(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モバイルデバイスのスキン部分におけるスキン温度が閾値温度よりも高いかどうか判断するステップと、
前記スキン温度が前記閾値温度よりも高い場合、第1の熱電冷却器(TEC)に電力を供給して、前記第1のTECの第1の側を冷却する一方で前記第1のTECの第2の側を加熱するステップであって、前記第1のTECの前記第1の側が前記スキン部分に接触して前記スキン部分を冷却するステップと、
を含み、
前記第1のTECの前記第2の側が前記モバイルデバイスの内側部分における熱生成構成要素に面し、前記熱生成構成要素は、前記スキン部分の前記閾値温度よりも高い許容温度限界を有し、前記第1のTECは、前記スキン部分が冷却され前記熱生成構成要素が加熱されるように、前記スキン部分と前記熱生成構成要素の間に配置される、
方法。
【請求項２】
求められた前記スキン温度が前記閾値温度以下である場合、前記第1のTECの前記第1の側と前記第2の側との間の温度差によって電力を生成するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記生成された電力が、前記モバイルデバイスのバッテリーに貯蔵されるかまたは前記モバイルデバイスの構成要素に直接供給される請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記スキン温度が前記閾値温度以下であると判断されたときには前記第1のTECへの電力供給を差し控えるステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記第1のTECの前記第2の側がサーマルソリューションに接触して、前記第1のTECの第2の側から生成された熱を冷却する請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記サーマルソリューションが、銅の熱スプレッダ、アルミニウムの熱スプレッダ、カーボンの熱スプレッダ、または相変化材料(PCM)のうち少なくとも1つを備える請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記スキン温度が測定される前記モバイルデバイスの前記スキン部分が、前記モバイルデバイスの表示側にあるか、または、
前記スキン温度が測定される前記モバイルデバイスの前記スキン部分が、前記モバイルデバイスの非表示側にある、
請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記モバイルデバイスの第2のスキン部分における第2のスキン温度が前記閾値温度よりも高いかどうか判断するステップと、
前記第2のスキン温度が前記閾値温度よりも高い場合、第2のTECに電力を供給して、前記第2のTECの第1の側を冷却する一方で前記第2のTECの第2の側を加熱するステップであって、前記第2のTECの前記第1の側が前記第2のスキン部分に接触して前記第2のスキン部分を冷却し、前記第2のTECの前記第2の側が前記モバイルデバイスの前記内側部分に面するステップとをさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記第1のTECから反対側にある第2のTECの第1の側と前記第2のTECの第2の側との間の温度差によって電力を生成するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
前記第2のTECの前記第1の側が前記モバイルデバイスの第2のスキン部分と接触し、前記第2のTECの前記第2の側が前記モバイルデバイスの前記内側部分に面するか、または、
前記第2のTECの前記第1の側が前記モバイルデバイスの前記内側部分に面し、前記第2のTECの前記第2の側が前記モバイルデバイスの第2のスキン部分と接触する
請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
前記第2のTECの前記第1の側および前記第2の側のうち少なくとも1つがサーマルソリューションと接触する請求項9に記載の方法。
【請求項１２】
前記スキン温度が、ダイ温度、パワーマネジメント集積回路(PMIC)の電力出力、またはPMIC温度のうち少なくとも1つに基づいて求められる請求項1に記載の方法。
【請求項１３】
モバイルデバイスのスキン部分におけるスキン温度が閾値温度よりも高いかどうか判断するための手段と、
前記スキン温度が前記閾値温度よりも高い場合、第1の熱電冷却器(TEC)に電力を供給して、前記第1のTECの第1の側を冷却する一方で前記第1のTECの第2の側を加熱するための手段であって、前記第1のTECの前記第1の側が前記スキン部分に接触して前記スキン部分を冷却する手段とを備え、
前記第1のTECの前記第2の側が前記モバイルデバイスの内側部分における熱生成構成要素に面し、前記熱生成構成要素は、前記スキン部分の前記閾値温度よりも高い許容温度限界を有し、前記第1のTECは、前記スキン部分が冷却され前記熱生成構成要素が加熱されるように、前記スキン部分と前記熱生成構成要素の間に配置される、
装置。
【請求項１４】
請求項1乃至12の何れか1項に記載の方法を実行するための手段をさらに備える、請求項13に記載の装置。
【請求項１５】
請求項1乃至12の何れか1項に記載の方法を実行するためのコードを含むコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、その全体が参照によって明白に本明細書に組み込まれている、2013年9月18日に出願した「METHOD OF AND AN APPARATUS FOR MAINTAINING CONSTANT TEMPERATURE WITH A THERMOELECTRIC COOLER AND INCREASING ALLOWABLE POWER/PERFORMANCE LIMIT FOR DIE IN A MOBILE SEGMENT」という名称の米国特許非仮出願第14/030,901号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本開示は、一般にモバイルデバイスに関し、より詳細にはモバイルデバイスの性能およびユーザ体験の最適化に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
モバイルデバイスおよびコンピュータデバイスなどのデバイスは、熱を生成する構成要素を有する。モバイルデバイスの構成要素は、一般に、より高いレベルにおいて動作するとき、より多くの熱を生成する。デバイスに対する最適なユーザ体験を確実にするのに、大抵の場合、熱除去が必要である。さらに、ユーザがデバイスに直接接触すると、ユーザのデバイスに対する体験を最適化するために、接触しているデバイス部分を特定の温度範囲内に保つ必要がある。たとえば、デバイスからの熱によってデバイスが熱くなると、デバイスに接触しているユーザが、デバイスの高温を不快に感じる可能性がある。製造業者は、モバイルデバイスの性能を著しく低下させることなく、モバイルデバイスから効率的に熱を除去するデバイスを設計する。したがって、所望の温度を保つ一方でデバイスの性能を最適化する手法が望まれている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の一態様では、方法、コンピュータプログラム製品、および装置が提供される。この装置は、モバイルデバイスのスキン部分におけるスキン温度が閾値温度よりも高いかどうか判断してよい。この装置は、スキン温度が閾値温度よりも高い場合、熱電冷却器(TEC)に電力を供給して、TECの第1の側を冷却する一方でTECの第2の側を加熱してよく、TECの第1の側がスキン部分に接触してスキン部分を冷却し、TECの第2の側がモバイルデバイスのコアに面する。スキン温度は、ダイ温度、パワーマネジメント集積回路(PMIC)の電力出力、またはPMIC温度のうち少なくとも1つに基づいて決定され得る。
【０００５】
この装置は、求められたスキン温度が閾値温度以下である場合、TECの第1の側と第2の側との間の温度差によって電力をさらに生成してよい。生成された電力は、モバイルデバイスのバッテリーに貯蔵されてよく、またはモバイルデバイスの構成要素に直接供給される。
【０００６】
この装置は、スキン温度が閾値温度以下であると判断したときには、TECへの電力供給をさらに差し控えてよい。
【０００７】
TECの第2の側は、サーマルソリューションと接触して、TECの第2の側から生成された熱を冷却してよい。サーマルソリューションは、銅の熱スプレッダ、アルミニウムの熱スプレッダ、カーボンの熱スプレッダ、または相変化材料(PCM)のうち少なくとも1つを含み得る。スキン温度が測定されるモバイルデバイスのスキン部分は、モバイルデバイスの表示側にあってよい。あるいは、スキン温度が測定されるモバイルデバイスのスキン部分は、モバイルデバイスの非表示側にあってよい。
【０００８】
この装置は、モバイルデバイスの第2のスキン部分における第2のスキン温度が閾値温度よりも高いかどうか、さらに判断してよい。この装置は、第2のスキン温度が閾値温度よりも高い場合、第2のTECに電力をさらに供給して、第2のTECの第1の側を冷却する一方で第2のTECの第2の側を加熱してよく、第2のTECの第1の側が第2のスキン部分に接触して第2のスキン部分を冷却し、第2のTECの第2の側がモバイルデバイスのコアに面する。
【０００９】
この装置は、第2のTECの第1の側と第2のTECの第2の側との間の温度差によって電力をさらに生成してよく、第2のTECは、装置内で、上記のTECから反対側に配置されている。第2のTECの第1の側がモバイルデバイスの第2のスキン部分に接触してよく、第2のTECの第2の側がモバイルデバイスのコアに面する。あるいは、第2のTECの第1の側がモバイルデバイスのコアに面してよく、第2のTECの第2の側がモバイルデバイスの第2のスキン部分に接触してよい。第2のTECの第1の側と第2の側のうち少なくとも1つが、サーマルソリューションと接触し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】モバイルデバイスの一例を示す図である。
【図１Ｂ】モバイルデバイスの一例を示す図である。
【図２Ａ】例示的モバイルデバイスの断面図である。
【図２Ｂ】例示的モバイルデバイスの断面図である。
【図３】ペルチェ効果のために使用される熱電冷却器を示す図である。
【図４】ゼーベック効果のために使用される熱電冷却器を示す図である。
【図５】モバイルデバイスにおいて実施された例示的熱電冷却器の構造を示す図である。
【図６Ａ】モバイルデバイスの熱電冷却器の例示的実装形態を示す図である。
【図６Ｂ】モバイルデバイスの熱電冷却器の例示的実装形態を示す図である。
【図６Ｃ】モバイルデバイスの熱電冷却器の例示的実装形態を示す図である。
【図７】一実施形態による熱電冷却器を使用する閉ループ温度制御システムを示す図である。
【図８】一実施形態による熱電冷却器を含んでいるモバイルデバイスの断面図である。
【図９】別の実施形態による熱電冷却器を含んでいるモバイルデバイスの断面図である。
【図１０】一実施形態による2つの熱電冷却器を含んでいるモバイルデバイスの断面図である。
【図１１】別の実施形態による2つの熱電冷却器を含んでいるモバイルデバイスの断面図である。
【図１２】別の実施形態による熱電冷却器を含んでいるモバイルデバイスの断面図である。
【図１３】別の実施形態による2つの熱電冷却器を含んでいるモバイルデバイスの断面図である。
【図１４Ａ】1つまたは複数の熱電冷却器を利用する方法の流れ図である。
【図１４Ｂ】1つまたは複数の熱電冷却器を利用する方法の流れ図である。
【図１５】例示的装置における様々なモジュール/手段/構成要素間のデータの流れを示す概念的なデータ流れ図である。
【図１６】処理システムを採用する装置のハードウェア実装形態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
添付図面に関連して以下で説明される、発明を実施するための形態は、様々な構成の説明として意図されており、本明細書で説明される概念を実施し得る唯一の構成を表すように意図されているわけではない。発明を実施するための形態は、様々な概念の十分な理解を提供するために特定の詳細を含む。しかしながら、これらの概念は、これらの特定の詳細なしで実施され得ることが当業者には明らかであろう。いくつかの例では、そのような概念が不明瞭になるのを避けるために、周知の構造体および構成要素がブロック図の形態で示される。
【００１２】
次に、様々な装置および方法を参照しながら、本開示のいくつかの態様を示す。これらの装置および方法は、以下の発明を実施するための形態において説明され、添付図面において、様々なブロック、モジュール、構成要素、回路、ステップ、処理、アルゴリズムなど(まとめて「要素」と称される)によって示されることになる。これらの要素は、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはそれらの任意の組合せを使用して実施され得る。そのような要素が、ハードウェアとして実施されるかソフトウェアとして実施されるかということは、特定の用途および総合的なシステムに課される設計制約に依拠するものである。
【００１３】
例として、要素、要素の何らかの部分、または要素の何らかの組合せは、1つまたは複数のプロセッサを含んでいる「処理システム」を用いて実施され得る。プロセッサの例には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラム可能論理デバイス(PLD)、状態機械、ゲート制御されたロジック、個別のハードウェア回路、および本開示を通じて説明される様々な機能を遂行するように構成された他の適切なハードウェアが含まれる。処理システムにおける1つまたは複数のプロセッサがソフトウェアを実行してよい。ソフトウェアは、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行ファイル、エグゼキューションのスレッド、プロシージャ、関数など、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と称され、または別様に称されるものを意味するように広義に解釈されるものとする。
【００１４】
したがって、1つまたは複数の例示的実施形態では、説明された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはその任意の組合せにおいて実施され得る。ソフトウェアで実施される場合、これらの機能は、1つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体に記憶されるかまたは符号化され得る。コンピュータ可読媒体はコンピュータ記憶媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の入手可能な媒体でよい。限定するものではない一例として、このようなコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読出し専用メモリ(ROM)、電気的消去可能プログラマブルROM(EEPROM)、コンパクトディスクROM(CD-ROM)または他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、あるいは所望のプログラムコードを命令またはデータ構造の形で搬送するかまたは記憶するのに使用され得てコンピュータによってアクセスされ得る任意の他の媒体を備えることができる。本明細書で使用されるディスク(disk)およびディスク(disc)は、CD、レーザディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク(DVD)、およびフロッピディスクを含み、ディスク(disk)が、通常、データを磁気的に再現するのに対して、ディスク(disc)はレーザを用いてデータを光学的に再現する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含めるべきである。
【００１５】
図1Aおよび図1Bは例示的モバイルデバイス100を示す。モバイルデバイス100は、モバイル電話、タブレット、携帯用メディアプレーヤ、カメラ、ハイテク眼鏡、セットトップボックス、音響/映像機器またはヒューマンインタラクションもしくはスキン接触によって動作する任意の電子デバイスでよい。図1Aはモバイルデバイス100の正面図110を示し、図1Bはモバイルデバイス100の背面図150を示す。モバイルデバイス100は、前面に前部カバー120、表示画面130、および電源ボタン140を有する。前部カバー120は、モバイルデバイス100の前方部分を覆う。表示画面130は、モバイルデバイス100の前部を覆う液晶表示(LCD)ユニットおよび/またはタッチスクリーンを含み得る。電源ボタン140は、モバイルデバイス100の電力をオンにしたりオフにしたりするのに使用される。モバイルデバイス100は、モバイルデバイス100の後部を覆うための後部カバー160を有する。カメラ170は、モバイルデバイス100の後面に取り付けられてよい。追加のカメラが前部カバー120に取り付けられてよい。
【００１６】
図2Aおよび図2Bは例示的モバイルデバイスの断面図である。図1のモバイルデバイス100は、図2Aおよび図2Bに示された構造を含み得る。図2Aは、図1Aのモバイルデバイス100の断面I1を示す第1の断面図200である。図2Bは、図1Aの断面I2を示す側面図である。図2Aによれば、第1の断面図200に示されたモバイルデバイス100は、前部210と、後部230と、前部210と後部230との間に配置された内側部分240とを有する。前部210に含まれるタッチスクリーン表示器212は、表示スタック216上に配置されたタッチスクリーン214を含む。表示器スタック216はLCDスタックでよい。前部210は、モバイルデバイス100から生成された熱を低減するためにタッチスクリーン表示器212の下に配置された第1の熱放散層218を含む。第1の熱放散層218は、熱スプレッダ222と、熱スプレッダ222上に配置されグラファイト層220とを含み得る。熱スプレッダ222は、銅の熱スプレッダ、アルミニウムの熱スプレッダ、カーボンの熱スプレッダ、ベーパーチャンバ、熱パイプ、または相変化材料(PCM)のうち少なくとも1つ含み得る。前部210には、任意選択で、タッチスクリーン表示器212と第1の熱放散層218との間に空隙224があってよい。後部230は、後部230を覆うための後部カバー232と、モバイルデバイス100から生成された熱を低減するための第2の熱放散層234とを含む。第2の熱放散層234は、グラファイト層を含んでよく、銅の熱スプレッダまたはアルミニウム熱スプレッダを付加的に含んでもよい。
【００１７】
内側部分240に含まれるプリント回路基板(PCB)242の上には、1つまたは複数の電気構成要素が配置されている。モバイルデバイス100のタスクを遂行するためのダイまたはプロセッサ244が、PCB 242上に配置されている。PCB 242上に、ワイヤレス通信デバイス(WCD)246、ワイヤレスモデム248、および無線トランシーバ250などの通信コンポーネントが配置され得る。ワイヤレス通信デバイス246は、セルラーネットワークのコアネットワークと通信するのに使用され得る。ワイヤレスモデム248は、ローカルエリアネットワーク通信に使用され得る。PCB 242上に、組込み型マルチメディアカード(EMMC)252、マイクロ加入者識別モジュール(マイクロSIM)カードコネクタ254、およびマイクロセキュアデジタル(マイクロSD)カードコネクタ256などの記憶関連の構成要素が配置され得る。PCB 242は、モバイルデバイス100の様々な構成要素と、PCB 242上に配置された1つまたは複数の電力増幅器262、264、266とに対する電力を管理するための、1つまたは複数のパワーマネジメント集積回路(PMIC)258、260を含み得る。PCB 242上に音響コーデックチップ268が配置されてよい。ダイ244上に第1のダイの熱界面材料部分(TIM-I)270が設けられてよく、TIM-I 270上に第2のダイの熱界面材料部分(TIM-II)272が設けられて熱スプレッダ222と接触してよい。PCB 242上に配置された電気構成要素上およびその電気構成要素のまわりに、他の熱界面材料部分(TIM)274、276、278が実施されてよい。図2Aに示されたPCB構成要素のレイアウトは例示であり、PCB 242の上面および下面におけるPCB構成要素のレイアウトは変化し得ることが注意される。たとえば、PCBレイアウトからPCBの後側のTIM 274およびTIM 278が省略されると、PCB 242の後側の構成要素と、第2の熱放散層234および後部カバー232を含む後部230との間に小さな空隙が存在し得る。
【００１８】
図2Bは、図1Aのモバイルデバイス100の断面I2を示す第2の断面図280である。図2Bは、図2Aに示された前部210、後部230、および内側部分240の側面図を示す。図2Bに側面図が示されているタッチスクリーン表示器212は、タッチスクリーン214および表示器スタック216と、グラファイト層220および熱スプレッダ222を含んでいる第1の熱放散層218と、空隙224と、後部カバー232と、第2の熱放散層234とを含み、これらは図2Aに示されている。図2Bには、図2Aに示されたPCB 242、ダイ244、PMIC 258、TIM-I 270、TIM-II 272、およびTIM 274の側面図も示されている。図2Bに示されるように、モバイルデバイス100はバッテリー282を含む。
【００１９】
モバイルデバイス(たとえばモバイルデバイス100)において、モバイルデバイスの内部の熱は、モバイルデバイスの内部の伝導と、モバイルデバイスのスキンの表面上の自然対流および放射とによって除去され得る。本開示では、モバイルデバイスのスキンは、タッチスクリーン表示器212および後部カバー232など、モバイルデバイスの外部に面するモバイルデバイス100の部分であり得る。たとえば、モバイルデバイス100の内側部分240のモバイルデバイス構成要素(たとえばダイ244)からの熱は、モバイルデバイス100内に伝導される可能性がある。この熱は、伝導によってデバイスのスキンに到達する可能性がある。次いで、この熱は、デバイスのスキンの表面上の自然対流および放射によって除去され得る。モバイルデバイス100の内部には、ダイ244からの熱を除去するのに利用することができる空間がほとんどない。したがって、ダイ244から生成される熱は、主にデバイスのスキンを通って除去される。ダイの電力消費が増加すると、ダイ244が熱を生成してダイの温度が上昇する。デバイスのスキン温度は、ダイ244からの熱のために同様に上昇する。ダイ温度が上昇すると、デバイスのスキン温度が、ヒューマンインタラクションに関する最高の許容デバイススキン温度(たとえばほぼ40〜45℃)を超過する可能性がある。ダイ温度が上昇すると、ダイの位置に対応するモバイルデバイス表面の一部分に、他の場所よりも熱いホットスポットが生じる可能性もある。特に、ダイ244の信頼性を保つための最高の許容温度限界値は一般に105〜125℃の範囲であり、最高の許容デバイススキン温度よりもはるかに高い。
【００２０】
従来、デバイスのスキン温度を最高の許容デバイススキン温度未満に保つために、温度緩和が用いられている。たとえば、ダイ温度がほぼ70〜85℃に到達するとき、デバイスのスキン温度は45℃の最高の許容デバイススキン温度未満に保たれる。温度緩和は、ダイの電力および性能を低下させてダイ温度を下げ、それによってスキン温度を下げることを表す。ダイ温度が70〜85℃よりも高くなるとスキン温度が45℃の許容温度を超えて上昇するので、温度緩和によってダイ温度が70〜85℃を超過しないことを保証する。モバイルデバイスでは、最高の許容スキン温度(たとえば40〜45℃)は、ダイ温度を特定の緩和温度レベル(たとえば70〜85℃)に制限する臨界温度である。たとえば、従来型のモバイル電話は、45℃のスキン温度に対して、最も強力な中央処理装置/グラフィックス処理ユニット(CPU/GPU)のダイ温度がほぼ70〜85℃になるように構成され得る。しかしながら、ダイは、より大きい電力においてより高い性能をもたらすとき、より大きい熱を生成するので、より高い温度に到達することが許容されれば、より高い性能を実現することができる。たとえば、ダイに対して同一の構成要素(たとえば同一のサーマルソリューション)が用いられると想定して、ダイ温度が105〜125℃に到達するのを許容すれば、70〜85℃のダイ温度におけるダイ性能と比較して、より高いダイ性能を実現することができる。従来型のモバイル電話では、ダイ温度が105〜125℃の許容限度に到達する以前にスキン温度が許容スキン温度(たとえば40〜45℃)に到達する。したがって、スキン温度に関して温度緩和が実施されるとき、45℃以下の許容スキン温度に保つために、ダイ温度は105〜125℃の最高許容限度に到達することが許されず、したがって、ダイ性能が、モバイルデバイスのスキン温度およびモバイルデバイスの表面上のホットスポットによって制限される。
【００２１】
少なくとも上記で論じられた理由により、最適なモバイルデバイス体験を実現するために、ダイの性能の改善を伴う、モバイルデバイスの適切なスキン温度を保つための効果的な手法が望まれている。
【００２２】
図3は、ペルチェ効果を利用する熱電冷却器(TEC)を示す図300である。ペルチェ効果とは、2つの異なる導体の通電された接合部が加熱される、または冷却されることである。ペルチェ効果を利用するTECは、電力(たとえば直流電力)を用いてTECの第1の部分からTECの第2の部分へ熱を移動させ、したがって第1の部分を冷却する一方で第2の部分を加熱する。したがって、ペルチェ効果を利用するTECの第1の部分が、デバイスのスキンを冷却してデバイスのスキン温度を下げるのに使用され得る。
【００２３】
具体的には、ペルチェ効果を利用するTEC 310は、N型半導体312およびP型半導体314を含む。TEC 310は、第1の接合部318にあるN型半導体312の第1の側とP型半導体314の第1の側を接触させるP-N接合導体316も含む。TEC 310において、N型半導体312の第2の側がN側接合導体320と接触して、P型半導体314の第2の側がP側接合導体322と接触し、N側接合導体320およびP側接合導体322は第2の接合部324にある。TEC 310がペルチェ効果を利用するために、N側接合導体320が電圧源326に接続され、P側接合導体322が接地328に接続される。電圧源326がTEC 310に入力電圧(Vin)を供給すると、入力電圧(Vin)によって、電子が、矢印330によって示されるように、P型半導体314からP-N接合導体316を通ってN型半導体312へ流れる。電子が矢印330の方向に流れると、冷却側332および第1の接合部318からの熱が第2の接合部324および加熱側334に移り、それによって冷却側332を冷却し、加熱側334を加熱する。要約すると、ペルチェ効果を利用するTEC 310は、電圧源326によって入力電圧(Vin)を供給されたとき、冷却側332を冷却して加熱側334を加熱する。
【００２４】
図4は、ゼーベック効果のために使用されるTECを示す図400である。ゼーベック効果は、2つの接合部の間の温度差を電力に直接変換するものである。ゼーベック効果を利用するTECは、TECの第1の部分と第2の部分との間に温度差があるとき電力を生成する。したがって、モバイルデバイスの異なる部分の間に温度差があるとき、ゼーベック効果を利用するTECは、温度差を利用して電力を生成し得る。
【００２５】
具体的には、ゼーベック効果を利用するTEC 410は、N型半導体412およびP型半導体414を含む。TEC 410は、第1の接合部418にあるN型半導体412の第1の側とP型半導体414の第1の側を接触させるP-N接合導体416を含む。TEC 410において、N型半導体412の第2の側がN側接合導体420と接触して、P型半導体の第2の側がP側接合導体422と接触し、N側接合導体420およびP側接合導体422は第2の接合部424にある。ゼーベック効果を利用するとき、電力出力送出先426は、N側接合導体420およびP側接合導体422に接続される。TEC 410の熱入力側430がTEC 410の熱除去側432よりも熱いとき、熱入力側430と熱除去側432との間の温度差によって、電子が、矢印428によって示されるように、P型半導体414からP-N接合導体416を通ってN型半導体412へ流れる。電子が矢印428の方向に流れると、プラス電圧を有する電力が生成されて電力出力送出先426へ出力される。さらに、TEC 410の熱除去側432がTEC 410の熱入力側430よりも熱いとき、マイナス電圧を有する電力が生成されて電力出力送出先426へ出力される。要約すると、ゼーベック効果を利用するTEC 410は、熱入力側430と熱除去側432との間に温度差があるとき電力を生成する。
【００２６】
図5は、モバイルデバイスにおいて実施された例示的TEC構造体500を示す。TEC構造体500は、TEC層を形成する複数のTEC 504を含み得る。モバイルデバイスのスキン表面502は、複数のTEC 504上に配置されてよい。TEC 504の厚さがモバイルデバイスの厚さに顕著な影響を及ぼすことのないように、TEC 504は薄いものでよい。TEC 504の各々は、TEC 504の各々のN型半導体に接続されているNコネクタ506に接続されてよい。TEC 504の各々は、TEC 504の各々のP型半導体に接続されているPコネクタ508にも接続されてよい。ペルチェ効果を利用するために、Nコネクタ506およびPコネクタ508は、TEC 504に電力を供給する電源に接続されてよい。TEC 504が、TEC 504にわたる温度差によって電力を生成するのにゼーベック効果を利用する場合、Nコネクタ506およびPコネクタ508は、生成された電力を貯蔵するためにバッテリーに接続されてよく、かつ/または、モバイルデバイスの様々な部分に接続されて、生成された電力を直接供給してもよい。話を簡単にするために、TECおよびTEC層は、どちらも以下でTECと称され得る。図5に示されたTECのレイアウトは例示であり、TECのレイアウトは変化し得ることが注意される。たとえば、モバイルデバイスのスキン表面502の下で、全体の領域または小さい領域を覆うTECの単一層または複数の層があってよい。
【００２７】
図6A〜図6Cは、モバイルデバイスにおけるTECの例示的実装形態を示す。具体的には、図6Aは、ペルチェ効果を利用するTECの例示的実装形態600を示す。図6Aにおいて、モバイルデバイスにおけるTECの実装形態600は、モバイルデバイスの外殻を表す外側部分610を含む。外側部分610は、ペルチェ効果を利用する図3のTEC 310に対応するTEC 612を含む。TEC 612は、接合部A 614および接合部B 616を含んでいる2つの接合部を有し得る。TEC 612の接合部A 614は、スキン層618に接触しているTEC 612の一方の側に配置されている。TEC 612の接合部B 616は、コア層620に接触しているTEC 612の反対側に配置されている。スキン層618は、モバイルデバイスの外部に面し、モバイルデバイスのタッチスクリーン表示器および/またはカバーを含み得る。スキン層618は、スキン温度を測定するための温度センサ622を有する。コア層620は、モバイルデバイスの内側部分630に面し、したがってモバイルデバイスの内部に面する。コア層620は、たとえば、TEC 612の接合部B 616からの熱を放散するためのサーマルソリューション層を含み得る。TEC 612の接合部B 616からの熱を放散するための個別のサーマルソリューションがある場合、コア層620は任意選択の構成要素であり得る。TEC 612はペルチェ効果を利用するものであり、TEC 612に電力を供給するための電力接続624によってバッテリー634に接続されている。TEC 612は、TEC 614の接合部A 614からTEC 616の接合部B 616へと熱を移動させるのに電力(たとえば直流電力)を利用する。すなわち、TEC 612に電力が印加されると、熱は、電子伝達によってTEC 612の一方の側(たとえば接合部A 614)から反対側(たとえば接合部B 616)へ搬送される。サーマルソリューション層は特注設計の軽量サーマルソリューションでよく、たとえば銅の熱スプレッダ、アルミニウムの熱スプレッダ、カーボンの熱スプレッダ、またはPCMのうちの少なくとも1つで製作され得る。TEC 612、スキン層618、およびコア層620は、モバイルデバイスの外側部分610に含まれる。モバイルデバイスの内側部分630は、少なくともダイ632およびバッテリー634を含み得る。
【００２８】
上記で論じられたように、ペルチェ効果を利用するTECに電力が供給されると、電子伝達により、与えられる電流の方向に依拠して、TECの一方の側から他方の側へ熱がポンピングされるので、TECの一方の接合部が冷却されて他方の接合部が加熱される。したがって、接合部A 614が図3の第1の接合部318に対応し、接合部B 616が図3の第2の接合部324に対応する構成では、バッテリー634がTEC 612に電力を供給するとき、接合部A 614が冷却されて接合部B 616が加熱される。したがって、ペルチェ効果を利用するTEC 612は、TEC 612の接合部A 614を冷却するとともに接合部B 616に熱をポンピングするのに利用され得る。
【００２９】
ダイ632がモバイルデバイスのタスクを遂行するとき、ダイ温度が上昇して、モバイルデバイス600の様々な部分の温度が上昇する。たとえば、ダイ温度が上昇すると、温度センサ618によって感知されるスキン温度が上昇し得る。温度センサ618によって感知されるスキン温度が閾値温度(たとえば40〜45℃)を超えて上昇したとき、ペルチェ効果を利用するTEC 612は、スキン層618のスキン温度を下げるために、スキン層618に接触する接合部A 614に対応するTEC 612の一方の側を冷却するように、(たとえばバッテリー634によって)給電され得、それによってスキン温度が閾値温度(たとえば40〜45℃)以下に保たれる。TEC 612が給電されている間、接合部B 616に対応するTEC 612の反対側が加熱される。接合部B 616における温度上昇からの熱も、コア層620に含まれるサーマルソリューションを用いて冷却され得る。ダイ温度がダイ632の最高の許容ダイ温度限界に達する一方で、スキン層618では所望のスキン温度を保つ。すなわち、ダイ温度が最高の許容温度に達することを許容される一方で、スキン温度は45℃に保たれる。
【００３０】
上記で論じられたように、従来型のモバイルデバイスの許容ダイ温度限界は105〜125℃である。したがって、TEC 612は、スキン層618を冷却してスキン層618のスキン温度を閾値温度(たとえば40〜45℃)以下に保つ一方で、接合部B 616からの熱およびダイ温度の上昇のために接合部B 616および内側部分630の温度が上昇するように給電される。すなわち、スキン層618のスキン温度を閾値温度(たとえば40〜45℃)以下に保つようにTEC 612が利用されるので、ダイ632は、ダイ温度を、70〜85℃の従来の緩和温度を超えて上昇させる高レベルにて動作することができる。さらに、ダイ632は、ダイ632を冷却するためのダイのサーマルソリューション636など、それ自体の独立した冷却構成要素を有し得る。ダイのサーマルソリューション632は、ベーパーチャンバ、熱パイプまたはPCMのうち少なくとも1つを含み得る。
【００３１】
図6Bは、ゼーベック効果を利用する図4のTEC 410に対応するTECの例示的実装形態640を示す。図6Bにおいて、TEC 652は、接合部A 654および接合部B 656を含んでいる2つの接合部を有し得る。TEC 652の接合部A 654は、内側部分630に面するTEC 652の一方の側に配置されており、TEC 652の接合部B 656は、コア層660に接触しているTEC 652の反対側に配置されている。スキン層658はモバイルデバイスの外部に面し、コア層660上に配置されている。スキン層658はタッチスクリーン表示器またはカバーを含み得る。スキン層658とTEC 652との間にコア層660が配置されている。コア層660は、たとえば接合部B 656における熱を放散するためのサーマルソリューション層を含み得る。サーマルソリューション層は特注設計の軽量サーマルソリューションでよく、たとえば銅の熱スプレッダ、アルミニウムの熱スプレッダ、カーボンの熱スプレッダ、またはPCMのうちの少なくとも1つで製作され得る。TEC 652、スキン層658、およびコア層660は、モバイルデバイスの外側部分650に含まれる。モバイルデバイスの内側部分630は、少なくともダイ632およびバッテリー634を含み得る。ダイ632は、ダイ632を冷却するためにダイ632上に配置されたダイのサーマルソリューション636も有し得る。バッテリーは、電力貯蔵接続662によってTEC 652に接続されている。TEC 652にわたって接合部A 654と接合部B 656との間に温度差があるとき、ゼーベック効果のためにTEC 652において電力が生成され得る。生成された電力はバッテリー634に貯蔵されてよく、またはモバイルデバイスの他の構成要素に直接供給されてもよい。より具体的には、接合部A 654が図4の第1の接合部418に対応し、接合部B 656が図4の第2の接合部424に対応する第1の構成では、接合部A 654の温度が接合部B 656の温度よりも高いときプラス電圧の電力が生成され、接合部B 656の温度が接合部A 654の温度よりも高いときマイナス電圧の電力が生成される。接合部A 654が図4の第2の接合部424に対応し、接合部B 656が図4の第2の接合部418に対応する第2の構成では、接合部B 656の温度が接合部A 654の温度よりも高いときプラス電圧の電力が生成され、接合部A 654の温度が接合部B 656の温度よりも高いときマイナス電圧の電力が生成される。
【００３２】
一態様では、ダイが動作しているとき、モバイルデバイスの内側部分の温度がスキン温度よりも高い場合、ゼーベック効果を利用するTECが、モバイルデバイスの内側部分とスキン部分との間の温度差を用いて電力を生成するのに利用され得る。別の態様では、表示デバイスが高分解能にて動作するとき、表示器が熱を生成し、したがってモバイルデバイスのスキン側がダイ部分よりも高い温度になり得る。そこで、ゼーベック効果を利用するTECが、温度差を利用して電力を生成するのに利用され得る。生成された電力は構成要素またはバッテリーに電力を供給するのに利用されてよく、バッテリー寿命をより長くするのに寄与することができる。
【００３３】
図6Cが示すTECの例示的実装形態670は、ペルチェ効果を利用する図3のTEC 310とゼーベック効果を利用する図4のTEC 410との使用の組合せに対応するものである。図6Cにおいて、モバイルデバイスのTECの実装形態670は、モバイルデバイスの外殻を表す外側部分680を含む。外側部分680は、図3のTEC 310のペルチェ効果および図4のTEC 410のゼーベック効果に利用されるTEC 682を含む。TEC 682は、接合部A 684および接合部B 686を含んでいる2つの接合部を有し得る。TEC 682の接合部A 684は、スキン層688に接触しているTEC 682の一方の側に配置されており、TEC 682の接合部B 686は、コア層690に接触しているTEC 682の反対側に配置されている。スキン層688は、モバイルデバイスの外部に面し、モバイルデバイスのタッチスクリーン表示器および/またはカバーを含み得る。スキン層688は、スキン温度を測定するための温度センサ692を有する。コア層690は、モバイルデバイスの内側部分630に面し、したがってモバイルデバイスの内部に面する。コア層690は、たとえば、TEC 682の接合部B 686からの熱を放散するためのサーマルソリューション層を含み得る。特にTEC 682の接合部B 686を冷却するための個別のサーマルソリューションがある場合、コア層690は任意選択の構成要素であり得る。TEC 682、スキン層688、およびコア層690は、モバイルデバイスの外側部分680に含まれる。モバイルデバイスの内側部分630は、少なくともダイ632およびバッテリー634を含み得る。ダイ632は、ダイ632からの熱を放散するためにダイ632上に配置されたダイのサーマルソリューション636も有し得る。バッテリー634は、TEC 612に電力を供給するための電力接続694と、バッテリー634に電力を供給するための電力貯蔵接続696とによってTEC 682に接続されている。
【００３４】
温度センサ692によって感知されたスキン温度が閾値温度以下であるとき、接合部A 684と接合部B 686との間の温度差によってゼーベック効果が電力を生成するのにTEC 682が利用される。生成された電力は、電力貯蔵接続696によってバッテリー634に貯蔵されてよく、またはモバイルデバイスの他の構成要素に直接供給されてもよい。より具体的には、接合部A 684が図4の第1の接合部418に対応し、接合部B 686が図4の第2の接合部424に対応する構成では、接合部A 684の温度が接合部B 686の温度よりも高いときプラス電圧の電力が生成され、接合部B 686の温度が接合部A 684の温度よりも高いときマイナス電圧の電力が生成される。他方では、温度センサ692によって感知されたスキン温度が閾値温度(たとえば40〜45℃)よりも高いとき、ペルチェ効果を利用するTEC 682は、スキン層688のスキン温度を下げるために、スキン層688に接触する接合部A 684に対応するTEC 682の一方の側を冷却するように、(たとえばバッテリー634および電力接続694によって)給電され得、それによってスキン温度が閾値温度以下に保たれる。TEC 682が給電されている間、接合部B 686に対応するTEC 682の反対側が加熱される。ダイ温度が最高の許容ダイ温度限界の近くに達し得る一方で、TEC 682を利用して所望のスキン温度が保たれる。
【００３５】
図6Cの例示的実装形態670の別の構成では、TEC 682は2つ以上の個別のTECを含み得る。TEC 682は、ダイ632の位置に対応するTEC 682の左側の第1のTECと、バッテリー634の位置に対応するTEC 682の右側の第2のTECとを含み得る。第1の例では、左側の第1のTECはペルチェ効果とゼーベック効果の両方を利用してよく、したがって電力接続694および電力貯蔵接続696に接続されてよい。第1の例では、TEC 682の右側の第2のTECはゼーベック効果のみを利用してよく、したがって電力貯蔵接続696にのみ接続されてよい。第2の例では、左側の第1のTECはゼーベック効果のみを利用してよく、したがって電力貯蔵接続696にのみ接続されてよい。第2の例では、右側の第2のTECはペルチェ効果とゼーベック効果の両方を利用してよく、したがって電力接続694および電力貯蔵接続696に接続されてよい。
【００３６】
図6A〜図6Cのあらゆる組合せがモバイルデバイスにおいて実施され得ることが注意される。たとえば、モバイルデバイスは、モバイルデバイスの一方の側において図6Aの外側部分610を実施し、モバイルデバイスの別の側において図6Aの外側部分610の追加の実装形態をさらに設けて、モバイルデバイスの別々の面においてペルチェ効果を利用する2つのTECをもたらしてよい。別の例として、モバイルデバイスは、モバイルデバイスの一方の側において図6Aの外側部分610を実施して、ペルチェ効果を利用するTECをもたらし、モバイルデバイスの別の側において図6Bの外側部分650をさらに実施して、ゼーベック効果を利用するTECをもたらしてよい。別の例として、モバイルデバイスは、モバイルデバイスの一方の側において図6Cの外側部分680を実施し、モバイルデバイスの別の側において図6Aの外側部分610および図6Bの外側部分650の1つまたは複数をさらに設けて、ペルチェ効果とゼーベック効果の両方を利用するTECをもたしてよい。図6A〜図6Bのフィーチャの実装形態を示す例が以下で提供される。
【００３７】
図7は、一実施形態によるTECを使用する閉ループ温度制御システム700を示す。温度センサ702は、TEC 704の第1の接合部の近くの温度を感知する。温度センサ702からの感知された温度は、温度制御モジュール706に送られる。温度制御モジュール706は、感知された温度から閾値温度を減じることによって温度差値を計算する。閾値温度は、モバイルデバイスのスキンの許容温度限界値(40〜45℃)に設定される。温度差値は、温度制御モジュール706から電源コントローラ708へ送られる。温度差値がゼロ以下である場合、電源コントローラ708は、TEC 704に電力が供給されないように制御する。温度差値がゼロよりも大きい場合、電源コントローラ708は、ペルチェ効果を利用するTEC 704に電力を供給するように制御して、TEC 704の第1の接合部の近くの部分を冷却する一方でTEC 704の第2の接合部の近くの部分を加熱する。TEC 704がTEC 704の第1の接合部の近くの部分を冷却するので、センサ702は第1の接合部の近くの温度の低下を感知する。TEC 704による冷却によって第1の接合部の近くの温度が閾値温度以下に低下すると、温度制御モジュール706において計算される差値がゼロ以下になる。電源コントローラ708は、計算されたゼロ以下の差値を受け取ると、TEC 704への給電を停止するように制御することによって、TEC 704によるペルチェ効果を利用した冷却プロセスを停止する。
【００３８】
したがって、ペルチェ効果を利用するTECは、表示器(たとえばタッチスクリーン)側および/または後部カバー側の近くのモバイルデバイスのスキンにおいて、上記で論じた温度制御ループを利用することによってスキンを冷却してスキン温度を閾値温度(たとえば40〜45℃)に保つのに利用され得る。すなわち、スキン温度が閾値温度を超えているとセンサ702が判断したとき、コントローラ708が、ペルチェ効果を利用するTEC 704に給電してスキンを冷却する。スキン温度が閾値温度よりも高くないとき、コントローラ708はペルチェ効果を利用するTEC 704を非活性化する。TEC 704の冷却効果によってスキン温度を閾値温度(たとえば40〜45℃)に保つことができるので、ダイ温度が、従来型の緩和温度(たとえば70〜85℃)を超えて上昇してダイ温度の許容限度(たとえば105〜125℃)に到達するのが可能になり得、ダイは、従来型のモバイルデバイスよりも高いレベルにおいて動作することができる。
【００３９】
それに加えて、ダイ温度、PMIC電力出力、またはPMIC温度のうち少なくとも1つが、TEC 704に給電すべきかどうか判断するのに考慮に入れられてよい。たとえば、ダイ温度を感知するためにダイ温度センサがダイに組み込まれてよく、PMIC温度を測定するためにPMIC温度センサがPMICに組み込まれてよい。モバイルデバイスの開発段階の間に、スキン温度と、ダイ温度、PMIC電力出力、またはPMIC温度のうち少なくとも1つとの間の相関が求められてよい。具体的には、開発段階の間に、様々な用途の場合(たとえばCPUに集中する場合、グラフィックに集中する場合など)の各々に関して、ダイ温度、PMIC電力出力、またはPMIC温度のうち少なくとも1つが求められ、センサによって測定された対応するスキン温度と相関付けられてよい。したがって、デバイスのスキン温度と、その対応するダイ温度、PMIC電力出力、およびPMIC温度との間の関係に関する情報を含んでいるデータベースが構築されて、モバイルデバイスに記憶され得る。そこで、ユーザによって使用されているモバイルデバイスは、スキン温度センサを使用することなく、測定されたダイ温度、PMIC電力出力、またはPMIC温度のうち少なくとも1つを測定して、次いで、測定された値およびデータベースにおける相関に基づいてスキン温度を推定し得る。図8〜図12は、モバイルデバイスにおける1つまたは複数のTECの使用の様々な実施形態を示す。図8〜図12は、図1Aの断面I2に類似の断面図を示す。したがって、図8〜図12に示された構成要素のいくつかは、図2Bに示された構成要素に類似している。
【００４０】
図8は、一実施形態によるTECを含むモバイルデバイスの断面図である。図8によれば、モバイルデバイス800は、前部810と、後部830と、モバイルデバイス800の前部810と後部830との間に配置された内側部分850とを有する。前部810は、前部TEC 812およびタッチスクリーン表示器814を含む。タッチスクリーン表示器814は、表示器スタック216上に配置されたタッチスクリーン214を含んでいる図2Bのタッチスクリーン表示器212に類似である。前部810は、熱を分散させるようにタッチスクリーン表示器814と前部TEC 812との間に配置された前部の薄い熱スプレッダプレート816を含む。前部810には、前部TEC 812上に配置され、内側部分850に面する前部サーマルソリューション層818が含まれる。前部の薄い熱スプレッダプレート816は銅またはアルミニウムで製作されてよく、前部サーマルソリューション層818は、たとえば銅の熱スプレッダ、アルミニウムの熱スプレッダ、カーボンの熱スプレッダ、またはPCMのうち少なくとも1つで製作されてよい。タッチスクリーン表示器814における前部スキン温度を感知するために、前部810には前部温度センサ820が含まれる。前部温度センサは、タッチスクリーン表示器814のホットスポット領域に配置され得、ホットスポット領域は、ダイ854の位置に対応し、したがってタッチスクリーン表示器814の他の領域よりも熱い。後部830は、後部カバー832と、熱を放散するように後部カバー832上に配置された後部グラファイト層834とを含む。内側部分850に含まれるプリント回路基板(PCB)852上に、ダイ854および電気構成要素858が配置されている。ダイ854上にはダイの熱界面材料部分(TIM)856が設けられている。電気構成要素858上には構成要素のTIM 859が設けられ、後部グラファイト層834と接触し得る。内側部分850は、モバイルデバイス800に電力を供給するためのバッテリー860を含む。ダイ854は、ダイ854からの熱を放散するために、それ自体のダイのサーマルソリューション862を有し得ることが注意される。ダイのサーマルソリューション862は、熱パイプ、ベーパーチャンバ、またはPCMのうち少なくとも1つを含み得る。
【００４１】
モバイルデバイス800がモバイルデバイス800の様々なタスクを遂行するためにダイ854を利用するとき、ダイ温度が上昇することによってモバイルデバイス800の様々な部分の温度が上昇する。したがって、ダイ温度の上昇に伴って、前部温度センサ820によって感知される前部スキン温度が上昇する。高分解能をもたらすタッチスクリーン表示器814も、前部スキン温度の上昇にさらに寄与する熱を生成する可能性がある。前部スキン温度が閾値温度(たとえば40〜45℃)よりも高いとき、モバイルデバイス800は、タッチスクリーン表示器814に面する前部TEC 812の接合部A 822を冷却するために、バッテリー860からの電力を、電力接続826を介して前部TEC 812に供給する。接合部A 822が冷却される一方で、前部サーマルソリューション層818およびダイ854に面する前部TEC 812の接合部B 824が加熱される。したがって、タッチスクリーン表示器814を含んでいる前部スキン部分は、前部温度センサ820によって感知された前部温度が閾値温度以下であるとモバイルデバイス800が判断するまで、前部TEC 812の接合部A 822によって冷却される。前部TEC 812によって前部スキン部分を冷却することにより、タッチスクリーン表示器814における前部温度を閾値温度以下に保つことが可能になる。前部TEC 812が活性化されている間、内側部分850の内部温度は、上昇したダイ温度および接合部B 824の加熱のために上昇する。しかしながら、確実な性能のための許容ダイ温度限界値(たとえば105〜125℃)が閾値温度(たとえば40〜45℃)よりもはるかに高いので、内部温度の上昇がダイの性能に影響を及ぼすことはない。前部TEC 812に電力が供給されている間、加熱する接合部B 824からの熱は前部サーマルソリューション層818によって放散され得る。内側部分850からの熱は、ダイのサーマルソリューション862によってさらに放散され得る。
【００４２】
図9は、別の実施形態によるTECを含んでいるモバイルデバイスの断面図である。図9によれば、モバイルデバイス900は前部910および後部930を有する。モバイルデバイス900は、モバイルデバイス900の前部910と後部930との間に配置された内側部分950を有する。前部910は、熱を放散するための前部グラファイト層916上に配置されたタッチスクリーン表示器814を含む。後部930は後部TEC 932および後部カバー832を含む。後部930は、熱を分散させるように後部カバー832と後部TEC 932との間に配置された後部熱スプレッダプレート933を含む。後部930には、後部TEC 932上に配置されて内側部分950に面する後部サーマルソリューション層935が含まれる。後部の薄い熱スプレッダプレート933は銅またはアルミニウムで製作されてよく、後部サーマルソリューション層935は、たとえば銅の熱スプレッダ、アルミニウムの熱スプレッダ、カーボンの熱スプレッダ、またはPCMのうち少なくとも1つで製作されてよい。後部カバー832の後側スキン温度を感知するために、後部930に温度センサ934が含まれる。ダイ854は、ダイ854からの熱を放散するために、それ自体のダイのサーマルソリューション862を有し得る。
【００４３】
ダイ854がモバイルデバイス900の様々なタスクを遂行する間、ダイ854のダイ温度が上昇すると、後側温度センサ934によって感知される後側スキン温度が上昇する。後側スキン温度が閾値温度(たとえば40〜45℃)よりも高いとき、モバイルデバイス900は、バッテリー860からの電力を、電力接続940を通じて後部TEC 932に供給して、後部カバー832に面する後部TEC 932の接合部A 936を冷却する一方で、後部サーマルソリューション層935およびダイ854に面する後部TEC 932の接合部B 938を加熱する。したがって、後部カバー832を含んでいる後側スキン部分は、後側温度センサ934によって感知された後側スキン温度が閾値温度以下であるとモバイルデバイス900が判断するまで、後部TEC 932の接合部A 936によって冷却される。後部TEC 932によって後側スキン部分を冷却することにより、後部カバー934における温度を閾値温度以下に保つことが可能になる。後部TEC 932が活性化されている間、内側部分950の内部温度は、上昇したダイ温度および接合部B 938の加熱のために上昇する。しかしながら、確実な性能のための許容ダイ温度限界値(たとえば105〜125℃)が閾値温度よりもはるかに高いので、内部温度の上昇がダイの性能に影響を及ぼすことはない。後部TEC 932に電力が供給されている間、加熱する接合部B 938からの熱は後部サーマルソリューション層935によって冷却される。内側部分950からの熱は、ダイ854の上部の独立したサーマルソリューションおよび前部グラファイト916によってさらに放散され得る。
【００４４】
図10は、一実施形態による2つのTECを含んでいるモバイルデバイスの断面図である。図10によれば、モバイルデバイス1000は、前部1010と、後部1030と、前部1010と後部1030との間に配置された内側部分950とを有する。前部1010は、熱を分散させるようにタッチスクリーン表示器814と前部TEC 812との間に配置された前部の薄い熱スプレッダプレート816を含む。前部1010には、前部TEC 812上に配置され、内側部分950に面する前部サーマルソリューション層818が含まれる。タッチスクリーン表示器814における前部スキン温度を感知するために、前部1010には前部温度センサ820が含まれる。後部1030は、熱を分散させるように後部カバー832と後部TEC 932との間に配置された後部熱スプレッダプレート933を含む。後部1030には、後部TEC 932上に配置されて内側部分950に面する後部サーマルソリューション層935が含まれる。後部カバー832の後側スキン温度を感知するために、後部1030に後部温度センサ934が含まれる。後部1030には、後部熱スプレッダプレート933上に配置されて内側部分950に面する後部サーマルソリューション層935が含まれる。
【００４５】
モバイルデバイス1000は、図8のモバイルデバイス800の前部810におけるTECの実装形態と、図9のモバイルデバイス900の後部930におけるTECの実装形態との組合せであることが注意される。したがって、モバイルデバイス1000の前部1010は図8のモバイルデバイス800の前部810と同一であり、モバイルデバイス1000の後部1030は図9のモバイルデバイス900の後部910と同一である。要約すると、前部スキン温度が閾値温度(たとえば40〜45℃)よりも高いとき、前部TEC 812の接合部A 822を冷却するために前部TEC 812が給電され、後側スキン温度が閾値温度(たとえば40〜45℃)よりも高いとき、後部TEC 932の接合部A 936を冷却するために後部TEC 932が給電される。ペルチェ効果を利用するTECの動作ならびに前部1010および後部1030の構造は、それぞれ、上記で論じられたTECの動作ならびに図8の前部810および図9の後部930の構造と同一であるので、TECの動作ならびに前部1010および後部1030の構造の議論は簡潔さのために省略する。
【００４６】
モバイルデバイス1000のスキン温度を保つために代替手法が利用され得る。代替手法は、接合部B 938を冷却して接合部A 936を加熱するために後部TEC 932が給電され得るように、後部TEC 932を実施するものである。さらに、代替手法は、接合部B 824を冷却して接合部A 822を加熱するために前部TEC 812が給電され得るように、前部TEC 812を実施するものである。具体的には、前部温度センサ820によって感知された前部スキン温度が閾値温度よりも高いとき、後部TEC 932の接合部B 938を冷却するために後部TEC 932が給電されてよい。モバイルデバイスの構成要素が前側1010から後側1030へと接続されているモバイルデバイス構造では、後部TEC 932の接合部B 938が冷却されるとき、前部1010および内側部分950からの熱がモバイルデバイスの構成要素を通って後部1030の方へ流れ、それによって前部スキン温度が低下する。前側スキン温度が閾値温度以下に低下すると、後部TEC 932の接合部B 938の冷却を停止するために、もはや後部TEC 932に電力が供給されない。同様に、後側スキン温度が閾値温度よりも高いとき、前部TEC 812の接合部B 824を冷却するために前部TEC 812が給電されてよい。前部TEC 812の接合部B 824が冷却されるとき、後部1030からの熱がモバイルデバイス構成要素を通って前部1010の方へ流れ、それによって後側スキン温度が低下する。後側スキン温度が閾値温度以下に低下すると、前部TEC 812の接合部B 824の冷却を停止するために、前部TEC 812から電力が切断される。代替手法では、前部スキン温度および後側スキン温度の所望の温度(たとえば閾値温度以下の温度)が達成されるまで、一度に前部TEC 812と後部TEC 932のうちの1つが給電されてよい。
【００４７】
図11は、別の実施形態による2つのTECを含んでいるモバイルデバイスの断面図である。図10によれば、モバイルデバイス1100は、前部1110と、後部部分1130と、モバイルデバイス1100の前部1110と後部1130との間に配置された内側部分950とを有する。前部1110は、熱を分散させるようにタッチスクリーン表示器814と前部TEC 812との間に配置された前部の薄い熱スプレッダプレート816を含む。前部1110には、前部TEC 812上に配置され、内側部分850に面する前部サーマルソリューション層818が含まれる。タッチスクリーン表示器814における前部スキン温度を感知するために、前部1110には前部温度センサ820が含まれる。後部1130は、熱を分散させるように後部カバー832と後部TEC 1132との間に配置された後部熱スプレッダプレート933を含む。内側部分850の構成要素858上の構成要素TIM 859は、後部TEC 1132に接触し得る。
【００４８】
ペルチェ効果を利用するTECの動作およびモバイルデバイス1100の前部1110の構造は、図8のモバイルデバイス800のTECの動作および前部810の構造と同一であることが注意される。したがって、モバイルデバイス1100のTECの動作および前部1110の構造の議論は、簡潔さのために省略する。
【００４９】
後部1130において、後部TEC 1132は、接合部A 1134と接合部B 1136との間に温度差があるとき、ゼーベック効果を利用して電力を生成する。第1の構成では、接合部A 1134および接合部B 1136は、それぞれ図4に示された第1の接合部418および第2の接合部424と同等でよい。したがって、接合部A 1134における温度が接合部B 1136における温度よりも高いとき、プラス電圧を有する電力が生成され、接合部B 1136における温度が接合部A 1134における温度よりも高いとき、マイナス電圧を有する電力が生成される。たとえば、ダイ854のダイ温度が上昇するとき内側部分850の温度が上昇し、したがって内側部分850に面する接合部A 1134の温度が上昇する。接合部A 1134における温度が上昇すると、接合部A 1134における温度が接合部B 1136における温度よりも高くなる。したがって、接合部A 1134と接合部B 1136との間の温度差により、プラス電圧を有する電力が生成される。他方では、第1の構成の代わりに、第2の構成における接合部A 1134および接合部B 1136が、それぞれ図4の第2の接合部424および第1の接合部418と同等になるように、第2の構成が実施され得る。したがって、第2の構成では、接合部B 1136が接合部A 1134よりも高い温度を有するとき、プラス電圧を有する電力が生成され、接合部A 1134が接合部B 1136よりも高い温度を有するとき、マイナス電圧を有する電力が生成される。ゼーベック効果を利用する後部TEC 1132は、接合部A 1134と接合部B 1136との間の温度差を用いて電力を生成する。後部TEC 1132によって生成された電力は、電力貯蔵接続1034を通じてバッテリー860に貯蔵されてよく、かつ/またはモバイルデバイス1100の様々な構成要素に直接供給されてもよい。
【００５０】
図12は、別の実施形態によるTECを含んでいるモバイルデバイスの断面図である。図12によれば、モバイルデバイス1200は、前部1210と、後部1230と、モバイルデバイス1200の前部1210と後部1230との間に配置された内側部分850とを有する。前部1210は、前部TEC 1212およびタッチスクリーン表示器814を含む。前部1210は、熱を分散させるようにタッチスクリーン表示器814と前部TEC 1212との間に配置された前部の薄い熱スプレッダプレート816を含む。前部1210には、前部TEC 1212上に配置され、内側部分850に面する前部サーマルソリューション層818が含まれる。タッチスクリーン表示器814における前部スキン温度を感知するために、前部1210には前部温度センサ820が含まれる。後部1230は、後部カバー832と、熱を放散するように後部カバー832上に配置された後部グラファイト層834とを含む。内側部分850に含まれるプリント回路基板(PCB)852上に、ダイ854および電気構成要素858が配置されている。ダイ854上にはダイの熱界面材料部分(TIM)856が設けられている。電気構成要素858上には構成要素のTIM 859が設けられ、後部グラファイト層834と接触し得る。内側部分850は、モバイルデバイス1200に電力を供給するためのバッテリー860を含む。ダイ854は、ダイ854からの熱を放散するために、それ自体のダイのサーマルソリューション862を有し得る。
【００５１】
モバイルデバイス1200では、前部温度センサ820によって感知された前部スキン温度が閾値温度よりも高いとき、前部TEC 1212はペルチェ効果を利用する。前部温度センサ820によって感知された前部スキン温度が閾値温度(たとえば40〜45℃)以下であるとき、前部TEC 1212はゼーベック効果を利用する。具体的には、前部スキン温度が閾値温度以下であるとき、前部TEC 1212は、ゼーベック効果を利用して、接合部A 1214と接合部B 1216間の温度差によって電力を生成する。構成の1つでは、接合部A 1214および接合部B 1216は、それぞれ、ゼーベック効果を利用する図4の第1の接合部418および第2の接合部424と同等でよい。したがって、接合部A 1214が接合部B 1216よりも高い温度を有するとき、前部TEC 1212は、接合部Aと接合部Bとの間の温度差によってプラスの電力を生成するのに使用され得る。たとえば、タッチスクリーン表示器814が高解像度画像を表示することから熱を生成するとき、接合部A 1214が接合部B 1216よりも高い温度を有し、接合部A 1214は接合部B 1216よりも暖かくなる。さらに、接合部B 1216が接合部A 1214よりも高い温度を有するとき、前部TEC 1212は、接合部Aと接合部Bとの間の温度差によってマイナスの電力を生成するのに使用され得る。たとえば、ダイ854の温度が上昇することによって内側部分850の温度が上昇するとき、接合部B 1216は接合部A 1214よりも高い温度を有し得る。接合部Aと接合部Bの温度差により前部TEC 1212によって生成された電力は、電力貯蔵接続828を通じてバッテリー860に貯蔵されてよく、かつ/またはモバイルデバイス1200の様々な構成要素に直接供給されてもよい。
【００５２】
ダイ854がモバイルデバイス1200の様々なタスクのために使用されてダイ854のダイ温度が上昇するとき、モバイルデバイス1200の様々な部分の温度も上昇する。したがって、ダイ温度の上昇に伴って、前部温度センサ820によって感知される前部スキン温度が上昇する。前部スキン温度が閾値温度(たとえば40〜45℃)よりも高いとき、モバイルデバイス1200は、バッテリー860からの電力を、電力接続826を通じて前部TEC 1212に供給して、タッチスクリーン表示器814に面する前部TEC 1212の接合部A 1214を冷却する一方で前部サーマルソリューション層818およびダイ854に面する前部TEC 1212の接合部B 1216を加熱する。タッチスクリーン表示器814を含んでいる前部スキン部分は、前部温度センサ820によって感知される前部温度が閾値温度以下であるとモバイルデバイス1200が判断するまで、前部TEC 1212の接合部A 1214によって冷却される。前部TEC 1212によって前部スキン部分を冷却することにより、タッチスクリーン表示器814における前部温度を閾値温度以下に保つことが可能になる。前部TEC 1212が活性化されている間、内側部分850の内部温度は、上昇したダイ温度および接合部B 1216の加熱のために上昇する。しかしながら、確実な性能のための許容ダイ温度限界値(たとえば105〜125℃)がデバイスのスキンの閾値温度限界値よりもはるかに高いので、内部温度の上昇がダイの性能に影響を及ぼすことはない。TECに電力が供給されている間、加熱する接合部B 1216からの熱は前部サーマルソリューション層818によって放散され得る。内側部分850からの熱は、グラファイト層834およびダイの上部のダイのサーマルソリューション862によってさらに放散され得る。
【００５３】
別の構成では、TEC 1212は2つ以上の個別のTECを含み得る。TEC 1212は、ダイ854の位置に対応するTEC 1212の左側の第1のTECと、バッテリー860の位置に対応するTEC 1212の右側の第2のTECを含み得る。一例では、左側の第1のTECはペルチェ効果とゼーベック効果の両方を利用してよく、したがって電力接続826および電力貯蔵接続828に接続されてよい。第1の例では、TEC 1212の右側の第2のTECはゼーベック効果のみを利用してよく、したがって電力貯蔵接続828にのみ接続されてよい。第2の例では、左側の第1のTECはゼーベック効果のみを利用してよく、したがって電力貯蔵接続828にのみ接続されてよい。第2の例では、右側の第2のTECはペルチェ効果とゼーベック効果の両方を利用してよく、したがって電力接続826および電力貯蔵接続828に接続されてよい。
【００５４】
図13は、別の実施形態による2つのTECを含んでいるモバイルデバイスの断面図である。図13によれば、モバイルデバイス1300は、前部1310と、後部1330と、モバイルデバイス1300の前部1310と後部1330との間に配置された内側部分850とを有する。前部1310は、前部TEC 1212およびタッチスクリーン表示器814を含む。前部1310は、熱を分散させるようにタッチスクリーン表示器814と前部TEC 1212との間に配置された前部の薄い熱スプレッダプレート816を含む。前部1310には、前部TEC 1212上に配置され、内側部分850に面する前部サーマルソリューション層818が含まれる。タッチスクリーン表示器814における前部スキン温度を感知するために、前部1310には前部温度センサ820が含まれる。後部1330は、熱を分散させるように後部カバー832と後部TEC 1132との間に配置された後部熱スプレッダプレート933を含む。
【００５５】
ペルチェ効果およびゼーベック効果を利用するTECの動作およびモバイルデバイス1300の前部1310の構造は、図12のモバイルデバイス1200のTECの動作および前部1210の構造と同一であることが注意される。さらに、ゼーベック効果を利用するTECの動作およびモバイルデバイス1300の後部1330の構造は、図11のモバイルデバイス1100のTECの動作および後部1130の構造と同一であることも注意される。したがって、モバイルデバイス1300のTECの動作ならびに前部1310および後部1330の構造の議論は、簡潔さのために省略される。
【００５６】
図14Aは、熱電冷却器(TEC)を利用する方法の流れ図1400である。図14Bは、図14AのTECに加えて第2のTECを利用する方法の流れ図1450である。これらの方法はモバイルデバイスによって遂行され得る。図14Aを参照して、ステップ1402において、モバイルデバイスはモバイルデバイスのスキン部分におけるスキン温度を取得する。構成の1つでは、スキン温度が測定されるモバイルデバイスのスキン部分は、モバイルデバイスの表示側にあり得る。たとえば、戻って図8、図10〜図13を参照して、モバイルデバイスは、前部温度センサ820によって、タッチスクリーン表示器814における表示側においてスキン温度を取得してよい。代替構成では、スキン温度が測定されるモバイルデバイスのスキン部分は、モバイルデバイスの非表示側にあり得る。たとえば、戻って図9および図10を参照して、モバイルデバイスは、後側温度センサ934によって、後部カバー822における非表示側においてスキン温度を取得してよい。
【００５７】
ステップ1404において、モバイルデバイスは、スキン温度が閾値温度よりも高いかどうか判断する。たとえば、戻って図7を参照して、温度制御モジュール706は、感知されたスキン温度から閾値温度を減じることによって温度差値を計算する。温度差がゼロよりも大きい場合、感知されたスキン温度は閾値温度よりも高い。デバイスのスキン閾値温度はほぼ40〜45℃であり得る。
【００５８】
ステップ1406において、スキン温度が閾値温度よりも高い場合、モバイルデバイスは、熱電冷却器(TEC)に電力を供給して、TECの第1の側を冷却する一方でTECの第2の側を加熱する。たとえば、戻って図8、図10〜図13を参照して、タッチスクリーン表示器814におけるスキン温度が閾値温度よりも高い場合、モバイルデバイスは、バッテリー860からの電力を前部TEC 816または前部TEC 1212に供給して、前部TEC 816または前部TEC 1212の接合部Aを冷却する一方で前部TEC 816または前部TEC 1212の接合部Bを加熱する。別の例として、戻って図9〜図10に参照して、後部カバー832におけるスキン温度が閾値温度よりも高い場合、モバイルデバイスは、バッテリー860からの電力を後部TEC 932に供給して、後部TEC 932の接合部A 936を冷却する一方で後部TEC 932の接合部B 938を加熱する。
【００５９】
TECの第2の側は、サーマルソリューションと接触してTECの第2の側からの熱を冷却してよい。たとえば、戻って図8および図10〜図11を参照して、前部TEC 816は、第1のサーマルソリューション層818と接触して、前部TEC 816の接合部B 824から生成された熱を冷却する。別の例として、戻って図12〜図13を参照して、前部TEC 1212は、第1のサーマルソリューション層818と接触して、前部TEC 1212の接合部B 1216から生成された熱を冷却する。別の例として、戻って図9〜図10を参照して、後部TEC 932は、第2のサーマルソリューション層935と接触して、後部TEC 932の接合部B 938から生成された熱を冷却する。サーマルソリューションは、たとえば銅の熱スプレッダ、アルミニウムの熱スプレッダのうち少なくとも1つでよい。
【００６０】
ステップ1408において、スキン温度が閾値温度よりも高くない場合、モバイルデバイスはTECに電力を供給するのを差し控える。さらに、ステップ1410において、スキン温度が閾値温度よりも高くない場合(たとえば、求められたスキン温度が閾値温度以下である場合)、モバイルデバイスは、熱電冷却器の第1の側と第2の側との間の温度差によって電力を生成してよい。たとえば、図12〜図13を参照して、温度センサ820によって感知されたスキン温度が閾値温度以下である場合、モバイルデバイスは、前部TEC 1212の第1の接合部1214と第2の接合部1216との間の温度差によって電力を生成してよい。
【００６１】
図14Bを参照して、図14Aの方法に加えて流れ図1450の方法が遂行され得る。ステップ1452において、モバイルデバイスは、第2のTECの第1の側と第2のTECの第2の側との間の温度差によって電力を生成してよい。第2のTECは、モバイルデバイス内のTECの反対側に配置され得る。たとえば、戻って図11を参照して、モバイルデバイスは、前部TEC 812から反対側の終端に配置された後部TEC 1132の接合部A 1134と接合部B 1136との間の温度差によって電力を生成してよい。第2のTECの第1の側および第2の側のうち少なくとも1つが、サーマルソリューションと接触する。たとえば、戻って図11を参照して、後部TEC 1132の接合部B 1136がサーマルソリューション836と接触する。構成の1つでは、第2のTECの第1の側がモバイルデバイスの第2のスキン部分と接触し、第2のTECの第2の側がモバイルデバイスのコアに面する。たとえば、戻って図11を参照して、接合部A 1136が後部カバー832と接触し、接合部B 1134が内側部分850に面する。別の構成では、第2のTECの第1の側がモバイルデバイスのコアに面し、第2のTECの第2の側が第2のスキン部分と接触する。
【００６２】
ステップ1454において、モバイルデバイスは、モバイルデバイスの第2のスキン部分における第2のスキン温度を取得する。たとえば、戻って図10を参照して、モバイルデバイスは、温度センサ934によって後部カバー832における後側スキン温度を取得する。ステップ1456において、モバイルデバイスは、第2のスキン温度が閾値温度よりも高いかどうか判断する。たとえば、戻って図7を参照して、温度制御モジュール706は、感知されたスキン温度から閾値温度を減じることによって温度差値を計算する。温度差がゼロよりも大きい場合、感知されたスキン温度は閾値温度よりも高い。ステップ1458において、第2のスキン温度が閾値温度よりも高い場合、モバイルデバイスは、第2のTECに電力を供給して、第2のTECの第1の側を冷却する一方で第2のTECの第2の側を加熱する。たとえば、戻って図10を参照して、後側温度センサ934によって感知された後側スキン温度が閾値温度よりも高い場合、モバイルデバイスは、TEC 934に電力を供給して、TEC 934の接合部A 936を冷却する一方でTEC 934の接合部B 938を加熱する。
【００６３】
図15は、例示的装置1502における様々なモジュール/手段/構成要素の間のデータの流れを示す概念的なデータ流れ図1500である。この装置はモバイルデバイスでよい。この装置は、モバイルデバイスのスキン部分におけるスキン温度が閾値温度よりも高いかどうか判断する温度モジュール1504を含む。第1の温度センサ1550は、モバイルデバイスのスキン部分におけるスキン温度を測定する。この装置は、スキン温度が閾値温度よりも高い場合、TEC 1560の第1の側を冷却する一方でTEC 1560の第2の側を加熱するようにTEC 1560に電力を供給するための電源制御モジュール1506をさらに含み、TEC 1560の第1の側がスキン部分と接触してスキン部分を冷却し、TEC 1560の第2の側がモバイルデバイスのコアに面する。電源制御モジュール1506は、スキン温度が閾値温度以下であると判断したときにはTEC 1560への電力供給を差し控えてよい。この装置がさらに含む発電制御モジュール1508は、求められたスキン温度が閾値温度以下である場合、TEC 1560の第1の側と第2の側との間の温度差によって電力を生成する。発電制御モジュール1508は、TECの反対側にある第2のTEC 1570の第1の側と第2のTEC 1570の第2の側との間の温度差によって電力を生成してもよい。
【００６４】
温度制御モジュール1504は、モバイルデバイスの第2のスキン部分における第2のスキン温度が閾値温度よりも高いかどうか判断してよい。第2の温度センサ1580は、モバイルデバイスの第2のスキン部分における第2のスキン温度を測定する。次いで、電源制御モジュール1506は、第2のスキン温度が閾値温度よりも高い場合、第2のTEC 1570に電力を供給して、第2のTEC 1570の第1の側を冷却する一方で第2のTEC 1570の第2の側を加熱してよい。第2のTEC 1570の第1の側は、第2のスキン部分と接触して第2のスキン部分を冷却する。第2のTEC 1570の第2の側は、モバイルデバイスのコアに面する。
【００６５】
この装置は、前述の図14A〜図14Bの流れ図におけるアルゴリズムのステップの各々を遂行する追加のモジュールを含み得る。そのため、前述の図14A〜図14Bの流れ図における各ステップはモジュールによって遂行されてよく、この装置はそれらのモジュールのうち1つまたは複数を含み得る。モジュールは、指定の処理/アルゴリズムを実行するように特に構成された1つまたは複数のハードウェア構成要素でよく、指定の処理/アルゴリズムを遂行するように構成されたプロセッサによって実施されてよく、プロセッサによって実行されるようにコンピュータ可読媒体内に記憶されてよく、あるいはそれらのいくつかの組合せでもよい。
【００６６】
図16は、処理システム1614を採用する装置1502'のハードウェア実装形態の一例を示す図1600である。処理システム1614は、バス1624によって全体的に表されるバスアーキテクチャを用いて実施され得る。バス1624は、処理システム1614の特定の用途および総合的な設計制約条件に依拠して、任意数の相互接続するバスおよびブリッジを含み得る。バス1624は、プロセッサ1604、モジュール1504、1506、1508、1550、1560、1570、1580、ならびにコンピュータ可読媒体1606によって表される1つまたは複数のプロセッサおよび/またはハードウェアモジュールを含んでいる様々な回路を互いに連結する。バス1624は、タイミング源、周辺装置、電圧レギュレータ、およびパワーマネジメント回路などの様々な他の回路も連結してよく、これらは当技術分野で周知であり、したがってさらに説明されることはない。
【００６７】
処理システム1614はトランシーバ1610に結合されてよい。トランシーバ1610は、1つまたは複数のアンテナ1620に結合されている。トランシーバ1610は、伝送媒体を通じて様々な他の装置と通信するための手段を提供するものである。トランシーバ1610は、1つまたは複数のアンテナ1620から信号を受け取り、受け取った信号から情報を抽出して処理システム1614に抽出した情報を供給する。それに加えて、トランシーバ1610は処理システム1614から情報を受け取り、その受け取った情報に基づいて、1つまたは複数のアンテナ1620に与えられる信号を生成する。処理システム1614は、コンピュータ可読媒体1606に結合されたプロセッサ1604を含む。プロセッサ1604は、コンピュータ可読媒体1606に記憶されたソフトウェアの実行を含む全般的な処理に関与する。プロセッサ1604がソフトウェアを実行するとき、処理システム1614は、任意の特定の装置に関して上記で説明された様々な機能を遂行する。コンピュータ可読媒体1606は、プロセッサ1604がソフトウェアを実行するときに扱うデータを記憶するためにも使用され得る。処理システムは、モジュール1504、1506、1508、1550、1560、1570、および1580のうち少なくとも1つをさらに含む。モジュールは、プロセッサ1604において動作するソフトウェアモジュールでよく、コンピュータ可読媒体1606に常駐し/記憶されてよく、プロセッサ1604に結合された1つまたは複数のハードウェアモジュールでよく、またはそれらのいくつかの組合せでもよい。
【００６８】
構成の1つでは、ワイヤレス通信用の装置1502/1502'は、モバイルデバイスのスキン部分におけるスキン温度が閾値温度よりも高いかどうか判断するための手段と、スキン温度が閾値温度よりも高い場合、TECに電力を供給して、TECの第1の側を冷却する一方でTECの第2の側を加熱するための手段とを含み、TECの第1の側がスキン部分に接触してスキン部分を冷却し、TECの第2の側がモバイルデバイスのコアに面する。装置1502/1502'は、求められたスキン温度が閾値温度以下の場合、TECの第1の側と第2の側との間の温度差によって電力を生成するための手段をさらに含み得る。装置1502/1502'は、スキン温度が閾値温度以下であると判断されたときにはTECへの電力供給を差し控えるための手段をさらに含み得る。装置1502/1502'は、モバイルデバイスの第2のスキン部分における第2のスキン温度が閾値温度よりも高いかどうか判断するための手段と、第2のスキン温度が閾値温度よりも高い場合、第2のTECに電力を供給して、第2のTECの第1の側を冷却する一方で第2のTECの第2の側を加熱するための手段とをさらに含み得、第2のTECの第1の側が第2のスキン部分に接触して第2のスキン部分を冷却し、第2のTECの第2の側がモバイルデバイスのコアに面する。装置1502/1502'は、TECから反対側にある第2のTECの第1の側と、第2のTECの第2の側との間の温度差によって電力を生成するための手段をさらに含み得る。
【００６９】
開示されたプロセスにおけるステップの特定の順序または階層は、例示的手法の説明であることが理解される。プロセスにおけるステップの特定の順序または階層が、設計選好に基づいて再配置され得ることが理解される。さらに、いくつかのステップが組み合わされてよく、省略されてもよい。添付の方法クレームは、様々なステップの要素を実例の順序に提示するものであり、提示された特定の順序または階層に限定されることを意味するものではない。
【００７０】
前述の説明は、本明細書で説明された様々な態様をあらゆる当業者が実施し得るように提供されたものである。これらの態様に対する様々な修正形態が当業者には容易に明らかになるはずであり、本明細書で定義された一般的な原理は、他の態様に適用され得るものである。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示された態様に限定されるようには意図されておらず、言語の特許請求の範囲と一致する最大限の範囲を認められることになっており、単数形の要素への参照は、はっきりとそのように明記されない限り、「1つであって1つだけ」ではなく、「1つまたは複数」を意味するように意図されている。「例示的」という単語は、本明細書では「例、事例、または具体例として役立つ」ことを意味するのに用いられる。本明細書で「例示的」として説明されるいかなる態様も、必ずしも他の態様よりも好ましい、または有利であるものと解釈されるべきではない。特にそれ以外の明記がない限り、「いくつか」という用語は、1つまたは複数を表す。「A、B、またはCのうち少なくとも1つ」、「A、B、およびCのうち少なくとも1つ」、および「A、B、C、またはそれらの任意の組合せ」などの組合せは、A、B、および/またはCの任意の組合を含み、複数のA、複数のB、または複数のCを含み得る。具体的には、「A、B、またはCのうち少なくとも1つ」、「A、B、およびCのうち少なくとも1つ」、および「A、B、C、またはそれらの任意の組合せ」などの組合せは、Aのみ、Bのみ、Cのみ、AおよびB、AおよびC、BおよびC、またはAおよびBおよびCであり得、任意のそのような組合せが、A、B、またはCの構成要素の1つまたは複数を含み得る。当業者に既知の、または後に知られるようになる、本開示を通じて説明された様々な態様の要素に対するすべての構造的等価物および機能的等価物は、参照によって明白に本明細書に組み込まれ、特許請求の範囲によって包含されるように意図されている。その上、本明細書で開示されたいかなるものも、そのような開示が特許請求の範囲において明示的に記載されているかどうかにかかわらず、公共の用に供するように意図されたものではない。特許請求される要素は、その要素が、「〜するための手段」という慣用句を用いて明白に記載されていない限り、手段プラス機能(means plus function)として解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００７１】
100  モバイルデバイス
110  モバイルデバイス100の正面図
120  前部カバー
130  表示画面
140  電源ボタン
150  モバイルデバイス100の背面図
160  後部カバー
170  カメラ
200  モバイルデバイス100の断面11を示す第1の断面図
210  前部
212  タッチスクリーン表示器
214  タッチスクリーン
216  表示スタック
218  第1の熱放散層
220  グラファイト層
222  熱スプレッダ
224  空隙
230  後部
232  後部カバー
234  第2の熱放散層
240  内側部分
242  プリント回路基板(PCB)
244  ダイまたはプロセッサ
246  ワイヤレス通信デバイス(WCD)
248  ワイヤレスモデム
250  無線トランシーバ
252  組込み型マルチメディアカード(EMMC)
254  マイクロ加入者識別モジュール(マイクロSIM)カードコネクタ
256  マイクロセキュアデジタル(マイクロSD)カードコネクタ
258  パワーマネジメント集積回路(PMIC)
260  パワーマネジメント集積回路(PMIC)
262  電力増幅器
264  電力増幅器
266  電力増幅器
268  音響コーデックチップ
270  第1のダイの熱界面材料部分(TIM-I)
272  第2のダイの熱界面材料部分(TIM-II)
274  熱界面材料部分(TIM)
276  熱界面材料部分(TIM)
278  熱界面材料部分(TIM)
280  モバイルデバイス100の断面I2を示す第2の断面図
282  バッテリー
300  ペルチェ効果を利用する熱電冷却器(TEC)を示す図
310  ペルチェ効果を利用するTEC
312  N型半導体
314  P型半導体
316  P-N接合導体
318  第1の接合部
320  N側接合導体
322  P側接合導体
324  第2の接合部
326  電圧源
328  接地
330  矢印
332  冷却側
334  加熱側
400  ゼーベック効果のために使用されるTECを示す図
410  ゼーベック効果を利用するTEC
412  N型半導体
414  P型半導体
416  P-N接合導体
418  第1の接合部
420  N側接合導体
422  P側接合導体
424  第2の接合部
426  電力出力送出先
428  矢印
430  熱入力側
432  熱除去側
500  TEC構造体
502  スキン表面
504  複数のTEC
506  Nコネクタ
508  Pコネクタ
600  ペルチェ効果を利用するTECの例示的実装形態
610  外側部分
612  TEC
614  接合部A
616  接合部B
618  スキン層
620  コア層
622  温度センサ
624  電力接続
630  内側部分
632  ダイ
634  バッテリー
636  ダイのサーマルソリューション
640  TECの例示的実装形態
650  モバイルデバイスの外側部分
652  TEC
654  接合部A
656  接合部B
658  スキン層
660  コア層
662  電力貯蔵接続
670  TECの例示的実装形態
680  外側部分
682  TEC
684  接合部A
686  接合部B
688  スキン層
690  コア層
692  温度センサ
694  電力接続
696  電力貯蔵接続
700  閉ループ温度制御システム
702  温度センサ
704  TEC
706  温度制御モジュール
708  電源コントローラ
800  モバイルデバイス
810  前部
812  前部TEC
814  タッチスクリーン表示器
816  熱スプレッダプレート
818  前部サーマルソリューション層
820  前部温度センサ
822  接合部A
824  接合部B
826  電力接続
830  後部
832  後部カバー
834  後部グラファイト層
850  内側部分
852  プリント回路基板(PCB)
854  ダイ
856  熱界面材料部分(TIM)
858  電気構成要素
859  TIM
860  バッテリー
862  ダイのサーマルソリューション
900  モバイルデバイス
910  前部
916  前部グラファイト層
930  後部
932  後部TEC
933  後部熱スプレッダプレート
934  温度センサ
935  後部サーマルソリューション層
936  接合部A
938  接合部B
940  電力接続
950  内側部分
1000  モバイルデバイス
1010  前部
1030  後部
1034  電力貯蔵接続
1100  モバイルデバイス
1110  前部
1130  後部
1132  後部TEC
1134  接合部A
1136  接合部B
1200  モバイルデバイス
1210  前部
1212  前部TEC
1214  接合部A
1216  接合部B
1230  後部
1300  モバイルデバイス
1310  前部
1330  後部
1500  データ流れ図
1502  例示的装置
1502'  処理システム1614を採用する装置
1504  温度制御モジュール
1506  電源制御モジュール
1508  発電制御モジュール
1550  第1の温度センサ
1560  TEC
1570  第2のTEC
1580  第2の温度センサ
1600  処理システム1614を採用する装置1502'のハードウェア実装形態の一例を示す図
1604  プロセッサ
1606  コンピュータ可読媒体
1610  トランシーバ
1614  処理システム
1620  1つまたは複数のアンテナ
1624  バス
【図１Ａ】
0006316438.tif 000002
【図１Ｂ】
0006316438.tif 000003
【図２Ａ】
0006316438.tif 000004
【図２Ｂ】
0006316438.tif 000005
【図３】
0006316438.tif 000006
【図４】
0006316438.tif 000007
【図５】
0006316438.tif 000008
【図６Ａ】
0006316438.tif 000009
【図６Ｂ】
0006316438.tif 000010
【図６Ｃ】
0006316438.tif 000011
【図７】
0006316438.tif 000012
【図８】
0006316438.tif 000013
【図９】
0006316438.tif 000014
【図１０】
0006316438.tif 000015
【図１１】
0006316438.tif 000016
【図１２】
0006316438.tif 000017
【図１３】
0006316438.tif 000018
【図１４Ａ】
0006316438.tif 000019
【図１４Ｂ】
0006316438.tif 000020
【図１５】
0006316438.tif 000021
【図１６】
0006316438.tif 000022