KR20200024208A - 전자 모듈 및 전자 모듈과 유압 플레이트의 조합체 - Google Patents

Abstract

본 출원은 제 1 면(21) 및 이와 반대편의 제 2 면(22)을 갖는 회로 기판(2), 상기 제 1 면(21) 상에 배치된 전자 부품(24), 및 상기 제 1 면(21) 상에 배치되어 상기 전자 부품(24)을 덮는 캐스팅 화합물(8)을 포함하는 전자 모듈(1), 특히 자동차 변속기용 제어 모듈 또는 센서 모듈에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 상기 회로 기판(2)은 상기 제 1 면(21)을 상기 제 2 면(22)에 연결하는 관통 구멍(23)을 포함하고, 상기 관통 구멍(23)을 덮는 센서 요소(4)는 상기 회로 기판(2)의 상기 제 1 면(21) 상에 배치된다. 본 출원은 또한 이러한 전자 제어 모듈과 유압 플레이트의 조합체에 관한 것이며, 전자 제어 모듈(1)의 회로 기판(2)의 제 2 면(22)은 유압 플레이트(3)의 표면(31) 상에 평평하게 놓이고, 유압 플레이트(3)는 표면(31)에서 개구되는 매체 채널(33)을 포함하고, 상기 매체 채널(33)은 센서 요소(4)에 유체 연결된다.

Description

전자 모듈 및 전자 모듈과 유압 플레이트의 조합체

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 전자 모듈 및 청구항 제 9 항에 따른 전자 모듈과 유압 플레이트의 조합체에 관한 것이다.

자동차 기술에서, 변속기를 제어하기 위한 전자 모듈은 변속기 상에 또는 변속기 내에 설치된다. 전자 모듈은 예를 들어 변속기 제어 모듈로서 설계될 수 있고, 회로 기판 상에 배치된 제어 회로에 더하여 플러그 부품, 센서, 및 액추에이터에 대한 접촉 인터페이스를 포함할 수 있다. 전자 제어 회로는 공격적인 변속기 유체로부터 보호되어야 한다. 이를 위해, 전자 제어 회로를 보호하기 위해 회로 기판 상에 도포되는 캐스팅 화합물이 사용된다.

예를 들어, DE 10 2011 085 629 A1에는 금속 컵 하우징을 포함하며 상기 컵 하우징 내에 배치되어 전자 부품이 장착된 회로 캐리어를 포함하는 전자 변속기 제어 모듈이 공지되어 있다. 회로 캐리어는 공격적인 변속기 유체 및 그 안에 포함된 금속 칩으로부터 보호를 위해 컵 하우징 내에서 캐스팅 화합물로 캡슐화된다. 연결 요소는 캐스팅 화합물로부터 돌출되어, 부분적으로 전원 공급 장치, EC 모터, 센서 및/또는 LIN 버스 또는 CAN 버스에 연결하기 위해 사용된다. 컵 하우징은 나사식 고정 수단을 통해 변속기 또는 변속기 유압 장치의 하우징 부분에 고정될 수 있으며, 이를 통해 제어 유닛이 냉각될 수도 있다.

또한, 예를 들어 DE 10 2013 205 155 A1에는, 플라스틱 캐리어 내에 알약 형태의 압력 센서 요소를 설치하고 거기서 플라스틱 캐리어 내에 내장된 리드 프레임과 전기 접촉하는 것이 알려져 있다. 이 조립체는 변속기 제어 모듈의 캐리어 플레이트 상에 고정된다. 작동 중에, 플라스틱 부품의 이완이 발생하며, 이는 시스템의 기계적 예응력에 의해 보상된다. 압력 센서의 위치는 고정적으로 미리 정해지며 전체 구조의 복잡한 변경에 의해서만 변경될 수 있다.

또한, DE 10 2015 205 445에는, 캐리어 플레이트, 상기 캐리어 플레이트 상에 배치된 전자 부품, 상기 전자 부품용 커버로서 캐스팅 화합물을 포함하는 중앙 모듈을 구비한 변속기 제어 유닛이 알려져 있으며, 상기 중앙 모듈은 변속기에 중앙 모듈을 고정시키기 위해 나사식 고정 수단을 수용하기 위한 개구를 갖는 소켓을 포함한다.

본 발명의 과제는 전자 모듈 내의 센서 요소의 위치가 큰 비용없이 변경되어 각각의 요구 사항 프로파일에 맞춰질 수 있는 전자 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명은 제 1 면 및 이와 반대편의 제 2 면을 갖는 회로 기판, 상기 제 1 면 상에 배치된 전자 부품, 및 상기 제 1 면 상에 배치되어 상기 전자 부품을 덮는 캐스팅 화합물을 포함하는 전자 모듈, 특히 변속기용 제어 모듈 또는 센서 모듈에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 회로 기판은 제 1 면을 제 2 면에 연결하는 관통 구멍을 포함하고, 상기 관통 구멍을 덮는 센서 요소는 회로 기판의 제 1 면 상에 배치된다.

또한, 본 발명은 이러한 전자 모듈과 유압 플레이트의 조합체에 관한 것이며, 전자 모듈의 회로 기판의 제 2 면은 유압 플레이트의 표면 상에 평평하게 놓이고, 유압 플레이트는 표면에서 개구되는 매체 채널을 포함하고, 상기 매체 채널은 센서 요소에 유체 연결된다.

본 발명에 따른 전자 모듈에서, 바람직하게는 전자 모듈 내의 센서 요소의 위치가 큰 비용없이 변경되어 각각의 요구 사항 프로파일에 맞춰질 수 있다. 따라서, 전자 모듈에서 센서 요소의 위치에 대한 설계 변경이 필요한 경우, 이 변경은 매우 짧은 시간 내에 구현될 수 있다. 설계를 변경하는 경우, 관통 구멍의 위치 및 센서 요소의 전기적 연결과 관련한 회로 기판 레이아웃 만이 조정되면 된다. 바람직하게는, 센서 요소를 배치하기 위해 별도의 플라스틱 캐리어가 필요하지 않으며, 그러한 플라스틱 캐리어에 대한 비용이 절감된다. 플라스틱 캐리어 및 회로 기판의 상이한 열 팽창과 관련된 어려움도 제거된다. 센서 요소, 예를 들어 압력 센서 요소는 측정 매체를 공급하기 위해 제공된 관통 구멍를 덮도록 회로 기판의 제 1 면 상에 간단한 방식으로 배치된다. 회로 기판은 센서 요소의 설치에 의해 센서 요소가 유압 부하를 받는 경우 기계적으로 부하를 받지 않기 때문에, 손상의 위험이 방지된다.

센서 요소의 설치는 회로 기판 상에 전자 부품의 장착 및 납땜 전에 또는 후에 이루어질 수 있다. 후자의 경우, 예를 들어 무연 땜납의 납땜을 위해 필요한 납땜로의 높은 납땜 온도에서, 퍼니스 온도가 센서 요소에서 납땜 연결부의 용융을 일으키지 않는 것이 바람직하게 달성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예들 및 개선 예들은 종속 청구항들에 포함된 특징에 의해 가능해진다.

바람직하게는, 센서 요소가 관통 구멍을 완전히 덮을 수 있고, 회로 기판의 제 1 면 상에서 캐스팅 화합물로 덮일 수 있으며, 그 결과 센서 요소는 전자 모듈 상에 기계적으로 안정된 방식으로 배치되고 공격적인 변속기 유체 및 그 안에 포함된 금속 칩으로부터 충분히 보호된다. 바람직하게는, 회로 기판에 센서 요소를 고정하기 위해 고정 나사 또는 리벳이 필요하지 않다. 상기 고정 나사 또는 리벳은 회로 기판 상의 면 및 자유 공간을 필요로 할 것이다. 캐스팅 화합물, 예를 들어 열경화성 물질을 사용하여 센서 요소를 기계적으로 고정함으로써, 전자 모듈의 온도 변동 및 노화 시에 이완이 발생하지 않으므로, 전자 모듈 상의 센서 요소의 위치는 전자 모듈의 압력 부하 및 노화 시에도 바람직하게 변화되지 않는다.

센서 요소를 회로 기판에 전기적으로 연결하는 전기 연결 수단은 바람직하게는 캐스팅 화합물 내로 매립될 수 있다. 센서 요소와 회로 기판 사이의 전기 연결은 예를 들어 폴리이미드 또는 FR4 재료로 이루어진 연성 회로 기판(FPC = 연성 인쇄 회로), 리드 프레임 또는 케이블 연결에 의해 이루어질 수 있다. 캐스팅 화합물 내로 매립에 의해, 전기 연결 수단은 변속기 유체 내의 금속 칩에 의해 발생할 수 있는 단락, 및 화학적 부하에 대해 보호된다.

바람직하게는 센서 요소가 관통 구멍 내에 삽입될 수 있고, 그 결과 스프링이 필요 없으며 회로 기판의 압력 하중 및 인장 하중을 최소화하는, 이완 없는 설치가 달성된다. 이를 위해, 센서 요소는 바람직하게는 관통 구멍의 가장자리에서 회로 기판의 제 1 면 상에 놓이는 원주 칼라를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 센서 요소는 전자 모듈의 마지막 제조 단계들 중 하나에서, 간단한 삽입에 의해 회로 기판 상에 장착되고 동시에 전기적으로 접촉될 수 있다.

회로 기판의 제 1 면 상에 배치된 센서 요소가 비교적 큰 전체 높이를 갖는 경우, 센서 요소를 둘러싸는 프레임부가 바람직하게 배치될 수 있으며, 프레임부 내부에서 캐스팅 화합물은 프레임부 외부의 영역에서보다 더 큰 충전 높이로 회로 기판의 제 1 면 상에 도포된다. 이와 관련하여, 충전 높이는 회로 기판의 제 1 면에 대해 수직인 방향으로 캐스팅 화합물의 재료 두께 또는 두께를 의미한다.

전자 모듈을 변속기 부품에 기계적으로 고정하기 위해, 나사식 연결 수단을 수용하기 위한 적어도 하나의 소켓이 회로 기판 상에 바람직하게 배치될 수 있으며, 소켓은 회로 기판의 제 1 면에 도포된 캐스팅 화합물에 의해 측면이 둘러싸이고 캐스팅 화합물로 덮이지 않은 단부면을 포함한다. 상기 단부면으로부터 수용 개구가 회로 기판의 제 2 면까지 연장된다. 이로 인해, 바람직하게는 수용 개구 내로 삽입된 나사식 연결 수단은 조여질 때 소켓의 단부면 상에 클램핑력을 전달한다. 소켓은 회로 기판의 제 2 면 상에서 변속기 부품에 직접 지지될 수 있으므로 나사를 조일 때 회로 기판 상으로 힘 도입이 방지된다. 유압이 가해지면, 센서 요소는 압축력을 받는다. 센서 요소가 전자 모듈에 견고히 설치되므로, 이 힘은 바람직하게는 조여진 소켓에 의해 흡수된다. 이 경우, 회로 기판은 허용되지 않는 높은 가압력 또는 인장력을 받지 않는다. 물론, 전자 모듈에 다수의 소켓이 제공될 수도 있다.

또한, 전술한 전자 모듈과 유압 플레이트의 조합체가 바람직하며, 상기 전자 모듈의 회로 기판의 제 2 면이 유압 플레이트의 표면 상에 평평하게 놓이고, 유압 플레이트는 유압 플레이트의 표면에서 개구되는 매체 채널을 포함하며, 상기 매체 채널은 센서 요소와 유체 연결된다. 매체는 가스 또는 액체, 특히 변속기 유체일 수 있다.

매체 채널을 밀봉하기 위해, 간단한 방식으로 매체 채널은 예를 들어 밀봉 링이 배치되는 숄더(shoulder)를 포함하고, 상기 밀봉 링은 관통 구멍 내로 돌출되는 센서 요소의 섹션과 상기 숄더 사이로 압입된다.

도 1은 본 발명에 따른 전자 모듈의 실시 예의 단면도.
도 2 내지 도 4는 전자 모듈의 제조에서 개별 제조 단계를 도시하는 도면들.
도 5는 전자 모듈과 유압 플레이트의 조합체의 실시 예의 단면도.
도 6은 전자 모듈에 설치된 스크류 소켓의 실시 예를 도시하는 도면.

전자 모듈은 예를 들어 조립체를 제어하기 위한 제어 모듈 또는 여러 센서를 구비한 센서 모듈일 수 있다. 특히, 변속기 제어 모듈 또는 변속기용 센서 모듈이다.

도 1에 도시된 전자 모듈(1)의 구조가 도 2 내지 도 4에 도시된 제조 방법을 참조하여 아래에서 설명될 것이다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 면(21) 및 이와 반대편의 제 2 면(22)을 갖는 회로 기판(2)에 전자 부품(24) 및 접촉 조립체(42)가 장착된다. 전자 부품(24)은 예를 들어 전자 제어 회로를 형성할 수 있고 표준 공정에서 회로 기판(2) 상에 부착 및 접촉될 수 있다. 이는 예를 들어 하우징를 갖는 전자 부품의 조립 및 리플로우 납땜뿐만 아니라 베어 다이 부품의 접착 및 본딩을 포함한다. 회로 기판(2)은 하나 이상의 층으로 배치된 구리 도체 트랙을 갖는 유리 섬유 강화 에폭시 수지로 제조된 종래의 FR4 회로 기판일 수 있다. 회로 기판(2)에는, 제 1 면(21)으로부터 제 2 면(22)까지 연장되는 관통 구멍(23)이 제공된다. 관통 구멍(23)은 예를 들어 밀링 또는 드릴링에 의해 회로 기판(2) 내에 형성될 수 있다. 또한, 회로 보드는 예를 들어 보어 형태의 추가 리세스(29)를 갖는다. 예를 들어 리드 프레임 부품, 가요성 회로 기판 또는 케이블로서 설계될 수 있는 전기 연결 수단(41)이 접촉 조립체(42) 상에 배치될 수 있다. 전기 연결 수단(41)을 갖는 접촉 조립체(42) 및 전자 부품(24)은 예를 들어 납땜로에서 회로 기판(2)의 제 1 면(21) 상의 접촉면과 납땜될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 프레임부(25)는 회로 기판의 제 1 면(21) 상에 배치될 수 있고, 관통 구멍(23) 및 접촉 조립체(41)를 둘러싼다. 프레임부는 금속 또는 플라스틱으로 또는 점성 및 빠른 경화성 접착제 도포에 의해 제조될 수 있다. 또한, 금속 소켓(6)은 리세스(29) 내로 압입될 수 있다. 소켓(6)은 회로 기판(2)의 제 1 면(21) 반대편 단부면(61)을 가지며, 상기 단부면(61)으로부터 수용 개구(62)는 회로 기판(2)의 제 2 면(22)까지 연장된다. 소켓(6)은 리세스(29) 내로 압입될 뿐만 아니라 회로 기판(2)의 제 1 면 상의 접촉면과 납땜될 수도 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 소켓(6)은 회로 기판(2)의 제 1 면(21)에 안착하기 위한 원주 칼라(63)를 포함할 수 있다. 회로 기판(2)은 도 2 또는 도 3에 도시된 상태에서 납땜로에서 납땜될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 센서 요소(4), 예를 들어 압력 센서 요소(4a)는 관통 구멍(23) 내로 삽입될 수 있다. 센서 요소(4)는 원주 칼라(43)를 가질 수 있고, 상기 칼라(43)는 관통 구멍(23)의 가장자리에서 회로 기판(2)의 제 1 면(21) 상에 안착된다. 이를 위해 상승될 수 있는 가요성 연결 수단(41) 아래로 센서 요소(4)가 밀려진다. 센서 요소(4)는 캐스팅 화합물이 도포될 때 캐스팅 화합물이 관통 구멍(23)를 통해 유출되는 것을 방지하기 위해 관통 구멍(23)을 바람직하게는 완전히 덮는다. 센서 요소(4)와 연결 수단(41) 사이의 전기적 콘택팅은 예를 들어 레이저 용접에 의해 또는 납땜 팁 또는 다른 선택적 납땜 방법에 의해 센서 요소(4)를 삽입한 후에 이루어질 수 있다. 동일한 방식으로, 하나 이상의 센서 요소(4)가 회로 기판(2) 상에 장착될 수 있다.

끝으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 캐스팅 화합물(8)은 회로 기판의 제 1 면(21) 상에 도포된다. 이를 위해, 캐스팅 화합물(8)은 프레임부(25) 외부의 제 1 충전 영역(8a)에서, 그리고 동시에 프레임부(25) 내부의, 더 큰 충전 높이를 갖는 제 2 충전 영역(8b)에서 충전될 수 있다. 캐스팅 화합물(8)은 분배 헤드에 의해 도포될 수 있다. 제 1 충전 영역(8a)으로부터 캐스팅 화합물(8)의 배출은 제 1 면 상에 배치된, 도시되지 않은 주변 댐에 의해 방지될 수 있다. 캐스팅 화합물(8)은 회로 기판(2)의 제 1 면(21) 상의 전자 부품(24), 연결 수단(41)을 갖는 접촉 조립체 및 센서 요소(4)를 완전히 덮는다. 이어서, 캐스팅 화합물(8)은 경화될 수 있다. 바람직하게는 사출 성형 공구 또는 성형 공구가 필요없다. 열경화성 플라스틱, 특히 에폭시 수지, 예를 들어 18-25 ppm/K 범위의 CTE(CTE = 열팽창 계수)를 갖는 에폭시 수지가 캐스팅 화합물(8)로서 사용될 수 있다. 이는 18 ppm/K의 CTE를 갖는 회로 기판, 강 하우징과 20 ppm/K의 CTE를 갖는 센서 요소, 10 내지 40 ppm/K의 CTE를 갖는 열경화성 플라스틱으로 이루어진 전자 부품(24), 프레임부(25) 및 접촉 조립체(42) 그리고 20 ppm/K의 CTE를 갖는 강으로 이루어진 소켓(6)에 적합하다.

전자 모듈(1)의 회로 기판(2)의 제 2 면(22)은 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 자동차 변속기의 유압 플레이트(3)의 평평한 표면(31) 상에 평평하게 놓인다. 유압 플레이트(3)는 유압 플레이트(3)의 표면(31) 상에서 개구되는 매체 채널(33), 예를 들어 유압 채널을 포함할 수 있다. 전자 모듈(1)은 매체 채널(33)이 센서 요소(4)와 유체 연결되도록 유압 플레이트 상에 장착된다. 매체 채널(33)은 함몰부(36)로서 설계된 섹션을 포함할 수 있고, 상기 섹션의 바닥은 수평 숄더(34)를 포함하고, 상기 수평 숄더(34) 상에는, 관통 구멍(23) 내로 돌출되는 센서 요소(4)의 섹션(44)과 숄더 (34) 사이로 압입된 밀봉 링(35)이 배치된다. 전자 모듈(1)은 나사식 연결 수단(5)에 의해 유압 플레이트(3)의 나사 보어(37)에 조여질 수 있고, 상기 연결 수단의 스크류 헤드(51)는 소켓(6)의 단부면(61)에 지지된다. 나사식 연결 수단(5)은 전체 전자 모듈(1)을 유압 플레이트(3)에 대해 가압한다.

매체 채널(33) 내의 유체 압력은 작동 중에 압력 센서 요소(4a)로서 설계된 센서 요소(4)에 작용한다. 센서 요소(4)는 캐스팅 화합물(8)을 통해 전자 모듈(1)에 견고하게 설치되기 때문에, 전자 모듈(1)에 전달된 힘은 바람직하게는 조여진 소켓(6)에 의해 흡수된다.

1: 전자 모듈
2: 회로 기판
3: 유압 플레이트
4: 센서 요소
4a: 압력 센서 요소
6: 소켓
8: 캐스팅 화합물
21: 제 1 면
22: 제 2 면
23: 관통 구멍
24: 전자 부품
25: 프레임부
33: 매체 채널
34: 숄더

Claims (10)

1. 제 1 면(21) 및 이와 반대편의 제 2 면(22)을 갖는 회로 기판(2), 상기 제 1 면(21) 상에 배치된 전자 부품(24), 및 상기 제 1 면(21) 상에 배치되어 상기 전자 부품(24)을 덮는 캐스팅 화합물(8)을 포함하는 전자 모듈(1), 특히 자동차 변속기용 제어 모듈 또는 센서 모듈에 있어서,
   상기 회로 기판(2)은 상기 제 1 면(21)을 상기 제 2 면(22)에 연결하는 관통 구멍(23)을 포함하고, 상기 관통 구멍(23)을 덮는 센서 요소(4)는 상기 회로 기판(2)의 상기 제 1 면(21) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 전자 모듈.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 요소(4)는 상기 관통 구멍(23)을 완전히 덮고 상기 센서 요소(4)는 상기 회로 기판(2)의 상기 제 1 면(21) 상에서 상기 캐스팅 화합물(8)로 덮이는 것을 특징으로 하는, 전자 모듈.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 센서 요소(4)를 상기 회로 기판(2)에 전기적으로 연결하는 전기 연결 수단(41)은 상기 캐스팅 화합물(8) 내로 매립되는 것을 특징으로 하는, 전자 모듈.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 요소(4)는 상기 관통 구멍(23) 내로 삽입되는 것을 특징으로 하는, 전자 모듈.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 요소(4)는 원주 칼라(43)를 포함하고, 상기 칼라(43)는 상기 관통 구멍(23)의 가장자리에서 상기 회로 기판(2)의 상기 제 1 면(21) 상에 놓이는 것을 특징으로 하는, 전자 모듈.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 요소(4)는 압력 센서 요소(4a)인 것을 특징으로 하는, 전자 모듈.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회로 기판(2)의 상기 제 1 면(21) 상에 상기 센서 요소(4)를 둘러싸는 프레임부(25)가 배치되고, 상기 프레임부의 내부에서 상기 캐스팅 화합물(8)은 상기 프레임부(25) 외부의 영역에서보다 더 큰 충전 높이로 상기 회로 기판의 상기 제 1 면(21) 상에 도포되는 것을 특징으로 하는, 전자 모듈.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 나사식 연결 수단(5)을 수용하기 위한 소켓(6)이 상기 회로 기판(2) 상에 배치되고, 상기 소켓(6)은 상기 회로 기판(2)의 상기 제 1 면(21) 상에 도포된 상기 캐스팅 화합물(8)에 의해 측면이 둘러싸이며 상기 캐스팅 화합물(8)로 덮이지 않은 단부면(61)을 포함하고, 상기 단부면으로부터 수용 개구(62)가 상기 회로 기판(2)의 상기 제 2 면(22)까지 연장되는 것을 특징으로 하는, 전자 모듈.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 전자 모듈(1)과 유압 플레이트(3)의 조합체로서, 상기 전자 모듈(1)의 상기 회로 기판(2)의 제 2 면(22)이 상기 유압 플레이트(3)의 표면(31) 상에 평평하게 놓이고, 상기 유압 플레이트(3)는 상기 유압 플레이트(3)의 표면(31)에서 개구되는 매체 채널(33)을 포함하고, 상기 매체 채널(33)은 상기 센서 요소(4)와 유체 연결되는, 전자 모듈과 유압 플레이트의 조합체.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 매체 채널(33)은 숄더(34)를 포함하고, 상기 숄더 상에 밀봉 링(35)이 배치되며, 상기 밀봉 링(35)은 관통 구멍(23) 내로 돌출되는 상기 센서 요소(4)의 섹션과 상기 숄더(34) 사이로 압입되는, 전자 모듈과 유압 플레이트의 조합체.

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