KR20150100562A - 전자 제어 유닛 및 전자 제어 유닛을 사용하는 전력 조향 디바이스 - Google Patents

Abstract

대상을 위한 전자 제어 유닛(1)은 기판(10); 입력, 출력 및 제어 지역 (211, 221, 231)을 각각 갖는 입력, 출력, 및 제어 패턴(21 내지 23); 입력 패턴(21)과 일체인 제 1 확장 패턴(24); 스위칭 소자(41), 밀봉제(42), 스위칭 소자(41)와 입력, 출력, 및 제어 지역(231)에 각각 연결된 입력, 출력 및 제어 단자(43 내지 45)를 포함하는 반도체 모듈(30)(30 내지 34); 및 제어 지역(231)에 연결된 제어부(50 내지 52). 제 1 방향 내지 제 8 방향(d1 내지 d8)이 입력 지역(211)의 원주 방향으로 45도 마다 설정될 때, 입력 패턴(21)은 입력 지역(211)에 대해 제 3 방향 내지 제 7 방향으로 확장된다. 출력 지역(221)과 제어 지역(231)은 입력 지역(211)의 제 1 방향 측 상에 위치한다. 제 1 확장 패턴(24)은 입력 지역(211)의 제 2 방향 또는 제 8 방향으로 확장된다.

Description

전자 제어 유닛 및 전자 제어 유닛을 사용하는 전력 조향 디바이스{ELECTRONIC CONTROL UNIT AND ELECTRIC POWER STEERING DEVICE USING THE SAME}

본 개시는 제어 대상을 제어하는 전자 제어 유닛과, 전자 제어 유닛을 사용하는 전력 조향 디바이스에 관한 것이다.

종래, 기판 상에 스위칭 소자를 포함하는 반도체 모듈에 실장되는 전자 제어 유닛은 이미 알려졌다. 예를 들어, JP2012-59759A에서 개시된 전자 제어 유닛에서는, 입력 단자가 기판의 한 표면 상에 형성된 입력 패턴의 입력 지역에 전기적으로 연결되도록 반도체 모듈이 탑재된다. 또한, 반도체 모듈의 출력 단자와 제어 단자는 기판의 한 표면 상에 형성된 출력 패턴의 출력 지역 및 제어 패턴의 제어 지역에 각각 전기적으로 연결된다.

JP2012-59759A에 따른 전자 제어 유닛에서는, 기판의 한 표면 상의 입력 지역으로부터 보이는 미리 지정된 방향을 제 1 방향으로 가정할 때, 제 1 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향이 제 2 방향이고, 제 2 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향이 제 3 방향이고, 제 3 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향이 제 4 방향이고, 제 4 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향이 제 5 방향이고, 제 5 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향이 제 6 방향이고, 제 6 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향이 제 7 방향이고, 제 7 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향이 제 8 방향이고, 출력 지역과 제어 지역은 입력 지역에 대해 제 1 방향 측 상에 위치한다.

입력 패턴은 입력지역에 대해 제 3 방향, 제 4 방향, 제 5 방향, 제 6 방향, 및 제 7 방향으로 미리 지정된 양 이상만큼 확장되도록 형성된다. 그러나, 입력 지역에 대해 제 1 방향, 제 2 방향, 및 제 8 방향으로의 입력 패턴의 확장은 미리 지정된 양 이하이다. 따라서, 스위칭 소자의 동작시 그의 열은 입력 단자와 입력 지역을 통해 입력 패턴의 입력 지역에 대해 제 3 방향, 제 4 방향, 제 5 방향, 제 6 방향, 및 제 7 방향으로 전도되나, 입력 지역에 대해 제 1 방향, 제 2 방향, 및 제 8 방향으로는 충분히 전달되지 않는다. 그러므로, JP2012-59759A의 전자 제어 유닛에서는, 입력 패턴에 있어서의 열 전도 방향이 제한되고, 스위칭 소자의 열을 효율적으로 방출하기가 어렵다.

본 개시의 목적은 높은 열 전도 효과를 갖는 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit)을 제공하고 전력 조향 디바이스(Electric Power Steering Device)를 제공하는 것이다.

본 개시의 제 1 측면에 따르면, 제어 대상(Controlled Object)을 제어하는 전자 제어 유닛은 기판(Substrate), 입력 패턴(Input Pattern), 출력 패턴(Output Pattern), 제어 패턴(Control Pattern), 제 1 확장 패턴(First Extension Pattern), 반도체 모듈(Semiconductor Module), 및 제어부(Control Portion)를 포함한다. 기판은 제 1 표면과 제 2 표면을 가진다. 입력 패턴은 기판의 제 1 표면 상에 형성되고, 입력 지역(Input Land)을 가진다. 출력 패턴은 기판의 제 1 표면 상에 형성되고, 출력 지역(Output Land)을 가진다. 제어 패턴은 기판의 제 1 표면 상에 형성되고, 제어 지역(Control Land)을 가진다. 제 1 확장 패턴은 입력 패턴으로부터 확장되도록 기판의 제 1 표면 상에 입력 패턴과 일체로 형성된다.

반도체 모듈은 스위칭 소자(Switching Element), 밀봉제(Sealant), 입력 단자(Input Terminal), 출력 단자(Output Terminal), 및 제어 단자(Control Terminal)를 포함한다. 밀봉제는 스위칭 소자를 덮는다. 입력 단자는 스위칭 소자에 연결된 제 1 단부와, 밀봉제로부터 노출되도록 배치되고 입력 지역에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가지며, 스위칭 소자로의 전류를 수신한다.

출력 단자는 스위칭 소자에 연결된 제 1 단부와, 밀봉제로부터 노출되도록 배치되고 출력 지역에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가지며, 입력 단자를 통해 스위칭 소자로 입력되는 전류를 출력한다. 제어 단자는 스위칭 소자에 연결된 제 1 단부와, 밀봉제로부터 노출되도록 배치되고 제어 지역에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가지며, 입력 단자와 출력 단자 간의 전류의 흐름을 허용하거나 차단하는 신호인 제어 신호(Control Signal)를 공급받는다. 반도체 모듈은 기판의 제 1 표면 상에 탑재되고 스위칭 소자의 동작 동안에 열을 발생한다.

제어부는 제어 지역에 전기적으로 연결되도록 기판 상에 탑재된다. 제어부는 제어 지역을 통해 제어 단자로 제어 신호를 공급함으로써 스위칭 소자의 동작을 제어하고, 제어 대상으로 흐르는 전류를 제어함으로써 제어 대상을 제어한다.

기판의 제 1 표면 상의 입력 지역으로부터 보이는 한 방향을 제 1 방향으로 설정할 때, 제 1 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 2 방향으로 설정하고, 제 2 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 3 방향으로 설정하고, 제 3 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 4 방향으로 설정하고, 제 4 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 5 방향으로 설정하고, 제 5 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 6 방향으로 설정하고, 제 6 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 7 방향으로 설정하고, 제 7 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 8 방향으로 설정하고, 입력 패턴은 입력 지역에 대해 제 3 방향, 제 4 방향, 제 5 방향, 제 6 방향, 및 제 7 방향으로 미리 지정된 양 이상만큼 확장되도록 형성된다. 출력 지역과 제어 지역은 입력 지역에 대해 제 1 방향 측 상에 위치한다. 제 1 확장 패턴은 입력 지역에 대해 제 2 방향 및 제 8 방향의 적어도 한 방향으로 확장되도록 형성된다.

제 1 측면에 따른 전자 제어 유닛은 높은 열 방출 효과를 가질 수 있다.

본 개시의 제 2 측면에 따르면, 제어 대상을 제어하는 전자 제어 유닛은 기판, 입력 패턴, 출력 패턴, 제어 패턴, 특정 패턴, 비아(via), 반도체 모듈, 및 제어부를 포함한다. 기판은 제 1 표면과 제 2 표면을 가진다. 입력 패턴은 기판의 제 1 표면 상에 형성되고, 입력 지역을 가진다. 출력 패턴은 기판의 제 1 표면 상에 형성되고, 출력 지역을 가진다. 제어 패턴은 기판의 제 1 표면 상에 형성되고, 제어 지역을 가진다. 특정 패턴은 기판의 제 1 표면과 제 2 표면 사이, 또는 기판의 제 2 표면 상에 형성된다. 비아는 입력 패턴에 연결된 제 1 단부와, 특정 패턴에 연결된 제 2 단부를 가진다.

반도체 모듈은 스위칭 소자, 밀봉제, 입력 단자, 출력 단자, 및 제어 단자를 포함한다. 밀봉제는 스위칭 소자를 덮는다. 입력 단자는 스위칭 소자에 연결된 제 1 단부와 밀봉제로부터 노출되도록 배치되고 입력 지역에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가지며, 스위칭 소자로의 전류를 수신한다.

출력 단자는 스위칭 소자에 연결된 제 1 단부와, 밀봉제로부터 노출되도록 배치되고 출력 지역에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가지며, 입력 단자를 통해 스위칭 소자에 입력되는 전류를 출력한다. 제어 단자는 스위칭 소자에 연결된 제 1 단부와, 밀봉제로부터 노출되도록 배치되고 제어 지역에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가지며, 입력 단자와 출력 단자 간의 전류의 흐름을 허용하거나 차단하는 신호인 제어 신호를 공급받고, 반도체 모듈은 기판의 제 1 표면 상에 탑재되고, 스위칭 소자의 동작 동안에 열을 발생한다.

제어부는 기판 상에 탑재되어 제어 지역에 전기적으로 연결된다. 제어부는 제어 지역을 통해 제어 단자에 제어 신호를 공급함으로써 스위칭 소자의 동작을 제어하고 제어 대상으로 흐르는 전류를 제어함으로써 제어 대상을 제어한다.

기판의 제 1 표면 상의 입력 지역으로부터 보이는 한 방향을 제 1 방향으로 설정할 때, 제 1 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 2 방향으로 설정하고, 제 2 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 3 방향으로 설정하고, 제 3 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 4 방향으로 설정하고, 제 4 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 5 방향으로 설정하고, 제 5 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 6 방향으로 설정하고, 제 6 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 7 방향으로 설정하고, 제 7 방향에 대해 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 8 방향으로 설정한다. 입력 패턴은 입력 지역에 대해 제 3 방향, 제 4 방향, 제 5 방향, 제 6 방향, 및 제 7 방향으로 미리 지정된 양 이상만큼 확장되도록 형성된다. 출력 지역과 제어 지역은 입력 지역에 대해 제 1 방향 측 상에 위치한다.

제 2 측면에 따른 전자 제어 유닛은 높은 열 방출 효과를 가질 수 있다.

본 개시의 제 3 측면에 따르면, 전력 조향 디바이스는 제 1 측면 또는 제 2 측면에 따른 전자 제어 유닛과, 전자 제어 유닛에 의해 제어되고 운전자에 의한 조향을 보조하는 보조 토크를 출력하는 제어 대상을 포함한다.

본 개시의 추가적인 목적과 장점은 후술할 상세한 설명과 첨부 도면에 의해 보다 쉽게 분명해질 것이다. 도면에서 :
도 1은 본 개시의 제 1 실시 예에 따른 전자 제어 유닛의 일부를 도시한 도면이고;
도 2는 도 1의 선 II-II을 따라 취득한 단면도이고;
도 3은 본 개시의 제 1 실시 예에 따른 전자 제어 유닛이 전력 조향 디바이스에 적용된 상태를 나타낸 도면이고;
도 4는 본 개시의 제 1 실시 예에 따른 전자 제어 유닛의 전기 구성을 도시한 도면이고;
도 5는 본 개시의 제 2 실시 예에 따른 전자 제어 유닛의 일부를 도시한 단면도이고;
도 6은 본 개시의 제 3 실시 예에 따른 전자 제어 유닛의 일부를 도시한 도면이다.

이하에서, 본 개시의 복수의 실시 예에 따른 전자 제어 유닛은 첨부 도면을 참고하여 설명될 것이다. 복수의 실시 예에 있어서, 실질적으로 동일한 부품들은 동일한 기호에 의해 표시되고, 그들의 설명은 생략될 것이다. 또한, 도면의 설명이 복잡해지는 것을 방지하기 위해, 각 도면에 있어서 부호는 실질적으로 동일한 복수의 부재들 또는 부분들 중 하나에만 할당될 것이다.

(제 1 실시 예)

본 개시의 제 1 실시 예에 따른 전자 제어 유닛과 그 전자 제어 유닛의 일부가 도 1 내지 도 3에 도시된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전자 제어 유닛(1)은 차량을 위한 전력 조향 디바이스(100)에 사용되고, 조향 토크 신호와 차량 속도 신호에 기초하여 운전자에 의한 조향을 보조하는 보조 토크를 발생하는 모터(101)의 구동을 제어한다. 본 실시 예에서는, 모터(101)는 제어 대상에 대응한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전자 제어 유닛(1)은, 기판(10), 입력 패턴(21), 출력 패턴(22), 제어 패턴(23), 제 1 확장 패턴(24), 제 2 확장 패턴(25), 반도체 모듈(30), 제어부(50), 특정 패턴(71, 72, 및 73), 비아(Via)(81), 제 1 열 방출 부재(91), 및 열 전도 부재(92)를 포함한다. 예를 들어, 기판(10)은 유리 섬유(Glass Fiber)와 에폭시 수지(Epoxy Resin)로 이루어진 FR-4와 같은 인쇄 배선 보드(Printed Wiring Board)로 형성된다.

각각의 입력 패턴(21)은 기판(10)의 제 1 표면(11) 상에 형성되고, 입력 지역(211)을 가진다. 예를 들어, 각각의 입력 패턴(21)은, 절연막(Insulating Film)으로 기판(10) 상에 형성된 구리 배선의 표면을 덮음으로써 형성된다. 예를 들어, 입력 지역(211)은 구리 배선의 미리 지정된 영역을 절연막으로부터 직사각 형상으로 노출시킴으로써 형성된다.

각각의 출력 패턴(22)은 기판(10)의 제 1 표면(11) 상에 형성되고, 출력 지역(221)을 가진다. 예를 들어, 각각의 출력 패턴(22)은, 입력 패턴(21)에서와 같이, 절연막으로 기판(10) 상에 형성된 구리 배선의 표면을 덮음으로써 형성된다. 예를 들어, 출력 지역(221)은 구리 배선의 미리 지정된 영역을 절연막으로부터 직사각 형상으로 노출시킴으로써 형성된다.

각각의 제어 패턴(23)은 기판(10)의 제 1 표면(11) 상에 형성되고, 제어 지역(231)을 가진다. 예를 들어, 각각의 제어 패턴(23)은, 입력 패턴(21)에서와 같이, 절연막으로 기판(10) 상에 형성된 구리 배선의 표면을 덮음으로써 형성된다. 예를 들어, 제어 지역(231)은 구리 배선의 미리 지정된 영역을 절연막으로부터 직사각 형상으로 노출시킴으로써 형성된다.

제 1 확장 패턴(24)은 입력 패턴(21)으로부터 확장되도록 기판(10)의 제 1 표면(11) 상에서 입력 패턴(21)과 일체로 형성된다. 각각의 제 1 확장 패턴(24)은 입력 패턴(21)의 구리 배선과 일체로 형성된 구리 배선과, 구리 배선의 표면을 덮는 절연막을 포함한다.

제 2 확장 패턴(25)은 제 1 확장 패턴(24)으로부터 확장되도록 기판(10)의 제 1 표면(11) 상에서 제 1 확장 패턴(24)과 일체로 형성된다. 각각의 제 2 확장 패턴(25)은 제 1 확장 패턴(24)의 구리 배선과 일체로 형성된 구리 배선과, 구리 배선의 표면을 덮는 절연막을 포함한다.

각각의 반도체 모듈(30)은 MOS-FET와 같은 스위칭 기능을 갖는 반도체 패키지이다. 본 실시 예에서는, 4개의 반도체 모듈(30)(즉, 반도체 모듈(31, 32, 33, 및 34))은 기판(10)의 제 1 표면(11) 상에 탑재된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 반도체 모듈(30)은 스위칭 소자(41), 밀봉제(42), 입력 단자(43), 출력 단자(44), 제어 단자(45), 및 특정 열 전도 부재(46)를 포함한다. 스위칭 소자(41)는 반도체로 이루어진 소자로서, 드레인(Drain), 소스(Source), 및 게이트(Gate)를 가진다. 밀봉제(42)는 스위칭 소자(41)를 덮는다.

입력 단자(43)는 직사각 판 형상의 알루미늄 또는 구리와 같은 금속으로 이루어지고, 스위칭 소자(41)의 드레인에 연결된 제 1 단부와, 밀봉제(42)로부터 노출되고 입력 지역(211)에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가진다. 본 실시 예에서는, 입력 단자(43)는 스위칭 소자(41)의 드레인에 전기적으로 연결되는 제 1 표면과, 입력 지역(211)에 납땜된 제 2 표면을 가진다(도 2 참조). 입력 단자(43)는 배터리(102)에서 스위칭 소자(41)로의 전류를 수신한다(도 3 참조). 본 실시 예에서는, 입력 단자(43)는 입력 지역(211)보다 조금 작도록 형성되고, 입력 단자(43)의 제 2 표면(12)들 모두는 입력 지역(211)과 대향한다.

출력 단자(44)는 알루미늄 또는 구리와 같은 금속으로 이루어지고, 스위칭 소자(41)의 소스에 연결된 제 1 단부와, 밀봉제(42)로부터 노출되고 출력 지역(221)에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가진다. 본 실시 예에서는, 하나의 반도체 모듈(30)에 대해 3개의 출력 단자(44)가 배치된다. 출력 단자(44)의 제 1 단부는 추후 설명될 특정 열 전도 부재(46)를 통해 스위칭 소자(41)의 소스에 전기적으로 연결되고, 출력 단자(44)의 제 2 단부는 출력 지역(221)에 납땜된다(도 2 참조). 출력 단자(44)는 입력 단자(43)를 통해 스위칭 소자(41)에 입력된 전류를 출력한다.

제어 단자(45)는 알루미늄 또는 구리와 같은 금속으로 이루어지고, 스위칭 소자(41)의 게이트에 연결된 제 1 단부와, 밀봉제(42)로부터 노출되고 제어 지역(231)에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가진다. 본 실시 예에서는, 제어 단자(45)의 제 1 단부는 와이어 본딩(Wire Bonding)에 의해 스위칭 소자(41)의 게이트에 전기적으로 연결되고, 제어 단자(45)의 제 2 단부는 제어 지역(231)에 납땜된다. 제어 단자(45)는 입력 단자(43)와 출력 단자(44) 간의 전류의 흐름을 허용하거나 차단하는 신호인, 제어 신호를 공급받는다. 스위칭 소자(41)는 스위칭 동작 동안에, 즉, 입력 단자(43)와 출력 단자(44) 간의 전류가 흐를 때, 열을 발생한다.

특정 열 전도 부재(46)는 미리 지정된 값 이상의 열 전도성을 갖는 판 형상의 알루미늄 또는 구리와 같은 금속으로 이루어진다. 특정 열 전도 부재(46)는 스위칭 소자(41)의 소스에 전기적으로 연결되고, 출력 단자(44)의 제 1 단부와 일체로 형성된다. 그 결과, 출력 단자(44)의 제 1 단부는 특정 열 전도 부재(46)를 통해 스위칭 소자(41)의 소스에 전기적으로 연결된다. 특정 열 전도 부재(46)는, 스위칭 소자(41)의 반대 방향인 특정 열 전도 부재(46)의 표면이 밀봉제로부터 노출되도록, 배치된다. 스위칭 소자(41)를 동작시키는 시점에서의 열은 특정 열 전도 부재(46)에 전도된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서는, 반도체 모듈(31)과 반도체 모듈(32)은 서로 인접하도록 기판(10) 상에 배열된다. 또한, 반도체 모듈(33)과 반도체 모듈(34)은 서로 인접하도록 기판(10) 상에 배열된다. 반도체 모듈(31)에 전기적으로 연결된 입력 패턴(21)과, 반도체 모듈(32)에 전기적으로 연결된 입력 패턴(21)은 일체로 형성된다. 다른 한편, 반도체 모듈(33)에 전기적으로 연결된 입력 패턴(21)과, 반도체 모듈(34)에 전기적으로 연결된 입력 패턴(21)은 별도로 형성된다.

반도체 모듈(31)에 전기적으로 연결된 출력 패턴(22)과, 반도체 모듈(33)에 전기적으로 연결된 입력 패턴(21)은 일체로 형성된다. 반도체 모듈(32)에 전기적으로 연결된 출력 패턴(22)과, 반도체 모듈(34)에 전기적으로 연결된 입력 패턴(21)은 일체로 형성된다.

본 실시 예에서는, 배터리(102)로부터의 전력은 반도체 모듈(32)에 전기적으로 연결된 입력 패턴(21)에 입력된다. 그 전력은 반도체 모듈(32)에 전기적으로 연결된 입력 패턴(21)을 통해 반도체 모듈(31)에 전기적으로 연결된 입력 패턴(21)에 입력된다. 그 전력은 반도체 모듈(31)에 전기적으로 연결된 출력 패턴(22)을 통해 반도체 모듈(33)에 전기적으로 연결된 입력 패턴(21)에 입력된다. 그 전력은 반도체 모듈(32)에 전기적으로 연결된 출력 패턴(22)을 통해 반도체 모듈(34)에 전기적으로 연결된 입력 패턴(21)에 입력된다.

예를 들어, 제어부(50)는 마이크로컴퓨터(51)와 커스텀 IC(52)를 포함한다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(51)와 커스텀 IC(52)의 각각은 CPU, ROM, RAM, 및 I/O를 갖는 반도체 패키지이다. 제어부(50)는 반도체 모듈(30)(31 내지 34)의 동작을 제어한다. 제어부(50)는 차량의 각 부분에 배치된 센서로부터의 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하고, 제어 신호에 따라 반도체 모듈(30)의 동작을 제어하며, 그에 의해 모터(101)의 회전 구동을 제어한다. 본 실시 예에서는, 모터(101)는 브러시를 가진 DC 모터이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 마이크로컴퓨터(51)와 커스텀 IC(52)는 기판(10)의 제 1 표면(11) 상에 탑재된다. 제어부(50)는 기판(10) 내부의 배선과 기판(10) 상의 배선을 통해 제어 지역(231)에 전기적으로 연결된다. 제어부(50)는 제어 지역(231)을 통해 제어 단자(45)에 제어 신호를 공급하며, 그에 의해 스위칭 소자(41)의 동작을 제어하고, 모터(101)의 전류 흐름을 제어하여 모터(101)를 제어한다.

본 실시 예에서는, 커패시터(61), 릴레이(62 및 63), 코일(64), 및 분로 저항(65)과 같은 전자 부품 및 상술한 반도체 모듈(30)(31 내지 34)과 제어부(50)(마이크로컴퓨터(51), 커스텀 IC(52))는 기판(10) 상에 탑재된다.

예를 들어, 커패시터(61)는 알루미늄 전해 커패시터이다. 예를 들어, 릴레이(62 및 63)는 기계적으로 구성된 기계적 릴레이다. 예를 들어, 코일(64)은 초크 코일이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 분로 저항(65)은 직사각 판 형상으로 형성되고, 기판(10)의 제 1 표면(11) 상에 탑재된다. 분로 저항(65)의 제 1 단부는 반도체 모듈(33)에 전기적으로 연결된 출력 패턴(22) 및 반도체 모듈(34)에 전기적으로 연결된 출력 패턴(22)과 함께 기판(10) 상에 형성된 패턴(26)에 전기적으로 연결된다. 분로 저항(65)의 제 2 단부는 기판(10) 상에 형성된 패턴(27)의 제 1 단부에 전기적으로 연결된다. 패턴(27)의 제 2 단부는 그라운드에 연결된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 차량의 전원인 배터리(102)의 양극 측(Positive Side)은 릴레이(62)에 연결된다. 릴레이(62)는 제어부(50)에 의해 제어되고, 온(on) 동작 또는 오프(off) 동작을 실행하며, 그에 의해 배터리(102)로부터 전자 제어 유닛(1)(모터(101))으로의 전력의 공급을 허용하거나 차단한다. 즉, 본 실시 예에서는, 릴레이(62)는 전원 릴레이이다.

배터리(102)로부터의 전력은 코일(64)을 통해 반도체 모듈(30)(31 내지 34)로 공급된다. 코일(64)은 배터리(102)에서 전자 제어 유닛(1)을 통해 모터(101)에 공급되는 전력의 잡음을 제거한다. 제어부(50)(마이크로컴퓨터(51), 커스텀 IC(52))는 도시되지 않은 공급인, 점화 파워로부터의 전력에 의해 동작된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 반도체 모듈(31)과 반도체 모듈(33)은 서로 직렬로 연결되고, 반도체 모듈(32)과 반도체 모듈(34)은 서로 직렬로 연결된다. 반도체 모듈(31)과 반도체 모듈(33)인 2개의 반도체 모듈, 및 반도체 모듈(32)과 반도체 모듈(34)인 2개의 반도체 모듈은 서로 병렬로 연결된다.

릴레이(63)와 모터(101)는 반도체 모듈(31)과 반도체 모듈(33) 간의 연결 점과 반도체 모듈(32)과 반도체 모듈(34) 간의 연결 점 사이에 배열된다. 이러한 방법으로, 본 실시 예에서는, 반도체 모듈(31 내지 34)은 H 브릿지 회로(H Bridge Circuit)를 구성한다. 게다가, 분로 저항(65)은 반도체 모듈((33 및 34)의 소스(출력 단자(44)) 측에 연결된다. 커패시터(61)는 전원 라인(Power Supply Line)과 그라운드 간에 연결된다. 커패시터(61)는 반도체 모듈(30)(31 내지 34)의 온/오프(on/off) 동작(스위칭 동작)에 의해 발생되는 서지 전압(Surge Voltage)을 억제한다.

상기 구성에 의해, 예를 들어, 반도체 모듈(31)과 반도체 모듈(34)이 턴 온(Turn On) 되고, 반도체 모듈(32)과 반도체 모듈(33)이 턴 오프(Turn Off) 되면, 반도체 모듈(31), 릴레이(63), 모터(101), 및 반도체 모듈(34)에, 그 순서대로 전류가 흐른다. 다른 한편, 반도체 모듈(32)과 반도체 모듈(33)이 턴 온 되고, 반도체 모듈(31)과 반도체 모듈(34)이 턴 오프 되면, 반도체 모듈(32), 모터(101), 릴레이(63), 및 반도체 모듈(33)에, 그 순서대로 전류가 흐른다. 모터(101)는 브러시를 가진 DC 모터이기 때문에, 각각의 반도체 모듈(30)(31 내지 34)은, 이러한 방식으로 턴 온/오프 되도록 제어되며, 그에 의해 모터(101)는 H 브릿지 구동(H Bridge Drive)에 의해 회전가능하게 구동된다. 각각의 반도체 모듈(30)(31 내지 34)의 제어 단자(45)는 제어부(50)(커스텀 IC(52))로부터의 신호 라인(Signal Line)에 연결된다. 즉, 제어부(50)는 반도체 모듈(30)의 스위칭 동작을 제어하여, 그에 의해 모터(101)의 회전 구동을 제어한다. 제어부(50)는 분로 저항(65)에 의해 검출된 전류 값에 기초하여 모터(101)의 회전 구동을 높은 정확도로 제어할 수 있다.

릴레이(63)는 제어부(50)에 의해 제어되고, 온 동작 또는 오프 동작을 실행하며, 그에 의해 배터리(102)로부터 모터(101)로 전달되는 전력 공급을 허용하거나 차단한다. 즉, 본 실시 예에서는, 릴레이(63)은 모터 릴레이(Motor Relay)이다.

반도체 모듈(30)의 스위칭 동작 동안에, 상대적으로 큰 전류가 반도체 모듈(30), 커패시터(61), 릴레이(62 및 63), 코일(64), 및 분로 저항(65)에 흐르기 때문에, 반도체 모듈(30), 커패시터(61), 릴레이(62 및 63), 코일(64), 및 분로 저항(65)은 열을 발생하고, 상대적으로 높은 온도로 된다. 본 실시 예에서는, 반도체 모듈(30)(31 내지 34), 커패시터(61), 릴레이(62 및 63), 코일(64), 및 분로 저항(65)은 SMD(Surface-mount Device)이다.

본 실시 예에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 제 1 표면(11) 상의 입력 지역(211)으로부터 보이는 한 방향을 제 1 방향(d1)으로 설정하고, 제 1 방향(d1)에 대해 입력 지역(211)의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전한 방향을 제 2 방향(d2)으로 설정하고, 제 2 방향(d2)에 대해 입력 지역(211)의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전한 방향을 제 3 방향(d3)으로 설정하고, 제 3 방향(d3)에 대해 입력 지역(211)의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전한 방향을 제 4 방향(d4)으로 설정하고, 제 4 방향(d4)에 대해 입력 지역(211)의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전한 방향을 제 5 방향(d5)으로 설정하고, 제 5 방향(d5)에 대해 입력 지역(211)의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전한 방향을 제 6 방향(d6)으로 설정하고, 제 6 방향(d6)에 대해 입력 지역(211)의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전한 방향을 제 7 방향(d7)으로 설정하고, 제 7 방향(d7)에 대해 입력 지역(211)의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전한 방향을 제 8 방향(d8)으로 설정한다. 입력 패턴(21)은 입력 지역(211)에 대해 제 3 방향(d3), 제 4 방향(d4), 제 5 방향(d5), 제 6 방향(d6), 및 제 7 방향(d7)으로 미리 정해진 양 이상만큼 확장되도록 형성된다. 출력 지역(221)과 제어 지역(231)은 입력 지역(211)에 대해 제 1 방향(d1) 측 상에 위치한다.

제 1 확장 패턴(24)은 입력 지역(211)에 대해 제 2 방향(d2)과 제 8 방향(d8)으로 확장되도록 형성된다. 제 2 확장 패턴(25)은 제 1 확장 패턴(24)으로부터 제 1 방향에 평행한 방향으로 확장되도록 형성된다.

본 실시 예에서는, 반도체 모듈(31)과 전기적으로 연결된 입력 패턴(21)으로부터 제 2 방향(d2)으로 확장되는 제 1 확장 패턴(24) 및 제 2 확장 패턴(25)은 반도체 모듈(32)에 전기적으로 연결된 입력 패턴(21)으로부터 제 8 방향(d8)으로 확장되는 제 1 확장 패턴(24) 및 제 2 확장 패턴(25)과 일체로 형성된다. 다른 한편, 반도체 모듈(33)에 전기적으로 연결된 입력 패턴(21)으로부터 제 2 방향(d2)으로 확장되는 제 1 확장 패턴(24) 및 제 2 확장 패턴(25)은 반도체 모듈(34)에 전기적으로 연결되는 입력 패턴(21)으로부터 제 8 방향(d8)으로 확장되는 제 1 확장 패턴(24) 및 제 2 확장 패턴(25)과 별도로 형성된다.

특정 패턴(71, 72, 및 73)은 구리 박(Copper Foil)과 같은 금속으로 이루어진 배선 패턴(Wiring Pattern)이고, 기판(10)의 제 1 표면(11)과는 다른 부분에 형성된다. 특정 패턴(71 및 72)은 기판(10)의 제 1 표면(11)과 제 2 표면(12) 사이에 형성된다. 특정 패턴(72)은 특정 패턴(71)에 대해 기판(10)의 제 2 표면(12) 측 상에 형성된다. 특정 패턴(73)은 기판(10)의 제 2 표면(12) 상에 형성된다.

비아(81)는 구리와 같은 금속으로 기판(10)의 두께 방향으로 확장되는 홀(Hole)을 도금함에 의해 형성된다. 본 실시 예에서는, 각각의 비아(81)는 입력 패턴(21)에 전기적으로 연결된 제 1 단부와, 특정 패턴(71)에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 갖도록 형성된다(도 2 참조). 복수의 비아(81)의 각각의 제 1 단부는, 입력 지역(211), 출력 지역(221), 및 제어 지역(231) 사이에 위치한다, 즉, 제 1 단부는 입력 지역(211)에 대해 제 1 방향(d1) 측 상에 위치한다(도 1 참조). 본 실시 예에서는, 각각의 반도체 모듈(30) 마다 다섯 개의 비아(81)가 형성된다.

제 1 열 방출 부재(91)(First Heat Radiation Member)는 열을 확산하기 위해 미리 정해진 값 이상의 열 전도성을 갖는 알루미늄과 같은 금속으로부터 판 형상(Plate Shape)으로 이루어진다. 제 1 열 방출 부재(91)는, 기판(10)의 제 1 열 방출 부재(91)의 표면 방향이 기판(10)의 표면 방향에 실질적으로 평행하도록 제 1 표면(11) 측 상에 배치된다(도 2 참조). 각각의 오목한 부분(911)은 기판(10) 측 상의 제 1 열 방출 부재(91)의 표면에 형성된다. 오목한 부분(911)은 반도체 모듈(30)을 수용할 수 있는 크기로 형성된다. 본 실시 예에서는, 각각의 반도체 모듈(30)(31 내지 34)은 오목한 부분(911)에 수용되도록 배치된다.

예를 들어, 열 전도 부재(92)는 열 그리스(Thermal Grease)이다. 예를 들어, 열 그리스는 기본 재료로서 실리콘을 가진, 낮은 열 저항의 겔 형 그리스(Gel-like Grease)이다. 열 전도 부재(92)는 반도체 모듈(30)(31 내지 34)과 기판(10), 및 제 1 열 방출 부재(91) 간에 배치된다. 이 예에서, 오목한 부분(911)과 반도체 모듈(30)(31 내지 34) 사이의 공간은 열 전도 부재(92)로 채워진다. 상기 구성에 의해, 열 전도 부재(92)는 오목한 부분(911)을 통해 제 1 열 방출 부재(91)에 반도체 모듈(30)의 열을 전도할 수 있게 된다.

열 전도 부재(92)는, 기판(10)의 제 1 표면(11), 입력 패턴(21) 및 출력 패턴(22)과 제 1 열 방출 부재(91)에 대해 이웃하도록 배치된다. 그러한 이유 때문에, 반도체 모듈(30)의 열은 기판(10)의 제 1 표면(11), 입력 패턴(21), 출력 패턴(22), 및 열 전도 부재(92)를 통해 제 1 열 방출 부재(91)에 전도된다. 제 1 열 방출 부재(91)에 전도되었던 반도체 모듈(30)의 열은 제 1 열 방출 부재(91)로 확산된다. 그 결과, 반도체 모듈(30)은 열을 방출할 수 있다.

본 실시 예에서는, 커넥터(3)(Connector)는 기판(10)의 외각 경계에 배치된다(도 3 참조). 예를 들어, 커넥터(3)는 수지(Resin)로 이루어지고, 그 내부에 PIG(Supply Voltage, Positive Side) 단자, 그라운드 단자, 및 모터 단자와 같은 복수의 단자를 가진다. 커넥터(3)는 하니스(103)(Harness)와 연결된다. 하니스(103)의 컨덕터(104)는 배터리(102)의 양극 측을 커넥터(3)의 PIG에 전기적으로 연결한다. PIG 단자는 도시되지 않은 배선 패턴에 의해 릴레이(62)의 양극 단자(Positive Terminal)에 연결된다. 상기 구성에 의해, 전력은 PIG 단자와 릴레이(62)를 통해 배터리(102)로부터 입력 패턴(21)에 공급된다.

또한, 커넥터(3)의 모터 단자는 반도체 모듈(31)과 반도체 모듈(33) 간의 연결 점(Connection Point)과, 반도체 모듈(32)과 반도체 모듈(34) 간의 연결 점에 전기적으로 연결된다. 하니스(103)의 컨덕터(105)는 모터(101)의 배선 단자를 커넥터(3)의 모터 단자에 전기적으로 연결한다. 상기 구성에 의해, 전력은 모터 단자, 컨덕터(105), 및 배선 단자를 통해 모터(101)에 공급된다.

계속해서, 본 실시 예에 따른 전자 제어 유닛(1)이 설명될 것이다. 차량의 운전자가 점화 스위치를 턴 온 하면, 전력은 전자 제어 유닛(1)을 작동 시작하도록 점화 전원에서부터 전자 제어 유닛(1)으로 공급된다. 전자 제어 유닛(1)이 작동 시작되면, 제어부(50)는 릴레이(62 및 63)를 턴 온 한다. 상기 구성에 의해, 배터리(102)에서부터 모터(101)로의 전력의 공급이 허용된다.

제어부(50)는 점화 스위치가 온 상태인 동안, 토크 신호와 차량 속도 신호에 기초하여 각각의 반도체 모듈(30)(31 내지 34)의 스위칭 소자(41)의 스위칭 동작을 제어하며, 그에 의해 모터(101)의 회전 구동을 제어한다. 그 결과, 운전자에 의한 조향을 보조하기 위한 보조 토크가 모터(101)로부터 출력된다.

본 실시 예에서는, 제어부(50)가 모터(101)의 회전 구동을 제어하도록 각각의 반도체 모듈(30)(31 내지 34)의 스위칭 소자(41)의 스위칭 동작을 제어할 때, 스위칭 소자(41)는 열을 발생하고, 반도체 모듈(30)(31 내지 34)은 상대적으로 높은 온도로 된다. 반도체 모듈(30)의 열은 열 전도 부재(92)를 통해 제 1 열 방출 부재(91)로 인도된다. 또한 반도체 모듈(30)의 열은 기판(10), 입력 패턴(21), 출력 패턴(22), 및 제 1 열 방출 부재(91)에 접촉하는 열 전도 부재(92)를 통해 제 1 열 방출 부재(91)로 인도된다.

상기 설명한 바와 같이, 본 실시 예에서는, 각각의 입력 패턴(21)은 기판(10)의 제 1 표면(11) 상에 형성되고, 입력 지역(211)을 가진다. 각각의 출력 패턴(22)은 기판(10)의 제 1 표면(11) 상에 형성되고, 출력 지역(221)을 가진다. 각각의 제어 패턴(23)은 기판(10)의 제 1 표면(11) 상에 형성되고, 제어 지역(231)을 가진다. 제 1 확장 패턴(24)은 입력 패턴(21)으로부터 확장되도록, 기판(10)의 제 1 표면(11) 상에서 입력 패턴(21)과 일체로 형성된다.

각각의 반도체 모듈(30)(31 내지 34)은 스위칭 소자(41), 밀봉제(42), 입력 단자(43), 출력 단자(44), 및 제어 단자(45)를 가진다. 밀봉제(42)는 스위칭 소자(41)를 덮는다. 입력 단자(43)는 스위칭 소자(41)에 연결된 제 1 단부와, 밀봉제(42)로부터 노출되도록 배치되고 전기적으로 입력 지역(211)에 연결된 제 2 단부를 가지며, 스위칭 소자(41)로의 전류를 수신한다. 출력 단자(44)는 스위칭 소자(41)에 연결된 제 1 단부와, 밀봉제(42)로부터 노출되도록 배치되고 출력 지역(221)에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가지며, 입력 단자(43)을 통해 스위칭 소자(41)에 입력되는 전류를 출력한다.

제어 단자(45)는 스위칭 소자(41)에 연결된 제 1 단부와, 밀봉제(42)로부터 노출되도록 배치되고 제어 지역(231)에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가지며, 입력 단자(43)와 출력 단자(44) 간의 전류의 흐름을 허용하거나 차단하는 신호인 제어 신호를 공급받는다. 반도체 모듈(30)(31 내지 34)은 기판(10)의 제 1 표면(11) 상에 탑재되고, 스위칭 소자(41)의 동작 동안에 열을 발생한다.

제어부(50)는 기판(10) 상에 탑재되어 제어 지역(231)에 전기적으로 연결되고, 제어 지역(231)을 통한 제어 단자(45)로의 제어 신호의 공급으로 스위칭 소자(41)의 동작을 제어하고, 모터(101)를 제어하도록 모터(101)에 흐르는 전류를 제어한다.

입력 패턴(21)은 입력 지역(211)에 대해 제 3 방향(d3), 제 4 방향(d4), 제 5 방향(d5), 제 6 방향(d6), 및 제 7 방향(d7)으로 미리 지정된 양 이상만큼 확장되도록 형성된다. 또한, 출력 지역(221)과 제어 지역(231)은 입력 지역(211)에 대해 제 1 방향(d1) 측 상에 위치한다.

제 1 확장 패턴(24)은 입력 지역(211)에 대해 제 2 방향(d2)과 제 8 방향(d8)으로 확장되도록 형성된다. 그러한 이유 때문에, 동작 동안의 스위칭 소자(41)의 열은 입력 패턴(21)의 입력 지역(211)에 대해 제 3 방향(d3), 제 4 방향(d4), 제 5 방향(d5), 제 6 방향(d6), 및 제 7 방향(d7)으로 입력 지역(211)과 입력 단자(43)를 통해 전도되고, 또한, 입력 지역(211)에 대해 제 2 방향(d2)과 제 8 방향(d8)으로 위치한 제 1 확장 패턴(24)에 전도된다. 따라서, 스위칭 소자(41)(반도체 모듈(30))의 열은 입력 패턴(21)과 제 1 확장 패턴(24)을 통해 효율적으로 방출된다.

또한, 본 실시 예에서는, 제 2 확장 패턴(25)이 제공된다. 제 2 확장 패턴(25)은 제 1 확장 패턴(24)으로부터 제 1 방향(d1)에 평행한 방향으로 확장되도록 기판(10)의 제 1 표면(11) 상에서 제 1 확장 패턴(24)과 일체로 형성된다. 그러한 이유 때문에, 제 1 확장 패턴(24)에 전도된 스위칭 소자(41)의 열은 제 2 확장 패턴(25)으로 추가로 전도되어, 확산된다. 그 결과, 스위칭 소자(41)(반도체 모듈(30))의 열은 보다 효율적으로 방출될 수 있다.

또한, 본 실시 예에서는, 특정 패턴(71, 72, 및 73)과 비아(81)가 제공된다. 특정 패턴(71, 72, 및 73)은 기판(10)의 제 1 표면(11)과 제 2 표면(12)의 사이, 또는 기판(10)의 제 2 표면(12) 상에 형성된다. 각각의 비아(81)는 입력 패턴(21)에 연결된 제 1 단부와, 특정 패턴(72)에 연결된 제 2 단부를 갖도록 형성된다. 그러한 이유 때문에, 스위칭 소자(41)의 열은 입력 패턴(21)과 비아(81)를 통해 특정 패턴(72)에 전도되어, 확산된다. 그 결과, 스위칭 소자(41)(반도체 모듈(30))의 열은 더욱 효율적으로 방출될 수 있다.

각각의 비아(81)의 제 1 단부는 입력 지역(211)에 대하여 제 1 방향(d1) 측 상에 위치한다. 그러한 이유 때문에, 스위칭 소자(41)(반도체 모듈(30))의 열은 입력 패턴(21)의 입력 지역(211)에 대해 제 3 방향 내지 제 7 방향, 제 2 방향(d2)과 제 8 방향(d8)으로의 제 1 확장 패턴(24) 및 제 1 방향(d1)으로의 비아(81), 즉, 입력 지역(211)에 대해 제 1 방향 내지 제 8 방향의 모든 방향으로, 전도되어, 확산된다. 그 결과, 스위칭 소자(41)(반도체 모듈(30))의 열은 더욱 효율적으로 방출될 수 있다.

또한, 본 실시 예에서는, 제 1 열 방출 부재(91)와 열 전도 부재(92)가 제공된다. 제 1 열 방출 부재(91)는 기판(10)의 제 1 표면(11) 측 상에 배치되고, 열을 확산하기 위해 미리 지정된 값 이상의 열 전도성을 가진다. 열 전도 부재(92)는 적어도 반도체 모듈(30)(31 내지 34)과 제 1 열 방출 부재(91) 간에 배치되고, 반도체 모듈(30)의 열을 제 1 열 방출 부재(91)에 전도할 수 있다. 그러한 이유 때문에, 반도체 모듈(30)의 열은 열 전도 부재(92)와 제 1 열 방출 부재(91)를 통해 효율적으로 전도될 수 있다.

열 전도 부재(92)는 기판(10), 입력 패턴(21), 및 출력 패턴(22)에 이웃한다. 그러한 이유 때문에, 반도체 모듈(30)의 열은 기판(10), 입력 패턴(21), 출력 패턴(22), 및 제 1 열 방출 부재(91)에 접촉하는 열 전도 부재(92)를 통해 제 1 열 방출 부재(91)로 인도된다. 그 결과, 반도체 모듈(30)의 열은 열 전도 부재(92)와 제 1 열 방출 부재(91)를 통해 보다 효율적으로 방출될 수 있다.

반도체 모듈(30)(31 내지 34) 각각은 미리 정해진 값 이상의 열 전도성을 가지며, 밀봉제(42)로부터 노출되어 제공되는 특정 열 전도 부재(46)를 가진다. 그러한 이유 때문에, 스위칭 소자(41)의 열은 특정 열 전도 부재(46)를 통해 효율적으로 전도될 수 있다.

전력 조향 디바이스(100)는 전자 제어 유닛(1), 및 전자 제어 유닛(1)에 의해 제어되고 운전자에 의한 조향을 보조하는 보조 토크를 출력할 수 있는 모터(101)를 포함한다. 본 실시 예에 따른 전자 제어 유닛(1)은 반도체 모듈(30)(스위칭 소자(41))의 높은 방출 효과를 갖기 때문에, 바람직하게, 전자 제어 유닛(1)은 큰 전류의 흐름에 따라 발열량이 커지는 전력 조향 디바이스(100)의 전자 제어 유닛(1)으로서 사용될 수 있다.

(제 2 실시 예)

본 개시의 제 2 실시 예에 따른 전자 제어 유닛의 일부를 도 5를 참고하여 설명하겠다.

제 2 실시 예에서, 비아(81)에 추가되어 비아(82)가 제공된다. 각각의 비아(81)는 특정 패턴(73)에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 갖도록 형성된다. 비아(82)는 비아(81)의 구성과 동일하다. 각각의 비아(82)는 입력 패턴(21)에 전기적으로 연결된 제 1 단부와, 입력 패턴(21)의 비아(81)와 다른 위치에서 특정 패턴(73)에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 갖도록 형성된다.

제 2 실시 예에서, 제 2 열 방출 부재(93)와 열 전도 부재(94)가 추가로 제공된다. 제 2 열 방출 부재(93)는, 제 1 열 방출 부재(91)와 같이, 열을 확산하기 위해 미리 지정된 값 이상의 열 전도성을 갖는 알루미늄과 같은 금속으로부터 판 형상으로 형성된다. 제 2 열 방출 부재(93)는 제 2 열 방출 부재(93)의 표면 방향이 기판(1)의 표면 방향에 실질적으로 평행하도록 기판(10)의 제 2 표면(12) 측 상에 배치된다(도 5 참조).

예를 들어, 열 전도 부재(94)는, 열 전도 부재(92)에서와 같이, 열 그리스(Thermal Grease)이다. 열 전도 부재(94)는 기판(10)과 제 2 열 방출 부재(93) 간에 배치된다. 이 예에서, 열 전도 부재(94)는 기판(10) 및 특정 패턴(73)과 제 2 열 방출 부재(93)에 이웃하도록 배치된다. 그러한 이유 때문에, 반도체 모듈(30)(31 내지 34)의 열은 기판(10), 특정 패턴(73), 및 열 전도 부재(94)를 통해 제 2 열 방출 부재(93)로 인도된다.

상기 설명한 바와 같이, 본 실시 예에서는, 제 2 열 방출 부재(93)가 제공된다. 제 2 열 방출 부재(93)는 기판(10)의 제 2 표면(12)의 측 상에 배치되고, 열을 확산하기 위해 미리 지정된 값 이상의 열 전도성을 가진다. 그러한 이유 때문에, 반도체 모듈(30)(31 내지 34)의 열은 기판(10)을 통해 제 2 열 방출 부재(93)로 전도되어, 확산된다. 그 결과, 반도체 모듈(30)의 열은 제 2 열 방출 부재(93)를 통해 보다 효율적으로 방출될 수 있다.

(제 3 실시 예)

본 개시의 제 3 실시 예에 따른 전자 제어 유닛의 일부를 도 6을 참고하여 설명하겠다. 제 3 실시 예는 제 1 확장 패턴(24)과 제 2 확장 패턴(25)이 제공되지 않는다는 점에서 제 1 실시 예와 다르다. 다른 구조는 제 1 실시 예의 그것과 동일하다.

상기 설명한 바와 같이, 본 실시 예에 있어서, 제 1 확장 패턴(24)과 제 2 확장 패턴(25) 대신 배치된 비아(81)와 특정 패턴(71, 72, 및 73)이 제공된다. 특정 패턴(71, 72, 및 73)은 기판(10)의 제 1 표면(11)과 제 2 표면(12) 사이, 또는 기판(10)의 제 2 표면(12) 상에 형성된다. 각각의 비아(81)는 입력 패턴(21)에 연결된 제 1 단부와, 특정 패턴(72)에 연결된 제 2 단부를 갖도록 형성된다(도 2 참조). 본 실시 예에서는, 동작 동안의 스위칭 소자(41)의 열은 입력 패턴(21)의 입력 지역(211)에 대해 제 3 방향(d3), 제 4 방향(d4), 제 5 방향(d5), 제 6 방향(d6), 및 제 7 방향(d7)으로 입력 지역(211)과 입력 단자(43)를 통해 전도되고, 또한 비아(81)를 통해 특정 패턴(72)에 전도된다. 그러므로, 스위칭 소자(41)(반도체 모듈(30))의 열은 입력 패턴(21), 비아(81), 및 특정 패턴(72)을 통해 효율적으로 방출될 수 있다.

또한, 비아(81) 각각의 제 1 단부는 입력 지역(211)에 대해 제 1 방향(d1) 측 상에 위치한다. 그러한 이유 때문에, 스위칭 소자(41)(반도체 모듈(30))의 열은 입력 패턴(21)의 입력 지역(211)에 대해 제 3 방향 내지 제 7 방향, 제 2 방향(d2)과 제 8 방향(d8)으로의 제 1 확장 패턴(24), 및 제 1 방향(d1)으로의 비아(81), 즉, 입력 패턴(21)의 입력 지역(211)에 대해 제 1 방향 내지 제 8 방향으로 전도되어, 확산된다. 그 결과 스위칭 소자(41)(반도체 모듈(30))의 열은 더욱 효율적으로 전도될 수 있다.

(다른 실시 예)

본 개시의 또 다른 실시 예에서, 제 1 확장 패턴은 입력 지역에 대해 제 2 방향과 제 8 방향 중 임의 한 방향으로 확장되도록 형성될 수 있다. 본 개시의 또 다른 실시 예에서, 제 1 확장 패턴을 제공하되, 제 2 확장 패턴은 제공되지 않을 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시 예에서, 입력 패턴을 특정 패턴에 연결하는 각각의 비아는 입력 패턴의 입력 지역에 대해 임의 방향으로 또는 임의 위치에 배치된 제 1 단부를 갖도록 형성될 수 있다. 비아가 없는 구성도 또한 적용될 수 있다. 특정 패턴이 없는 구성도 또한 적용될 수 있다. 본 개시의 또 다른 실시 예에서, 기판을 덮는 커버는 제 1 열 방출 부재에 대한 기판의 반대 측 상에 배치될 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시 예에서, 열 전도 부재(92)는 기판, 입력 패턴, 및 출력 패턴 중 적어도 임의의 하나에 이웃할 수 있다. 열 전도 부재(92)는 오로지 반도체 모듈에만 이웃할 수 있다. 제 1 열 방출 부재는 오목한 부분이 없이 구성될 수 있다. 제 1열 방출 부재와 열 전도 부재(92)가 없는 구성 또한 적용될 수 있다. 열 전도성이 미리 지정된 값 이상이면, 제 1 열 방출 부재와 제 2 열 방출 부재는 알루미늄에 한정되지 않고, 구리, 은 또는 철과 같은 금속, 또는 알루미나(Alumina), 세라믹 바디(Ceramic Body), 카본(Carbon) 또는 다이아몬드(Diamond)와 같은 산화 금속 중 임의 금속으로 이루어질 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시 예에서, 반도체 모듈의 특정 열 전도 부재(46)는 출력 단자와 일체로 형성되지 않을 수 있다. 특정 열 전도 부재는 스위칭 소자에 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 열 전도성이 미리 지정한 값 이상이면, 특정 열 전도 부재는 알루미늄 또는 구리에 한정되지 않고, 은 또는 철과 같은 금속, 또는 알루미나, 세라믹 바디, 카본 또는 다이아몬드와 같은 산화 금속 중 임의 금속으로 이루어질 수 있다. 반도체 모듈은 특정 열 전도 부재를 가지지 않을 수 있다. 이 경우, 반도체 모듈의 출력 단자는 스위칭 소자에 직접 연결된 제 1 단부를 가진다.

또한, 상기 실시 예에서, 반도체 모듈(31 내지 34)은 H 브릿지 회로를 구성하고, 브러시를 가진 모터(101)는 H 브릿지 구동에 의해 회전 구동하게 된다. 반면, 본 개시의 또 다른 실시 예에서, 예를 들어, 높은 전위 측과 낮은 전위 측 상에 배치된 두 반도체 모듈(스위칭 소자)은 스위칭 소자 페어를 구성하며, 무브러시 모터(Brushless Motor)의 상(Phase)의 개수와 같은 개수의 스위칭 소자 페어는 인버터를 구성하며, 제어부는 인버터를 통해 모터를 무브러시 구동할 것이다. 예를 들어, 3상(Three-phase) 무브러시 모터의 경우, 인버터는 3개의 스위칭 소자 페어, 즉, 6개의 반도체 모듈(스위칭 소자)에 의해 구성될 수도 있다. 또한, 복수의 시스템의 인버터를 갖는 구성이 스위칭 소자의 고장에 대응할 목적으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 2개의 시스템의 인버터들이 3상 무브러시 모터에 제공되는 경우에, 12개의 반도체 모듈(스위칭 소자)이 제공된다. 상기 설명된 입력 패턴, 제 1 확장 패턴, 제 2 확장 패턴, 및 비아가 복수의 반도체 모듈의 각각에 적용되면, 각 반도체 모듈의 열이 효율적으로 방출될 수 있다. 이러한 방법으로, 본 개시에 있어서, 브러시를 가진 모터, 또는 복수의 상을 가진 무브러시 모터가 제어될 모터로서 사용될 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시 예에서, 입력 지역, 출력 지역, 및 제어 지역은 직사각 형상에 한정되지 않고, 삼각, 다각, 원, 또는 타원과 같은 임의 형상으로도 형성될 수 있다. 본 개시의 또 다른 실시 예에서, 반도체 패키지가 스위칭 기능을 가지면, 반도체 모듈은 MOS-FET에 한정되지 않고, IGBT, 전원 IC, 또는 트랜지스터와 같은 임의 구성을 채용할 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시 예에서, 커패시터(61)는 알루미늄 전해 커패시터에 한정되지 않고, 전도성 고분자(Conductive Polymer) 또는 혼성 커패시터(Hybrid Capacitor)와 같은 임의 유형의 커패시터에 의해 구성될 수 있다. 본 개시의 또 다른 실시 예에서, 커패시터(61), 릴레이(62 및 63), 코일(64), 분로 저항(65), 마이크로컴퓨터(51), 및 커스텀 IC(52)는 기판의 제 1 표면과 제 2 표면 중 임의 표면에 탑재될 수 있다. 본 개시의 또 다른 실시 예에서, 반도체 모듈(30)(31 내지 34), 커패시터(61), 릴레이(62), 코일(64), 및 분로 저항(65)은 관통 홀 디바이스(THD : Through-Hole Device)에 의해 구성될 수 있다.

상기 실시 예에서, 릴레이(62 및 63)는 기계적 릴레이를 채용한다. 다른 한면, 본 개시의 또 다른 실시 예에서, 릴레이(62 및 63)는 반대 극성을 갖는 2개의 반도체 모듈(30)이 배열됨으로써 구성되는 각각의 반도체 릴레이(62 및 63)에 의해 구성될 수 있다. 이 경우, 상술한 입력 패턴, 제 1 확장 패턴, 제 2 확장 패턴, 또는 비아가 릴레이(62 및 63)를 구성하는 반도체 모듈(30)에 적용되면, 반도체 모듈(30)의 열은 효율적으로 방출될 수 있다. 본 개시의 또 다른 실시 예에서, 커패시터(61), 코일(64), 및 분로 저항(65)을 갖지 않는 구성이 적용될 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시 예에서, 전자 제어 유닛은 제어될 모터와 일체로 형성될 수 있다. 이 경우, 전자 제어 유닛의 제 1 열 방출 부재(91)는 , 예를 들어, 모터의 프레임(Frame) 단부와 일체로 형성된다. 따라서, 전력 조향 디바이스의 부재들의 개수를 줄일 수 있고, 전력 조향 디바이스의 크기가 줄어들 수 있다.

본 개시에 따른 전자 제어 유닛은 랙 보조 유형(Rack-Assisted Type) 또는 콜럼 보조 유형(Column Assist Type)과 같은 임의 시스템의 전력 조향 디바이스에 적용될 수 있다. 본 개시에 따른 전자 제어 유닛은 전력 조향 디바이스에 한정되지 않고, 다른 디바이스에서 모터의 구동을 제어하도록 사용될 수 있다. 상기 설명한 바와 같이, 본 개시는 상기 실시 예에 한정되지 않고, 본 개시의 사상으로부터 벗어나지 않는 다양한 구성들로 탑재될 수 있다.

Claims (10)

1. 제어 대상(101)을 제어하는 전자 제어 유닛(1)으로서,
   제 1 표면(11)과 제 2 표면(12)을 갖는 기판(10);
   상기 기판의 제 1 표면 상에 형성되고 입력 지역(211)을 갖는 입력 패턴(21);
   상기 기판의 제 1 표면 상에 형성되고 출력 지역(221)을 갖는 출력 패턴(22);
   상기 기판의 제 1 표면 상에 형성되고 제어 지역(231)을 갖는 제어 패턴(23);
   상기 입력 패턴으로부터 확장되도록 상기 기판의 제 1 표면 상에서 입력 패턴과 일체로 형성된 제 1 확장 패턴(24);
   스위칭 소자(41),
   상기 스위칭 소자를 덮는 밀봉제(42),
   상기 스위칭 소자에 연결된 제 1 단부와, 상기 밀봉제로부터 노출되도록 배치되고 상기 입력 지역에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가지며, 스위칭 소자로의 전류를 수신하는 입력 단자(43),
   상기 스위칭 소자에 연결된 제 1 단부와, 상기 밀봉제로부터 노출되도록 배치되고 상기 출력 지역에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가지며, 상기 입력 단자를 통해 상기 스위칭 소자에 입력되는 전류를 출력하는 출력 단자(44), 및
   상기 스위칭 소자에 연결된 제 1 단부와, 상기 밀봉제로부터 노출되도록 배치되고 상기 제어 지역에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가지며, 상기 입력 단자와 상기 출력 단자 간의 전류의 흐름을 허용하거나 차단하는 신호인 제어 신호를 공급받는 제어 단자(45)를 포함하고,
   상기 기판의 제 1 표면 상에 탑재되고 상기 스위칭 소자의 동작 동안의 열을 발생하는 반도체 모듈(30, 31, 32, 33, 및 34); 및
   상기 제어 지역에 전기적으로 연결되도록 기판 상에 탑재되고, 제어 지역을 통해 제어 단자에 제어 신호를 공급함으로써 스위칭 소자의 동작을 제어하고 제어 대상으로 흐르는 전류를 제어함으로써 제어 대상을 제어하는 제어부(50, 51, 52)를 구비하되,
   상기 기판의 제 1 표면 상의 입력 지역으로부터 보이는 한 방향을 제 1 방향(d1)으로 설정할 때, 상기 제 1 방향에 대해 상기 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 2 방향(d2)으로 설정하고, 상기 제 2 방향에 대해 상기 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 3 방향(d3)으로 설정하고, 상기 제 3 방향에 대해 상기 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 4 방향(d4)으로 설정하고, 상기 제 4 방향에 대해 상기 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 5 방향(d5)으로 설정하고, 상기 제 5 방향에 대해 상기 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 6 방향(d6)으로 설정하고, 상기 제 6 방향에 대해 상기 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 7 방향(d7)으로 설정하고, 상기 제 7 방향에 대해 상기 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 8방향(d8)으로 설정하고, 상기 입력 패턴은 상기 입력 지역에 대해 상기 제 3 방향, 제 4 방향, 제 5 방향, 제 6 방향, 및 제 7 방향으로 미리 지정된 양 이상만큼 확장되도록 형성되고,
   상기 출력 지역과 상기 제어 지역은 상기 입력 지역에 대해 제 1 방향 측 상에 위치하고,
   상기 제 1 확장 패턴은 상기 입력 지역에 대해 제 2 방향 및 제 8 방향 중 적어도 한 방향으로 확장되도록 형성되는,
   전자 제어 유닛.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1 확장 패턴으로부터 제 1 방향에 평행한 방향으로 확장되도록 기판의 제 1 표면 상에서 제 1 확장 패턴과 일체로 형성되는 제 2 확장 패턴(25)을 더 구비하는,
   전자 제어 유닛.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 기판의 제 1 표면과 제 2 표면 사이, 또는 상기 기판의 제 2 표면 상에 형성된 특정 패턴(71, 72, 및 73); 및
   상기 입력 패턴에 연결된 제 1 단부와 상기 특정 패턴에 연결된 제 2 단부를 갖는 비아(81 및 82)를 더 구비하는,
   전자 제어 유닛.
   
4. 제어 대상(101)을 제어하는 전자 제어 유닛(1)으로서,
   제 1 표면(11)과 제 2 표면(12)을 갖는 기판(10);
   상기 기판의 제 1 표면 상에 형성되고 입력 지역(211)을 갖는 입력 패턴(21);
   상기 기판의 제 1 표면 상에 형성되고 출력 지역(221)을 갖는 출력 패턴(22);
   상기 기판의 제 1 표면 상에 형성되고 제어 지역(231)을 갖는 제어 패턴(23);
   상기 기판의 제 1 표면과 제 2 표면 사이, 또는 상기 기판의 제 2 표면(12) 상에 형성된 특정 패턴(71, 72, 및 73);
   상기 입력 패턴에 연결된 제 1 단부와 상기 특정 패턴에 연결된 제 2 단부를 갖는 비아(81 및 82);
   스위칭 소자(41),
   상기 스위칭 소자를 덮는 밀봉제(42),
   상기 스위칭 소자에 연결된 제 1 단부와, 상기 밀봉제로부터 노출되도록 배치되고 상기 입력 지역에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가지며, 스위칭 소자로의 전류를 수신하는 입력 단자(43),
   상기 스위칭 소자에 연결된 제 1 단부와, 상기 밀봉제로부터 노출되도록 배치되고 상기 출력 지역에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가지며, 상기 입력 단자를 통해 상기 스위칭 소자에 입력된 전류를 출력하는 출력 단자(44), 및
   상기 스위칭 소자에 연결된 제 1 단부와, 상기 밀봉제로부터 노출되도록 배치되고 상기 제어 지역에 전기적으로 연결된 제 2 단부를 가지며, 상기 입력 단자와 상기 출력 단자 간의 전류의 흐름을 허용하거나 차단하는 신호인 제어 신호를 공급받는 제어 단자(45)를 포함하고,
   상기 기판의 제 1 표면 상에 탑재되고 상기 스위칭 소자의 동작 동안에 열을 발생하는 반도체 모듈(30, 31, 32, 33, 및 34); 및
   상기 제어 지역에 전기적으로 연결되도록 기판 상에 탑재되고, 제어 지역을 통해 제어 단자에 제어 신호를 공급함으로써 스위칭 소자의 동작을 제어하고 제어 대상으로 흐르는 전류를 제어함으로써 제어 대상을 제어하는 제어부(50, 51, 52)를 구비하되,
   상기 기판의 제 1 표면 상의 입력 지역으로부터 보이는 한 방향을 제 1 방향(d1)으로 설정할 때, 상기 제 1 방향에 대해 상기 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 2 방향(d2)으로 설정하고, 상기 제 2 방향에 대해 상기 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 3 방향(d3)으로 설정하고, 상기 제 3 방향에 대해 상기 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 4 방향(d4)으로 설정하고, 상기 제 4 방향에 대해 상기 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 5 방향(d5)으로 설정하고, 상기 제 5 방향에 대해 상기 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 6 방향(d6)으로 설정하고, 상기 제 6 방향에 대해 상기 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 7 방향(d7)으로 설정하고, 상기 제 7 방향에 대해 상기 입력 지역의 원주 방향의 한 측으로 45도 회전된 방향을 제 8방향(d8)으로 설정하고, 상기 입력 패턴은 상기 입력 지역에 대해 상기 제 3 방향, 제 4 방향, 제 5 방향, 제 6 방향, 및 제 7 방향으로 미리 지정된 양 이상만큼 확장되도록 형성되고,
   상기 출력 지역과 상기 제어 지역은 상기 입력 지역에 대해 제 1 방향 측 상에 위치하는,
   전자 제어 유닛.
   
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
   상기 비아의 제 1 단부는 상기 입력 지역에 대해 제 1 방향 측 상에 위치하는,
   전자 제어 유닛.
   
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기판의 제 1 표면 측 상에 배치되고, 열을 확산하도록 미리 지정된 값 이상의 열 전도성을 갖는 제 1 열 방출 부재(91); 및
   적어도 상기 반도체 모듈과 제 1 열 방출 부재 간에 배치되고 상기 반도체 모듈의 열을 제 1 열 방출 부재에 전도하는 열 전도 부재(92)를 더 구비하는,
   전자 제어 유닛.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 열 전도 부재는 상기 기판, 상기 입력 패턴, 및 상기 출력 패턴 중 적어도 하나에 이웃하는,
   전자 제어 유닛.
   
8. 제 6항에 있어서,
   기판의 제 2 표면 측 상에 배치되고, 열을 확산하기 위해 미리 지정된 값 이상의 열 전도성을 갖는 제 2 열 방출 부재(93)를 더 구비하는,
   전자 제어 유닛.
   
9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 반도체 모듈은 미리 지정된 값 이상의 열 전도성을 가지며 상기 밀봉제로부터 노출되도록 배치된 특정 열 전도 부재(46)를 포함하는,
   전자 제어 유닛.
   
10. 전력 조향 디바이스(100)로서
    제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 전자 제어 유닛(1); 및
    상기 전자 제어 유닛에 의해 제어되고, 운전자에 의한 조향을 보조하는 보조 토크를 출력하는 제어 대상을 구비하는,
    전력 조향 디바이스.

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