발생 구성요소 및 열-흡수 구성요소의 내부 표면 사이에 존재하는 갭 내에 대기압 기체를 밀폐시키기 위한 수단으로서, 상기 대기압 기체는 공기보다 낮은 열 전도성을 갖는, 상기 밀폐시키기 위한 수단을 포함하는, 디바이스를 위한 절연체.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 대기압 기체를 밀폐시키기 위한 수단은 3-면 씰 또는 4-면 씰을 가진 가요성 파우치 구조를 포함하는, 디바이스를 위한 절연체.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 대기압 기체를 밀폐시키기 위한 수단은 제 2 트레이 구조와 결합된 제 1 트레이 구조를 포함하며, 상기 제 1 트레이 구조 및 상기 제 2 트레이 구조의 각각은 상승 에지들을 가진 편평한 부분을 포함하는, 디바이스를 위한 절연체.
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