KR101948103B1 - 벤더블 인쇄 회로 기판을 이용한 전자 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 등에 사용될 수 있는 전자 제어 장치에 대한 것이다.
본 발명은, 제어를 위한 전자 요소가 장착된 메인 기판 및 벤딩부를 통해 상기 메인 기판과 연결되며, 상기 메인 기판과 동일 평면에 위치하지 않는 적어도 하나의 연결기판을 포함하는 벤더블 인쇄 회로 기판; 및 상기 메인 기판과 상기 벤딩부 전체, 및 상기 연결기판의 일부를 둘러싸도록 몰딩된 오버 몰딩부;를 포함하는 메인 제어기를 포함하고, 상기 연결기판에서 복수의 단자가 형성된 부분은 상기 오버 몰딩부의 일측 평면 외측으로 노출된 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치를 제공한다.

Description

벤더블 인쇄 회로 기판을 이용한 전자 제어 장치 {ELCTRONIC CONTROL DEVICE USING BENDABLE PCB}
본 발명은 차량 등에 사용될 수 있는 전자 제어 장치에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 구부릴 수 있는 벤더블 인쇄 회로 기판을 이용한 전자 제어 장치에 대한 것이다.
제어를 위한 전자 소자와 상기 전자 소자가 장착되는 인쇄 회로 기판을 포함하는 전자 제어 장치가 다양한 분야에서 사용된다.
대표적으로 차량에는 각종 장치를 전자적으로 제어하는 ECU(electronic control unit) 등의 전자 제어 장치가 탑재된다. 이러한 전자 제어 장치는 차량의 각 부분에 설치되어 있는 센서 또는 스위치 등으로부터 정보를 제공받고, 이렇게 제공받은 정보를 처리하여 차량의 승차감 및 안전성 향상을 도모하거나, 운전자 및 탑승자에게 각종 편의를 제공하기 위한 여러 전자제어를 수행하는 기능을 한다.
통상적으로 전자 제어 장치는, 하우징과, 하우징의 내부에 수납되는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board : PCB)과, 외부의 소켓 연결을 위해 상기 회로 기판의 일측에 결합되는 커넥터 등을 포함하는 구조로 이루어진다.
종래의 전자 제어 장치는 평판형의 인쇄 회로 기판을 포함하고, 커넥터에 구비된 핀을 인쇄 회로 기판에 고정시킨 후, 하우징에 인쇄 회로 기판과 커넥터를 수납시켜 구성된다. 통상적으로 커넥터는 인쇄 회로 기판의 평면에 대해 수직인 방향으로 배치되고, 커넥터에 구비된 핀은 'ㄱ'자 형상으로 꺽인 상태에서 인쇄 회로 기판에 납땜하여 고정된다.
이러한 종래의 전자 제어 장치는, 커넥터의 핀을 고정하기 위한 면적을 포함하여 인쇄 회로 기판의 평면 크기가 형성되어야 하며, 결과적으로 전자 제어 장치의 전체 크기가 커지는 단점이 존재한다.
또한, 전자 제어 장치는 외부와의 연결을 위해 커넥터를 구비하게 되나, 외부 접속 단자의 수가 늘어나는 추세에 따라 다수의 커넥터를 구비하고 이를 밀봉하는 것은 쉽지 않다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 10-1610901호 (2016.04.04. 등록)
상기한 바와 같은 종래 기술의 단점을 해결하기 위하여, 본 발명은 구부릴 수 있는 인쇄 회로 기판을 이용하여 전체 크기를 감소시키는 한편, 외부와의 접속을 위한 단자를 충분히 확보하는 한편, 방수를 위한 밀봉을 용이하게 하는 벤더블 인쇄 회로 기판을 이용한 전자 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 제어를 위한 전자 요소가 장착된 메인 기판 및 벤딩부를 통해 상기 메인 기판과 연결되며, 상기 메인 기판과 동일 평면에 위치하지 않는 적어도 하나의 연결기판을 포함하는 벤더블 인쇄 회로 기판; 및 상기 메인 기판과 상기 벤딩부 전체, 및 상기 연결기판의 일부를 둘러싸도록 몰딩된 오버 몰딩부;를 포함하는 메인 제어기를 포함하고, 상기 연결기판에서 복수의 단자가 형성된 부분은 상기 오버 몰딩부의 일측 평면 외측으로 노출된 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치를 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 연결기판은 제 1 벤딩부를 통해 상기 메인 기판에 연결되며 복수의 제 1 단자를 구비한 제 1 연결기판과, 제 2 벤딩부를 통해 상기 메인 기판에 연결되며 복수의 제 2 단자를 구비한 제 2 연결기판을 포함하여 형성된다.
또한, 상기 벤더블 인쇄 회로 기판에는 상기 제 1 연결기판과 상기 제 2 연결기판 외에 별도의 벤딩부를 통해 상기 메인 기판에 연결되는 적어도 하나의 연결기판을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결 기판은 상기 메인 기판과 직각을 이루며 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 전자 제어 장치는, 상기 메인 제어기가 결합되는 암 커넥터 조립체를 추가로 포함하고, 상기 암 커넥터 조립체는, 바닥면과, 상기 바닥면의 외측에서 돌출되고 그 내측으로 상기 오버 몰딩부의 외측면이 삽입되는 측벽과, 상기 연결기판의 개수에 대응하여 구비되며, 연결기판의 단부가 삽입되어 상기 단자와 전기적으로 연결되는 접점을 구비하는 암 커넥터(female connector)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 오버 몰딩부의 측면과 상기 측벽의 사이에는 기밀성을 유지하기 위한 씰링부재가 구비된다.
또한, 상기 암 커넥터 조립체의 일측에는 와이어로 통해 외부 전기 장치와 전기적으로 연결되는 외부 커넥터가 구비될 수 있다.
또한, 상기 오버 몰딩부의 측면에는 제 1 체결부가 구비되고, 상기 암 커넥터 조립체의 측면에는 상기 제 1 체결부에 대응하여 제 2 체결부가 구비되며, 상기 제 1 체결부와 상기 제 2 체결부를 통해 체결요소가 결합됨으로써 상기 메인 제어기와 상기 암 커넥터 조립체를 고정할 수 있다.
본 발명은 구부릴 수 있는 인쇄 회로 기판을 이용하여 전체 크기를 감소시키는 한편, 외부와의 접속을 위한 단자를 충분히 확보하고 방수를 위한 밀봉을 용이하게 하는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자 제어 장치는 전자 제어 요소를 실장한 인쇄 회로 기판에서 외부로 노출된 단자부를 제외한 영역을 수지로 몰딩하여 제공하므로 제조 비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자 제어 장치는 벤더블 인쇄 회로 기판의 단자부와 접속하는 암 커넥터(female connector)를 구비하며, 몰딩된 인쇄 회로 기판을 포함하는 메인 제어기와 결합하는 암 커넥터 조립체를 제공함으로써, 방수 기밀성을 향상시키고 외부 접속을 용이하게 하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 메인 제어기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 메인 제어기에 포함되는 벤더블 인쇄 회로 기판의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 메인 제어기와 암 커넥터 조립체의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 메인 제어기와암 커넥터 조립체를 결합한 상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 전자 제어 장치의 메인 제어기의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 전자 제어 장치의 메인 제어기에 포함되는 벤더블 인쇄 회로 기판의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 전자 제어 장치의 암 커넥터 조립체의 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 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. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 메인 제어기의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 메인 제어기에 포함되는 벤더블 인쇄 회로 기판의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치는 메인 제어기(10)를 포함하며, 메인 제어기(10)는 벤더블 인쇄 회로 기판(20)과 단자(25, 29)를 노출시킨 상태로 벤더블 인쇄 회로 기판(20)을 둘러싼 오버 몰딩부(12)를 포함한다.
벤더블 인쇄 회로 기판(20, Bendable Printed Circuit Board, 이하 '벤더블 PCB'로 칭함)은 메인 기판(22)과, 상기 메인 기판(22)과 제 1 벤딩부(23)를 통해 연결된 제 1 연결기판(24)과, 상기 메인 기판(22)과 제 2 벤딩부(28)를 통해 연결된 제 2 연결기판(26)을 포함한다.
메인 기판(22)에는 제어 기능을 수행하기 위한 복수의 전자 제어 요소(미도시)가 실장될 수 있다. 경우에 따라서는 제 1 연결기판(24)이나 제 2 연결기판(26)에도 적어도 하나의 전자 제어 요소가 실장될 수 있으며, 이 경우 제 1 연결기판(24)이나 제 2 연결기판(26)에 구비된 전자 제어 요소는 오버 몰딩부(12)에 의해 몰딩되어야 한다. 제 1 벤딩부(23)는 메인 기판(22)과 제 1 연결기판(24)을 전기적 및 기구적으로 연결하고, 제 2 벤딩부(28)는 메인 기판(22)과 제 2 연결기판(26)을 전기적 및 기구적으로 연결한다. 일 실시예에 있어서 제 1 벤딩부(23)와 제 2 벤딩부(28)는 유연한 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 벤더블 PCB(20)가 복수의 레이어를 적층하여 형성되는 경우, 상기 제 1 벤딩부(23)와 제 2 벤딩부(28)는 적층된 일부 레이어를 제거함으로써 형성될 수 있다.
제 1 벤딩부(23)와 제 2 벤딩부(28)의 구비에 따라 메인 기판(22)과 제 1 연결기판(24), 메인 기판(22)과 제 2 연결기판(26)은 180도보다 작은 각도를 이루며 배치된다. 일 실시예에 있어서 메인 기판(22)과 제 1 연결기판(24), 메인 기판(22)과 제 2 연결기판(26)이 이루는 각도는 80도 내지 100도일 수 있으며, 바람직하게는 직각일 수 있다.
한편, 메인 기판(22)의 형상은 정사각형을 예시하였으나, 본 발명의 실시에 있어서 메인 기판(22)은 직사각형이나 마름모, 삼각형이나 오각형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 메인 기판(22)의 형상에 따라 오버 몰딩부(12)의 형상도 다르게 구성될 수 있음은 물론이다. 또한 경우에 따라서는 메인 기판(22)은 정사각형 형상이고 오버 몰딩부(12)는 원형을 이루는 등 서로 형상이 다를 수 있다.
제 1 연결기판(24)은 복수의 제 1 단자(25)를 포함하며, 복수의 제 1 단자(25)를 포함한 제 1 연결기판(24)의 일부는 오버 몰딩부(12)의 외측으로 노출된다. 제 2 연결기판(26)은 복수의 제 2 단자(29)를 포함하며, 복수의 제 2 단자(29)를 포함한 제 2 연결기판(26)의 일부는 오버 몰딩부(12)의 외측으로 노출된다. 상기 제 1 단자(25)와 상기 제 2 단자(29)는 각각 제 1 연결기판(24)과 제 2 연결기판(26)의 단부측의 일면 또는 양면에 배치될 수 있다. 상기 제 1 단자(25)와 제 2 단자(29)는 메인 기판(22)에 실장된 전자 제어 요소와 전기적으로 연결된다.
오버 몰딩부(12)는 플라스틱이나 에폭시 등의 수지를 이용하여 벤더블 PCB(20)의 메인 기판(22) 전체와 제 1 연결기판(24) 및 제 2 연결기판(26)의 일부를 감싸도록 사출 성형함으로써 형성될 수 있다. 오버 몰딩부(12)에 의해 제 1 연결기판(24)과 제 2 연결기판(26)의 노출된 부분을 제외한 메인 기판(22)은 외부와 차단되어 밀봉될 수 있다. 오버 몰딩부(12)에는 다른 부재와 체결하기 위한 적어도 하나의 제 1 체결부(14a, 14b)가 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 메인 제어기와 암 커넥터 조립체의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 메인 제어기와암 커넥터 조립체를 결합한 상태를 도시한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전자 제어 장치는 메인 제어기(10)가 결합되는 암 커넥터 조립체(30)를 추가로 포함할 수 있다. 암 커넥터 조립체(30)는 바닥면(31)과 바닥면(31)의 위쪽으로 돌출된 측벽(32)을 포함한다. 상기 측벽(32)은 메인 제어기(10)의 측면에 대응하여 형성된다. 메인 제어기(10)의 외측면에는 실링부재(16)가 구비될 수 있다. 메인 제어기(10)의 외측면은 암 커넥터 조립체(30)의 측벽(32) 내측으로 결합되고, 실링부재(16)에 의해 메인 제어기(10)의 외측면과 측벽(32) 사이의 기밀성이 유지될 수 있다.
암 커넥터 조립체(30)는 바닥면(31)에 형성된 제 1 암 커넥터(38)와 제 2 암 커넥터(39)를 포함한다. 암 커넥터(female connector)는 내부에 전기적 접점을 갖고 단자를 구비한 기판이 삽입되는 요소이다. 제 1 연결기판(24)의 단부는 제 1 암 커넥터(38)에 결합하여 제 1 단자(25)는 제 1 암 커넥터(38)에 구비된 전기적 접점과 접한다. 또한, 제 2 연결기판(26)의 단부는 제 2 암 커넥터(39)에 결합한다.
암 커넥터 조립체(30)의 일측에는 제 1 암 커넥터(38)와 제 2 암 커넥터(39)와 전기적으로 연결되는 외부 커넥터(36)가 구비되고, 외부 커넥터(36)는 와이어(37)를 통해 외부 전기 장치와 연결된다.
암 커넥터 조립체(30)에는 제 2 체결부(34a, 34b)가 구비된다. 도 4와 같이 메인 제어기(10)를 암 커넥터 조립체(30)에 결합하면 제 1 체결부(14a, 14b)와 제 2 체결부(34a, 34b)는 서로 대응되며, 별도의 고정 볼트(미도시) 등을 이용하여 체결될 수 있다. 한편, 암 커넥터 조립체(30)를 차량 등에 고정하기 위하여, 암 커넥터 조립체(30)에는 마운팅부(34c, 34d)가 구비될 수 있다.
메인 제어기(10)와 암 커넥터 조립체(30)가 결합되어 제공되므로, 메인 제어기(10)의 단자(25, 29)나 제 1 연결기판과 제 2 연결기판의 노출된 부분은 외부로부터 보호될 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 전자 제어 장치의 메인 제어기의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 전자 제어 장치의 메인 제어기에 포함되는 벤더블 인쇄 회로 기판의 사시도이다. 또한, 도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 전자 제어 장치의 암 커넥터 조립체의 사시도이다.
도 5와 도 6에 도시된 메인 제어기(10)의 구성은 도 1과 도 2에 도시된 바와 크게 다르지 않다. 다만, 도 5와 도 6의 경우, 벤더블 PCB(40)는 메인 기판(42)에 제 1 연결기판(44), 제 2 연결기판(46), 제 3 연결기판(48), 제 4 연결기판(50) 등 4개의 기판이 각각의 벤딩부를 통해 연결되도록 구성된다. 이에 따라 도 1 및 도 2에 비해 보다 많은 단자를 형성할 수 있다. 만약 동일한 개수의 단자를 구비하는 경우라면 도 1과 도 2에 비해 전체 크기를 줄일 수 있다.
벤더블 PCB(40)의 달라진 구성에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이 암 커넥터 조립체(30)는 제 3 연결기판(48)과 제 4 연결기판(50)의 단부가 삽입되는 제 3 암 커넥터(52)와 제 4 암 커넥터(54)를 추가로 포함한다.
한편, 메인 기판(22)의 형태가 대략 삼각형으로 형성되고 3개의 기판이 메인 기판(22)에 각각의 벤딩부를 통해 연결되는 경우라면, 암 커넥터 조립체(30)에도 3개의 암 커넥터가 구비될 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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 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.
10 : 메인 제어기 12 : 오버 몰딩부
14a, 14b : 제 1 체결부 16 : 실링부재
20, 40 : 벤더블 인쇄 회로 기판
22, 42 : 메인 기판 24, 44 : 제 1 연결기판
25 : 제 1 단자 26, 46 : 제 2 연결기판
29 : 제 2 단자 30 : 암 커넥터 조립체
31 : 바닥면 32 : 측벽
36 : 외부 커넥터 37 : 와이어
38 : 제 1 암 커넥터 39 : 제 2 암 커넥터
48 : 제 3 연결기판 50 : 제 4 연결기판

Claims (8)

  1. 제어를 위한 전자 요소가 장착된 메인 기판 및 벤딩부를 통해 상기 메인 기판과 연결되며, 상기 메인 기판과 동일 평면에 위치하지 않는 적어도 하나의 연결기판을 포함하는 벤더블 인쇄 회로 기판; 및
    상기 메인 기판과 상기 벤딩부 전체, 및 상기 연결기판의 일부를 둘러싸도록 몰딩된 오버 몰딩부;
    를 포함하는 메인 제어기를 포함하고,
    상기 연결기판에서 복수의 단자가 형성된 부분은 상기 오버 몰딩부의 일측 평면 외측으로 노출되며,
    상기 연결기판은 제 1 벤딩부를 통해 상기 메인 기판에 연결되며 복수의 제 1 단자를 구비한 제 1 연결기판과, 제 2 벤딩부를 통해 상기 메인 기판에 연결되며 복수의 제 2 단자를 구비한 제 2 연결기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 벤더블 인쇄 회로 기판에는 상기 제 1 연결기판과 상기 제 2 연결기판 외에 별도의 벤딩부를 통해 상기 메인 기판에 연결되는 적어도 하나의 연결기판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 기판은 상기 메인 기판과 직각을 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
  5. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 제어기가 결합되는 암 커넥터 조립체를 추가로 포함하고,
    상기 암 커넥터 조립체는,
    바닥면과,
    상기 바닥면의 외측에서 돌출되고 그 내측으로 상기 오버 몰딩부의 외측면이 삽입되는 측벽과,
    상기 연결기판의 개수에 대응하여 구비되며, 연결기판의 단부가 삽입되어 상기 단자와 전기적으로 연결되는 접점을 구비하는 암 커넥터(female connector)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 오버 몰딩부의 측면과 상기 측벽의 사이에는 기밀성을 유지하기 위한 씰링부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 암 커넥터 조립체의 일측에는 와이어로 통해 외부 전기 장치와 전기적으로 연결되는 외부 커넥터가 구비되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 오버 몰딩부의 측면에는 제 1 체결부가 구비되고, 상기 암 커넥터 조립체의 측면에는 상기 제 1 체결부에 대응하여 제 2 체결부가 구비되며, 상기 제 1 체결부와 상기 제 2 체결부를 통해 체결요소가 결합됨으로써 상기 메인 제어기와 상기 암 커넥터 조립체를 고정하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
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