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KR102583793B1 - Uav들의 수동 냉각을 위한 시스템들, 방법들, 및 장치 - Google Patents

Uav들의 수동 냉각을 위한 시스템들, 방법들, 및 장치 Download PDF

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KR102583793B1
KR102583793B1 KR1020197017208A KR20197017208A KR102583793B1 KR 102583793 B1 KR102583793 B1 KR 102583793B1 KR 1020197017208 A KR1020197017208 A KR 1020197017208A KR 20197017208 A KR20197017208 A KR 20197017208A KR 102583793 B1 KR102583793 B1 KR 102583793B1
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unmanned aerial
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펭 왕
돈 레
존 앤더슨
친추안 앤드류 치우
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퀄컴 인코포레이티드
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Abstract

밀봉된 UAV 인클로저 시스템에 대한 혁신적인 수동 냉각 솔루션은, 반도체 칩으로부터의 열이, 냉각 솔루션을 동작시키기 위한 어떠한 부가적인 전력 소비 없이, 휜(140)과 같은 열 싱크를 증발/응축 상변화 냉각 및 공랭식 냉각을 통해 주변 환경으로 소산되게 허용한다. 그러한 솔루션의 일 예는 휜 및 유체를 갖는 파이프(105)를 포함할 수 있다. 파이프는 파이프의 내부 표면을 따른 윅 구조(150)를 포함할 수 있으며, 윅 구조는, 유체가 윅 구조 내에서 이동되게 허용하고, 유체의 증기 형태가 파이프의 중심을 향해 윅 구조를 빠져나오게 허용하도록 구성된다.

Description

UAV들의 수동 냉각을 위한 시스템들, 방법들, 및 장치
[0001] 본 개시내용은 일반적으로 UAV(unmanned aerial vehicle)들에 관한 것으로, 배타적이지 않고 더 상세하게 UAV들에 대한 수동 냉각에 관한 것이다.
[0002] 소형 UAV 시스템들(종종, 드론들로 지칭됨)은 CPU, GPU, DDR, WiFi, GPS, PMIC, 비디오/ISP, 및 카메라 센서 컴포넌트들로부터 많은 열을 생성한다. 이러한 열은, 높은 접합부 온도, 높은 주변 온도(40℃), 및 태양으로부터의 복사선이 고성능을 달성하기 위한 주요 열 장벽들이 되기 때문에, 가혹한 환경들에서 UAV의 신뢰가능한 동작들을 달성하기 위한 상당한 열 관리 난제를 제기한다. 부가적으로, 예컨대, 사용자들이 카메라 이미지들을 프리뷰(preview)하기 위해 UAV를 홀딩하게 허용하도록 대부분의 UAV 제조사들이 최대 허용가능한 터치 표면 온도로서 45 내지 55℃를 요구하기 때문에, 표피 온도가 또한 설계 제약이다.
[0003] 소형 UAV 시스템들의 열 관리는 접합부 및 표면 온도들 둘 모두를 다룰 필요가 있다. 현재, UAV 제조사들은 칩 접합 온도 및 인클로저(enclosure) 표면 온도를 제어하기 위해 미니-팬(mini-fan)을 통합한다. 그러나, 팬 냉각 솔루션들은 전체 UAV 시스템에 심각한 취약점을 부가하며; 일단 팬이 고장나면, 중요 컴포넌트들의 과열은 UAV가 셧 다운(shut down)되게 하거나 또는 영구적인 전기 또는 열-기계적 고장을 유발하게 할 것이다.
[0004] 팬 냉각 솔루션이 적용될 경우, 신뢰성 이슈들에 부가하여, 비용, 공간, 무게, 잡음, 유지보수, 팬을 동작시키기 위한 부가적인 전력 소비 뿐만 아니라 UAV 내부의 민감한 전자 컴포넌트들을 손상시킬 수 있는 습기, 먼지 및 다른 오염물들이 부가적인 관심사들 중 일부이다.
[0005] 따라서, 본원에 의해 제공되는 방법들, 시스템 및 장치를 포함하는, 종래의 접근법들의 결함들을 극복하는 시스템들, 장치, 및 방법들에 대한 필요성이 존재한다.
[0006] 다음은 본 명세서에 개시된 장치 및 방법들과 연관된 하나 이상의 양상들 및/또는 예들에 관련되는 간략화된 요약을 제시한다. 그러므로, 다음의 요약은 모든 고려된 양상들 및/또는 예들에 관련된 포괄적인 개관으로 고려되지 않아야 하고, 다음의 요약은 모든 고려된 양상들 및/또는 예들에 관련된 핵심 또는 중요 엘리먼트들을 식별하거나 또는 임의의 특정 양상 및/또는 예들과 연관된 범위를 서술하는 것으로 간주되지 않아야 한다. 따라서, 다음의 요약은, 아래에 제시되는 상세한 설명에 앞서 간략화된 형태로 본 명세서에 개시된 장치 및 방법들에 관련된 하나 이상의 양상들 및/또는 예들에 관련되는 특정한 개념들을 제시하려는 유일한 목적을 갖는다.
[0007] 일 양상에서, 수동 냉각 장치는, 휜(fin) 및 유체를 갖는 파이프 ― 휜은 제1 위치에서 파이프의 최상부 상에 로케이팅됨 ―; 제2 위치에서 파이프의 최상부에 부착된 열 소스 ― 제2 위치는 제1 위치로부터 제1 거리만큼 이격됨 ―; 휜 위에 로케이팅된 프로펠러; 및 파이프의 내부 표면을 따른 윅(wick) 구조를 포함하며, 윅 구조는, 유체가 윅 구조 내에서 이동되게 허용하고, 유체의 증기 형태가 파이프의 중심을 향해 윅 구조를 빠져나오게 허용하도록 구성된다.
[0008] 다른 양상에서, 수동 냉각 장치는, 열 전달을 위한 수단 ― 열 전달을 위한 수단은 제2 위치로부터 제1 위치로 열을 전달하도록 구성되고, 제1 위치는 제2 위치로부터 제1 거리만큼 이격됨 ―; 열 소산을 위한 수단 ― 열 소산을 위한 수단은 제1 위치에서 열 전달을 위한 수단의 최상부 상에 로케이팅됨 ―; 열 전도를 위한 수단 ― 열 전도를 위한 수단은 열 전달을 위한 수단에 로케이팅됨 ―; 공기 유동을 위한 수단 ― 공기 유동을 위한 수단은 열 소산을 위한 수단 위에 로케이팅됨 ―; 및 열 전달을 위한 수단의 내부 표면을 따른 액체 봉쇄(liquid containment)를 위한 수단을 포함하며, 액체 봉쇄를 위한 수단은, 열 전도를 위한 수단이 액체 봉쇄를 위한 수단 내에서 이동되게 허용하고, 열 전도를 위한 수단의 증기 형태가 열 전달을 위한 수단의 중심을 향해 액체 봉쇄를 위한 수단을 빠져나오게 허용하도록 구성된다.
[0009] 또 다른 양상에서, UAV는, 본체; 휜 및 유체를 갖는 파이프 ― 휜은 본체의 외부의 제1 위치에서 파이프의 최상부 상에 로케이팅되고, 파이프는 본체의 내부로부터 본체의 외부로 연장됨 ―; 본체의 내부의 제2 위치에서 파이프의 최상부에 부착된 열 소스 ― 제2 위치는 제1 위치로부터 제1 거리만큼 이격됨 ―; 휜 위에 로케이팅된 프로펠러; 및 파이프의 내부 표면을 따른 윅 구조를 포함하며, 윅 구조는, 유체가 윅 구조 내에서 이동되게 허용하고, 유체의 증기 형태가 파이프의 중심을 향해 윅 구조를 빠져나오게 허용하도록 구성된다.
[0010] 본 명세서에 개시된 장치 및 방법들과 연관된 다른 특징들 및 이점들은 첨부한 도면들 및 상세한 설명에 기반하여 당업자들에게 자명할 것이다.
[0011] 본 개시내용의 양상들 및 그의 수반된 이점들의 대부분의 더 완전한 인식은, 본 개시내용의 양상들 및 그의 수반된 이점들이 본 개시내용의 제한이 아니라 단지 예시를 위해서만 제시되는 첨부한 도면들과 관련하여 고려될 때 다음의 상세한 설명을 참조하여 더 양호하게 이해됨으로써 용이하게 획득될 것이다.
[0012] 도 1은 본 개시내용의 몇몇 예들에 따른, 수동 냉각을 위한 파이프의 일 예를 예시한다.
[0013] 도 2는 본 개시내용의 몇몇 예들에 따른, 수동 냉각을 위한 파이프를 갖는 UAV의 일 예를 예시한다.
[0014] 도 3은 본 개시내용의 몇몇 예들에 따른, 수동 냉각을 위한 복수의 파이프들 및 4개의 프로펠러들을 갖는 UAV의 일 예를 예시한다.
[0015] 도 4는 본 개시내용의 몇몇 예들에 따른, 수동 냉각을 위한 2개의 직선형 파이프들 및 4개의 프로펠러들을 갖는 UAV의 일 예를 예시한다.
[0016] 도 5는 본 개시내용의 몇몇 예들에 따른, 수동 냉각을 위한 H형 파이프 및 4개의 프로펠러들을 갖는 UAV의 일 예를 예시한다.
[0017] 도 6은 본 개시내용의 몇몇 예들에 따른, 수동 냉각을 위한 2개의 연결된 L형 파이프들, 2개의 연결되지 않은 L형 파이프들, 및 4개의 프로펠러들을 갖는 UAV의 일 예를 예시한다.
[0018] 도 7은 본 개시내용의 몇몇 예들에 따른, 수동 냉각을 위한 파이프를 갖는 UAV의 일 예를 예시한다.
[0019] 도 8a 내지 도 8g는 본 개시내용의 몇몇 예들에 따른, 열 싱크(sink) 구성들의 예들을 예시한다.
[0020] 일반적인 실시에 따르면, 도면들에 의해 도시된 특징들은 실척대로 도시되지 않을 수 있다. 따라서, 도시된 특징들의 치수들은 명확화를 위해 임의로 확장 또는 감소될 수 있다. 일반적인 실시에 따르면, 도면들 중 일부는 명확화를 위해 간략화된다. 따라서, 도면들은 특정 장치 또는 방법의 모든 컴포넌트들을 도시하지는 않을 수 있다. 추가로, 유사한 참조 번호들은 명세서 및 도면들 전반에 걸쳐 유사한 특징들을 나타낸다.
[0021] 본 명세서에 개시된 예시적인 방법들, 장치, 및 시스템들은 종래의 방법들, 장치, 및 시스템들의 단점들 뿐만 아니라 다른 이전에 식별되지 않은 필요성들을 완화시킨다. 본 개시내용의 몇몇 예들은, 열이 팬 냉각 없이 반도체 칩으로부터 주변 환경으로 매우 효율적으로 소산되게 허용하면서 UAV의 밀폐식 구조가 시스템 신뢰도를 최대화시킬 수 있게 하고 습기, 먼지, 및 부식성 화학물들로부터 전자기기들을 보호할 수 있게 하고 경량인 밀봉형 UAV 인클로저 시스템에 대한 혁신적인 수동 냉각 솔루션을 제공한다. 일 예는, 프로펠러 아래에서 UAV 인클로저 외부의 파이프의 최상부 상에 로케이팅된 휜 및 파이프 내부의 유체를 갖는 파이프, 및 파이프의 내부 표면을 따른 윅 구조를 포함한다. 윅 구조는 유체가 UAV 인클로저 내부의 열 소스로부터 윅 구조 내에서 이동되게 허용하도록 구성되며, 여기서, 유체의 증기형태는 열 소스로부터의 열에 의해 생성되고, 파이프의 중심을 향해 윅 구조를 빠져나온다. 이어서, 증기는 파이프의 중심에서 휜 위치로 이동되며, 여기서, 휜은, 열을 추출하고 증기가 윅 구조 내에서 다시 액체로 응축되게 하는 것을 돕는다.
[0022] 도 1은 본 개시내용의 몇몇 예들에 따른, 수동 냉각을 위한 파이프의 일 예를 예시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 수동 냉각 장치(105)는 파이프(105), 열(111)을 파이프(105)에 전달하는, 제2 위치에 로케이팅된 열 소스(110)(예컨대, 반도체 다이, 메모리 칩, 배터리 등), 파이프(105)로부터 열(111)을 제거하는, 제1 위치에 로케이팅된 열 싱크(140)(예컨대, 바 형상 휜, 핀 휜(pin fin), 또는 복수의 핀 또는 바 형상 휜들 등), 파이프(105)의 내부 표면을 따른 윅 구조(150), 및 윅 구조(150) 내부의 유체(120)를 포함할 수 있다. 수동 냉각 장치(100)는 3개의 섹션들 ― 열 소스(110) 부근의 증발기 섹션(160), 열 싱크(140) 부근의 응축기 섹션(170), 및 증발기 섹션(160)과 응축기 섹션(170) 사이의 단열 섹션(180)을 갖는 것으로 보여질 수 있다. 증발기 섹션(160)에서, 유체(120)는 증기(130)로 변환되고, 파이프(105)의 중심으로 윅 구조를 빠져나간다. 단열 섹션(180)에서, 액체(120)가 윅 구조(150)에서 증발기 섹션(160)을 향해 이동되는 동안 증발기 섹션(160)에서 발생하는 단열 팽창 때문에, 증기(130)는 파이프의 중심에서 응축기 섹션(170)을 향해 이동된다. 응축기 섹션(170)에서, 증기(130)는 액체(120)로 다시 변환되고, 윅 구조(150)로 이동된다.
[0023] 예컨대, 파이프(105)는 폭이 대략 2 내지 4mm이며, 원형, 타원형, 정사각형, 또는 직사각형 주연부를 가질 수 있다. 예컨대, 파이프(105)는 직선형 파이프, L형 파이프, H형 파이프, 또는 T형 파이프일 수 있다. 예컨대, 파이프(105)는 10k W/m-K의 극히 높은 열 전도율을 가질 수 있다. 파이프(105)는 무게와 냉각 성능 사이의 원하는 트레이드오프에 의존하여 알루미늄, 구리, 플라스틱 재료들, 또는 이들 재료들의 조합으로 구성될 수 있다. 파이프(105)의 두께는 파이프(105)의 축 방향을 따라 변경될 수 있으며, UAV 내부의 이용가능한 공간 및 상이한 칩셋 높이들을 수용하기 위해 몇몇 부분들은 더 두껍고 몇몇 부분들은 더 얇다. 열 파이프 두께는 0.5mm 내지 5mm로 변할 수 있다. 윅 구조(150)는, 증기가 윅 구조(150)를 빠져나가게 허용하고 액체가 윅 구조(150)에 진입할 뿐만 아니라 단열 프로세스에서 제1 섹션으로부터 제2 섹션으로 내부에서 이동되게 허용하는 수동 펌프로서 작동하는 허니콤(honeycomb), 메시, 섬유, 또는 파우더 충전 마이크로-스케일 윅 구조일 수 있다. 열 싱크(140)는, 파이프(105) 외부에서의 소산을 위해 파이프(105)로부터 열(111)을 제거하는 핀 휜 또는 복수의 핀 휜들, 바 형상 휜 또는 복수의 바 형상 휜들, 또는 유사한 형상들일 수 있다. 열 싱크(140)는 무게와 냉각 성능 사이의 원하는 트레이드오프에 의존하여 알루미늄, 구리, 플라스틱 재료들, 또는 이들 재료들의 조합으로 구성될 수 있다. 열 소스(110)는 열(111)을 생성하는 반도체 칩, 로직 칩, 메모리 칩, 배터리, 또는 유사한 디바이스일 수 있다. 열 소스(110)는, 열(111)이 열 소스(110)로부터 파이프(105)로 전달되게 허용하도록 파이프(105)에 직접 부착될 수 있거나, 또는 열전도성 접착제를 이용하여 부착될 수 있다.
[0024] 도 2는 본 개시내용의 몇몇 예들에 따른, 수동 냉각을 위한 파이프를 갖는 UAV의 일 예를 예시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, UAV 수동 냉각 장치(200)는, 파이프(205)(예컨대, 파이프(105)), 제2 위치에서 파이프(205) 상에 장착된 반도체 칩(210), 제1 위치에서 파이프(205) 상에 장착된 제1 복수의 휜들(240), 및 제3 위치에서 파이프(205) 상에 장착된 제2 복수의 휜들(242)을 포함할 수 있다. 파이프(205)는 반도체 칩(210)으로부터의 열(211)이 파이프(205)에서 제2 위치로부터 제1 위치의 제1 복수의 휜들(240) 및 제3 위치의 제2 복수의 휜들(242) 둘 모두로 이동될 수 있게 한다. UAV 수동 냉각 장치(200)는 제1 복수의 휜들(240) 위에 로케이팅된 제1 프로펠러(220), 제2 복수의 휜들(242) 위에 로케이팅된 제2 프로펠러(222)를 포함할 수 있다. 제1 복수의 휜들(220) 및 제2 복수의 휜들(222)은, 대략 45CFM의 벌크 공기유동을 이용하여 열 파이프로부터 주변 공기로 열을 소산시키기 위해 제1 복수의 휜들(240) 및 제2 복수의 휜들(242) 각각에 강제 대류 냉각 공기(221)를 제공할 수 있다. UAV 수동 냉각 장치(200)는, 파이프(205)에 대향하여 반도체 칩(210)에 부착된 인쇄 회로 기판(250)을 하우징하는 본체 인클로저(260)의 양측으로 연장되는 붐(boom)(230)을 포함할 수 있다.
[0025] 본체 인클로저(260)는 예컨대, 플라스틱 또는 알루미늄일 수 있으며, 습기, 먼지, 및 부식성 화학물들로부터 인쇄 회로 기판(250) 및 반도체 칩(210)을 보호하기 위해 밀폐식으로 밀봉될 수 있다. 붐(230)은 예컨대, 플라스틱 또는 알루미늄일 수 있으며, 본체 인클로저(260) 외부로 연장되는 파이프(205)의 일부 뿐만 아니라 제1 프로펠러(220) 및 제2 프로펠러(222)를 지지한다.
[0026] 도 3은 본 개시내용의 몇몇 예들에 따른, 수동 냉각을 위한 복수의 파이프들 및 4개의 프로펠러들을 갖는 UAV의 일 예를 예시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, UAV(300)(예컨대, UAV(200))는, 파이프(305)(예컨대, 파이프(105) 또는 파이프(205)), 제1 위치에서 파이프(305) 상에 장착된 제1 복수의 휜들(340), 제2 위치에서 파이프(305) 상에 장착된 제2 복수의 휜들(342), 제3 위치에서 파이프(305) 상에 장착된 제3 복수의 휜들(344), 및 제4 위치에서 파이프(305) 상에 장착된 제4 복수의 휜들(346)을 포함할 수 있다. UAV(300)는 본체 인클로저(360), 본체 인클로저(360)의 앞쪽에 장착된 카메라(335), 및 본체 인클로저(360)의 최상부 상에 장착된 배터리(365)를 포함할 수 있다. UAV(300)는 제1 복수의 휜들(340) 위에서 제1 붐(330) 상에 장착된 제1 프로펠러(320), 제2 복수의 휜들(342) 위에서 제2 붐(332) 상에 장착된 제2 프로펠러(322), 제3 복수의 휜들(344) 위에서 제3 붐(334) 상에 장착된 제3 프로펠러(324), 및 제4 복수의 휜들(346) 위에서 제4 붐(336) 상에 장착된 제4 프로펠러(326)를 포함할 수 있다.
[0027] 4개의 프로펠러들(예컨대, 프로펠러(220) 또는 프로펠러(222))이 도 3에 도시되지만, 더 많거나 또는 더 적은 프로펠러들이 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 4개의 붐들(예컨대, 붐(230))이 도 3에 도시되지만, 더 많거나 또는 더 적은 붐들이 프로펠러들 또는 복수의 휜들의 수에 의존하여 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 4개의 별개의 복수의 휜들(예컨대, 제1 복수의 휜들(240) 또는 제2 복수의 휜들(242))이 도 3에 도시되지만, 더 많거나 또는 더 적은 복수들의 휜들이 사용될 수 있고 각각의 복수의 휜들이 하나 이상의 휜들을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 단일 열 파이프(305)가 도 3에 예시되지만, 하나 이상의 별개의 열 파이프들이 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
[0028] 도 4는 본 개시내용의 몇몇 예들에 따른, 수동 냉각을 위한 2개의 직선형 파이프들 및 4개의 프로펠러들을 갖는 UAV의 일 예를 예시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, UAV(400)(예컨대, UAV(300))는 제1 파이프(405)(예컨대, 파이프(305)), 제2 파이프(406)(예컨대, 파이프(305)), 본체 인클로저(460), 본체 인클로저(460)의 앞쪽에 장착된 카메라(435), 및 본체 인클로저(460) 내의 인쇄 회로 기판(450)을 포함할 수 있다. UAV(400)는, 제1 파이프(405)의 일 단부 상에 장착된 제1 프로펠러(420), 제1 파이프(405)의 대향 단부 상에 장착된 제2 프로펠러(422), 제2 파이프(406)의 일 단부 상에 장착된 제3 프로펠러(424), 및 제2 파이프(406)의 대향 단부 상에 장착된 제4 프로펠러(426)를 포함할 수 있다. UAV(400)는, 제1 파이프(405) 상에 장착된 제1 반도체 칩(410)(예컨대, 열 소스(110)), 제1 파이프(405) 상에 장착된 제2 반도체 칩(412)(예컨대, 열 소스(110)), 제2 파이프(406) 상에 장착된 제3 반도체 칩(414)(예컨대, 열 소스(110)), 및 제2 파이프(406) 상에 장착된 제4 반도체 칩(416)(예컨대, 열 소스(110))를 포함할 수 있다. 4개의 칩들이 도 4에 예시되지만, 더 많거나 또는 더 적은 칩들이 사용될 수 있으며, 제1 파이프(405)와 제2 파이프(406) 간의 분배는 동일하지 않을 수 있다. 제1 파이프(405) 및 제2 파이프(406)가 직선형의 직사각형 파이프들로서 예시되지만, 다른 형상들, 예컨대 이를테면 타원형, 곡선형이 사용될 수 있으며, 파이프들은 물리적으로 및/또는 유체적으로 연결될 수 있다.
[0029] 도 5는 본 개시내용의 몇몇 예들에 따른, 수동 냉각을 위한 H형 파이프 및 4개의 프로펠러들을 갖는 UAV의 일 예를 예시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, UAV(500)(예컨대, UAV(400))는 파이프(505)(예컨대, 파이프(405)), 본체 인클로저(560), 본체 인클로저(560)의 앞쪽에 장착된 카메라(535), 및 본체 인클로저(560) 내의 인쇄 회로 기판(550)을 포함할 수 있다. UAV(500)는, 파이프(505)의 일 단부 상에 장착된 제1 프로펠러(520), 파이프(505)의 제2 단부 상에 장착된 제2 프로펠러(522), 파이프(505)의 제3 단부 상에 장착된 제3 프로펠러(524), 및 파이프(505)의 제4 단부 상에 장착된 제4 프로펠러(526)를 포함할 수 있다. UAV(500)는, 파이프(505) 상에 장착된 제1 반도체 칩(510)(예컨대, 열 소스(110)), 파이프(505) 상에 장착된 제2 반도체 칩(512)(예컨대, 열 소스(110)), 및 파이프(505) 상에 장착된 제3 반도체 칩(514)(예컨대, 열 소스(110))를 포함할 수 있다. 3개의 칩들이 도 5에 예시되지만, 더 많거나 또는 더 적은 칩들이 사용될 수 있으며, 위치들은 파이프(405)의 중심 부분만을 따르지는 않을 수 있다. 파이프(505)가 H형의 직사각형 파이프로서 예시되지만, 다른 형상들, 예컨대 이를테면 타원형, 곡선형이 사용될 수 있으며, 파이프는 물리적으로 및/또는 유체적으로 연결될 수 있다.
[0030] 도 6은 본 개시내용의 몇몇 예들에 따른, 수동 냉각을 위한 2개의 연결된 L형 파이프들, 2개의 연결되지 않은 L형 파이프들, 및 4개의 프로펠러들을 갖는 UAV의 일 예를 예시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, UAV(600)(예컨대, UAV(500))는 제1 파이프(605)(예컨대, 파이프(305)), 제2 파이프(606)(예컨대, 파이프(305)), 제3 파이프(607), 본체 인클로저(660), 본체 인클로저(660)의 앞쪽에 장착된 카메라(635), 및 본체 인클로저(660) 내의 인쇄 회로 기판(650)을 포함할 수 있다. UAV(600)는, 제1 파이프(605)의 일 단부 상에 장착된 제1 프로펠러(620), 제2 파이프(606)의 일 단부 상에 장착된 제2 프로펠러(622), 제3 파이프(607)의 일 단부 상에 장착된 제3 프로펠러(624), 및 제3 파이프(607)의 대향 단부 상에 장착된 제4 프로펠러(626)를 포함할 수 있다. UAV(600)는, 제1 파이프(605) 상에 장착된 제1 반도체 칩(610)(예컨대, 열 소스(110)), 제1 파이프(605) 상에 장착된 제2 반도체 칩(612)(예컨대, 열 소스(110)), 제2 파이프(606) 상에 장착된 제3 반도체 칩(613)(예컨대, 열 소스(110)), 제2 파이프(606) 상에 장착된 제4 반도체 칩(614)(예컨대, 열 소스(110)), 제3 파이프(607) 상에 장착된 제5 반도체 칩(615)(예컨대, 열 소스(110)), 제3 파이프(607) 상에 장착된 제6 반도체 칩(616)(예컨대, 열 소스(110)), 제3 파이프(607) 상에 장착된 제7 반도체 칩(617)(예컨대, 열 소스(110)), 및 제3 파이프(607) 상에 장착된 제8 반도체 칩(618)(예컨대, 열 소스(110))을 포함할 수 있다. 8개의 칩들이 도 6에 예시되지만, 더 많거나 또는 더 적은 칩들이 사용될 수 있으며, 제1 파이프(605), 제2 파이프(606), 및 제3 파이프(607) 간의 분배는 동일하지 않을 수 있다. 제1 파이프(605), 제2 파이프(606) 및 제3 파이프(607)가 L형의 직사각형 파이프들로서 예시되지만, 다른 형상들, 예컨대 이를테면 타원형, 곡선형이 사용될 수 있으며, 파이프들은 물리적으로 및/또는 유체적으로 연결될 수 있다.
[0031] 도 7은 본 개시내용의 몇몇 예들에 따른, 수동 냉각을 위한 파이프를 갖는 UAV의 일 예를 예시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, UAV 수동 냉각 장치(700)는, 제2 위치로부터 제1 위치 및 제3 위치 ― 제1 위치 및 제3 위치는 제2 위치로부터 이격됨 ― 로 열(711)을 전달하도록 구성된 열 전달을 위한 수단(705)(예컨대, 파이프(105)), 제2 위치에서 열 전달을 위한 수단(705) 상에 장착된 반도체 칩(710), 제1 위치에서 열 전달을 위한 수단(705)의 최상부 상에 로케이팅된 열 소산을 위한 제1 수단(740)(예컨대, 열 싱크(140)), 제3 위치에서 열 전달을 위한 수단(705)의 최상부 상에 로케이팅된 열 소산을 위한 제2 수단(742)(예컨대, 열 싱크(142))을 포함할 수 있다.
[0032] 열 전달을 위한 수단(705)은 반도체 칩(710)으로부터의 열(711)이 열 전달을 위한 수단(705)에서 제2 위치로부터 제1 위치의 열 소산을 위한 제1 수단(740) 및 제3 위치의 열 소산을 위한 제2 수단(742) 둘 모두로 이동될 수 있게 한다. UAV 수동 냉각 장치(700)는 열 소산을 위한 제1 수단(740) 위에 로케이팅된 공기 유동을 위한 제1 수단(720)(예컨대, 제1 프로펠러(220)), 열 소산을 위한 제2 수단(742) 위에 로케이팅된 공기 유동을 위한 제2 수단(722)(예컨대, 제2 프로펠러(222))을 포함할 수 있다. 공기 유동을 위한 제1 수단(720) 및 공기 유동을 위한 제2 수단(722)은, 대략 45CFM의 벌크 공기유동을 이용하여 열 전달을 위한 수단(705)으로부터 주변 공기로 열(711)을 소산시키기 위해 열 소산을 위한 제1 수단(740) 및 열 소산을 위한 제2 수단(742) 각각에 강제 대류 냉각 공기(721)를 제공할 수 있다. UAV 수동 냉각 장치(700)는, 열 전달을 위한 수단(705)에 대향하여 반도체 칩(710)에 부착된 인쇄 회로 기판(750)을 하우징하는 본체 인클로저(760)의 양측으로 연장되는 붐(730)을 포함할 수 있다.
[0033] 본체 인클로저(760)는 예컨대, 플라스틱 또는 알루미늄일 수 있으며, 습기, 먼지, 및 부식성 화학물들로부터 인쇄 회로 기판(750) 및 반도체 칩(710)을 보호하기 위해 밀폐식으로 밀봉될 수 있다. 붐(730)은 예컨대, 플라스틱 또는 알루미늄일 수 있으며, 본체 인클로저(760) 외부로 연장되는 열 전달을 위한 수단(705)의 일부 뿐만 아니라 공기 유동을 위한 제1 수단(720) 및 공기 유동을 위한 제2 수단(722)을 지지한다. UAV(700)는 열 전도를 위한 수단(701)(예컨대, 액체(120) 및 증기(130)) 및 열 전달을 위한 수단(705)의 내부 표면을 따른 액체 봉쇄를 위한 수단(예컨대, 윅 구조(150))를 포함할 수 있으며, 열 전도를 위한 수단(701)은 열 전달을 위한 수단(705)에 로케이팅될 수 있고, 액체 봉쇄를 위한 수단은, 열 전도를 위한 수단(701)이 액체 봉쇄를 위한 수단 내에서 이동되게 허용하고, 열 전도를 위한 수단(701)의 증기 형태가 열 전달을 위한 수단(705)의 중심을 향해 액체 봉쇄를 위한 수단을 빠져나오게 허용하도록 구성될 수 있다. 도 1 내지 도 6을 참조하여 위에서 논의된 바와 같이, 도 7에 예시된 다양한 컴포넌트들은 도시된 것보다 더 많거나 더 적을 수 있다.
[0034] 도 8a 내지 도 8g는 본 개시내용의 몇몇 예들에 따른, 열 싱크(예컨대, 열 싱크(140, 240, 242, 340, 342, 344, 또는 346) 및 열 소산을 위한 수단(740 또는 742)) 구성들의 예들을 예시한다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 일 구성은 일렬로 행(row)들 및 컬럼(column)들로 배열된 복수의 원형 열 싱크들(140)을 포함할 수 있다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 일 구성은 스태거링(stagger)된 행들 및 컬럼들로 배열된 복수의 원형 열 싱크들(140)을 포함할 수 있다. 도 8c에 도시된 바와 같이, 일 구성은 일렬로 행들 및 컬럼들로 배열된 복수의 정사각형 열 싱크들(140)을 포함할 수 있다. 도 8d에 도시된 바와 같이, 일 구성은 스태거링된 행들 및 컬럼들로 배열된 복수의 정사각형 열 싱크들(140)을 포함할 수 있다. 도 8e에 도시된 바와 같이, 일 구성은 스태거링된 행들 및 컬럼들로 배열된 복수의 직사각형 또는 판형 열 싱크들(140)을 포함할 수 있다. 도 8f에 도시된 바와 같이, 일 구성은 스태거링된 행들 및 컬럼들로 배열된 복수의 타원형 또는 계란형 열 싱크들(140)을 포함할 수 있다. 도 8g에 도시된 바와 같이, 일 구성은 병렬로 배열된 복수의 직사각형 또는 판형 열 싱크들(140)을 포함할 수 있다.
[0035] 도 1 내지 도 8g에 예시된 컴포넌트들, 프로세스들, 특징들, 및/또는 기능들 중 하나 이상은 단일 컴포넌트, 프로세스, 특징 또는 기능으로 재배열 및/또는 결합되거나, 수 개의 컴포넌트들, 프로세스들, 또는 기능들에 임베딩될 수 있다. 부가적인 엘리먼트들, 컴포넌트들, 프로세스들, 및/또는 기능들은 또한, 본 개시내용을 벗어나지 않으면서 부가될 수 있다. 또한, 본 개시내용의 도 1 내지 도 8g 및 그의 대응하는 설명이 다이들 및/또는 IC들로 제한되지 않음을 유의해야 한다. 몇몇 구현들에서, 도 1 내지 도 8g 및 그의 대응하는 설명은 통합형 디바이스들을 제조, 생성, 제공, 및/또는 제작하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 구현들에서, 디바이스는 다이, 통합형 디바이스, 다이 패키지, 집적 회로(IC), 디바이스 패키지, 집적 회로(IC) 패키지, 웨이퍼, 반도체 디바이스, PoP(package on package) 디바이스, 및/또는 개재기(interposer)를 포함할 수 있다.
[0036] 단어 "예시적인"은 "예, 예시, 또는 예증으로서 기능하는 것"을 의미하도록 본 명세서에서 사용된다. "예시적인" 것으로서 본 명세서에 설명된 임의의 세부사항들은 다른 예들에 비해 유리한 것으로서 반드시 해석되서는 안된다. 유사하게, 용어 "예들"은, 모든 예들이 논의된 특징, 이점 또는 동작 모드를 포함한다는 것을 의미하지 않는다. 더욱이, 특정한 특징 및/또는 구조는 하나 이상의 다른 특징들 및/또는 구조들과 결합될 수 있다. 또한, 본 개시내용에 의해 설명된 장치의 적어도 일부는 본 개시내용에 의해 설명된 방법의 적어도 일부를 수행하도록 구성될 수 있다.
[0037] 본 명세서에서 사용된 용어는 특정한 예들을 설명하려는 목적을 위한 것이며, 본 개시내용의 예들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단수형들은, 문맥상 명확하게 달리 표시되지 않으면, 복수형들을 또한 포함하도록 의도된다. 본 명세서에서 사용되는 경우 용어들 "구비", "구비하는", "포함" 및/또는 "포함하는"이 언급된 특징들, 정수들, 액션들, 동작들, 엘리먼트들, 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 액션들, 동작들, 엘리먼트들, 컴포넌트들, 및/또는 그들의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하지는 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다.
[0038] 용어들 "연결된", "커플링된", 또는 이들의 임의의 변형이 엘리먼트들 사이의 직접적인 또는 간접적인 임의의 연결 또는 커플링을 의미하며, 중간 엘리먼트를 통해 함께 "연결된" 또는 "커플링된" 2개의 엘리먼트들 사이의 그러한 중간 엘리먼트의 존재를 포함할 수 있음을 유의해야 한다.
[0039] "제 1", "제 2" 등과 같은 지정을 사용하는 본 명세서의 엘리먼트에 대한 임의의 참조는, 그 엘리먼트들의 양 및/또는 순서를 제한하지 않는다. 오히려, 이들 지정들은, 2개 이상의 엘리먼트들 및/또는 엘리먼트의 인스턴스들 사이를 구별하는 편리한 방법으로서 사용된다. 또한, 달리 나타내지 않으면, 엘리먼트들의 세트는 하나 이상의 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[0040] 본 명세서에서 언급되거나 예시되어 도시된 어떠한 것도, 임의의 컴포넌트, 액션, 특징, 장점, 이점, 또는 등가물이 청구항들에서 언급되는지 여부와 관계없이 그러한 컴포넌트, 액션, 특징, 장점, 이점, 또는 등가물을 대중에게 전용하도록 의도되지 않는다.
[0041] 몇몇 양상들이 디바이스와 관련하여 설명되었지만, 이들 양상들이 또한 대응하는 방법의 설명을 구성한다는 것을 말할 필요가 없으므로, 디바이스의 블록 또는 컴포넌트는 또한 대응하는 방법 액션 또는 방법 액션의 특징으로서 이해되어야 한다. 그와 유사하게, 방법 액션과 관련하여 또는 방법 액션으로서 설명된 양상들은 또한 대응하는 디바이스의 대응하는 블록 또는 세부사항 또는 특징의 설명을 구성한다. 방법 액션들 중 일부 또는 모두는, 예컨대 마이크로프로세서, 프로그래밍가능 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 하드웨어 장치를 사용함으로써) 수행될 수 있다. 몇몇 예들에서, 가장 중요한 방법 액션들 중 일부 또는 복수의 가장 중요한 방법 액션들은 그러한 장치에 의해 수행될 수 있다.
[0042] 위의 상세한 설명에서, 상이한 특징들이 예들에서 함께 그룹화된다는 것을 알 수 있다. 본 개시내용의 이러한 방식은, 청구된 예들이 각각의 청구항에서 명시적으로 언급된 것보다 더 많은 특징들을 갖는다는 의도로서 이해되지 않아야 한다. 오히려, 독창적인 콘텐츠가 개시된 개별적인 예의 모든 특징들보다 더 적게 존재할 수 있도록 상황이 이루어진다. 따라서, 다음의 청구항들은 본 개시내용에 의해 설명에 포함되는 것으로 간주되어야 하며, 여기서 각각의 청구항 그 자체는 별개의 예로서 나타날 수 있다. 각각의 청구항 그 자체가 별개의 예로서 나타날 수 있지만, 종속 청구항이 청구항들에서 하나 또는 복수의 청구항들과의 특정 조합을 지칭할 수 있더라도, 다른 예들이 또한, 상기 종속 청구항의 임의의 다른 종속 청구항의 청구대상과의 조합 또는 임의의 특징의 다른 종속 청구항 및 독립 청구항과의 조합을 망라하거나 또는 포함할 수 있음을 유의해야 한다. 특정한 조합이 의도되지 않는다는 것이 명시적으로 표현되지 않으면, 그러한 조합들이 본 명세서에서 제안된다. 더욱이, 어떠한 청구항이 임의의 다른 독립 청구항에 직접 종속되지 않더라도, 상기 청구항의 특징들이 그러한 독립 청구항에 포함될 수 있다는 것이 또한 의도된다.
[0043] 더욱이, 설명 또는 청구항들에서 개시된 방법들, 시스템들, 및 장치가 이들 예들의 각각의 액션들을 수행하기 위한 수단을 포함하는 디바이스에 의해 구현될 수 있음을 유의해야 한다.
[0044] 전술한 개시내용이 본 개시내용의 예시적인 예들을 나타내지만, 다양한 변화들 및 변형들이 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 본 명세서에서 행해질 수 있다는 것을 유의해야 한다. 본 명세서에 설명된 본 개시내용의 예들에 따른 방법 청구항들의 기능들 및/또는 액션들은 임의의 특정한 순서로 수행될 필요가 없다. 부가적으로, 잘-알려진 엘리먼트들은, 본 명세서에 개시된 양상들 및 예들의 관련있는 세부사항들을 불명료하게 하지 않기 위해 상세히 설명되지 않을 것이거나 또는 생략될 수 있다. 또한, 본 개시내용의 엘리먼트들이 단수로 설명 또는 청구될 수 있지만, 단수로의 제한이 명시적으로 나타나지 않으면, 복수가 고려된다.

Claims (20)

  1. 무인 비행체(UAV)로서,
    본체;
    내부에 포함된 유체를 갖는 파이프 ― 상기 파이프는 비-직선형임 ―;
    상기 본체의 외부에서 상기 파이프의 제1 위치에서 상기 파이프의 최상부 상에 로케이팅되는 복수의 휜(fin)들 ― 상기 파이프의 최상부에 실장된 모든 휜들은 상기 파이프의 바로 위에 있음―;
    상기 파이프의 제2 위치에서 상기 파이프의 최상부 상에 부착된 열 소스 ― 상기 제2 위치는 상기 제1 위치로부터 제1 거리만큼 이격되고, 상기 열 소스는 상기 본체에 로케이팅됨 ―;
    상기 복수의 휜들 위에 로케이팅된 프로펠러; 및
    상기 파이프의 내부 표면 전체를 따른 윅(wick) 구조를 포함하며,
    상기 윅 구조는, 상기 유체가 상기 윅 구조 내에서 이동되게 허용하고, 상기 유체의 증기 형태가 상기 파이프의 중심을 향해 상기 윅 구조를 빠져나오게 허용하도록 구성되는, 무인 비행체(UAV).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 윅 구조는, 상기 유체가 상기 제2 위치에서 상기 파이프 내에서 증발되게 하여 증기를 형성하게 하도록 구성되며, 상기 증기는 상기 증기를 다시 유체로 응축시키는 상기 제1 위치를 향해 이동하는, 무인 비행체(UAV).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 윅 구조는 허니콤형(honeycomb), 메시형, 섬유형, 또는 파우더형 중 하나인, 무인 비행체(UAV).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 휜들 각각은 핀 휜(pin fin)인, 무인 비행체(UAV).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파이프는 알루미늄, 구리, 또는 플라스틱 재료들 중 하나로 구성되는, 무인 비행체(UAV).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 휜들은, 일렬로 배열된 복수의 원형 휜들, 스태거링(stagger)된 형태로 배열된 복수의 원형 휜들, 일렬로 배열된 복수의 정사각형 휜들, 스태거링된 형태로 배열된 복수의 정사각형 휜들, 스태거링된 형태로 배열된 복수의 직사각형 휜들, 스태거링된 형태로 배열된 복수의 타원형 휜들, 또는 병렬로 배열된 복수의 직사각형 휜들 중 하나인, 무인 비행체(UAV).
  7. 제1항에 있어서,
    다수의 위치들에 있는 하나 이상의 다른 프로펠러들을 더 포함하며,
    상기 하나 이상의 다른 프로펠러들 각각은 상기 제2 위치로부터 이격되어 있는, 무인 비행체(UAV).
  8. 제1항에 있어서,
    상기 파이프는 L형 파이프, H형 파이프, 또는 T형 파이프 중 하나이고, 0.5mm 내지 5mm의 두께를 갖는, 무인 비행체(UAV).
  9. 무인 비행체(UAV)로서,
    본체;
    열 전달을 위한 수단 ― 상기 열 전달을 위한 수단은 상기 열 전달을 위한 수단의 제2 위치로부터 상기 열 전달을 위한 수단의 제1 위치로 열을 전달하도록 구성되고, 상기 제1 위치는 상기 제2 위치로부터 제1 거리만큼 이격되고, 상기 제1 위치는 상기 본체의 외부에 있으며, 상기 열 전달을 위한 수단은 비-직선형임 ―;
    상기 본체의 상기 제2 위치에서 상기 열 전달을 위한 수단에 부착된 열 소스;
    열 소산을 위한 수단 ― 상기 열 소산을 위한 수단은 상기 제1 위치에서 상기 열 전달을 위한 수단의 최상부 상에 로케이팅되고, 상기 열 소산을 위한 수단의 전체가 상기 열 전달을 위한 수단의 바로 위에 있음 ―;
    열 전도를 위한 수단 ― 상기 열 전도를 위한 수단은 상기 열 전달을 위한 수단에 로케이팅됨 ―;
    상기 열 소산을 위한 수단 위에 로케이팅되는 프로펠러; 및
    상기 열 전달을 위한 수단의 내부 표면 전체를 따른 액체 봉쇄(liquid containment)를 위한 수단을 포함하며,
    상기 액체 봉쇄를 위한 수단은, 상기 열 전도를 위한 수단이 상기 액체 봉쇄를 위한 수단 내에서 이동되게 허용하고, 상기 열 전도를 위한 수단의 증기 형태가 상기 열 전달을 위한 수단의 중심을 향해 상기 액체 봉쇄를 위한 수단을 빠져나오게 허용하도록 구성되는, 무인 비행체(UAV).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 액체 봉쇄를 위한 수단은 상기 열 전도를 위한 수단이 상기 제2 위치의 상기 열 전달을 위한 수단 내에서 증발되게 하여 증기를 형성하게 하도록 구성되며, 상기 증기는 상기 증기를 다시 열 전도를 위한 수단으로 응축시키는 상기 제1 위치를 향해 이동하는, 무인 비행체(UAV).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 액체 봉쇄를 위한 수단은 허니콤형, 메시형, 섬유형, 또는 파우더형 중 하나인, 무인 비행체(UAV).
  12. 제9항에 있어서,
    상기 열 소산을 위한 수단은 복수의 핀 휜들을 포함하는, 무인 비행체(UAV).
  13. 제9항에 있어서,
    상기 열 전달을 위한 수단은 알루미늄, 구리, 또는 플라스틱 재료들 중 하나로 구성되는, 무인 비행체(UAV).
  14. 제9항에 있어서,
    상기 열 소산을 위한 수단은, 일렬로 배열된 복수의 원형 휜들, 스태거링된 형태로 배열된 복수의 원형 휜들, 일렬로 배열된 복수의 정사각형 휜들, 스태거링된 형태로 배열된 복수의 정사각형 휜들, 스태거링된 형태로 배열된 복수의 직사각형 휜들, 스태거링된 형태로 배열된 복수의 타원형 휜들, 또는 병렬로 배열된 복수의 직사각형 휜들 중 하나인, 무인 비행체(UAV).
  15. 제9항에 있어서,
    다수의 위치들에 있는 하나 이상의 다른 프로펠러들을 더 포함하며,
    상기 하나 이상의 다른 프로펠러들 각각은 상기 제2 위치로부터 이격되어 있는, 무인 비행체(UAV).
  16. 제9항에 있어서,
    상기 열 전달을 위한 수단은 L형 파이프, H형 파이프, 또는 T형 파이프 중 하나이고, 0.5mm 내지 5mm의 두께를 갖는, 무인 비행체(UAV).
  17. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 밀폐식으로 밀봉되는, 무인 비행체(UAV).
  18. 제1항에 있어서,
    상기 파이프의 비-직선형은 상기 파이프의 제1 부분에 의해 정의되는 H형이고, 상기 제1 부분은 상기 파이프의 제2 부분에 평행하게 위치되며, 상기 파이프의 제3 부분은 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분에 연결되는, 무인 비행체(UAV).
  19. 제1항에 있어서,
    상기 파이프의 비-직선형은 상기 파이프의 제1 부분에 의해 정의되는 제1 L형이고, 상기 제1 부분은 상기 파이프의 제2 부분에 수직으로 위치되는, 무인 비행체(UAV).
  20. 제19항에 있어서,
    제2 L형을 갖는 제2 파이프를 더 포함하고, 상기 제2 파이프는 상기 제1 L형을 갖는 상기 파이프와 인접하는, 무인 비행체(UAV).
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