KR100509665B1 - 전자제어장치에사용되는장치및그제조방법 - Google Patents

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엘마르 휴베르
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토마스 라이카
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

지지 플레이트, 상기 지지 플레이트 위에 설치된 적어도 하나의, 전기 및/또는 전자 구성소자용 기판, 및 절연재료 내에 매립된 다수의 커넥터 핀들을 갖는 플러그인 부재로서, 커넥터 핀의 제 1 단부는 외부 플러그인 장치에 접속하기 위해 제공되며, 제 2 단부는 본딩 와이어를 통해 기판과 전기적으로 접속되는, 상기 플러그인 부재를 포함하는, 장치에 있어서, 커넥터 핀들의 라스터의 치수를 줄이고 소형의 콤팩트한 장치 구조를 달성하기 위해, 커넥터 핀들 각각은 스탬핑 부재로서 제조되며, 상기 커넥터 핀의 제 2 단부는 각각 기판에 대략 평행하게 연장되고 스탬핑 단계에 의해 제조된 단부면을 가지며, 본딩 와이어는 직접 커넥터 핀의 스탬핑된 단부면 위에 용접된다. 또한 상기 장치의 제조 방법이 제공된다.

Description

전자 제어 장치에 사용되는 장치 및 그 제조 방법
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
상기 방식의 장치는 이미 DE 42 40 755 A1호에 공지되어 있으며 특히, 전자 제어 장치에 사용된다. 상기 장치는 전자회로와 구성소자들을 구비한 프린트 회로기판이 장착된 지지 플레이트와 상기 지지 플레이트에 연결되는 플러그인 부재(plug-in part)를 포함하며, 상기 플러그인 부재는 절연재료 내에 매립되어 플러그인 부재로부터 양측으로 돌출되는 다수의 커넥터 핀들을 갖는다. 상기 장치는 예를 들면, 자동차에 있어서 커넥터 핀들의 제 1 단부상에 끼워질 수 있는 외부 플러그인 커넥터들에 접속된다. 커넥터 핀들의 프린트 회로 기판쪽 제 2 단부는, 프린트 회로 기판에 대해 수직으로 배치된 단부면을 가진 프린트 회로 기판에 대해 평행으로 연장되며, 압연된(stamped-out) 측면에서 본딩 와이어를 통해 프린트 회로 기판상의 접속면에 접속된다. 여기서의 결점은, 상기 장치에 있어서, 본딩 접속을 할 때 본딩 공구가 커넥터 핀들 상에 놓여질 수 있도록, 프린트 회로 기판 및 지지 플레이트에 대해 평행한, 커넥터 핀들의 측면 위의 공간이 비워져 있어야 한다는 점이다. 따라서 커넥터 핀들을 다수의 평행한 열로 배치하는 것이 가능하지 않고, 이에 의해 특히 매우 많은 수의 핀들을 가진 플러그인 부재에서 플러그 커넥터가 측방으로 확대되어야 하고, 이로 인해 플러그인 부재의 공간적 치수가 커져서 큰 공간이 필요하게 된다. 또한 멀리 외측에 위치하는 커넥터 핀들 까지의 간격이 크기때문에, 0.1 내지 0,3mm의 와이어 직경을 가진 후선(heavy-gauge-wire; 후선) 본딩 접속만이 커넥터 핀들의 압연된 측면에 본딩될 수 있다. 여기서의 결점은, 후선 본딩 접속을 형성하는 것은 세선(small-gauge-wire) 본딩 접속을 형성하는 것 보다 시간이 더 많이 걸린다는 점이다. 또한, 예컨대 하이브리드 회로의 경우, 절곡부 또는 플래토우(plateau)를 커넥터 핀들의 단부면에 제공하여 커넥터 핀들의 플래토우 상에 직접 본딩할 수 있는 것이 공지되어있다. 이 경우의 결점은, 추가 비용이 들어가는 제조 단계가 필요하고 절곡부가 공간적으로 연장됨으로써 전체적으로 플러그인 부재가 커진다는 점이다.
도 1 은 지지 부재와 플러그인 부재를 갖는 본 발명에 따른 장치로, 도 2 의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 횡단면도.
도 2 는 지지 부재와 플러그인 부재를 갖는 본 발명에 따른 장치의 평면도.
도 3 은 제 1 스탬핑 과정 후에 일측의 횡 브리지에 의해 서로 접속된 커넥터 핀들을 도시한 도면.
상기 종래기술에 비해, 청구항 1의 특징을 갖는 본 발명에 따른 장치는 기판을 커넥터 핀들에 접속하는데 필요한 소요공간 및 플러그인 부재의 폭이 간단한 방식으로 크게 감소될 수 있는 장점을 갖는다. 이것은, 본딩 와이어가 지지 플레이트 상에서 기판에 대해 평행한 압연된 커넥터 핀의 단부면 위에 직접 본딩됨으로써 달성된다. 순수한 스탬핑 부재로서 제조된 커넥터 핀들 사이의 간격은 바람직하게는, 커넥터 핀들의 라스터의 치수가 기판상의 접속면의 라스터의 치수에 상당하도록, 작게 선택될 수 있다. 또한 커넥터 핀과 기판의 접속면 사이의 간격도 바람직하게 감소될 수 있고, 기판의 크기도 감소될 수 있다. 따라서, 전체적으로 소형의 콤팩트한 장치 구조가 실현된다.
특히 커넥터 핀들을 플러그인 부재 내에 다수의 평행한 열로 배치하는 것이 바람직한데, 그 이유는 커넥터 핀의 모든 단부면이 자유롭게 접근가능하고, 본딩 와이어 접속을 형성할 때 본딩 공구가 지지 플레이트의 기판측 측면으로부터 단부면 위로 배치될 수 있기 때문이다. 커넥터 핀들을 다수의 평행한 열로 배치시킴으로서 바람직하게는, 단부면이 접속면 보다 약간 넓을 때에도, 단부면의 라스터의 폭이 기판상의 접속면의 라스터의 폭보다 크지 않을 수 있게 된다.
또한 본딩 와이어와 커넥터 핀 사이의 용접 결합의 품질을 향상시키기 위해, 적어도 커넥터 핀의 스탬핑 에지를 전기 도금 방식으로 제공된 금속층으로 코팅하는 것이 바람직하다.
또한 플러그인 부재의 제조시에는, 커넥터 핀들의 제 2 단부가 사출성형 부재로 제조된 플러그인 부재로부터 약간 돌출되도록 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 플러그인 부재를 사출성형하는 동안 커넥터 핀들을 높은 정확도로 사출성형공구 내에서 조정하면서 지지할 수 있기 때문이다.
또한 플러그인 부재를 지지 플레이트의 캐비티 내에 삽입하는 것이 바람직한데, 그 이유는 그렇게 함으로써 커넥터 핀들이 특히 간단한 방식으로 기판의 접속면 가까이에 위치될 수 있기 때문이다.
또한, 지지 플레이트 및 그 위에 설치된 적어도 하나의, 전기 및/또는 전자 구성소자용 기판을 구비하고, 또한 절연재료 내에 매립된 다수의 커넥터 핀들을 갖는 플러그인 부재를 구비하고 있으며, 상기 커넥터 핀의 제 1 단부는 외부 플러그인 장치에 접속하기 위해 제공되어 있고, 제 2 단부는 본딩 와이어를 통해 기판과 전기적으로 접속되어있는, 장치의 제조 방법은 바람직하게 다음의 단계들을 포함한다; 즉, 제 1 단부에 있어서 커넥터 핀들을 결합하는 일측의 횡 브리지(crosspiece)를 유지하면서 커넥터 핀들을 금속 밴드로부터 프리 스탬핑하는 단계, 커넥터 핀들을 정밀 스탬핑하는 단계; 커넥터 핀들을 접촉 금속층으로 전기 도금 방식으로 코팅하는 단계, 횡 브리지를 제거하는 단계, 커넥터 핀들을 사출성형공구 내에 삽입하고 절연 재료로 사출성형에 의해 플러그인 부재를 제조하는 단계, 커넥터 핀의 단부면이 기판에 대해 대략 평행하게 연장되는 상태로 플러그인 부재를 지지 플레이트의 캐비티 내로 삽입하는 단계, 및 각 커넥터 핀들의 단부면과 지지 플레이트 상의 기판 사이의 본딩 와이어 접속을 형성하는 단계를 포함한다.
커넥터 핀들을 간단한 스태핑 부재로서 제조하는 것은, 특히 비용면에서 바람직하다. 커넥터 핀들의 정밀한 스탬핑에 의해, 바람직하게 커넥터 핀의 단부면이 와이어 본딩에 필요한 표면 품질을 가질 수 있게 된다. 이때 바람직하게는 커넥터 핀들은 일측의 결합 브리지(connecting piece)에 의해 지지되고, 이 결합 브리지는 후속하는 커넥터 핀들의 전기 도금 코팅 후에야 비로소 제거된다.
0.025 내지 0.1mm의 와이어 직경을 갖는 세선 본딩 접속을 하는 것이 특히 바람직하고, 상기 접속은 종래 기술에 의한 통상적인 후선 본딩 접속에 비해 더 신속히 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예는 첨부된 도면에 도시되어 있으며 이하에서 상세히 설명될 것이다.
도 1 은 예컨대, 자동차 전자 제어 장치에 사용될 수 있는 본 발명에 따른 장치의 횡단면도이다. 이 장치는 예컨대, 제어 장치의 바닥부를 구성하는 지지 플레이트(1)를 포함한다. 지지 플레이트(1)의 상부면에는 예를 들면, 프린트 회로 기판, 하이브리드 세라믹기판 또는 세라믹 멀티층일 수 있는 기판(3)이 있다. 기판(3)은 구성 소자들(4)(도 1 및 도 2 에는 그 중의 하나만 도시됨)을 갖는 전자 회로를 포함한다. 구성 소자들(4)을 접속시키는 도체 레일들은 도시되어 있지 않다. 기판(3)은 회로 부재 및 구성 소자(4)와 접속되어 있는 접속면(6)을 가지며, 상기 접속면은 지지 플레이트(1)의 홈(5) 내에 고정된 플러그인 부재(2)에 접속된다. 이것은 나사 결합, 접착 또는 기타의 적당한 방식에 의해 행해진다. 플러그인 부재(2)는 사출성형부재로 구성되며, 절연체 내에 매립되어 있는, 간단한 스탬핑 부재로 형성된 다수의 커넥터 핀들(7)을 가지며, 그 핀들은 플러그인 부재(2)로부터 양측으로 돌출되어 있다. 커넥터 핀들은 예를 들면, 전기 도금 방식으로 니켈과 금으로 코팅된 CuFe2로 제조될 수 있고, 0.6× 0.6mm의 정방형 횡단면을 갖는다. 지지 플레이트(1)의 기판(3) 반대편 측면에서 플러그인 부재(2)로부터 돌출되는 커넥터 핀(7)의 제 1 단부(9)는 외부의 대응 커넥터(external mating connector)에 대한 접속을 위해 제공되는 한편, 지지 플레이트(1)의 기판을 향한 상부면에서 돌출하는 제 2 단부(8)는 기판(3)에 대한 전기 접속을 위해 제공된다. 본딩 공구가 단부면(10)과 접속면(6)에 접근되어 단부면(10)과 접속면(6) 사이의 본딩 와이어 접속이 형성될 수 있도록, 제 2 단부의 단부면(10)이 기판(3)과 접속면(6)에 대해 평행하게 배치되는 것이 중요하다. 기판(3)의 접속면(6)과 커넥터 핀들의 단부면(10)을 접속하는, 도 1 및 도 2 에 도시된 본딩 와이어(11)는 후선 본딩 또는 세선 본딩에 의해 제조될 수 있다. 세선 본딩의 경우에는 직경 0.025 mm 내지 0.1 mm의 금선이 사용되고, 후선 본딩의 경우에는 직경 0.1 내지 0.3 mm를 가진 알루미늄선이 사용된다. 커넥터 핀들(7)은 두개의 평행한 열로 플러그인 부재(2) 내에 배치되어 있다. 그러나 두 개 이상의 열을 갖는 실시예도 고려될 수 있다. 특히 도 2 에 도시된 바와 같이, 커넥터 핀들(7)은 플러그인 부재(2) 내에서 차례로 연속되고 서로 오프셋된 두 개의 열로 배치된다. 단부면(10)의 라스터의 치수는, 단부면(10)의 라스터의 폭이 접속면(6)의 라스터의 폭 보다 크지 않고, 접속면(6)과 단부면(10)이 서로 마주 놓이는 방식으로, 기판(3)의 접속면(6)의 라스터에 대응된다. 그럼으로써, 바람직하게 장치의 공간적 치수가 감소될 수 있다. 단부면(10)의 두 열이 오프셋되어 배치됨으로써, 기판(3)으로부터 보다 멀리 떨어져 배치된 열의 단부면(10)에 대한 본딩 와이어는 기판 가까이에 배치된 전방 열의 단부면(10)을 덮지 않을 수 있게 되고, 따라서 전방 열에 대한 본딩 와이어 접속이 문제 없이 이루어질 수 있다. 이러한 배치방식에 의해 커넥터 핀의 단부면(10)은 접속면(6) 가까이에 배치되기 때문에, 두 면 사이의 본딩 접속이 비교적 짧아진다. 따라서 후선 또는 세선으로도 본딩될 수 있고, 특히 고전류 접속을 위해 후선 본딩 접속이 사용될 수 있다.
다음에는 상기 장치의 제조 방법이 설명된다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 우선 제 1 스탬핑 단계(도면의 실선)에서 예를 들면, CuFe2로 된 금속밴드(20)로 부터 커넥터 핀의 윤곽을 스탬핑하는데, 커넥터 핀들의 제 1 단부(9)를 서로 접속하는 일측의 횡 브리지(22)는 그대로 유지된다. 제 1 스탬핑시 평활 절단질(straight-cut part)은 파단질(broken-cut part)에 대략 상응함으로써, 이어서 커넥터 핀은 정밀 스탬핑 단계에서 다시 스탬핑되어야 하고(도 3에서 파선으로 도시됨) 그래야 그 최종윤곽을 얻게 된다. 제 2 스탬핑시 스탬핑 에지의 평활 절단질이 훨씬 높아지고, 따라서 특히 본딩면으로서 제공되는 커넥터 핀(7)의 단부면(10)은 평활하고 본딩가능한 표면구조를 갖게 된다. 이어서, 커넥터 핀은 적어도 단부면(10)에서 전기 도금 방식으로 하부 니켈층을 갖는 금층으로 코팅되고, 도 3 의 선(21)을 따라 분리된다. 핀(7)을 사출성형공구 내에 삽입하고, 제 1 단부(9)와 제 2 단부(8)에 까지 절연재료로 코팅된다. 세선 본딩의 경우에는 제 2 단부(9)가 플러그인 부재로부터 1 mm 이하로 돌출되어야 하고, 후선 본딩의 경우에는 0.5 mm 이하로 돌출되어야 한다. 커넥터 핀(7)의 제 2 단부(8)에 있는 단부면(10)이 기판(3)의 접속면(6)에 대해 평행으로 배치되도록 하는 방식으로, 완성된 플러그인 부재(2)를 지지 플레이트(1)의 홈(5) 내에 고정한다. 이어서 본딩 공구를 사용하여 본딩 와이어(11)로 접속면(6)을 단부면(10)에 접속한다.

Claims (7)

  1. 지지 플레이트(1); 상기 지지 플레이트(1) 위에 설치된 적어도 하나의, 전기 및/또는 전자 구성 소자(4)용 기판(3); 및 절연재료 내에 매립된 다수의 커넥터 핀들(7)을 갖는 플러그인 부재(2)로서, 상기 커넥터 핀의 제 1 단부(9)가 외부 플러그인 장치에 접속되고, 상기 커넥터 핀의 제 2 단부(8)가 본딩 와이어(11)를 통해 상기 기판(3)과 전기적으로 접속되는, 상기 플러그인 부재(2)를 포함하는, 전자 제어 장치에 사용되는 장치에 있어서,
    상기 커넥터 핀들(7) 각각은 스탬핑 부재로서 제조되며, 상기 커넥터 핀의 적어도 제 2 단부(8)는 상기 기판(3)에 대해 대략 평행하게 연장되고 스탬핑 단계에 의해 제조된 단부면(10)을 가지며, 상기 본딩 와이어(11)는 상기 커넥터 핀(7)의 상기 스탬핑된 단부면(10) 상에 용접되는 것을 특징으로 하는, 전자 제어 장치에 사용되는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 커넥터 핀(7)은 적어도 2 열로 상기 플러그인 부재(2) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 전자 제어 장치에 사용되는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 스탬핑 부재로서 제조된 상기 커넥터 핀(7)은 적어도 단부면(10)에서 전기 도금 방식으로 제공된 금속층으로 코팅되는 것을 특징으로 하는, 전자 제어 장치에 사용되는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 커넥터 핀(7)의 상기 제 2 단부(8)는 사출성형 부재로서 제조된 상기 플러그인 부재(2)로부터 약간 돌출되는 것을 특징으로 하는, 전자 제어 장치에 사용되는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 플러그인 부재(2)는 상기 지지 플레이트(1)의 홈(5)내에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는, 전자 제어 장치에 사용되는 장치.
  6. 지지 플레이트(1); 상기 지지 플레이트(1) 위에 설치된 적어도 하나의, 전기 및/또는 전자 구성 소자(4)용 기판(3); 및 절연재료 내에 매립된 다수의 커넥터 핀들(7)을 갖는 플러그인 부재(2)로서, 상기 커넥터 핀의 제 1 단부(9)가 외부 플러그인 장치에 접속하기 위해 제공되며, 제 2 단부(8)가 본딩 와이어(11)를 통해 상기 기판(3)과 전기적으로 접속되는, 상기 플러그인 부재(2)를 포함하는, 전자 제어 장치에 사용되는 장치의 제조 방법에 있어서,
    - 상기 커넥터 핀(7)의 제 1 단부(9)를 결합하는 횡 브리지(22)를 유지하면서 금속밴드(20)로부터 상기 커넥터 핀들(7)을 프리 스탬핑하는 단계,
    - 상기 제 2 단부(8)의 단부면(10)에서 상기 커넥터 핀(7)을 정밀 스탬핑하는 단계,
    - 적어도 상기 커넥터 핀(7)의 단부면(10)을 접촉 금속층으로 전기 도금 방식으로 코팅하는 단계,
    - 상기 횡 브리지(22)를 제거하는 단계,
    - 상기 커넥터 핀(7)을 사출성형공구 내에 삽입하고, 절연재료로 사출성형에 의해 상기 플러그인 부재(2)를 제조하는 단계,
    - 상기 커넥터 핀(7)의 단부면(10)이 상기 기판(3)에 대해 대략 평행하게 되는 상태로 상기 플러그인 부재(2)를 상기 지지 플레이트(1)의 홈(5)내로 삽입하는 단계, 및
    - 상기 커넥터 핀들(7) 각각의 단부면(10)과 상기 지지 플레이트(1) 상의 기판(3) 사이의 본딩 와이어 접속(11)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자 제어 장치에 사용되는 장치의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 와이어 본딩을 위해 두께 0.025 내지 0.1 mm 의 세선(small-gauge)이 사용되는 것을 특징으로 하는, 전자 제어 장치에 사용되는 장치의 제조 방법.
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