KR102230286B1

KR102230286B1 - 전자 제어 유닛 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102230286B1
Application number: KR1020190087635A
Authority: KR
Inventors: 최윤화
Original assignee: 제엠제코(주)
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2021-03-19
Also published as: KR20210010137A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛은 제1 하우징(10), 상기 제1 하우징(10) 내부에 위치하는 PCB 조립체(20), 그리고 상기 제1 하우징과 결합하여 상기 PCB 조립체(20)를 덮는 제2 하우징(30)을 포함하고, 상기 제2 하우징(30)은 제2 지지 부재(31), 상기 제2 지지 부재(31)의 내측면에 형성되는 제2 내측 표면 처리층(32)을 포함하며, 상기 제2 지지 부재(31)는 SECC, SPCC의 강판 또는 Al10계열, Al30계열, Al50계열의 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나를 포함하고, 상기 제2 내측 표면 처리층(32)은 전도성 표면 처리층을 포함한다.

Description

전자 제어 유닛 및 그 제조 방법{ELECTRONIC CONTROL UNIT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 전자 제어 유닛 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 방사율을 향상시키는 동시에 정전기 손상을 방지할 수 있는 전자 제어 유닛 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit, ECU)는 자동차의 엔진, 자동 변속기,　ABS　등의 상태를 컴퓨터로 제어하는 장치이다. 이러한 전자 제어 유닛은 PCB 기판 및 반도체 소자를 포함하는 PCB 조립체를 하우징(Housing)이 감싸서 PCB 조립체를 지지하며, 하우징은 외부의 충격으로부터 PCB 조립체를 보호한다.

하우징에 의해 PCB 조립체는 외부와 분리되어 밀폐되어 있으므로, 하우징 내부의 PCB 조립체로부터 발생하는 열을 외부로 방출하여 과열에 의한 PCB 조립체의 손상을 방지해야 한다.

따라서, 방사율을 향상시키기 위해 하우징의 표면에 비전도성 표면 처리를 한다. 그러나, 하우징은 금속 물질로 이루어지고, 비전도성 표면 처리에 의해 외부의 정전기(Electro-Static Discharge, ESD)가 하우징으로부터 PCB 기판의 접지층, 커넥터, 와이어의 경로로 순차적으로 방전되지 못할 수 있다. 따라서, 하우징 내부의 PCB 조립체에 정전기적 충격을 가하여 전자 제어 유닛을 손상시킬 수 있다.

본 발명에서는 방사율을 향상시키는 동시에 정전기 손상을 방지할 수 있는 전자 제어 유닛 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.

상기 제2 내측 표면 처리층(32)은 상기 PCB 조립체(20)와 대향할 수 있다.

상기 제1 하우징(10), 상기 PCB 조립체(20), 그리고 상기 제2 하우징(30)을 체결하는 체결 부재(40)를 더 포함하고, 상기 체결 부재(40)는 상기 제1 하우징(10), 상기 PCB 조립체(20), 그리고 상기 제2 하우징(30)을 전기적으로 연결할 수 있다.

상기 제2 지지 부재(31)의 두께는 0.5 내지 2.5 mm일 수 있다.

상기 제2 내측 표면 처리층(32)의 두께는 0.5 내지 20μm일 수 있다.

상기 제2 지지 부재(31)의 외측면에 형성되는 제2 외측 표면 처리층(33)을 더 포함하고, 상기 제2 외측 표면 처리층(33)은 비전도성 표면 처리층을 포함하고, 상기 제2 외측 표면 처리층(33)의 두께는 0.5 내지 20μm일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛의 제조 방법은 다이캐스팅 공정을 진행하여 제1 지지 부재(11)를 형성하는 단계, 상기 제1 지지 부재(11)에 비전도성 표면 처리를 진행하여 제1 하우징(10)을 형성하는 단계, SECC, SPCC의 강판 또는 Al10계열, Al30계열, Al50계열의 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나를 이용하여 제2 지지 부재(31)를 형성하는 단계, 상기 제2 지지 부재(31)의 일측면에 전도성 표면 처리를 진행하여 제2 내측 표면 처리층(32)을 형성하는 단계, 그리고 상기 제2 지지 부재(31) 및 제2 내측 표면 처리층(32)에 프레스 공정을 진행하여 제2 하우징(30)을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 제1 하우징(10)과 상기 제2 하우징(30) 사이에 PCB 조립체(20)를 위치시키고 체결 부재(40)를 이용하여 상기 제1 하우징(10), 상기 PCB 조립체(20), 그리고 상기 제2 하우징(30)을 체결하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 지지 부재(31)의 두께는 0.5 내지 2.5 mm일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛 및 그 제조 방법은 제2 하우징의 표면에 전도성 표면 처리를 진행하여 제2 내측 표면 처리층을 형성함으로써, 방사율을 향상시키는 동시에 정전기 손상을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛의 상측 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛의 하측 분해 사시도이다.
도 4a는 종래의 전자 제어 유닛의 PCB 조립체(20)의 복사 방열량을 설명하는 도면이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛의 PCB 조립체(20)의 복사 방열량을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛의 제조 방법의 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛의 상측 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛의 하측 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛은 제1 하우징(10), PCB 조립체(20), 제2 하우징(30), 그리고 체결 부재(40)를 포함한다. 제1 하우징(10)과 제2 하우징(30) 사이에 PCB 조립체(20)가 위치할 수 있다.

제1 하우징(10)은 내부 공간(1)을 가지며, 내부 공간(1)에 PCB 조립체(20)가 위치하고, 제2 하우징(30)이 제1 하우징(10)을 덮는다.

제1 하우징(10)은 상부가 개방된 직육면체 형상을 가지며, 내부 공간(1)은 PCB 조립체(20)가 위치할 수 있도록 음각된 구조를 가질 수 있다. 본 실시예에서는 제1 하우징(10)이 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같은 형상을 가지나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상을 가질 수 있다.

제1 하우징(10)의 모서리에는 복수개의 제1 체결 홈(10a)이 형성될 수 있다.

제1 하우징(10)은 제1 지지 부재(11) 및 제1 지지 부재(11)의 외측면에 형성되는 제1 외측 표면 처리층(12)을 포함할 수 있다. 제1 하우징(10)은 다이캐스팅(die casting) 공정으로 형성할 수 있다.

제1 지지 부재(11)는 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금을 포함하는 금속으로 이루어질 수 있고, 제1 외측 표면 처리층(12)은 비전도성 도료를 포함할 수 있다.

PCB 조립체(20)는 판 형상의 PCB 기판(21), PCB 기판(21)에 실장되는 반도체 소자(22), 그리고 PCB 기판(21)을 외부와 연결하는 커넥터(23)을 포함할 수 있다. 전자 제어 유닛이 구동되는 경우 PCB 기판(21) 및 반도체 소자(22)에서 열이 발생할 수 있다.

PCB 조립체(20)의 모서리에는 제1 체결 홈(10a)에 대응하는 위치에 PCB 체결 홀(20a)이 형성될 수 있다.

제2 하우징(30)은 제1 하우징(10)과 결합하여 PCB 조립체(20)를 덮을 수 있다. 제2 하우징(30)은 판 형상의 제2 지지 부재(31), 제2 지지 부재(31)의 내측면에 형성되는 제2 내측 표면 처리층(32), 제2 지지 부재(31)의 외측면에 형성되는 제2 외측 표면 처리층(33)을 포함할 수 있다. 제2 내측 표면 처리층(32)은 PCB 조립체(20)의 상부면과 대향할 수 있다.

이러한 제2 지지 부재(31)의 두께는 0.5 내지 2.5 mm이고, 제2 내측 표면 처리층(32)의 두께는 0.5 내지 20μm이며, 제2 외측 표면 처리층(33)의 두께는 0.5 내지 20μm일 수 있다.

이 때, 제2 지지 부재(31)는 SECC, SPCC의 강판 또는 Al10계열, Al30계열, Al50계열의 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있고, 제2 내측 표면 처리층(32)은 전도성 표면 처리층을 포함할 수 있고, 제2 외측 표면 처리층(33)은 비전도성 표면 처리층을 포함할 수 있다.

제2 내측 표면 처리층(32)을 이루는 전도성 표면 처리층은 비전도성 도료와 흑연 계열 또는 금속 계열 전도성 필러(filler)를 포함할 수 있으며, 제2 외측 표면 처리층(33)을 이루는 비전도성 표면 처리층은 비전도성 도료를 포함할 수 있다.

제2 지지 부재(31)가 SECC 또는 SPCC의 강판으로 이루어지는 경우에는 제2 지지 부재(31)에 부식 방지를 위한 도금 공정을 진행하여 제2 내측 표면 처리층(32)을 형성할 수 있고, 제2 지지 부재(31)가 Al10계열, Al30계열, Al50계열의 알루미늄으로 이루어지는 경우에는 제2 지지 부재(31)에 페인팅(painting) 또는 아노다이징(anodizing)의 방법으로 전도성 표면 처리층을 도장하여 제2 내측 표면 처리층(32)을 형성할 수 있다.

도 4a는 종래의 전자 제어 유닛의 PCB 조립체(20)의 복사 방열량을 설명하는 도면이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛의 PCB 조립체(20)의 복사 방열량을 설명하는 도면이다.

도 4a에 도시한 바와 같이, Al10계열, Al30계열, Al50계열의 알루미늄을 포함하는 제2 지지 부재(31)만으로 이루어진 제2 하우징(30)의 방사율은 약 0.1이나, 도 4b에 도시한 바와 같이, 비전도성 도료를 페인팅(painting) 또는 아노다이징(anodizing)의 방법으로 Al10계열, Al30계열, Al50계열의 알루미늄을 포함하는 제2 지지 부재(31)에 도장하여 형성된 제2 내측 표면 처리층(32)에 의해 제2 하우징(30)의 방사율은 약 0.9로 증가될 수 있다.

예컨대, 도 4a에 도시한 바와 같이, 반도체 소자(22)의 복사 방열량(A1)이 0.324 W/㎠이고, 반도체 소자(22)의 방사율이 0.9이고, 제2 지지 부재(31)의 복사 방열량(A2)이 0.02 W/㎠이며, 제2 지지 부재(31)의 방사율이 0.1인 경우, 제2 지지 부재(31)는 10% 흡수하고, 90% 내측으로 반사하게 되며, 반도체 소자(22)는 90% 흡수하고, 10% 반사하게 된다. 따라서, 반도체 소자(22)의 순 복사 방열량(P1)은 0.324 W/㎠ - 0.324 W/㎠ x 90% - 0.02 W/㎠ x 90% = 0.0162 W/㎠로서 열적 평형 상태를 이루게 된다.

그러나, 도 4b에 도시한 바와 같이, 제2 지지 부재(31)에 제2 내측 표면 처리층(32)을 형성하여 제2 하우징(30)의 방사율이 0.9로 증가하고, 제2 하우징(30)의 복사 방열량(A2')도 0.18 W/㎠로 증가하게 된다. 따라서, 제2 하우징(30)은 90% 흡수하고, 10% 내측으로 반사하게 되므로, 반도체 소자(22)의 순 복사 방열량(P1')은 0.324 W/㎠ - 0.324 W/㎠ x 10% - 0.18 W/㎠ x 90% = 1.476 W/㎠로서 증가하게 된다. 따라서, 반도체 소자(22)의 온도는 하강하게 되고, 제2 하우징(30)의 온도는 증가하게 되어 제2 하우징(30)과 외부 공기와의 열교환이 증가하게 된다.

이와 같이, PCB 조립체(20)와 마주하는 제2 하우징(30)의 방사율이 증가하므로, PCB 조립체(20)의 순 복사 방열량도 P1에서 P1'로 증가하여 PCB 조립체(20)의 온도는 낮아지게 된다. 따라서, 과열에 의한 PCB 조립체(20)의 손상을 방지할 수 있다.

제2 하우징(30)의 모서리에는 PCB 체결 홀(20a)에 대응하는 제2 체결 홀(30a)이 형성될 수 있다.

체결 부재(40)는 제2 하우징(30), PCB 조립체(20), 그리고 제1 하우징(10)을 차례로 관통하여 제2 하우징(30), PCB 조립체(20), 그리고 제1 하우징(10)을 서로 체결할 수 있다.

즉, 체결 부재(40)는 제2 하우징(30)의 제2 체결 홀(30a), PCB 조립체(20)의 PCB 체결 홀(20a), 제1 하우징(10)의 제1 체결 홈(10a)을 관통하여 제2 하우징(30), PCB 조립체(20), 그리고 제1 하우징(10)을 서로 체결할 수 있다.

이러한 체결 부재(40)는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 그리고, 제2 하우징(30)의 제2 내측 표면 처리층(32)은 비전도성 도료 및 전도성 필러를 포함하므로, 제2 하우징(30)의 내측면은 전기 전도성을 가지게 된다. 따라서, 체결 부재(40)는 제2 하우징(30), PCB 조립체(20), 그리고 제1 하우징(10)을 전기적으로 연결하게 되므로, 외부의 정전기는 제2 하우징(30), PCB 조립체(20), 그리고 제1 하우징(10)의 경로로 순차적으로 방전될 수 있다. 따라서, 방사율 향상을 위해 제2 하우징(30)의 내측면에 표면 처리를 하는 경우에도 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛에 정전기 손상이 발생하지 않게 된다. 따라서 방사율을 향상시키는 동시에 정전기 손상을 방지할 수 있다.

체결 부재(40)는 나사 형상을 가질 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 제1 하우징(10), PCB 조립체(20), 그리고 제2 하우징(30)을 서로 체결할 수 있는 구조라면 다양한 형상이 가능하다.

본 실시예에서는 체결 부재(40)가 4개로 이루어져 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 수로 이루어질 수 있다.

이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛의 제조 방법에 대해 도면을 참고로 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛의 제조 방법의 순서도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 다이캐스팅 공정을 진행하여 원하는 형상의 제1 지지 부재(11)를 만들고, 비전도성 표면 처리를 진행하여 제1 지지 부재(11)의 외측면에 제1 외측 표면 처리층(12)을 형성함으로써, 제1 하우징(10)을 형성한다(S10). 즉, 비전도성 도료를 제1 지지 부재(11)의 외측면에 도장하여 제1 외측 표면 처리층(12)을 형성한다. 제1 지지 부재(11)는 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금을 포함하는 금속으로 이루어질 수 있다.

다음으로, SECC, SPCC의 강판 또는 Al10계열, Al30계열, Al50계열의 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나를 이용하여 제2 지지 부재(31)를 형성하고, 제2 지지 부재(31)의 일측면에 전도성 표면 처리를 진행한다(S20). 즉, 제2 지지 부재(31)의 내측면에 비전도성 도료 및 흑연 계열 또는 금속 계열 전도성 필러를 포함하는 제2 내측 표면 처리층(32)을 도금, 페인팅(painting) 또는 아노다이징(anodizing)의 방법으로 도장하여 형성할 수 있다. 또한, 제2 지지 부재(31)의 외측면에 비전도성 도료를 포함하는 제2 외측 표면 처리층(33)을 페인팅(painting) 또는 아노다이징(anodizing)의 방법으로 도장하여 형성할 수 있다.

이 때, 제2 지지 부재(31)의 두께는 0.5 내지 2.5 mm이고, 제2 내측 표면 처리층(32)의 두께는 0.5 내지 20μm이며, 제2 외측 표면 처리층(33)의 두께는 0.5 내지 20μm일 수 있다.

다음으로, 제2 내측 표면 처리층(32) 및 제2 외측 표면 처리층(33)이 형성된 제2 지지 부재(31)에 프레스 공정을 진행하여 제2 하우징(30)을 형성한다(S30).

다음으로, 제1 하우징(10)과 제2 하우징(30) 사이에 PCB 조립체(20)를 위치시킨다. 그리고, 체결 부재(40)를 이용하여 제2 하우징(30), PCB 조립체(20), 제1 하우징(10)을 체결한다(S40). 따라서, 제2 하우징(30), PCB 조립체(20), 그리고 제1 하우징(10)은 체결 부재(40)에 의해 전기적으로 연결되며, 외부의 정전기가 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛에서 용이하게 방전되는 방전 경로를 형성할 수 있게 된다.

이와 같이. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 유닛의 제조 방법은 제2 하우징의 표면에 전도성 표면 처리를 진행하여 제2 내측 표면 처리층을 형성함으로써, 방사율을 향상시키는 동시에 정전기 손상을 방지할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10: 제1 하우징 20: PCB 조립체
30: 제2 하우징 31: 제2 지지 부재
32: 제2 내측 표면 처리층

Claims

제1 하우징(10),
상기 제1 하우징(10) 내부에 위치하는 PCB 조립체(20), 그리고
상기 제1 하우징과 결합하여 상기 PCB 조립체(20)를 덮는 제2 하우징(30)
을 포함하고,
상기 제2 하우징(30)은
제2 지지 부재(31),
상기 제2 지지 부재(31)의 내측면에 형성되는 제2 내측 표면 처리층(32)
을 포함하며,
상기 제2 지지 부재(31)는 SECC, SPCC의 강판 또는 Al10계열, Al30계열, Al50계열의 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나를 포함하고,
상기 제2 내측 표면 처리층(32)은 전도성 표면 처리층을 포함하며,
상기 제2 지지 부재(31)의 외측면에 형성되는 제2 외측 표면 처리층(33)을 더 포함하고,
상기 제2 외측 표면 처리층(33)은 비전도성 표면 처리층을 포함하는 것을 특징으로 하는,
전자 제어 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 내측 표면 처리층(32)은 상기 PCB 조립체(20)와 대향하는,
전자 제어 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 하우징(10), 상기 PCB 조립체(20), 그리고 상기 제2 하우징(30)을 체결하는 체결 부재(40)를 더 포함하고,
상기 체결 부재(40)는 상기 제1 하우징(10), 상기 PCB 조립체(20), 그리고 상기 제2 하우징(30)을 전기적으로 연결하는,
전자 제어 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 지지 부재(31)의 두께는 0.5 내지 2.5 mm인,
전자 제어 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 내측 표면 처리층(32)의 두께는 0.5 내지 20μm인,
전자 제어 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 외측 표면 처리층(33)의 두께는 0.5 내지 20μm인,
전자 제어 유닛.
다이캐스팅 공정을 진행하여 제1 지지 부재(11)를 형성하는 단계,
상기 제1 지지 부재(11)에 비전도성 표면 처리를 진행하여 제1 하우징(10)을 형성하는 단계,
SECC, SPCC의 강판 또는 Al10계열, Al30계열, Al50계열의 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나를 이용하여 제2 지지 부재(31)를 형성하는 단계,
상기 제2 지지 부재(31)의 일측면에 전도성 표면 처리를 진행하여 제2 내측 표면 처리층(32)을 형성하는 단계, 그리고
상기 제2 지지 부재(31) 및 제2 내측 표면 처리층(32)에 프레스 공정을 진행하여 제2 하우징(30)을 형성하는 단계
를 포함하며,
상기 제2 지지 부재(31)의 외측면에 제2 외측 표면 처리층(33)을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 제2 외측 표면 처리층(33)은 비전도성 표면 처리층을 포함하는 것을 특징으로 하는,
전자 제어 유닛의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 제1 하우징(10)과 상기 제2 하우징(30) 사이에 PCB 조립체(20)를 위치시키고 체결 부재(40)를 이용하여 상기 제1 하우징(10), 상기 PCB 조립체(20), 그리고 상기 제2 하우징(30)을 체결하는 단계
를 더 포함하는,
전자 제어 유닛의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 제2 지지 부재(31)의 두께는 0.5 내지 2.5 mm인,
전자 제어 유닛의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 제2 내측 표면 처리층(32)의 두께는 0.5 내지 20μm인,
전자 제어 유닛의 제조 방법.