KR20210090003A - 제어 장치 - Google Patents

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KR20210090003A
KR20210090003A KR1020200003272A KR20200003272A KR20210090003A KR 20210090003 A KR20210090003 A KR 20210090003A KR 1020200003272 A KR1020200003272 A KR 1020200003272A KR 20200003272 A KR20200003272 A KR 20200003272A KR 20210090003 A KR20210090003 A KR 20210090003A
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이두희
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 실시예는 제어 장치에 관한 것이다. 일 측면에 따른 제어 장치는, 일면에 제1전자부품이 배치되고, 타면에 제2전자부품이 배치되는 인쇄회로기판; 내면이 상기 인쇄회로기판의 타면과 마주하며, 상기 내면에 돌출부를 포함하는 하우징; 상기 돌출부와 상기 인쇄회로기판의 타면 사이에 개재되는 제1방열패드; 및 상기 인쇄회로기판의 타면과 상기 제2전자부품 사이에 개재되는 제2방열패드를 포함하며, 상기 돌출부는 상기 제1전자부품과 상하 방향으로 오버랩되게 배치되고, 상기 인쇄회로기판은 적어도 일부가 각각 상기 제1전자부품 및 상기 제2전자부품과 상하 방향으로 오버랩되도록 금속층을 포함한다.

Description

제어 장치{Control apparatus}
본 실시예는 제어 장치에 관한 것이다.
모터의 회전축은 액추에이터와 연결되어 구동력을 전달한다. 이때, 액추에이터의 특성에 따라 모터와 액추에이터는 일체로 제작될 수 있다. 예를 들어, 동일한 하우징에 모터와 액추에이터를 같이 구현하거나 튜브 형태의 로터를 이용하여 액추에이터의 구동축과 모터의 회전축이 일체화 되도록 형성할 수 있다. 그리고, 액추에이터의 상태에 따라 모터를 제어하는 제어 장치가 마련될 수 있다. 제어 장치는 모터의 일측에 배치되어 모터를 제어할 수 있다.
제어 장치 내에는 다수의 전자부품이 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 전자부품은 인쇄회로기판을 포함할 수 있다. 상기 인쇄회로기판은 상기 제어 장치의 외형을 형성하는 하우징 내 배치될 수 있다. 상기 인쇄회로기판에는 구동을 위한 적어도 하나 이상의 전자부품이 실장될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 인쇄회로기판의 방열 구조를 도시한 단면도 이다.
도 1을 참조하면, 전술한 바와 같이 제어 장치의 외형을 형성하는 하우징(20) 내에는 적어도 하나 이상의 전자부품이 실장되는 인쇄회로기판(10)이 배치될 수 있다. 상기 전자부품은 인쇄회로기판(10)의 일면에 배치되는 제1전자부품(12)과, 인쇄회로기판(10)의 타면에 배치되는 제2전자부품(14)을 포함할 수 있다. 이 중 상기 하우징(20)의 내면과 마주하는 상기 인쇄회로기판(10)의 면은 상기 제2전자부품(14)이 배치되는 면일 수 있다.
상기 제1전자부품(12)과 상기 제2전자부품(14)은 구동에 의해 열을 발생시킬 수 있다.
상기 제1전자부품(12)에서 발생되는 열의 경우, 상기 하우징(20)의 내면으로부터 돌출되는 돌출부(22)와, 상기 돌출부(22)의 내면 및 상기 인쇄회로기판(10)의 타면 사이에 배치되는 방열패드(미도시)를 통하여, 상기 하우징(20)으로 전도시켜 방열될 수 있다.
그러나, 상기 제2전자부품(14)에서 발생되는 열의 경우, 상기 하우징(20)에 직접 접촉 시 쇼트를 포함한 기기 오작동이 발생될 우려가 있으므로, 별도의 방열 구조를 형성하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 인쇄회로기판의 양면에 배치된 전자부품들을 효율적으로 방열시킬 수 있는 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
본 실시 예에 따른 제어 장치는, 일면에 제1전자부품이 배치되고, 타면에 제2전자부품이 배치되는 인쇄회로기판; 내면이 상기 인쇄회로기판의 타면과 마주하며, 상기 내면에 돌출부를 포함하는 하우징; 상기 돌출부와 상기 인쇄회로기판의 타면 사이에 개재되는 제1방열패드; 및 상기 인쇄회로기판의 타면과 상기 제2전자부품 사이에 개재되는 제2방열패드를 포함하며, 상기 돌출부는 상기 제1전자부품과 상하 방향으로 오버랩되게 배치되고, 상기 인쇄회로기판은 적어도 일부가 각각 상기 제1전자부품 및 상기 제2전자부품과 상하 방향으로 오버랩되도록 금속층을 포함한다.
본 실시예를 통해 인쇄회로기판 내 복수의 열 배출 경로를 형성하여, 방열 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 인쇄회로기판의 방열 구조를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어 장치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 타면을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방열 구조의 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 방열 구조에서의 영역 별 온도 값과 종래 기술에 따른 방열 구조에서의 영역 별 온도 값을 비교한 표.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A,B,C 로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐 만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐 만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 제어 장치는 차량 내 구비되는 것으로서, 모터, 컨버터, 펌프 및 전자제어유닛, 파워모듈 등을 제어할 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것이며, 본 명세서에 따른 제어 장치는 하우징 내 적어도 하나 이상의 전자부품이 배치되는 다양한 장치를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어 장치의 분해 사시도 이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 타면을 도시한 사시도 이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방열 구조의 단면도 이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 방열 구조에서의 영역 별 온도 값과 종래 기술에 따른 방열 구조에서의 영역 별 온도 값을 비교한 표이다.
도 2 내지 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제어 장치(100)은, 하우징(110)과, 상기 하우징(110) 내 배치되는 인쇄회로기판(130)을 포함할 수 있다.
상기 하우징(110)은 금속 재질로 형성되며, 상기 제어 장치(100)의 외형을 형성할 수 있다. 상기 하우징(110)은 상기 인쇄회로기판(130)의 타면(135)과 마주하는 내면을 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판(130)에는 구동을 위한 다수의 전자부품이 배치될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(130)은 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(130)은 상기 하우징(110) 내 배치될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(130)은 상기 하우징(110)의 내면과 마주하게 배치되는 타면(135)과, 상기 타면(135)에 대향하는 일면(131)을 포함할 수 있다. 상기 인쇄회로기판(130)의 일면(131) 및 타면(135)에는 각각 전자부품이 배치될 수 있다.
상기 전자부품(130)은 상기 인쇄회로기판(130)의 일면(131)에 배치되는 제1전자부품(132)과, 상기 인쇄회로기판(130)의 타면(135)에 배치되는 제2전자부품(136)을 포함할 수 있다. 상기 제1전자부품(132)과 상기 제2전자부품(136)은 각각 복수로 구비되어, 상기 인쇄회로기판(130)의 양면에서 서로 이격되게 배치될 수 있다.
상기 제1전자부품(132)과 상기 제2전자부품(136)은 상하 방향으로 서로 오버랩(overlab)되지 않게 배치될 수 있다.
상기 제1전자부품(132)과 상기 제2전자부품(136)은 구동에 의해 열을 발생시킬 수 있다.
상기 하우징(110)의 내면에는 내측으로 돌출되는 돌출부(114)가 배치될 수 있다. 상기 돌출부(114)는 상기 제1전자부품(132)과 상하 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 돌출부(114)는 상기 하우징(110)의 동일 재질일 수 있다. 상기 돌출부(114)는 상기 하우징(110)과 일체로 형성될 수 있다.
상기 인쇄회로기판(130)의 타면(135)과 상기 돌출부(114) 사이에는 방열 패드(120)가 배치될 수 있다. 상기 방열 패드(120)는 일면이 상기 인쇄회로기판(130)의 타면(135)에 접촉되고, 타면이 상기 돌출부(114)의 내면에 접촉되어, 상기 제1전자부품(132)에서 발생되는 열을 상기 돌출부(114)를 통해 상기 하우징(110)으로 전달할 수 있다. 상기 돌출부(114)의 내면과 상기 방열 패드(120) 사이에는 방열 그리스가 도포된 영역일 수 있다. 이와 달리, 상기 방열 패드(120)와 상기 돌출부(114)의 내면 사이에는 방열 그리스가 도포될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 하우징(110)의 내면과 마주하는 상기 인쇄회로기판(130)의 타면(135)에는 상기 제2전자부품(136)이 배치될 수 있다. 상기 제2전자부품(136)은 상기 하우징(110)의 내면과 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다. 상기 제2전자부품(136)과 상기 인쇄회로기판(130)의 타면(135) 사이에는 방열 패드(138)가 개재될 수 있다. 상기 방열 패드(138)는 상기 제2전자부품(136)이 결합되는 상기 인쇄회로기판(130)의 접합면에 배치될 수 있다.
상기 제2전자부품(136)과 상기 인쇄회로기판(130) 사이에 배치되는 방열 패드(138)를 제2방열 패드(138)로 이름할 수 있다. 또한, 상기 돌출부(114)와 접촉되는 방열 패드(120)를 제1방열 패드(120)로 이름할 수 있다.
상기 인쇄회로기판(130)은, 복수의 층을 형성할 수 있다. 일 예로, 상기 인쇄회로기판(130)은 제1인쇄회로기판(141), 제2인쇄회로기판(142) 및 제3인쇄회로기판(143)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 3인쇄회로기판(141, 142, 143)은 상하 방향으로 적층될 수 있다. 상기 제1인쇄회로기판(141)의 하면은 상기 인쇄회로기판(130)의 타면(135)을 형성하고, 상기 제3인쇄회로기판(143)의 상면은 상기 인쇄회로기판(130)의 일면(131)을 형성할 수 있다.
상기 인쇄회로기판(130)을 구성하는 복수의 층 각각의 표면에는 금속층이 형성될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(130)은 적어도 일부가 상기 제1전자부품(132) 및 상기 제2전자부품(136)과 상하 방향으로 오버랩되도록 금속층을 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 금속층은, 상기 제1인쇄회로기판(141)의 하면에 배치되는 제1금속층(151), 상기 제1인쇄회로기판(141)과 상기 제2인쇄회로기판(142)의 사이에 배치되는 제2금속층(152), 상기 제2인쇄회로기판(142)과 상기 제3인쇄회로기판(143) 사이에 배치되는 제3금속층(153) 및 상기 제3인쇄회로기판(143)의 상면에 배치되는 제4금속층(154)을 포함할 수 있다. 상기 금속층은 구리(Cu)가 도금된 영역일 수 있다.
상기 인쇄회로기판(130)은 제1비아홀(172)과 제2비아홀(182)을 포함할 수 있다. 상기 제1비아홀(172)과 상기 제2비아홀(182)은 각각 상기 인쇄회로기판(130)의 상면으로부터 하면을 관통하도록 형성될 수 있다.
상기 제1비아홀(172)은 상기 제2전자부품(136)과 상하 방향으로 오버랩되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1비아홀(172)은 복수로 구비되어 상호 이격되게 배치될 수 있다.
상기 제2비아홀(182)은 상기 제1전자부품(132)과 상하 방향으로 오버랩되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제2비아홀(182)은 복수로 구비되어 상호 이격되게 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 방열 구조를 설명하면, 먼저 상기 인쇄회로기판(130)의 일면에 배치된 제1전자부품(132)의 경우, 상기 제2비아홀(182), 상기 제1방열패드(120) 및 상기 돌출부(114)를 통해 발생된 열이 상기 하우징(110)으로 전도될 수 있다.
상기 인쇄회로기판(130)의 타면에 배치된 제2전자부품(136)의 경우, 발생된 열은 상기 제2방열패드(138)를 통해 상기 제1비아홀(172) 및 상기 금속층으로 전도될 수 있다. 그리고, 상기 금속층을 통하여 상기 인쇄회로기판(130)의 수평 방향으로 상기 제2전자부품(136)의 열이 전도됨에 따라, 상기 제2비아홀(182)의 배치 영역으로 전달되고, 결국 상기 제1전자부품(132)과 마찬가지로, 상기 제1방열패드(120) 및 상기 돌출부(114)를 통해 상기 하우징(110)으로 전도될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 방열 구조에서는 종래 기술에 따른 방열 구조에서 보다 높은 방열 효율로 인해, 각각 방열패드(스팟1) 및 전자부품(스팟2)의 배치 영역에서 상대적으로 낮은 온도 분포가 형성됨을 확인할 수 있다.
상기와 같은 구조에 따르면, 인쇄회로기판 내 복수의 열 배출 경로를 형성하여, 방열 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 일면에 제1전자부품이 배치되고, 타면에 제2전자부품이 배치되는 인쇄회로기판;
    내면이 상기 인쇄회로기판의 타면과 마주하며, 상기 내면에 돌출부를 포함하는 하우징;
    상기 돌출부와 상기 인쇄회로기판의 타면 사이에 개재되는 제1방열패드; 및
    상기 인쇄회로기판의 타면과 상기 제2전자부품 사이에 개재되는 제2방열패드를 포함하며,
    상기 돌출부는 상기 제1전자부품과 상하 방향으로 오버랩되게 배치되고,
    상기 인쇄회로기판은 적어도 일부가 각각 상기 제1전자부품 및 상기 제2전자부품과 상하 방향으로 오버랩되도록 금속층을 포함하는 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은,
    상기 제1전자부품과 상하 방향으로 오버랩되게 배치되는 제1바이홀; 및
    상기 제2전자부품과 상하 방향으로 오버랩되게 배치되는 제2비아홀을 포함하는 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은,
    하면에 상기 제2전자부품이 배치되는 제1인쇄회로기판;
    상기 제1인쇄회로기판의 상면에 배치되는 제2인쇄회로기판; 및
    상기 제2인쇄회로기판의 상면에 배치되는 제3인쇄회로기판을 포함하는 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속층은,
    상기 제1인쇄회로기판의 하면에 배치되는 제1금속층;
    상기 제1인쇄회로기판과 상기 제2인쇄회로기판 사이에 배치되는 제2금속층;
    상기 제2인쇄회로기판과 상기 제3인쇄회로기판 사이에 배치되는 제3금속층; 및
    상기 제3인쇄회로기판의 상면에 배치되는 제4금속층을 포함하는 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속층은 구리(Cu)를 포함하는 제어 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1비아홀과 상기 제2비아홀은 각각 복수로 구비되는 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2전자부품은 상기 하우징의 내면과 이격되는 제어 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전자부품과 상기 제2전자부품은 상하 방향으로 오버랩되지 않게 배치되는 제어 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1방열패드는 상기 인쇄회로기판의 타면 및 상기 돌출부의 내면에 접촉되는 제어 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부의 내면과 상기 방열 패드 사이에는 방열 그리스가 도포되는 제어 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023013897A1 (ko) * 2021-08-06 2023-02-09 엘지이노텍 주식회사 모터 및 제어 장치

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