KR20200068203A

KR20200068203A - 전자 제어 장치의 방열 구조

Info

Publication number: KR20200068203A
Application number: KR1020180154895A
Authority: KR
Inventors: 추연철; 양순재
Original assignee: 현대오트론 주식회사
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2020-06-15
Also published as: KR102131987B1

Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 방열 구조는, 글루 구멍이 형성되는 안착부를 구비하는 베이스부, 상기 베이스부에 결합하는 커버부, 상기 베이스부와 상기 커버부 사이에 구비되어 상기 글루 구멍을 덮도록 상기 안착부에 안착하는 PCB 조립체, 및 상기 베이스부에 결합하되, 상기 글루 구멍을 덮도록 상기 PCB 조립체의 반대편 상기 베이스부의 안착부에 적어도 일부가 면접하는 브라켓을 포함한다.

Description

전자 제어 장치의 방열 구조{Radiation structure of electronic control apparatus}

본 발명은 전자 제어 장치에 관한 것으로, 특히 전자 제어 장치의 방열 구조에 관한 것이다.

종래 다양한 분야에서 제어를 위한 전자 소자와 상기 전자 소자가 장착되는 회로 기판을 포함하는 전자 제어 장치가 사용되고 있다.

대표적으로 차량에는 엔진, 변속기, 공조 장치 등의 전자 제어를 위한 전자 제어 장치(ECU : Electronic Control Unit)가 사용된다.

이러한 전자 제어 장치는 차량의 각 부분에 설치되어 있는 센서 또는 스위치 등으로부터 정보를 제공받고, 이렇게 제공받은 정보를 처리하여 차량의 승차감 및 안전성 향상을 도모하거나, 운전자 및 탑승자에게 각종 편의를 제공하기 위한 여러 전자제어를 수행하는 기능을 한다.

이러한 ECU 등을 포함하는 차량의 전자 제어 장치는, 베이스와 커버로 구성되는 하우징과, 하우징의 내부에 수납되는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board : PCB)과, 외부의 소켓 연결을 위해 인쇄 회로 기판의 일측에 결합되는 커넥터 등을 포함하는 구조로 이루어진다. 또한, 차량의 전자 제어 장치는, 차량용 브라켓을 통해 차량에 장착된다.

차량용 브라켓은 전자 제어 장치의 장착용으로만 사용되는데 재질이 보통 금속이며 열전도도가 좋다. 이를 이용하여 방열 효과를 더욱 높이고자 하는 연구가 진행되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0072467호

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 전자 제어장치를 차량에 장착시키는 브라켓을 이용하여 방열 효율을 높이는 전자 제어 장치의 방열 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 방열 구조는, 글루 구멍이 형성되는 안착부를 구비하는 베이스부; 상기 베이스부에 결합하는 커버부; 상기 베이스부와 상기 커버부 사이에 구비되어 상기 글루 구멍을 덮도록 상기 안착부에 안착하는 PCB 조립체; 및 상기 베이스부에 결합하되, 상기 글루 구멍을 덮도록 상기 PCB 조립체의 반대편 상기 베이스부의 안착부에 적어도 일부가 면접하는 브라켓;을 포함한다.

상기 브라켓은 표면에 방열 도료가 코팅될 수 있다.

상기 베이스부는 표면에 방열 도료가 코팅될 수 있다.

상기 PCB 조립체와 상기 안착부의 사이에는, 방열 글루가 도포될 수 있다.

상기 방열 글루는, 상기 글루 구멍을 관통하여 상기 브라켓에 접착될 수 있다.

상기 안착부는 제1 안착부와 제2 안착부를 포함하고, 상기 베이스부는, 상기 제1 안착부와 상기 제2 안착부 사이에 형성되는 바닥부를 포함하고, 상기 제1 안착부와 상기 제2 안착부는, 상기 바닥부보다 높이가 높게 형성되어 상기 PCB 조립체가 안착될 수 있다.

상기 브라켓은, 중앙부가 개방되어 개구를 가지는 평판형상이며, 상기 제1 안착부에 밀착되는 제1 방열판과, 상기 제2 안착부에 밀착되는 제2 방열판을 상기 개구에 구비할 수 있다.

상기 브라켓은, 가장자리 부분에 복수의 체결부재를 구비할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 방열 구조에 의하면, 전자 제어장치를 차량에 장착시키는 브라켓을 이용하여 방열 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 전자 제어 장치의 방열 구조에 의하면, 전자 제어장치를 차량에 장착시키는 브라켓에 방열 도료를 코팅하여 방열 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 방열 구조의 전방 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 방열 구조의 후방 사시도이다.
도 3은 도 2의 전자 제어 장치에서 브라켓이 분해된 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 전자 제어 장치에서 커버부와 브라켓이 제거된 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 베이스부의 평면도이다.
도 6은 도 1의 F-F’ 선에 따른 단면도이다.
도 7은 도 6의 A 영역과 B 영역의 확대도이다.
도 8은 방열 도료의 방열 성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 방열 도료의 성능 시험에 대한 결과를 설명하기 위한 제1 도면이다.
도 10은 방열 도료의 성능 시험에 대한 결과를 설명하기 위한 제2 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 방열 구조의 전방 사시도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 방열 구조(100)는, 베이스부(110), 커버부(120), PCB 조립체(130), 및 브라켓(140)을 포함한다.

베이스부(110)와 커버부(120)는 별도의 고정핀(P)을 통해 서로 결합하여 내부에 수용 공간을 형성함과 동시에 일측에 출입구를 형성한다. PCB 조립체(130)는 상기한 출입구를 통해 베이스부(110)와 커버부(120) 사이의 수용 공간에 투입되어 고정된다. 브라켓(140)은 별도의 고정 나사(SC)를 통해 베이스부(110)에 결합할 수 있다.

상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 방열 구조(100)는, 브라켓(140)이 히트 싱크 역할을 수행함으로써 PCB 조립체(130)의 전자 소자에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 방출할 수 있다. 이하, 도 2 내지 도 7을 통해 전자 제어 장치의 방열 구조(100)의 구성을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 방열 구조의 후방 사시도이다. 도 3은 도 2의 전자 제어 장치에서 브라켓이 분해된 상태를 보여주는 도면이다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 브라켓(140)은 중앙부가 개방되어 개구를 가지는 평판 형상으로 형성된다. 브라켓(140)은 나사체결홈(CP)이 형성된다. 브라켓(140)은 베이스부(110)를 관통하고 나사체결홈(CP)에 나사 결합하는 고정 나사(SC)에 의해 베이스부(110)와 결합한다. 브라켓(140)과 베이스부(110)의 결합은 상기한 예에 한정되는 것은 아니다.

브라켓(140)은 개구에 제1 방열판(141)과 제2 방열판(143)을 구비한다. 제1 방열판(141)과 제2 방열판(143)은 브라켓(140)의 평판과 다른 높이에 위치하도록 구성된다. 브라켓(140)이 베이스부(110)에 결합되는 경우에는, 제1 방열판(141)이 글루 구멍(GP)을 덮도록 베이스부(110)의 제1 안착부(111)에 밀착되고, 제2 방열판(143)이 글루 구멍(GP)을 덮도록 베이스부(110)의 제2 안착부(113)에 밀착된다. 여기서, 글루 구멍(GP)은 방열 글루가 통과하는 구멍이고, 제1 안착부(111)와 제2 안착부(113)는 PCB 조립체(130)가 안착되는 구성요소이며, 이에 대한 상세 설명은 도 5를 통해 후술한다.

브라켓(140)은 가장자리 부분에 복수의 체결부재(145)를 구비한다. 체결부재(145) 각각은 차량에 장착되기 위해 적절한 길이를 가지도록 형성된다. 체결부재(145) 각각은 차량의 별도 브라켓(미도시)에 일단이 체결되도록 체결 구멍(CH)이 형성된다. 체결부재(145) 각각은 체결 구멍(CH)을 관통하여 차량의 별도 브라켓에 관통 결합하는 체결 나사(미도시)에 의해 전자 제어 장치를 차량에 장착시킬 수 있다.

한편, 브라켓(140)은 표면에 방열 도료가 코팅될 수 있다. 방열 도료는 열 방사 성능이 뛰어난 재료이며, 브라켓(140)의 방열 성능을 향상시켜준다. 방열 도료의 열 방사 성능에 대해서는, 도 8 내지 도 10을 통해 후술한다.

도 4는 도 1의 전자 제어 장치에서 커버부와 브라켓이 제거된 상태를 보여주는 도면이다.

도 4를 참고하면, PCB 조립체(130)는 각종 전자 소자가 실장되는 회로 기판(131)과 회로 기판(131)에 전기적 및/또는 기계적으로 연결되는 커넥터(133)를 포함한다. 회로 기판(131)은 상술한 바와 같은 베이스부(110)와 커버부(120) 사이의 수용 공간에 수용되며, 전자 소자가 실장된 면의 반대편 면이 베이스부(110)에 면접하도록 배치된다. 특히 회로 기판(131)은 베이스부(110)의 제1 안착부(111)와 제2 안착부(113)에 면접하게 안착된다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 베이스부의 평면도이다. 도 5의 (a)는 방열 글루가 도포되기 전 상태이고, 도 5의(b)는 방열 글루가 도포된 상태이다. 도 5의 (a)와 (b)를 참고하면, 베이스부(110)는 제1 안착부(111), 제2 안착부(113)와, 제1 안착부(111)와 제2 안착부(113)를 사이에 형성되는 바닥부(115)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 안착부(111)와 제2 안착부(113)는 바닥부(115)보다 높이가 높게 형성되어, 회로 기판(131)이 안착될 수 있다. 제1 안착부(111)와 제2 안착부(113) 각각에는 복수의 글루 구멍(GP)이 형성된다. 복수의 글루 구멍(GP)은 서로 일렬로 일정 간격 이격되게 형성될 수 있다. 복수의 글루 구멍(GP)은 복수의 열을 가지도록 형성될 수 있다.

제1 안착부(111)와 제2 안착부(113) 각각에는 방열 글루(GL)가 도포될 수 있다. 방열 글루(GL)는 열 전도가 뛰어난 재료이며, 제1 안착부(111)와 제2 안착 부(113) 각각의 면적 전체에 걸쳐 적절히 도포될 수 있다.

한편, 베이스부(110)는 표면에 방열 도료가 코팅될 수 있다. 방열 도료는 열 방사 성능이 뛰어난 재료이며, 베이스부(110)의 방열 성능을 향상시켜준다. 방열 도료의 열 방사 성능에 대해서는, 도 8 내지 도 10을 통해 후술한다.

도 6은 도 1의 F-F’ 선에 따른 단면도이다. 도 7은 도 6의 A 영역과 B 영역의 확대도이다.

도 6 및 도 7을 참고하면, 방열 글루(GP)에 의해 생성된 열 흐름 경로를 확인할 수 있다.

도 7의(a)에서, 제1 안착부(111)에 회로 기판(131)이 안착되는 경우, 방열 글루(GL)는 눌러져 퍼지게 되며, 이후 글루 구멍(GP)을 통과하게 된다. 그런 다음 방열 글루(GL)는 회로 기판(131)의 반대편 제1 안착부(111)에 밀착되어 있는 제1 방열판(141)에 의해 퍼져서 접착된다. 이를 통해 회로 기판(131), 방열 글루(GL), 및 제1 방열판(141)을 순차적으로 지나는 열 흐름 경로가 형성된다. 회로 기판(131)에 실장된 전자 소자(HE)의 열은 상술한 열 흐름 경로를 통해 효과적으로 방출된다. 또한, 글루 구멍(GP)은 방열 글루에 의해 막혀 방수 처리가 된다.

도 7의 (b)에서, 제2 안착부(113)에 회로 기판(131)이 안착되는 경우, 방열 글루(GL)는 눌러져 퍼지게 되며, 이후 글루 구멍(GP)을 통과하게 된다. 그런 다음 방열 글루(GL)는 회로 기판(131)의 반대편 제2 안착부(113)에 밀착되어 있는 제2 방열판(143)에 의해 퍼져서 접착된다. 이를 통해 회로 기판(131), 방열 글루(GL), 및 제2 방열판(143)을 순차적으로 지나는 열 흐름 경로가 형성된다. 회로 기판(131)에 실장된 전자 소자(HE)의 열은 상술한 열 흐름 경로를 통해 효과적으로 방출된다. 또한, 글루 구멍(GP)은 방열 글루에 의해 막혀 방수 처리가 된다.

도 8은 방열 도료의 방열 성능을 설명하기 위한 도면이다.

도 8의(a)는 다이캐스팅(die casting)으로 제조된 알루미늄 재질의 베이스부가 적용된 일반적인 전자 제어 장치를 보여준다. 도 8의(a)에서, 전자 소자(1)에서 발생한 열은 회로 기판(2), 베이스부(3)를 순차적으로 지나서 공기(4) 중으로 방사된다. 이때 베이스부의 방사율은 대략 0.1 에서 0.2로 나타난다. 이러한 베이스부는 표면적이 증가할수록 대류 열전달계수가 높게 나타나지만, 복사 열전달계수(방사율)가 떨어진다.

도 8의(b)는 프레스 방식으로 제조되고 방열 도료가 도포된 알루미늄 재질의 베이스부가 적용된 일반적인 전자 제어 장치를 보여준다. 도 8의(b)에서, 전자 소자(1)에서 발생한 열은 회로 기판(2), 베이스부(3)를 순차적으로 지나서 공기(4) 중으로 방사된다. 이때 베이스부의 방사율은 0.8~0.9로 나타난다. 이러한 베이스부는 표면적이 작아질수록 대류 열전달계수가 낮아지지만, 복사 열전달계수(방사율)이 높아진다.

도 9는 방열 도료의 성능 시험에 대한 결과를 설명하기 위한 제1 도면이다.

도 9의(a)는 프레스 공법으로 제작되고, 방열 도료가 코팅된 알루미늄 재질의 판재를 보여주고, 도 9(b)는 프레스 공법으로 제작되되, 방열 도료가 코팅되지 않은 알루미늄 재질의 판재를 보여준다.

표 1은 도 9의(a)의 알루미늄 판재와 도 9의(b)의 알루미늄 판재 각각으로부터 측정된 온도, 및 그 온도차이를 나타낸다.

NO	방열 도료가 코팅된 알루미늄 판재(도 9의(a))	NO	방열 도료가 코팅되지 않은 알루미늄 판재(도 9의(b))	온도차이
1	93.6℃	1	104.3℃	-10.7℃
2	91.8℃	2	106.8℃	-15℃
3	79.7℃	3	93.6℃	-9.2℃
4	88.9℃	4	97.8℃	-8.9℃

도 10은 방열 도료의 성능 시험에 대한 결과를 설명하기 위한 제2 도면이다. 도 10의(a)는 프레스 공법으로 제작되고, 방열 도료가 코팅된 알루미늄 재질의 판재를 보여주고, 도 10의(b)는 다이캐스팅 공법으로 제작되되, 방열 도료가 코팅되지 않은 알루미늄 재질의 판재를 보여준다.

표 2는 도 10의(a)의 알루미늄 판재와 도 10의(b)의 알루미늄 판재 각각으로부터 측정된 온도, 및 그 온도차이를 나타낸다.

NO	방열 도료가 코팅된 알루미늄 판재(도 10의(a))	NO	방열 도료가 코팅되지 않은 알루미늄 판재(도 10의(b))	온도차이
1	96.0℃	1	100.9℃	-4.9℃
2	97.9℃	2	104.2℃	-6.3℃
3	80.4℃	3	89.4℃	-9.0℃
4	90.8℃	4	94.3℃	-3.5℃

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

100: 전자 제어 장치의 방열 구조
110: 베이스부
111: 제1 안착부
113: 제2 안착부
115: 바닥부
GP: 글루 구멍
GL: 방열 글루
120: 커버부
130: PCB 조립체
131: 회로 기판
133: 커넥터
140: 브라켓
141: 제1 방열판
143: 제2 방열판
145: 복수의 체결부재

Claims

글루 구멍이 형성되는 안착부를 구비하는 베이스부;
상기 베이스부에 결합하는 커버부;
상기 베이스부와 상기 커버부 사이에 구비되고, 상기 글루 구멍을 덮도록 상기 안착부에 안착하는 PCB 조립체; 및
상기 베이스부에 결합하되, 상기 글루 구멍을 덮도록 상기 PCB 조립체의 반대편 상기 베이스부의 안착부에 적어도 일부가 면접하는 브라켓;
을 포함하는 전자 제어 장치의 방열 구조.
제 1 항에 있어서,
상기 브라켓은 표면에 방열 도료가 코팅되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치의 방열 구조.
제 1 항에 있어서,
상기 베이스부는 표면에 방열 도료가 코팅되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치의 방열 구조.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 PCB 조립체와 상기 안착부의 사이에는, 방열 글루가 도포되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치의 방열 구조.
제 4 항에 있어서,
상기 방열 글루는, 상기 글루 구멍을 관통하여 상기 브라켓에 접착되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치의 방열 구조.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안착부는 제1 안착부와 제2 안착부를 포함하고,
상기 베이스부는, 상기 제1 안착부와 상기 제2 안착부 사이에 형성되는 바닥부를 포함하고,
상기 제1 안착부와 상기 제2 안착부는, 상기 바닥부보다 높이가 높게 형성되어 상기 PCB 조립체가 안착되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치의 방열 구조.
제 6 항에 있어서,
상기 브라켓은, 중앙부가 개방되어 개구를 가지는 평판형상이며,
상기 제1 안착부에 밀착되는 제1 방열판과, 상기 제2 안착부에 밀착되는 제2 방열판을 상기 개구에 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치의 방열 구조.
제 7 항에 있어서,
상기 브라켓은, 가장자리 부분에 복수의 체결부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치의 방열 구조.