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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für elektrische/elektronische Schaltungen umfassend zwecks Übertragung hochfrequenter Signale vom Gehäuseinneren nach aussen bzw. in umgekehrter Richtung zumindest eine Durchbrechung, welche Durchbrechung gehäuseinnerends mittels eines Substrates verschlossen ist, auf welchem zumindest eine Antenne zum Empfang bzw. zur Abstrahlung der hochfrequenten Signale im Bereich der Durchbrechung angeordnet ist.
In der US-5 019 829 A wird ein Gehäuse für eine elektronische Schaltung, insbesondere eine solche, die einen oder mehrere Mikrochips aufweist, beschrieben, welches einen etwa kreisförmigen Boden aufweist. Auf diesem Boden sind die Komponenten der elektronischen Schaltung angeordnet bzw. ist eine topfförmige Abdeckung festgelegt, welche die Komponenten der elektronischen Schaltung umgibt. Auf der äusseren Oberfläche dieser Abdeckung ist eine dielektrische Schicht festgelegt, auf welcher eine Antenne aufgebracht ist.
Die US-4 075 526 A beschreibt eine Röntgen-Röhre umfassend eine vakuumdichte Hülle.
Innerhalb dieser Hülle ist ein vorzugsweise aus Wolfram bestehender Glühfaden angeordnet, welcher bei Aufheizung Elektroden emittiert. Die Enden dieses Glühfadens sind an Kontaktstifte angeschlossen, welche vakuumdicht durch die Röhren-Hülle hindurchgeführt sind. Am dem Glühfaden gegenüberliegenden Ende der Röntgen-Röhre ist eine Öffnung in der Hülle vorgesehen, welche mittels einer für Röntgenstrahlen durchlässigen Platte vakuumdicht verschlossen ist.
Die US-5 759 668 A beschäftigt sich mit dem Heiss-Versiegeln einer Gas-Austrittsöffnung, die in einem Kunststoff-Teil angeordnet ist. Es ist dabei eine über die Oberfläche des Kunststoffteiles erhabene Anformung vorgesehen, in welcher die Austrittsöffnung angeordnet ist. Die Austrittsöffnung verläuft konisch, wobei sie sich mit zunehmendem Abstand von besagter Anformung verengt. Nach dem Aufschmelzen der Anformung läuft das verflüssigte Material dieser Anformung in die konische Öffnung hinein und verschliesst diese dabei gasdicht.
Gehäuse der eingangs zitierten Art weisen insbesondere den Nachteil auf, dass besagte Durchbrechungen zur Ein- bzw. Auskoppelung hochfrequenter Signale undicht ist.
Gehäuseinnenseitig sind die Durchbrechungen zwar vom Substrat verschlossen, allerdings wird damit keine hermetische Abdichtung der Durchbrechungen erreicht.
Umwelteinflüsse wie Staub, Luftfeuchtigkeit od. dgl. können damit nicht wirksam von den Bauteilen der im Gehäuseinneren liegenden Elektrik/Elektronik abgehalten werden, weil sie über die Durchbrechungen in das Gehäuse eindringen können. Aus diesen eindringenden Umwelteinflüssen kann eine Beeinträchtigung der Funktionen einzelner Bauteile und damit der gesamten Elektrik/Elektronik-Funktion resultieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gehäuse der eingangs angeführten Art anzugeben, bei welchem dieser Nachteil wirksam vermieden ist und die im Gehäuse angeordnete Elektrik/Elektronik effektiv vor Umwelteinflüssen geschützt werden kann.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Durchbrechung hermetisch dicht verschlossen ist.
Damit ist das Gehäuseinnere auf besonders einfache Weise sehr zuverlässig vor Umwelteinflüssen abgeschirmt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Durchbrechung mittels eines Verschlusselementes, wie z.B. Plättchen, hermetisch verschlossen ist.
Diese Variante hat gegenüber der ebenfalls denkbaren Möglichkeit, die Durchbrechung mit einer Verschlussmasse, wie z. B. Epoxidharz, auszugiessen den Vorteil, dass zur Einbringung des Verschlusselementes in die Durchbrechung keinerlei Gussform, d. h. die Durchbrechung temporär bedeckende Bauteile, notwendig sind.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Verschlusselement im Bereich der gehäuseaussenseitigen Mündung der Durchbrechung angeordnet ist.
Bei dieser Ausgestaltung führt der erfindungsgemässe hermetische Verschluss zu keinerlei Vergrösserungen der Gehäuse-Aussenabmessungen. Darüberhinaus ergibt sich zwischen dem Verschlusselement und dem Substrat ein Hohlraum, der für die durch die Durchbrechung hindurchgeleiteten hochfrequenten Signale als Hohlraumresonator wirkt. Mit diesem kann-bei sachgemässer Abstimmung des Hohlraumes auf die hochfrequenten Signale- die Abdämpfung der durch die Durchbrechung geleiteten Signale sehr gering gehalten werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Durchbrechung mittels
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Glas, vorzugsweise mittels Silikatglas, hermetisch verschlossen ist.
Dieser Werkstoff führt zu besonders geringen Dämpfungen der durch die Durchbrechung geleiteten hochfrequenten Signale. Darüberhinaus stimmt der Wärmeausdehnungskoeffizient von Glas besonders gut mit jenem der gängigen Gehäusematerialien überein, sodass die Verwendung von Glas weiters sicherstellt, dass die geforderte hennetische Abdichtung der Durchbrechung auch bei häufigen Änderungen der Gehäusetemperatur, welche durch wechselnde Belastung der im Gehäuse angeordneten Elektrik/Elektronik auftreten kann, gegeben ist.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Verschlusselement mit dem Gehäuse verschmolzen ist.
Damit wird die völlige Dichtheit des erfindungsgemässen hermetischen Verschlusses besonders zuverlässig erreicht. Darüberhinaus kann ohne jegliches zusätzliche Material, wie z. B. Klebstoff ausgekommen werden.
Gemäss einer anderen Ausgestaltungsweise der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Verschlusselement mittels eines Glaslotes mit dem Gehäuse verschmolzen ist.
Auch gemäss dieser Variante wird besonders zuverlässig die hermetische Abdichtung der Durchbrechung erreicht ; ergibt sich hier, dass als Glaslot ein Glas mit einem Schmelzpunkt, der niedriger ist als jener des Verschlusselementes eingesetzt werden kann, weshalb bei der Verbindung des Verschlusselementes weniger Energie aufgewandt werden muss, als wenn das Verschlusselement selbst mit dem Gehäuse verschmolzen wird.
Weiters kann vorgesehen sein, dass auf dem Substrat neben der Antenne die gesamte elektrische/elektronische Schaltung angeordnet ist.
Damit braucht lediglich ein Substrat zum Aufnehmen der gesamten im Gehäuse angeordneten Elektrik/Elektronik vorgesehen werden, was zu einer besonders einfachen Herstellung letzterer führt.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt entlang der in Fig. 2 eingezeichneten Linie A-A durch ein Stand-der- Technik-gemässes Gehäuse;
Fig. 2 das Gehäuse gemäss Fig. 1 im Grundriss und
Fig. 3a,b das in zwei erfindungsgemässen Weisen ausgestaltete Detail X der Fig.1.
In den Figuren ist ein schachteiförmiges Gehäuse 1 für eine elektrische/elektronische Schaltung dargestellt. Im Normalbetrieb ist dieses Gehäuse 1 mittels eines Deckels 1' hermetisch dicht verschlossen.
Im Boden 2 dieses Gehäuses 1 sind gegeneinander isolierte elektrisch leitende Durchführungen 3 zur Übertragung von elektrischen Signalen zwischen Gehäuseinnerem und Gehäuseumgebung eingelassen. Besteht das Gehäuse 1 aus einem isolierenden Material, wie z.B.
Keramik, so brauchen diese Druchführungen 3 lediglich durch Metallstifte gebildet sein, ist das Gehäuse 1 allerdings aus leitendem Material, wie z.B. Kovar, MMC, Stahl od. dgl. gebildet, so müssen zwischen den Metallstiften und dem Gehäusematerial isolierende Hülsen angeordnet sein.
Im Gehäuseboden 2 ist weiters zumindest eine Durchbrechung 4 vorgesehen. Im Gehäuseinneren ist oberhalb dieser Durchbrechung 4 das Substrat 5 angeordnet und mit dem Gehäuseboden 2 verbunden, beispielsweise verlötet oder verklebt. Das Substrat 5 veschliesst somit das gehäuseinnenseitige Ende der Durchbrechung 4, allerdings ist dieser Verschluss nicht hermetisch dicht.
Die zumindest eine Durchbrechung 4 hat den Zweck, die Übertragung hochfrequenter Signale vom Gehäuseinneren nach aussen bzw. in umgekehrter Richtung zu erlauben. Dazu ist am Substrat 5 im Bereich der Durchbrechung 4-z.B. fluchtend zur Durchbrechung 4- am Substrat 5 zumindest eine Antenne 8 angeordnet, welche hochfrequente elektromagnetische Wellen empfangen bzw. abstrahlen kann.
Die hochfrequenten Wellen treten durch die Durchbrechung 4 aus, womit hochfrequente Signale, generiert vom einem im Gehäuse 1 angeordneten Sender nach aussen geführt werden können. Aussen an die Durchbrechung 4 anschliessend kann ein Hohlleiter 6 vorgesehen sein, innerhalb welchem die hochfrequenten Signale weitergeleitet werden. Auch der Signalfluss in umgekehrter Richtung, wenn also Signale von Aussen ins Gehäuseinnere übertragen werden sollen, ist denkbar.
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Das die Antenne 8 tragende Substrat 5 kann gleichzeitig auch die gesamte andere elektrische/elektronische Schaltung aufnehmen, welche sonst auf einem gesonderten, in den Zeichnungen nicht dargestellten Substrat, aufgebracht sein müsste.
Die Erfindung liegt nun in dem Umstand, dass die Durchbrechung 4 hermetisch dicht verschlossen ist, was bewirkt, dass das Gehäuseinnere vollkommen von der Umwelt abgeschlossen ist.
Wie dieser hermetische Verschluss realisiert wird, ist prinzipiell beliebig. Gemäss einer ersten Variante könnte vorgesehen sein, die Durchbrechung 4 zur Gänze mit einer Verschlussmasse, vorzugsweise einem Glas auszugiessen. Bei der Auswahl des Materiales der Verschlussmasse ist allerdings zu bedenken, dass die Verschlussmasse die zu übertragenden hochfrequenten Signale abschwächt und das Material so zu wählen, dass besagte Abschwächung möglichst gering bleibt.
Eine andere Möglichkeit der Herstellung des erfindungsgemässen hennetischen Verschlusses der Durchbrechung 4 liegt darin, die Durchbrechung 4 mittels eines Verschlusselementes 7, wie z. B. Plättchen, hermetisch zu verschliessen. Die Position dieses Verschlusselementes 7 ist dabei ebenfalls beliebig wählbar, es könnte unmittelbar an das Substrat 5 anschliessend, in der Mitte der Durchbrechung 4 oder an der Gehäuseaussenwand anliegend angeordnet sein.
Bevorzugt liegt das Verschlusselement 7 aber so wie in Fig.3 dargestellt im Bereich der gehäuseaussenseitigen Mündung der Durchbrechung 4. Diese Variante hat den zusätzlichen Vorteil, dass zwischen Substrat 5, Durchbrechungswandung und Verschlusselement 7 ein Hohlraum gebildet wird, welcher für die zu übertragenden Signale als Hohlraumresonator wirkt. Werden die Abmessungen des Hohlraumresonators richtig auf die Frequenz der zu übertragenden Signale abgestimmt, erfahren die Signale beim Durchlaufen der Durchbrechung 4 eine besonders geringe Abschwächung. Besagte Abstimmung des Hohlraumes kann z.B. durch Auswahl des Durchbrechungsdurchmessers, der Position des Verschlusselementes 7 oder der Dicke des Gehäusemateriales erfolgen.
Das Material des Verschlusselementes 7 ist grundsätzlich beliebig wählbar, bevorzugterweise wird dieses aber aus Glas, insbesondere aus Silikatglas gebildet, weil sich herausgestellt hat, dass damit besonders geringe Abschwächungen der hochfrequenten Signale erreichbar sind.
Die Festlegung des Verschlusselementes 7 am Gehäuse 1 bzw. an der Durchbrechungs- wandung kann vermittels eines Hilfsstoffes erfolgen, wobei sich vor allem bei der Verwendung eines aus Glas gebildeten Verschlusselementes 7 hiefür ein Glaslot 7', vermittels welchem das Verschlusselement 7 mit dem Gehäuse 1 verschmolzen wird, anbietet (vgl. Fig.3b).
Besonders bevorzugt ist es allerdings, das Verschlusselement 7 unmittelbar mit dem Gehäuse 1 zu verschmelzen (vgl. Fig.3a), welche Variante insbesondere bei Ausbildung des Verschluss- elementes 7 aus Glas sehr einfach durch Erhitzen des Verschlusselementes 7 zumindest in seinem Randbereich, möglich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gehäuse (1) für elektrische/elektronische Schaltungen umfassend zwecks Übertragung hochfrequenter Signale vom Gehäuseinneren nach aussen bzw. in umgekehrter Richtung zumindest eine Durchbrechung (4), welche Durchbrechung (4) gehäuseinnerends mittels eines Substrates (5) verschlossen ist, auf welchem zumindest eine Antenne (8) zum
Empfang bzw. zur Abstrahlung der hochfrequenten Signale im Bereich der Durchbrechung (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechung (4) hermetisch dicht verschlossen ist.