KR20130128410A - 컨트롤 모듈 및 컨트롤 모듈의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 인쇄 회로 기판의 하나 이상의 평면 상에 배열되는 스트립 도체들과 하나 이상의 강성, 비가요성 스트립 도체 섹션을 구비하여 전기 연결 시스템의 기본 캐리어로서 제공되는 인쇄 회로 기판과, 인쇄 회로 기판의 스트립 도체들과 전기 접촉되고 전기 컴포넌트들을 구비한 전자 제어 회로와, 제어 회로를 보호하기 위해 제공되어 적어도 전자 제어 회로의 일부분 위쪽에 배치되고 인쇄 회로 기판의 제 1 측면에 대해 평행하게 정렬된 평면 접촉 영역으로 인쇄 회로 기판의 제 1 측면 상에 기밀하게 안착되는 냄비형 덮개 부재를 포함하는 컨트롤 모듈, 특히 변속기 컨트롤 모듈에 관한 것이며, 전자 제어 회로의 적어도 일부분은 덮개 부재와 인쇄 회로 기판 사이에 형성되는 하우징 내부 챔버 내에 보호되는 방식으로 배열되고, 인쇄 회로 기판의 전기 접점들은 덮개 부재에 의해 덮이는 하우징 내부 챔버의 외부에서 컨트롤 모듈의 전기 컴포넌트들의 접촉을 위해 제공된다. 본 발명에 따라서, 전자 제어 회로의 적어도 일부분은 하우징 내부 챔버 내에 배치되는 캐리어 기판 상에 배열되고, 캐리어 기판은 인쇄 회로 기판의 스트립 도체들 또는 접점면들과 전기 접촉되며, 전기 컴포넌트들 및 캐리어 기판 위쪽의 하우징 내부 챔버 내로 유동성 물질이 충전된다.

Description

컨트롤 모듈 및 컨트롤 모듈의 제조 방법{CONTROL MODULE AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 독립 청구항 제 1 항의 전제부의 특징들을 포함하는 컨트롤 모듈과, 이 컨트롤 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
변속기 제어에서, 액추에이터들, 센서들, 커넥터 부재들 또는 서보 모터들과 제어 장치를 전기 접촉하기 위해 제공되는 기본 캐리어와 전자 제어 장치를 통합하여 모듈 유닛을 형성하는 컨트롤 모듈들은 공지되어 있다. 공지된 변속기 컨트롤 모듈들은 종종 기본 캐리어로서, 전기 연결부들을 표시하기 위한 금속 리드 프레임 부재들이 고정되어 있는 플라스틱 캐리어를 포함한다. 상기 변속기 컨트롤 모듈은 예컨대 DE 101 61 230 A1에 공지되어 있다. 변속기 컨트롤 모듈에는 예컨대 DE 196 40 466 B4에 공지되어 있는 것과 같은 제어 장치가 배치될 수 있다. 이 경우, 제어 회로는 폐쇄된 금속 하우징 내에서 캐리어 기판 상에 배열되고, 유리 부싱들 내 접점 핀들을 통해 기본 캐리어의 리드 프레임 부재들과 접촉된다. 리드 프레임 부재들을 기반으로 하는 기본 캐리어를 이용하는 상기 컨트롤 모듈들 외에도, 액추에이터들, 센서들 및 커넥터 부재들의 접촉을 위해 기본 캐리어에 고정되는 배선을 이용하는 변속기 컨트롤 모듈들도 공지되어 있다. 상기 변속기 컨트롤 모듈은 예컨대 WO 2005/044632 A1에서 제시된다.
앞서 설명한 공지된 컨트롤 모듈들 이외에, 최근 몇 년간, 제어 장치의 전자 회로 부재와 모듈의 다양한 전기 컴포넌트들 사이의 접촉을 위해 가요성 도체 필름을 이용하는 추가 타입들도 개발되었다. 상기 유형의 변속기 컨트롤 모듈들은 EP 1 831 055 B1과 DE 10 2005 002 813 B4에 개시되어 있다. 그러나 가요성 도체 필름들은 비교적 고가이다. 또한, 도체 필름의 지지 및 보호를 위해, 그리고 제어 장치와 도체 필름 간의 밀봉을 위해 상당한 비용이 요구된다.
최근에, 기본 캐리어로서 FR4를 기반으로 하는 종래의 강성 또는 강성-가요성 인쇄 회로 기판 또는 전기 연결 시스템의 기본 캐리어보다 더 고급인 캐리어를 이용하는 변속기 컨트롤 모듈들이 개발되었다. 이 경우, 전기 연결부들은 바람직하게는 인쇄 회로 기판의 다수의 평면에서 스트립 도체들을 통해 안내되며, 이는 하나의 배선 평면만을 포함하는 가요성 도체 필름에 비해 큰 장점을 갖는다. 예컨대 EP 1 116 422 B1에 공지되어 있고 상부에 배열되는 전자 제어 회로를 포함하는 다층 인쇄 회로 기판을 폐쇄된 금속 하우징 내에 배치하는 전형적인 제어 장치들과는 달리, 더욱 새로운 변속기 컨트롤 모듈들이 금속 또는 플라스틱 하우징 부재들에 의해 보호되는 영역 외부에서도 모듈의 기본 캐리어로서 종래의 인쇄 회로 기판을 이용한다. 이러한 모듈들은 저렴하며 양호하게 제어되는 인쇄 회로 기판 기술의 이용으로 인해 특히 경제적으로 제조될 수 있다. 이러한 변속기 컨트롤 모듈은 예컨대 DE 10 2007 029 913 A1에 공지되었다. 변속기 컨트롤 모듈들이 변속기 내에 장착되고 변속기 내에서 변속기 유체에 노출되기 때문에, 기본 캐리어를 형성하는 인쇄 회로 기판의 부분들도 침식성 변속기 유체에 노출된다. 변속기 유체 내에서 전기 연결 시스템의 캐리어로서 종래의 인쇄 회로 기판들의 이용은 새로운 구성 및 연결 컨셉을 필요로 한다.
본 발명의 과제는, 전기 컴포넌트들 및 캐리어 기판 위쪽에 위치하는 하우징 내부 챔버 내에 유동성 물질을 채움으로써, 하우징 내부 챔버 내 변속기 오일의 침투와 전기 컴포넌트들의 손상을 최대한 방지하는 것이다.
본 발명에 따르는 컨트롤 모듈은 DE 10 2007 029 913 A1에 공지되어 있고 기본 캐리어로서 인쇄 회로 기판의 하나 이상의 평면 상에 배열되는 스트립 도체들을 포함하는 인쇄 회로 기판을 이용하는 변속기 컨트롤 모듈들의 타입을 기초로 한다. 바람직하게는 다층 인쇄 회로 기판들이 이용된다. 인쇄 회로 기판은 완전하게 강성일 수 있거나, 또는 강성, 비가요성 스트립 도체 섹션들 이외에 가요성 영역들도 포함할 수 있다. 이산 전기 컴포넌트들을 포함하는 전자 제어 회로는 인쇄 회로 기판의 스트립 도체들과 접촉된다. 제어 회로의 보호를 위해 냄비형 덮개 부재가 제공되고, 이 덮개 부재는 전자 제어 회로 위쪽에 배치되며, 평면의 접촉 영역을 구비하여 인쇄 회로 기판의 제 1 측면에 대해 평행하게 정렬되는 플랜지형 칼라부를 이용하여 인쇄 회로 기판의 제 1 측면 상에 기밀하게 안착된다. 전자 제어 회로는 덮개 부재와 인쇄 회로 기판 사이의 하우징 내부 챔버 내에 보호되는 방식으로 배열된다. 덮개 부재에 의해 덮이는 하우징 내부 챔버의 외부에서 인쇄 회로 기판은 컨트롤 모듈의 전기 컴포넌트들, 예컨대 커넥터들, 센서들 및 액추에이터들의 접촉을 위한 접점들을 포함한다.
바람직하게는, 전자 제어 회로의 적어도 일부분, 그러나 특히 전체의 전자 제어 회로가, 인쇄 회로 기판과 독립되어 제조되고 검사될 수 있는 캐리어 기판 상에 장착된다. 예컨대 세라믹 캐리어 기판, LTCC(저온 동시소성 세라믹) 기판 또는 마이크로 인쇄 회로 기판이 고려될 수 있으며, 제어 회로에 속하는 전기 컴포넌트들의 전기 접촉은 스트립 도체들과 캐리어 기판의 접점들에 의해 형성된다. 이 경우, 접촉은 모듈의 인쇄 회로 기판 상에서보다 구조적으로 더욱 좁은 래스터 및 더욱 작은 치수로 실시될 수 있다. 특히, 접촉이 캐리어 기판의 다수의 층을 통해 안내되는 다층 기판, 예컨대 세라믹 다층 기판이 이용될 수도 있다. 따라서, 사용하기 쉬운 캐리어 기판 상에 형성된 전자 회로는 모듈의 상대적으로 큰 인쇄 회로 기판과 독립되어 제조되고 검사될 수 있다. 상부에 회로가 장착된 캐리어 기판은 인쇄 회로 기판의 스트립 도체들과 간단한 방식으로 접촉될 수 있다. 이를 위해, 예컨대, 인쇄 회로 기판의 제 1 측면 상의 스트립 도체들 또는 접점면들과 캐리어 기판 상의 접점 위치들을 접촉시키는 본딩 와이어들이 고려된다. 그러나 캐리어 기판은 하부 면 상의 납땜 접점들을 이용하여 인쇄 회로 기판의 스트립 도체들 또는 접점면들에 직접 납땜될 수 있다. 따라서, 회로를 포함하는 캐리어 기판은 냄비형 덮개 부재와 인쇄 회로 기판 사이의 하우징 내부 챔버 내에 보호되는 방식으로 배치된다.
하우징 내부 챔버 내 변속기 유체의 침투와 전기 컴포넌트들의 손상을 최대한 확실하게 방지하도록 하기 위해, 전기 컴포넌트들 및 캐리어 기판 위쪽의 하우징 내부 챔버는 유동성 물질로 채워진다. 기밀한 하우징 내부 챔버 내에서 인쇄 회로 기판과 캐리어 기판의 접촉, 및 인쇄 회로 기판의 스트립 도체들을 통한 전기 연결의 유도를 통해, 칩과 변속기 유체, 예컨대 침식성 오일에 대한 양호한 보호가 보장된다.
본 발명의 바람직한 실시 및 개선은 종속 청구항들에 제시된 조치들을 통해 가능해진다.
따라서, 특히 바람직하게는, 유동성 물질이 캐리어 기판 및 전기 컴포넌트들에 의해 점유되지 않은 하우징 내부 챔버의 부분들을 대부분 채우며, 바람직하게는 완전하게 채운다. 이 경우, 변속기 유체가 하우징 내부 챔버 내로 침투할 수 없을 뿐만 아니라, 유동성 물질을 통해서는 캐리어 기판 상에 배치되는 컴포넌트들과 덮개 부재 사이에 열 전도성 접촉도 형성된다.
유동성 물질은 바람직하게는 변속기 컨트롤 모듈의 제조 후에, 그리고 회로 기능의 검사 후에, 덮개 부재에, 또는 인쇄 회로 기판에 제공되는 하나 이상의 개구부를 통해 충전될 수 있다. 물론, 다수의 개구부도 가능하다. 이어서 개구부는 밀폐 부재로 밀폐될 수 있다. 또한, 유동성 물질은 충전 시 우선은 액상 물질이고 이후 경화 물질일 수도 있다. 특히 열 전도성 물질이 고려될 수도 있다. 바람직하게는 열 전도성 액체 또는 열 전도성 겔이 사용된다. 또한, 개구부는, 덮개 부재와 인쇄 회로 기판 사이에 연결부를 형성할 경우 열의 공급 시 하우징 내부 챔버와 대기 사이에 공기 교환이 이루어질 수 있고 덮개 부재의 파손 이탈이 방지된다는 장점을 갖는다.
열 방출의 향상을 위해, 덮개 부재 위쪽에, 덮개 부재와 직접 또는 간접적으로 열 전도 방식으로 접촉하는 히트 싱크가 배치될 수 있다. 상기 히트 싱크는 컨트롤 모듈 본체의 부분일 수도 있다.
밀폐될 수 있는 개구부는 특히 간단하게 덮개 부재에 제공될 수 있고 밀폐 부재로서 압입되는, 특히 구상인 인서트로 밀폐될 수 있다. 이는 특히 바람직하게는 금속 덮개 부재와 조합된다. 덮개 부재는 플라스틱 부재로서 형성될 수도 있다.
일 실시예에 따라, 밀폐 가능한 개구부는 중앙 관통 홈부를 구비한 관통 연결부의 형태로 인쇄 회로 기판에 제공된다. 상기 관통 연결부는 바람직하게는 인쇄 회로 기판의 제조 시 계획에 직접 포함될 수 있으며, 이는 추가 비용을 요구하지 않는다. 밀폐 부재는 열 전도성 물질의 충전 후에 간단한 방식으로 땜납의 형태로 중앙 관통 홈부 내로 삽입될 수 있다.
바람직한 실시예에 따라, 금속 기초판은 덮개 부재로부터 떨어진 인쇄 회로 기판의 제 2 측면 상에 제공된다. 그 다음 캐리어 기판은 인쇄 회로 기판에 제공되는 홈부의 내부에서 열 방출의 향상을 위해 금속 기초판 상에 제공될 수 있다. 이 경우, 전기 컴포넌트들에 의해 캐리어 기판 상에서 생성되는 열은 추가로 캐리어 기판을 통해 금속 기초판으로 방출된다.
또한, 하기 단계들을 포함하는 컨트롤 모듈의 제조 방법이 바람직하다.
- 전자 제어 회로를 구비한 캐리어 기판을 준비하는 단계,
- 인쇄 회로 기판 상에 캐리어 기판을 제공하거나, 또는 인쇄 회로 기판의 홈부 내부에서 인쇄 회로 기판과 연결된 금속 기초판 상에 캐리어 기판을 제공하는 단계,
- 캐리어 기판 상의 전자 제어 회로와 인쇄 회로 기판의 스트립 도체들 또는 접점면들 사이에 전기 연결부를 형성하는 단계,
- 전자 제어 회로 위쪽에 냄비형 덮개 부재를 안착함으로써, 냄비형 덮개 부재가 평면의 접촉 영역으로 둘레를 따라 기밀한 연결부를 형성하면서 인쇄 회로 기판의 제 1 측면 상에 안착되게 하는 단계,
- 덮개 부재 또는 인쇄 회로 기판 내 개구부를 통해 덮개 부재와 인쇄 회로 기판 사이에 형성된 하우징 내부 챔버 내로 열 전도성 물질을 충전하는 단계, 및
- 밀폐 부재로 개구부를 밀폐하는 단계.
본 발명에 따른 컨트롤 모듈 제조 방법은 특히 경제적이면서 간단하게 실시되는데, 그 이유는 캐리어 기판 상에 위치하는 전자 회로가 사전에 검사될 수 있고 인쇄 회로 기판 상에 캐리어 기판 및 덮개 부재의 배치가 뒤이은 하우징 내부 챔버의 충전 과정과 함께 상대적으로 간단하게 자동화되어 실시될 수 있기 때문이다.
바람직하게는, 덮개 부재 또는 인쇄 회로 기판 내 하나 이상의 개구부를 통해 열 전도성 물질을 충전하는 공정 단계 전에, 우선 초과 압력 또는 저압 공급을 통한 하우징 내부 챔버의 누설 검사가 이루어질 수 있다.
본 발명에 따라, 전기 컴포넌트들 및 캐리어 기판 위쪽에 위치하는 하우징 내부 챔버 내에 유동성 물질을 채움으로써, 하우징 내부 챔버 내 변속기 오일의 침투와 전기 컴포넌트들의 손상이 최대한 확실하게 방지될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 도면에 도시되어 있고 하기에서 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 가요성-강성 인쇄 회로 기판을 포함하는 변속기 컨트롤 모듈의 일 실시예를 도시한 기본 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 컨트롤 모듈의 제 1 실시예를 절단하여 도시한 부분 횡단면도이다.
도 3은 본 발명에 따르는 컨트롤 모듈의 제 2 실시예를 절단하여 도시한 부분 횡단면도이다.
도 4는 본 발명에 따르는 컨트롤 모듈의 제 3 실시예를 절단하여 도시한 부분 횡단면도이다.
도 5는 본 발명에 따르는 컨트롤 모듈의 제 4 실시예를 절단하여 도시한 부분 횡단면도이다.
도 6은 본 발명에 따르는 컨트롤 모듈의 제 5 실시예를 절단하여 도시한 부분 횡단면도이다.
도 7은 도 4 내지 도 6의 실시예들에서 인쇄 회로 기판 내 땜납으로 밀폐된 관통 연결부를 확대하여 도시한 상세도이다.
도 1에는 바람직하게는 자동차의 자동 변속기에 장착될 수 있는 컨트롤 모듈이 개략적으로 도시되어 있다. 여기서는 변속기 컨트롤 모듈의 예로 설명되지만, 컨트롤 모듈은 다른 장치들의 제어를 위해서도 이용될 수 있으며, 이 경우 컨트롤 모듈은 제어할 액추에이터, 센서 및 플러그 커넥터의 개수 및 방식과 같은, 각각 요구되는 일반적인 조건들에 부합하게 형성된다. 여기에 제시되는 변속기 컨트롤 모듈(1)은 예컨대 본체(1)로서 복잡한 플라스틱 부재를 포함하고, 접촉 요소들(32)은 금속 블레이드 접점의 형태로 액추에이터들, 예컨대 전기 유압식 압력 제어 밸브들의 접촉을 위해 본체(1) 내에 직접 삽입될 수 있다. 본체(1)에는 전기 연결 시스템의 기본 캐리어를 형성하는 인쇄 회로 기판(2)이 배치된다. 인쇄 회로 기판(2)은, 중앙 제어 장치와, 액추에이터들, 센서들 및 커넥터들과 같은 모듈의 다양한 전기 컴포넌트들을 연결하기 위해 이용된다. 인쇄 회로 기판(2)은 예컨대 유리 섬유 강화 에폭시 수지 또는 유사한 재료로 이루어진 종래의 인쇄 회로 기판이다. 특히 FR4 기판 또는 고급 인쇄 회로 기판 원판이 고려된다. 인쇄 회로 기판이 본체의 기계적 고정 기능을 담당하고 컨트롤 모듈의 모든 컴포넌트들이 인쇄 회로 기판에 직접 고정된다면, 본체(1)가 생략될 수 있다.
도 1의 실시예에 따라, 인쇄 회로 기판(2)은 제어 회로의 배열을 위한 하나 이상의 강성, 비가요성 섹션을 포함한다. 강성 인쇄 회로 기판은 본 출원과 관련해서 대략 FR4를 기반으로 하는 종래의 인쇄 회로 기판의 탄성을 보유하는 인쇄 회로 기판을 의미한다. 플렉스 필름으로도 지칭되는 가요성 도체 필름은 상기 인쇄 회로 기판에 속하지 않는다. 강성 인쇄 회로 기판과 달리, 가요성 도체 필름은 완전한 탄성을 띠고, 모든 부분 영역에서 높은 가요성 및 유연성을 나타낸다. 그러나 인쇄 회로 기판이라는 표현에는 강성 섹션들뿐 아니라 가요성 또는 탄성 변형성 섹션들도 포함하는 이른바 가요성-강성 인쇄 회로 기판도 포함되어야 한다. 이러한 가요성-강성 인쇄 회로 기판들은 시중에 공지되어 있고, 예컨대 "Handbuch der Leiterplattentechnik(인쇄 회로 기판 기술 편람), 제 2권, Neue Verfahren, neue Technologien, Eugen G. Leuze 출판사 1991년, 자울가우 뷔르템베르크, 독일, 99쪽 이하"에 개시되어 있다.
또한, 도 1에서는 인쇄 회로 기판(2)이 중앙 강성 섹션(20)을 포함하고, 이 섹션은 인쇄 회로 기판(2)의 가요성 영역들(23, 24, 25)을 통해 추가의 강성 인쇄 회로 기판 섹션들(21 및 22)과 연결되어 있음을 확인할 수 있다. 인쇄 회로 기판(2)의 추가의 강성 섹션(37)은 예컨대 액추에이터의 접촉을 위해 본체(1) 내에 수용될 수 있다. 인쇄 회로 기판(2)은 중앙 강성 섹션(20) 내에, 하기에서 도 3 내지 도 7을 참고로 설명되는 것처럼 제어 장치(3)를 포함한다. 도 1에는, 제어 장치(3)를 구비한 인쇄 회로 기판의 부분 외부에서 전기 컴포넌트들이 인쇄 회로 기판 상에 장착되어 있는 것이 도시되어 있다. 상기 전기 컴포넌트들은 예컨대 센서들(30), 개별 전기 컴포넌트들(19) 또는 내부 플러그 커넥터들(31)이다. 액추에이터들의 금속 접촉 요소들(32)도 도 1에 나타나지 않는 인쇄 회로 기판(2)의 강성 섹션과 연결되며, 이 강성 섹션은 추가 가요성 섹션(25)을 통해 중앙 섹션(20)에 연결된다.
인쇄 회로 기판(2)은, 인쇄 회로 기판(2)의 하나 이상의 평면에서 안내되는 스트립 도체들을 포함한다. 그러나 특히 바람직한 경우는, 스트립 도체들이 다수의 평행한 평면 또는 층에 걸쳐 인쇄 회로 기판의 두 외측면 및 특히 내부 중간 층들 상에 안내되는 다층 인쇄 회로 기판이다. 상이한 층들 상의 스트립 도체들은 공지된 방식으로 이른바 관통 연결부들 또는 바이아(Via)들을 통해 서로 연결된다. 가요성-강성 인쇄 회로 기판의 경우, 인쇄 회로 기판의 다층 가이드는 강성 영역들로만 국한될 수 있는 한편, 가요성 영역들은 하나의 층에서만 스트립 도체들을 포함할 수 있다. 또한, 인쇄 회로 기판(2)은 인쇄 회로 기판(2)의 하나의 층에서만, 예컨대 보호 래커로 코팅되어 있는 외측면 상에 스트립 도체들을 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판 내에 스트립 도체들의 통합 또는 보호 래커 코팅에 의해, 금속 칩들 및 변속기 유체에 대해 스트립 도체들의 효과적인 보호가 보장된다.
도 2에는 제어 장치(3)를 포함하는 인쇄 회로 기판(2)의 중앙 부분이 개략적인 횡단면도로 도시되어 있다. 인쇄 회로 기판(2)은 제 1 측면(26)과 이 제 1 측면의 반대편에 있는 제 2 측면(27)을 포함한다. 도 2에서는, 인쇄 회로 기판(2)이 다층 인쇄 회로 기판인 것을 확인할 수 있다. 이는, 인쇄 회로 기판(2)의 길이방향에 대해 평행한 평면들에 배열되는 인쇄 회로 기판의 상이한 층들 상에서 연장되는 2개의 스트립 도체(28 및 29)에 의해 도시되어 있으며, 스트립 도체(29)는 예컨대 인쇄 회로 기판의 내부 층 상에 배열되고, 스트립 도체(28)는 예컨대 외측면에 배열된다. 또한, 인쇄 회로 기판(2)과 독립되어 제조되는 캐리어 기판(10)이 도시되어 있다. 캐리어 기판(10)은 전자 제어 회로(6)의 일부분의 캐리어로서, 바람직하게는 전체 제어 회로(6)의 캐리어로서 이용된다. 이를 위해, 제어 회로의 이산 전기 컴포넌트들(5)은 개별적으로 캐리어 기판 상에 장착되고, 여기서 캐리어 기판(10)의 도시되지 않은 스트립 도체들과 접촉된다. 이는 공지된 방식으로 와이어 본딩, 리플로 납땜 또는 전도성 접착에 의해, 또는 또 다른 적합한 방식으로 이루어질 수 있다. 예컨대 캐리어 기판(10)은 세라믹 캐리어 기판, 특히 LTCC(저온 동시소성 세라믹) 기판 또는 마이크로 인쇄 회로 기판이다. 제어 회로(6)에 속하는 전기 컴포넌트들(5)의 전기 접촉은 도시되지 않은 스트립 도체들과 캐리어 기판(10)의 접점들에 의해 이루어진다. 캐리어 기판은 특히, 전기 연결부가 다수의 평행한 평면 내에서 이른바 바이아(중간 연결부)들을 통해 서로 전기 연결되는 스트립 도체들에 의해 안내되는, 다층 기판, 예컨대 세라믹 다층 기판일 수 있다. 특히 바람직하게 캐리어 기판(10)은 회로(6)와 함께 사전에 제조되어, 인쇄 회로 기판(2)과의 조립이 이루어지기 전에, 그 기능에 대해 검사될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 것처럼, 상부에 배열되는 회로(6)를 포함하는 캐리어 기판(10)은 인쇄 회로 기판(2)의 제 1 측면(26) 상에 제공된다. 특히, 캐리어 기판(10)은 제 1 측면(26) 상에 간단히 접착되고, 캐리어 기판(10)의 개별 접점들은 본딩 와이어들(40)을 통해 제 1 측면(26) 상의 스트립 도체들 또는 제 1 측면(26) 상의 접점면들과 접촉될 수 있으며, 상기 스트립 도체들 또는 접점면들은 다시금 바이아들에 의해 인쇄 회로 기판의 내부 스트립 도체들과 연결된다. 또한, 캐리어 기판(10)은 회로(6)의 반대편에 있는 밑면에 납땜 접점들(41)을 구비할 수 있고, 상기 납땜 접점들은 캐리어 기판(10) 내에 제공되는 바이아들을 통해 전자 제어 회로(6)와 접촉되고, 캐리어 기판(10)은 납땜 접점들(41)로 인쇄 회로 기판(2)의 제 1 측면(26)의 스트립 도체들 및/또는 접점면들 상에 납땜될 수 있으며, 이는 도 2에서 캐리어 기판(10)의 우측 영역에 도시된 바와 같다.
인쇄 회로 기판(2) 상에 캐리어 기판(10)을 조립하고 캐리어 기판과 인쇄 회로 기판 사이에 전기 접촉을 형성한 후에, 도 2에 도시된 바와 같이 냄비형 덮개 부재(11)가 인쇄 회로 기판(2) 상에 안착된다. 덮개 부재(11)는 금속 또는 플라스틱으로 제조될 수 있고, 예컨대 딥드로잉 부품, 다이 캐스팅 부품, 또는 사출 성형 부품으로서 경제적으로 제조될 수 있다. 덮개 부재(11)는 둘레를 따라 연장되는 플랜지형 칼라부(12)를 포함하며, 이 칼라부는 인쇄 회로 기판(2)으로 향해 있는 그 밑면에 대부분 평평한 접촉면(13)을 포함한다. 상기 평평한 접촉면(13) 내에는 둘레를 따라 연장되는 시일, 예컨대 밀봉 링(14)을 위한 그루브가 형성될 수 있으며, 이는 도 2의 좌측 부분에 도시된 바와 같다. 또한, 밀봉 링(14)은 탄성 중합체 시일을 포함할 수 있다. 또한, 평평한 접촉면(13)이 둘레를 따라 연장되는 밀봉 접착제(15)에 의해 제 1 측면(26) 상에 접착될 수도 있다. 그러나, 덮개 부재가 추가의 기계식 고정 수단에 의해 인쇄 회로 기판에 고정된다면, 밀봉 접착제 대신, 단순한 밀봉 화합물도 이용될 수 있다.
또한, 인쇄 회로 기판(2)에 덮개 부재(11)를 기계적으로 고정하기 위해, 추가의 기계식 고정 수단들을 이용하여 인쇄 회로 기판에 덮개 부재(11)를 고정할 수 있다. 특히, 덮개 부재(11)가 도 2에 도시된 것처럼, 플랜지형 칼라부(12)의 영역에서 인쇄 회로 기판에 예컨대 리벳들(50) 또는 나사들을 이용하여 고정될 수 있다. 또한, 인쇄 회로 기판의 제 1 측면(26)에 예컨대 구리로 이루어지고 둘레를 따라 연장되는 스트립 도체를 제공하고 상기 스트립 도체 상에 금속 덮개 부재를 납땜할 수도 있다. 또한, 플라스틱으로 덮개 부재를 제조하고, 열간 코킹(hot caulking)을 통해 인쇄 회로 기판(2)의 관통 개구부들 내에 고정되는 플라스틱 핀을 상기 덮개 부재에 제공하는 것도 생각해볼 수 있다. 마찬가지로, 인쇄 회로 기판(2)에 덮개 부재를 기계적으로 고정하기 위해, 래칭 또는 스냅 연결 또는 다른 고정 수단도 가능하다. 인쇄 회로 기판 및 덮개 부재의 선형 팽창 계수는 온도 변화 부하 시 최대한 낮은 열 응력이 발생하도록 선택될 수 있다. 덮개 부재(11)는 변속기의 유압 유체 내에 존재할 수 있는 금속 칩에 대해 제어 회로(6)의 효과적인 보호부를 형성한다.
덮개 부재(11)의 고정 후에, 선택적으로 예컨대 덮개 부재(11) 내 개구부(33)를 통해, 덮개 부재(11)와 인쇄 회로 기판(2) 사이에 형성된 하우징 내부 챔버(60)의 누설 검사가 이루어질 수 있다. 이를 위해, 개구부(33)를 통해 하우징 내부 챔버(60)의 초과 압력 또는 저압 공급이 이루어질 수 있고, 특히 밀봉 링(14) 또는 밀봉 접착제(15)의 위치에서 누설이 검사된다. 바람직하게는 하우징 내부 챔버(60)가 기밀하게 밀봉된다.
또한, 개구부(33)는 하우징 내부 챔버(60) 내로 유동성 물질(61)을 삽입하기 위해 이용된다. 유동성 물질(61)은 캐리어 기판(10)에 걸쳐 전기 컴포넌트들(6) 상에 도포되고 바람직하게는 전체 하우징 내부 챔버(60)를 채운다. 유동성 물질은 바람직하게는 캐리어 기판(10)의 전기 컴포넌트들 및 접점들을 부식시키지 않는 화학적 중성 물질이다. 여기서는 특히 겔 및 액체가 사용될 수 있으며, 전자 회로(6)는 추가로 절연성 보호 래커로 코팅될 수 있거나, 또는 예컨대 전기 비전도성 물질(61)이 컴포넌트들(5) 상에 직접 도포된다. 하우징 내부 챔버 내 유동성 물질은 변속기 유체의 침투 및 전자 회로의 오염을 방지한다.
바람직하게, 유동성 물질(61)은 열 전도성 물질, 특히 열 전도성 겔이다. 하우징 내부 챔버(60)가 바람직하게는 열 전도성 물질로 완전하게 채워지면, 도 2에 도시된 것처럼, 그 결과 전자 회로(6)와 덮개 부재(11) 사이에 양호한 열 전도성 접촉이 이루어진다. 이 경우, 작동 중에 생성되는 열은 적어도 부분적으로 회로(6)로부터 열 전도성 물질(61)을 통해 덮개 부재(11)로 방출된다. 또한, 이런 열 방출을 향상시키기 위해, 바람직하게는 도 3에 도시된 것처럼, 덮개 부재(11) 위쪽에 히트 싱크(55)가 제공된다. 히트 싱크(55)는 덮개 부재(11)와 직접 또는 간접적으로 열 전도성 물질을 통해 열 접촉하는 금속판일 수 있다. 히트 싱크(55)는 예컨대 변속기 컨트롤 모듈의 본체(1)의 일부분일 수 있다.
본 발명에 따른 컨트롤 모듈의 다른 실시예는 도 4에 도시되어 있으며, 하기에는 도 2에 대한 차이점만이 설명된다. 도 4의 실시예의 경우, 유동성 물질(61)을 충전하기 위해 제공되는 개구부(35)는 덮개 부재(11)에 제공되는 것이 아니라, 인쇄 회로 기판(2)에 제공된다. 이 경우, 개구부(35)는 특히 간단한 방식으로 인쇄 회로 기판(2)의 관통 연결부(43)에 의해 형성될 수 있다. 관통 연결부(43)의 확대도는 도 7에 도시된다. 관통 연결부는 다층 인쇄 회로 기판에서 이 다층 인쇄 회로 기판의 상이한 층들 상의 스트립 도체들의 접촉을 위해 사용된다. 관통 연결들은 상기와 같은 강성 인쇄 회로 기판의 통상적인 제조 시에 제공되며, 그럼으로써 제조를 위한 추가 비용은 필요 없다. 관통 연결부(43)는 관통 홈부(42)의 내벽부 상에 도포되는, 예컨대 구리로 이루어진 전기 전도성 코팅층을 포함하며, 이 코팅층은 인쇄 회로 기판의 제 1 측면(26) 및 제 2 측면(27) 상에 납땜 아이렛(soldering eyelet)을 포함한다. 관통 연결부(43)와 연결되는 2개의 내부 층은 도 7에 도시되어 있다. 또한, 관통 연결부(43)는 특히 특별하게 형성될 수 있다. 즉, 인쇄 회로 기판에 대한 더 나은 접착을 위해, 납땜 아이렛의 지름이 확대될 수 있고, 인쇄 회로 기판의 내부 층들은 래비린스 시일을 구현하기 위해, 관통 연결부와 연결될 수 있다.
우선 개방된 관통 홈부(42)를 통해, 하우징 내부 챔버(60)의 누설 검사가 이루어질 수 있다. 마찬가지로 예컨대 분배 장치를 이용하여 관통 홈부(42)를 통한 유동성 물질의 충전도 가능하다. 하우징 내부 챔버를 충전한 후에, 땜납 형태의 밀폐 부재(36)가 관통 홈부(42) 내로 삽입된다. 이를 위해, 인쇄 회로 기판(2)의 제 2 측면(27) 상에 연납(soft solder)의 점형태 도포가 이루어질 수 있으며, 열 공급 하에 땜납이 용융되면서 관통 개구부(42) 내로 유입된다. 물론, 관통 개구부(42)는 또 다른 방식으로도 밀폐될 수 있다.
도 5에는 도 4에 도시된 실시예에 추가해서 예컨대 알루미늄으로 이루어진 금속판(70)이 인쇄 회로 기판(2)의 제 2 측면(27) 상에 적층되는 실시예가 도시되어 있다. 이는 직접, 또는 접착, 납땜, 적층 또는 다른 기술에 의해 이루어질 수 있다. 금속판(7)은 홈부(71)를 포함하고, 이 홈부는 이 실시예에서도 인쇄 회로 기판(2) 내 개구부를 통한 하우징 내부 챔버의 충전이 이루어질 수 있도록 하기 위해, 개구부(35)에 대한 접근을 허용한다. 또한, 인쇄 회로 기판(2)은 공동부(17)를 포함한다. 상기 공동부(17)의 내부에서 전자 제어 회로(6)를 포함하는 캐리어 기판(10)이 금속판(70) 상에 제공되며, 예컨대 접착되거나 납땜된다. 여기서 인쇄 회로 기판(2)과 캐리어 기판(10) 사이의 접촉은 바람직하게 본딩 와이어들을 통해 이루어진다. 이 실시예의 경우, 하우징 내부 챔버(61)는 덮개 부재(11)의 내측면과 인쇄 회로 기판(2)의 제 2 측면(27)에 의해 형성되는 인쇄 회로 기판(2)의 밑면 사이의 영역에 의해 형성된다. 본 출원과 관련해서, 덮개 부재와 인쇄 회로 기판 사이에 형성되는 하우징 내부 챔버는 덮개 부재의 내측면과, 덮개 부재의 반대편에 있는 인쇄 회로 기판(2)의 제 2 측면(27) 사이의 영역을 의미한다. 도 5의 실시예는, 회로(6)의 컴포넌트들(5)에 의해 생성된 열의 열 방출이 열 전도성 물질(61)을 통해 덮개 부재(11) 쪽으로 이루어질 뿐 아니라, 캐리어 기판(10)을 통해 금속판(70) 쪽으로도 이루어질 수 있다는 장점을 갖는다.
다른 실시예는 도 6에 도시되어 있다. 본 실시예에 따라, 캐리어 기판(10)은, 도 2의 실시예에서처럼, 인쇄 회로 기판의 제 1 측면(26) 상에 제공된다. 그러나 캐리어 기판 상에는 전자 제어 회로의 일부분만이 배열된다. 인쇄 회로 기판(2)의 제 2 측면(27) 상에는 금속판(70)이 제공된다. 판(70)은 예컨대 인쇄 회로 기판 상에 접착되거나 납땜될 수 있다. 인쇄 회로 기판(2) 내 관통 연결부들(73)은, 캐리어 기판(10) 상의 컴포넌트들로부터 방출되는 열이 캐리어 기판(10) 및 관통 연결부들(73)을 통해 인쇄 회로 기판(2)의 제 2 측면(27)으로, 그런 다음 금속판(70) 쪽에 도달하게 될 때, 열 방출을 향상시킨다. 이를 위해, 관통 연결부들은 땜납으로 채워질 수 있다. 또한, 이 실시예에 따라, 캐리어 기판(10) 이외에, 덮개 부재(11)와 인쇄 회로 기판(2)에 의해 형성되는 하우징 내부 챔버(60)의 내부에서, 전자 제어 회로(6)에 속하는 추가 컴포넌트들(7)이 인쇄 회로 기판(2) 상에 직접 장착된다. 상기 컴포넌트들(7)에 대해서도, 열 방출은 인쇄 회로 기판(2)의 관통 연결부들을 통해 금속판(70) 상으로 이루어질 수 있다. 캐리어 기판(10)과의 전기 연결은 인쇄 회로 기판(2)의 스트립 도체들 및 본딩 와이어들을 통해 이루어진다.
2 인쇄 회로 기판
5 전기 컴포넌트
6 전자 제어 회로
10 캐리어 기판
11 덮개 부재
13 접촉면
14 밀봉 링
15 밀봉 접착제
17 공동부
19 전기 컴포넌트
26 인쇄 회로 기판의 제 1 측면
27 인쇄 회로 기판의 제 2 측면
28, 29 스트립 도체
33, 35 개구부
34, 36 밀폐 부재
42 관통 홈부
43 관통 연결부
60 하우징 내부 챔버
61 유동성 물질

Claims (12)

  1. 컨트롤 모듈, 특히 변속기 컨트롤 모듈로서, 인쇄 회로 기판의 하나 이상의 평면 상에 배열되는 스트립 도체들(28)과 하나 이상의 강성, 비가요성 스트립 도체 섹션(20)을 구비하여 전기 연결 시스템의 기본 캐리어로서 제공되는 인쇄 회로 기판(2)과, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 스트립 도체들(28)과 접기 접촉되고 전기 컴포넌트들(5)을 구비하는 전자 제어 회로(6)와, 상기 제어 회로(6)를 보호하기 위해 제공되어 적어도 상기 전자 제어 회로(6)의 일부분 위쪽에 배치되고 상기 인쇄 회로 기판(2)의 제 1 측면에 대해 평행하게 정렬된 평평한 접촉 영역으로 상기 인쇄 회로 기판(2)의 상기 제 1 측면(26) 상에 기밀하게 안착되는 냄비형 덮개 부재(11)를 포함하고, 상기 전자 제어 회로(6)의 적어도 일부분은 상기 덮개 부재(11)와 상기 인쇄 회로 기판(2) 사이에 형성되는 하우징 내부 챔버(60) 내에 보호되는 방식으로 배열되고, 상기 인쇄 회로 기판(2)의 전기 접점들은 상기 덮개 부재(11)에 의해 덮이는 상기 하우징 내부 챔버(60)의 외부에서 상기 컨트롤 모듈의 전기 컴포넌트들(30, 31, 32)의 접촉을 위해 제공되는, 상기 컨트롤 모듈에 있어서,
    상기 전자 제어 회로(6)의 적어도 일부분은 상기 하우징 내부 챔버(60) 내에 배치되는 캐리어 기판(10) 상에 배열되고, 상기 캐리어 기판은 상기 인쇄 회로 기판(2)의 스트립 도체들(28, 29) 또는 접점면들과 전기 접촉되며, 상기 전기 컴포넌트들(5) 및 상기 캐리어 기판(10) 위쪽의 상기 하우징 내부 챔버 내로는 유동성 물질(61)이 충전되는 것을 특징으로 하는 컨트롤 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유동성 물질(61)은 상기 캐리어 기판(10) 및 상기 전기 컴포넌트들(5)에 의해 점유되지 않은 상기 하우징 내부 챔버(60)의 부분을 대부분 채우며 바람직하게는 완전하게 채우는 것을 특징으로 하는 컨트롤 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 덮개 부재(11) 및/또는 상기 인쇄 회로 기판(2)에는, 열 전도성 물질(61)을 충전하기 위해, 밀폐 부재(34, 36)로 밀폐 가능한 하나 이상의 개구부(33, 35)가 제공되는 것을 특징으로 하는 컨트롤 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유동성 물질(61)은 열 전도성이며, 상기 전기 컴포넌트들(5)과 상기 덮개 부재(11) 사이에서 열 전도성 접촉을 형성하는 것을 특징으로 하는 컨트롤 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 덮개 부재(11) 위쪽에 히트 싱크(55)가 배치되고, 상기 히트 싱크(55)는 덮개 부재(11)와 열 전도 방식으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 컨트롤 모듈.
  6. 제 3 항에 있어서, 하나 이상의 밀폐 가능한 개구부(33)는 상기 덮개 부재(11)에 형성되며, 상기 밀폐 부재(34)는 상기 개구부(33) 내로 압입되는, 특히 구상인 인서트를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨트롤 모듈.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 하나 이상의 밀폐 가능한 개구부(35)는, 중앙 관통 홈부(42)를 구비한 하나 이상의 관통 연결부(43)의 형태로 상기 인쇄 회로 기판(2)에 제공되며, 상기 밀폐 부재(36)는 땜납의 형태로 관통 연결부의 상기 중앙 관통 홈부(42) 내로 삽입되는 것을 특징으로 하는 컨트롤 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 캐리어 기판(10)은 다층 기판으로서, 특히 세라믹 다층 기판(LTCC) 또는 마이크로 인쇄 회로 기판으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 컨트롤 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 캐리어 기판(10)은 상기 인쇄 회로 기판(2)의 제 1 측면(26) 상에 고정되며, 특히 상기 제 1 측면 상에 접착되거나 납땜되는 것을 특징으로 하는 컨트롤 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서, 금속 기초판(70)이 상기 인쇄 회로 기판(20)의 제 2 측면(27) 상에 제공되며, 상기 캐리어 기판(10)은 상기 인쇄 회로 기판(2)에 제공되는 홈부(17)의 내부에서 상기 금속 기초판(70) 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 컨트롤 모듈.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 따른 컨트롤 모듈의 제조 방법에 있어서,
    - 전자 제어 회로(6)를 구비한 캐리어 기판(10)을 준비하는 단계와,
    - 인쇄 회로 기판(2) 상에 상기 캐리어 기판(10)을 제공하거나, 또는 인쇄 회로 기판(2)의 홈부(17) 내부에서 상기 인쇄 회로 기판(2)과 연결된 금속 기초판(70) 상에 상기 캐리어 기판(10)을 제공하는 단계와,
    - 상기 캐리어 기판(10) 상의 상기 전자 제어 회로(6)와 상기 인쇄 회로 기판의 스트립 도체들(28, 29) 또는 접점면들 사이에 전기 연결부를 형성하는 단계와,
    - 상기 전자 제어 회로(6) 위쪽에 냄비형 덮개 부재(11)를 안착함으로써, 상기 냄비형 덮개 부재가 평평한 접촉 영역(13)을 이용하여 둘레를 따라 기밀한 연결부를 형성하면서 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 측면(26) 상에 안착되게 하는 단계와,
    - 상기 덮개 부재(11) 또는 상기 인쇄 회로 기판(2) 내 하나 이상의 개구부(33, 35)를 통해, 상기 덮개 부재(11)와 상기 인쇄 회로 기판(2) 사이에 형성된 하우징 내부 챔버(60) 내로 유동성 물질(61)을 충전하는 단계와,
    - 밀폐 부재(34, 36)로 상기 개구부를 밀폐하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨트롤 모듈의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 개구부(33, 35)를 통해 상기 유동성 물질(61)을 충전하는 공정 단계 전에, 초과 압력 또는 저압 공급을 통한 상기 하우징 내부 챔버(60)의 누설 검사가 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨트롤 모듈의 제조 방법.
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