KR20070039124A - 인터페이스 모듈 - Google Patents

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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 기판 상의 구성 요소를 대체하기 위해, 집적 구성 요소를 갖는 인터페이스 모듈에 관한 것이며, 인터페이스 모듈의 하부면에서 연결 콘택트(6)는, 기판 상의 구성 요소의 콘택트와 동일하게 제공되도록 형성된다. 인터페이스 모듈은 베이스 모듈(100)인 어댑션 부품으로, 툴-액세스-모듈(200)인 프로토콜 컨버터 부품으로 분할된다.
집적 구성 요소, 연결 콘택트, 어댑터 캡, 베이스 모듈, 툴-액세스-모듈

Description

인터페이스 모듈{INTERFACE MODULE}
본 발명은 독립항의 전제부에 따른, 집적 구성 요소를 갖는 인터페이스 모듈에 관한 것이다.
이와 같은 인터페이스 모듈은 다양한 적용예에 사용된다. 하나의 가능성은 예컨대 제어 장치의 메모리 모듈을, 집적 구성 요소를 갖는 상기 인터페이스 모듈로 대체하는 것이다. 이 경우 이프롬(EPROM), 이이프롬(EEPROM), 플래시-메모리, 램(RAM) 등과 같은 본래의 메모리 모듈은 예컨대 에뮬레이터 프로브(ETK)를 이용해서 대체 메모리를 갖는 인터페이스 모듈로 대체된다. 상기와 같은 인터페이스 모듈은 메모리-인터페이스로서도 표현될 수 있다. 상기 메모리-인터페이스를 통해, 외부 장치인 툴-계산기(예컨대 PC)에 의한 소프트웨어-툴을 이용해서 제어 장치의 메모리 데이터에 액세스할 수 있으며, 제어 장치에서의 측정 및 적용예가 실행될 수 있다.
그러나 제어 장치의 마이크로컨트롤러도 집적 구성 요소를 갖는 인터페이스 모듈로 대체될 수 있으며, 이 경우 상기 구성 요소가 마이크로컨트롤러이다. 따라서 집적 구성 요소를 갖는 인터페이스 모듈은 마이크로컨트롤러-인터페이스로서 표현된다. 그러나 상기 표현은 앞선 실시예가 증명하는 바와 같이 사용예에 대한 제 한을 의미하지 않는다.
마이크로컨트롤러-인터페이스는 소프트웨어-툴이 마이크로컨트롤러(MCU)의 신호에 액세스할 수 있게 하는 장치들이다. 마이크로컨트롤러는 (예컨대 차량 엔진실의 제어 장치 내와 같은) 사용 지점에 구성되며, 일반적으로 제어 장치 기판 또는 프린트 회로 기판에 안착된다. 소프트웨어-툴은 외부 계산기, 툴-계산기(예컨대 PC)에서 실시된다. 이런 구성으로써 다양한 기능들이 실행될 수 있다:
- 측정 및 조절(메져먼트 및 캘리브레이션)
- 바이패스-적용(래피드-프로토타이핑)
- 에러 제거와 기능 추적 및/또는 에러 추적(디버깅과 트레이싱)
종래 기술은 제어 장치-기판과 마이크로컨트롤러 사이에 구성된 프린트 회로를 사용하는 것이다. 이를 위해 마이크로컨트롤러는 시리즈 제어 장치로부터 분리되며 어댑터 캡으로 대체된다. 어댑터 캡에는, 마이크로컨트롤러-인터페이스가 설치되며 마이크로컨트롤러-인터페이스는 프로토콜-변환을 위해서 필요한 전자 부품들, 소프트웨어-툴 또는 툴-계산기를 위해서 필요한 액세스(커넥터 또는 케이블) 및, 마이크로컨트롤러를 표준-하우징 내에 포함한다. 상기 구성과 추가의 전자 부품들에 의해, 마이크로컨트롤러-인터페이스의, 즉 인터페이스 모듈의 베이스면은 마이크로컨트롤러 자체의 면적보다 분명히 더 크다.
이는, 제어 장치-기판에서 인터페이스 모듈 하부에, 즉 마이크로컨트롤러-인터페이스 아래에 부품이 있어서는 안되기 때문에 단점이다. 또한 인터페이스 모듈이 하나의 측면 또는 복수의 측면에서, 제어 장치의 프린트 회로 기판-베이스면 또 는 기판-베이스면 위로 돌출해서는 안되는 것이 주의되어야 한다. 툴-제조자 및 제어 장치-제조자는 그 각각의 제품들의 기계적 치수를 정확하게 조정해야 한다. 이는 특히 제어 장치-전개의 시작 단계에서 부품-배치가 심하게 변경될 수 있기 때문에 어렵다. 그럼에도 불구하고, 인터페이스 모듈-전개 또는 인터페이스-전개는 가능한 일찍 시작되어야 하는데, 마이크로컨트롤러-인터페이스가 제어 장치와 동시에 사용될 수 있어야 하기 때문이다.
모놀리식 구성 형태는 추가의 단점을 나타낸다. 집적 구성 요소를 갖는 전체 인터페이스 모듈은 내장 지점에 맞게 조정되고, 전달을 위한 신호가 툴-계산기에 맞게 조정됨으로써, 분리 불가능하게 프린트 회로 내에서 실현된다. 그러나 내장 지점에 대한 조정은 기계적 구성 형태(예컨대 하우징) 및 마이크로컨트롤러의 타입에 따르는 반면, 신호의 조정은 실행된 기능에 따른다. 측정과 조절 시, 예컨대 다른 마이크로컨트롤러-기능들과 인터페이스에 대한 액세스가, 디버깅일 때 이뤄져야 한다. 따라서 제조 및 관리에 비용이 많이 드는, 많은 수의 인터페이스 모듈 변형예 또는 인터페이스-변형예가 얻어진다.
따라서, 종래 기술은 어떠한 관점에서도 최적의 결과를 제공하지 못한다. 이로써 한편으로 내장 지점에 대해서 높은 유연성을 가지며 다른 한편으로 변형예의 수를 제한할 수 있는 인터페이스 모듈을 제공할 과제가 제시된다.
본 발명은 기판의 구성 요소를 대체하기 위해, 집적 구성 요소를 갖는 인터페이스 모듈에 관한 것이며, 인터페이스 모듈의 하부면에서 연결 콘택트는 기판의 구성 요소의 콘택트와 동일하게 제공되도록 형성되고, 인터페이스 모듈은 바람직하게 베이스-모듈인 어댑션 부품으로, 또한 툴-액세스-모듈인 프로토콜 컨버터 부품으로 분할된다.
바람직하게 집적된 구성 요소(1)는 칩-스케일-패키지 기술로 베이스-모듈 내에 집적되므로, 작은 패키지가 가능해진다.
또한 바람직하게 집적 구성 요소는 베이스-모듈 내에 포함되며 베이스-모듈은 어댑터 캡을 포함하고, 집적 부품과 어댑터 캡은 볼-그리드-어레이(BGA)로서 실시된다.
바람직하게, 베이스-모듈은 어댑터 캡과 지지 기판으로 형성되며, 어댑터 캡은 어댑터 콘택트를 포함하고 지지 기판은 연결 콘택트를 가지며, 연결부, 특히 라인을 통해 지지 기판에서 어댑터 콘택트는 연결 콘택트에 연결되므로, 다양한 연결 변형예에 맞게 매우 유연하게 조정이 이뤄질 수 있다.
바람직하게 툴-액세스-모듈은 모듈 기판 및 어댑터로 형성되며, 모듈 기판과 어댑터는 어댑터-기판-콘택트에 의해서 연결된다.
또한 바람직하게, 베이스-모듈과 툴-엑세스-모듈은 플러그 콘택트 및 팁 잭에 의해서 연결되고, 어댑터 캡은 팁 잭을, 어댑터는 플러그 콘택트를 포함한다.
제1 실시예에서, 집적 구성 요소는 마이크로컨트롤러, 즉 프로세서, 특히 신호 프로세서(DSP) 등과 같은 특수한 프로세서, 또는 그 외의 지능형 부품을 포함한다.
제2 실시예에서, 집적 구성 요소는 메모리 모듈, 특히 이프롬(EPROM), 프롬(PROM), 램(RAM), 이이프롬(EEPROM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그래밍 가능한 모든 메모리를 포함한다.
따라서 본 발명에 따른 인터페이스 모듈 또는 마이크로컨트롤러-인터페이스는 인터페이스가 이를 대체하는 마이크로컨트롤러, 즉 구성 요소가 갖는 베이스면과 거의 동일한 또는 정확히 동일한 베이스면을 갖는 장점이 있다. 따라서 툴-제조자와 제어 장치-제조자 사이의 조정은 매우 간단해진다. 제어 장치-제조자는 기판-레이 아웃에 대한 제약을 받지 않는다. 임의의 높은 부품들이 마이크로컨트롤러 바로 옆에 위치할 수 있다.
또한 어댑션 부품과 프로토콜 컨버터-부품이 물리적으로 분리됨으로써, 특히 필요한 마이크로컨트롤러의 변형예의 다양성도 많이 제한된다. 표준 어댑션 부품 또는 인터페이스를 갖는 인터페이스 모듈에 의해, 제조될 제품의 수가 줄어들 수 있으며 관리 및 유지도 간단해질 수 있다. 마이크로컨트롤러로 이루어진 모든 결합 및 실시된 기능을 위해, 어댑션 부품과 프로토콜 컨버터로 이루어진 이상적인 결합이 제공될 수 있다. 이 경우 상이한 공급자로부터 모듈들이 제공될 수 있다. 모듈들은 기계적으로 신뢰성 있으며 자동차에 적합한 콘택트에 의해 연결된다.
본 발명의 실시예는 도면에 도시되며 이하의 상세한 설명에서 더 자세히 설명된다. 도면은 본 발명에 따른 인터페이스 모듈, 특히 마이크로컨트롤러-인터페이스 또는 메모리-인터페이스의 심하게 단순화된, 축적에 맞지 않는 실시예의 상이한 도면들로 구성된다. 인터페이스는 물리적으로 분리된 모듈들로 구성되며, 이들은 콘택트에 의해서 서로 삽입될 수 있다: 베이스-모듈(도면 부호 1 내지 8로 도시)은 어댑션-부품을 실현시키는 반면, 툴-액세스-모듈(도면 부호 A 내지 E로 도시)은 프로토콜 부품을 실현시킨다.
도1은 베이스-모듈의 평면도이다.
도2는 툴-액세스 모듈의 측면도이다.
도3은 베이스-모듈에 대한, 상이한 높이의 측면도이다.
도4는 인터페이스 모듈 또는 베이스-모듈의 저면도이다.
본 발명은 실시예에 의해 이하에서 더 자세히 설명된다.
본 발명에 따라, 마이크로컨트롤러-인터페이스는 2개의 로직 부품으로 관찰된다:
(1) 마이크로컨트롤러의 필요한 입/출력-핀(I/O-핀)에 접촉하는 어댑션 부품
(2) 더 긴 간격에 의해서 확실하고 신뢰성 있게 전달될 수 있도록 MCU-신호를 변환하는 프로토콜 컨버터
종래 기술에서, 이는 모놀리식 구성 형태로 실현된다. 어댑션 부품과 프로토콜 컨버터는 분리 불가능하게 프린트 회로 내에서 실현된다. 그러나 어댑션 부품은 기계적 구성 형태(예컨대 하우징) 및 마이크로컨트롤러의 형태에 따르는 반면, 프로토콜 컨버터는 실행된 기능에 따른다. 따라서, 제조 및 관리에 비용이 많이 드는, 종래 기술의 많은 수의 인터페이스-변형예가 얻어진다. 이는 베이스-모듈(100)인 어댑션 부품 및, 툴-액세스-모듈(200)로 본 발명에 따라 물리적으로 분 리됨으로써 제거되고 개선된다.
도1에는 마이크로컨트롤러-인터페이스 또는 메모리-인터페이스인 본 발명에 따른 인터페이스 모듈의 베이스-모듈(100)의 실시예가 평면도로 도시된다. 여기에 도시된 실시예에서 어댑터 캡(3)은 베이스 모듈(100)의 범위를 형성한다. 이는 모든 4개의 면들에 2열의 콘택트들을 갖는 BGA-캡(볼-그리드-어레이)이다. 비틀림에 대한 코딩을 위해서 어댑터 캡(3)의 코너핀은 생략된다.
어댑터 캡의 자유 공간 내에, 집적 구성 요소(1), 특히 마이크로컨트롤러 또는 메모리 모듈이 안착된다. 이 경우 상기 구성 요소, 특히 마이크로컨트롤러는 칩-스케일-패키지(CSP)로서 실현된다. 이는 표준-하우징, 물론 밀봉된 콘택트-레이 아웃이 작은 피치를 갖는 것과 마찬가지로 동일한 칩-다이(내부 칩-기판, 마이크로-플레이트)를 포함하는 심하게 단순화된 하우징에 관한 것이다. 따라서 작은 패키지 내에서 동일한 마이크로컨트롤러-기능성을 얻을 수 있다.
어댑터 캡(3) 및, 집적 구성 요소(1)인 마이크로컨트롤러는 볼-그리드-어레이(BGA)로서 실시되며 지지 기판(2) 상에 납땜된다. 선택적으로, 접착 방법도 사용될 수 있다.
어댑션을 위해서 필요한 모든 마이크로컨트롤러-신호들은 어댑터 캡(3)의 팁 잭(4)을 통해서 위에서부터 액세스 가능하다.
정상적으로는 특히 연속적으로 삽입되어 본 발명에 따라 대체되어야 하는 표준 구성 요소, 표준-마이크로컨트롤러 또는 표준 메모리와 마찬가지로 동일한 베이스면과 동일한 핀아웃 즉, 동일한 연결 콘택트 배치를 갖는 베이스-모듈(100)이 얻 어진다.
도2, 도3은 본 발명에 따른 인터페이스 모듈 또는 마이크로컨트롤러-인터페이스의 실시예를 측면도로 도시한다. 도3은 베이스-모듈을, 도2는 툴-액세스-모듈을 도시한다.
도3에서, 물결선 좌측 절반에는 구성 요소인 마이크로컨트롤러 자체 즉, 베이스-모듈의 내부가 도시되며, 물결선 우측 절반에는 외부에서 본 베이스-모듈(100)의 측면도가 도시된다.
도3에서, 구성 요소 즉, 마이크로컨트롤러(1)의 어댑터 콘택트(8)는 특히 BGA-콘택트로서 실시되며 지지 기판(2)에 납땜(또는 다른 식으로 연결)되고, 어댑터 캡(3)의 전방 측면에 의해서 커버된다. 어댑터 캡(3)은 캡-콘택트(5)에 의해서 마찬가지로 지지 기판(2)에 납땜된다(또는 다른 식으로 연결). 지지 기판(2)의 하부면에 베이스-모듈(100)의 콘택트들이 설치되며 이들은 표준-하우징의 마이크로컨트롤러의 핀아웃에 상응한다. 연결부, 특히 지지 기판의 라인(7)에 의해, 콘택트(6), 마이크로컨트롤러를 위한 상부면의 콘택트 및, 캡-콘택트(5)인 어댑터 콘택트(8) 사이의 접촉이 이루어진다. 따라서 상이한 구성 요소들이 상이한 접촉 지점에 대해서 문제 없이 조정될 수 있다.
이로써 인터페이스 모듈은 특히 프린트 회로 기판 기술로서, 칩-스케일-패키지 내의 IC-구성 요소(1)와 둘러싸는 어댑터 캡(3)을 갖는 것이 도시되며, 인터페이스 모듈은 표준-하우징의 IC-구성 요소의 핀아웃(6)을 하부쪽에서부터 가지며 지지 기판(2)에서 모든 IC-신호들은 칩-스케일-패키지-콘택트 또는 어댑터 콘택트(8) 및 모듈-연결 콘택트(6) 사이에서 적절하고 완전하게 와이어링되며 어댑션을 위해서 필요한 모든 신호들은 지지 기판(2)의 최상부 위치에 안내되고 어댑터 캡(3)의 콘택트(5)에 연결되어 베이스 모듈(100)의 상부면의 콘택트 부싱(4) 또는 팁 잭에 제공된다.
도2에는 툴-액세스-모듈(200)이 도시되며, 이는 베이스-모듈(100)에 설치될 수 있다. 상기 툴-액세스-모듈(200)은 전자 부품들(E)을 갖는 모듈-기판(D)으로 구성되며, 상기 부품 아래에서 기판은 어댑터-기판-콘택트(C)에 의해서 어댑터(B)에 연결된다.
툴-액세스-모듈(200)의 플러그 콘택트(A)는 베이스-모듈의 팁 잭(4)에 대한 연결부를 형성한다. 예컨대 납땜 또는 접착된 하나 또는 복수의 전자 부품들(E)을 갖는 모듈-기판(D)이 특히 프린트 회로 기판 기술로 도시되며, 상기 전자 부품은 (BGA)-어댑터(B) 상에 납땜 또는 접착되고, 상기 어댑터는 플러그 콘택트(A)에 의해서 베이스-모듈(100)의 콘택트 부싱 또는 팁 잭(4) 상에 연결될 수 있다. 이 경우 전자 부품들(E)은 특히 국부적 마이크로컨트롤러-버스를 전달 능력을 갖는 프로토콜로 프로토콜 변환하기 위해서 사용된다. 마이크로컨트롤러-버스로서, 예컨대 제이테그(JTAG), 넥서스(Nexus) 또는 AUD가 사용된다. 언급한 버스들은 캘리브레이션-램을 연결하기 위해서 사용되며, 캘리브레이션-램은 특히 듀얼-포트-램으로서 형성된다. 전달 능력을 갖는 프로토콜은 아이트리플이(IEEE) 802.3에 따른 100MBit/s-이더넷으로서 실시된다. 바람직하게는 아이트리플이(IEEE) 802.3u (100MBit/s)에 따른 프로토콜, 또는 아이트리플이(IEEE) 802.ab(1GBit/s)에 따른 프로토콜도 사용된다.
도4는 마지막으로, 본 발명에 따른 인터페이스 모듈 또는 마이크로컨트롤러-인터페이스 또는 메모리-인터페이스의 동일한 실시예를 도시한다.
베이스-모듈(100)의 지지 기판(2)은 이미 설명한 바와 같이, 구성 요소 특히 마이크로컨트롤러의 표준-하우징과 마찬가지로 동일한 핀아웃, 즉 동일한 콘택트(6) 및 거의 동일한, 또는 정확히 동일한 면적을 갖는다. 베이스-모듈은 연결-콘택트(6)에 의해서 특히 제어 장치의 프린트 회로 기판 또는 기판에 연결된다.

Claims (12)

  1. 기판 상의 구성 요소를 대체하기 위해, 집적 구성 요소를 가지며, 인터페이스 모듈의 하부면에서 연결 콘택트(6)가, 기판 상의 구성 요소의 콘택트와 동일하게 제공되도록 형성되는 인터페이스 모듈에 있어서,
    상기 인터페이스 모듈은 베이스 모듈(100)인 어댑션 부품으로, 툴-액세스-모듈(200)인 프로토콜 컨버터 부품으로 분할되는 것을 특징으로 하는 인터페이스 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 집적 구성 요소(1)는 칩-스케일-패키지 기술로 베이스 모듈에 집적되는 것을 특징으로 하는 인터페이스 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 집적 구성 요소(1)는 베이스-모듈(100) 내에 포함되며, 상기 베이스-모듈(100)은 어댑터 캡(3)을 포함하고, 집적 구성 요소(1)와 어댑터 캡(3)은 볼-그리드-어레이(BGA)로서 실시되는 것을 특징으로 하는 인터페이스 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 베이스-모듈은 어댑터 캡(3)과 지지 기판(2)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 인터페이스 모듈.
  5. 제4항에 있어서, 상기 어댑터 캡(3)은 어댑터 콘택트(8)를 포함하며, 지지 기판(2)은 연결 콘택트(6)를 갖고, 지지 기판(2) 내의 연결부(7)에 의해서 어댑터 콘택트(8)가 연결 콘택트(6)에 연결되는 것을 특징으로 하는 인터페이스 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 툴-액세스-모듈은 모듈 기판(D)과 어댑터(B)로 형성되는 것을 특징으로 하는 인터페이스 모듈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 모듈 기판(D)과 어댑터(B)는 어댑터-기판-콘택트(C)에 의해서 연결되는 것을 특징으로 하는 인터페이스 모듈.
  8. 제1항에 있어서, 상기 베이스-모듈(100)과 툴-액세스-모듈(200)은 플러그 콘택트(A)와 팁 잭(4)에 의해서 연결되는 것을 특징으로 하는 인터페이스 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 베이스-모듈(100)은 팁 잭(4)을 갖는 어댑터 캡(3)을 포함하며, 툴-액세스-모듈(200)은 플러그 콘택트(A)를 갖는 어댑터(B)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스 모듈.
  10. 제1항에 있어서, 상기 집적 구성 요소(1)는 마이크로컨트롤러인 것을 특징으로 하는 인터페이스 모듈.
  11. 제1항에 있어서, 상기 집적 구성 요소(1)는 메모리 모듈인 것을 특징으로 하는 인터페이스 모듈.
  12. 제11항에 있어서, 상기 메모리 모듈은 프로그래밍 가능한 것을 특징으로 하는 인터페이스 모듈.
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