KR20140107270A - 자동차용 제어 장치 및 자동차용 제어 장치의 제조 방법 - Google Patents

자동차용 제어 장치 및 자동차용 제어 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20140107270A
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우베 리스코브
페터 클로베스
토마스 마이어
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 자동차용 제어 장치(2)에 관한 것이다. 제어 장치(2)는 상호 간에 전기 전도 방식으로 연결된 전기 부품들(36, 38)을 구비한 제 1 회로 캐리어(4)와, 상호 간에 전기 전도 방식으로 연결된 전기 부품들(100)을 구비한 제 2 회로 캐리어(6)를 포함한다. 제 1 회로 캐리어(4) 및 제 2 회로 캐리어(6)는 상호 간에 전기 전도 방식으로 연결된다. 제 2 회로 캐리어(6)는 유체 밀봉형 열 전도성 캐리어 부재(10)와 열 전도 방식으로 고정 결합된다. 본 발명에 따라서, 제 1 회로 캐리어(4)는 절결부(15)를 포함하고, 제 2 회로 캐리어(6)는 절결부(15) 내에 배치된다. 캐리어 부재(10)는 절결부(15) 내에 배치된다. 캐리어 부재(10)는 제 1 회로 캐리어(4)보다 더 나은 열 전도성을 갖는다. 캐리어 부재(10)는 히트 싱크(56, 64)에 열 전도 방식으로 연결될 수 있다. 캐리어 부재(10)는 제 1 회로 캐리어(4)의 내부 영역(14) 내에 유체 밀봉 방식으로 통합된다.

Description

자동차용 제어 장치 및 자동차용 제어 장치의 제조 방법{CONTROL DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A CONTROL DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 자동차용 제어 장치 및 자동차용 제어 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
자동차 공학에서 다양한 적용을 제어하기 위해서는 전자 제어 장치들이 필요하다. 전자 제어 장치는, 액추에이터들 및 센서들을 제어하기 위한 제어 모듈들과 같은 전자 부품들뿐 아니라, 차량 와이어링 하니스에 대한 연결을 위한 하나 이상의 플러그 타입 커넥터를 포함한다. 최신 자동 변속기의 제어를 위해서는, 많은 경우에 변속기 하우징의 내부에 배치되는 전자 제어 모듈들이 필요하다. 이 경우, 제어 모듈들은, 변속기 오일에 의해 완전하게 또는 부분적으로 덮이고 상기 유형의 변속기들에서 발생할 수 있는 -40℃ 내지 +150℃의 온도에 노출되도록 장착된다. 상기 유형의 제어 모듈들은, 작동 동안, 상기 유형의 제어 모듈들의 과열을 방지하기 위해 방출되어야만 하는 큰 열량을 발생시킨다. 제어 모듈로부터 방출되는 열을 캐리어 플레이트 내로 유도하기 위해, 알루미늄으로 제조되고 약 5㎜의 두께를 갖는 이른바 캐리어 플레이트 상에 상기 제어 모듈들을 고정 배치하는 것은 공지되었다. 이 경우, 제어 모듈은 인쇄 회로 기판에 의해 에워싸이고 이 회로 기판과 제어 모듈이 접촉된다. 인쇄 회로 기판은 안정성의 이유에서 예컨대 접착, 나사 결합 또는 리벳 결합에 의해 캐리어 플레이트와 고정 결합된다. 그러나 상기 유형의 캐리어 플레이트들은 히트 싱크를 형성할 뿐 아니라, 그 부피로 인해 열 저장체도 형성한다. 또한, 상기 유형의 제어 장치들은 캐리어 플레이트의 중량으로 인해 정말로 무거우며, 캐리어 플레이트는 제어 모듈의 총 중량의 50중량 퍼센트 및 그 이상의 중량부를 가질 수 있다.
본 발명의 과제는 개선된 방식으로 제어 모듈로부터 열을 방출할 수 있는 제어 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제는 특허 독립 청구항들의 대상에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 구현예들은 종속 청구항들의 대상들에 의해 제시된다.
본 발명의 제 1 구현예에 따라서, 자동차용 제어 장치가 제공되며, 제어 장치는 상호 간에 전기 전도 방식으로 연결된 전기 부품들을 구비한 제 1 회로 캐리어와, 상호 간에 전기 전도 방식으로 연결된 전기 부품들을 구비한 제 2 회로 캐리어를 포함한다. 제 1 회로 캐리어와 제 2 회로 캐리어는 상호 간에 전기 전도 방식으로 연결된다. 제 2 회로 캐리어는 유체 밀봉형 열 전도성 캐리어 부재와 열 전도 방식으로 고정 결합된다. 제 1 회로 캐리어는 절결부(cut-out)를 포함하고 제 2 회로 캐리어는 절결부 내에 배치된다. 캐리어 부재는 절결부 내에 배치된다. 캐리어 부재는 제 1 회로 캐리어보다 더 나은 열 전도성을 갖는다. 캐리어 부재는 히트 싱크 상에 열 전도 방식으로 연결될 수 있다. 캐리어 부재는 제 1 회로 캐리어의 내부 영역 내에 유체 밀봉 방식으로 통합된다.
캐리어 부재는 2개의 영역에 이르기까지 제 1 회로 캐리어에 의해 완전히 에워싸인다. 일측 영역 상에서 히트 싱크는 캐리어 부재에 연결될 수 있고, 타측 영역 상에서는 제 2 회로 캐리어가 캐리어 부재에 고정 결합된다. 이 경우, 캐리어 부재는 예컨대 매립 또는 적층을 통해 제 1 회로 캐리어 내에 삽입될 수 있다. 캐리어 부재는, 제 2 회로 캐리어가 캐리어 부재에 의해 유체의 영향하에서도 히트 싱크로서 안정되게 유지되도록, 자력 지지 방식으로 형성될 수 있다. 제 2 회로 캐리어는 예컨대 공학 스프링들에 의해 캐리어 부재 상에 압착될 수 있다. 또한, 제 2 회로 캐리어는 캐리어 부재 상에 접착될 수 있다. 제 2 회로 캐리어와 캐리어 부재 사이의 결합은, 제 2 회로 캐리어가 그 열을 캐리어 부재 상으로 직접 방출하도록 형성될 수 있으며, 제 2 회로 캐리어와 캐리어 부재 사이에는 예컨대 인쇄 회로 기판 재료와 같은 열 절연층이 존재하지 않는다. 또한, 제 2 회로 캐리어는 최신 자동 변속기들에서 변속기 기능들을 제어하기 위한 제어 모듈로서 형성될 수 있다. 제 1 회로 캐리어는 일반적으로 강성의 인쇄 회로 기판으로서 형성될 수 있으며, 인쇄 회로 기판은 유리 섬유 직물 및 에폭시 수지로 구성되고 그에 따라 FR4 또는 그 이상의 품질을 갖는다. 이 경우, FR은 난연성(Flame Retardant)을 나타낸다. 인쇄 회로 기판은 예컨대 35㎛ 내지 70㎛ 두께의 구리 스트립들을 포함한 저전류 인쇄 회로 기판으로서, 또는 예컨대 100㎛ 내지 400㎛ 두께의 구리 스트립들을 포함한 고전류 인쇄 회로 기판으로서 형성될 수 있다. 또한, 400㎛ 이상, 다시 말해 예컨대 1㎜, 2㎜ 또는 그 이상의 두께를 갖는 고전류 경로들이 인쇄 회로 기판 내에 삽입될 수도 있다. 또한, 예컨대 제 1 회로 캐리어는 상면으로부터 이 상면에 대향하여 위치하는 하면으로 연장되는 관통구를 포함할 수 있으며, 이 관통구는 예컨대 1㎜ 두께를 가지면서 제 1 회로 캐리어의 길이 방향으로 연장되는 캐리어 부재에 의해 유체 밀봉 방식으로 밀폐된다. 이 경우, 캐리어 부재는 관통구의 측벽부에서 끝날 수 있거나, 또는 관통구보다 더 크게 형성될 수 있으면서 그에 상응하게 제 1 회로 캐리어 안쪽으로 돌출될 수 있다. 제어 장치가 예컨대 자동차의 자동 변속기에 사용된다면, 다시 말해 제어 장치가 자동 변속기의 변속기 하우징의 내부에 위치된다면, 예컨대 자동 변속기 오일도 히트 싱크로서 사용될 수 있다. 이 경우, 자동 변속기 오일은, 자동 변속기 오일이 제 2 회로 캐리어에 의해 생성되어 캐리어 부재 내로 유도되는 열을 캐리어 부재로부터 방출할 수 있도록 캐리어 부재에 근접될 수 있다. 또한, 변속기 하우징 자체도, 또는 변속기 하우징 내에 배치된 제어 플레이트도 히트 싱크로서 형성될 수 있다. 이 경우, 캐리어 부재는 변속기 하우징 또는 제어 플레이트와 열 전도 방식으로 결합된다. 캐리어 부재는, 제 2 회로 캐리어를 위한 제 1 수용 표면 및/또는 히트 싱크를 위한 제 2 수용 표면이 형성되도록 형성될 수 있다. 이 경우, 히트 싱크를 위한 제 2 수용 표면은, 이 제 2 수용 표면 상에 고형체가 열 전도 방식으로 결합될 수 있도록, 또는 제 2 수용 표면이 액상 또는 기상 유체를 안내하기 위한 가이드 표면들을 포함하도록 형성될 수 있다. 캐리어 부재는 유체 밀봉 방식으로 형성될 수 있다. 캐리어 부재의 제 2 수용 표면은 제 1 수용 표면에 인접하게 배치되거나, 또는 제 1 수용 표면에 대향하여 위치하도록 배치될 수 있다. 일반적으로, 제 2 수용 표면은 제 1 수용 표면에 대향하여 위치하도록 형성될 수 있는데, 그 이유는 상기 유형으로 형성될 경우 히트 싱크가 제 2 회로 캐리어에 상대적으로 더 가깝게 배치될 수 있기 때문이다. 제 2 수용 표면은 예컨대 평면으로 형성될 수 있다. 제 2 수용 표면이 제 1 수용 표면에 대향하여 위치하도록 형성된다면, 제 2 수용 표면은 인쇄 회로 기판으로서 형성된 제 1 회로 캐리어의 일측 면과 동일 평면일 수 있다. 제 1 수용 표면은 예컨대 마찬가지로 평면으로 형성될 수 있다. 그에 따라, 캐리어 부재는 판형으로 형성될 수 있다. 캐리어 부재는 제 1 회로 캐리어보다 더 얇게 형성될 수 있기 때문에, 제 1 수용 표면은 인쇄 회로 기판으로서 형성된 제 1 회로 캐리어의 타측 면에 비해 후방에 배치될 수 있으며, 그럼으로써 제 2 회로 캐리어는 적어도 부분적으로 제 1 회로 캐리어의 내부에 배치될 수 있다. 따라서 제어 장치는 평평하게 형성될 수 있다. 또한, 캐리어 부재의 얇은 두께를 통해, 제 2 회로 캐리어에 의해 생성된 열은 거의 손실 없이 히트 싱크 내로 안내될 수 있다. 캐리어 부재는, 가능한 전기 전도성으로 형성되기는 하지만, 열을 전달하기 위해서만 사용될 뿐, 전류를 전달하기 위해서는 사용되지 않는다. 일반적으로, 제 1 회로 캐리어 및 제 2 회로 캐리어는 본딩 와이어들에 의해 전기 전도 방식으로 상호 간에 연결되며, 제조 단순화를 위해 본딩 와이어들은 제 2 회로 캐리어 상에 배치될 수 있다. 그러나 제 2 회로 캐리어로부터 캐리어 부재 내로 우수한 열 전도를 보장하기 위해, 제 2 회로 캐리어는 원주를 따라서 제 1 회로 캐리어로부터 이격된다. 이 경우, 제 1 회로 캐리어는 캐리어 부재와 함께, 제 1 회로 캐리어가 안정화를 위해 공지된 캐리어 플레이트 상에 실장되지 않아도 되도록, 고유 안정성을 갖는다는 것이 장점으로서 간주할 수 있다. 그 밖에도, 히트 싱크에 의해, 제 2 회로 캐리어에 의해 생성된 열이 적은 열 저항만으로 빠르게 방출될 수 있다. 캐리어 부재의 비중량(specific weight)이 일반적으로 제 1 회로 캐리어의 비중량보다 더 큰 조건에서 캐리어 부재의 작은 체적으로 인해, 제어 장치는 종래 기술로부터 공지된 제어 장치보다 훨씬 더 가볍게 형성될 수 있다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 캐리어 부재는, 제 1 면과 이 제 1 면에 대향하여 위치하는 제 2 면을 구비한 가장자리 영역을 포함하며, 제 1 면뿐만 아니라 제 2 면은 적어도 부분적으로 제 1 회로 캐리어에 의해 덮인다.
제 1 회로 캐리어는, 특히 평면 인쇄 회로 기판으로서 형성된다면, 상면과 이 상면에 대향하여 위치하는 하면을 포함할 수 있으며, 캐리어 부재는 상면과 하면 사이에서 제 1 회로 캐리어와 분리되지 않게 결합된다. 그에 따라 캐리어 부재는 제 1 회로 캐리어의 내부에 위치될 수 있다. 캐리어 부재는 적어도 제 1 회로 캐리어와의 그 연결 위치들에서 회로 캐리어의 상면 및 하면에 의해 덮일 수 있다. 캐리어 부재는 예컨대 제 1 회로 캐리어의 제조 동안 인쇄 회로 기판 내에 삽입될 수 있거나, 또는 적층될 수 있다. 적층은, 일반적으로, 캐리어 부재가 인쇄 회로 기판의 제조 공정 동안 예컨대 에폭시 수지, 페놀 수지 또는 기타 수지들에 의해 제 1 회로 캐리어 내에 통합되는 것을 의미한다. 제 1 회로 캐리어로서 형성된 인쇄 회로 기판은 일반적으로 2개 이상의 인쇄 회로 기판 층으로 구성된다. 4층 인쇄 회로 기판은 일반적으로 양면에 구리로 코팅된 내부 층 코어를 우선 프레프레그로, 그리고 마지막으로 구리 포일로 양면 코팅함으로써 제조된다. 이 경우, 사전 제조된 인쇄 회로 기판 층들은 이미 리세스들을 포함할 수 있으며, 이들 리세스 내로는 개별 인쇄 회로 기판 층들의 적층 동안 캐리어 부재가 삽입된다. 개별 인쇄 회로 기판 층들은 일반적으로 압력 및 열의 조건에서 경화되는 수지에 의해 상호 간에 결합되기 때문에, 상기 공정 동안, 캐리어 부재는 제 1 회로 캐리어 내에 통합될 수 있다. 따라서 예컨대 캐리어 부재를 포함한 제 1 회로 캐리어는 약 2㎜의 두께를 가질 수 있는 한편, 캐리어 부재는 예컨대 1㎜ 두께의 플레이트로서만 형성된다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 캐리어 부재는 제 1 회로 캐리어의 길이 방향을 따라서 연장된다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 캐리어 부재는 판형으로 형성된다.
이 경우, 캐리어 부재는 특히 간단하면서도 경제적으로 제조되고 간단한 방식으로 제 1 회로 캐리어의 내부에 배치된다. 이를 위해, 플레이트는 예컨대 박판으로부터 절단될 수 있다. 플레이트는 일반적으로, 제 1 회로 캐리어의 연장 방향으로의 플레이트 치수가 제 1 회로 캐리어의 치수보다 더 작은 방식으로 형성될 수 있으며, 그럼으로써 캐리어 부재의 협폭 표면들은 제 1 회로 캐리어에 의해 에워싸인다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 캐리어 부재는 0.4㎜보다 더 큰 두께를 갖는다.
상기 두께의 경우, 캐리어 부재는 제 2 회로 캐리어를 수용하기 위해, 그리고 히트 싱크를 수용하기 위해 충분한 안정성을 가질 수 있다. 그러나 캐리어 부재는 일반적으로 약 1㎜의 두께를 갖는다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 캐리어 부재는, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 및 니켈 합금의 군에서 선택된 재료로 제조된다.
상기 재료들은 제 2 회로 캐리어에 의해 생성된 열을 최대한 손실 없이 히트 싱크 내로 안내하기 위해 탁월한 열 전도성을 갖는다. 우수한 열 전도성과 결부되는 니켈 합금의 전형적인 대표 합금은 양은이다. 캐리어 부재는 전기 절연성으로 형성될 수 있기 때문에, 캐리어 부재로서는 우수한 열 전도성 플라스틱도 사용될 수 있다. 일반적으로, 인쇄 회로 기판의 기본 재료와 캐리어 부재의 재료의 서로 상이한 열 팽창 계수들로 인해, 두 재료는, 차후 작동 중에 캐리어 부재 및 인쇄 회로 기판의 박리가 발생하지 않도록 상호 간에 매칭된다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 제 1 회로 캐리어의 제 1 절결부는 제 1 리세스로서 형성되며, 제 1 리세스는 제 1 측벽부가 제 1 회로 캐리어에 의해 형성되도록 터브(tub) 형태로 형성된다. 제 1 측벽부와 캐리어 부재는 상호 간에 유체 밀봉 방식으로 결합된다.
따라서 제 2 회로 캐리어는 제 1 회로 캐리어의 내부에 배치되며, 제어 장치의 전체 구조는 작을 수 있다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 제 1 회로 캐리어는 제 1 리세스와 상이한 제 2 리세스를 포함한다. 제 2 리세스는, 제 2 측벽부가 제 1 회로 캐리어에 의해 형성되도록 터브 형태로 형성된다. 제 2 측벽부와 캐리어 부재는 상호 간에 유체 밀봉 방식으로 결합된다.
따라서 두 리세스는 제 1 회로 캐리어 내에서 상호 간에 인접하거나, 또는 상호 간에 대향하여 위치하도록 배치될 수 있다. 리세스들은 회로 캐리어의 제조 동안 리세스들의 위치들에 유리 섬유 매트 및/또는 에폭시 수지와 같은 재료가 제공되지 않음으로써 제공될 수 있다. 리세스들은 제 1 회로 캐리어의 제조 후에도, 캐리어 부재를 덮는 인쇄 회로 기판 재료가 예컨대 밀링과 같은 기계적 가공에 의해 제거됨으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 제 2 리세스는 그루브로서 형성되며, 그루브는 제 1 회로 캐리어의 제 1 측면 표면으로부터, 이 제 1 측면 표면과 상이한 제 1 회로 캐리어의 제 2 측면 표면까지 연장된다.
그루브는 특히, 히트 싱크가 액상 또는 기상 유체일 때 제공된다. 유체는, 제 2 회로 캐리어에 의해 생성되어 캐리어 부재 내로 유입되는 열을 최대한 빠르게 캐리어 부재로부터 제거하기 위해, 상기 그루브를 통해 안내될 수 있다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 제 1 리세스와 제 2 리세스는 일직선으로 배치된다.
그에 따라, 제 1 리세스와 제 2 리세스는 상호 간에 대향하여 위치하도록 배치될 수 있으며, 제 1 리세스는 캐리어 부재에 의해 제 2 리세스로부터 분리된다. 얇은 판형 캐리어 부재와 결부되어 열 전달은 특히 효과적인데, 그 이유는 히트 싱크와 열 발생기, 즉 제 2 회로 캐리어가 상호 간에 대향하여 위치하고 캐리어 부재에 의해서만 서로 분리되기 때문이다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서 제 1 리세스와 제 2 리세스는 서로 일치한다.
그 결과로, 차후 시점에 서로 결합되어 전체 인쇄 회로 기판, 즉 제 1 회로 캐리어를 형성하는 개별 인쇄 회로 기판 층들의 특히 간단한 제조가 가능하다. 제 1 리세스와 제 2 리세스가 서로 일치하는 것을 통해, 캐리어 부재는 두 리세스 중 일측 리세스보다 약간 더 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 제 2 회로 캐리어는 소결된 세라믹 캐리어들을 기반으로 제조된다.
상기 기술의 전형적인 대표적 기술은 LTCC(Low Temperature Cofired Ceramics; 저온 동시 소성 세라믹)이거나, 또는 후막 기술에서의 세라믹 기판이다. 이 경우, 회로 캐리어는 우수한 열 전도성 재료, 즉 세라믹으로 제조된다. 제 2 회로 캐리어의 열 전도성은, 특히 제 1 회로 캐리어가 유리 섬유 및 수지로 제조될 때, 제 1 회로 캐리어의 열 전도성보다 훨씬 더 클 수 있다. 그 결과로. 제 1 회로 캐리어에 의해 생성된 열은 빠르게 캐리어 부재 내로 유도될 수 있다. 당연히, 제 2 회로 캐리어는 단층 또는 다층 인쇄 회로 기판으로서도 형성될 수 있으며, 제 2 회로 캐리어는 HDI(고밀도 배선) 인쇄 회로 기판으로서도 형성될 수 있다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 제 2 회로 캐리어와 캐리어 부재는 상호 간에 접착된다.
일반적으로, 접착제는 제 2 회로 캐리어로부터 캐리어 부재 내로 열을 신속하게 전달하기 위해 우수한 열 전도성으로 형성된다. 접착은 2개의 부재를 접합할 수 있는 특히 간단한 방법이다. 물론, 제 2 회로 캐리어와 캐리어 부재는 상호 간에 납땜될 수 있다. 이 경우, 납땜뿐 아니라 접착은 재료 결합식 결합이다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 커버 구조는 제 1 회로 캐리어와 고정 결합된다. 제 1 회로 캐리어와, 캐리어 부재와, 커버 구조는, 내부 챔버를 한정하며, 내부 챔버는 외부 챔버로부터 유체 밀봉 방식으로 분리된다. 제 2 회로 캐리어는 내부 챔버 내에 배치된다.
상기 유형의 구현예는, 제어 장치가 히트 싱크로서 형성된 유체에 의해 세척될 수 있는 것을 허용할 수 있다. 그에 따라, 제어 장치는, 제어 장치의 내부 챔버가 자동 변속기 오일과 접촉되지 않으면서, 예컨대 자동 변속기의 내부에 배치될 수 있다. 커버 구조는 예컨대 플라스틱 또는 금속으로 제조될 수 있다. 또한, 커버 구조를 위해 이용되는 플라스틱은 섬유 강화될 수 있다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 제 1 회로 캐리어는, 외부 챔버 내에 배치되는 전기 부품으로 연장된다. 외부 챔버 내에 배치된 전기 부품은 제 2 회로 캐리어와 전기 전도 방식으로 연결된다.
외부 챔버 내에 배치된 전기 부품들은 대개, 예컨대 전기 모터들과 같은 액추에이터들에 전기 전도 방식으로 연결될 수 있는 센서, 또는 제 1 회로 캐리어와 고정 연결된 플러그 타입 커넥터이다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 커버 구조와 제 2 회로 캐리어는 상호 간에 접착된다.
그 결과로, 커버 구조와 제 2 회로 캐리어 사이에 특히 간단하면서도 비용을 절감하는 유체 밀봉형 결합이 제공된다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 커버 구조는 밀봉 부재를 포함하며, 밀봉 부재는 외부 챔버로부터 커버 구조와 제 2 회로 캐리어 사이의 내부 챔버 내로 유체의 침입을 방지하도록 구성된다.
그에 따라, 제 2 회로 캐리어는 제어 장치를 에워싸는 유체, 또는 자동 변속기 오일과, 또는 자동 변속기 오일 내에 함유될 수 있는 화합물 내의 현탁 물질들과 결합되지 않는다. 특히 현탁 물질들은 금속 마멸로 인해 전기 전도성일 수 있다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 자동차용 자동 변속기는 변속기 하우징과 함께 전술한 제어 장치를 포함하며, 제어 장치는 변속기 하우징의 내부에 배치된다.
본 발명의 한 추가 구현예에 따라서, 자동차용 제어 장치를 제조하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은 다음 단계들, 즉 그 제조 공정 동안 제 1 회로 캐리어 내에 유체 밀봉 방식으로 캐리어 부재를 매립하는 매립 단계와, 절결부를 제조함으로써 캐리어 부재의 중앙 영역을 노출시키는 노출 단계와, 제 2 회로 캐리어의 전기 부품들과 제 2 회로 캐리어를 우수한 열 전도 방식으로 포지셔닝하고 연결하는 포지셔닝 및 연결 단계와, 제 1 회로 캐리어와 제 2 회로 캐리어를 전기 전도 방식으로 연결하는 연결 단계와, 제 1 회로 캐리어와 커버 구조를 유체 밀봉 방식으로 고정 결합하는 고정 결합 단계와, 제 1 회로 캐리어 상에 전기 부품들을 전기 전도 방식으로 연결하는 연결 단계를 포함한다.
주지할 사항은, 본 발명에 대한 사상은 본원에서 제어 장치뿐 아니라 제어 장치의 제조 방법과 관련하여 기술된다는 것이다. 이 경우, 당업자라면, 기술된 개별 특징들이, 결과적으로 본 발명의 또 다른 구현예에 도달할 수 있도록 하기 위해, 다양한 방식으로 상호 간에 조합될 수 있다는 것을 분명하게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 의해, 개선된 방식으로 제어 모듈로부터 열을 방출할 수 있는 제어 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예들은 하기에서 첨부된 도면들과 관련하여 기술된다. 도면들은 개략적이며, 정확한 척도에 따르지는 않는다.
도 1은, 제 2 회로 캐리어가 제 1 회로 캐리어 내 적층된 캐리어 부재 상에 배치된 상태로, 제 1 회로 캐리어와 제 2 회로 캐리어를 포함하는 제어 장치를 도시한 횡단면도이다.
도 2는, 유압 플레이트로서 형성된 히트 싱크와 함께 도 1에 나타난 제어 장치를 도시한 횡단면도이다.
도 3은, 유체로서 형성된 히트 싱크와 함께 도 1에 나타난 제어 장치를 도시한 횡단면도이다.
도 4는, 자동차의 자동 변속기 내에 장착되는, 도 2에 나타난 제어 장치를 도시한 X선도이다.
도 5는 도 1 내지 도 4에 나타난, 자동차의 자동 변속기용 제어 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1에는, 오늘날의 자동차의 자동 변속기를 위한 제어 장치(2)로서 형성된 제어 장치(2)가 도시되어 있다. 제어 장치(2)는 제 1 회로 캐리어(4)와 제 2 회로 캐리어(6)를 포함하며, 제 1 회로 캐리어(4)와 제 2 회로 캐리어(6)는 상호 간에 간극(7)에 의해 원주를 따라서 상호 간에 분리된다. 제 1 회로 캐리어(4)와 제 2 회로 캐리어(6)는 본딩 와이어들(8)에 의해 상호 간에 전기 전도 방식으로 연결된다. 제 2 회로 캐리어(6)와 유체 밀봉형 열 전도성 캐리어 부재(10)는 우수한 열 전도성 접착제(12)에 의해 상호 간에 열 전도 방식으로 고정 결합된다. 캐리어 부재(10)는 판형으로 형성되고 본 구현예에서는 알루미늄 합금으로 구성된다. 또한, 캐리어 부재(10)는 구리 또는 니켈 합금으로도 제조될 수 있다. 제 1 회로 캐리어(4)는 인쇄 회로 기판으로서 형성된다. 인쇄 회로 기판은 유리 섬유 직물 또는 유리 섬유 부직포와 함께 수지로 제조되며, 제 1 회로 캐리어의 품질은 FR4 또는 그 이상이다. 제 2 회로 캐리어(6)는 LTCC(저온 동시 소성 세라믹), 후막 세라믹 기술, 인쇄 회로 기판 기술 또는 HDI(고밀도 배선) 인쇄 회로 기판 기술로 제조된다. 캐리어 부재(10)는 제 1 회로 캐리어(4)의 내부 영역(14) 내에 유체 밀봉 방식으로 통합된다. 캐리어 부재(10)는, 제 1 회로 캐리어(4) 내에 유체 밀봉 방식으로 적층되는 가장자리 영역(20)을 형성한다. 캐리어 부재(10)는 1㎜의 두께를 갖는다. 제 1 회로 캐리어(4)는, 제 1 터브형 리세스(16)로서 형성되는 절결부(15)를 포함한다. 이 경우, 터브형 제 1 리세스(16)는 제 1 회로 캐리어(4)에 의해 형성되는 제 1 측벽부(17)를 포함한다. 제 1 측벽부(17)와 캐리어 부재(10)는 상호 간에 유체 밀봉 방식으로 결합된다. 터브형 제 2 리세스(18)는 제 1 리세스(16)에 대향하여 위치하도록 배치된다. 제 2 리세스의 제 2 측벽부(23)도 제 1 회로 캐리어(4)에 의해 형성된다. 여기서도 제 2 측벽부(23)와 캐리어 부재(10)는 상호 간에 유체 밀봉 방식으로 결합된다. 제 1 리세스(16)와 제 2 리세스(18)는 일직선으로 배치된다. 또한, 제 1 리세스(16)와 제 2 리세스(18)는 여기에 기술되는 실시예에서 서로 일치하도록 형성된다. 따라서 제 1 리세스(16)와 제 2 리세스(18)는, 캐리어 부재(10)가 제외되면, 제 1 회로 캐리어(4)의 상면(22)으로부터 이 상면(22)에 대향하여 위치하는 회로 캐리어(4)의 하면(24)으로 연장되는 개구부(19)로서 고려될 수 있다. 이 경우, 개구부는 제 1 측벽부(17)와 제 2 측벽부(23)에 의해 한정된다. 개구부(19)의 연속성은 브리지 유형으로 개구부(19)를 덮는 캐리어 부재(10)에 의해 차단된다. 캐리어 부재는 원주를 따라서 제 1 회로 캐리어(4)와 유체 밀봉 방식으로 결합된다. 이를 위해, 캐리어 부재(10)는 제 1 면(20a)과 이 제 1 면에 대향하여 위치하는 제 2 면(20b)을 구비한 가장자리 영역(20)을 포함한다. 제 1 면(20a)과 제 2 면(20b)은 제 1 회로 캐리어(4)에 의해 덮인다. 가장자리 영역(20)에 의해 한정되는 캐리어 부재(10)의 중앙 영역(21)은 제 1 회로 캐리어(4)의 상면(22)뿐 아니라 그 하면(24)으로부터 자유롭게 접근될 수 있다. 이 경우, 제 2 회로 캐리어(6)는 캐리어 부재(10)의 중앙 영역(21) 상에 배치된다. 터브 형태로 형성된 커버 구조(26)는 제 1 회로 캐리어(4)의 상면(22)과 고정 결합된다. 커버 구조(26)는 제 1 회로 캐리어(4)의 상면(22)으로 향해 있으면서 U자 형태로 형성된 가장자리(27)를 포함하며, 이 가장자리 내에는 O 링으로서 형성되는 원형 밀봉 부재(28)가 배치된다. 따라서 제 1 회로 캐리어(4)와, 캐리어 부재(10)와, 커버 구조(26)에 의해, 외부 챔버(32)로부터 유체 밀봉 방식으로 분리되는 내부 챔버(30)가 한정된다. 자체의 전기 부품들(100)을 구비한 제 2 회로 캐리어(6)는 내부 챔버(30) 내에 배치된다. 외부 챔버(32)에는, 커넥터(36) 및 센서(38)의 형태로 제 2 회로 캐리어(6) 상에 배치되는 전기 부품들이 위치된다. 제 1 회로 캐리어(4)의 내부에는, 내부 챔버(30)의 내부에 배치되는 접촉점들(52)과 내부 챔버(30)의 외부에 배치되는 전기 부품들(36, 38)을 연결하는 스트립 도체들(50)이 배치된다.
제 2 회로 캐리어(6)가 절결부(15)의 내부에 배치되는 것을 통해, 제어 장치(2)는 매우 평평하게 형성된다. 제 1 회로 캐리어(4)에 의해 생성된 열은 거의 열 저항 없이 캐리어 부재(10) 내로 전달된다. 캐리어 부재(10)는 작은 체적만을 갖기 때문에, 바람직한 방식으로 거의 열 저장은 존재하지 않는다. 캐리어 부재(10) 내에 존재하는 열을 방출하기 위해, 캐리어 부재(10) 상에는, 하기의 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같은 히트 싱크가 배치될 수 있다.
도 2에는, 도 1에 나타난 제어 장치(2)가 유압 플레이트(54)로서 형성된 히트 싱크와 함께 횡단면도로 도시되어 있다. 유압 플레이트(52)는 돌출부(56)를 포함하며, 이 돌출부는 캐리어 부재(10)의 하부 표면(60)에 상응하는 수용 표면(58)을 포함한다. 이 경우, 유압 플레이트(54)의 수용 표면(58)과 캐리어 부재의 하부 표면(60)은 상호 간에 열 전도 방식으로 결합된다. 따라서 캐리어 부재(10) 내에 존재하는 열은 유압 플레이트(54) 내로 유도될 수 있다.
도 3에는, 도 1에 나타난 제어 장치(2)가 자동 변속기 오일(64)로 형성된 히트 싱크와 함께 도시되어 있다. 이 경우, 유압 플레이트(54) 내에는 그루브(61)가 형성된다. 그루브(61)는 제 2 리세스(18)의 제 2 측벽부(23) 및 캐리어 부재(10)의 하부 표면(60)과 함께 채널(62)을 형성하고, 이 채널 내에서는 자동 변속기 오일(64)이 안내된다. 또한, 자동 변속기 오일(64)은 외부 챔버(32) 내에도 배치된다. 특히 캐리어 부재(10)는, 자동 변속기 오일(64)이 채널(62)로부터 제어 장치(2)의 내부 챔버(30) 내에 도달할 수 없도록, 제 1 회로 캐리어(4)와 유체 밀봉 방식으로 결합된다. 채널(62) 내에서는, 자동 변속기 오일(64)을 이용하여 캐리어 부재(10) 내에 존재하는 열을 방출하기 위해, 자동 변속기 오일(64)이 캐리어 부재(10)에 공급된다. 특히 채널(62)은, 캐리어 플레이트(10)로부터 열을 최대한 효과적으로 방출하기 위해, 채널(62) 내에서 안내되는 자동 변속기 오일(64)이 순환하도록 형성된다.
도 4에는, 오일 팬(68)을 포함한 자동 변속기(66)가 도시되어 있다. 이 경우, 도 2 및/또는 도 3에 나타난 유압 플레이트(54)가 제어 장치(2)와 함께 자동 변속기(66)의 오일 팬(68) 내에 배치되며, 오일 팬(68)은 자동차의 작동 동안 주행풍에 의해 냉각되며, 그럼으로써 유압 플레이트(54) 내로 전달된 열은 오일 팬(68)을 통해서 주행풍에 의해 제거될 수 있다.
도 5에는, 자동차의 자동 변속기(66)를 위한 제어 장치(2)의 제조 방법이 도시되어 있다. 이 경우, 방법은 다음 단계들을 포함한다. 제 1 방법 단계(S1)에서, 캐리어 부재(10)는, 차후 작동 중에 유체 밀봉되는 방식으로, 인쇄 회로 기판 제조 공정 동안 제 1 회로 캐리어(4) 내에 매립된다. 후속 방법 단계(S2)에서, 캐리어 부재(10)의 중앙 영역(21)은 제 1 리세스(16)의 형태로 절결부(15)의 밀링 가공을 통해, 그리고 제 2 리세스(18)의 밀링 가공을 통해 노출된다. 상기 방법 단계(S2)는, 인쇄 회로 기판 층들이 압착 및 경화 전에 두 리세스(16, 18)를 포함한다면, 생략될 수 있다. 이 방법 단계에서, 중앙 영역(21)은 금속 블랭크(metal blank) 상태로 제공된다. 후속 방법 단계(S3)에서, 제 2 회로 캐리어(6)는 자체의 전기 부품들(100)과 함께 중앙 영역(21) 상에 포지셔닝되고 중앙 영역(21)과 우수한 열 전도 방식으로 결합된다. 이는 예컨대 중앙 영역(21) 상에 제 2 회로 캐리어(6)를 압착하는 것을 통해, 또는 중앙 영역(21)과 제 2 회로 캐리어(6)를 접착하는 것을 통해 수행될 수 있다. 후속 방법 단계(S4)에서, 제 1 회로 캐리어(4)와 제 2 회로 캐리어(6)는 예컨대 본딩 와이어들(8) 또는 기타 전기 연결 부재들에 의해 상호 간에 전기 전도 방식으로 연결된다. 후속 방법 단계(S5)에서, 커버 구조(26)는 제 1 회로 캐리어(4)의 상면(22)과 유체 밀봉 방식으로 고정 결합된다. 추가 방법 단계(S6)에서는, 추가 전기 부품들(36, 48)이 제 1 회로 캐리어(4) 상에 분리되지 않게 고정되어 전기 전도 방식으로 연결된다.
2 제어 장치
4 제 1 회로 캐리어
6 제 2 회로 캐리어
7 간극
8 본딩 와이어
10 캐리어 부재, 캐리어 플레이트
12 접착제
14 내부 영역
15 절결부
16 제 1 리세스
17 제 1 측벽부
18 제 2 리세스
20 캐리어 부재의 가장자리 영역
20a 제 1 면
20b 제 2 면
21 캐리어 부재의 중앙 영역
22 제 1 회로 캐리어의 상면
23 제 2 측벽부
24 제 1 회로 캐리어의 하면
26 커버 구조
27 가장자리
28 밀봉 부재
30 내부 챔버
32 외부 챔버
36 전기 부품, 커넥터
38 전기 부품, 센서
50 스트립 도체
52 접촉점
54 유압 플레이트
56 히트 싱크, 돌출부
58 수용 표면
60 하부 표면
61 그루브
62 채널
64 히트 싱크, 자동 변속기 오일
66 자동 변속기
68 오일 팬
100 전기 부품

Claims (11)

  1. 자동차용 제어 장치로서, 상기 제어 장치는
    상호 간에 전기 전도 방식으로 연결된 전기 부품들(36, 38)을 구비한 제 1 회로 캐리어(4)와,
    상호 간에 전기 전도 방식으로 연결된 전기 부품들(100)을 구비한 제 2 회로 캐리어(6)를 포함하고,
    상기 제 1 회로 캐리어(4)와 상기 제 2 회로 캐리어(6)는 상호 간에 전기 전도 방식으로 연결되고,
    상기 제 2 회로 캐리어(6)는 유체 밀봉형 열 전도성 캐리어 부재(10)와 열 전도 방식으로 고정 결합되는, 상기 제어 장치에 있어서,
    상기 제 1 회로 캐리어(4)는 절결부(15)를 포함하고,
    상기 제 2 회로 캐리어(6)는 상기 절결부(15) 내에 배치되고,
    상기 캐리어 부재(10)는 상기 절결부(15) 내에 배치되고,
    상기 캐리어 부재(10)는 상기 제 1 회로 캐리어(4)보다 더 나은 열 전도성을 갖고,
    상기 캐리어 부재(10)는 히트 싱크(56, 64)에 열 전도 방식으로 연결될 수 있으며,
    상기 캐리어 부재(10)는 상기 제 1 회로 캐리어(4)의 내부 영역(14) 내에 유체 밀봉 방식으로 통합되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 부재(10)는 제 1 면(20a)과 상기 제 1 면(20a)에 대향하여 위치하는 제 2 면(20b)을 구비한 가장자리 영역(20)을 포함하며,
    상기 제 1 면(20a)뿐만 아니라 상기 제 2 면(20b)은 적어도 부분적으로 상기 제 1 회로 캐리어(4)에 의해 덮이는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 캐리어 부재(10)는 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 및 니켈 합금의 군에서 선택되는 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 회로 캐리어(4)의 상기 제 1 절결부(15)는 제 1 리세스(16)로서 형성되고,
    상기 제 1 리세스(16)는, 제 1 측벽부(17)가 상기 제 1 회로 캐리어(4)에 의해 형성되도록, 터브 형태로 형성되며,
    상기 제 1 측벽부(17)와 상기 캐리어 부재(10)는 상호 간에 유체 밀봉 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 회로 캐리어(4)는 상기 제 1 리세스(16)와 상이한 제 2 리세스(18)를 포함하고,
    상기 제 2 리세스(18)는, 제 2 측벽부(23)가 상기 제 1 회로 캐리어(4)에 의해 형성되도록, 터브 형태로 형성되며,
    상기 제 2 측벽부(23)와 상기 캐리어 부재(10)는 상호 간에 유체 밀봉 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 리세스(16)와 상기 제 2 리세스(18)는 일직선으로 배치되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    커버 구조(26)는 상기 제 1 회로 캐리어(4)와 고정 결합되고,
    상기 제 1 회로 캐리어(4)와, 상기 캐리어 부재(10)와, 상기 커버 구조(26)는 내부 챔버(30)를 한정하고,
    상기 내부 챔버(30)는 외부 챔버(32)로부터 유체 밀봉 방식으로 분리되며,
    상기 제 2 회로 캐리어(6)는 상기 내부 챔버(30) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 커버 구조(26)와 상기 제 1 회로 캐리어(4)는 상호 간에 접착되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 커버 구조(26)는 밀봉 부재(28)를 포함하며, 상기 밀봉 부재(28)는, 상기 외부 챔버(32)로부터 상기 커버 구조(26)와 제 1 회로 캐리어(4) 사이의 상기 내부 챔버(30) 내로 유체의 침입을 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따르는 제어 장치를 포함하는 자동차용 자동 변속기에 있어서,
    상기 자동 변속기는 하우징을 포함하며,
    상기 제어 장치는 상기 하우징의 내부에 배치되는, 자동차용 자동 변속기.
  11. 자동차용 제어 장치(2)의 제조 방법에 있어서,
    제 1 회로 캐리어(4)의 제조 공정 동안 상기 제 1 회로 캐리어(4) 내에 유체 밀봉 방식으로 캐리어 부재(10)를 매립하는 매립 단계(S1)와,
    절결부(15)를 제조함으로써 상기 캐리어 부재(10)의 중앙 영역(21)을 노출시키는 노출 단계(S2)와,
    제 2 회로 캐리어(6)의 전기 부품들(100)과 상기 제 2 회로 캐리어(6)를 우수한 열 전도 방식으로 포지셔닝하고 연결하는 포지셔닝 및 연결 단계(S3)와,
    상기 제 1 회로 캐리어(4)와 상기 제 2 회로 캐리어(6)를 전기 전도 방식으로 연결하는 연결 단계(S4)와,
    상기 제 1 회로 캐리어(4)와 커버 구조(26)를 유체 밀봉 방식으로 고정 결합하는 고정 결합 단계(S5)와,
    상기 제 1 회로 캐리어(4) 상에 전기 부품들(36, 48)을 전기 전도 방식으로 연결하는 연결 단계(S6)를 포함하는, 자동차용 제어 장치의 제조 방법.
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