KR20180030822A

KR20180030822A - 손목 밴드를 히트 싱크로서 사용하는 것에 의한 웨어러블 디바이스들을 위한 열 솔루션

Info

Publication number: KR20180030822A
Application number: KR1020187000619A
Authority: KR
Inventors: 메흐디 사에이디; 에밀 라힘; 라자트 미탈; 아르핏 미탈
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2016-06-10
Publication date: 2018-03-26
Also published as: TW201709807A; CA2987451C; JO3605B1; EP3323024A1; EP3323024B1; CN107850871B; CN107850871A; KR102591735B1; US20170017279A1; BR112018000757B1; WO2017011112A1; EP3800516A1; CA2987451A1; JP2018531441A; US9652005B2; JP6714685B2; BR112018000757A2; EP3800516B1; UY36726A

Abstract

스마트 시계의 열 전달 부품은 스마트 시계의 인클로저 내에 위치한 하나 이상의 전자 부품에 의해 방출되는 열의 적어도 일부를 포획한다. 열 전달 부품은 포획된 열의 적어도 일부를 스마트 시계의 인클로저 외부에 있는 손목 밴드로 전달한다. 손목 밴드는 손목 밴드의 적어도 하나의 표면을 통해 전달된 열의 적어도 일부의 발산을 가능하게 한다.

Description

손목 밴드를 히트 싱크로서 사용하는 것에 의한 웨어러블 디바이스들을 위한 열 솔루션{THERMAL SOLUTION FOR WEARABLE DEVICES BY USING WRIST BAND AS HEAT SINK}

관련 출원에 대한 교차 참조

본원은 2015년 7월 13일자로 출원되고 발명의 명칭이 “THERMAL SOLUTION FOR WEARABLE DEVICES BY USING WRIST BAND AS HEAT SINK” 인 미국 가출원 번호 62/191,792 및 2015년 9월 10일자로 출원되고 발명의 명칭이 "THERMAL SOLUTION FOR WEARABLE DEVICES BY USING WRIST BAND AS HEAT SINK" 인 미국 특허 출원 번호 14/849,842 의 혜택을 주장하며, 이들은 참조에 의해 본원에 전부 명백히 원용된다.

기술분야

본 발명은 일반적으로 전자 디바이스 및 시스템의 열 관리에 관한 것이고, 보다 구체적으로는, 웨어러블 디바이스들의 열 관리에 관한 것이다.

웨어러블 컴퓨터 (wearable computer) 라고도 알려진 웨어러블 디바이스들은 사람이 착용할 수 있는 소형 전자 디바이스들이다. 웨어러블 디바이스의 예로는 시간 계측을 넘어서 강화된 기능을 갖춘 컴퓨터화된 손목시계인 스마트 시계가 있다. 스마트 시계는 카메라, 가속도계, 온도계, 고도계, 기압계, 나침반, 크로노그래프, 계산기, 휴대 전화, 터치 스크린, GPS (Global Positioning System) 네비게이션, 지도 디스플레이, 그래픽 디스플레이, 스피커, 스케줄러, 시계 , 대용량 기억 장치 및 재충전 가능한 배터리와 같은 특징들을 포함할 수도 있다. 그것은 무선 헤드셋, 헤드 업 디스플레이, 인슐린 펌프, 마이크로폰, 모뎀 또는 기타 디바이스들과 통신할 수도 있다.

기능의 수의 증가 및 웨어러블 디바이스들의 컴퓨팅 능력의 향상으로 인해, 기능을 수행하는 동안 이러한 디바이스들에 의해 증가된 수준의 열이 방출된다. 따라서, 웨어러블 디바이스들의 향상된 열 관리가 요망된다.

모바일 디바이스에서 가장 중요한 온도 사양 중 하나는 스킨 온도 (skin temperature) 또는 표면 온도 (surface temperature) 이다. 스킨 또는 표면 온도는 모바일 디바이스의 외부 표면에서의 온도에 해당한다. 모바일 디바이스의 하나 이상의 표면에서의 온도가 너무 높아 만질 수 없어 불편한 사용자 경험을 초래할 수도 있다. 따라서, 사용자가 디바이스를 만지고 있는 외부 표면에서 스킨 또는 표면 온도가 낮을 필요가 있다. 많은 통상적인 모바일 디바이스 이용의 경우, 모바일 디바이스 내의 전자 부품, 예를 들어, 집적 회로 (IC), 전원 등이 그들의 접합 온도 (junction temperature) 에 도달하기 전에 허용 가능한 스킨 또는 표면 온도의 상한에 도달될 수도 있다. 접합 온도는 전자 부품의 최고 동작 온도이다. 모바일 디바이스 내의 전자 부품들이 그들의 접합 온도에 도달하기 전에 허용가능한 스킨 또는 표면 온도의 상한에 도달될 때, 모바일 디바이스는 열 방출을 줄이고 스킨 또는 표면 온도를 낮추기 위해 열 경감으로 진행된다. 열 경감에는 클록 속도를 줄이거나 또는 때때로 디바이스의 하나 이상의 전자 부품을 셧다운하는 것이 포함될 수도 있다. 따라서, 전자 부품의 동작 온도는 여전히 접합 온도보다 훨씬 낮은 동안, 모바일 디바이스의 성능은 열 경감으로 인해 제한될 것이다. 이것은 모바일 디바이스가 그의 최대 동작 능력에 도달하는 것을 막는다. 웨어러블 디바이스가 더 작고 사용자의 신체 (예 : 손목) 와 직접 접촉할 때 스킨 또는 표면 온도 문제는 웨어러블 디바이스에서 더욱 심각할 수 있다.

개요

스마트 시계는 스마트 시계의 인클로저 내에 위치한 하나 이상의 전자 부품에 의해 방출되는 열의 적어도 일부를 포획한다. 스마트 시계는 포획된 열의 적어도 일부를 스마트 시계의 인클로저 (enclosure) 외부에 있는 손목 밴드로 전달한다. 손목 밴드는 스마트 시계의 인클로저에 부착되어 있다. 스마트 시계는 손목 밴드의 적어도 하나의 표면을 통해 전달된 열의 적어도 일부를 발산한다.

웨어러블 디바이스는 웨어러블 디바이스의 동작 동안 열을 방출하는 적어도 하나의 전자 부품, 및 전자 디바이스로부터 원격의 액세서리를 포함한다. 열 전달 부품은 적어도 하나의 전자 부품에 의해 방출된 열의 적어도 일부를 포획하고 그 포획된 열의 적어도 일부를 액세서리의 내부로 전달하도록 구성된다. 액세서리는 열 전달 부품으로부터, 액세서리를 통해, 웨어러블 디바이스를 둘러싸는 주변 공기로 열을 발산하도록 구성된다.

도 1은 종래의 웨어러블 디바이스의 상면도 및 라인 A-A 에 따른 웨어러블 디바이스의 측단면도를 나타내는 도면이다.
도 2는 웨어러블 디바이스의 상면도 및 라인 A-A 에 따른 웨어러블 디바이스의 측단면도를 나타내고, 웨어러블 디바이스에 의해 생성된 열을 확산시키기 위한 메커니즘을 갖는 도면이다.
도 3은 열 관리 방법의 플로우차트이다.
도 4는 도 3의 방법을 구현하도록 구성된 웨어러블 디바이스의 측단면도를 나타내는 도면이다.
도 5는 웨어러블 디바이스의 다른 구성에 대한 열 전달 결과를 나타내는 도면이다.

상세한 설명

첨부된 도면과 관련하여 아래에 제시되는 상세한 설명은 다양한 구성들의 설명으로서 의도된 것이며 본원에 설명된 개념들이 실시될 수 있는 구성들만을 나타내도록 의도된 것은 아니다. 상세한 설명은 다양한 개념들의 완전한 이해를 제공하는 목적을 위해 특정 상세들을 포함한다. 하지만, 이들 개념들은 이들 특정 상세들 없이 실시될 수도 있음이 당업자에게 분명할 것이다. 일부 사례에서, 잘 알려진 구조 및 부품들은 그러한 개념들을 모호하게 하는 것을 피하기 위해서 블록도 형태로 도시된다.

이제, 웨어러블 디바이스를 위한 열 관리 메커니즘의 여러 양태들이 다양한 장치 및 방법을 참조하여 제시될 것이다. 이들 장치 및 방법은, 다양한 블록들, 모듈들, 부품들, 회로들, 단계들, 프로세스들, 알고리즘들 등 ("엘리먼트들" 로 총칭된다) 에 의해, 다음 상세한 설명에서 설명되고 첨부 도면들에서 예시될 것이다.

도 1은 종래의 웨어러블 디바이스 (100) 의 상면도 (120) 및 라인 A-A 에 따른 웨어러블 디바이스의 측단면도 (130) 를 나타내는 도면이다. 웨어러블 디바이스 (100) 는 스마트 시계일 수도 있다. 웨어러블 디바이스 (100) 는 전자 부품 및 열 전달 부품을 포함하는 디바이스 부품을 둘러싸는 인클로저 (102) 를 포함한다. 전자 부품은 예를 들어, IC (106), 배터리 (미도시), 메모리 부품 (미도시), 인쇄 회로 기판 (PCB; 108) 을 포함할 수도 있다. 열 전달 부품은 열 확산기 (110) 및 히트 싱크 (heat sink; 114) 를 포함할 수도 있다. 인클로저 (102) 의 표면은 액정 디스플레이 (LCD; 104) 를 포함할 수도 있으며, 그 일부가 인클로저 내로 연장된다.

웨어러블 디바이스 (100) 는 또한 인클로저 (102) 에 부착된 액세서리 (112) 를 포함한다. 액세서리는 인클로저 (102) 의 외부에 위치된다. 일 구성에서, 액세서리 (112) 는 손목 밴드일 수도 있다. 또 다른 구성에서, 액세서리 (112) 는 안경 귀걸이부 (temple tip) 일 수도 있다. 다른 구성에서, 액세서리 (112) 는 헤드밴드, 팔 밴드, 다리 밴드, 발목 밴드 또는 인체에 웨어러블 디바이스 (100) 를 부착시키는 임의의 것일 수도 있다.

열 확산기 (110) 는 히트 싱크 (114) 에 열을 발생 또는 방출하는 열원 (예컨대, IC (106)) 으로부터 열을 이동시키거나 또는 분산시키는 열 교환기이다. 히트 싱크 (114) 는 2차 열교환기로서 기능한다. 히트 싱크 (114) 의 표면적 및 기하학적 구조는 열원 (106) 보다 크다. 따라서, 히트 싱크 (114) 는 열을 발산함에 있어서 열원 (106) 보다 효율적이다. 열 확산기 (110) 는 열원 (106) 에 의해 생성되거나 또는 방출된 열을 히트 싱크 (114) 에 분산 또는 전달하여, 히트 싱크 (114) 가 열을 발산하기 위해 보다 완전하게 이용될 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 구성된 웨어러블 디바이스가 열을 더 효율적으로 분산 및 발산하기 위한 열 전달 메커니즘, 예컨대 히트 싱크 (114) 와 결합한 열 확산기 (110) 를 포함하더라도, 인클로저 (102) 는 히트 싱크 (114) 의 표면 크기를 제한한다. 그러므로, 스킨 또는 표면 온도를 감소시키는데 있어서 히트 싱크 (114) 의 유효성은 제한된다. 따라서, 스킨 또는 표면 온도를 감소시키기 위한 열 관리의 보다 효과적인 방법이 요망된다.

도 2는 웨어러블 디바이스 (200) 의 상면도 (220) 및 라인 A-A 에 따른 웨어러블 디바이스의 측단면도 (230) 를 나타내는 도면이다. 웨어러블 디바이스 (200)는 웨어러블 디바이스의 열원에 의해 발생된 열을 열원으로부터 원격의 웨어러블 디바이스의 영역으로 확산시키기 위한 메커니즘을 포함한다. 일 구성에서, 웨어러블 디바이스 (200) 는 스마트 시계일 수도 있다. 다른 구성에서, 웨어러블 디바이스 (200) 는 안경, 헤드셋 (예를 들어, 가상 현실 헤드셋), 또는 인체의 다른 부분에 착용될 수 있는 디바이스일 수도 있다. 웨어러블 디바이스 (200) 는 전자 부품 및 열 전달 부품을 포함하는 디바이스 부품을 둘러싸는 인클로저 (202) 를 포함한다. 전자 부품은 예를 들어, IC (206), 배터리 (미도시), 메모리 부품 (미도시), 인쇄 회로 기판 (PCB; 208) 을 포함할 수도 있다. 열 전달 부품들은 열 확산기 (210) 를 포함할 수도 있다. 열 전달 부품들은 선택적으로 히트 싱크 (214) 를 포함할 수도 있다. 인클로저 (202) 의 표면은 액정 디스플레이 (LCD; 204) 를 포함할 수도 있으며, 그 일부가 인클로저 내로 연장된다.

웨어러블 디바이스 (200) 는 또한 인클로저 (202) 에 부착된 액세서리 (212) 를 포함할 수도 있다. 액세서리 (212) 는 인클로저 (202) 의 외부에 위치된다. 일 구성에서, 액세서리 (212) 는 손목 밴드일 수도 있다. 또 다른 구성에서, 액세서리 (212) 는 안경 귀걸이부 (temple tip) 일 수도 있다. 다른 구성에서, 액세서리 (212) 는 헤드밴드, 팔 밴드, 다리 밴드, 발목 밴드 또는 인체에 웨어러블 디바이스 (200) 를 부착시키는 임의의 것일 수도 있다. 웨어러블 디바이스 (200) 는 인클로저 (202) 의 내부로부터, 인클로저에 있는 개구 (222 및 224) 를 통해, 인클로저 (202) 외부의 액세서리 (212) 로 그리고 액세서리 (212) 의 적어도 일부 (226) 를 통해 연장되는 열 확산기 (210) 를 포함할 수도 있다.

IC (206) 와 같은 하나 이상의 전자 부품은 전자 부품이 열을 방출하게 하는 동작/기능의 세트를 수행할 수도 있다. 일 구성에서, 전자 부품에 의해 수행된 동작/기능 (예컨대, 계산 및 통신) 의 세트가 열을 발생시키는 목적이 아니더라도 전자 부품은 열을 방출한다. 즉, 전자 부품에 의해 생성된 열은 부품의 의도된 동작/기능의 부산물이다. 일 구성에서, IC (206) 는 컴퓨터 또는 다른 전자 시스템의 모든 부품들을 단일 칩으로 통합하는 시스템 온 칩 (SOC) 일 수도 있다. 다른 구성에서, IC (206) 는 단일 패키지 내에 다수의 칩을 포함하는 SiP 일 수도 있다. 또 다른 구성에서, IC (206) 는 수직직으로 이산 로직 및 메모리 볼 그리드 어레이 (BGA) 패키지를 결합하는 PoP 스태킹일 수도 있다. 일 구성에서, IC (206) 는 중앙 처리 장치 (CPU), 그래픽 처리 장치 (GPU), 또는 무선 통신 칩 중 적어도 하나를 포함한다. 일 구성에서, IC (206) 는 PCB (208) 상에 장착될 수도 있다. 일 구성에서, IC (206) 는 전자기 간섭 (EMI) 실드 (미도시) 내에 둘러싸여질 수도 있다. PCB (208) 는 비전도성 기판 상에 적층된 구리 시트로부터 에칭된 전도 트랙, 패드 및 다른 특징 (feature) 들을 사용하여 전자 부품을 전기적으로 접속시킨다.

열 확산기 (210) 는 액세서리 (212) 에 열을 발생 또는 방출하는 열원 (예컨대, IC (206)) 사이에서 열을 이동시키거나 또는 분산시키는 열 교환기이다. 액세서리 (212) 는 2차 열교환기로서 기능한다. 액세서리 (212) 의 표면적 및 기하학적 구조는 열원 (206) 보다 크다. 따라서, 액세서리 (212) 는 열을 발산함에 있어서 열원 (206) 보다 효율적이다. 열 확산기 (210) 는 액세서리의 적어도 일부 (226) 를 통해 연장됨으로써 IC (206) 에 의해 생성되거나 또는 방출된 열을 액세서리 (212) 에 분산 또는 전달하여, 액세서리가 열을 발산하기 위해 히트 싱크로서 활용될 수도 있다. 열 확산기 (210) 는 열 전도성 재료로 제조된다.

일 구성에서, 열 확산기 (210) 는 높은 열 전도도를 갖는 구리로 제조된 플레이트일 수도 있다. 다른 구성에서, 열 확산기 (210) 는 구리 호일 시트, 알루미늄 호일 시트, 하나 이상의 박형 히트 파이프 또는 탄소 섬유 중 적어도 하나로 제조될 수도 있다. 히트 파이프는 길고 박형일 수도 있다. 히트 파이프의 통상적인 두께는 0.3 내지 1 mm 또는 그보다 클 수도 있다. 히트 파이프의 길이는 디자인이 요구하는 만큼 길 수 있다. 일 구성에서, 하나 이상의 히트 파이프는 뜨거운 영역 (예를 들어, IC) 으로부터 차가운 영역 (예를 들어, 손목 밴드) 으로 연장된다. 구리, 알루미늄 및 흑연 기반의 열 확산기는 히트 파이프로 제조된 열 확산기보다 훨씬 얇을 수 있다. 일 구성에서, 구리, 알루미늄 및 흑연계 열 확산기의 두께는 50 미크론 이상일 수 있다. 일 구성에서, 열 확산기의 길이 및 폭은 디자인 의존적, 예를 들어, 열 확산기가 연장되는 손목 밴드의 치수에 의존한다. 두께는 모바일 디바이스 설계에서 중요한 요소이므로, 설계자는 매우 얇은 열 확산기를 사용하여 전체 디바이스 두께를 줄일 수도 있다.

열 확산기 (210) 는 액세서리 (212) 에 내장되어, 인체/스킨과 직접 접촉하지 않을 수도 있다. 액세서리 (212) 는 하나 이상의 재료, 예를 들어, 하나 이상의 유형의 플라스틱 및/또는 금속으로 제조될 수도 있다. 플라스틱 재료의 열 전도도는 낮다. 전형적인 중합체 재료는 0.3 W/m-K 의 열 전도도를 가지고 있다. 금속 재료는 높은 열 전도도를 가지고 있다. 예를 들어, 강계 재료는 사용된 합금에 따라 열 전도도가 15 W/m-K 이상일 수도 있다. 알루미늄계 재료는 열 전도도가 120W/m-K 내지 240 W/m-K 의 범위일 수도 있다.

일 구성에서, 사용자의 스킨에 닿는 액세서리 (212) 의 측면은 열이 스킨으로부터 멀리 발산되도록 스킨으로부터 먼 측면보다 더 단열될 수도 있다. 예를 들어, 사용자의 스킨에 닿는 액세서리 (212) 의 측면은 예를 들어, 0.3 W/m-K 의 열전도도를 갖는, 플라스틱/중합체계 재료로 제조될 수도 있다. 일 구성에서, 사용자의 스킨에 닿는 액세서리 (212) 의 측면은 금속계 재료로 제조될 수도 있지만, 단열을 만들기 위해 IC/PCB 와 금속 사이에 얇은 에어 갭이 있을 수도 있다 (공기 열 전도도는 매우 낮은, 약 0.026 W/m-K 이다).

열 확산기 (210) 은 인클로저 내의 하나 이상의 전자 부품에 의해 방출되는 열을 포획하기 위해 인클로저 (202) 내부의 하나 이상의 표면과 직접 또는 간접적으로 접촉할 수도 있다. 예를 들어, 열 확산기 (210) 는 웨어러블 디바이스의 전자 부품, 웨어러블 디바이스의 열 전달 부품 및 웨어러블 디바이스의 인클로저 (202) 의 하나 이상의 표면과 접촉할 수도 있다. 전자 부품과 관련하여, 열 확산기 (210) 는 IC (206) 의 표면, PCB (208) 의 표면, IC (206) 의 EMI 실드 (미도시) 의 표면, 전원, 예를 들어, 배터리 (미도시) 의 표면, 또는 메모리 부품 (미도시) 의 표면과 직접 접촉될 수도 있다. 열 전달 부품과 관련하여, 열 확산기 (210) 는 인클로저 (202) 내에 있을 수도 있는 선택적인 히트 싱크 (214) 의 표면과 직접 접촉할 수도 있다.

열 확산기 (210) 는 인클로저의 개구 (222 및 224) 를 통과하고 액세서리 (212) 의 적어도 일부 (226) 를 통해 연장되어 인클로저 (202) 내부에서 인클로저 외부로의 열 전도의 경로를 제공한다. 열 전도 경로는 IC (206) 와 같은 전자 부품에 의해 방출된 열을 액세서리 (212) 로 전달한다. 열 확산기 (210) 는 액세서리를 형성하는 재료에 의해 둘러싸이도록 액세서리 (212) 의 내부에 위치된다.

액세서리 (212) 는 대류 및 방사 중 하나 또는 둘 모두에 의해 열 확산기 (210) 에 의해 전달된 열을 액세서리 내로 발산하도록 구성될 수도 있다. 액세서리에 의한 열의 발산은 IC (206) 에 의해 방출되는 열의 영향을 경감시킴으로써 웨어러블 디바이스 (200) 를 냉각시키고 개선된 사용자 경험을 제공한다. 액세서리 (212) 의 표면적이 더 크고 인클로저 (202) 외부로 연장되는 열 확산기 (210) 가 더 크기 때문에, 액세서리 (212) 는 인클로저 (202) 내의 부품보다 더 효과적으로 열을 발산한다. 따라서, 액세서리 (212) 는 웨어러블 디바이스 (200) 를 위한 히트 싱크의 역할을 할 수도 있다.

대류는 유체 (예 : 공기) 의 이동에 의해 한 장소에서 다른 장소로 열을 전달하는 것이다. 일 구성에서, 액세서리는 액세서리 (212) 와 공기 사이의 대류 열 전달 (즉, 공기의 이동에 의한 열 전달) 에 의해 열을 발산한다.

또 다른 구성에서, 액세서리 (212) 는 열 확산기 (210) 가 적어도 부분적으로 연장되는 영역에 하나 이상의 투명 부분들 (216, 218) 을 선택적으로 포함할 수도 있다. 액세서리 (212) 의 투명 부분들 (216 및 218) 은 투명 재료로 제조되고 방사에 의한 열 발산을 제공한다. 방사는 공간을 통해 또는 재료 매질을 통해 가시광의 형태로 열을 전달하는 것이다. 투명 재료로 제조된 재료 매질은 가시 광이 통과하는 것을 돕고, 따라서 방사에 의한 열 전달을 촉진한다. 투명 부분들 (216 및 218) 때문에, 열 확산기 (210) 는 방사를 통해 주변 공기에 노출된다. 따라서, 이 구성에서, 액세서리 (212) 와 공기 사이의 대류 열 전달 (즉, 공기의 이동에 의한 열 전달) 을 통한 열 발산에 추가하여, 액세서리 (212) 는 또한, 열 확산기 (210) 를 통해 받은 열을 방사를 통해 발산할 수도 있고 열 발산에 있어서 더 효과적이 된다. 일 구성에서, 전체 액세서리 (212) 는 방사에 의한 열 전달을 촉진하기 위해 투명 재료로 제조될 수 있다.

도 3은 열 관리 방법의 플로우차트 (300) 이다. 그 방법은 웨어러블 디바이스에 의해 수행될 수도 있다. 일 구성에서, 웨어러블 디바이스는 스마트 시계일 수도 있다. 일 구성에서, 방법은 스마트 시계가 켜질 때 시작된다.

302 에서, 스마트 시계는 스마트 시계의 인클로저 내에 위치한 하나 이상의 전기 부품에 의해 방출되는 열의 적어도 일부를 포획한다. 열은 스마트 시계의 인클로저 (202) 내의 하나 이상의 표면에 접촉하는 스마트 시계의 열 전도 경로 (210) 에 의해 포획될 수도 있다. 하나 이상의 표면은 전자 부품의 표면 및 인클로저의 표면 중 하나 이상일 수도 있다. 열 전도 경로는 열 전도성 재료를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 열 전도 경로는 구리 호일, 알루미늄 호일, 박형 히트 파이프 또는 탄소 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 하나 이상의 전자 부품은 스마트 시계를 위한 동작/기능의 세트를 수행하는 것으로 인해 열을 방출한다. 일 구성에서, 전자 부품에 의해 수행된 동작/기능 (예컨대, 계산 및 통신) 의 세트가 열을 발생시키는 목적이 아니더라도 전자 부품은 열을 방출한다. 즉, 전자 부품에 의해 생성된 열은 부품의 의도된 동작/기능의 부산물이다.

일 구성에서, 하나 이상의 전자 부품들은 컴퓨터 또는 다른 전자 시스템의 모든 부품들을 단일 칩으로 통합하는 SOC 일 수도 있다. 또 다른 구성에서, 하나 이상의 전자 부품들은 단일 패키지 내에 다수의 칩을 포함하는 SiP 일 수도 있다. 또 다른 구성에서, 하나 이상의 전자 부품들은 수직직으로 이산 로직 및 메모리 BGA 패키지를 결합하는 PoP 스태킹일 수도 있다. 일 구성에서, 하나 이상의 전자 부품들은 CPU, GPU 또는 무선 통신 칩 중 적어도 하나를 포함한다. 일 구성에서, 하나 이상의 전자 부품들은 상기 도 2와 관련하여 설명된 IC (206) 일 수도 있다.

304 에서, 스마트 시계는 포획된 열의 적어도 일부를 스마트 시계의 인클로저 외부에 있는 손목 밴드로 전달한다. 손목 밴드는 스마트 시계의 인클로저에 부착되어 있다. 손목 밴드는 스마트 시계를 인체의 손목에 부착하는데 사용될 수도 있다. 손목 밴드는 도 2와 관련하여 상술된 액세서리 (212) 일 수도 있다. 일 구성에서, 포획된 열의 적어도 일부는 인클로저의 내부와 손목 밴드의 내부 사이에 제공된 열 전도 경로에 의해 전달된다. 예를 들어, 전도 경로는 도 2와 관련하여 상술된 열 확산기 (210) 와 같은 열 확산기에 의해 제공될 수도 있으며, 이 열 확산기는 스마트 시계의 인클로저 내의 표면에 (예를 들어 접촉을 통해) 결합되고 손목 밴드의 적어도 일부를 통해 연장된다.

306 에서, 스마트 시계는 손목 밴드의 적어도 하나의 표면을 통해 전달된 열의 적어도 일부를 발산한다. 일 구성에서, 열은 손목 밴드와 공기 사이의 대류 열 전달을 통해 발산된다. 또 다른 구성에서, 손목 밴드의 일부 (예를 들어, 도 2와 관련하여 상술된 투명 부분들 (216 및 218)) 는 투명 재료로 제조될 수도 있다. 따라서, 대류 열 전달 이외에도, 열은 또한 방사를 통해 손목 밴드의 투명 부분을 통해 발산될 수 있다.

도 4는 도 3의 방법을 구현하도록 구성된 웨어러블 디바이스 (400) 의 측단면도를 나타내는 도면이다. 하나의 구성에서, 웨어러블 디바이스 (400) 의 각 부품은 도 2를 참조하여 상술된 웨어러블 디바이스 (200) 의 대응하는 부품과 유사한 기능을 수행한다. 일 구성에서, 웨어러블 디바이스 (400) 는 스마트 시계이다. 웨어러블 디바이스 (400) 는 하나 이상의 전자 부품들 (406, 408) 및 인클로저 (402) 를 포함할 수도 있다.

웨어러블 디바이스 (400) 는 전자 부품 (406, 408) 에 의해 방출된 열의 적어도 일부를 포획하는 수단을 포함할 수도 있다. 열을 방출하는 전자 부품은 IC (406) 와 같은 직접적인 열원일 수도 있거나 또는 다른 전자 부품 (406) 으로부터 열을 흡수하는 PCB (408) 와 같은 간접적인 열원일 수도 있다. 방출된 열의 적어도 일부를 포획하는 수단은 열 전도 경로의 일부와 함께 인클로저 내의 하나 이상의 표면에 (예를 들어, 접촉을 통해) 결합되도록 구성될 수도 있다. 열 전도 경로는 열 전도성 재료로 형성될 수도 있다. 열 전도 경로는 구리 호일, 알루미늄 호일, 박형 히트 파이프 또는 탄소 섬유의 형태일 수도 있다.

그 포획하는 수단은 전자 부품들 (406, 408) 에 의해 방출된 열을 포획하기 위해 인클로저 (402) 내의 하나 이상의 표면에 직접 또는 간접적으로 접촉하는 열 확산기 (410) 의 일부 (422) 일 수도 있다. 도 4에서, 그 포획하는 수단 (422) 은 PCB (408) 와 직접 접촉한다. 다른 배열들에서, 그 포획하는 수단은 IC (406) 또는 인클로저 (402) 와 직접 접촉할 수도 있다. 그 포획하는 수단은 하나 이상의 열 확산기 (410) 를 포함할 수도 있으며, 이들 각각은 인클로저 (402) 내의 상이한 표면과 접촉하는 부분을 가질 수도 있다.

웨어러블 디바이스 (400) 는 또한, 포획된 열의 적어도 일부를 인클로저 (402) 외부의 액세서리 (412) 로 전달하기 위한 수단을 포함할 수도 있다. 일 구성에서, 그 전달하는 수단은 인클로저 (402) 의 내부와 액세서리 (412) 의 내부 사이에 열 전도 경로를 제공한다. 열 전도 경로는 열 확산기 (410) 에 의해 제공될 수도 있다. 도 4에서, 그 전달하는 수단 (410) 은 단일 열 확산기 (410) 를 포함한다. 다른 배열에서, 그 전달하는 수단은 여러 열 확산기들을 포함할 수도 있으며, 각각은 인클로저 (402) 내의 하나 이상의 표면과 액세서리 (412) 의 내부 사이에 열 전도 경로를 제공한다.

웨어러블 디바이스 (400) 는 액세서리 (412) 의 적어도 하나의 표면을 통해 전달된 열의 적어도 일부를 발산하는 수단을 더 포함할 수도 있다. 일 구성에서, 그 발산하는 수단은 액세서리 (412) 를 포함한다. 일 구성에서, 그 발산하는 수단은 액세서리 (412) 의 적어도 하나의 부분 (416, 418) 을 통해 전달된 열의 적어도 일부를 방사하도록 구성된다. 이를 위해, 액세서리 (412) 의 부분 (416, 418) 은 열 (426) 이 열 확산기 (410) 로부터 디바이스 (400) 를 둘러싸는 공기 (420) 로 방사될 수 있게 하는 투명 재료로 제조된다. 일 구성에서, 그 발산하는 수단은 액세서리 (412) 주위의 공기 이동을 통해 액세서리 (412) 로부터 공기로 전달된 열의 적어도 일부를 이동시키도록 구성된다. 이를 위해, 액세서리 (412) 는 열 확산기 (410) 로부터 액세서리 (412) 의 표면으로 열 (424) 이 전달될 수 있게 하는 열 전도성 재료로 형성될 수도 있으며, 다음으로 액세서리는 열 (424) 을 공기 (420) 로 전달하기 위해 디바이스 (400) 를 둘러싸는 공기 (420) 로 대류 열 전달을 수행한다. 예를 들어, 액세서리 (412) 는 금속으로 형성될 수도 있다. 액세서리 (412) 로부터의 열 발산의 방향은 액세서리의 상이한 부분들에서 상이한 열 전도도를 갖는 재료에 의해 제어될 수도 있다. 일 구성에서, 스킨에 닿는 액세서리 (412) 의 측면은 열이 그 방향으로 발산되도록 스킨으로부터 먼 측면보다 더 단열된다.

도 5는 웨어러블 디바이스의 다른 구성에 대한 열 전달 결과들을 나타내는 도면들을 포함한다. 상부 도면 (502) 은 열 확산기를 갖지 않는 웨어러블 디바이스의 열적 시뮬레이션을 도시한다. 도시된 바와 같이, 열은 웨어러블 디바이스의 인클로저 (508) 내에 집중된다. 중간 도면 (504) 은 전적으로 디바이스의 인클로저 (510) 내에 열 확산기를 갖는 웨어러블 디바이스의 열적 시뮬레이션을 도시한다. 도시된 바와 같이, 열은 열 확산기가 없는 상부 도면 (502) 에서의 디바이스보다 낮은 정도지만, 웨어러블 디바이스의 인클로저 내에 여전히 집중된다. 하부 도면 (506) 은 도 2 및 도 4를 참조하여 본 명세서에 개시된 바와 같이 디바이스의 액세서리 (514) 를 통해 디바이스의 인클로저 (512) 내로부터 연장되는 열 확산기를 갖는 웨어러블 디바이스의 열적 시뮬레이션을 도시한다. 액세서리 (514) 는 디바이스의 인클로저 (512) 에 부착된다. 하부 도면 (506) 에 도시된 바와 같이, 열은 웨어러블 디바이스의 액세서리 (514) 및 인클로저 (512) 에 걸쳐 보다 균일하게 분산된다.

표 520에 나타낸 바처럼, 웨어러블 디바이스의 하나 이상의 전자 부품 (예 : 인클로저 내의 IC) 의 동작 온도는 열 확산기가 없는 경우 48.1 ℃ 이며, 인클로저 내부의 열 확산기가 있는 경우 46.7 ℃ 이며, 그리고 열 확산기가 액세서리를 통해 연장되는 경우 44.5 ℃ 이다. 웨어러블 디바이스의 스킨 또는 표면 온도는 각각 40.2 ℃, 39.8 ℃, 및 37.5 ℃ 이다. 따라서, 액세서리를 통해 연장되는 열 확산기로, 전자 부품의 동작 온도 및 웨어러블 디바이스의 스킨/표면 온도는 다른 구성보다 실질적으로 낮다.

개시된 프로세스들/플로우차트들에서 블록들의 특정 순서 또는 계층 (hierarchy) 은 예시적인 접근법들의 예시라는 것이 이해된다. 설계 선호들에 기초하여, 프로세스들/플로우차트들에서 블록들의 특정 순서 또는 계층은 재배열될 수도 있다는 것이 이해된다. 일부 블록들은 조합 또는 생략될 수도 있다. 수반하는 방법 청구항들은, 샘플 순서에서 다양한 블록들의 엘리먼트들을 제시하고, 제시된 특정 순서 또는 계층에 한정하는 것을 의미하지는 않는다.

이전의 설명은 당업자가 본원에 기재된 다양한 양태들을 실시하는 것을 가능하게 하기 위해서 제공된다. 이들 양태들에 대한 다양한 수정들이 당업자에게 손쉽게 분명해질 것이고, 본원에 정의된 일반 원리들은 다른 양태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 청구항들은 여기에 보여진 다양한 양태들에 한정되는 것으로 의도된 것이 아니라, 청구항 문언에 부합하는 전체 범위가 부여되야 하고, 단수형 엘리먼트에 대한 언급은, 특별히 그렇게 진술되지 않았으면 "하나 및 오직 하나만" 을 의미하도록 의도된 것이 아니라 오히려 "하나 이상" 을 의미하도록 의도된다. "예시적" 이라는 용어는 "예, 실례, 또는 예시의 역할을 하는 것" 을 의미하는 것으로 여기에서 사용된다. "예시적" 으로서 여기에 설명된 임의의 양태는 반드시 다른 양태들보다 바람직하거나 또는 유리한 것으로 해석될 필요는 없다. 명확하게 달리 언급되지 않으면, 용어 "일부"는 하나 이상을 나타낸다. "A, B, 또는 C 중 적어도 하나", "A, B, 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, C, 또는 그 임의의 조합" 과 같은 조합들은 A, B, 및/또는 C 의 임의의 조합을 포함하고, A 의 배수들, B 의 배수들, 또는 C 의 배수들을 포함할 수도 있다. 구체적으로, "A, B, 또는 C 중 적어도 하나", "A, B, 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, C, 또는 그 임의의 조합" 과 같은 조합들은 A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B, A 및 C, B 및 C, 또는 A 및 B 및 C 일수도 있고, 임의의 이러한 조합들은 A, B, 또는 C 의 하나 이상의 멤버 또는 멤버들을 포함할 수도 있다. 당업자에게 알려져 있거나 나중에 알려지게 될 본 개시 전체에 걸쳐 설명된 다양한 양태들의 엘리먼트들에 대한 모든 구조적 및 기능적 등가물들은 참조에 의해 본원에 명시적으로 포함되고 청구항들에 의해 포함되도록 의도된다. 또한, 여기에 개시된 어느 것도 그러한 개시가 명시적으로 청구항들에 인용되는지에 상관 없이 공중에 바쳐지는 것으로 의도되지 않았다. 청구항 엘리먼트는, 엘리먼트가 어구 "하는 수단" 을 이용하여 명시적으로 인용되지 않는다면, 기능식 (means plus function) 으로서 해석되지 않아야 한다.

Claims

웨어러블 디바이스로서,
상기 웨어러블 디바이스의 동작 동안 열을 방출하는 인클로저 내의 적어도 하나의 전자 부품;
상기 인클로저에 부착된 액세서리; 및
상기 적어도 하나의 전자 부품에 의해 방출된 열의 적어도 일부를 포획하고 포획된 열의 적어도 일부를 상기 액세서리의 내부로 전달하도록 구성된 열 전달 부품을 포함하고,
상기 열 전달 부품은 상기 액세서리의 적어도 일부를 통해 연장되고,
상기 액세서리는 전달된 열을 상기 액세서리의 적어도 하나의 표면을 통해 상기 열 전달 부품으로부터 발산하도록 구성된, 웨어러블 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 액세서리는 대류에 의한 열 발산을 제공하는, 웨어러블 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 액세서리는 방사에 의한 열 발산을 제공하는 투명 재료를 포함하는, 웨어러블 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 액세서리는 제 1 열 전도성 재료를 포함하는 제 1 측면 및 상기 제 1 열 전도성 재료보다 작은 열 전도도를 갖는 제 2 열 전도성 재료를 포함하는 제 2 측면으로 구성된, 웨어러블 디바이스.
스마트 시계로서,
인클로저;
상기 스마트 시계의 동작 동안 열을 방출하는 상기 인클로저 내의 적어도 하나의 전자 부품;
상기 인클로저 외부의 손목 밴드로서, 상기 손목 밴드가 상기 인클로저에 부착되는, 상기 손목 밴드; 및
상기 인클로저 내부의 적어도 하나의 표면에 결합되고 상기 손목 밴드의 적어도 일부를 통해 연장되는 열 확산기로서, 상기 열 확산기는 상기 적어도 하나의 전자 부품에 의해 방출된 열의 적어도 일부를 포획하고, 포획된 열의 적어도 일부를 상기 손목 밴드에 전달하도록 구성된, 상기 열 확산기
를 포함하는, 스마트 시계.
제 5 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 표면은 상기 적어도 하나의 전자 부품의 표면을 포함하는, 스마트 시계.
제 5 항에 있어서,
상기 열 확산기는 열 전도성 재료를 포함하는, 스마트 시계.
제 5 항에 있어서,
상기 열 확산기는 구리 호일, 알루미늄 호일, 박형 히트 파이프 또는 탄소 섬유 중 적어도 하나를 포함하는, 스마트 시계.
제 5 항에 있어서,
상기 열 확산기가 연장되는 상기 손목 밴드의 상기 적어도 일부는 투명 재료를 포함하는, 스마트 시계.
제 5 항에 있어서,
상기 손목 밴드는 투명 재료를 포함하는 상기 손목 밴드의 적어도 일부를 통해 전달된 열의 적어도 일부를 방사함으로써 상기 열 확산기에 의해 전달된 열의 적어도 일부를 발산하도록 구성된, 스마트 시계.
제 5 항에 있어서,
상기 손목 밴드는 상기 손목 밴드 주위의 공기 이동을 통해 상기 손목 밴드로부터 공기로 전달된 열의 적어도 일부를 이동시킴으로써 상기 열 확산기에 의해 전달된 열의 적어도 일부를 발산하도록 구성된, 스마트 시계.
제 5 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전자 부품은 시스템 온 칩 (SOC), 중앙 처리 장치 (CPU), 그래픽 처리 장치 (GPU), 무선 통신 칩, 인쇄 회로 기판 (PCB), 또는 전자기 간섭 (EMI) 실드 중 하나를 포함하는, 스마트 시계.
스마트 시계의 열 관리 방법으로서,
인클로저 내에 위치한 하나 이상의 전자 부품들에 의해 방출된 열의 적어도 일부를 포획하는 단계;
상기 스마트 시계의 상기 인클로저 외부의 손목 밴드에 포획된 열의 적어도 일부를 전달하는 단계로서, 상기 손목 밴드는 상기 인클로저에 부착되는, 상기 포획된 열의 적어도 일부를 전달하는 단계; 및
상기 손목 밴드의 적어도 하나의 표면을 통해 전달된 열의 적어도 일부를 발산하는 단계
를 포함하는, 스마트 시계의 열 관리 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 방출된 열의 적어도 일부를 포획하는 단계는 열 전도 경로의 일부와 함께 상기 인클로저 내의 하나 이상의 표면에 결합되는 단계를 포함하는, 스마트 시계의 열 관리 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 하나 이상의 표면들은 상기 하나 이상의 전자 부품들의 표면을 포함하는, 스마트 시계의 열 관리 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 열 전도 경로는 열 전도성 재료를 포함하는, 스마트 시계의 열 관리 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 열 전도 경로는 구리 호일, 알루미늄 호일, 박형 히트 파이프 또는 탄소 섬유 중 적어도 하나를 포함하는, 스마트 시계의 열 관리 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 포획된 열의 적어도 일부를 전달하는 단계는 상기 인클로저의 내부와 상기 손목 밴드의 내부 사이에 상기 열 전도 경로를 제공하는 단계를 포함하는, 스마트 시계의 열 관리 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 전달된 열의 적어도 일부를 발산하는 단계는 투명 재료를 포함하는 상기 손목 밴드의 적어도 일부를 통해 전달된 열의 적어도 일부를 방사하는 단계를 포함하는, 스마트 시계의 열 관리 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 전달된 열의 적어도 일부를 발산하는 단계는 상기 손목 밴드 주위의 공기 이동을 통해 상기 손목 밴드로부터 공기로 전달된 열의 적어도 일부를 이동시키는 단계를 포함하는, 스마트 시계의 열 관리 방법.
열 관리를 위한 장치로서,
상기 장치는 스마트 시계이며, 상기 장치는,
인클로저 내에 위치한 하나 이상의 전자 부품들에 의해 방출된 열의 적어도 일부를 포획하는 수단;
상기 스마트 시계의 상기 인클로저 외부의 손목 밴드에 포획된 열의 적어도 일부를 전달하는 수단으로서, 상기 손목 밴드는 상기 인클로저에 부착되는, 상기 포획된 열의 적어도 일부를 전달하는 수단; 및
상기 손목 밴드의 적어도 하나의 표면을 통해 전달된 열의 적어도 일부를 발산하는 수단
을 포함하는, 열 관리를 위한 장치.
제 21 항에 있어서,
상기 방출된 열의 적어도 일부를 포획하는 수단은 열 전도 경로의 일부와 함께 상기 인클로저 내의 하나 이상의 표면에 결합되도록 구성된, 열 관리를 위한 장치.
제 22 항에 있어서,
상기 하나 이상의 표면들은 상기 하나 이상의 전자 부품들의 표면을 포함하는, 열 관리를 위한 장치.
제 22 항에 있어서,
상기 열 전도 경로는 열 전도성 재료를 포함하는, 열 관리를 위한 장치.
제 22 항에 있어서,
상기 열 전도 경로는 구리 호일, 알루미늄 호일, 박형 히트 파이프 또는 탄소 섬유 중 적어도 하나를 포함하는, 열 관리를 위한 장치.
제 22 항에 있어서,
상기 포획된 열의 적어도 일부를 전달하는 수단은 상기 인클로저의 내부와 상기 손목 밴드의 내부 사이에 상기 열 전도 경로를 제공하는 것을 포함하는, 열 관리를 위한 장치.
제 21 항에 있어서,
상기 전달된 열의 적어도 일부를 발산하는 수단은 투명 재료로 제조된 상기 손목 밴드의 적어도 일부를 통해 전달된 열의 적어도 일부를 방사하도록 구성된, 열 관리를 위한 장치.
제 21 항에 있어서,
상기 전달된 열의 적어도 일부를 발산하는 수단은 상기 손목 밴드 주위의 공기 이동을 통해 상기 손목 밴드로부터 공기로 전달된 열의 적어도 일부를 이동시키도록 구성된, 열 관리를 위한 장치.