KR102033216B1

KR102033216B1 - 레이저 용접 밀봉된 하우징을 갖는 전자 제어기

Info

Publication number: KR102033216B1
Application number: KR1020170094419A
Authority: KR
Inventors: 안토니 제이. 폴락; 제리 비안코; 자레드 야고다
Original assignee: 컨티넨탈 오토모티브 시스템즈 인코포레이티드
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2019-10-16
Also published as: KR20180012227A; JP6415653B2; JP2018022891A; CN107660089B; CN107660089A; US20180035567A1; US10028411B2

Abstract

전자 제어기는, 하우징, 및 레이저 용접을 이용하여 하우징에 연결된 하측 부조립체를 구비하여, 개스킷과 패스너를 사용하지 않는다. 레이저 용접에 의해, 하우징과 하측 부조립체 간의 밀봉된 연결을 제공하여, 잔유물, 습기, 오일, ATF, 및 화학 물질이 하우징에 진입하는 것을 방지하여, 하우징 내부에 위치하는 전기 부품들을 보호한다. 또한, 개스킷과 패스너가 없음으로써, 전자 제어기의 비용을 감소시킨다. 응용분야에 따라, 전기 부품들은 하측 부조립체에 직접 장착될 수도 있고, 또는 전기 부품들이 금속 코어 상에 장착될 수도 있다. 금속 코어는, 열 소산을 제공하고 도전체로서 기능하는 데 사용된다. 하측 부조립체는 금속 코어 주위에 오버몰딩될 수도 있고, 또는 하측 부조립체가 형성된 후에 금속 코어가 하측 부조립체에 부착될 수도 있다.

Description

레이저 용접 밀봉된 하우징을 갖는 전자 제어기{ELECTRONIC CONTROLLER WITH LASER WELD SEALED HOUSING}

본 발명은, 일반적으로 레이저 용접을 이용하여 하우징에 부착된 하측 부조립체(lower sub-assembly)를 포함하는 전자 제어기에 관한 것으로서, 하측 부조립체와 하우징 간의 밀봉된 연결을 제공하여, 하우징 내의 전자 부품들을 습기, 오일, 자동 변속기 오일(ATF), 화학 물질, 및 잔유물에 노출되지 않도록 보호한다.

전자 제어기는 일반적으로 알려져 있다. 많은 변속기 제어기, 엔진 제어기 등은, 전자 부품들이 장착되는 소정의 유형의 금속 베이스 판을 갖는다. 이어서, 베이스 판은, 전자 부품들이 하우징의 캐비티 내에 위치되도록 하우징에 연결된다. 베이스 판은, 통상적으로 소정의 유형의 다이 캐스팅이며, 열 소산의 기능을 제공하고, 전자 부품을 위한 장착면 및 도전체로서 기능하며, 또한, 베이스 판과 하우징 간의 밀봉을 제공하도록 개스킷(gasket)과 조합하여 사용된다. 나사 등의 여러 개의 패스너(fastener)는, 하우징을 베이스 판에 연결하는 데 사용된다.

이러한 많은 컨트롤러는 개스킷의 고장으로 인해 누출 문제를 겪는다. 이에 따라, 개스킷 파괴로 인한 누출을 감소시키거나 제거하는 방식으로 구성된 베이스 판과 하우징을 구비하는 전자 제어기가 필요하다.

본 발명은, 개스킷과 패스너를 사용하지 않으며, 레이저 용접을 이용하여 하우징에 연결된 하측 부조립체를 통합하는 전자 제어기이다. 레이저 용접에 의해, 하우징과 하측 부조립체 간의 밀봉된 연결을 제공하여, 잔유물, 습기, 오일, ATF, 및 화학 물질이 하우징에 진입하는 것을 방지한다. 또한, 개스킷과 패스너가 없음으로써, 전자 제어기의 비용을 감소시킨다.

임의의 필요한 전기 부품들은, 하우징에 배치되고, 응용분야에 따라, 하측 부조립체에 직접 장착될 수도 있고, 또는 전기 부품들이 금속 코어 상에 장착될 수도 있다. 금속 코어는, 열 소산을 제공하고 도전체로서 기능하는 데 사용된다. 하측 부조립체는 금속 코어 주위에 오버몰딩될 수도 있고, 또는 금속 코어는, 하측 부조립체가 형성된 후에 열 전도성 접착제 등의 접착제를 사용하여 하측 부조립체에 부착될 수도 있다.

일 실시예에서, 본 발명은, 하우징, 하우징의 일부로서 형성된 외벽, 하측 부조립체, 하측 부조립체에 연결된 코어, 및 하측 부조립체의 일부인 적어도 하나의 연결 영역을 포함하는 전자 제어기이다. 일 실시예에서, 하측 부조립체는, 레이저 용접을 이용하여 연결 영역에서 하우징에 연결되지만, 다른 유형의 용접을 이용할 수도 있다는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 일 실시예에서, 하측 부조립체는 연결 영역에서 적절한 용접가능 면을 제공하는 플라스틱 물질로 형성된다.

일 실시예에서, 전자 기판은 하우징에 배치되며 코어의 최상부면에 연결되고, 다양한 전기 부품은 전자 기판에 와이어 본딩된다. 대체 실시예에서, 전기 부품은, 전자 기판, 리드 프레임의 단자, 또는 전자 기판과 리드 프레임의 단자 모두에 와이어 본딩된다.

하측 부조립체는, 코어 주위에 오버몰딩되거나 인젝션 몰딩된 플라스틱 물질이지만, 노출 영역이 하측 부조립체에 의해 커버되지 않도록 코어의 영역을 노출시킨다. 전자 기판은 노출 영역에서 코어에 연결된다. 일 실시예에서, 전자 기판은, 이어서 와이어 본딩 연결부가 코어의 노출 영역에도 있는 코어에 와이어 본딩된다. 대체 실시예에서, 전자 기판은, 또한 전자 기판에 전력을 제공하도록 리드 프레임의 단자에 와이어 본딩될 수도 있으며, 또한, 신호가 전자 기판으로 및 전자 기판으로부터 전달될 수 있도록 기능할 수도 있다. 코어는, 알루미늄 등의 금속 물질로 형성되어, 전자 기판에 대한 적절한 전기 연결을 제공하고, 또한, 알루미늄이 적절한 열 전달 매체이기 때문에 히트 싱크로서 기능한다.

코어는, 최상부면에 인접하는 적어도 하나의 측면, 및 측면에 인접하는 최하부면을 갖는다. 일 실시예에서, 하측 부조립체가 코어 주위에 오버몰딩되면, 하측 부조립체는, 노출 영역을 제외하고 최하부면, 측면, 및 최상부면의 일부를 실질적으로 커버한다. 다른 일 실시예에서, 몰딩된 부분이 코어 주위에 몰딩되면, 몰딩된 부분은, 최하부면을 실질적으로 커버하고, 측면들 중 일부 또는 전부를 커버할 수도 있어서, 전체 최상부면을 노출시킬 수도 있다.

일 실시예에서, 하측 부조립체는 별도로 형성되며, 접착층은 하측 부조립체 상에 배치되고, 코어는 접착층 상에 배치된다. 다른 실시예들에서, 코어가 사용되지 않으며, 전자 기판이 접착층에 직접 연결된다.

다른 일 실시예에서는, 하측 부조립체의 일부로서 형성된 오목 부분이 있다. 열 전도성 접착층은 오목 부분에 위치하고, 코어는, 코어의 일부가 오목 부분에 배치되도록 열 전도성 접착층 상에 배치된다.

일 실시예에서, 접착층은 열 전도성 접착층이지만, 다음의 예들로 한정되지 않는 감압성(pressure sensitive) 접착제, 실온 가황 접착제, 도전성 접착제 등의 다른 유형의 접착층을 사용할 수도 있다는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.

본 발명의 응용 가능성의 다른 영역들은 이하에 제공되는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 특정 예들은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내지만, 단지 설명하기 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다.

본 발명은 상세한 설명과 첨부 도면으로부터 더욱 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 전자 제어기의 제1 실시예의 사시도;
도 2는 도 1의 라인 2-2를 따라 절취한 단면도;
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 전자 제어기의 제2 실시예의 단면도; 및
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 전자 제어기의 제3 실시예의 단면도.

다음에 따르는 바람직한 실시예(들)에 대한 설명은, 본질적으로 단지 예시적인 것이며 결코 본 발명, 본 발명의 응용분야, 또는 용도를 제한하려는 것이 아니다.

본 발명에 따른 전자 제어기는 도 1 및 도 2에서 일반적으로 참조번호 10으로 도시되어 있다. 제어기(10)는 하우징(12)을 포함하고, 벽(16)은 하우징(12)의 일부로서 형성된 것이다. 참조번호 20a로 도시된 와이어 본딩 연결부를 사용하여 조립 동안 코어(22)와 전자 통신하는 전자 기판(20)이 있다. 도시된 바와 같이 전자 기판(20)이 사용되지만, 다음의 예들로 한정되지 않는 인쇄 회로 기판(PCB), 저온 동시 소성 세라믹(LTCC) 장치, 고온 동시 소성 세라믹(HTCC) 장치 등의 다른 장치들이 사용될 수도 있다는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 하우징(12)의 최상단부(도시되지 않음)는 측벽(16)과 일체로 형성되고, 최상단부와 측벽(16)은 하우징(12)의 일반적으로 참조번호 24로 도시된 캐비티를 형성하고, 다른 다양한 부품이 존재하며, 이러한 부품의 일례가, 와이어 본드(20b) 등의 연결부를 통해 전자 기판(20)과 전기적으로 통신하는 전기 부품(26)이다. 전기 부품(26)은, 또한, 다른 와이어 본드(20c)를 사용하여 코어(22)에 와이어 본딩될 수도 있다. 코어(22)는, 알루미늄 등의 금속 물질로 형성되어, 전자 기판(20)에 적절한 전기적 연결을 제공하고, 또한, 알루미늄이 적절한 열 전달 매체이기 때문에 히트 싱크로서 기능한다. 코어(22)는, 또한, 전자 기판(20)과 전기 부품(26)을 전기적으로 접지시키도록 기능할 수도 있다. 그러나, 다음의 예들로 한정되지 않는 강철이나 구리 등의 코어를 생성하는 데 다른 물질을 사용할 수도 있다는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 리드 프레임(12c)의 일부인 하나 이상의 리드(12a, 12b)도 포함되며, 하우징(12)은 리드 프레임(12c) 주위에 오버몰딩된다. 전자 기판(20) 및 전기 부품(26)은, 도 2에 도시된 바와 같이 와이어 본드(20d, 20e)와 같은 연결부를 사용하여 리드들(12a, 12b) 중 하나 이상에 연결될 수도 있어서, 전자 기판(20)과 전기 부품(26)을 리드 프레임(12c)과 전기적으로 통신하게 할 수 있다. 리드 프레임(12c)은, 전원으로부터 전력을 제공하거나 전기 부품(26) 또는 전자 기판(20)에 신호를 전송하도록 기능할 수도 있다.

코어(22)는 하측 부조립체(28)에 의해 부분적으로 둘러싸여 있다. 하측 부조립체(28)는 레이저 투과 플라스틱 물질로 형성된다. 조립 중에, 코어(22)는 몰드 내에 배치되고, 플라스틱 물질은, 도 2에 도시된 바와 같이 코어(22)가 하측 부조립체(28)에 의해 부분적으로 둘러싸이도록 몰드 내로 주입되어 코어 (22) 주위에 형성된다. 코어(22)는 최상부면(22a), 최하부면(22b), 및 몇 개의 측면을 갖고, 도 2에는 2개의 측면(22c, 22d)이 도시되어 있다. 본 실시예에서, 하측 부조립체(28)의 플라스틱 물질은 최하부면(22b)과 측면(22c, 22d)을 완전히 커버한다.

그러나, 최상부면(22a)의 일부만이 하측 부조립체(28)에 의해 커버된다. 최상부면(22a)의 영역은 커버되지 않은 채로 남겨지고, 일반적으로 참조번호 22e로 도시된 이러한 노출 영역은 전자 기판(20) 및 와이어 본딩과의 부착을 위해 사용된다. 커버되지 않은 최상부면(22a)의 영역은, 플라스틱 물질이 코어(22) 주위에 어떻게 형성되는지에 따라 변할 수도 있다. 최상부면(22a) 상에는 플라스틱 물질의 "픽처 프레임" 구성이 있을 수도 있고, 또는 최상부면(22a) 상에는 하나 이상의 플라스틱 스트립 또는 "클로"(claw)가 있을 수도 있다. 최상부면(22a)의 일부 주위에 몰딩된 플라스틱 물질의 다른 구성도 가능하다. 본 실시예에서, 전자 기판(20)은 열 전도성 접착제(TCA)와 같은 접착제(14)를 사용하여 코어(22)에 부착된다. 전기 부품(26)은, 또한, 접착제, 솔더 연결부, 또는 다른 임의의 적절한 연결을 이용하여 전자 기판(20)에 연결될 수도 있다. 이어서, 하측 부조립체(28)는 도 2에 도시된 바와 같이 외벽(16)에 부착된다. 본 실시예에서는, 외벽(16)을 둘러싸는 연결 영역(30)이 있고, 하측 부조립체(28)는 연결 영역(30)을 따라 외벽(16)에 연결된다. 하우징(12)의 하측 부조립체(28)와 외벽(16) 간의 연결부는 레이저 용접 연결부(32)이지만, 다른 유형의 연결부가 사용될 수도 있다는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.

본 발명에 따른 제어기(10)의 또 다른 실시예가 도 3에 도시되어 있으며, 유사한 번호는 유사한 요소를 나타낸다. 본 실시예에서, 하측 부조립체(28)는 코어(22)와는 별도로 형성되고, 하측 부조립체(28)는 오목 부분(34)을 포함한다. 하측 부조립체(28)는, 코어(22) 또는 하우징(12)과의 임의의 연결 이전에 도 3에 도시된 바와 같이 완전히 형성된다. 조립 중에, TCA 층(38)은 도 3에 도시된 바와 같이 오목 부분(34)에 성막된다. 이어서, 코어(22)는 TCA 층(38) 상에 배치되어, 코어(22)가 하측 부조립체(28)에 고정된다. 오목 부분(34)은 측벽들을 갖고, 측벽들 중 두 개의 측벽(34a, 34b)이 도 3에 도시되어 있다. 조립되면, 오목 부분(34)은, 측면(22c, 22d)의 일부가 측벽(34a, 34b)에 인접하도록 충분히 깊다. 이전 실시예에서와 같이, 전자 기판(20)은 와이어 본드 연결부(20a)를 사용하여 코어(22)에 연결되고 이러한 코어와 전기적으로 통신하고, 전기 부품(26)은 와이어 본드(20b)를 사용하여 전자 기판(20)에 연결되고 이러한 전자 기판과 전기적으로 통신한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예가 도 4에 도시되어 있으며, 유사한 번호는 유사한 요소를 나타낸다. 본 실시예에서, 코어(22)는 포함되지 않고, 하측 부조립체(28)는 도 4에 도시된 바와 같이 형성되고, 하측 부조립체(28)는 오목 부분(34)을 갖지 않는다. 본 실시예에서, TCA 층(38)은 하측 부조립체(28)에 부착되지만, TCA 층(38)은, 오목 부분(34)에 위치하는 것이 아니라 하측 부조립체(28)의 최상부면(28a) 상에 위치된다. 본 실시예에서, 코어(22)는 사용되지 않으므로, 전자 기판(20)은 코어(22) 대신 TCA 층(38)에 직접 연결된다. 이는 또한 와이어 본드(20a, 20c)의 사용에 대한 필요성을 제거한다. 전기 부품(26)은 와이어 본드 연결부(20b)를 사용하여 전자 기판(20)과 다시 전기적으로 통신하고, 전기 부품(26) 및 전자 기판(20)은, 이전 실시예들에서처럼 와이어 본드(20d, 20e)를 사용하여 리드 프레임(12c)과 통신한다.

모든 실시예에서, 연결 영역에서 하우징(12)에 레이저 용접되는 하측 부조립체(28)는, 하측 부조립체(28)와 하우징(12) 간의 밀봉 연결을 제공하여, 습기, 오일, ATF, 화학 물질, 및 잔유물이 하우징(12)의 캐비티(24)에 진입하는 것을 방지한다. 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에서, 제어기(10)는, 또한, 적절한 열적 특성과 전기적 특성을 제공하도록 금속 코어(22)를 갖는 이점을 갖는다. 그러나, 열 노출이 덜 심한 응용 분야에서는, 코어(22)가 도 4에 도시된 실시예에서와 같이 제거될 수도 있다.

도 2에 도시한 실시예에서, TCA 층(14)은 전자 기판(20)을 코어(22)에 부착하는 데 사용되었다. TCA 층(38)은, 도 3에 도시된 바와 같이 코어(22)를 하측 부조립체(28)에 연결하거나 도 4에 도시된 바와 같이 전자 기판(20)을 하측 부조립체(28)에 연결하는 데 사용되었다. 그러나, 다른 물질들이 사용될 수도 있다는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 대체 실시예들에서는, 어느 TCA 층(14, 38)이라도, 감압성 접착제(PSA), 실온 가황(RTV) 접착제, 도전성 접착제(ECA), 또는 다른 유형의 적절한 접착제로 대체될 수도 있다.

본 발명의 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며, 따라서 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않는 변형은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 이러한 변형은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나는 것으로 간주되어서는 안 된다.

Claims

장치로서,
전자 제어기를 포함하되,
상기 전자 제어기는,
하우징;
상기 하우징의 일부로서 형성된 외벽;
하측 부조립체(lower sub-assembly);
상기 하측 부조립체에 연결된 코어;
상기 코어에 연결된 전자 기판; 및
상기 하측 부조립체의 일부인 적어도 하나의 연결 영역을 포함하고,
상기 하측 부조립체는 상기 적어도 하나의 연결 영역에서 상기 하우징에 연결되고,
상기 코어는, 최상부면;
상기 최상부면에 인접하는 적어도 하나의 측면; 및
상기 적어도 하나의 측면에 인접하는 최하부면을 포함하되,
상기 하측 부조립체가 상기 최하부면, 상기 적어도 하나의 측면, 및 상기 최상부면의 일부를 실질적으로 커버하도록 상기 하측 부조립체가 상기 코어 주위에 형성된, 장치.
제1항에 있어서,
상기 전자 기판은 상기 코어의 상기 최상부면에 연결된, 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 최상부면의 일부이며 상기 하측 부조립체에 의해 커버되지 않은 노출 영역을 더 포함하되,
상기 전자 기판은 상기 노출 영역에서 상기 코어에 연결된, 장치.
제1항에 있어서, 상기 하측 부조립체 상에 배치된 접착층을 더 포함하고, 상기 코어는 상기 접착층에 연결된, 장치.
제6항에 있어서, 상기 하측 부조립체의 일부로서 형성된 오목 부분을 더 포함하되, 상기 접착층은 상기 오목 부분에 위치하며, 상기 코어의 일부는 상기 오목 부분에 배치된, 장치.
제6항에 있어서, 상기 접착층은 상기 하측 부조립체와 상기 코어 사이에 배치된, 장치.
제6항에 있어서, 상기 접착층은, 열 전도성 접착층, 감압성 접착제, 실온 가황 접착제, 및 도전성 접착제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나인, 장치.
제1항에 있어서, 상기 하측 부조립체는 레이저 용접을 이용하여 상기 적어도 하나의 연결 영역에서 상기 하우징에 연결된, 장치.
전자 제어기로서,
하우징;
상기 하우징의 일부로서 형성된 외벽;
하측 부조립체;
상기 하측 부조립체 상에 배치된 접착층;
상기 하측 부조립체에 연결된 코어;
상기 하우징 내에 위치하는 전자 기판; 및
적어도 하나의 연결 영역을 포함하되,
상기 하측 부조립체는 상기 적어도 하나의 연결 영역에서 상기 하우징에 연결되고,
상기 코어는, 최상부면;
상기 최상부면에 인접하는 적어도 하나의 측면; 및
상기 적어도 하나의 측면에 인접하는 최하부면을 포함하되,
상기 하측 부조립체가 상기 최하부면, 상기 적어도 하나의 측면, 및 상기 최상부면의 일부를 실질적으로 커버하도록 상기 하측 부조립체가 상기 코어 주위에 형성된, 전자 제어기.
제11항에 있어서, 상기 전자 기판은 상기 접착층 상에 위치하는, 전자 제어기.
제11항에 있어서, 상기 코어는 상기 전자 기판에 연결되고,
상기 코어는 상기 하측 부조립체 상에 배치된 상기 접착층에 부착된, 전자 제어기.
제13항에 있어서, 상기 하측 부조립체는,
상기 하측 부조립체의 일부로서 형성된 오목 부분을 더 포함하되,
상기 접착층은 상기 하측 부조립체의 일부로서 형성된 상기 오목 부분에 배치된, 전자 제어기.
제14항에 있어서, 상기 코어의 일부는 상기 오목 부분에 배치된, 전자 제어기.
제13항에 있어서, 상기 접착층은 상기 하측 부조립체와 상기 코어 사이에 배치된, 전자 제어기.
제11항에 있어서,
상기 전자 기판은 상기 코어의 상기 최상부면에 부착된, 전자 제어기.
제11항에 있어서, 상기 접착층은, 열 전도성 접착층, 감압성 접착제, 실온 가황 접착제, 및 도전성 접착제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나인, 전자 제어기.
제11항에 있어서, 상기 하측 부조립체는 레이저 용접을 이용하여 상기 적어도 하나의 연결 영역에서 상기 하우징에 연결된, 전자 제어기.