KR20160048791A

KR20160048791A - 제어 유닛 하우징에 대한 가요성 회로 기판의 새로운 연결

Info

Publication number: KR20160048791A
Application number: KR1020167005177A
Authority: KR
Inventors: 게르하르트 베첼
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2016-05-04
Also published as: WO2015028254A1; CN105474763A; DE102013217363A1; EP3039950A1

Abstract

본 발명은 내부 챔버(9)와 외부 영역(31)을 구비한 하우징 부재(1)를 포함하는, 제어 유닛용 하우징 어셈블리(30)로서, 제어 유닛의 적어도 하나의 전자 부품(11)은 상기 내부 챔버(9) 내에 배치되고, 상기 하우징 부재(1)는 내부 챔버(9)를 외부 영역(31)에 전도 접속시키는 적어도 하나의 전도성 부재(6)를 포함하며, 상기 전도성 부재(6)는 적어도 전도성 부재의 하나의 단부에 두꺼운 부분(8), 특히 네일 헤드 형상(8)을 갖는 긴 부재로서 설계되는, 하우징 어셈블리에 관한 것이며, 상기 두꺼운 부분(8)이 하우징 부재(1)의 외부 영역(31) 내에 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

제어 유닛 하우징에 대한 가요성 회로 기판의 새로운 연결{NOVEL CONNECTION OF A FLEXIBLE CIRCUIT BOARD TO A CONTROL UNIT HOUSING}

본 발명은 차량 내의 연결 기술에 관한 것이다. 특히 본 발명은 제어 유닛 연결 기술에 관한 것이다. 특히 본 발명은 제어 유닛용 하우징 어셈블리, 기어 장치 및 차량, 특히 자동차에 관한 것이다.

차량의 전자화가 점점 더 진행됨에 따라 많은 제어 유닛들이 차량에 제공되고, 상기 제어 유닛들은 개별 차량 부품들의 국부적 제어 과제를 수행한다. 이러한 제어 유닛들은 예컨대 기어 장치의 내부에, 따라서 기어 어셈블리 자체 내에 배치될 수 있다. 기어 장치 내의 작동을 위한 전자 모듈들은 대개 기어 오일 내에 또는 적어도 부분적으로 기어 오일 내에 수용되어 상기 기어 오일과 접촉하도록 배치된다. 따라서, 한편으로는 기어 장치 내의 높은 온도를, 그리고 다른 한편으로는 침식성 기어 오일을 견디기 위해, 상응하는 전자 제어 모듈들은 기밀한 제어 유닛 하우징 내에 제공되고, 상기 제어 유닛 하우징은 대개 강(steel) 바닥 플레이트 및 상기 바닥 플레이트와 밀봉 방식으로 용접된 강 커버로 형성된다. 제어 모듈의 내부 챔버로부터 외부 면으로 전기 전도성 연결들은 대개 유리화된 전도성 부재들 또는 핀들에 의해 제공되고, 상기 전도성 부재들 또는 핀들은 밀봉된 내부 챔버로부터 외부로 기밀한 절연 접촉을 가능하게 한다.

전도성 부재들은 대개 핀 또는 원통형 핀으로서 형성되고, 상기 핀들은 네일 헤드의 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 실질적으로 원통형인 핀은 하나의 단부에 두꺼운 부분을 갖고, 상기 두꺼운 부분은 하우징의 내부 챔버 내에 배치됨으로써, 제어 모듈의 내부 챔버 내에 배치된 전자 부품들의 전기 전도성 접속을 위한 확대된 접촉 면이 제공된다. 핀들의 이러한 네일 헤드 형상은 예컨대 개별 핀에 대한 다중 본딩을 가능하게 하므로, 전자 부품과 핀의 병렬 접속 및 그에 따라 전도성 접속의 전류 용량의 증가를 가능하게 한다. 이러한 전자 제어 모듈들은 대개 리드 프레임을 사용해서 외부면 상에 또는 외부 영역 내에 전도 접속된다.

외부 접속이 가요성 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board-FPC)을 사용해서 실시되어야 하면, 외부로 안내되는 도체 소자들은 FPC 내의 개구를 통해 삽입되고 후속해서 납땜된다. 이 경우 주의할 점은 개별 핀들이 유리화에 의해 비교적 큰 위치 공차를 가질 수 있어서, FPC의 개구들을 통한 핀들의 삽입/관통이 가능하려면, FPC 내의 개구들이 비교적 크게 실시되어야 한다는 것이다. 그러나 이로 인해 납땜 이음의 땜납이 핀들과 FPC 사이의 비교적 큰 갭을 메워야 하고, 상기 갭은 잠재적으로 납땜 이음의 강도 및 품질에 불리하다. 이와 관련해서, 납땜 이음들의 품질 검사, 예컨대 균열 및 콜드 납땜 지점의 검사는 복잡하고 어렵게 이루어지고, 땜납의 제공에 의해 비용을 수반하는 추가의 작업 단계가 야기된다. 이러한 납땜 이음에 의해 또한 땜납과 융제와 같은 재료들이 기어 장치 내의 오일 환경 내로 침투하므로, 재료의 적합성과 관련한 추가의 조사가 필요할 수 있다.

본 발명의 과제는 제어 유닛 하우징에 대한 가요성 회로 기판의 새로운 연결을 제공하는 것이다.

상기 과제는 독립 청구항들에 따른 제어 유닛용 하우징 어셈블리, 본 발명에 따른 하우징 어셈블리를 포함하는 기어 장치 및 차량, 특히 자동차에 의해 해결된다. 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 제시된다.

본 발명에 따라 제어 유닛 하우징의 내부 챔버를 외부 영역에 연결하는 전도성 부재가 전도성 부재의 적어도 하나의 단부에 특히 네일 헤드 형상의 두꺼운 부분을 가진, 긴 부재 또는 원통형 부재 또는 원통형 핀으로서 실시되고, 상기 두꺼운 부분 또는 헤드는 하우징 부재의 외부 영역 내에 배치된다. 따라서, 전도성 부재는 가요성 회로 기판이 접속될 수 있는, 확대된 지지부 또는 접촉면을 갖는다. 또한, 기밀한 제어 유닛이 가요성 회로 기판과 적합한 방식으로 접촉하고, 예컨대 용접 결합을 사용해서, 대안으로서 납땜 이음을 사용해서 접촉한다.

가요성 회로 기판과 전도성 부재, 특히 그 두꺼운 부분 사이의 접촉은, 절연 프로세스 없이 일 면에서 액세스되는 가요성 회로 기판이 사용될 수 있도록 실시될 수 있어서, 경제적이고 강한 접촉이 가능해진다. 일 면에서 액세스는, 실질적으로 길고 편평하게 형성된 가요성 회로 기판의 한 면이, 특히 가요성 회로 기판과 전도성 부재가 연결되는 면이 절연되지 않도록 형성되거나 적어도 전도성 부재의 영역이 절연되지 않도록 형성되는 것을 의미한다. 후속해서, 용접 결합이 신속하게, 힘의 사용 없이 그리고 프로세스 안전하게, 예컨대 레이저 용접에 의해 이루어질 수 있고, 바람직하게는 레이저 빔이 전도성 부재의 접촉 핀 또는 두꺼운 부분으로 인-커플링되고 가요성 회로 기판의 전도성 재료, 예컨대 그 구리 재료 자체로 인-커플링되지 않는다. 하우징 어셈블리의 전도성 부재는 예컨대 니켈-철 합금(NiFe)으로 구성될 수 있어서, 전도성 부재 및 예컨대 유리화를 위해 사용된 유리 재료의 열 팽창들이 유사하다. 철 또는 니켈/철 합금으로 레이저 빔의 인-커플링은 구리 재료 내로 인-커플링에 비해 훨씬 더 양호하게 이루어질 수 있는데, 이는 용접의 품질 및 강성을 개선할 수 있다. 가요성 회로 기판 및 접촉점들의 적합한 절연에 의해 개방된 접촉점들, 및 그에 따라 기어 장치 또는 기어 오일 내에 존재하는 전도성 요소들, 예컨대 칩들 또는 입자들에 의한 단락의 위험이 방지된다. 가요성 회로 기판의 사용은 제어 유닛의 가요성 접촉을 가능하게 한다. 가요성 회로 기판은 예컨대 스트립 형태로 실시될 수 있고, 그 가요성으로 인해 제어 유닛의 에지에 걸쳐 접촉할 수 있다. 바람직하게는 기계적 접촉과 전기적 접촉 사이의 분리 또는 고정이 제공될 수 있어서, 전기적 접촉은 전류 안내를 제공하는 한편, 기계적 접촉은 응력 경감을 제공하여 기계적 부하를 줄인다.

본 발명에 따라, 하우징 에셈블리의 전도성 부재들, 예컨대 핀들 또는 유리화부에 대한 힘은 전도성 부재와 가요성 회로 기판 사이의 본 발명에 따른 접촉의 형성 동안 그리고 정규 작동 동안 줄어들거나 방지되므로, 예컨대 균열에 의한 유리화의 손상, 및 그에 따른 제어 유닛의 누설이 방지된다. 본 발명에 따른 하우징 어셈블리에 의해, 낮은 또는 줄어든 높이에서 비교적 경제적인 해결책이 달성된다.

본 발명의 실시예들이 도면에 도시되며 하기에서 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 제어 유닛의 예시적인 실시예의 평면도.
도 2는 도 1의 단면 A-A을 따른 세부도.
도 3은 본 발명에 따른 제어 유닛의 예시적인 조립 과정을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 가요성 회로 기판에 대한 전도성 부재들의 접속을 나타낸 세부도.

도 1은 베이스 플레이트(2), 및 상기 베이스 플레이트(2)와 밀봉 방식으로, 특히 기밀 방식으로 용접되는 커버 부재(3)를 포함하는 제어 유닛용 하우징 어셈블리(1)의 사시도를 도시한다. 제어 유닛은 외부를 향해 적어도 하나의 가요성 회로 기판(4)을 통해 도 1에 도시되지 않은 센서들, 플러그들 등에 접촉될 수 있다. 가요성 회로 기판(4)은 바람직하게는 다수의 컴포넌트 또는 부품(4a-4e)으로 구현되므로, 경제적인 실시가 가능하고, 또한 각각의 기어 장치 적용의 설치 공간적 요구가 논의될 수 있다. 가요성 회로 기판(4)의 부품들(4a-4e)은 페그(21)를 사용해서 제어 유닛의 하우징 어셈블리(1)의 베이스 플레이트(2)에 기계적으로 연결된다. 하우징 어셈블리의 내부 챔버 내에서 커버 부재(3) 하부에 배치된 전자 모듈(10, 11)은 전도성 부재들(6) 또는 핀들을 사용해서 가요성 회로 기판(4)에 접속되며, 도 1에서는 커버 부재(3)의 불투명한 실시예로 인해 은폐된다.

도 2를 참고로 도 1의 단면 A-A을 따른 세부도가 설명된다.

도 2는 제어 유닛의 접촉 핀(6)을 통한 도 1의 단면 A-A을 도시한다. 베이스 플레이트(2) 및 커버 부재(3)는 지점(5)에서 서로 밀봉 방식으로 용접된다. 핀(6)은 베이스 플레이트(2) 내에 절연 및 밀봉 방식으로, 예컨대 유리화부(7)에 의해 지지되고, 네일 헤드 형상(8)을 갖는다. 네일 헤드 형상은 이 경우 일 단부에 두꺼운 부분을 구비한 실질적으로 긴 또는 원통형의 베이스 바디로서의 실시를 의미한다. 도 2에서, 네일 헤드(8)는 기밀한 내부 챔버(9) 내에 배치되는 것이 아니라, 외부를 향해 또는 하우징 부재(1)의 외부 영역(31) 내에 배치된다.

하우징 부재(1)의 내부 챔버(9) 내에서 회로 캐리어(10)는 전자 부품(11)을 포함하고, 베이스 플레이트(2)에 고정, 예컨대 접착된다. 회로 캐리어(10)는 적어도 하나의 지점에서 전기 전도성 연결부(12), 예컨대 본딩 연결부(12)를 사용해서 접촉 핀(6)과 전기 접촉된다. 전도성 부재(6)의 두꺼운 부분(8) 또는 접촉 핀(6)의 네일 헤드(8) 상에 가요성 회로 기판(4)은 네일 헤드(8)의 방향으로 절연체, 예컨대 커버 막(13)을 통한 액세스가 이루어지도록 배치된다. 이 경우, 액세스 개구(14)가 네일 헤드 직경보다 더 커서, 특히 약간 더 커서, 위치 공차가 보상될 수 있다.

가요성 회로 기판(4)의, 예컨대 구리로 형성된 전기 전도성 층(15)은 네일 헤드(8) 상에 배치된다. 추가의 절연층, 베이스 막(16)은 가요성 회로 기판(4)의 전도성 층(15)을 커버한다. 액세스 개구(14)의 내부에 개구(17)가 베이스 막(16) 및 전도성 층(15)을 통해 형성, 예컨대 스탬핑될 수 있고, 상기 개구(17)는 외부로부터 네일 헤드(8) 또는 그 표면으로 직접적인 액세스를 가능하게 한다. 네일 헤드(8) 또는 가요성 회로 기판(4)의 전도성 층(15)의 조립 또는 접속을 위해, 레이저 빔(23)이 사용되며, 상기 레이저 빔(23)은 가요성 회로 기판(4)의 개구(17)를 통해 네일 헤드(8)로 향하고 거기서 인-커플링된다. 이로 인해 네일 헤드(8)가 용융되고, 전도성 층(15)과 네일 헤드(8)의 양호한 지지에 의해 전도성 층(15)의 재료, 예컨대 구리가 가열된다. 특히 구리가 핀(6)의 재료, 예컨대 니켈/철 합금보다 낮은 용점을 갖기 때문에, 네일 헤드(8) 및 전도성 층(15)의 용융 또는 확산이 이루어진다. 전도성 부재(6)와 전도성 층(15) 사이의 전기 접촉 또는 접속은 용접 또는 확산 용접에 의해 제공된다. 대안으로서, 제어 유닛에서, 가요성 회로기판(4)의 용량을 잠재적으로 초과하는 매우 높은 전류를 야기하는 전기 도체가 접촉될 수 있다. 이 경우, 개별 핀들(6)은 리드 프레임 트랙 등에 용접될 수 있다.

핀들(6)은 긴 부재의 양면 또는 양단부에 두꺼운 부분 또는 네일 헤드를 포함할 수 있고, 상기 네일 헤드는 바람직하게는 핀의 조립 후에야, 예컨대 유리화 후에 제공되거나 성형될 수 있다. 높은 전류를 회로 캐리어로 안내하기 위해, 이 경우 전기 전도성 접속이 다중 본딩(12)을 사용해서 이루어질 수 있다.

용접 결합에 대한 대안으로서, 핀(6) 또는 네일 헤드(8)에 예컨대 페이스트 프린팅에 의해 땜납 저장소가 제공될 수 있고, 후속해서 레이저가 개구(17)를 통해 직접 땜납으로 인-커플링되어, 상기 땜납을 가열시키므로 전도성 층(15)과 네일 헤드(8) 사이의 납땜 이음을 형성한다. 핀들(6) 사이의 단락을 방지하기 위해, 예컨대 레이저 용접에 의한 전기 접촉 후에, 커버 부재(24)가 절연 부재로서 페그들(19 및 20) 상에 꽂히고 경우에 따라 고온 코킹에 의해 리벳 체결되고, 상기 커버 부재(24)는 개구들(17)을 커버하여 폐쇄한다. 또한, 도 4에 상세히 도시된 바와 같이, 지지 부재(18)는 핀들(6)의 네일 헤드(8)가 각각 핀들(6) 사이의 절연 섹션(28)을 형성하는 개구(27) 내에 배치되도록 형성될 수 있다. 이와 관련한 세부도는 도 4에 도시되어 있다. 지지 부재(18) 및 커버 부재(24)의 실시예에 의해, 각각의 핀(6) 및 가요성 회로 기판(4)의 관련 접촉점에 대해 개별 챔버화가 보장될 수 있다. 이는 기어 오일 내에 있는 입자들, 칩들 등에 의한 핀들 사이의 단락을 방지할 수 있다.

전자 부품(11)의 전력 손실이 회로 캐리어(10)로부터 베이스 플레이트(2)를 통해 방출되어야 하기 때문에, 바람직하게는 열 방출 부재(25)가 베이스 플레이트(2)에 접속될 수 있다. 열 방출 부재(25)는 바람직하게는 강성으로 또는 플렉시블하게 형성된 돌출부(26)에 의해 커버 부재(24)에 예비 고정될 수 있다. 기어 장치 내에서 금속 면에 전체 제어 유닛, 예컨대 유압 제어 블록의 고정 또는 가압에 의해, 열 전도를 이용해서 전자 부품(11)으로부터 회로 캐리어(10), 베이스 플레이트(2) 및 열 방출 부재(25)를 통해 유압 제어 블록으로 열 방출이 보장될 수 있다.

조립 과정은 도 3에 도시되어 있다. 홀들(22)을 통과하는 페그들(21)이 지지 부재(18) 상에 제공된 예컨대 접착된 가요성 회로 기판(4)을 관통한다. 그리고 나서, 페그들(21)은 형상 끼워맞춤 방식으로 결합, 예컨대 리벳 체결된다. 이로 인해, 가요성 회로 기판(4)의 개구들(17)이 네일 헤드들(8) 상에 놓인다. 후속해서, 도 2에 따라 레이저 빔(23)에 의한 용접이 이루어질 수 있다. 용접 후에, 개구(17)를 절연하는 커버 부재(24)가 조립된다.

1 하우징 부재
4 가요성 회로 기판
6 전도성 부재
8 두꺼운 부분
9 내부 챔버
14, 16 절연체
17 개구
23 에너지 소스
24 절연 부재
25 냉각 부재
26 돌출부
30 하우징 어셈블리
31 외부 영역

Claims

내부 챔버(9)와 외부 영역(31)을 구비한 하우징 부재(1)를 포함하는, 제어 유닛용 하우징 어셈블리(30)로서;
상기 제어 유닛의 적어도 하나의 전자 부품(11)은 상기 내부 챔버(9) 내에 배치되고;
상기 하우징 부재(1)는 상기 내부 챔버(9)를 상기 외부 영역(31)에 전도 접속시키는 적어도 하나의 전도성 부재(6)를 포함하며;
상기 전도성 부재(6)는 적어도 상기 전도성 부재의 하나의 단부에 두꺼운 부분(8), 특히 네일 헤드 형상(8)을 갖는 긴 부재로서 설계되는;
하우징 어셈블리에 있어서,
상기 두꺼운 부분(8)은 상기 하우징 부재(1)의 상기 외부 영역(31) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 전도성 부재(6)는 상기 하우징 부재(1) 내에 유리화(7)되는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전도성 부재(6)는 가요성 회로 기판(4)에 접속, 특히 용접되는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리.
제 3 항에 있어서,
상기 가요성 회로 기판(4)은 적어도 하나의 가요성 도체(15)를 포함하고; 그리고
상기 가요성 회로 기판(4)은 상기 적어도 하나의 가요성 도체(15)가 상기 두꺼운 부분(8)에 전도 접촉되는 영역(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 가요성 도체(15)는 상기 두꺼운 부분(8)의 접촉 영역에 개구(17)를 포함하고, 상기 개구(17) 내로, 접속을 형성하기 위한 에너지 소스(23)가 인-커플링 가능하고;
특히 상기 개구(17)를 사용해서, 접속을 형성하기 위한 결합 재료가 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리.
제 5 항에 있어서,
상기 에너지 소스(23)는 레이저 용접 결합을 형성하기 위한 레이저 에너지 소스인 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 에너지 소스(23)는 상기 전도성 부재(6)의 재료 내에, 특히 두꺼운 부분(8) 내에 및/또는 상기 결합 재료 내에 인-커플링되는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리.
제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가요성 도체(4)는 절연체(14, 16)를 포함하고, 및/또는 상기 가요성 도체(4)는 추가의 절연 부재(24)에 의해 절연되며, 특히 그 주변으로부터 절연되는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리.
제 8 항에 있어서,
상기 하우징 어셈블리(30)는 상기 내부 챔버(9)로부터 열 방출을 위한 냉각 부재(25)를 포함하고;
상기 냉각 부재(25)는 상기 절연 부재(24)에 의해, 특히 상기 절연 부재(24)의 적어도 하나의 돌출부(26)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리.
제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가요성 회로 기판(4)은 일 면에서 액세스되는 가요성 회로 기판으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징 부재(1)는 밀봉된 하우징 부재, 특히 기밀한 하우징 부재로서 형성되고; 및/또는
상기 전도성 부재(4)는 양단부에 두꺼운 부분(8)을 포함하며; 및/또는
상기 하우징 부재(1)는 특히 밀봉 방식으로 또는 기밀하게 결합된, 적어도 하나의 하우징 바닥 부재(2) 및 하우징 커버 부재(3)로 형성되는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 하우징 어셈블리(30)를 포함하는 기어 장치.