KR20170068767A

KR20170068767A - 감압 공정을 이용한 전자 제어 장치 및 제조 방법

Info

Publication number: KR20170068767A
Application number: KR1020150175632A
Authority: KR
Inventors: 신창근; 송승목
Original assignee: 현대오트론 주식회사
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2017-06-20

Abstract

본 발명은 감압 공정 이용한 전자 제어 장치 및 제조 방법으로서, 전자 제어 장치는, 하우징 바디, 상기 양 측에 형성되는 슬라이드 가이드 및 상기 슬라이드 가이드에 형성되는 적어도 하나의 개구부를 포함하는 하우징; 및 슬라이드 형태로 상기 하우징 내에 삽입되는 PCB를 포함하는 커넥터를 포함하고, 상기 PCB는 상기 하우징에 조립되기 전에 열전도 매체가 도포되고, 상기 적어도 하나의 개구부를 이용한 감압 공정을 통해 상기 하우징에 밀착 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

감압 공정을 이용한 전자 제어 장치 및 제조 방법{ELECTRONIC CONTROL UNIT USING DECOMPRESSION PROCESS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 감압 공정을 이용한 전자 제어 장치 및 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 감압 공정을 이용하여 PCB(인쇄 회로 기판)을 방열판(heat sink)에 밀착시켜 방열 성능을 극대화할 수 있는 전자 제어 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.

차량의 각종 장치를 전자적으로 제어하는 전자 제어 장치(ECU, Electronic Control Unit)는 차량의 각 부분에 설치된 구성들로부터 정보를 수집하고, 수집한 정보에 따라 여러 전자 제어를 수행하는 기능을 한다.

이러한 전자 제어 장치는 상부의 커버와 하부의 베이스로 구성되는 케이스(하우징)와, 상기 케이스의 내부에 수납되는 PCB(Printed Circuit Board, 인쇄 회로 기판)와, 외부의 소켓 연결을 위해 PCB의 전단에 결합되는 커넥터 등을 포함하는 구조로 이루어진다.

전자 제어 장치 제조 시, 케이스는 커버와 베이스는 PCB를 덮으면서 함께 조립되는 구조를 이루게 되고, 특히 커버와 베이스 간의 조립 시 그 사이에 개재되는 커넥터는 커버 측 및 베이스 측과 실링 구조를 이루게 된다. 이와 같은 전자 제어 장치의 경우 고도의 집적 제어회로수단을 갖는 관계로 내부로 외부의 습기나 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있는 소정의 실링 구조를 필요로 하며, 보통 커버 및 베이스와 커넥터 간의 결속부위에 실링재를 삽입한 상태에서 커넥터와 함께 커버와 베이스를 조립하는 방식의 내부의 PCB 등을 보호하는 실링 구조를 주로 적용한다.

한편, 전자 제어 장치는 슬라이드 형태로 조립될 수 있다. 이때, 원 피스 하우징(One Piece housing)에 PCB를 슬라이드 형태로 밀어서 조립할 때 하우징과 밀착을 위한 방열 접착체(Thermal Glue)를 적용하기 어렵다. PCB가 슬라이드 형태로 하우징과 밀착되기 때문에 도포된 방열 접착체가 밀려서 하우징에 전체적으로 접착되지 못할 수 있다. 이에 따라, PCB에 도포된 방열 접착제가 없는 부분은 하우징을 통해 방출되는 방열 성능이 떨어질 수 있다.

따라서, 이러한 슬라이드 형태로 조립되는 전자 제어 장치의 경우 PCB의 효과적인 방열을 위해 방열부의 안정적인 접촉이 매우 중요하고, 하우징과 PCB의 안정적이고 정확한 밀착 기술이 요구되고 있는 실정이다.

선행기술문헌인 미국 등록특허 제8885343호의 "Heat Dissipation from a control unit"는 슬라이드 형태로 조립되는 전자 제어 장치에 있어서 하우징에 미리 디자인된 홀을 통해 열전도성 글루를 주입하여 방열부를 접촉시키는 방법을 개시하고 있다. 그러나 선행기술문헌과 같이 개구부를 통해 열전도 매체를 삽입할 경우 재료 삽입 압력에 의해 PCB가 들뜨거나 휘는 문제가 발생한다. 이러한 문제 발생 시 방열 성능이 저하됨은 물론 장기 신뢰성 측면에서 소자 크랙으로 인한 부품 탈거 등의 문제가 발생할 수 있다.

미국 등록특허 제8885343호(2011. 8. 25. 공개)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 슬라이드 형태의 PCB 조립 시 감압 공정을 통해 정확하고 안정적인 접촉을 구현함으로써 PCB와 하우징의 기계적 접합 강도를 향상시켜 효율적인 방열 성능을 달성할 수 있는 전자 제어 장치 및 제조 방법을 제안한다.

본 발명의 제1 측면은 감압 공정 이용한 전자 제어 장치로서, 하우징 바디, 상기 양 측에 형성되는 슬라이드 가이드 및 상기 슬라이드 가이드에 형성되는 적어도 하나의 개구부를 포함하는 하우징; 및 슬라이드 형태로 상기 하우징 내에 삽입되는 PCB를 포함하는 커넥터를 포함하고, 상기 PCB는 상기 하우징에 조립되기 전에 열전도 매체가 도포되고, 상기 적어도 하나의 개구부를 이용한 감압 공정을 통해 상기 하우징에 밀착 고정되는 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 하우징은 하부에 방열판(heat sink)를 더 포함하고, 상기 PCB는 상기 감압 공정을 통해 상기 방열판에 밀착될 수 있다. 상기 감압 공정은, 상기 하우징 외부에 배치된 적어도 하나의 감압 챔버가 상기 적어도 하나의 개구부를 통해 감압을 실시할 수 있다. 상기 감압 챔버는 베큠(Vacuum) 설비와 연결된 지그 또는 실린더를 포함할 수 있다. 감압 챔버는 상기 적어도 하나의 개구부를 통해 감압을 실시할 수 있다.

또한 열전도 매체는 상기 방열판과 상기 PCB 사이에 개재되고, 상기 감압 공정 후 상기 방열판에 밀착 고정되고, 상기 열전도 매체는 열전도 가능한 액체 또는 고체 상태로 도포되고, 조립 후 빈 영역이 없도록 도포될 수 있다. 열전도 매체는 일정 두께의 점, 선, 면 또는 이들의 결합 형태로 도포될 수 있다.

본 발명의 제2 측면은 감압 공정을 이용한 전자 제어 장치의 제조 방법으로서, PCB에 열전도 매체를 도포하는 단계; 하우징 바디의 양 측에 형성되는 슬라이드 가이드를 통해 상기 PCB를 상기 하우징 내에 삽입하는 단계; 상기 하우징에 형성된 적어도 하나의 개구부를 통해 하우징 내부에 감압을 실시하는 감압 공정을 수행하는 단계; 및 상기 감압 공정을 통해, 상기 PCB를 상기 하우징에 밀착 고정시키는 단계를 포함한다.

본 발명은 슬라이드 형태의 전자 제어 장치 조립 시, 감압 공정을 통해 PCB를 최대한 하우징에 밀착되도록 구현함으로써, 가압 공정에 의한 PCB 휨 또는 들뜸 현상을 방지할 수 있고, 방열판에 밀착 고정됨에 따라 방열 성능을 극대화할 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 장치의 구조도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 장치의 조립 시 일측 단면도를 도시한 것이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 장치의 감압 시 일측 단면도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 장치의 조립 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
다수의 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 가리킨다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 장치(1000)의 구조도이다. 차량용 전자 제어 장치(1000)는 차량의 각 부분을 전기적을 제어하기 위한 요소들로 이루어지며, 하우징(100)과 커넥터(200)를 포함한다. 일반적으로 전자 제어 장치는 PCB(Printed Circuit Board, 인쇄 회로 기판; 240)를 포함하는 커넥터(200)가 원 피스 하우징(100)의 일측 개방부를 통해 PCB(240)를 슬라이드식으로 삽입하여 결합되도록 구현된다.

하우징(100)은 중앙부의 하우징 바디(110) 및 하우징 바디(110)의 좌우 양측에 형성된 슬라이드 가이드(120)를 포함한다. 커넥터(200)는 커넥터부(210)와 커버 결합부(220), 커넥터부(210)에 연결된 커넥터 핀(230)과 PCB(240)을 포함한다. PCB(240)는 일면에 발열 소자를 구비하거나 하부에 방열판을 구비할 수 있고 커넥터 핀(230)을 통해 커넥터부(210)와 연결된다.

PCB(240)는 하우징 바디(110)의 일측 개방부로 삽입하여 하우징 바디(110)의 내부에 위치하고, 하우징 바디(110)의 개구부는 커버 결합부(220)와 맞닿도록 결합된다. 전자 제어 장치는, PCB(240)에 위치한 발열 소자 또는 방열판으로부터 발생한 열을 대기중으로 방출하기 위하여, 하우징과의 안정적인 밀착이 필요하며, 본 발명은 이러한 밀착성과 방열 구조를 개선한 고정 방법 및 이를 이용한 전자 제어 장치(1000)를 제안한다.

본 발명의 전자 제어 장치(1000)는 열전도 매체를 PCB(240) 상에 미리 도포함 상태에서 하우징(100)내에 PCB(240)를 삽입하고, 하우징(100)에 미리 가공된 개구부(140)를 통해 베큠 설비가 연결된 지그 또는 실린더를 통해 감압 공정을 진행하여 PCB(240)를 방열판에 밀착 고정시킨다. 상기 개구부(140)는 하우징(100)의 하부면에 구비될 수 있다. 또한, 상기 개구부(140)는 복수 개가 구비될 수 있다.

이후에 PCB(240)를 고정하기 위한 코킹 공정 및 열전도 매체의 경화 공정을 실시함으로써 본 발명의 전자 제어 장치(1000)의 조립 및 고정을 완료한다.

이처럼, 감압 공정을 이용하여 PCB(240)를 하우징(100)에 밀착 고정되도록 구현하는 경우, 열전도 매체 삽입 시에 발생하는 PCB의 들뜸 현상 또는 휨 현상을 방지할 수 있고, 나아가 방열판과의 밀착 접촉을 통해 방열 효과를 극대화할 수 있다는 이점을 갖는다.

도 2a, 2b는 본 발명의 감압 공정 과정을 더 상세히 설명하기 위하여, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 장치의 조립 시 일측(도 1의 10) 단면도를 도시한 것이고 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 장치의 감압 시 일측 단면도를 도시한 것이다. 하우징(100)은 하우징 바디(110)와 양 측에 각각 슬라이드 가이드(120)를 포함하며, 도 2는 PCB(240)가 삽입된 상태에서 우측 슬라이드 가이드(120)의 단면도를 도시한 것이다.

커넥터(200)에 결합된 PCB(240)는 하우징(100)에 삽입 전에 미리 열전도 매체(250)가 도포된다. 열전도 매체(250)는 열전도성 물질로서 액상 또는 고체 모두 사용 가능하고, 액상의 경우 디스펜서 등 전용 장비를 이용하여 토출되며 토출되는 형상은 일정 두께의 면 도포, 선형 또는 지그재그형 등 다양한 형태로 도포될 수 있다. 본 도면에서는 방열판(130)과 PCB(240)의 밀착을 위해 열전도 매체(250)가 방열판(130)과 PCB(240) 사이에 위치하는 실시예에 대해 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 열전도 매체(250)는 PCB(240)의 상부, 하부 또는 측면 등 다양한 영역에 도포될 수 있다. 열전도 매체는 겔 상태인 경우 조립 완료 후 경화 처리를 통해 고정된다.

도 2a에 도시된 것처럼, 하우징(100) 내에 PCB(240)가 완전히 삽입되면, PCB(240)는 슬라이드 가이드(120) 내부에 위치하게 된다. 이 때, 슬라이드 가이드(120)는 PCB(240) 및 열전도 매체(250)의 두께를 고려하여 설계될 수 있다.

본 발명의 하우징(100)은 미리 가공된 적어도 하나의 개구부(140)를 포함하고, 베큠 설비가 연결된 감압 챔버(310)를 이용하여 감압 공정을 실시할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 개구부(140)는 하우징(100)의 슬라이드 가이드(120) 하부면에 구비될 수 있다.

감압 챔버(310)는 베큠 설비가 연결된 지그 또는 실린더를 포함한다. 실시예로서, 감압 챔버(310)는 하우징(100)에 형성된 개구부(140)를 감싸는 면적을 갖고 슬라이드 가이드(120) 하부를 둘러싸는 형태로 구현될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 감압 챔버(310)가 개구부를 통해 감압 공정을 실시할 수 있는 형태로 배치된다.

도 2b에 도시된 것처럼, 감압 공정을 실시하면, 열전도 매체(250)가 도포된 PCB(240)가 방열판(130)에 밀착된다. 이후에 방열판(130)에 밀착된 PCB(240)를 고정하기 위하여 코킹(Caulking) 공정을 실시할 수 있다. 코킹 공정은 이음새 또는 균열 등의 틈을 메우는 공정을 말한다. 또한 열전도 매체(250)의 특성에 따라 경화 공정이 필요한 경우 경화 공정을 실시할 수 있다. 열전도 매체(250)가 방열판(130)과 밀착되어 경화됨으로써, PCB(240)에서 발생하는 열이 열전도 매체(250) 및 방열판(130)을 통해 효율적으로 방열될 수 있다.

이러한 감압 공정을 이용한 PCB 고정 방법을 이용할 경우, 기존의 가압 공정 실시 또는 열전도 매체 주입에 따른 가압 상태로 인한, PCB의 휨 또는 들뜸을 방지할 수 있다. 또한 PCB를 하우징 하부의 방열판에 최대한 밀착시킴에 따라 방열 성능을 향상시킬 수 있다는 이점을 갖는다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 장치의 조립 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 전자 제어 장치를 도립 하기 전, PCB에 열전도 매체를 도포한다(320 단계). 상술한 것처럼, 열전도 매체는 열전도성 물질로서 액상 또는 고체 모두 사용 가능하고, 액상의 경우 디스펜서 등 전용 장비를 이용하여 토출되며 토출되는 형상은 일정 두께의 면 도포, 선형 또는 지그재그형 등 다양한 형태로 도포될 수 있다. 열전도 매체는 PCB의 상부, 하부 또는 측면 등 다양한 영역에 도포될 수 있고, 열전도 매체는 겔 상태인 경우 조립 완료 후 경화 처리를 통해 고정된다.

열전도 매체가 도포된 PCB는 커넥터부에 결합된 형태로 하우징 내에 슬라이드식으로 삽입된다(330 단계). 이 때, 하우징 양 측에 형성된 슬라이드 가이드를 통해 하우징 내에 위치한다(도 2a). PCB가 완전히 삽입된 후 감압 챔버를 이용하여 감압 공정을 실시한다(340 단계). 감압 챔버는 미리 하우징 외부에 배치되거나, 조립 후 하우징의 개구부 측에 배치될 수 있다. 감압 챔버는 베큠 설비가 연결된 지그 또는 실린더를 포함하고, 하우징에 형성된 개구부를 감싸는 면적을 갖고 슬라이드 가이드 하부를 둘러싸는 형태로 구현될 수 있다.

감압 공정 실시 후에는, PCB가 하우징의 방열판에 밀착되었는지 판별한다(350 단계). PCB(또는 PCB 하단의 열전도 매체)가 방열판에 밀착되지 않은 경우 감압 공정을 적어도 1회 이상 추가 실시하도록 구현할 수 있고, 감압 공정의 강도를 조절할 수도 있다. 반면, 감압 공정에 의해 PCB가 방열판에 완전히 밀착된 경우 감압 공정을 종료하고 PCB를 고정하기 위한 코킹 공정을 실시한다(360 단계). 다음으로, 열전도 매체의 재료 특성에 따라 경화 처리가 필요한 경우 경화 공정을 실시하여 열전도 매체가 고정되도록 구현할 수 있다(370 단계).

이처럼, 본 발명은 전자 제어 장치의 조립 시 감압 공정을 도입하여, 하우징과 PCB의 안정적인 밀착을 실현하고, 기계적 접합 강도를 효과적으로 향상시키고, 그에 따른 열전도도를 향상시켜 방열 효과를 극대화할 수 있다는 이점을 갖는다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한 각 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있다.

또한, 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 하우징 200: 커넥터
110: 하우징 바디 120: 슬라이드 가이드
130: 방열판 210: 커넥터부
220: 커버 결합부 230: 커넥터핀
240: PCB 310: 감압 챔버

Claims

감압 공정을 이용하여 제조되는 전자 제어 장치로서,
하우징 바디, 상기 하우징 바디의 양 측에 형성되는 슬라이드 가이드를 포함하고, 상기 하우징 바디 또는 상기 슬라이드 가이드의 하부면에 구비된 적어도 하나의 개구부를 포함하는 하우징; 및
슬라이드 형태로 상기 하우징 내에 삽입되는 PCB를 포함하는 커넥터를 포함하고,
상기 PCB는 상기 하우징에 조립되기 전에 열전도 매체가 도포되고, 상기 적어도 하나의 개구부를 이용한 감압 공정을 통해 상기 하우징에 밀착 고정되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징은 하부에 방열판(heat sink)를 더 포함하고,
상기 PCB는 상기 감압 공정을 통해 상기 방열판 측에 밀착되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 감압 공정은, 상기 하우징 외부에 배치된 적어도 하나의 감압 챔버가 상기 적어도 하나의 개구부를 통해 감압을 실시하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 감압 챔버는 베큠(Vacuum) 설비와 연결된 지그 또는 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 열전도 매체는 상기 방열판과 상기 PCB 사이에 개재되고, 상기 감압 공정 후 상기 방열판에 밀착 고정되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 열전도 매체는 열전도 가능한 액체 또는 고체 상태로 도포되고, 조립 후 빈 영역이 없도록 도포되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 열전도 매체는 일정 두께의 점, 선, 면 또는 이들의 결합 형태로 도포되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
감압 공정을 이용한 전자 제어 장치의 제조 방법으로서,
PCB에 열전도 매체를 도포하는 단계;
하우징 바디의 양 측에 형성되는 슬라이드 가이드를 통해 상기 PCB를 상기 하우징 내에 삽입하는 단계;
상기 하우징에 형성된 적어도 하나의 개구부를 통해 하우징 내부에 감압을 실시하는 감압 공정을 수행하는 단계; 및
상기 감압 공정을 통해, 상기 PCB를 상기 하우징에 밀착 고정시키는 단계를 포함하는 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 밀착 고정시키는 단계는, 상기 하우징 하부에 형성된 방열판에 상기 PCB를 밀착 고정시키는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제 9항에 있어서,
상기 방열판에 밀착된 PCB를 고정하기 위해 코킹(caulking) 공정을 실시하는 단계; 및
상기 열전도 매체를 경화 처리하여 고정시키는 경화 공정을 실시하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 더 포함하는 제조 방법.