KR102570534B1 - 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 및 이의 용접 방법 - Google Patents

전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 및 이의 용접 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리의 직류 전원을 교류 전원으로 변경하여 전기 자동차의 모터에 공급하는 인버터 등의 전력 반도체를 냉각시킬 수 있게 하는 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 및 이의 용접 방법에 관한 것으로서, (a) 내부에 냉매가 순환되는 냉각 채널이 형성될 수 있도록 일측이 개방된 개구가 형성되는 방열 모듈 하우징을 준비하는 단계; (b) 외면에 전력 반도체 칩이 실장되고, 내면이 상기 냉매와 열적으로 접촉될 수 있도록 상기 개구에 용접될 수 있는 쿨링 플레이트를 준비하는 단계; (c) 상기 방열 모듈 하우징의 상기 개구에 상기 쿨링 플레이트를 용접하여 상기 냉각 채널이 밀봉될 수 있도록 용접부를 형성하는 단계; 및 (d) 상기 용접부에서 발생될 수 있는 공극으로 인한 상기 냉매의 누출을 방지할 수 있도록 상기 용접부에 밀봉 부재를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 및 이의 용접 방법{Heat transfer module of motor controller for electric vehicle and its welding method}
본 발명은 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 및 이의 용접 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리의 직류 전원을 교류 전원으로 변경하여 전기 자동차의 모터에 공급하는 인버터 등의 전력 반도체를 냉각시킬 수 있게 하는 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 및 이의 용접 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 자동차는 배터리의 전원으로 모터를 구동시켜서 정숙하고 친환경적인 주행성을 확보하여 차세대 이동수단으로서의 역할을 담당하고 있다.
기존의 전기 자동차는 구성 부품의 발열로 인한 과열문제를 해결하기 위하여 발열 발생이 심한 구동 모터, 충전기, LDC(Low voltage DC-DC Converter), 인버터, 및 배터리 등에 라디에이터와 쿨링팬으로 구성된 쿨링 모듈을 포함하는 냉각 장치들이 적용되어 과열 현상을 방지하고 있다.
전기 자동차의 냉각장치는 별도의 열교환기인 라디에이터와 쿨링팬으로 구성된 쿨링 모듈을 이용하여 낮은 온도의 냉각수를 순환시켜 냉각시키는 수냉식과, 각 구성요소에 자체적으로 모터와 팬을 적용하여 주면의 공기 또는 바람을 강제적으로 흡입하여 냉각시키는 공랭식으로 구분되며, 통상적으로는 수냉식이 많이 적용된다.
전기 자동차의 인버터는 배터리의 직류 전원을 교류 전원으로 변경하여 전기 자동차의 모터에 공급하는 전력 반도체의 일종으로서, 작동시에 고온으로 가열되기 때문에 인버터가 설치된 모터 제어부에는 별도의 방열 모듈이 적용될 수 있다.
종래의 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈은 내부에 냉각 채널이 형성된 방열 모듈 하우징의 개구에 전력 반도체가 설치된 쿨링 플레이트를 서로 용접시켜서 냉각 채널을 밀봉한 다음, 냉각 채널에 냉매를 순환시키는 수냉식 방열 구조가 적용될 수 있었다.
그러나, 방열 모듈 하우징과 쿨링 플레이트가 용접되는 과정에서 용융된 용접부에 대량으로 미세하거나 거대한 기포가 발생되어 다양한 형태의 공극이 발생되고, 이러한 공극이 열전도도를 떨어뜨려서 이로 인하여 방열 모듈의 열교환 성능이 크게 떨어지거나 심지어 공극들을 통해 냉매가 외부로 누출되는 등 많은 문제점들이 있었다.
본 발명의 사상은, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 방열 모듈 하우징과 쿨링 플레이트를 용접한 다음, 형성된 용접부에 접착제 성분의 밀봉 부재를 형성하여 밀봉성을 향상시켜서 냉매 누출을 방지할 수 있고, 밀봉 부재의 열전도도를 추가적으로 이용하여 냉각 성능을 향상시킬 수 있으며, 접착제 성분으로 인하여 열적 및 기계적인 접합성도 확보하여 제품의 열적 기계적인 내구성을 향상시킬 수 있게 하는 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 및 이의 용접 방법을 제공함에 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 용접 방법은, (a) 내부에 냉매가 순환되는 냉각 채널이 형성될 수 있도록 일측이 개방된 개구가 형성되는 방열 모듈 하우징을 준비하는 단계; (b) 외면에 전력 반도체 칩이 실장되고, 내면이 상기 냉매와 열적으로 접촉될 수 있도록 상기 개구에 용접될 수 있는 쿨링 플레이트를 준비하는 단계; (c) 상기 방열 모듈 하우징의 상기 개구에 상기 쿨링 플레이트를 용접하여 상기 냉각 채널이 밀봉될 수 있도록 용접부를 형성하는 단계; 및 (d) 상기 용접부에서 발생될 수 있는 공극으로 인한 상기 냉매의 누출을 방지할 수 있도록 상기 용접부에 밀봉 부재를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 (a) 단계에서, 상기 방열 모듈 하우징은, 다이캐스팅으로 제조될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 (a) 단계에서, 상기 방열 모듈 하우징은, 전면에 냉매 유입구와 냉매 배출구가 형성되고, 상기 냉매 유입구로부터 유입된 상기 냉매가 순환되어 상기 냉매 배출구로 배출될 수 있도록 테두리에 덕트부가 형성되고, 상기 개구는 상기 덕트부의 좌측면 및 우측면에 각각 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 (b) 단계에서, 상기 쿨링 플레이트는, 단조로 제조될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 (b) 단계에서, 상기 쿨링 플레이트는, 외면에 상기 전력 반도체 칩이 실장될 수 있는 칩 실장부가 형성되고, 내면에 상기 방열 모듈 하우징의 상기 냉각 채널 방향으로 돌출되는 복수개의 방열핀이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 (c) 단계에서, 상기 방열 모듈 하우징의 상기 개구에 상기 쿨링 플레이트를 레이저 용접할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 (d) 단계에서, 상기 밀봉 부재는, 상기 용접부의 상면에 도포될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 (d) 단계에서, 상기 밀봉 부재는, 상기 용접부의 일부분을 절삭하여 형성된 절삭홈에 충전될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 (d) 단계에서, 상기 밀봉 부재는, 상기 방열 모듈 하우징의 상기 개구에 형성된 개구측 수용홈과 상기 쿨링 플레이트에 형성된 플레이트측 수용홈 사이 공간에 충전될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 (d) 단계에서, 상기 밀봉 부재는, 상기 용접부의 일부분과, 상기 방열 모듈 하우징의 일부분 및 상기 쿨링 플레이트의 일부분을 절삭하여 상기 용접부의 폭 보다 넓게 형성된 확폭형 절삭홈에 충전될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 (d) 단계에서, 상기 밀봉 부재는, 접착제(adhesive) 재질일 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈은, 내부에 냉매가 순환되는 냉각 채널이 형성될 수 있도록 일측이 개방된 개구가 형성되는 방열 모듈 하우징; 외면에 전력 반도체 칩이 실장되고, 내면이 상기 냉매와 열적으로 접촉될 수 있도록 상기 개구에 설치되는 쿨링 플레이트; 상기 냉각 채널이 밀봉될 수 있도록 상기 방열 모듈 하우징의 상기 개구와 상기 쿨링 플레이트 사이에 형성되는 용접부; 및 상기 용접부에서 발생될 수 있는 공극으로 인한 상기 냉매의 누출을 방지할 수 있도록 상기 용접부에 형성되는 밀봉 부재;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 밀봉 부재는, 상기 용접부의 상면에 도포될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 밀봉 부재는, 상기 용접부의 일부분을 절삭하여 형성된 절삭홈에 충전될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 밀봉 부재는, 상기 방열 모듈 하우징의 상기 개구에 형성된 개구측 수용홈과 상기 쿨링 플레이트에 형성된 플레이트측 수용홈 사이 공간에 충전될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 방열 모듈 하우징은, 전면에 냉매 유입구와 냉매 배출구가 형성되는 하우징 몸체; 및 상기 냉매 유입구로부터 유입된 상기 냉매가 순환되어 상기 냉매 배출구로 배출될 수 있도록 상기 하우징 몸체의 테두리에 형성되고, 좌측면 및 우측면에 각각 상기 개구가 형성되는 덕트부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 쿨링 플레이트는, 플레이트 몸체; 상기 플레이트 몸체의 외면에 형성되고 상기 전력 반도체 칩이 실장되는 칩 실장부; 및 상기 플레이트 몸체의 내면에 형성되고, 상기 방열 모듈 하우징의 상기 냉각 채널 방향으로 돌출되는 복수개의 방열핀;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 칩 실장부는 상기 전력 반도체 칩의 발열시 휨현상을 방지할 수 있도록 상기 플레이트 몸체의 표면으로부터 제 1 두께로 돌출되게 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 방열 모듈 하우징과 쿨링 플레이트를 용접한 다음, 형성된 용접부에 접착제 성분의 밀봉 부재를 형성하여 밀봉성을 향상시켜서 냉매 누출을 방지할 수 있고, 밀봉 부재의 열전도도를 추가적으로 이용하여 냉각 성능을 향상시킬 수 있으며, 접착제 성분으로 인하여 열적 및 기계적인 접합성도 확보하여 제품의 열적 기계적인 내구성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈을 나타내는 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈을 나타내는 저면 사시도이다.
도 3은 도 1의 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈의 III-III 절단면을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈을 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈의 용접부 및 밀봉 부재를 형성하는 과정의 일례를 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 6은 도 3의 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈의 용접부 및 밀봉 부재를 형성하는 과정의 다른 일례를 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 7은 도 3의 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈의 용접부 및 밀봉 부재를 형성하는 과정의 또 다른 일례를 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 8은 도 3의 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈의 용접부 및 밀봉 부재를 형성하는 과정의 또 다른 일례를 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈의 용접 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 및 이의 용접 방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈(100)을 나타내는 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈(100)을 나타내는 저면 사시도이고, 도 3은 도 1의 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈(100)의 III-III 절단면을 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 1의 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈(100)을 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈(100)은, 크게 방열 모듈 하우징(10)와, 쿨링 플레이트(20)와, 용접부(30) 및 밀봉 부재(40)를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 방열 모듈 하우징(10)은, 내부에 냉매가 순환되는 냉각 채널(C)이 형성될 수 있도록 일측이 개방된 개구(10a)가 형성되는 전체적으로 박스 형태의 열전도성 재질의 통형 구조체일 수 있다.
이러한, 상기 방열 모듈 하우징(10)은 비교적 3차원적으로 복잡한 구조로서, 원가를 절감하고, 복잡한 구조에 적합할 수 있도록 알루미늄 성분의 모재를 다이캐스팅 방법으로 성형할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 방열 모듈 하우징(10)은, 전면에 냉매가 유입될 수 있는 냉매 유입구(11a)와 냉매가 배출될 수 있는 냉매 배출구(11b)가 형성되는 하우징 몸체(11) 및 상기 냉매 유입구(11a)로부터 유입된 상기 냉매가 순환되어 상기 냉매 배출구(11b)로 배출될 수 있도록 상기 하우징 몸체(11)의 테두리에 형성되고, 좌측면 및 우측면에 각각 상기 개구(10a)가 형성되는 덕트부(12)를 포함할 수 있다.
그러나, 이러한 상기 방열 모듈 하우징(10)의 형상이나 제조 방법 등은 도면에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 전체적으로 사각 박스 형태 이외에도 다각 박스나, 링형 또는 원통형 등 매우 다양한 3차원적인 통체가 다양한 방법으로 제조될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 쿨링 플레이트(20)는, 외면에 인버터 등 전력 반도체 칩이 실장되고, 내면이 상기 냉매와 열적으로 접촉될 수 있도록 상기 개구(10a)에 설치될 수 있는 전체적으로 판형상인 열전도성 재질의 구조체일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 쿨링 플레이트(20)는, 전체적으로 외면과 내면이 모두 평평한 판형상의 플레이트 몸체(21)와, 상기 플레이트 몸체(21)의 외면에 형성되고 상기 전력 반도체 칩이 실장되는 칩 실장부(22) 및 상기 플레이트 몸체(21)의 내면에 형성되고, 상기 방열 모듈 하우징(10)의 상기 냉각 채널(C) 방향으로 돌출되는 복수개의 방열핀(23)을 포함할 수 있다.
여기서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 칩 실장부(22)는 상기 전력 반도체 칩의 발열시 휨현상을 방지할 수 있도록 상기 플레이트 몸체(21)의 표면으로부터 제 1 두께(T1)로 돌출되게 형성될 수 있다.
따라서, 상기 칩 실장부(22)에 실장된 상기 전력 반도체 칩은 고온으로 발열시 상대적으로 상기 플레이트 몸체(21)의 두께가 얇아서 상기 칩 실장부(22) 대신 상기 플레이트 몸체(21)로 휨현상을 유도할 수 있고, 이로 인하여 상기 칩 실장부(22)의 휨현상을 최대한 억제할 수 있기 때문에 상기 전력 반도체의 접촉 불량이나 이탈 현상을 방지할 수 있다.
이러한, 상기 쿨링 플레이트(20)는 비교적 판상 형상으로 단순한 구조로서, 원가를 절감하면서도 동시에 열전달 성능을 향상시킬 수 있도록 알루미늄 성분의 모재를 단조 방법으로 성형할 수 있다.
그러나, 이러한 상기 쿨링 플레이트(20)의 형상이나 제조 방법 등은 도면에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 전체적으로 사각판 형태 이외에도 다각판이나, 원판, 타원판 등 매우 다양한 형태로 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 용접부(30)는, 상기 냉각 채널(C)이 밀봉될 수 있도록 상기 방열 모듈 하우징(10)의 상기 개구(10a)와 상기 쿨링 플레이트(20) 사이에 레이저 용접 등의 용접에 의해 형성되는 일종의 용접 비드의 일종일 수 있다.
이러한 상기 용접부(30)는 알루미늄 성분이 용융되었다가 응고되는 과정에서 필연적으로 내부에 미세 기포로 인한 공극이 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈(100)은, 상기 용접부(30)에서 발생될 수 있는 공극으로 인한 상기 냉매의 누출을 방지할 수 있도록 상기 용접부(30)에 형성되는 상기 밀봉 부재(40)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 밀봉 부재(40)는 휘발성 유기 용제와 결합되어 휘발 또는 가열후 경화될 수 있는 고분자성 접착제(adhesive) 재질이 적용될 수 있다. 그러나, 이에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 매우 다양한 접착제 재질이 적용될 수 있다.
이러한 상기 용접부(30)와 상기 밀봉 부재(40)는 경제성을 고려하여 다양한 방식으로 형성될 수 있는 것으로서, 이하 도면에서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5는 도 3의 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈(100)의 용접부(30) 및 밀봉 부재(40)를 형성하는 과정의 일례를 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
먼저, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 하우징 몸체(11)와 상기 플레이트 몸체(21)를 서로 접촉시킨 후, 레이저 용접으로 상기 용접부(30)를 형성한 다음, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 용접부(30)의 상면에 상기 밀봉 부재(40)를 도포할 수 있다.
여기서, 이러한 상기 밀봉 부재(40)의 폭은 상기 용접부(30)의 폭 보다 넓게 도포되어 상기 용접부(30)의 공극으로 인한 상기 냉매의 누출을 원천적으로 방지할 수 있다.
도 6은 도 3의 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈(100)의 용접부(30) 및 밀봉 부재(40)를 형성하는 과정의 다른 일례를 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
먼저, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 하우징 몸체(11)와 상기 플레이트 몸체(21)를 서로 접촉시킨 후, 레이저 용접으로 상기 용접부(30)를 형성한 다음, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 용접부(30)의 일부분을 절삭하여 절삭홈(H1)을 형성하고, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 절삭홈(H1)에 상기 밀봉 부재(40)를 충전할 수 있다.
여기서, 이러한 상기 절삭홈(H1)의 깊이를 충분히 깊게 형성하여 상기 용접부(30)의 공극으로 인한 상기 냉매의 누출을 원천적으로 방지할 수 있다.
도 7은 도 3의 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈(100)의 용접부(30) 및 밀봉 부재(40)를 형성하는 과정의 또 다른 일례를 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 방열 모듈 하우징(10)의 상기 개구(10a)에 미리 형성된 개구측 수용홈(H2)을 갖는 상기 하우징 몸체(11)와, 상기 쿨링 플레이트(20)에 미리 형성된 플레이트측 수용홈(H3)을 갖는 상기 플레이트 몸체(21)를 서로 접촉시킨 후, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 레이저 용접으로 상기 용접부(30)를 형성한 다음, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 개구측 수용홈(H2)과, 상기 플레이트측 수용홈(H3) 사이 공간에 상기 밀봉 부재(40)를 충전할 수 있다.
여기서, 이러한 상기 밀봉 부재(40)의 폭과 깊이를 충분히 형성하여 상기 용접부(30)의 공극으로 인한 상기 냉매의 누출을 원천적으로 방지할 수 있다.
그러므로, 상기 방열 모듈 하우징(10)과 상기 쿨링 플레이트(20)를 용접한 다음, 형성된 상기 용접부(30)에 접착제 성분의 상기 밀봉 부재(40)를 형성하여 밀봉성을 향상시켜서 냉매 누출을 방지할 수 있고, 상기 밀봉 부재(40)의 열전도도를 추가적으로 이용하여 냉각 성능을 향상시킬 수 있으며, 접착제 성분으로 인하여 열적 및 기계적인 접합성도 확보하여 제품의 열적 기계적인 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 도 3의 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈(100)의 용접부(30) 및 밀봉 부재(40)를 형성하는 과정의 또 다른 일례를 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 하우징 몸체(11)와 상기 플레이트 몸체(21)를 서로 접촉시킨 후, 레이저 용접으로 상기 용접부(30)를 형성한 다음, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 용접부(30)의 일부분과, 상기 하우징 몸체(11)의 일부분 및 상기 플레이트 몸체(21)의 일부분을 절삭하여 상기 용접부(30)의 폭 보다 넓게 형성된 확폭형 절삭홈(H4)을 형성하고, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 확폭형 절삭홈(H4)에 상기 밀봉 부재(40)를 충전할 수 있다.
여기서, 이러한 상기 확폭형 절삭홈(H4)의 폭을 충분히 넓게 형성하여 상기 용접부(30)의 공극으로 인한 상기 냉매의 누출을 원천적으로 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈(100)의 용접 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈(100)의 용접 방법은, (a) 내부에 냉매가 순환되는 냉각 채널(C)이 형성될 수 있도록 일측이 개방된 개구(10a)가 형성되는 방열 모듈 하우징(10)을 준비하는 단계와, (b) 외면에 전력 반도체 칩이 실장되고, 내면이 상기 냉매와 열적으로 접촉될 수 있도록 상기 개구(10a)에 용접될 수 있는 쿨링 플레이트(20)를 준비하는 단계와, (c) 상기 방열 모듈 하우징(10)의 상기 개구(10a)에 상기 쿨링 플레이트(20)를 용접하여 상기 냉각 채널(C)이 밀봉될 수 있도록 용접부(30)를 형성하는 단계 및 (d) 상기 용접부(30)에서 발생될 수 있는 공극으로 인한 상기 냉매의 누출을 방지할 수 있도록 상기 용접부(30)에 밀봉 부재(40)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 (a) 단계에서, 상기 방열 모듈 하우징(10)은, 다이캐스팅으로 제조될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 (a) 단계에서, 상기 방열 모듈 하우징(10)은, 전면에 냉매 유입구(11a)와 냉매 배출구(11b)가 형성되고, 상기 냉매 유입구(11a)로부터 유입된 상기 냉매가 순환되어 상기 냉매 배출구(11b)로 배출될 수 있도록 테두리에 덕트부(12)가 형성되고, 상기 개구(10a)는 상기 덕트부(12)의 좌측면 및 우측면에 각각 형성될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 (b) 단계에서, 상기 쿨링 플레이트(20)는, 단조로 제조될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 (b) 단계에서, 상기 쿨링 플레이트(20)는, 외면에 상기 전력 반도체 칩이 실장될 수 있는 칩 실장부(22)가 형성되고, 내면에 상기 방열 모듈 하우징(10)의 상기 냉각 채널(C) 방향으로 돌출되는 복수개의 방열핀(23)들이 형성될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 (c) 단계에서, 상기 방열 모듈 하우징(10)의 상기 개구(10a)에 상기 쿨링 플레이트(20)를 레이저 용접할 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 (d) 단계에서, 상기 밀봉 부재(40)는, 상기 용접부(30)의 상면에 도포될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 (d) 단계에서, 상기 밀봉 부재(40)는, 상기 용접부(30)의 일부분을 절삭하여 형성된 절삭홈(H1)에 충전될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 (d) 단계에서, 상기 밀봉 부재(40)는, 상기 방열 모듈 하우징(10)의 상기 개구(10a)에 형성된 개구측 수용홈(H2) 또는 상기 쿨링 플레이트(20)에 형성된 플레이트측 수용홈(H3) 사이 공간에 충전될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 (d) 단계에서, 상기 밀봉 부재(40)는, 접착제(adhesive) 재질일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 방열 모듈 하우징
10a: 개구
C: 냉각 채널
11: 하우징 몸체
11a: 냉매 유입구
11b: 냉매 배출구
12: 덕트부
20: 쿨링 플레이트
21: 플레이트 몸체
22: 칩 실장부
23: 방열핀
T1: 제 1 두께
30: 용접부
40: 밀봉 부재
H1: 절삭홈
H2: 개구측 수용홈
H3: 플레이트측 수용홈
H4: 확폭형 절삭홈
100: 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈

Claims (18)

  1. (a) 내부에 냉매가 순환되는 냉각 채널이 형성될 수 있도록 일측이 개방된 개구가 형성되는 방열 모듈 하우징을 준비하는 단계;
    (b) 외면에 전력 반도체 칩이 실장되고, 내면이 상기 냉매와 열적으로 접촉될 수 있도록 상기 개구에 용접될 수 있는 쿨링 플레이트를 준비하는 단계;
    (c) 상기 방열 모듈 하우징의 상기 개구에 상기 쿨링 플레이트를 용접하여 상기 냉각 채널이 밀봉될 수 있도록 상기 방열 모듈 하우징과 상기 쿨링 플레이트 각각에 용착되어 접합되는 용접부를 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 용접부에서 발생될 수 있는 공극으로 인한 상기 냉매의 누출을 방지할 수 있도록 상기 용접부에 밀봉 부재를 형성하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 (d) 단계에서,
    상기 밀봉 부재는,
    상기 용접부의 일부분과, 상기 방열 모듈 하우징의 일부분 및 상기 쿨링 플레이트의 일부분을 절삭하여 상기 용접부의 폭 보다 넓게 형성된 확폭형 절삭홈에 충전되고,
    적어도 일부분이 상기 방열 모듈 하우징과 접합되고, 다른 부분이 상기 쿨링 플레이트와 접합되고, 또 다른 부분이 상기 용접부와 접합되며,
    열적 및 기계적인 접합성을 확보하여 제품의 열적 기계적인 내구성을 향상시킬 수 있고, 열전도도를 이용하여 냉각 성능을 향상시킬 수 있도록, 적어도 일부분이 상기 방열 모듈 하우징의 외부로 노출되어 형성되는, 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 용접 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 방열 모듈 하우징은, 다이캐스팅으로 제조되는, 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 용접 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 방열 모듈 하우징은, 전면에 냉매 유입구와 냉매 배출구가 형성되고, 상기 냉매 유입구로부터 유입된 상기 냉매가 순환되어 상기 냉매 배출구로 배출될 수 있도록 테두리에 덕트부가 형성되고, 상기 개구는 상기 덕트부의 좌측면 및 우측면에 각각 형성되는, 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 용접 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 상기 쿨링 플레이트는, 단조로 제조되는, 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 용접 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 상기 쿨링 플레이트는, 외면에 상기 전력 반도체 칩이 실장될 수 있는 칩 실장부가 형성되고, 내면에 상기 방열 모듈 하우징의 상기 냉각 채널 방향으로 돌출되는 복수개의 방열핀이 형성되는, 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 용접 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 방열 모듈 하우징의 상기 개구에 상기 쿨링 플레이트를 레이저 용접하는, 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 용접 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서, 상기 밀봉 부재는, 상기 용접부의 상면에 도포되는, 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 용접 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서, 상기 밀봉 부재는, 접착제(adhesive) 재질인, 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈 용접 방법.
  12. 내부에 냉매가 순환되는 냉각 채널이 형성될 수 있도록 일측이 개방된 개구가 형성되는 방열 모듈 하우징;
    외면에 전력 반도체 칩이 실장되고, 내면이 상기 냉매와 열적으로 접촉될 수 있도록 상기 개구에 설치되는 쿨링 플레이트;
    상기 냉각 채널이 밀봉될 수 있도록 상기 방열 모듈 하우징의 상기 개구와 상기 쿨링 플레이트 사이에 각각에 용착되어 접합되는 용접부; 및
    상기 용접부에서 발생될 수 있는 공극으로 인한 상기 냉매의 누출을 방지할 수 있도록 상기 용접부에 형성되는 밀봉 부재;
    를 포함하며,
    상기 용접부의 일부분과, 상기 하우징 몸체의 일부분 및 상기 플레이트 몸체의 일부분을 절삭하여 상기 용접부의 폭보다 넓게 형성된 확폭형 절삭홈을 형성하고,
    상기 밀봉 부재는,
    상기 확폭형 절삭홈에 충전되어, 적어도 일부분이 상기 방열 모듈 하우징과 접합되고, 다른 부분이 상기 쿨링 플레이트와 접합되고, 또 다른 부분이 상기 용접부와 접합되고,
    열적 및 기계적인 접합성을 확보하여 제품의 열적 기계적인 내구성을 향상시킬 수 있고, 열전도도를 이용하여 냉각 성능을 향상시킬 수 있도록, 적어도 일부분이 상기 방열모듈 하우징의 외부로 노출되어 형성되는, 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는, 상기 용접부의 상면에 도포되는, 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 방열 모듈 하우징은,
    전면에 냉매 유입구와 냉매 배출구가 형성되는 하우징 몸체; 및
    상기 냉매 유입구로부터 유입된 상기 냉매가 순환되어 상기 냉매 배출구로 배출될 수 있도록 상기 하우징 몸체의 테두리에 형성되고, 좌측면 및 우측면에 각각 상기 개구가 형성되는 덕트부;
    를 포함하는, 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 쿨링 플레이트는,
    플레이트 몸체;
    상기 플레이트 몸체의 외면에 형성되고 상기 전력 반도체 칩이 실장되는 칩 실장부; 및
    상기 플레이트 몸체의 내면에 형성되고, 상기 방열 모듈 하우징의 상기 냉각 채널 방향으로 돌출되는 복수개의 방열핀;
    을 포함하는, 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 칩 실장부는 상기 전력 반도체 칩의 발열시 휨현상을 방지할 수 있도록 상기 플레이트 몸체의 표면으로부터 제 1 두께로 돌출되게 형성되는, 전기 자동차용 모터 제어부의 방열 모듈.
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