KR100327714B1 - 차량용제어디바이스 - Google Patents

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귄터 포클
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칼 하인쯔 호르닝어
지멘스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 상부면(32)상에 위치한 제 1 인쇄 회로 기판(4)과 냉각 플레이트(3) 하부에 위치한 제 2 인쇄 회로 기판(5)을 가지는 제어 디바이스에 관한 것이다. 냉각 플레이트(3) 하부에 조립된 플러그(6)의 핀(61)은 제 2 인쇄 회로 기판(5)과 전기적으로 결합되고, 다음으로 결합부(7)를 통해 제 1 인쇄 회로 기판(4)과 전기적으로 결합된다.

Description

차량용 제어 디바이스 {CONTROL DEVICE, ESPECIALLY FOR A MOTOR VEHICLE}
이러한 제어 디바이스는 독일 특허 번호 제 DE 42 40 754 A1호에 개시되어 있다. 이중 T-형 냉각 플레이트는 하우징의 두 개의 외벽을 형성하고 플러그 부품은 추가의 벽을 형성한다. 냉각 플레이트와 플러그 부품은 두 개의 커버에 의해 함께 유지된다.
독일 특허 번호 제 DE 41 02 265 A1호에는 냉각 플레이트와 상부 하우징 콤포넌트로 구성되는 하우징을 가진 제어 디바이스가 개시되어 있다. 하우징의 내부에는 전기 회로와 조립된 인쇄 회로 기판이 냉각 플레이트의 상부면상에 배치된다. 플러그 핀을 가진 플러그 부품이 냉각 플레이트의 하부면에 부착된다. 플러그 핀은 냉각 플레이트내의 개구부와 리드를 통해 개구부 상부에서 연장하는 인쇄 회로 기판 내부로 돌출하고, 그 결과 플러그 핀과 회로는 전기적으로 결합된다.
플러그 핀을 수용하기 위해 제공되고 냉각 플레이트의 개구부 상부에 위치하는 인쇄 회로 기판 영역이 실제 전기 회로로서 사용될 수 없기 때문에, 이러한 제어 디바이스는 제한된 수의 플러그 핀만을 허용한다. 이러한 이유로, 많은 수의 플러그 핀은 인쇄 회로 기판의 면적이 넓어지도록 하고 따라서 제어 디바이스의 크기도 커지도록 하는데, 이는 제한된 이용 가능 공간을 가진 차량내에 설치될 때 바람직하지 않다. 비록 기술 발전에 의하여 동일한 수의 회로와 같은 수의 플러그 핀을 더 작은 인쇄 회로 기판에 구현하는 것을 가능케 했지만, 제어 디바이스의 크기는 상대적으로 넓은 영역의 인쇄 회로 기판이 플러그 핀을 수용하도록 해야 하고 이에 따라 이러한 영역이 더 작아질 수 없기 때문에 매우 작은 정도만 감소된다. 게다가, 인쇄 회로 기판에 대한 플러그 부품의 위치가 고정되어 있다.
공지된 제어 디바이스 개념은 또한 전자기 호환성의 관점에서 바람직하지 못한데, 이는 전자기 방사선(Electromagnetic radiation : EMC 방사선)이 플러그 핀을 경유하여 냉각 플레이트내의 개구부를 통해 인쇄 회로 기판상에 곧바로 방사되기 때문이다. 약한 방사선을 방출하는 신호 경로와 강한 방사선을 방출하는 신호 경로는 인쇄 회로 기판상에서 일정 간격으로 상호 분리되어야만 한다. 게다가, 플러그 핀은 인쇄 회로 기판의 중심부 내부로 연결되고, 이는 전체 회로상에 전자기파가 전방향으로 방사되도록 한다.
본 발명의 목적은 소형이면서, 다수의 플러그 핀을 가진 하나 이상의 플러그 부품을 수용하고, 동시에 회로가 조립되는 인쇄 회로 기판의 표면 영역이 작은 제어 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 1의 특징부에 의해 구현된다. 여기서, 제 2 인쇄 회로 기판이 냉각 플레이트 하부에 위치한다. 플러그 핀은 제 2 인쇄 회로 기판에 전기적으로 결합된다. 제 2 인쇄 회로 기판은 결합 엘리먼트를 통해 제 1 인쇄 회로 기판에 결합된다.
제 1 인쇄 회로 기판이 배치된 냉각 플레이트의 기판면을 "상부면"이라 부른다. 냉각 플레이트의 다른 기판면을 "하부면"이라 부른다. 냉각 플레이트의 "상부"와 "하부"라는 공간적 지칭은 해당 방법에 따라 사용된다.
본 발명에 따른 해결 방법은 제어 디바이스가 다수의 플러그 핀을 가진 냉각 플레이트의 하부면에 대해 하나 이상의 플러그 부품을 가진다는 장점을 가진다. 냉각 플레이트의 크기는 제 1 인쇄 회로 기판의 크기에 의존하고, 따라서 전기 회로의 수 또는 플러그 부품에 필요한 표면 영역에 의존하게되고, 이들 두 영향 요소들은 상호 관련될 필요는 없다.
바람직하게는, 플러그 부품은 제 2 인쇄 회로 기판을 수용하고 냉각 플레이트 또는 상부 하우징 부품에 기계적으로 결합되는 하부 하우징 부품상에 배치된다. 플러그 핀은 제 2 인쇄 회로 기판 내부에 연결되고 결합 엘리먼트를 통해 제 1 인쇄 회로 기판에 전기적으로 결합된다. 본 발명에 따른 제어 디바이스의 추가의 장점은 도면에 개시된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에서 한정된다.
본 발명과 그 변형은 이하의 도면을 참조로 하여 설명될 것이다.
참고로 동일한 엘리먼트에 대해서는 동일한 참조 부호가 부여된다.
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 제어 디바이스에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제어 디바이스의 종단면을 도시한다.
도 2는 하부 하우징 부품의 저면 투시도이다.
도 3은 제어 디바이스의 절단 종단면을 도시한다.
도 4는 제어 디바이스의 추가의 절단 종단면을 도시한다.
도 5는 여러 평면으로 절단된 제어 디바이스의 평면 투시도이다.
도 6은 제어 디바이스의 조립도이다.
도 7은 제어 디바이스의 부품의 조립도이다.
도 8은 제어 디바이스의 추가의 종단면도를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 추가의 제어 디바이스의 단면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 상부 하우징 부품(1), 하부 하우징 부품(2) 및 상부 하우징 부품(1)과 하부 하우징 부품(2) 사이에 위치하는 냉각 플레이트(3)를 가지는 제어 디바이스의 종단면도를 도시한다. 플러그 핀(61)을 가지는 플러그 부품(6)이 냉각 플레이트 하부에 배치된다. 부품(41)을 가진 전기 회로와 조립된 제 1 인쇄 회로 기판이 냉각 플레이트(3)상에 장착된다. 제 2 인쇄 회로 기판(5)은 하부 하우징 부품(2)의 내부(21)상에 장착되고, 냉각 플레이트(3)와 마주하고 플러그 부품(6) 상부에 위치한다. 두 개의 접속 부품(7)은 제 2 인쇄 회로 기판(5)에 일체로 결합되고 접촉부(83)를 가진 영역(72)을 포함한다. 접촉부(83)는 본딩(bonding) 와이어(82)를 통해 제 1 인쇄 회로 기판(4)에 결합된다. 하부 하우징 부품(2)은 램프(221)와 단부면(222)을 가진 웨브(22)를 포함하고, 접촉부를 가진 결합 영역(72)은 웨브(22)의 단부면(222)상에 배치된다. 웨브(22)는 냉각 플레이트(3)내의 개구부를 통해 돌출한다.
냉각 플레이트(3)는 예를 들면, 알루미늄으로 구성된 금속 플레이트 혹은 금속판 또는 금속으로 구성된 다이캐스트(diecast) 부품 혹은 펀칭된 부품으로 구성되고, 인쇄 회로 기판(4)상의 전기 부품(41)을 냉각시키는 특히, 인쇄 회로 기판(4)상에 더욱 바람직하게는, 냉각 플레이트(3)상에 직접 또는 열-전도 부품 홀더를 통해 냉각 플레이트(3)상에 배치된 파워 부품(도 1에는 도시 안됨)을 냉각시키는 역할을 한다. 다음으로, 냉각 플레이트(3)는 인쇄 회로 기판(4)상의 전기 회로를 EMC 방사선으로부터 보호한다. 여기서, 냉각 플레이트(3)는 금속으로 구성된 상부 하우징 부품(1)을 가지고 실질적으로 밀폐된 금속으로 구성된 EMC-차폐 하우징 챔버(1, 3)를 형성한다. 상부 하우징 부품(1)과 냉각 플레이트(3)는 클림핑(crimping), 비딩(beeding), 본딩 및 볼팅(bolting)과 같은 통상적인 결합 방법을 사용하여 상호 기계적으로 결합된다.
제 1 인쇄 회로 기판(4)은 전기 절연체이지만 우수한 열전도성을 가진 본딩제를 가지고 통상적인 단일층 혹은 다중층 인쇄 회로 기판 또는 가요성 인쇄 회로 기판으로서 냉각 플레이트(3)상에 본딩 혹은 라미네이팅(laminating)될 수 있다. 제 1 인쇄 회로 기판(4)은 또한 하이브리드 회로와 조립될 수 있다.
하부 하우징 부품(2)은 바람직하게는 플라스틱으로 구성된 플러그 부품(6)을 가진 하나의 부품으로 (사출 성형에 의해 캡슐에 싸여) 제조된다. 웨브(22)는 또한 여기서는 하부 하우징 부품(2)과 일체를 이루도록 구성된다. 플러그 핀(61)은 사출 성형에 의해 캡슐에 싸이거나 또는 같은 제조 단계에 삽입될 수 있다. 하부 하우징 부품(2)은 예를 들면, 조합된 클립-온 및 본딩 결합(도 8의 래칭 훅(23)과 밀봉 화합물(24)을 참조)을 사용하는 공지된 결합 방법으로 냉각 플레이트(3)에 결합된다. 이러한 목적을 위하여, 냉각 플레이트(3)는 자신의 주위에 적절한 윤곽을 가진다. 하부 하우징 부품(2), 상부 하우징 부품(1) 및 금속 플레이트는 방수 하우징을 형성하도록 결합된다.
제 2 인쇄 회로 기판(5)은 하부 하우징 부품(2)의 내부(21)상에 본딩된다. 이는 가요성 인쇄 회로 기판으로서 결합 부품(7)과 함께 하나의 부품으로 구성되고, 단부가 웨브(22)의 단부면(222)에 부착된다. 플러그 핀(61)은 가요성 인쇄 회로 기판(5, 7) 내부에 연결되고 상부면에서 가요성 인쇄 회로 기판(5, 7)에 납땜된다. 도 5로부터 알 수 있듯이, 가요성 인쇄 회로 기판(5, 7)은 플러그 핀(61)과 접촉부(83)를 연결하는 도전 트랙(81)을 가진다. 접촉부(83)는 웨브(22)를 사용하여 제 1 인쇄 회로 기판(4)과 같은 높이로 배치되고 본딩 와이어에 의해 그곳에 결합된다. 이러한 방법으로, 플러그 핀(61)은 도전 트랙(81), 접촉부(83) 및 도전 엘리먼트(8)로서의 본딩 와이어에 의해 제 1 인쇄 회로 기판(4)에 전기적으로 결합된다.
도 3은 본 발명에 따른 제어 디바이스의 절단 종단면을 도시하고, 이는 가요성 인쇄 회로 기판(5, 7)이 웨브(22)의 베벨 램프(221)를 통해 그들의 단부면(222)으로 연결된다는 점에서 본질적으로 다르다.
도 4는 제 2 인쇄 회로 기판(5)과 제 1 인쇄 회로 기판(4) 사이의 여러 결합을 도시한다: 가요성 인쇄 회로 기판(5, 7)은 램프(221)를 따라 냉각 플레이트(3)의 개구부(31)를 통해 연장하고 그후에 웨브(22)의 단부면(222)에 자신의 단부가 부착되기보다는 오히려 제 1 인쇄 회로 기판(4) 상부에 겹쳐져서 적어도접촉부(83)를 가진 영역(72)이 제 1 인쇄 회로 기판(4)상에 유지되도록 한다. 접촉부(83)는 제 1 인쇄 회로 기판(4)의 해당 접촉점에 납땜 또는 도전성 접착제를 가지고 전기적으로 결합되고, 그 결과 다시 전기적 접속이 플러그 핀(61)으로부터 도전 트랙(81)과 접촉부(83)를 통해 제 1 인쇄 회로 기판(4)에 이루어지도록 한다.
도 7의 조립도는 제 2 인쇄 회로 기판(5)과 제 1 인쇄 회로 기판(4) 사이의 냉각 플레이트(3)의 하부면과 마주하도록 배치된 제어 디바이스의 엘리먼트로의 여러 결합을 도시한다: 제 2 인쇄 회로 기판(5)은 고정 인쇄 회로 기판으로 구성된다. 고정 인쇄 회로 기판 대신에, 가요성 인쇄 회로 기판이 제공될 수도 있다. 제 2 인쇄 회로 기판(5)의 도전 트랙(도시 안됨)은 조립 단계에서 제 2 인쇄 회로 기판(5) 내부로 연장하는 플러그 핀(61)을 모듈 위치(52)에 전기적으로 결합시킨다. 다중점 커넥터(71)로 구성된 결합 부품(7)은 이러한 모듈 슬롯(52)에 플러깅(plugging)되고 제 2 인쇄 회로 기판(5)의 도전 트랙에 납땜된다. 다중점 커넥터(71)는 사출 성형에 의해 캡슐로 싸여지고 적절하게 펀칭된/구부려진 부품으로 구성된 접촉 핀(84)을 포함한다. 다중점 커넥터의 단부면상에 접촉부(83)가 배치된다. 제어 디바이스가 조립될 때, 다중점 커넥터는 냉각 플레이트(3)내의 개구부(31)를 통해 돌출하고, 이러한 실시예에서 접촉부(83) 또한 제 1 인쇄 회로 기판(4)과 같은 평면상에 배치되어 접촉부(83)가 같은 평면내의 제 1 인쇄 회로 기판(4)에 본딩될 수 있도록 한다.
도 8은 커넥터 부품(7)으로서의 다중점 커넥터(71)를 가진 이러한 제어 디바이스의 종단면을 도시한다.
다중점 커넥터는 또한 다중점 커넥터가 종방향 막대의 하부와 결합될 수 있도록 Γ-형 모양으로 제 2 인쇄 회로 기판의 모듈 위치 내부에 구성된다. 그후에 접촉부가 횡방향 막대의 하부상에 제공된다. 이러한 다중점 커넥터가 조립되면, 접촉부가 제 1 인쇄 회로 기판의 해당 접촉점상에 조립되고 그곳에 전기적으로 결합된다(도 4를 참조).
제 2 인쇄 회로 기판(5)과 하부 하우징 부품(2) 사이의 기계적 결합은 예를 들면, 리베트(rivet), 도움(dome), 본딩제 또는 나사에 의해 원하는 구성을 가질 수 있다.
대형 크기의 플러그 부품의 경우에 있어서, 어떤 상황하에서 제 2 인쇄 회로 기판 전체가 플러그 부품 상부에 배치될 수 있고, 그 결과 이러한 실시예에서 하부 하우징 부품과 플러그 부품은 하나의 유니트를 형성한다. 여기서, 또한 하부 하우징 부품은 냉각 플레이트와 함께 제 2 인쇄 회로 기판을 수용하기 위한 하우징 챔버를 형성한다.
도 2는 두 개의 플러그 부품(6)을 가진 하부 하우징 부품(2)의 저면에서의 투시도를 도시한다.
도 6은 도 1의 제어 디바이스의 조립도를 도시하고, 이러한 제어 디바이스는 냉각 플레이트(3)의 에지 영역내에 두 개의 개구부(31)를 가진다. 결합 엘리먼트(8)를 통해 하우징 챔버(1, 3) 내부로 전달되는 EMC 방사선 때문에 이러한 개구부(31)를 냉각 플레이트(3)의 에지 영역내에 형성하는 것이 바람직하다. 플러그 핀(61)의 수에 따라, 냉각 플레이트(3)는 한 개, 두 개, 세 개 또는 네 개의 개구부를 가질 수 있고, 본 실시예의 냉각 플레이트는 네 개의 개구부(31)를 가지며 제 1 인쇄 회로 기판(4)은 바람직하게는 이러한 네 개의 개구부(31)로 둘러싸인다.
도 9는 본 발명에 따라 상부 하우징 부품(1), 하부 하우징 부품(2) 및 상부 하우징 부품(1)과 하부 하우징 부품(2) 사이에 위치하는 냉각 플레이트(3)를 포함하는 제어 디바이스의 종단면을 도시한다. 냉각 플레이트 하부에 점선으로 도시된 플러그 핀(61)을 가지는 플러그 부품(6)이 배치된다. 부품(41)을 가지는 전기 회로와 조립되는 제 1 인쇄 회로 기판(4)은 냉각 플레이트(3)의 상부면과 기계적으로 영구 결합된다. 제 2 인쇄 회로 기판(5)은 냉각 플레이트(3)와 플러그 부품(6) 사이의 냉각 플레이트(3) 상부면(33)상에 장착된다. 제 1 인쇄 회로 기판(1)과 제 2 인쇄 회로 기판(5)은 본딩 와이어에 의해 결합되는 결합 엘리먼트를 통해 전기적으로 상호 결합된다.
제 1 인쇄 회로 기판(4)은 통상적인 단일층 혹은 다중층 인쇄 회로 기판 또는 전기 도전체이지만 우수한 열전도성을 가지는 접착제층을 가진 가요성 인쇄 회로 기판으로서 냉각 플레이트(3)상에 본딩 또는 라미네이팅된다. 제 1 인쇄 회로 기판(4)은 또한 전반적으로 차량의 엔진 또는 기어박스를 제어하기 위한 회로 캐리어로서 이해될 수 있다. 이러한 회로 캐리어는 바람직하게는 하이브리드 회로 캐리어로 구성되고 따라서 세라믹 베이스를 갖는다.
제 2 인쇄 회로 기판(5)은 냉각 플레이트(3)상에 본딩 혹은 라미네이팅된 통상적인 고정 플라스틱 인쇄 회로 기판으로서 도 9에 도시된다. 여기서, 인쇄 회로 기판의 전체 표면이 냉각부와 접촉할 필요는 없다. 제 2 인쇄 회로 기판이 냉각부상에 장착 또는 영구 결합됨으로 인해, 플러그 부품(6)내에 유도되고 예를 들면, 플러그 부품에 결합되고 이로써 오실레이팅되는 차량내의 케이블 하네스(harness)에 의해 야기되는 힘은 전기적 결합 엘리먼트(8)에 전달되지 않는다. 이러한 목적을 위하여, 플러그 부품(6)은 바람직하게는 전기 접촉점을 제외한 제 2 인쇄 회로 기판에 기계적으로 결합되지 않는다. 제 2 인쇄 회로 기판(5)과 냉각 플레이트(3) 사이의 기계적인 영구 결합때문에, 전기 접촉점을 통하여 제 2 인쇄 회로 기판(5)상에 유도되는 힘은 결합 엘리먼트(8)에 전달되지 않고, 이러한 결합 엘리먼트는 제 1 인쇄 회로 기판(4)과 제 2 인쇄 회로 기판(5) 사이의 기계적 응력에 민감하지 않고 파쇄의 위험이 없다. 이는 제어 디바이스가 더욱 신뢰성 있게 작동하도록 한다.
플러그 핀(61)은 제 2 인쇄 회로 기판(5) 내부에 조립 및/또는 프레싱되고, 그곳에서 자신의 상부면(52)상에 적절하게 납땜된다. 제 2 인쇄 회로 기판(5)의 상부면 외부로 돌출하는 플러그 핀의 끝을 수용하기 위하여, 냉각 플레이트(3)는 리세스(recess(34))를 가진다. 제 1 인쇄 회로 기판(4)과는 대조적으로, 제 2 인쇄 회로 기판(5)은 냉각 플레이트(3)내의 개구부를 커버링한다. 제 2 인쇄 회로 기판(5)은 도시되지 않는 도전 트랙을 가지고, 이러한 도전 트랙은 플러그 핀(61)을로부터 제 2 인쇄 회로 기판(5)의 상부면(52)상의 개구부(31) 영역내에 배치되는 접촉부(51)로 연장한다.
만일 제 2 인쇄 회로 기판(5)의 상부면(52)상의 플러그 핀(61)이 그곳에 납땜되고 또한 예를 들면, 제 2 인쇄 회로 기판(5)이 상부면(52)상에 도전 트랙을 가진 단일층 인쇄 회로 기판으로 구성된다면, 제 2 인쇄 회로 기판(5)은 상부면(52)상에 절연체층을 가지게 되고 이러한 영역에서 제 2 인쇄 회로 기판(5)은 적어도 상부면(52)이 냉각 플레이트(3)의 하부면(33)에 부착된다. 선택적으로, 제 2 인쇄 회로 기판(5)은 다중층 인쇄 회로 기판으로 구성된다. 표면 장착 디바이스(Surface Mounted Device : SMD) 플러그 부품으로서 플러그 부품(6)을 구성하는 것 또한 바람직하다. 이러한 방법으로, 제 2 인쇄 회로 기판(5)의 하부면상의 플러그(61)는 그곳에 납땜 또는 본딩된다. 그후에 제 2 인쇄 회로 기판(5)은 바람직하게는 자신의 하부면(53)상에 도전 트랙을 가진다. 그후에 제 2 인쇄 회로 기판(5)의 상부면(52)상의 접촉부(51)로부터 하부면(53)상의 도전 트랙에 이르는 관통-접촉이 이루어진다.
적어도 플러그 핀(61)의 일부는 제 2 인쇄 회로 기판(5)의 도전 트랙, 제 2 인쇄 회로 기판(5)의 접촉부(53) 및 결합 엘리먼트를 통해 제 1 인쇄 회로 기판(4)의 접촉부(43)에 직접 전기적으로 결합된다. 하지만, 전기 엘리먼트가 또한 제 2 인쇄 회로 기판(5)상에 배치될 수 있어서, 플러그 핀(61)을 통해 전달되는 신호는 이러한 부품에 의해 본질적으로 선처리되고 그후에 제 1 인쇄 회로 기판(4)상의 회로에 전달된다.
특히, 결합 엘리먼트(8)는 제 2 인쇄 회로 기판(5)상의 접촉부(51)와 제 1 인쇄 회로 기판(4)의 상부면(42)상의 접촉부(43) 사이에 본딩 와이어로서 구성된다. 특히, 제 1 인쇄 회로 기판(4)으로서의 하이브리드 회로 캐리어의 경우에, 본딩 와이어는 결합 엘리먼트(8)로서 바람직하다.
하지만, 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같은 다중점 커넥터와 같은 다른 결합 엘리먼트(8) 또한 사용 가능하다.
플러그 부품(6)은 코오킹(caulking) 또는 본딩에 의해 리베트와 나사로 냉각 플레이트(3)에 결합된다. 여기서 부착 수단은 제 2 인쇄 회로 기판(5)내의 리세스를 통해 조립되거나 또는 제 2 인쇄 회로 기판(5)에 인접하여 배치될 수 있다. 본 발명에 따르면, 플러그 부품(6)은 냉각 플레이트(3)의 B 영역내에 장착되고, 이러한 영역은 플러그와 제 2 인쇄 회로 기판(5) 사이의 전기적 접촉에 의해 특징지어지고, 이에 의해 플러그 부품(6)과 냉각 플레이트(3) 사이의 이러한 결합이 래틀-프리(rattle-free) 방식으로 이루어진다. 이러한 기계적인 부착의 결과로, 예를 들면 플러그 부품(6)에 결합되고 이로써 오실레이팅되는 차량내의 케이블 하네스에 의해 야기된 힘은 유도된 지점에서 즉, 플러그 부품(6)에서 오실레이팅할 수 있는 제어 디바이스의 추가의 부품에 전파됨 없이 곧바로 흡수된다. 플러그 핀(61)과 제 2 인쇄 회로 기판(5) 사이의 접촉점 부하를 방지하기 위하여, 힘이 플러그 부품(6)으로부터 냉각 플레이트(3)에 전달되고 흡수되는 지점 즉, 부착점은 접촉점에 인접하여 배치된다. 이러한 힘은 제 2 인쇄 회로 기판(5)과 접촉 엘리먼트(8)상에 전달되지 않는다. 특히, 얇은-와이어 본딩된 결합은 파쇄의 가능성에도 불구하고 제 1 인쇄 회로 기판(4)과 제 2 인쇄 회로 기판(5) 사이에서 플러그 부품(6)이 강하게 진동하는 경우라도 기계적인 응력을 받지 않는다. 전체 제어 디바이스는 있을 수도 있는 진동과 부하를 대비하여 기계적으로 고정되도록 설계되고, 이러한 이유로 예를 들면, 차량에서와 같은 변화가 큰 환경에서 신뢰성 있게 동작할 것이다.
하부 하우징 부품(2)은 냉각 플레이트(3)와 함께 제 2 인쇄 회로 기판(5)이 플러그 부품(6)을 가지고 배치되는 종류의 챔버를 구성한다. 만일 하부 하우징 부품(2)이 금속으로 구성된다면, 우수한 전자기 차폐가 얻어질 것이고, 냉각 플레이트(3)로 구성된 전체 하우징, 상부 하우징 부품(1) 및 하부 하우징 부품(2)이 금속으로 구성되기 때문에 그 결과 전기 회로와 하우징 내부의 도전 트랙은 양호하게 차폐될 것이다.
제어 디바이스가 예를 들면, 엔진부내에서 사용될 때, 제어 디바이스는 특히 밀봉 설계되어야만 한다: 이러한 목적으로 냉각 플레이트(3)는 상부면(32)과 하부면(33)상에 밀봉제(8)로 충진된 홈(321, 331)을 가진다. 상부 하우징 부품(1)과 하부 하우징 부품(2)의 에지부는 각각 특정 홈 내부에 삽입된다. 하부 하우징 부품(2)과 플러그 부품(6) 또한 상호 밀봉된다. 플러그 부품(6)은 도면에 도시된 바와 같이 밀봉제(8)로 충진되고 하부 하우징 부품(2)의 해당 에지부와 맞물리는 홈(62)을 가진다.
바람직하게는, 플러그 부품(6)은 하부 하우징 부품(2)을 가지며 전기 차폐를 증가시키기 위해 금속 입자가 적하된 플라스틱으로 구성된 하나의 부품으로 제조된다. 모든 경우에, 실제 플러그 부품(6)은 또한 특히, 플러그 핀(61)과 제 2 인쇄 회로 기판(5) 사이의 접촉점에 인접하여 냉각 플레이트(3)에 영구 결합되어야 한다.
본 발명에 따른 제어 디바이스는 특히, 이하의 장점을 가진다: 플러그 부품이 자신의 하부면과 마주하는 냉각 플레이트의 전체 표면 영역 상부에 배치될 수 있거나 또는 다수의 플러그 핀을 가진 플러그 부품이 플러그 부품/플러그 핀의 수에 따라 확장될 필요 없이 스스로 냉각 플레이트의 전체 표면 영역을 차지할 수 있다.
플러그 부품은 냉각 플레이트의 하부면상에 원하는 위치에 배치될 수 있다.
제어 디바이스는 플러그 핀이 제 2 인쇄 회로 기판의 도전 트랙에 가장 먼저 결합되기 때문에 다수의 플러그 핀을 가진다: 도전 트랙, 접촉 핀, 접촉부 및 제 2 인쇄 회로 기판과 제 1 인쇄 회로 기판 사이의 결합 엘리먼트로서의 본딩 와이어의 크기가 상대적으로 작기 때문에, 자신의 기계적 적하로 인해 두껍게 설계되는 플러그 핀의 미세하지 않은 이격 패턴은 상당히 더 미세한 접촉부의 결합 패턴으로 변환된다. 이상에서 언급된 플러그 핀과 제 1 인쇄 회로 기판 사이의 결합 엘리먼트가 기계적 적하를 받기 어렵기 때문에, 이들은 얇게 설계된다.
커넥터 부품을 위치시키는 것은 플러그 부품을 위치시키는 것과는 무관하다: 특히, 전자기 차폐의 측면에서, 커넥터 부품은 바람직하게는 전기 회로/제 1 인쇄 회로 기판의 에지부에 배치되고, 반면에 플러그 부품은 냉각 플레이트 하부면 중심 영역에 안정된 방식으로 배치된다. 한편, 예를 들면, 플러그 핀 또는 더 많은/더 작은 수의 플러그 핀의 다른 신호 할당을 가진 다른 플러그 부품이 사용될 때 또는 추가의 플러그가 배치될 때, 필요한 것은 제 2 인쇄 회로 기판상의 도전 트랙의 위치 설정을 변경하는 것과 하부 하우징 부품/플러그 부품을 변화시키는 것뿐이다: 실제 전기 회로는 변화되지 않는다.
제 2 인쇄 회로 기판상의 도전 트랙에 대한 자유로운 위치 설정은 전자기 호환 도전 트랙의 위치를 설정할 수 있도록 한다: 이러한 방법으로, 민감한 신호 경로가 제 2 인쇄 회로 기판상에서 강한 방사선을 가진 신호 경로로부터 분리될 수 있고, 접지라인은 EMC 방사선을 흡수하도록 이러한 신호 경로 사이에 위치시킬 수 있다. EMC-민감 도전 트랙은 예를 들면, 제 1 커넥터 부품을 통해 제 1 인쇄 회로 기판에 공간 그룹핑(grouping)으로 전달된다: 간섭에 민감한 부품은 그후에 제 1 인쇄 회로 기판상의 제 1 커넥터 부품에 인접하여 배치된다. 하지만, 강한 방사선을 방출하는 도전 트랙은 제 2 커넥터 부품을 통해 제 1 인쇄 회로 기판에 공간 그룹핑으로 전달된다: 그후에 간섭에 민감하지 않은 부품은 제 1 인쇄 회로 기판상의 제 2 커넥터 부품에 인접하게 배치된다.
냉각 플레이트와 상부 하우징 부품에 의하여, 실제 전자기적으로 밀봉된 하우징 챔버는 전기 회로를 가진 제 1 인쇄 회로 기판이 배치된 곳에 제공된다. 제어 디바이스의 EMC 특성을 증가시키기 위하여, 플러그 핀을 통해 제어 디바이스로 유입되는 전자기 방사선은 제 2 인쇄 회로 기판상의 금속화된 영역에 의해 플러그 부품에 인접하게 전환된다. 만일 제 2 인쇄 회로 기판이 다중층 인쇄 회로 기판으로서 구성된다면, 층들중 하나는 금속화된 영역을 포함할 수 있다.
전기 부품은 또한 제 2 인쇄 회로 기판상에 배치된다.
커넥터 부품상의 접촉부와 제 1 인쇄 회로 기판 사이의 본딩된 결합은 특히 전기 회로가 하이브리드 회로로서 구성될 때 바람직하다. 만일 본딩 와이어에 의해 결합되는 커넥터 부품상의 접촉부와 제 1 인쇄 회로 기판상의 해당 접촉점이 같은 평면(도 3을 참조)상에 위치한다면, 본딩 결합의 수직 응력과 수평 응력 모두 본딩 와이어를 찢을 수 없기 때문에 본딩 결합의 신장 강도는 증가될 것이다. 그러므로, 본딩 와이어는 더 얇게 설계된다: 게다가 이들은 다른 높이의 접촉부 사이에 본딩 결합된 경우보다 더 짧다. 그러므로 본딩 결합은 전체적으로 더욱 신뢰할 만하다.
본 발명에 따른 제어 디바이스에서, 본딩 결합을 만들기 위해 충분한 공간이 제공된다: 도 3에 따르면, 충분한 공간은 본딩 도구가 본딩 와이어를 접촉부(83)에 부착시킬 수 있도록 접촉부(83)의 좌측면상에 제공된다. 접촉부의 좌측부는 플러그 또는 다른 하우징 부품에 의해 막히지 않는다. 제 1 인쇄 회로 기판상에 배치된 접촉점의 좌측면상에 충분한 공간이 또한 제공되어 본딩 도구가 접촉점의 우측면 쪽으로 돌출된 본딩 와이어를 떼어낼 수 있도록 한다. 여기서, 접촉점의 우측부 또한 플러그 또는 다른 하우징 부품에 의해 좋지 않은 영향을 받지 않는다.

Claims (24)

  1. -전기 회로를 가지는 제 1 인쇄 회로 기판(4)이 상부(32)에 배치된 냉각 플레이트(3), 및
    -상기 제 1 인쇄 회로 기판(4)과 배향하며, 상기 냉각 플레이트(3)의 하부에 배치되고플러그 핀(61)을 가지는 플러그 부품(6)을 포함하는 차량용 제어 디바이스에 있어서,
    -상기 제 1 인쇄 회로 기판(4)과 배향하는 상기 냉각 플레이트(3)상에서 플러그 부품(6)과 상기 냉각 플레이트(3) 사이에 배치되는 제 2 인쇄 회로 기판(5)을 가지며,
    -상기 플러그 부품(6)의 상기 플러그 핀(61)은 상기 제 2 인쇄 회로 기판(5)에 조립되어 전기적으로 결합되고,
    -상기 제 2 인쇄 회로 기판(5)은 결합 엘리먼트(8)를 통해 상기 제 1 인쇄 회로 기판(4)에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 플러그 핀(61)은 상기 제 2 인쇄 회로 기판(5)상의 도전 트랙(81)과 상기 결합 엘리먼트(8)를 통해 상기 제 1 인쇄 회로 기판(4)에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 인쇄 회로 기판(4)은 하이브리드 회로 캐리어로서 설계되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 플레이트(3)와 상부 하우징 부품(1)은 상기 제 1 인쇄 회로 기판(4)을 위한 하우징 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 플레이트(3)와 하부 하우징 부품(2)은 상기 제 2 인쇄 회로 기판(5)을 위한 하우징 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 플레이트(3)는 상기 제 1 인쇄 회로 기판(4)에 의해 커버링되지 않고 결합 엘리먼트(8)가 통과하는 개구부를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서, 적어도 일부는 상기 결합 엘리먼트에 전기적으로 결합되는 커넥터 부품(7)이 제공되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  8. 제 6 또는 제 7 항에 있어서, 상기 커넥터 부품(7)은 상기 개구부(31) 내부로 돌출하는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 커넥터 부품(7)은 상기 제 1 인쇄 회로 기판(4)과 같은 평면에 배치되고 상기 결합 엘리먼트(8)에 전기적으로 결합되는 접촉영역(83)을 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서, 본딩 와이어(82)가 상기 접촉영역(83)으로부터 상기 제 1 인쇄 회로 기판(4)에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 인쇄 회로 기판(5)은 상기 하부 하우징 부품(2)의 내부(21)에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 커넥터 부품(7)은 다중점 커넥터(71)로서 설계되고 상기 제 2 인쇄 회로 기판(5)에 전기적으로 결합되는 접촉 핀(84)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 커넥터 부품(7)과 상기 제 2 인쇄 회로 기판(5)은 가요성 인쇄 회로 기판(5, 7)으로서 일체적으로 설계되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 하부 하우징 부품(2)은 상기 개구부(31) 하부 영역내에 웨브(22)를 가지고, 상기 커넥터 부품(7)은 상기 개구부(31)를 통하여 상기웨브(22)에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서, 접촉영역(83)을 포함하는 상기 커넥터 부품(7)의 영역(72)은 상기 웨브(22)의 단부(222)상에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 커넥터 부품(7)은 접촉영역을 가지는 영역(72)을 포함하고, 상기 영역(72)은 상기 제 1 인쇄 회로 기판(4) 상부에 배치되며, 상기 접촉영역(83)은 상기 제 1 인쇄 회로 기판(4)에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 하우징 부품(1)은 상기 냉각 플레이트(3)와 함께 하우징 챔버(1, 3)를 형성하고, 상기 플러그 부품(6)은 상기 제 1 인쇄 회로 기판(4)에 전기적으로 결합되며, 상기 냉각 플레이트(3)는 상기 상부 하우징 부품(1)과 상기 하부 하우징 부품(2) 사이에 배치되고, 상기 제 2 인쇄 회로 기판(5)은 상기 냉각 플레이트(3)와 상기 하부 하우징 부품(2) 사이에 배치되고, 상기 플러그 부품(6)은 상기 하부 하우징 부품(2)상의 상기 제 2 인쇄 회로 기판(5) 하부에 배치되고, 커넥터 부품(7)은 상기 결합 엘리먼트(8)의 적어도 일부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 인쇄 회로 기판(5)은 상기 냉각 플레이트(3)의 하부(33)상에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 플러그 부품(6)은 상기 냉각 플레이트(3)에 영구 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 플러그 부품(6)은 영역 B에서 상기 냉각 플레이트(3)에 영구 결합되는데, 상기 영역 B는 상기 플러그 핀(61)과 상기 제 2 인쇄 회로 기판(5) 사이의 전기 접촉영역에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 플러그 부품(6)은 상기 냉각 플레이트(3)에 직접 부착되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  22. 제 1 항에 있어서, 상기 결합 엘리먼트(8)는 본딩 와이어로서 설계되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  23. 제 18 항에 있어서, 상기 개구부(31)는 상기 제 2 인쇄 회로 기판(5)에 의해 커버링되고, 상기 결합 엘리먼트(8)는 상기 제 1 인쇄 회로 기판(4) 상부(42)의 접촉영역(43)과 상기 제 2 인쇄 회로 기판(5) 상부(54)의 접촉영역(53)을 연결하는것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
  24. 제 18 항에 있어서, 상기 플러그 핀(61)은 상기 제 2 인쇄 회로 기판(5) 내부에 결합되고 상기 냉각 플레이트(3)는 상기 B 영역내에 리세스(34)를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 디바이스.
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