KR20140050272A

KR20140050272A - 하이브리드 ｐｃｂ 블록을 적용한 정션박스

Info

Publication number: KR20140050272A
Application number: KR1020120116452A
Authority: KR
Inventors: 김문종; 염진수
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사; 주식회사 유라코퍼레이션
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2014-04-29

Abstract

본 발명은 차량용 정션박스에 관한 것으로서, PCB 블록을 확대 적용하여 와이어 작업 공수를 줄이고, 제작시 자동화 공정의 확대 적용이 가능하도록 하여 작업성 및 생산성 향상, 제품의 품질 향상을 도모할 수 있는 차량용 정션박스를 제공함에 그 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 고용량 부하용의 소자들이 탑재되는 PCB 블록과, 상대적으로 저용량 부하용의 소자들이 탑재되는 PCB 블록을 분리하여 부하 용량에 따라 용도가 구분되는 복수개의 PCB 블록들을 탑재한 것을 특징으로 하는 하이브리드 PCB 블록 타입의 정션박스를 제공한다.

Description

하이브리드 ＰＣＢ 블록을 적용한 정션박스{Junction box having hybrid type of PCB block}

본 발명은 차량용 정션박스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PCB 블록을 확대 적용하여 와이어 작업 공수를 줄이고, 제작시 자동화 공정의 확대 적용이 가능하도록 하여 작업성 및 생산성 향상, 제품의 품질 향상을 도모할 수 있는 차량용 정션박스에 관한 것이다.

통상적으로 자동차에서는 램프류나 바디전장 부품, 멀티미디어 기기, 모터구동장치 등 차량 내 전기를 소모하는 각종 전기장치에 배터리 전원을 공급하기 위한 정션박스가 사용되고 있고, 이 정션박스에는 외부 회로에 과전류나 과부하가 전달되는 것을 방지하기 위한 다수의 퓨즈 및 전원 공급을 개폐하는 릴레이들이 설치된다.

자동차의 엔진룸에 주로 설치되는 정션박스는 각 부하용 소자, 즉 부하별로 사용되는 퓨즈와 릴레이들을 회로 사이에 조합하여 박스에 내장시킨 일종의 배전박스로서, 퓨즈와 릴레이를 이용하여 배터리 전원을 공급 및 분배하는 기능을 주로 수행한다.

그 밖에 내부에 탑재되는 각종 소자(퓨즈, 릴레이 등)들에 대한 수납 및 보호, 와이어 보호, 신속한 방열을 통한 작동 효율 유지 등의 기능을 한다.

최근 차량에 대한 다양한 편의사양 추가와 고급화가 이루어지면서 정션박스 내에 더 많은 소자들을 수납해야 할 필요가 있게 되었고, 따라서 보다 소형 집적화된 정션박스 및 최적 방열성능을 갖는 구조의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

한편, 정션박스는 보통 메인바디 및 상, 하부커버를 포함하며, 그 밖에 다수 층을 이루는 버스-바 레이어(bus-bar Layer)나 각 소자들이 탑재되는 기구물 또는 PCB(Printed Circuit Board) 등을 포함한다.

일반적으로 차량용 정션박스는 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이 그 형태에 따라 버스-바 레이어를 채용한 버스-바 타입(도 1 참조), 메인바디(1)의 기구물에 소자(2)를 탑재하고 기구물의 각 소자에 와이어를 접속한 컨벤셔널(conventional) 타입(도 2 참조), 컨벤셔널 타입의 메인바디(1) 기구물과 PCB 블록(3)을 조합한 컨벤셔널-PCB 블록 조합형 타입 등으로 나눌 수 있다.

이 중에서 컨벤셔널 타입의 경우, 메인바디(1)의 기구물에 소자(2)들을 꽂은 뒤 각 소자에 와이어를 일일이 통전 가능하게 접속하여 조립하게 되며, 조립을 위해 와이어를 연결하는 수작업이 요구된다.

반면, PCB 블록(3)은 소자(4)들을 PCB에 실장한 상태에서 와이어 작업 없이 간단히 메인바디(1)와의 커넥터 연결만으로 소자들을 접속시킬 수 있는 모듈화 부품으로, 소자 증감에 따라 배선을 다르게 프린팅할 수 있는 이점을 가지며, 이를 사용할 경우 자동화 공정의 적용이 가능해진다.

또한, PCB 블록(3)을 사용하면, PCB 블록의 조립시 그 커넥터를 메인바디 등의 커넥터에 연결하는 것으로 와이어 작업 없이 조립이 가능한바, 와이어 작업 공수를 줄일 수 있고, 작업성 향상의 이점이 있게 된다.

이하, 종래의 정션박스가 가지는 문제점에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 버스-바 타입의 경우, 구조가 복잡한 버스-바를 설계하고 제작 및 조립해야 하므로 투자비용 및 제작비용이 높다는 문제점을 가진다.

또한, 구조가 복잡하여 중량이 무겁고, 설계 변경이 어려운 문제를 가진다.

컨벤셔널 타입의 경우, 기구물에 소자를 꽂고 작업자가 기구물 밑에서 일일이 수작업으로 와이어를 연결해야 하므로 수작업 공수가 많고, 그로 인해 작업성 및 생산성이 저하되는 문제를 가진다.

또한, 과다한 수작업으로 조립이 이루어지므로 품질 문제가 많이 발생한다.

컨벤셔널과 PCB 블록의 조합형인 경우, 컨벤셔널 타입에 비해 투자비 절감의 이점을 가지나, 이 역시 와이어 수작업이 필요하므로 작업 공수 및 작업성, 생산성 측면에서 불리한 점을 가지며, 품질 안정화 측면에서 한계를 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, PCB 블록을 확대 적용하여 와이어 작업 공수를 줄이고, 제작시 자동화 공정의 확대 적용이 가능하도록 하여 작업성 및 생산성 향상, 제품의 품질 향상을 도모할 수 있는 차량용 정션박스를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 고용량 부하용의 소자들이 탑재되는 PCB 블록과, 상대적으로 저용량 부하용의 소자들이 탑재되는 PCB 블록을 분리하여 부하 용량에 따라 용도가 구분되는 복수개의 PCB 블록들을 탑재한 것을 특징으로 하는 하이브리드 PCB 블록을 적용한 정션박스를 제공한다.

바람직한 실시예에서, 고용량 부하용의 PCB 블록은 메탈 코어 PCB(METAL CORE PCB)가 사용된 것을 특징으로 한다.

또한 저용량 부하용의 PCB 블록은 헤비 온스 PCB(HEAVY OZ PCB)가 사용된 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 정션박스에 의하면, 종래의 컨벤셔널 타입을 삭제하는 대신 부하 용량에 따라 구분되는 복수개의 PCB 블록을 탑재하여 구성됨으로써, 와이어 작업 공수를 줄일 수 있고, 제작시 자동화 공정의 확대 적용이 가능하여 작업성 및 생산성 향상, 제품의 품질 향상을 달성할 수 있게 된다.

또한 복수개의 PCB 블록을 탑재함에 있어서 발열량을 고려한 부하 분리 적용 및 기판 사양 분리 적용을 통하여 제품의 신뢰성 향상을 기대할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 종래의 차량용 정션박스를 나타내는 도면으로, 도 1은 버스-바 타입을, 도 2는 컨벤셔널 타입을, 도 3은 컨벤셔널+PCB 블록 타입을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 PCB 블록 타입의 정션박스를 나타내는 조립 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정션박스의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 정션박스에서 상부커버를 분리한 뒤 도시한 평면도이다.
도 7과 도 8은 본 발명의 정션박스에서 고용량 부하용 PCB 블록과 저용량 부하용 PCB 블록을 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 정션박스에서 고용량 부하용 PCB 블록에 사용되는 메탈 코어 PCB를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 정션박스에서 저용량 부하용 PCB 블록에 사용되는 헤비 온스 PCB를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 PCB 블록을 확대 적용하여 수작업으로 이루어지는 와이어 작업 공수를 줄이고, 자동화 공정의 확대 적용이 가능하도록 하여 작업성 및 생산성 향상, 제품의 품질 향상을 도모할 수 있는 정션박스를 제공하고자 하는 것이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 PCB 블록 타입의 정션박스를 나타내는 조립 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정션박스의 분해 사시도이다.

또한, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 정션박스에서 상부커버를 분리한 뒤 도시한 평면도이고, 도 7과 도 8은 각각 고용량 부하용 PCB 블록과 저용량 부하용 PCB 블록을 도시한 사시도이다.

또한, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 정션박스에서 고용량 부하용 PCB 블록에 사용되는 메탈 코어 PCB(METAL CORE PCB)를 도시한 단면도이고, 도 10은 저용량 부하용 PCB 블록에 사용되는 헤비 온스 PCB(HEAVY OZ PCB)를 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 정션박스(100)는 메인바디(120), 메인바디(120) 상측에 조립되는 상부커버(110), 메인바디(120) 하측에 조립되는 하부커버(130), 상기 메인바디(120) 내측에 조립되는 복수개의 PCB 블록(140,150), 및 기타 내부 구성품을 포함하여 구성된다.

여기서, 메인바디(120)와 상부커버(110)와 하부커버(130)는 상호 조립된 상태에서 밀폐된 수납공간을 형성하며, 이 수납공간에 PCB 블록(140,150)들을 포함하여 정션박스에 통상적으로 내장되는 다수의 구성품들이 수납된다.

한편, 본 발명에서는, 소자들을 장착한 뒤 수작업으로 와이어를 접속해야 하는 컨벤셔널 타입의 기구물이 삭제됨과 더불어, 종래의 컨벤셔널 타입의 기구물 대신 복수개의 PCB 블록(140,150)만을 조립하여 구성되는 정션박스가 개시된다.

여기서, 각 PCB 블록(140,150)들은 독립된 개별 PCB를 가지는 것으로, 이는 소정의 배선(기판상의 인쇄 회로 패턴)을 갖는 각각의 PCB에 복수개의 소자(퓨즈 및 릴레이 등)들을 실장할 수 있도록 구성되는 모듈 부품이다.

상기 PCB 블록(140,150)들을 사용할 경우, PCB에 소자들을 실장한 상태에서 각 PCB 블록을 메인바디(120)의 정해진 위치에 조립하는 것에 의해 각 PCB 블록의 커넥터와 메인바디의 커넥터 간 접속이 이루어지고, 이에 각 소자들의 통전이 이루어질 수 있는 구조가 되므로, 컨벤셔널 타입에서와 같은 별도의 와이어 작업이 불필요해진다.

따라서, 컨벤셔널 타입의 기구물 대신 PCB 블록을 확대 적용하여 정션박스를 구성할 경우, 와이어 수작업 공수를 크게 줄일 수 있고, 자동화 공정의 확대 적용이 가능하여 제품의 품질 확보 및 품질 안정화를 달성할 수 있으며, 작업성 및 생산성 향상, 와이어 비용 및 원가 절감 등의 이점이 있게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 정션박스는, 컨벤셔널 타입의 기구물 대신 PCB 블록을 사용함에 있어서, 부하 용량에 따라 용도가 구분되는 복수개의 PCB 블록을 적용하고, 각 PCB 블록에 따라 충분한 열 방출 성능을 얻기 위해 PCB 타입을 달리 적용하는 것에 주된 특징이 있는 것이다.

즉, 부하 용량에 따라 고용량 부하용으로 사용되는 소자(대전류용 퓨즈 및 릴레이)들이 탑재되는 PCB 블록(140)과, 상대적으로 저용량 부하용으로 사용되는 소자(소전류용 및 신호전류용 퓨즈 및 릴레이)들이 탑재되는 PCB 블록(150)을 분리하여 구성한 뒤 이들을 함께 정션박스(100) 내에 장착하는 것이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 고용량 부하용과 저용량 부하용으로 구분되는 2개의 PCB 블록, 즉 고용량 부하용 PCB 블록(140)과 저용량 부하용 PCB 블록(150)이 예시되어 있다.

이와 같이 본 발명에서 PCB 블록의 개수는 예시된 바대로 2개가 될 수 있으나, 이는 최소의 개수를 예시한 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 부하 용량에 따라 구분되는 3개 이상의 PCB 블록이 사용될 수도 있는 것이며, 이러한 PCB 블록의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 정션박스는 PCB 블록을 부하 용량 및 용도에 따라 고용량 부하용 PCB 블록과 저용량 부하용 PCB 블록으로 분리하여 복수개를 배치하는 것에 주된 특징이 있는 것인바, 종래의 컨벤셔널 타입의 구성을 배제하면서 PCB 블록이 확대 적용됨으로써 상술한 종래의 여러 문제점이 해소될 수 있고, 특히 부하 분리 적용으로 신뢰성이 우수해지는 이점을 갖게 된다.

한편, 바람직한 실시예에서, 상기 고용량 부하용 PCB 블록(140)의 경우 발열량이 크므로 열 방출 성능이 우수한 메탈 코어 PCB(METAL CORE PCB)를 사용하고, 저용량 부하용 PCB 블록(150)의 경우 헤비 온스 PCB(HEAVY OZ PCB)를 사용한다.

이러한 메탈 코어 PCB(142)와 헤비 온스 PCB(152)의 구조는 도 9와 도 10에 나타낸 바와 같다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 메탈 코어 PCB(142)의 경우, 열전도율이 높은 구리 등의 금속 재질로 이루어진 메탈 코어(143)를 절연체(144)가 둘러싸고 있는 기판을 포함하며, 기판의 쓰루홀(through hole)(145)과 비아홀(bia hole)이 구리 등의 도체 금속으로 도금되고, 기판 양면에 구리 등의 도체 재질로 형성된 회로 패턴(146)이 배선된 구조로 되어 있다.

반면, 헤비 온스 PCB(152)의 경우, 메탈 코어 없이 절연 재질(예, 글래스 에폭시)로만 이루어진 기판(153)을 가지며, 기판의 쓰루홀(154)과 비아홀이 구리 등의 도체 금속으로 도금되고, 기판 양면에 구리 등의 도체 재질로 형성된 회로 패턴(155)이 배선된 구조로 되어 있다.

이와 같이 고용량 부하용 PCB 블록(140)과 저용량 부하용 PCB 블록(150)에 사용되는 PCB 타입을 달리하되, 특히 고용량 부하용 PCB 블록의 경우 열 방출 성능이 우수한 PCB를 사용하여 열 방출 효과를 극대화한다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

100 : 정션박스 110 : 상부커버
120 : 메인바디 130 : 하부커버
140 : 고용량 부하용 PCB 블록 141 : 소자
142 : 메탈 코어 PCB 143 : 코어
144 : 절연체 145 : 쓰루홀
146 : 회로 패턴 150 : 저용량 부하용 PCB 블록
151 : 소자 152 : 헤비 온스 PCB
153 : 절연체 기판 154 : 쓰루홀
155 : 회로 패턴

Claims

고용량 부하용의 소자들이 탑재되는 PCB 블록과, 상대적으로 저용량 부하용의 소자들이 탑재되는 PCB 블록을 분리하여 부하 용량에 따라 용도가 구분되는 복수개의 PCB 블록들을 탑재한 것을 특징으로 하는 하이브리드 PCB 블록을 적용한 정션박스.
청구항 1에 있어서,
고용량 부하용의 PCB 블록은 메탈 코어 PCB(METAL CORE PCB)가 사용된 것을 특징으로 하는 하이브리드 PCB 블록을 적용한 정션박스.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
저용량 부하용의 PCB 블록은 헤비 온스 PCB(HEAVY OZ PCB)가 사용된 것을 특징으로 하는 하이브리드 PCB 블록을 적용한 정션박스.