DE102022201170A1

DE102022201170A1 - Housing device and method for checking the tightness of a housing of a housing device

Info

Publication number: DE102022201170A1
Application number: DE102022201170.8A
Authority: DE
Inventors: Werner Wallrafen
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2022-02-03
Filing date: 2022-02-03
Publication date: 2023-01-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gehäusevorrichtung (100) und ein Verfahren zum Überprüfen der Dichtheit eines Gehäuses (110) einer Gehäusevorrichtung (100). In dem Gehäuse (110) ist zumindest ein elektronisches Bauteil (120) angeordnet ist. Das Gehäuseinnere ist derart konditioniert, dass die Atmosphäre innerhalb des Gehäuses (110) eine erste Durchschlagfestigkeit aufweist, die zu einer zweiten Durchschlagfestigkeit der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses (110) unterschiedlich ist. Ferner sind in dem Gehäuse (110) eine ersten Elektrode (132), die über eine durch das Gehäuse (110) abdichtend geführte erste Leitung (133) von außen elektrisch ansteuerbar ist, und eine zweite Elektrode (136) angeordnet, die von der ersten Elektrode (132) unter einem vorbestimmten Abstand (130) beabstandet ist. Die erste Elektrode (132) und die zweite Elektrode (136) sind derart mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar, dass basierend auf einem sich dadurch zwischen den Elektroden (132, 136) über die sich dazwischen befindliche Atmosphäre ausbildenden elektrischen Strom die Dichtheit des Gehäuses (110) ermittelt werden kann.The present invention relates to a housing device (100) and a method for checking the tightness of a housing (110) of a housing device (100). At least one electronic component (120) is arranged in the housing (110). The case interior is conditioned such that the atmosphere inside the case (110) has a first dielectric strength which is different than a second dielectric strength of the atmosphere outside the case (110). Also in the housing (110) are a first electrode (132), which can be electrically controlled from the outside via a first line (133) that is routed in a sealed manner through the housing (110), and a second electrode (136) which is connected to the first Electrode (132) is spaced at a predetermined distance (130). An electrical voltage can be applied to the first electrode (132) and the second electrode (136) in such a way that, based on an electrical current that forms between the electrodes (132, 136) via the atmosphere located between them, the tightness of the housing (110 ) can be determined.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gehäusevorrichtung, insbesondere eine Gehäusevorrichtung für Sensor, wie beispielsweise Fahrzeugsensoren, und ein Verfahren zum Überprüfen der Dichtheit eines Gehäuses einer Gehäusevorrichtung.The present invention relates to a housing device, in particular a housing device for sensors, such as vehicle sensors, and a method for checking the tightness of a housing of a housing device.

Die Dichtheit eines Gehäuses einer Gehäusevorrichtung ist vor allem bei Gehäusen wichtig, in denen elektronische Bauteile angeordnet sind. Undichtheiten können dazu führen, dass in der Luft befindliche Feuchtigkeit in das Gehäuse eindringen und zu Beschädigungen, z. B. Kurzschlüsse oder Korrosionen, der elektronischen Bauteile führen kann.The tightness of a housing of a housing device is important above all in housings in which electronic components are arranged. Leaks can cause moisture in the air to penetrate the housing and cause damage, e.g. B. short circuits or corrosion, which can lead to electronic components.

Zum Überprüfen der Dichtheit ist im Stand der Technik der sogenannte Helium-Schnüffeltest bekannt, bei dem das Gehäuse zunächst mit Helium gefüllt und daraufhin abgedichtet wird. Mittels einer auf Helium empfindlichen Sensorvorrichtung kann dann überprüft werden, ob das im Gehäuse befindliche Helium durch Undichtigkeiten herausströmen kann. Erfasst diese Sensorvorrichtung kein Helium, kann auf ein dichtes Gehäuse geschlossen werden.The so-called helium sniff test is known in the prior art for checking the tightness, in which the housing is first filled with helium and then sealed. A sensor device sensitive to helium can then be used to check whether the helium in the housing can flow out through leaks. If this sensor device does not detect any helium, it can be concluded that the housing is sealed.

Der Helium-Schnüffeltest hat sich insbesondere bei sehr niedrigen Leckageraten, beispielsweise von 10^-6 mbar l/s, bewährt, ist aber sehr aufwändig und dadurch kostenintensiv. Zudem birgt der Helium-Schnüffeltest die Gefahr, dass bei einem undichten Gehäuse von höheren Leckageraten das ins Gehäuse eingefüllte Helium bereits vor dem Abtasten des Gehäuses mittels der auf Helium empfindlichen Sensorvorrichtung bereits ausgeströmt ist. Folglich würde die auf Helium empfindliche Sensorvorrichtung kein Helium erfassen und das Gehäuse fälschlicher Weise als dicht diagnostiziert.The helium sniff test has proven particularly effective with very low leakage rates, for example 10 ^-6 mbar l/s, but is very complex and therefore expensive. In addition, the helium sniff test involves the risk that, in the case of a leaking housing with higher leakage rates, the helium filled into the housing has already flowed out before the housing is scanned by the sensor device, which is sensitive to helium. Consequently, the helium-sensitive sensor device would not detect helium and incorrectly diagnose the housing as leaking.

Ferner ist es bekannt, das sogenannte Wasserbad-Prüfverfahren zum Überprüfen der Dichtheit eines abgedichteten Gehäuses anzuwenden. Dabei wird das abgedichtete Gehäuse in ein Wasserbad getaucht und überprüft, ob Luftblasen aus dem Gehäuse durch das Wasser aufsteigen. Jedoch können Undichtigkeiten mit niedrigen Leckageraten, z. B. kleiner als10^-4 mbar l/s, mittels dem Wasserbad-Prüfverfahren nicht erkannt werden.It is also known to use the so-called water bath test method to check the tightness of a sealed housing. This involves submerging the sealed housing in a water bath and checking whether air bubbles are rising from the housing through the water. However, leaks with low leakage rates, e.g. B. less than 10 ^-4 mbar l/s, cannot be detected using the water bath test method.

Weiteren Stand der Technik bilden US 6 593 752 B1 , US 8 448 498 B1 , US 9 719 880 B2 und US 6 555 856 B1 .Form further state of the art U.S. 6,593,752 B1 , U.S. 8,448,498 B1 , U.S. 9,719,880 B2 and U.S. 6,555,856 B1 .

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine effiziente und kostengünstige Vorrichtung und Verfahren zu schaffen, mittels denen die Dichtheit eines Gehäuses einer Gehäusevorrichtung auf einfache Weise überprüft werden kann.It is therefore an object of the present invention to create an efficient and inexpensive device and method by means of which the tightness of a housing of a housing device can be checked in a simple manner.

Diese Aufgabe wird mit einer Gehäusevorrichtung gemäß unabhängigen Anspruch 1 und einem Verfahren gemäß unabhängigen Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gegeben.This object is achieved with a housing device according to independent claim 1 and a method according to independent claim 9 . Advantageous configurations are given in the dependent claims.

Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zu Grunde, die Dichtheit eines Gehäuses einer Gehäusevorrichtung dadurch zu überprüfen, dass zunächst im Gehäuseinneren eine Atmosphäre erzeugt wird, die von der Atmosphäre außerhalb des Gehäuse derart abweicht, dass die Durchschlagfestigkeit der Atmosphäre im Gehäuseinneren unterschiedlich ist zu der Durchschlagfestigkeit der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses. Nach dem Erzeugen der Atmosphäre innerhalb des Gehäuseinneren wird das Gehäuse abgedichtet, wobei innerhalb des Gehäuses zwei voneinander beabstandete Elektroden vorgesehen sind. Daraufhin wird an im Gehäuse angeordneten Elektroden eine elektrische Spannung angelegt und der durch die sich im Spalt zwischen den Elektroden befindliche Atmosphäre fließende Strom, der über die sog. Koronaentladung erzeugt wird, überwacht. Weicht der ermittelte elektrische Strom bei der angelegten Spannung von einem vorbestimmten Strom, der bei einem dichten Gehäuse mit der darin zuvor erzeugten vorbestimmten Atmosphäre zu erwarten wäre, signifikant (d.h. um mehr als einen Abweichungsschwellenwert) ab, beispielsweise um mehr als den Faktor 10, kann von einem hermetisch abgedichteten Gehäuse ausgegangen werden.The present invention is essentially based on the idea of checking the tightness of a housing of a housing device by first generating an atmosphere inside the housing that differs from the atmosphere outside the housing in such a way that the dielectric strength of the atmosphere inside the housing is different the dielectric strength of the atmosphere outside the enclosure. After the atmosphere has been created within the interior of the housing, the housing is sealed, with two spaced-apart electrodes being provided within the housing. An electrical voltage is then applied to electrodes arranged in the housing and the current flowing through the atmosphere in the gap between the electrodes, which is generated by the so-called corona discharge, is monitored. If the determined electrical current at the applied voltage deviates significantly (i.e. by more than a deviation threshold value), for example by more than a factor of 10, from a predetermined current that would be expected in a tight housing with the predetermined atmosphere previously generated in it assume a hermetically sealed housing.

Insbesondere macht sich die Erfindung dabei den physikalischen Effekt zu Nutze, dass die Durchschlagfestigkeit bei einer von dem atmosphärischen Normaldruck und bei Luft abweichenden Atmosphäre anders ist. Beispielsweise liegt die Durchschlagfestigkeit in Vakuum um den Faktor > 10 höher als in der Erdatmosphäre. Werden die im Gehäuse beabstandet voneinander angeordnete Elektroden mit einer elektrischen (Hoch-)Spannung angesteuert, kann geprüft werden, ob eine Koronaentladung (= Blitzableitung durch ionisierte Luft) bei Überschreitung der dielektrischen Durchbruchspannung stattfindet oder nicht. Dies kann dann beispielsweise über die Stromimpulse durch die (Hoch)Spannungsquelle erfolgen. Mit einer variabel verstellbaren elektrischen (Hoch)Spannung kann damit auch die Güte der im Gehäuse erzeugten Atmosphäre ermittelt werden.In particular, the invention makes use of the physical effect that the dielectric strength is different in an atmosphere that deviates from normal atmospheric pressure and in air. For example, the dielectric strength in a vacuum is > 10 times higher than in the earth's atmosphere. If the electrodes arranged at a distance from one another in the housing are controlled with an electrical (high) voltage, it can be checked whether or not a corona discharge (= lightning discharge through ionized air) occurs when the dielectric breakdown voltage is exceeded. This can then take place, for example, via the current pulses through the (high) voltage source. With a variably adjustable electrical (high) voltage, the quality of the atmosphere generated in the housing can also be determined.

Somit wird zwischen den im Gehäuse angeordneten Elektroden eine vorbestimmte elektrische Spannung angelegt und der sich dadurch ergebende elektrische Strom gemessen, der durch die Elektroden fließen könnte. Für den Fall, dass die der im Gehäuse vorliegenden Atmosphäre entsprechende elektrische Durchschlagspannung nicht erreicht ist, fließt auch kein elektrischer Strom zwischen den Elektroden. Fließt jedoch aufgrund der zwischen den Elektroden angelegten elektrischen Spannung ein elektrischer Strom, kann festgestellt werden, dass die der im Gehäuse vorliegenden Atmosphäre entsprechende elektrische Durchschlagspannung überschritten ist. Das heißt, dass zwischen den Elektroden zumindest eine Koronaentladung stattgefunden hat und sich folglich die Atmosphäre innerhalb des Gehäuses nur noch geringfügig oder gar nicht von der und Atmosphäre außerhalb des Gehäuses unterscheidet. Zudem ist es möglich, die Koronaentladung auch akustisch wahrzunehmen. Es kann somit eine binäre Aussage über „dichtes Gehäuse“ oder „undichtes Gehäuse“ getroffen werden. Ferner ist es möglich, die zwischen den Elektroden angelegte elektrische Spannung von einem Startwert, beispielsweise Null Volt, solange zu erhöhen, bis die Durchbruchspannung der im Gehäuse vorliegenden Atmosphäre erreicht ist. Daraus kann dann der Grad der Dichtheit des Gehäuses ermittelt werden.A predetermined electrical voltage is thus applied between the electrodes arranged in the housing and the resulting electrical current, which could flow through the electrodes, is measured. In the event that the electrical breakdown voltage corresponding to the atmosphere present in the housing is not reached, no electrical current will flow between the electrodes. However, if an electrical current flows due to the electrical voltage applied between the electrodes, it can be determined that the electrical breakdown voltage corresponding to the atmosphere present in the housing has been exceeded. This means that at least one corona discharge has taken place between the electrodes and consequently the atmosphere inside the housing differs only slightly or not at all from the atmosphere outside the housing. It is also possible to perceive the corona discharge acoustically. A binary statement can therefore be made about "tight housing" or "leaky housing". It is also possible to increase the electrical voltage applied between the electrodes from a starting value, for example zero volts, until the breakdown voltage of the atmosphere present in the housing is reached. The degree of tightness of the housing can then be determined from this.

Folglich ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Gehäusevorrichtung vorgesehen, die ein Gehäuse aufweist, das aus einem ersten Gehäuseelement und einem damit abdichtend verbundenen zweiten Gehäuseelement gebildet ist. Innerhalb des Gehäuses ist zumindest ein elektronisches Bauteil angeordnet. Das Gehäuseinnere ist derart konditioniert, dass die Atmosphäre innerhalb des Gehäuses eine erste Durchschlagfestigkeit aufweist, die zu einer zweiten Durchschlagfestigkeit der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses unterschiedlich ist. Die erfindungsgemäße Gehäusevorrichtung weist ferner eine im Gehäuse angeordnete erste Elektrode, die über eine durch das Gehäuse abdichtend geführte erste Leitung von außen elektrisch ansteuerbar ist, und eine im Gehäuse angeordnete zweite Elektrode auf, die von der ersten Elektrode und einem vorbestimmten Abstand beabstandet ist. Dabei sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode derart mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar, dass basierend auf einem sich dadurch zwischen den Elektroden über die sich dazwischen befindliche Atmosphäre ausbildenden elektrischen Stroms die Dichtheit des Gehäuses ermittelt werden kann. Insbesondere kann an den Elektroden eine elektrische Spannung angelegt und der sich daraus ergebende elektrische Strom, der zwischen den Elektroden durch die sich dazwischen befindliche Atmosphäre fließt, überwacht werden. Weicht dieser ermittelte elektrische Strom von einem vorbestimmten Stromschwellenwert um mehr als einen Abweichungsstromschwellenwert ab, kann von einem hermetisch abgedichteten Gehäuse ausgegangen werden. Dabei kann es auch zu Situationen kommen, in denen keine Koronaentladung stattfindet, wodurch auch folglich kein elektrischer Strom zwischen den Elektroden fließt.Accordingly, according to a first aspect of the present invention, there is provided a housing device comprising a housing formed of a first housing member and a second housing member sealingly connected thereto. At least one electronic component is arranged inside the housing. The case interior is conditioned such that the atmosphere inside the case has a first dielectric strength that is different than a second dielectric strength of the atmosphere outside the case. The housing device according to the invention also has a first electrode arranged in the housing, which can be electrically controlled from the outside via a first line sealingly routed through the housing, and a second electrode arranged in the housing, which is spaced from the first electrode by a predetermined distance. An electrical voltage can be applied to the first electrode and the second electrode in such a way that the tightness of the housing can be determined based on an electrical current that forms between the electrodes via the atmosphere located between them. In particular, an electrical voltage can be applied to the electrodes and the resulting electrical current, which flows between the electrodes through the atmosphere located between them, can be monitored. If this ascertained electrical current deviates from a predetermined current threshold value by more than one deviation current threshold value, it can be assumed that the housing is hermetically sealed. Situations can also arise in which no corona discharge takes place, as a result of which no electric current flows between the electrodes.

Mit der erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung ist somit eine Vorrichtung geschaffen, mit der auf einfache und kostengünstige Weise die Dichtheit des Gehäuses überprüft werden kann. Hierzu werden lediglich die erste Elektrode und die zweite Elektrode elektrisch angesteuert. Bei undichtem Gehäuse würde sich die Atmosphäre im Gehäuseinneren kontinuierlich der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses anpassen und bei elektrischer Ansteuerung würde sich eine dann andere Durchschlagspannung ergeben als bei einem hermetisch dichten Gehäuse .With the housing device according to the invention, a device is thus created with which the tightness of the housing can be checked in a simple and cost-effective manner. To this end, only the first electrode and the second electrode are electrically controlled. If the housing were not sealed, the atmosphere inside the housing would continuously adapt to the atmosphere outside the housing and electrical activation would result in a different breakdown voltage than in a hermetically sealed housing.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung, weist das Gehäuse ein zumindest teilweise elektrisch leitfähiges Material auf. Beispielsweise kann das erste Gehäuseelement und/oder zweite Gehäuseelement aus einem Metall, wie z. B. Edelstahl mit einer lötbaren Oberflächenbeschichtung, bestehen. Alternativ oder zusätzlich kann das erste Gehäuseelement und/oder zweite Gehäuseelement aus Glas, Keramik oder Kunststoff gebildet sein, wobei an den Oberflächen zumindest teilweise eine Metallisierung stattgefunden hat, um die zumindest teilweise elektrische Leitfähigkeit vorzusehen.In a preferred embodiment of the housing device according to the invention, the housing has an at least partially electrically conductive material. For example, the first housing member and / or second housing member made of a metal such. B. stainless steel with a solderable surface coating exist. Alternatively or additionally, the first housing element and/or second housing element can be made of glass, ceramic or plastic, with at least partial metallization having taken place on the surfaces in order to provide at least partial electrical conductivity.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung ist die zweite Elektrode mit dem elektrisch leitfähigen Material des Gehäuses und/oder einer elektrischen Masse des elektronischen Bauteils elektrisch verbunden.According to a further preferred embodiment of the housing device according to the invention, the second electrode is electrically connected to the electrically conductive material of the housing and/or an electrical ground of the electronic component.

Vorteilhaft ist, wenn das erste Gehäuseelement zumindest teilweise aus einem isolierenden plattenförmigen Substrat gebildet ist. Das elektronische Bauteil, die erste Elektrode und die zweite Elektrode sind jeweils an einer Seite des plattenförmigen Substrats angeordnet. In einer derart vorteilhaften Ausgestaltung ist es ferner bevorzugt, wenn das plattenförmige Substrat zumindest ein Durchgangsloch aufweist, durch das sich zumindest die erste Leitung zum Ansteuern der ersten Elektrode erstreckt.It is advantageous if the first housing element is formed at least partially from an insulating plate-shaped substrate. The electronic component, the first electrode and the second electrode are each arranged on one side of the disc-shaped substrate. In such an advantageous configuration, it is also preferred if the plate-shaped substrate has at least one through-hole, through which at least the first line for driving the first electrode extends.

In einer derart vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es ferner bevorzugt sein, dass das zweite Gehäuseelement becherförmig ausgeformt ist und auf dem plattenförmigen Substrat, welches das erste Gehäuseelement bildet, derart aufgesetzt ist, dass das elektronische Bauteil, die erste Elektrode und die zweite Elektrode zwischen den Gehäuseelementen angeordnet sind. In einer solchen bevorzugten Ausgestaltung besteht das Gehäuse aus dem plattenförmigen Substrat und dem becherförmigen zweiten Gehäuseelement, das eine Art Schutzkappe für das elektronische Bauteil bildet.In such an advantageous embodiment of the device according to the invention, it may also be preferred that the second housing element is cup-shaped and is placed on the plate-shaped substrate, which forms the first housing element, in such a way that the electronic component, the first electrode and the second electrode are between the housing elements are arranged. In such a preferred embodiment, the housing consists of the plate-shaped substrate and the cup-shaped second housing element, which forms a kind of protective cap for the electronic component.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung liegt der vorbestimmte Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode in einem Bereich zwischen ungefähr 1 µm und ungefähr 1.000 µm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen ungefähr 10 µm und ungefähr 500 µm. Bevorzugt ist der Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode möglichst klein, damit bei kleineren elektrischen Spannungen, beispielsweise kleiner als 1.000 V, eine Dichtheitsüberprüfung des Gehäuses stattfinden kann.In a further advantageous embodiment of the housing device according to the invention, the predetermined distance between the first electrode and the second electrode is in a range between approximately 1 μm and approximately 1,000 μm, preferably in a range between approximately 10 μm and approximately 500 μm. The distance between the first electrode and the second electrode is preferably as small as possible so that the housing can be checked for leaks at lower electrical voltages, for example less than 1,000 V.

Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner eine Steuerungsvorrichtung auf, die zum elektrischen Ansteuern der ersten Elektrode und/oder zweiten Elektrode und zum Überprüfen der Dichtheit des Gehäuses ausgebildet ist.The device according to the invention preferably also has a control device, which is designed to electrically activate the first electrode and/or second electrode and to check the tightness of the housing.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Überprüfen der Dichtheit des Gehäuses offenbart, das aus einem ersten Gehäuseelement und einem damit abdichtend verbundenen zweiten Gehäuseelement gebildet ist. Innerhalb des Gehäuses ist zumindest ein elektronisches Bauteil angeordnet. Ferner sind im Gehäuse eine erste Elektrode, die über eine durch das Gehäuse abdichtend geführte erste Leitung von außen elektrisch ansteuerbar ist, und eine zweite Elektrode angeordnet, die von der ersten Elektrode unter einem vorbestimmten Abstand beabstandet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Konditionieren des Gehäuseinneren derart, dass die Atmosphäre innerhalb des Gehäuses eine erste Durchschlagfestigkeit aufweist, die zu einer zweiten Durchschlagfestigkeit der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses unterschiedlich ist, ein Abdichten des Gehäuses, ein Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, ein Ermitteln eines zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode über die sich dazwischen befindliche Atmosphäre fließenden elektrischen Stroms und ein Ermitteln eines undichten Gehäuses, wenn der ermittelte elektrische Strom von einem vorbestimmten Stromschwellenwert um mehr als einen vorbestimmten Abweichungsstromschwellenwert abweicht. According to a further aspect of the present invention, a method for checking the tightness of the housing is disclosed, which is formed from a first housing element and a second housing element connected thereto in a sealing manner. At least one electronic component is arranged inside the housing. Also arranged in the housing are a first electrode, which can be electrically controlled from the outside via a first line that is routed through the housing in a sealed manner, and a second electrode, which is spaced a predetermined distance from the first electrode. The method according to the invention comprises conditioning the interior of the housing in such a way that the atmosphere inside the housing has a first dielectric strength which differs from a second dielectric strength of the atmosphere outside the housing, sealing the housing, applying an electrical voltage between the first electrode and the second electrode, determining an electrical current flowing between the first electrode and the second electrode via the atmosphere therebetween, and determining a leaky housing if the determined electrical current deviates from a predetermined current threshold by more than a predetermined deviation current threshold.

Insbesondere kann das Gehäuse als undicht diagnostiziert werden, wenn der ermittelte elektrische Strom bei der angelegten Spannung von einem vorbestimmten Strom, der bei einem dichten Gehäuse mit der darin zuvor erzeugten vorbestimmten Atmosphäre zu erwarten wäre, signifikant (d.h. um mehr als den Abweichungsschwellenwert) abweicht, beispielsweise um mehr als den Faktor 10.In particular, the enclosure may be diagnosed as leaking if the detected electrical current at the applied voltage deviates significantly (i.e. by more than the deviation threshold) from a predetermined current that would be expected in a sealed enclosure with the predetermined atmosphere previously created therein, for example by more than a factor of 10.

Wird also festgestellt, dass der ermittelte elektrische Strom von dem vorbestimmten Stromschwellenwert nicht um mehr als den vorbestimmten Abweichungsstromschwellenwert abweicht, kann ausgesagt werden, dass die Atmosphäre im Gehäuseinneren weiterhin unterschiedlich ist zu der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses und somit das Gehäuse im Wesentlichen hermetisch abgedichtet ist. Im umgekehrten Fall, wenn der ermittelte elektrische Strom von dem vorbestimmten Stromschwellenwert um mehr als einen vorbestimmten Abweichungsstromschwellenwert abweicht, kann ausgesagt werden, dass sich die Atmosphäre innerhalb des Gehäuses im Wesentlichen der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses angeglichen hat und somit wohl eine Leckage bzw. Undichtheit im Gehäuse vorliegt.If it is determined that the determined electrical current does not deviate from the predetermined current threshold value by more than the predetermined deviation current threshold value, it can be said that the atmosphere inside the housing is still different from the atmosphere outside the housing and the housing is therefore essentially hermetically sealed. Conversely, if the determined electric current deviates from the predetermined current threshold value by more than a predetermined deviation current threshold value, it can be stated that the atmosphere inside the housing has essentially adapted to the atmosphere outside the housing and therefore there is probably a leak or leak in the housing is present.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Anlegen der elektrischen Spannung ein Anlegen einer ersten elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode und ein kontinuierliches Erhöhen von der ersten elektrischen Spannung auf eine zweite elektrische Spannung, die größer ist als die erste elektrische Spannung. Dabei ist die zweite elektrische Spannung derart gewählt, dass noch vor dem Erreichen dieser zweiten elektrischen Spannung eine Koronaentladung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode bei der im Gehäuse vorliegenden Atmosphäre zu erwarten ist und folglich zwischen der ersten Elektrode und zweiten Elektrode über die sich dazwischen befindliche Atmosphäre ein elektrischer Strom ermittelt werden kann.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the application of the electrical voltage includes applying a first electrical voltage between the first electrode and the second electrode and continuously increasing the first electrical voltage to a second electrical voltage that is greater than the first electrical voltage . The second electrical voltage is selected in such a way that before this second electrical voltage is reached, a corona discharge can be expected between the first electrode and the second electrode in the atmosphere present in the housing and consequently between the first electrode and the second electrode via the space in between located atmosphere an electric current can be determined.

In einer solchen bevorzugten Ausgestaltung wird also zunächst die erste elektrische Spannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angelegt, beispielsweise 100 V, und solange erhöht, bis ein Spannungsüberschlag (d. h. eine Koronaentladung) zwischen den Elektroden stattfindet, beispielsweise bei 800 V. Tritt die Spannungsüberschlag bzw. die Koronaentladung noch vor dem Erreichen der zweiten Spannung (beispielweise 1.000 V) bei einem für die Atmosphäre im Gehäuse, die zuvor erzeugt wurde, erwarteten Spannungswert statt, kann die Dichtheit des Gehäuses sowie die Güte der Dichtheit des Gehäuses ermittelt werden. Insbesondere kann damit überprüft werden, ob die ermittelte elektrische Spannung, bei der die Koronaentladung tatsächlich stattfindet, mit der Durchschlagfestigkeit der im Gehäuse vorliegenden Atmosphäre korreliert. Tritt die Koronaentladung beispielsweise schon bei einer elektrischen Spannung auf, die deutlich niedriger ist, als für die im Gehäuse zuvor erzeugte Atmosphäre zu erwarten wäre, kann davon ausgegangen werden, dass sich die vorbestimmte und erzeugte Atmosphäre bis zum Anlegen der elektrischen Spannung an den Elektroden verändert hat und folglich das Gehäuse zumindest teilweise undicht ist.In such a preferred embodiment, the first electrical voltage is first applied between the first electrode and the second electrode, for example 100 V, and increased until a voltage flashover (i.e. a corona discharge) takes place between the electrodes, for example at 800 V If the voltage flashover or the corona discharge takes place before the second voltage (e.g. 1,000 V) is reached at a voltage value that is expected for the atmosphere in the housing that was previously generated, the tightness of the housing and the quality of the tightness of the housing can be determined. In particular, this can be used to check whether the electrical voltage determined, at which the corona discharge actually takes place, correlates with the dielectric strength of the atmosphere present in the housing. If the corona discharge occurs, for example, at an electrical voltage that is significantly lower than would be expected for the atmosphere previously generated in the housing, it can be assumed that the predetermined and generated atmosphere changes before the electrical voltage is applied to the electrodes has and consequently the housing is at least partially leaking.

Vorzugsweise liegt die angelegte elektrische Spannung in einem Bereich zwischen ungefähr 100 V und ungefähr 1.000 V.Preferably, the electrical voltage applied is in a range between about 100 V and about 1000 V.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Ermitteln der Durchschlagspannung der sich zwischen der ersten Elektrode und zweiten Elektrode befindlichen Atmosphäre und ein Ermitteln eines undichten Gehäuses auf, wenn die ermittelte Durchschlagspannung von einem vorbestimmten Durchschlagspannungsschwellenwert um mehr als einen vorbestimmten Schwellenwert abweicht.In a further preferred embodiment, the method according to the invention also includes determining the breakdown voltage of the atmosphere located between the first electrode and the second electrode and determining a leaking housing if the determined breakdown voltage deviates from a predetermined breakdown voltage threshold value by more than a predetermined threshold value.

Vorzugsweise wird das Gehäuseinnere derart konditioniert, dass eine Koronaentladung zwischen den Elektroden der Atmosphäre im Gehäuseinneren bei einem deutlich höheren Spannungswert stattfindet als bei der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses. Wenn dann beim Anlegen einer elektrischen Spannung an den Elektroden mit diesem erhöhten Spannungswert keine Koronaentladung stattfindet, kann von einem hermetisch abgedichteten Gehäuse gesprochen werden.The interior of the housing is preferably conditioned in such a way that a corona discharge takes place between the electrodes in the atmosphere inside the housing at a significantly higher voltage value than in the atmosphere outside the housing. If no corona discharge occurs when an electrical voltage is applied to the electrodes with this increased voltage value, one can speak of a hermetically sealed housing.

Alternativ kann es bevorzugt sein, das Gehäuseinnere derart zu konditionieren, dass eine Koronaentladung zwischen den Elektroden der Atmosphäre im Gehäuseinneren bei einem deutlich niedrigeren Spannungswert stattfindet als bei der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses. Wenn dann beim Anlegen einer elektrischen Spannung an den Elektroden mit diesem geringeren Spannungswert eine Koronaentladung stattfindet, kann von einem hermetisch abgedichteten Gehäuse gesprochen werden.Alternatively, it may be preferred to condition the interior of the housing such that a corona discharge occurs between the electrodes of the atmosphere inside the housing at a significantly lower voltage level than in the atmosphere outside the housing. If a corona discharge then takes place when an electrical voltage is applied to the electrodes with this lower voltage value, one can speak of a hermetically sealed housing.

Weitere Merkmale und Aufgaben der Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:

1 eine schematische Schnittansicht einer beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung zeigt,
2 eine schematische Schnittansicht einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung zeigt,
3 eine schematische Draufsicht einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung zeigt,
4 eine schematische Draufsicht einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung zeigt,
5 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Anordnung zum Überprüfen der Dichtheit der erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung der 3 zeigt, und
6 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überprüfen der Dichtheit eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung zeigt.

Other features and objects of the invention will become apparent to those skilled in the art by practicing the present teachings and considering the accompanying drawings, in which:

1 shows a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a housing device according to the invention,
2 shows a schematic sectional view of a further exemplary embodiment of a housing device according to the invention,
3 shows a schematic plan view of a further exemplary embodiment of a housing device according to the invention,
4 shows a schematic plan view of a further exemplary embodiment of a housing device according to the invention,
5 a schematic view of an exemplary arrangement for checking the tightness of the housing device according to the invention 3 shows and
6 shows an exemplary flow chart of a method according to the invention for checking the tightness of a housing of a housing device according to the invention.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschreibt der Begriff „Atmosphäre“ die Kombination aus dem (Gas)Stoffgemisch und dem Druck des (Gas)Stoffgemischs. Beispielsweise beschreibt die Atmosphäre im Inneren eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung das (Gas)Stoffgemisch, beispielsweise Luft, und den Druck des sich im Gehäuse befindlichen (Gas)Stoffgemischs. Beispielsweise weist ein zumindest teilweise evakuiertes Gehäuse eine gewisse Rest-Luftmenge auf, die mit einem bestimmten (Unter)Druck im Gehäuseinneren vorliegt. In diesem Beispiel liegt eine spezielle Atmosphäre im Gehäuseinneren vor, die aus der Luft unter dem bekannten Druck gebildet wird. Die Atmosphäre im Gehäuseinneren kann auch als die gasförmige Befüllung des Gehäuses beschrieben werden. Folglich können sich Atmosphären im (Gas)Stoffgemisch und/oder im Druck des (Gas)Stoffgemischs unterscheiden.In the context of the present application, the term “atmosphere” describes the combination of the (gas) substance mixture and the pressure of the (gas) substance mixture. For example, the atmosphere inside a housing of a housing device according to the invention describes the (gas) substance mixture, for example air, and the pressure of the (gas) substance mixture located in the housing. For example, an at least partially evacuated housing has a certain amount of residual air, which is present in the interior of the housing at a specific (negative) pressure. In this example, there is a special atmosphere inside the enclosure that is formed from the air at the known pressure. The atmosphere inside the housing can also be described as the gaseous filling of the housing. Consequently, atmospheres in the (gas) mixture and/or in the pressure of the (gas) mixture can differ.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschreibt der Begriff „Durchschlagspannung“ diejenige elektrische Spannung, die an zwei Elektroden mit definierter Form und definiertem Abstand überschritten werden muss, damit ein Spannungsdurchschlag durch die sich zwischen den Elektroden befindliche und als Isolator wirkende Atmosphäre erfolgt. Die Durchschlagspannung kann auch als Überschlagspannung bezeichnet werden. Die Durchschlagspannung kann eine charakterisierende Kenngröße von Funkenstrecken und gasgefüllten Überspannungsableitern sein. Die Durchschlagspannung ist materialspezifisch im Wesentlichen proportional zur Strecke durch die Atmosphäre, d. h. zum Abstand der Elektroden. Spitze Leiter und Luftzwischenräume können zu verringerten Durchschlagspannungen pro Strecke führen. Vor allem bei Gasen steigt die Durchschlagsspannung bei steigendem Druck an und hängt u. a. von der Feuchtigkeit bzw. dem Wassergehalt und dem Partikelgehalt der Stoffe ab..In the context of the present application, the term “breakdown voltage” describes the electrical voltage that must be exceeded at two electrodes with a defined shape and defined distance so that a voltage breakdown occurs through the atmosphere located between the electrodes and acting as an insulator. The breakdown voltage can also be referred to as the breakdown voltage. The breakdown voltage can be a characteristic parameter of spark gaps and gas-filled surge arresters. Depending on the material, the breakdown voltage is essentially proportional to the distance through the atmosphere, i. H. to the distance between the electrodes. Sharp conductors and air gaps can result in reduced per-path breakdown voltages. In the case of gases in particular, the breakdown voltage increases with increasing pressure and depends, among other things, on on the humidity or the water content and the particle content of the substances.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschreibt der Begriff „hermetisch abgedichtetes Gehäuse“ ein Gehäuse, das dauerhaft gasdicht ist und sein soll. Das heißt, dass sich über einen unbestimmten Zeitraum die im Gehäuse erzeugte bzw. vorliegende Atmosphäre nicht ändert, d. h. bei konstanter Temperatur konstant bleibt.In the context of the present application, the term “hermetically sealed housing” describes a housing that is and should be permanently gas-tight. This means that the atmosphere created or present in the housing does not change over an indefinite period of time, i. H. remains constant at constant temperature.

Die 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung 100. Die erfindungsgemäße Gehäusevorrichtung 100 weist ein Gehäuse 110 auf, das aus einem ersten Gehäuseelement 112 und einem zweiten Gehäuseelement 114 gebildet ist. Gemäß der Ausgestaltung der 1 ist das erste Gehäuseelement 112 als isolierendes plattenförmiges Substrat gebildet, das beispielsweise mittels bekannter SMD-Technik mit zumindest einem elektronischen Bauteil 120 bestückt ist. Das zweite Gehäuseelement 114 ist gemäß der Ausgestaltung der 1 becherförmig ausgebildet und derart auf dem ersten Gehäuseelement 112 aufgesetzt und damit verbunden, dass sich das elektronische Bauteil 120 innerhalb des Gehäuses 110 angeordnet befindet. Das zweite Gehäuseelement 114 ist derart mit dem zweiten Gehäuseelement 112 verbunden, dass ein im Wesentlichen abgedichtetes, vorzugsweise hermetisch abgedichtetes, Gehäuse 110 gebildet wird. Beispielsweise ist das zweite Gehäuseelement 114 auf dem ersten Gehäuseelement 112 aufgelötet oder aufgeklebt, so dass das dichte Gehäuse 110 gebildet wird.the 1 shows a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a housing device 100 according to the invention. The housing device 100 according to the invention has a housing 110 which consists of a first housing element 112 and a second housing element 114 is formed. According to the design of 1 For example, the first housing element 112 is formed as an insulating plate-shaped substrate, which is fitted with at least one electronic component 120, for example using known SMD technology. The second housing element 114 is according to the embodiment of 1 cup-shaped and placed on and connected to the first housing element 112 in such a way that the electronic component 120 is located within the housing 110 . The second housing member 114 is connected to the second housing member 112 such that a substantially sealed, preferably hermetically sealed, housing 110 is formed. For example, the second housing element 114 is soldered or glued onto the first housing element 112 so that the sealed housing 110 is formed.

Die Gehäusevorrichtung 100 der 1 weist ferner eine erste Elektrode 132 auf, die innerhalb des Gehäuses 110 angeordnet ist und über eine durch das Gehäuse 110 abdichtend geführte erste Leitung 133 von außen elektrisch ansteuerbar ist. Wie der Ausgestaltung der 1 zu entnehmen ist, ist die erste elektrische Leitung 133 mittels einer dielektrischen Isolationsschicht 134 an einer Position zwischen dem ersten Gehäuseelement 112 und dem zweiten Gehäuseelement 114 vom Gehäuseinneren zum Gehäuseäußeren geführt und mit einem elektrischen Anschluss 135 für die erste Elektrode 132 verbunden.The housing device 100 of 1 also has a first electrode 132 which is arranged within the housing 110 and can be electrically controlled from the outside via a first line 133 which is routed through the housing 110 in a sealing manner. Like the design of the 1 As can be seen, the first electrical line 133 is routed from the housing interior to the housing exterior by means of a dielectric insulation layer 134 at a position between the first housing element 112 and the second housing element 114 and is connected to an electrical connection 135 for the first electrode 132 .

Die erfindungsgemäße Gehäusevorrichtung 100 weist ferner eine im Gehäuse 110 angeordnete zweite Elektrode 136 auf, die von der ersten Elektrode 132 unter einem vorbestimmten Abstand 130 beabstandet angeordnet ist. Der vorbestimmte Abstand 130 ist bevorzugt kleinstmöglich und liegt in einem Bereich zwischen ungefähr 1 µm und ungefähr 1.000 µm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen ungefähr 10 µm und ungefähr 500 µm. In der Ausgestaltung der 1 der erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung 100 ist die zweite Elektrode 136 mit einer zweiten elektrischen Leitung 137 elektrisch verbunden, die abdichtend durch das Gehäuse 110 geführt ist. Bei der Ausgestaltung der 1 ist die zweite elektrische Leitung 127, ähnlich wie die erste elektrische Leitung 133, an einer Position zwischen dem ersten Gehäuseelement 112 und dem zweiten Gehäuseelement 114 mittels einer dielektrischen Isolationsschicht 138 vom Gehäuseinneren zum Gehäuseäußeren geführt und mit einem elektrischen Anschlusses 139 verbunden.The housing device 100 according to the invention also has a second electrode 136 which is arranged in the housing 110 and which is arranged at a predetermined distance 130 from the first electrode 132 . The predetermined distance 130 is preferably as small as possible and is in a range between about 1 μm and about 1000 μm, preferably in a range between about 10 μm and about 500 μm. In the design of 1 In the housing device 100 according to the invention, the second electrode 136 is electrically connected to a second electrical line 137, which is routed through the housing 110 in a sealing manner. When designing the 1 the second electrical line 127, similar to the first electrical line 133, is routed at a position between the first housing element 112 and the second housing element 114 by means of a dielectric insulating layer 138 from the housing interior to the housing exterior and is connected to an electrical connection 139.

Über die elektrischen Anschlüsse 135, 139 sind sowohl die erste Elektrode 132 als auch die zweite Elektrode 136 von außerhalb des Gehäuses 110 elektrisch ansteuerbar. Beispielweise kann zwischen den Elektroden 132, 136 über die elektrischen Anschlüsse 135, 139 eine elektrische Spannung angelegt werden.Both the first electrode 132 and the second electrode 136 can be electrically controlled from outside the housing 110 via the electrical connections 135 , 139 . For example, an electrical voltage can be applied between the electrodes 132, 136 via the electrical connections 135, 139.

Die Elektroden 132, 136 sind nicht auf die in der 1 gezeigte Form begrenzt und können, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, in jeglicher Ausgestaltung vorgesehen sein. Insbesondere können die Form und das Material der Elektroden, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, frei gewählt werden. In der Ausgestaltung der 1 sind die Elektroden 132, 136 spitzförmig geformt, wohingegen die Elektroden 132, 136 der 4 spitzförmige Vorsprünge aufweist.The electrodes 132, 136 are not in the 1 is limited to the form shown and may be of any configuration as is known in the art. In particular, the shape and the material of the electrodes can be freely selected, as is known from the prior art. In the design of 1 are the electrodes 132, 136 pointed shaped, whereas the electrodes 132, 136 of the 4 Has pointed projections.

Die 2 zeigt eine schematische Schnittansicht durch eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung 100. Die Gehäusevorrichtung 100 der 2 unterscheidet sich von der Gehäusevorrichtung 100 der 1 darin, dass sich die erste elektrische Leitung 133 und zweite elektrische Leitung 137 nicht durch einen Grenzbereich zwischen dem ersten Gehäuseelement 112 und dem zweiten Gehäuseelement 114 erstrecken, sondern dass in dem ersten Gehäuseelement 112 ein jeweiliges Durchgangsloch 111, 113 vorgesehen ist, wohin durch die erste Leitung 133 und die zweite Leitung 137 durch das erste Gehäuseelement 112 nach außen geführt sind. Über die vorgesehenen Anschlüsse 135, 139 können somit die Elektroden 132, 136 elektrische angesteuert werden können.the 2 shows a schematic sectional view through a further embodiment of a housing device 100 according to the invention. The housing device 100 of FIG 2 differs from the housing device 100 of FIG 1 in that the first electrical line 133 and second electrical line 137 do not extend through a boundary region between the first housing element 112 and the second housing element 114, but rather that a respective through hole 111, 113 is provided in the first housing element 112, through which the first Line 133 and the second line 137 are passed through the first housing member 112 to the outside. The electrodes 132, 136 can thus be controlled electrically via the connections 135, 139 provided.

Die Gehäusevorrichtung 100 der 2 weist zudem ein weiteres Durchgangsloch 116 auf, über das eine elektrische Ansteuerung und Verbindung zum elektronischen Bauteil 120 hergestellt werden kann. Insbesondere ist hierfür ein elektrischer Anschluss 142 vorgesehen.The housing device 100 of 2 also has a further through-hole 116 via which an electrical control and connection to the electronic component 120 can be established. In particular, an electrical connection 142 is provided for this purpose.

Die Gehäusevorrichtung 100 der 2 weist ferner Dichtungselemente 115, 117, 119 auf, die dazu ausgebildet sind, ein zugeordnetes Durchgangsloch 111, 113, 116 abzudichten, sodass das Gehäuse 110 im Wesentlichen abgedichtet ist.The housing device 100 of 2 further has sealing elements 115, 117, 119 which are designed to seal an associated through-hole 111, 113, 116, so that the housing 110 is substantially sealed.

Die 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung 100. Der 3 kann entnommen werden, dass das elektronische Bauteil 120 im Wesentlichen mittels drei elektrischen Leitungen 122, 124, 126, die über jeweils zugeordnete dielektrische Isolationsschichten 121, 123, 125 an einer Grenzfläche zwischen dem ersten Gehäuseelement 112 und dem zweiten Gehäuseelement 114 dichtend aus dem Gehäuse 110 herausgeführt sind, mit jeweiligen elektrischen Anschlüssen 142, 144, 146 verbunden ist.the 3 shows a schematic plan view of a further possible embodiment of a housing device 100 according to the invention 3 it can be seen that the electronic component 120 is essentially separated from the housing 110 by means of three electrical lines 122, 124, 126, which are sealed via associated dielectric insulation layers 121, 123, 125 at an interface between the first housing element 112 and the second housing element 114 are led out, with respective electrical connections 142, 144, 146 is connected.

Sowohl die erste Elektrode 132 als auch die zweite Elektrode 136 sind wiederum unter dem vorbestimmten Abstand 130 innerhalb des Gehäuses 110 angeordnet und aus dem Gehäuse 110 mittels der elektrischen Leitungen 133, 137 und über ihre jeweiligen dielektrischen Isolierungen 134, 138 zu den zugeordneten elektrischen Anschlüssen 135, 139 geführt. Das zweite Gehäuseelement 114 der Gehäusevorrichtung 100 ist in der 3 mit einem gestrichelten Kreis angedeutet.Both the first electrode 132 and the second electrode 136 are in turn arranged at the predetermined distance 130 within the housing 110 and from the housing 110 by means of the electrical lines 133, 137 and via their respective dielectric insulation 134, 138 to the associated electrical terminals 135 , 139 led. The second housing element 114 of the housing device 100 is in the 3 indicated with a dashed circle.

Die 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung 100 und unterscheidet sich von der Gehäusevorrichtung der 3 darin, dass die elektrische Anbindung der zweiten Elektrode 136 nicht über eine separate elektrische Leitung 137 erfolgt, sondern dass die zweite Elektrode 136 mit einer elektrischen Ansteuerleitung des elektrischen Bauteils 120 verbunden ist. Vorzugsweise handelt es sich dabei um die elektrische Masseleitung des elektronischen Bauteils 120. Vorzugsweise ist die elektrische Leitung 126 mit dem zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildeten zweiten Gehäuseelement 114 elektrisch verbunden.the 4 shows a further embodiment of a housing device 100 according to the invention and differs from the housing device of FIG 3 in that the electrical connection of the second electrode 136 does not take place via a separate electrical line 137, but that the second electrode 136 is connected to an electrical control line of the electrical component 120. This is preferably the electrical ground line of the electronic component 120. The electrical line 126 is preferably electrically connected to the second housing element 114, which is at least partially formed from an electrically conductive material.

Der 4 kann ferner entnommen werden, dass die erste Elektrode 132 und zweite Elektrode 136 eine andere Form aufweisen als die Elektroden 132, 136 der 1 bis 3, nämlich spitzförmige Vorsprünge. An dieser Stelle sei nochmals erwähnt, dass sowohl die Form als auch das Material der Elektroden 132, 136 nicht auf die hierin beschriebenen und in den Figuren gezeigten Formen und Materialien beschränkt sind, sondern sämtliche Formen und Materialien aufweisen können, die aus dem Stand der Technik bekannt und dazu geeignet sind, eine Koronaentladung zu ermöglichen.the 4 It can further be seen that the first electrode 132 and second electrode 136 have a different shape than the electrodes 132, 136 of FIG 1 until 3 , namely pointed projections. At this point it should be mentioned again that both the shape and the material of the electrodes 132, 136 are not limited to the shapes and materials described herein and shown in the figures, but can have any shapes and materials known from the prior art are known and suitable for enabling a corona discharge.

Sämtliche Leitungen, Anschlüsse, Elektroden und elektronische Bauteile der 1 bis 4 können mittels SMD-Technik auf dem als Substrat ausgeführten ersten Gehäuseelement 112 verbunden sein.All lines, connections, electrodes and electronic components of the 1 until 4 can be connected by means of SMD technology on the first housing element 112 designed as a substrate.

Die 5 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Anordnung 200 zum Überprüfen der Dichtheit der erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung 100 der 3. Der 5 kann entnommen werden, dass eine Hochspannungsquelle 210 mit der ersten Elektrode 132 und der zweiten Elektrode 136 mittels der elektrischen Anschlüsse 135, 139 elektrisch verbunden werden kann, wobei ein Vorwiderstand 220, dessen elektrischer Widerstand bekannt ist, vorgesehen sein kann. Mittels einer Steuerungsvorrichtung (in den Figuren nicht explizit dargestellt) kann die gesamte Anordnung zum Überprüfen der Dichtheit des Gehäuses 110 elektrisch angesteuert werden, beispielsweise mittels der Hochspannungsquelle 210, die eine elektrische Spannung zwischen den Elektroden 132, 136 erzeugen kann. Über eine geeignete Messvorrichtung 230 kann der Potentialunterschied zwischen der ersten Elektrode 132 und der zweiten Elektrode 136 überwacht werden, der sich nur dann ändert, wenn durch die Elektroden 132, 136 und durch die sich dazwischen befindliche Atmosphäre innerhalb des Gehäuses 110 ein elektrischer Strom fließt. Für den Fall, dass die Durchbruchspannung der sich im Gehäuse 110 befindlichen Atmosphäre nicht erreicht ist und folglich auch keine Koronaentladung stattfindet, fließt kein elektrische Strom und die auf der Messvorrichtung 230 angezeigte elektrische Spannung entspricht der von der Hochspannungsquelle 210 angelegten elektrischen Spannung. Wenn aber die Durchbruchspannung der im Gehäuse 110 vorliegenden Atmosphäre kleiner ist als die mit der Hochspannungsquelle 210 angelegte elektrische Spannung, findet eine Koronaentladung zwischen den Elektroden 132, 136 statt und es fließt ein pulsierender Entladestrom durch die beiden Elektroden 132, 136, die sich dazwischen befindliche Atmosphäre und auch durch den Widerstand 220. Das sich ändernde Spannungspotential kann von der Messvorrichtung 230 durch Spannungseinbrüche festgestellt werden.the 5 shows a schematic view of an exemplary arrangement 200 for checking the tightness of the housing device 100 according to the invention 3 . the 5 It can be seen that a high voltage source 210 can be electrically connected to the first electrode 132 and the second electrode 136 by means of the electrical connections 135, 139, wherein a series resistor 220, the electrical resistance of which is known, can be provided. The entire arrangement for checking the tightness of the housing 110 can be controlled electrically by means of a control device (not explicitly shown in the figures), for example by means of the high-voltage source 210, which can generate an electrical voltage between the electrodes 132, 136. A suitable measuring device 230 can be used to monitor the potential difference between the first electrode 132 and the second electrode 136, which only changes if an electric current flows through the electrodes 132, 136 and through the atmosphere located between them within the housing 110. In the event that the breakdown voltage of the atmosphere in housing 110 is not reached and consequently no corona discharge occurs, no electric current flows and the electric voltage displayed on measuring device 230 corresponds to the electric voltage applied by high-voltage source 210 . However, if the breakdown voltage of the atmosphere present in the housing 110 is lower than the electrical voltage applied by the high-voltage source 210, a corona discharge takes place between the electrodes 132, 136 and a pulsating discharge current flows through the two electrodes 132, 136 located between them Atmosphere and also through the resistor 220. The changing voltage potential can be determined by the measuring device 230 through voltage dips.

Mit Verweis auf die 6, die ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt, wird im Folgenden ein beispielhaftes Verfahren zum Überprüfen der Dichtheit eines Gehäuses 110 der erfindungsgemäßen Gehäusevorrichtung 100 mittels der Anordnung der 3 gezeigt. Es ist selbstredend, dass auch die Gehäuse 110 der Gehäusevorrichtungen 100 der 1, 2 und 5 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf Dichtheit überprüft werden können.With reference to the 6 , which shows an exemplary flowchart of a method according to the invention, an exemplary method for checking the tightness of a housing 110 of the housing device 100 according to the invention by means of the arrangement of the 3 shown. It goes without saying that the housing 110 of the housing devices 100 of 1 , 2 and 5 can be checked for leaks with the method according to the invention.

Das Verfahren der 6 startet beim Schritt 300 und gelangt dann zum Schritt 310, an dem das Gehäuse 110 derart konditioniert wird, dass darin eine Atmosphäre erzeugt wird, die sich von der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses signifikant unterscheidet. Beispielsweise kann das Gehäuse 110 evakuiert werden, d. h., dass in dem Gehäuse 110 ein Vakuum erzeugt wird. Alternativ kann das Gehäuse 110 mit einem Gas unter einem vorbestimmten Druck befüllt werden, wie beispielsweise Schwefelhexafluorid SF6 unter einem Druck von 4 bar. In dem hier gezeigten Beispiel wird eine Atmosphäre innerhalb des Gehäuses 110 erzeugt, dessen Durchschlagfestigkeit kleiner ist als die Durchschlagfestigkeit der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses 110.The procedure of 6 starts at step 300 and then proceeds to step 310 where the enclosure 110 is conditioned to create an atmosphere therein that is significantly different than the atmosphere outside the enclosure. For example, the housing 110 can be evacuated, ie a vacuum is generated in the housing 110 . Alternatively, the housing 110 can be filled with a gas at a predetermined pressure, such as sulfur hexafluoride SF6 at a pressure of 4 bar. In the example shown here, an atmosphere is created inside the housing 110 whose dielectric strength is less than the dielectric strength of the atmosphere outside the housing 110.

In einem darauffolgenden Schritt 320 wird das Gehäuse 110 abgedichtet. Hierzu wird beispielsweise ein letzter Abschnitt der Verbindung zwischen dem ersten Gehäuseelement 112 und dem zweiten Gehäuseelement 114 mittels Löten, Kleben oder Schweißen derart verbunden, dass die innerhalb des Gehäuses 110 erzeugte Atmosphäre verbleit.In a subsequent step 320, the housing 110 is sealed. For this purpose, for example, a last section of the connection between the first housing element 112 and the second housing element 114 by means of soldering, gluing or Welding connected such that the atmosphere generated within the housing 110 leads.

In einem darauffolgenden Schritt 330 wird an der ersten Elektrode 133 und der zweiten Elektrode 132 eine elektrische Spannung, wie beispielsweise eine Hochspannung im Bereich von ungefähr 1.000 V, vorzugsweise 500 V, angelegt. Dies kann beispielsweise mittels der Gleichspannungsquelle 210 erfolgen (siehe 5).In a subsequent step 330, an electrical voltage, such as a high voltage in the range of approximately 1,000 V, preferably 500 V, is applied to the first electrode 133 and the second electrode 132 . This can be done, for example, by means of the DC voltage source 210 (see 5 ).

In einem darauffolgenden Schritt 340 wird, während die elektrische Spannung an den Elektroden 132, 136 angelegt ist, der zwischen den Elektroden 132, 136 und durch die sich dazwischen befindliche Atomsphäre fließende elektrische Strom mittels der Messvorrichtung 230 gemessen und überwacht. Insbesondere kann ein solcher elektrischer Strom trotz der elektrisch isolierenden Atmosphäre zwischen den Elektroden 132, 136 aufgrund der sog. Koronaentladung erzeugt werden.In a subsequent step 340, while the electrical voltage is applied to the electrodes 132, 136, the electrical current flowing between the electrodes 132, 136 and through the atmosphere located between them is measured and monitored by means of the measuring device 230. In particular, such an electric current can be generated despite the electrically insulating atmosphere between the electrodes 132, 136 due to the so-called corona discharge.

Wird bei einem darauffolgenden Schritt 340 bestimmt, dass der gemessene elektrische Strom (insbesondere der Spitzenwert des gemessenen Stromverlaufs) oberhalb eines vorbestimmten Stromschwellenwerts liegt, gelangt das Verfahren zum Schritt 350, an dem ein undichtes Gehäuse 110 ermittelt wird, bevor das Verfahren beim Schritt 370 beendet wird.If it is determined in a subsequent step 340 that the measured electrical current (in particular the peak value of the measured current profile) is above a predetermined current threshold value, the method proceeds to step 350, at which a leaking housing 110 is determined before the method ends in step 370 will.

Wird jedoch beim Schritt 340 bestimmt, dass der ermittelte elektrische Strom unterhalb des vorbestimmten Stromschwellenwerts liegt, gelangt das Verfahren zum Schritt 360, an dem ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse 100 ermittelt wird, bevor das Verfahren wiederum beim Schritt 370 endet.However, if it is determined at step 340 that the detected electrical current is below the predetermined current threshold, the method proceeds to step 360 where a hermetically sealed housing 100 is determined before the method ends at step 370 again.

Wird beim Schritt 310 beispielsweise das Gehäuse 110 derart evakuiert, dass sich im Wesentlichen ein Vakuum als Atmosphäre im Gehäuseinneren einstellt, ist beim Schritt 340 ein elektrischer Strom als Spitzenwert zu erwarten, der nahezu im Bereich der angelegten Spannung der Hochspannungsquelle 210 geteilt durch den Widerstand 220 liegt (gemäß dem Ohmschen Gesetz I = U/R). Für den Fachmann ist es selbstredend, dass sich aufgrund der vielen Koronaentladungen kein konstanter elektrischer Strom einstellt. Es handelt sich vielmehr um Stromimpulse mit Stromspitzen.If, for example, in step 310 the housing 110 is evacuated in such a way that essentially a vacuum is created as the atmosphere inside the housing, an electric current is to be expected as a peak value in step 340, which is almost in the range of the applied voltage of the high-voltage source 210 divided by the resistance 220 (according to Ohm's law I = U/R). It goes without saying for a person skilled in the art that there is no constant electric current due to the large number of corona discharges. It is rather a question of current pulses with current peaks.

Das hierin beschriebene Verfahren kann alternativ beim Schritt 330 auch vorsehen, dass anstelle einer konstanten elektrischen Spannung eine sich zeitlich verändernde elektrische Spannung an den Elektroden 132, 136 angelegt wird. Beispielweise kann die an den Elektroden 132, 136 angelegte elektrische Spannung so lange erhöht werden, bis ein elektrischer Strom fließt. Damit kann die individuelle Durchbruchspannung der im Gehäuse 110 vorliegenden Atmosphäre ermittelt werden und somit auf den Grad der Dichtheit geschlossen werden.As an alternative, the method described here can also provide, in step 330, that instead of a constant electrical voltage, an electrical voltage that varies over time is applied to the electrodes 132, 136. For example, the electrical voltage applied to the electrodes 132, 136 can be increased until an electrical current flows. The individual breakdown voltage of the atmosphere present in the housing 110 can thus be determined and the degree of tightness can thus be inferred.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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Claims

Housing device (100), comprising: - a housing (110), which is formed from a first housing element (112) and a second housing element (114) connected thereto in a sealing manner, wherein at least one electronic component (120) is arranged in the housing (110), the interior of the housing being conditioned in this way is that the atmosphere inside the housing (110) has a first dielectric strength which differs from a second dielectric strength of the atmosphere outside the housing (110), - a first electrode (132) arranged in the housing (110) which can be electrically controlled from the outside via a first line (133) which is routed in a sealing manner through the housing (110), and - A second electrode (136) arranged in the housing (110) and spaced from the first electrode (132) by a predetermined distance (130), the first electrode (132) and the second electrode (136) having an electrical Voltage can be applied that is based on an electric current between the electrodes (132, 136) forming via the atmosphere located in between, the tightness of the housing (110) can be determined.

Housing device (100) after claim 1 , the second electrode (136) being electrically controllable from the outside via a second line (137) which is guided in a sealing manner through the housing (100).

Housing device (100) after claim 1 , wherein the housing (110) comprises an at least partially electrically conductive material.

Housing device (100) after claim 3 , wherein the second electrode (136) is electrically connected to the electrically conductive material of the housing (110) and/or an electrical ground of the electronic component (120).

Housing device (100) according to any one of the preceding claims, wherein the first housing member (112) is formed at least partially from an insulating plate-shaped substrate, wherein the electronic component (120), the first electrode (132) and the second electrode (136) are each arranged on one side of the plate-shaped substrate, wherein the plate-shaped substrate has at least one through hole (111, 113) through which at least the first line (133) for driving the first electrode (132) extends.

Housing device (100) after claim 5 , wherein the second housing member (114) is cup-shaped and is placed on the disc-shaped substrate.

The packaging device (100) according to any one of the preceding claims, wherein the predetermined distance (130) between the first electrode (132) and the second electrode (136) is in a range between about 1 µm and about 1,000 µm, preferably in a range between about 10 µm and about 500 µm.

A housing device (100) according to any one of the preceding claims, further comprising: - A control unit which is designed to electrically control the first electrode (132) and/or second electrode (136) and to check the tightness of the housing (110).

Method for checking the tightness of a housing (110), which is formed from a first housing element (112) and a second housing element (114) connected thereto in a sealing manner, wherein at least one electronic component (120) is arranged in the housing (110), wherein A first electrode (132) is arranged in the housing (110), which can be electrically controlled from the outside via a first line (133) which is routed in a sealed manner through the housing (110), and a second electrode (136) which is connected to the first electrode ( 132) is spaced a predetermined distance (130), the method comprising: - conditioning the interior of the housing in such a way that the atmosphere inside the housing (110) has a first dielectric strength which differs from a second dielectric strength of the atmosphere outside the housing (110), - sealing of the housing (110), - applying an electrical voltage between the first electrode (132) and the second electrode (136), - detecting an electrical current flowing between the first electrode (132) and second electrode (136) via the atmosphere located therebetween, and - determining a leaky housing (110) if the determined electrical current deviates from a predetermined current threshold value by more than a predetermined deviation current threshold value.

procedure after claim 9 , wherein the application of an electrical voltage comprises: - applying a first electrical voltage between the first electrode (132) and the second electrode (136), - continuously increasing the first electrical voltage between the first electrode (132) and the second electrode (136 ) to a second electrical voltage which is greater than the first electrical voltage, the second electrical voltage being selected in such a way that a corona discharge occurs between the first electrode before this second electrical voltage is reached (132) and the second electrode (136) is to be expected in the atmosphere present in the housing and consequently an electric current can be determined between the first electrode (132) and second electrode (136) via the atmosphere located between them.

Procedure according to one of claims 9 and 10 , a leaking housing (110) being determined if the electric current determined at the applied voltage deviates from an electric current that is expected for a tight housing by a factor of more than 10.