KR101083856B1 - 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핀형 커넥터(Connector)를 이용한 소형 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit)에 관한 것이다.
본 발명은 차량의 액추에이터와 연결되는 전자제어장치에 있어서, 제어 소자 및 전원 소자가 장착된 세라믹 기판을 포함하는 제 1 기판; 및 액추에이터와 연결하기 위한 외부 커넥터를 구비하며 제 1 기판과 연결되어 제어 소자 및 전원 소자를 외부 커넥터와 전기적으로 연결하는 제 2 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 전자제어장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 소형이면서 저렴한 가격으로 전자제어장치를 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 기판의 본체를 알루미늄으로 제작하여 강도를 높이면서도 기판의 회로를 더욱 조밀하게 인쇄할 수 있으며 열 발산 특성을 개선할 수 있다.
전자제어장치, 세라믹, 기판, 인쇄회로기판, 커넥터, ECU, PCB

Description

핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치{Small Sized Electronic Control Unit by Using Pin Type Connector}
본 발명은 핀형 커넥터(Connector)를 이용한 소형 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit)에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 차량의 전자제어장치에 있어서, 회로 기판의 열 발산 특성과 강도를 최대화하고 구조의 복잡도를 개선하여 작고 저렴한 소형의 전자제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향장치에 보조 동력을 제공하는 장치로서는 유압 펌프의 유압을 이용한 유압식 조향장치(Hydraulic Power Steering Apparatus)가 사용되고 있지만, 1990년대 이후 전기 모터를 이용한 전동식 조향장치(Electric Power Steering Apparatus)가 점차 보편화하고 있다.
여기서, 전동식 조향장치는 조향 휠이 회전하여 토크가 발생하면 전기 에너지로 구동되는 모터가 조향 보조력을 제공한다. 따라서 전동식 조향장치를 사용하는 경우 유압식 조향장치에 비해 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 전동식 조향장치에는 전자제어장치가 구비되는데, 이 전자제어장치는 제어 소자와 전원 소자 등이 장착된 회로 기판을 구비한다.
도 1은 종래의 전자제어장치의 기판 구조를 나타낸 사시도이다.
종래의 전자제어장치는 세라믹 기판(110)을 구비하며, 세라믹 기판(110)에는 차량의 각종 장치를 제어하는 제어 소자가 장착된 제어부(120)와 제어부(120) 및 모터, 솔레노이드 코일(Solenoid Coil) 등의 액추에이터(Actuator)에 전원을 공급하는 전원 소자가 장착된 전원부(130) 등이 구비되며, 제어부(120)는 차량의 각종 센서 등과 연결하여 신호를 송수신하기 위한 외부 커넥터(External Connector)인 신호 연결부(140)가 연결되고 전원부(130)는 모터 또는 솔레노이드 코일(Solenoid Coil) 등과 연결하기 위한 외부 커넥터인 전원 연결부(150)가 연결된다.
특히, 종래의 전자제어장치의 전원부(130)와 전원 연결부(150)는 버스바(Busbar, 160)를 통해 연결되는데, 이러한 버스바(160)로 인해 전자제어장치의 구조가 복잡해 지고 그 크기가 커지며, 그에 따라 전자제어장치의 제작 원가가 상승하는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 차량의 전자제어장치에 있어서, 열 발산 특성과 강도를 최대화하고 구조의 복잡도를 개선하여 작고 저렴한 소형의 전자제어장치를 제공하는 데 그 주된 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차량의 액추에이터와 연결되는 전자제어장치에 있어서, 제어 소자 및 전원 소자가 장착된 세라믹 기판을 포함하는 제 1 기판; 및 액추에이터와 연결하기 위한 외부 커넥터를 구비하며 제 1 기판과 연결되어 제어 소자 및 전원 소자를 외부 커넥터와 전기적으로 연결하는 제 2 기판 을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 전자제어장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 버스바와 같은 크고 값비싼 구조물을 이용하지 않으므로 소형이면서 저렴한 가격으로 전자제어장치를 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 회로 기판의 전자제어장치의 기판의 본체를 알루미늄으로 제작하여 강도를 높이면서도 기판의 본체 위에 세라믹 기판을 장착하여 회로를 더욱 조밀하게 인쇄할 수 있으며 열 발산 특성을 개선할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치는 모터 또는 솔레노이드 코일(Solenoid Coil)과 같은 액추에이터(Actuator)와 연결하기 위한 외부 커넥터(External Connector)를 세라믹 기판과 연결하기 위해 버스바(Busbar)와 같이 크고 값비싼 구조물을 이용하는 종래의 전자제어장치와는 달리, 외부 커넥터를 구비하는 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)과 제어 소자와 전원 소자를 장착한 세라믹(Ceramics) 기판을 핀형의 커넥터를 이용하여 연결함으로써 전자제어장치의 구조를 간소화하면서도 열 발산 특성을 최대화하여 전자제어 장치의 제작 원가를 절감하는 장치이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치는 차량의 액츄에이터(Actuator)와 연결되며, 제어 소자 및 전원 소자가 장착된 세라믹 기판을 포함하는 제 1 기판 및 액추에이터와 연결하기 위한 외부 커넥터를 구비하며 제 1 기판과 연결되어 제어 소자 및 전원 소자를 외부 커넥터와 전기적으로 연결하는 제 2 기판을 포함하여 구성된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치의 제 1 기판의 전면을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치의 제 1 기판(200)은 알루미늄으로 이루어진 본체(210), 본체(210)에 조립되는 세라믹 기판(220), 본체(210)에 조립되는 내부 커넥터(230) 및 내부 커넥터(230)와 세라믹 기판(220)을 연결하는 본딩 와이어(Bonding Wire, 240)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 기판(200)은 알루미늄으로 이루어진 기판 형태의 본체(210)에 하나 또는 복수 개의 세라믹 기판(220)이 장착되고, 세라믹 기판(220) 내의 회로를 제 2 기판과 연결하기 위한(더 나아가서는 세라믹 기판(220) 내의 회로를 제 2 기판을 통해 외부 커넥터와 연결하기 위한) 내부 커넥터(230)가 하나 또는 복수 개로 장착되며, 세라믹 기판(220)과 내부 커넥터(230)를 전기적으로 연결하기 위해 세라믹 기판(220)과 내부 커넥터(230)에 본딩 와이어(240)가 본딩된다.
여기서, 세라믹 기판(220)은 세라믹으로 이루어진 인쇄회로기판을 말하며, 세라믹 기판(220)에는 전원 소자 또는 제어 소자 등이 집적된 베어 다이(Bare Die, 222)가 실장될 수 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 칩이 실장될 수도 있다.
즉, 본 발명에서는 제 1 기판(200)의 본체(210)를 알루미늄으로 제작함으로써 기판의 강도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 알루미늄으로 이루어진 본체(210)에 세라믹 기판(220)을 부착함으로써 회로를 더욱 조밀하게 인쇄하여 집적할 수 있으며 작은 면적에 대해 더욱 많은 회로를 인쇄할 수 있으므로 세라믹 기판(220)을 열 발산이 용이한 위치에 위치시켜 열 발산 특성을 극대화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치의 제 1 기판의 후면을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치의 제 1 기판(200)의 후면을 바라보면 도시한 바와 같다. 즉, 제 1 기판(200)의 후면에는 내부 커넥터(230)의 일부가 돌출되어 제 1 기판(200)과 제 2 기판을 연결한다.
제 1 기판(200)과 제 2 기판을 연결하는 내부 커넥터(230)에 대해서는 도 5를 통해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치의 제 2 기판의 일면을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치의 제 2 기판(400)은 FR-4(Frame Retadent-4) 또는 그와 유사한 재질로 이루어진 인쇄회로기판의 몸체(410)에 모터 또는 솔레노이드 코일 등의 액추에이터와 연결하기 위한 외부 커넥터(420)가 장착되고, 내부 커넥터(230)를 이용하여 제 1 기판(200)과 연결하기 위한 구멍(430)이 형성된다.
제 2 기판(400)의 인쇄회로기판의 몸체(410)에는 캐패시터(Capacitor, 440) 또는 계전기(Relay, 450)와 같은 대형 전자 부품이 장착될 수 있으며, 이러한 대형 전자 부품을 상호 간에 또는 외부 커넥터(420)와 전기적으로 연결하거나 외부 커넥터(420)와 제 1 기판(200)의 제어 소자 또는 전원 소자와 전기적으로 연결하기 위한 회로가 인쇄된다.
또한, 제 2 기판(400)에 형성된 구멍(430)에는 제 1 기판(200)의 내부 커넥터(230)가 삽입되며, 제 1 기판(200)의 전원 소자 및 제어 소자는 내부 커넥터를 통해 제 2 기판(400)의 대형 전자 부품 또는 외부 커넥터(410)와 연결된다. 이를 위해, 제 2 기판(400)의 구멍(430)의 내주면에는 내부 커넥터(230)와 접촉되어 전기를 전달할 수 있는 도체가 형성되며, 제 2 기판(400)의 몸체(410)에는 구멍(430)과 대형 전자 부품 또는 외부 커넥터(410)를 전기적으로 연결하기 위한 회로가 인쇄된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치의 내부 커넥터의 정면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치의 내부 커넥터(230)는 제 1 기판(200)의 본체(210)의 일면에 부착되는 와이어 본딩 패드(Wire Bonding Pad, 510)와 제 1 기판(200)의 본체(210)의 타면에 돌출되는 고정핀(Fix Pin, 520)으로 구성된다.
내부 커넥터(230)를 정면에서 바라보면 도시한 바와 같이, 와이어 본딩 패 드(510)에 고정핀(520)이 부착된다. 와이어 본딩 패드(510)는 본딩 와이어(240)가 부착될 수 있는 패드의 형상을 가지며, 고정핀(520)은 제 2 기판(400)의 구멍(430)에 삽입되고 압입되어 고정됨으로써 제 1 기판(200)과 제 2 기판(400)을 연결할 수 있도록 머리 부분이 볼록한 핀의 형태를 갖는다. 즉, 고정핀(520)의 볼록한 머리 부분이 제 2 기판(400)의 구멍(430)에 압입되어 제 1 기판(200)과 제 2 기판(400)은 내부 커넥터(230)를 통해 고정된다.
또한, 내부 커넥터(230)의 와이어 본딩 패드(510)와 고정핀(520)은 모두 도전성이 있는 도체로 이루어져서 고정핀(520)이 제 2 기판(400)의 구멍(430)에 압입되어 고정되면, 구멍(430)의 내주면에 형성된 도체와 접촉하여 제 1 기판(200)의 회로와 제 2 기판(400)의 회로가 서로 전기적으로 연결된다. 또한, 내부 커넥터(230)에는 다른 내부 커넥터와의 전기적인 단락을 방지하고 내습성을 강화하기 위해 실리콘 젤(Silicon Gel)이 도포될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치는 제 1 기판(200)의 본체(210)에 장착된 세라믹 기판(220)에 실장된 전원 소자 또는 제어 소자가 세라믹 기판(220)에 형성된 인쇄 회로와 본딩 와이어(240)를 통해 내부 커넥터(230)의 와이어 본딩 패드(510)와 전기적으로 연결되고, 다시 내부 커넥터(230)의 고정핀(520)과 제 2 기판(400)의 구멍(430)을 통해 제 2 기판(400)의 대형 전자 부품 또는 외부 커넥터(410)와 전기적으로 연결된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치는 차량의 조향장치의 각종 센서 또는 모터, 밸브 등의 외 부 장치와 연결하기 위한 외부 커넥터와 전자제어장치의 제어 소자와 전원 소자를 연결하는 데 있어서 두 개의 기판과 핀형의 커넥터를 이용하여 연결함으로써, 버스바와 같은 크고 값비싼 구조물을 이용하지 않으므로 소형이면서 저렴한 가격으로 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 기판의 본체를 알루미늄으로 제작하여 강도를 높이면서도 기판의 본체 위에 세라믹 기판을 장착하여 회로를 더욱 조밀하게 인쇄할 수 있으며 열 발산 특성을 개선할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래의 전자제어장치의 기판 구조를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치의 제 1 기판의 전면을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치의 제 1 기판의 후면을 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치의 제 2 기판의 일면을 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀형 커넥터를 이용한 소형 전자제어장치의 내부 커넥터의 정면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
200: 제 1 기판 210: 본체
220: 세라믹 기판 230: 내부 커넥터
240: 본딩 와이어 400: 제 2 기판
410: 몸체 420: 외부 커넥터
430: 구멍

Claims (6)

  1. 차량의 액추에이터와 연결되는 전자제어장치에 있어서,
    제어 소자 및 전원 소자가 장착된 세라믹 기판을 포함하는 제 1 기판; 및
    상기 액추에이터와 연결하기 위한 외부 커넥터를 구비하며 상기 제 1 기판과 연결되어 상기 제어 소자 및 상기 전원 소자를 상기 외부 커넥터와 전기적으로 연결하는 제 2 기판
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 전자제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판은 내부 커넥터를 구비하되 상기 내부 커넥터는 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 연결하는 것을 특징으로 하는 소형 전자제어장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 기판은
    알루미늄으로 이루어진 본체;
    상기 본체에 조립되는 상기 세라믹 기판;
    상기 본체에 조립되는 상기 내부 커넥터; 및
    상기 내부 커넥터와 상기 세라믹 기판을 연결하는 본딩 와이어
    를 포함하되, 상기 세라믹 기판은 세라믹으로 이루어진 인쇄회로기판인 것을 특징으로 하는 소형 전자제어장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 내부 커넥터는 상기 본체의 일면에 부착되는 와이어 본딩 패드와 상기 본체의 타면에 돌출되는 고정핀으로 구성되며, 상기 와이어 본딩 패드와 상기 고정핀은 도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소형 전자제어장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 내부 커넥터에는 실리콘 젤이 도포되는 것을 특징으로 하는 소형 전자제어장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 기판은 상기 내부 커넥터가 삽입되는 구멍을 구비하되, 상기 구멍은 상기 외부 커넥터와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 소형 전자제어장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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