WO2021115816A1 - Vorrichtung zur durchführung einer dichtigkeitsprüfung eines elektrischen bauteils - Google Patents

Vorrichtung zur durchführung einer dichtigkeitsprüfung eines elektrischen bauteils Download PDF

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WO2021115816A1
WO2021115816A1 PCT/EP2020/083878 EP2020083878W WO2021115816A1 WO 2021115816 A1 WO2021115816 A1 WO 2021115816A1 EP 2020083878 W EP2020083878 W EP 2020083878W WO 2021115816 A1 WO2021115816 A1 WO 2021115816A1
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electrical component
control unit
test
integrated
gas sensor
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PCT/EP2020/083878
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English (en)
French (fr)
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Ralf Herrmann
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Robert Bosch Gmbh
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
    • G01M3/22Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators
    • G01M3/226Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for containers, e.g. radiators
    • G01M3/229Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for containers, e.g. radiators removably mounted in a test cell

Definitions

  • the invention relates to a device for performing a leak test on an electrical component, having at least one control unit, a gas sensor connected to the control unit.
  • the invention also relates to a method for carrying out a leak test, an electrical component and a method for producing an electrical component.
  • housings of electronic components In order to ensure trouble-free function in vehicles, housings of electronic components, in particular of control units, are usually sealed against the ingress of liquid media by a large number of measures.
  • the object on which the invention is based can be seen in proposing a device and a method for non-destructive leak testing of electronic components without the use of a pressure compensation element.
  • a device for performing a leak test on an electrical component has at least one control unit and a gas sensor connected to the control unit.
  • Gases emerging from the electrical component can be measured by the gas sensor.
  • the measurement data determined by the gas sensor can be received and evaluated by the control unit.
  • the gases emerging from the electrical component can be formed passively by an integrated volatile substance or actively by specifically causing heating in the electrical component.
  • a gas which is produced by an evaporating volatile substance and escapes from a housing of the electrical component can be determined by the gas sensor.
  • heating and electrical contacting of the electrical component can be dispensed with.
  • a mating connector can be used to seal a component-side socket. Electrical contacting of contacts of the electrical component can be dispensed with when an integrated volatile substance is used.
  • an electrical component has at least one integrated electrical component and at least one plug which is connected to the integrated electrical component, the plug being connectable to a test device according to the invention for carrying out a leak test.
  • the electrical component can have a reservoir with a volatile substance that can be introduced into the housing. The gas resulting from the evaporation of the volatile substance can be used to test for leaks in a manner analogous to active gas generation by heating.
  • the electrical component can be, for example, a fluid-tight sealed or closed component.
  • the electrical component can be designed as a printed circuit board which is arranged in a housing.
  • the electrical component can be designed as a control device.
  • the electrical component can be an encapsulated printed circuit board, a sensor, an electric motor or a module made up of an electric motor and a printed circuit board, which are designed to be fluid-tight.
  • the electrical component can be activated at least in certain areas or individual components of the electrical component and heated by the activation.
  • the electrical connection can be established by an automatic mechanism which triggers as soon as an electrical component, in particular a control device, can be recognized by a sensor unit in an effective area of the test device.
  • the mating connector can be automatically connected to the plug or the socket of the electrical component and the device can be implemented in a manufacturing process for the electrical component.
  • the brand-new components can separate gases or organic substances that can be registered by a chemical sensor or a gas sensor.
  • the gas sensor can be at a distance during the energization of the electrical component or next to sealing points of the electronic component to be tested.
  • both individual components such as electromagnetic assemblies and areas such as an area of a printed circuit board can be heated by the power supply.
  • the heating can be controlled via the control unit.
  • the power can preferably be supplied over a defined period of time. This enables a precise leak test integrated into the manufacturing process, which also reduces risk by reliably excluding damage to the electrical component.
  • the device has a mating connector which is electrically connected to the control unit and which is configured to connect the electrical component to the control unit in a current-carrying manner, the electrical component being electrically contactable by the control unit via the mating connector and at least partially heated by a current flow is.
  • the electrical component can be connected to the control unit via the mating connector, so that the control unit can initiate heating of the electrical component in certain areas. This step can be automated, for example, and integrated into a manufacturing process.
  • the mating connector can serve to seal a component-side socket.
  • the gas sensor and the mating connector can be provided in large numbers in order to be able to carry out a simultaneous test of several electrical components.
  • the device has a test bell and a support surface for forming a vacuum-filled test volume, the test bell being connected to a vacuum pump via a supply line.
  • the support surface can consist, for example, of a moldable or sealing material, such as an elastomer, or be coated with such a material.
  • the support surface can have a larger area than a base area of the test bell.
  • the support surface can have an embossing that can be connected to the test bell in a form-fitting manner and functions as an additional seal to the edge of the test bell.
  • the end of the test bell can have a sealing edge or a circumferential sealing lip.
  • the at least one electrical component can be attached to the test bell or to the support surface.
  • the insertion of the electrical component onto the support surface, the pushing of the test bell over the electrical component and the current-carrying connection of the mating connector to the connector can be implemented in the form of an automatic process. This measure enables the leak test to be seamlessly integrated into series production of the electrical component.
  • the generation of a vacuum by the vacuum pump in the volume formed by the test bell allows the gases that are generated by the heating of the electrical component and exiting the component to be reliably and quickly extracted from the control unit and detected by the gas sensor.
  • the vacuum pump connected to the test bell ensures that the organic substances from possible leaks can be transported quickly to the gas sensor. This can speed up the test procedure.
  • the gas sensor is arranged in a region of the supply line.
  • the concentration of organic substances released from the interior of the electronic component to an external environment or into the test volume of the test bell can be measured by means of the gas sensor within the test bell, in the supply air duct or the supply line and / or in an exhaust air duct of the vacuum pump.
  • the gas sensor can, for example, be one that detects several substances Solid-state sensor or a suitable VOC sensor. If the measurement data received by the control unit exceeds a limit value, a leak in the electrical component can be detected.
  • a spring-damped receiving unit for receiving an electrical component is arranged on the support surface.
  • the spring-damped receiving unit can be placed directly on the support surface.
  • the receiving surface can have a sealed opening through which the spring-damped receiving unit can be inserted.
  • the support surface preferably forms a form-fitting and vacuum-tight connection with the receiving unit.
  • the spring-damped receptacle enables the electrical component to be compensated for tolerances when the test bell is opened or the electrical component is inserted into the test volume.
  • reliable electrical contact between the mating connector and the socket or the connector of the component can be achieved in this way while the test bell is simultaneously sealed off from the support surface.
  • the mating connector can be connected in a fluid-tight manner to the connector or the socket of the electrical component.
  • these leaks can falsify the testing process.
  • a sealing element over the mating connector of the device and the connector of the electrical component, for example, or by arranging sealing rings on the mating connector, this area can be excluded from testing the concentration of organic compounds from the test volume of the test bell.
  • a method for performing a leak test of at least one electrical component is proposed. The component is positioned on a support surface and is connected to a control unit via a mating connector.
  • the control unit initiates at least regional heating of the electrical component, gas measurement being carried out by a sensor during or after the at least regional heating of the electrical component.
  • new electronic and electromechanical assemblies which are mostly made of plastic and synthetic resin, such as the basic material of electronic circuit boards, solder stop lacquer, insulation lacquer coating of copper wire, and the like, release characteristic organic compounds when operated when new when they are heated.
  • Short-term but sufficiently high energization of the electrical component or of internal components or components of the component can result in such short-term heating and the release of gases which can be detected by the gas sensor.
  • the gas formed from the electrical component is sucked out of the test volume of the test bell by the vacuum and registered by the gas sensor.
  • the method can be integrated into an existing manufacturing process of the electrical component and in particular enables components or control devices without pressure compensation elements to be tested for leaks without their housing or shell being damaged during the test.
  • a test program for the electrical component is triggered by the control unit.
  • the test program can be integrated in the electrical component.
  • the control unit can initiate the component-internal test program. This can be achieved, for example, by a test-specific control method in which, for example, a electromechanical actuator does not generate any mechanical power during the test, so that the electrical power consumed contributes completely to the heating.
  • Such a control can take place, for example, in the test process by means of PWM coding or LIN coding.
  • a test-specific control method stored in the electrical component can be activated which, for example, prevents commutation of an electrical motor configured as part of the electrical component and thus leads to a brief energization of only one motor phase.
  • control unit in the electrical component in particular in at least one integrated electrical component, causes a controlled short circuit or a current pulse for at least regional heating of the electrical component.
  • control unit in the electrical component causes a controlled short circuit or a current pulse for at least regional heating of the electrical component.
  • suitable electronic or electromechanical components such as resistors, power semiconductors or motor windings, can be heated by means of a brief, sufficiently high current.
  • a conductor track section is overheated in a controlled manner by the control unit by at least regionally heating the electrical component. If the integrated test program does not achieve a sufficiently rapid release of the organic substances, alternatively or additionally in the design of the printed circuit board of the electrical component, a conductor track section can be specifically formed at an uncritical point between a live line and, for example, a ground line or a live line and, for example, a capacitor become.
  • the conductor track section can preferably have such a low current-carrying capacity that it burns through when the electrical component is first started up and vaporizes the previously applied solder resist.
  • the conductor track section can be arranged at any point on a circuit board of the component.
  • the conductor track section serves as a predetermined breaking point, which enables gases to be released quickly.
  • connection of the conductor track section to the capacitor thus offers greater security against an undesired, permanent leakage current via the predetermined breaking point in comparison to a pure ground connection of the conductor track section.
  • the electrical component has an integrated test program for activating at least regional heating of the at least one electrical component.
  • the integrated test program is preferably stored in a memory unit integrated in the electrical component.
  • a method for producing a component is provided. At least one circuit board is arranged in a fluid-tight manner in a housing, a volatile substance being introduced onto the circuit board and / or into the housing before the circuit board is arranged in a fluid-tight manner in the housing.
  • the introduction of the volatile substance can cause leaks in the sealing of the housing or in the housing can be detected when the volatile substance evaporates and the electrical component releases measurable gases to an environment through a sensor.
  • a small amount of the volatile substance such as an alcohol, of a few milliliters can be introduced into the housing.
  • the volatile substance can preferably be harmless to the circuit board and the housing.
  • the volatile substance can evaporate at room temperature and can thus be determined by the gas sensor if there is a leak in the housing.
  • the manufacturing process eliminates the need for heating the component and making electrical contact with the control unit.
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of a device for
  • FIG. 2 shows a schematic flow diagram to illustrate a method for performing a leak test on an electrical component.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of a device 1 for performing a leak test on an electrical component 2 according to one embodiment.
  • the electrical component 2 is designed, for example, as a control device 4 with an integrated pump motor 6 of a coolant pump.
  • the electrical component 2 has an integrated circuit board 8, which is introduced in a fluid-tight manner in a housing 10 of the electrical component 2.
  • the electrical component 2 is spring-mounted in a receptacle 14 by a spring 12.
  • the receptacle 14 is connected to a support surface 16 of the device 1.
  • the support surface 16 is made of an elastomer or a rubber and can thus interact with a test bell 18 in a fluid-tight manner.
  • the test bell 18 is positioned on the support surface 16 and forms a test volume V.
  • the test bell 18 has a supply line 20 which is connected to a vacuum pump 22. By activating the vacuum pump 22, a vacuum can be formed in the test volume V and gases emerging from the electrical component 2 can be sucked off.
  • the gas sensor 24 is coupled to a control unit 26.
  • a gas sensor 24 can also be arranged in an exhaust air line (not shown) of the vacuum pump 22.
  • the control unit 26 can receive and evaluate the measurement data from the gas sensor 24.
  • the electrical component 2 has a plug 3 or a socket.
  • a mating connector 28 of the device 1 can be connected to the connector 3 in order to establish an electrical connection to the electrical component 2.
  • the mating connector 3 is also connected to the control unit 26, as a result of which the control unit 26 can apply current to the electrical component 2 in a targeted manner in order to achieve at least partial heating of the pump motor 6 and / or the circuit board 8.
  • Gases emerging from the electrical component 2 can be measured by the gas sensor 24.
  • An evaluation of the measurement data of the gas sensor 24 by the Control unit 26 can certify a successful leak test or a failed leak test.
  • an integrated memory unit 11 can be arranged on the printed circuit board 8 in order to execute a test program.
  • an electrical component 9, such as a conductor track section 9, can be arranged as a predetermined breaking point on the printed circuit board 8 in order to enable a rapid release of gas for the purpose of leak testing.
  • FIG. 2 shows a schematic flow chart to illustrate a method 30 for performing a leak test on an electrical component 2.
  • the component 2 is positioned on a support surface 16 or a receptacle 14.
  • a current-carrying connection between the mating connector 28 and the connector 3 of the component 2 can be established 34.
  • step 36 at least regional heating of the electrical component 2 is initiated by the control unit 26, gas measurement 38 being carried out by the gas sensor 24 during or after the at least regional heating of the electrical component 2.

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Abstract

Offenbart ist eine Vorrichtung zur Durchführung einer Dichtigkeitsprüfung eines elektrischen Bauteils, ausweisend mindestens eine Steuereinheit, einen mit der Steuereinheit verbundenen Gassensor, wobei aus dem elektrischen Bauteil austretende Gase durch den Gassensor messbar sind. Des Weiteren sind ein Verfahren zum Durchführen einer Dichtigkeitsprüfung, ein elektrisches Bauteil, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Bauteils offenbart.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung zur Durchführung einer Dichtigkeitsprüfung eines elektrischen
Bauteils
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung einer Dichtigkeitsprüfung eines elektrischen Bauteils, ausweisend mindestens eine Steuereinheit, einen mit der Steuereinheit verbundenen Gassensor. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Durchführen einer Dichtigkeitsprüfung, ein elektrisches Bauteil sowie ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Bauteils.
Stand der Technik
Um eine störungsfreie Funktion in Fahrzeugen zu gewährleisten, sind Gehäuse von elektronischen Bauteilen, insbesondere von Steuergeräten, üblicherweise durch eine Vielzahl von Maßnahmen gegen das Eindringen flüssiger Medien abgedichtet.
Ein Eindringen von flüssigen, insbesondere korrosiven Medien, in elektronische Bauteile kann jedoch in einem Kurzschluss und in einer Brandgefahr resultieren.
Zum Gewährleisten der Dichtigkeit sind Dichtigkeitsprüfungen bei der Fertigung von Steuergeräten bekannt, welche den Einsatz von Druckausgleichselementen voraussetzen. Derartige Druckausgleichselemente bestehen aus semipermeablen Membranen und sind in Gehäusen der Steuergeräte integriert. Der Einsatz von Druckausgleichselementen ist jedoch nachteilig im Hinblick auf die Robustheit eines Gehäuses und somit auch im Hinblick auf eine sichere Verwendung des Steuergerätes. Aufgrund dessen wird häufig auf den Einsatz von Druckausgleichselementen bei der Fertigung der Steuergeräte und deren Gehäuse verzichtet. Offenbarung der Erfindung
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann darin gesehen werden, eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine zerstörungsfreie Dichtigkeitsprüfung von elektronischen Bauteilen ohne den Einsatz eines Druckausgleichselementes vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Durchführung einer Dichtigkeitsprüfung eines elektrischen Bauteils bereitgestellt. Die Vorrichtung weist mindestens eine Steuereinheit und einen mit der Steuereinheit verbundenen Gassensor auf.
Aus dem elektrischen Bauteil austretende Gase sind durch den Gassensor messbar. Hierzu können die vom Gassensor ermittelten Messdaten von der Steuereinheit empfangen und ausgewertet werden. Die aus dem elektrischen Bauteil austretenden Gase können passiv durch eine integrierte flüchtige Substanz oder aktiv durch ein gezieltes Verursachen einer Erwärmung im elektrischen Bauteil gebildet werden.
Gemäß einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung kann ein Gas, welches durch eine verdunstende flüchtige Substanz entsteht und aus einem Gehäuse des elektrischen Bauteils entweicht, durch den Gassensor ermittelt werden. Hierbei können ein Erhitzen und ein elektrisches Kontaktieren des elektrischen Bauteils entfallen. Hierbei kann ein Gegenstecker zum Abdichten einer bauteilseitigen Buchse verwendet werden. Eine elektrische Kontaktierung von Kontakten des elektrischen Bauteils kann bei einem Einsatz von einer integrierten flüchtigen Substanz entfallen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein elektrisches Bauteil bereitgestellt. Das elektrische Bauteil weist mindestens eine integrierte elektrische Komponente und mindestens einen Stecker auf, welcher mit der integrierten elektrischen Komponente verbunden ist, wobei der Stecker mit einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zum Durchführen einer Dichtigkeitsprüfung stromführend verbindbar ist. Alternativ kann das elektrische Bauteil ein in das Gehäuse einbringbares Reservoir mit einer flüchtigen Substanz aufweisen. Das durch ein Verdunsten der flüchtigen Substanz resultierendes Gas kann analog zu einer aktiven Gaserzeugung durch Erhitzen zur Dichtigkeitsprüfung herangezogen werden.
Das elektrische Bauteil kann beispielsweise eine fluiddicht versiegelte oder verschlossene Komponente sein. Beispielsweise kann das elektrische Bauteil als eine Leiterplatine ausgestaltet sein, welche in einem Gehäuse angeordnet ist. Insbesondere kann das elektrische Bauteil als ein Steuergerät ausgestaltet sein.
Beispielsweise kann das elektrische Bauteil als eine vergossene Leiterplatte, ein Sensor, ein Elektromotor oder ein Modul aus einem Elektromotor und einer Leiterplatte sein, welche fluiddicht ausgestaltet sind.
Durch die elektrische Verbindung des Gegensteckers der Vorrichtung mit dem Stecker des zu prüfenden elektrischen Bauteils kann das elektrische Bauteil zumindest bereichsweise bzw. einzelne Komponenten des elektrischen Bauteils aktiviert und durch die Aktivierung erhitzt werden.
Die elektrische Verbindung kann hierbei durch einen automatischen Mechanismus hergestellt werden, der auslöst sobald ein elektrisches Bauteil, insbesondere ein Steuergerät von einer Sensoreinheit in einem Wirkbereich der Prüfvorrichtung erkennbar ist. Hierdurch kann ein automatisiertes Anschließen des Gegensteckers mit dem Stecker bzw. der Buchse des elektrischen Bauteils realisiert werden und eine Implementierung der Vorrichtung in einen Herstellungsprozess des elektrischen Bauteils erfolgen.
Durch die Erwärmung können die werksneuen Komponenten Gase bzw. organische Substanzen aussondern, die von einem chemischen Sensor oder einem Gassensor registriert werden können. Der Gassensor kann je nach Sensitivität während der Bestromung des elektrischen Bauteils in einem Abstand oder neben Dichtstellen des zu prüfenden elektronischen Bauteils angeordnet werden.
Bei der Erwärmung können sowohl einzelne Komponenten wie beispielsweise elektromagnetische Baugruppen, als auch Bereiche wie beispielsweise ein Bereich einer Leiterplatine durch die Stromzufuhr erhitzt werden. Die Erhitzung kann dabei über die Steuereinheit kontrollierbar sein. Vorzugsweise kann die Stromzufuhr über eine definierte Zeitspanne erfolgen. Hierdurch wird eine in den Fertigungsprozess integrierte und präzise Dichtheitsprüfung ermöglicht, welche zudem eine Risikoreduzierung durch den zuverlässigen Ausschluss einer Beschädigung des elektrischen Bauteils erzielt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung einen mit der Steuereinheit elektrisch verbundenen Gegenstecker auf, welcher dazu eingerichtet ist, das elektrische Bauteil stromführend mit der Steuereinheit zu verbinden, wobei das elektrische Bauteil durch die Steuereinheit über den Gegenstecker elektrisch kontaktierbar und zumindest bereichsweise durch einen Stromfluss aufheizbar ist. Durch diese Maßnahme kann das elektrische Bauteil über den Gegenstecker mit der Steuereinheit verbunden werden, sodass eine bereichsweise Erhitzung des elektrischen Bauteils durch die Steuereinheit einleitbar ist. Dieser Schritt kann beispielsweise automatisiert erfolgen und in einen Fertigungsprozess integriert sein.
Je nach Ausgestaltung der Vorrichtung kann der Gegenstecker zum Abdichten einer bauteilseitigen Buchse dienen.
Alternativ oder zusätzlich können der Gassensor und der Gegenstecker in einer Vielzahl vorgesehen sein, um eine gleichzeitige Prüfung von mehreren elektrischen Bauteilen vorzunehmen zu können.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung eine Prüfglocke und eine Auflagefläche zum Ausbilden eines vakuumgefüllten Prüfvolumens auf, wobei die Prüfglocke über eine Zuleitung mit einer Vakuumpumpe verbunden ist. Die Auflagefläche kann beispielsweise aus einem formbaren bzw. abdichtenden Material, wie beispielsweise einem Elastomer, bestehen oder mit einem derartigen Material beschichtet sein. Die Auflagefläche kann eine größere Fläche als eine Grundfläche der Prüfglocke aufweisen. Zusätzlich kann die Auflagefläche eine Prägung aufweisen, die mit der Prüfglocke formschlüssig verbindbar ist und als eine zusätzliche Dichtung zum Rand der Prüfglocke fungiert.
Bei einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung kann die Prüfglocke endseitig einen Dichtungsrand bzw. eine umlaufende Dichtungslippe aufweisen.
Das mindestens eine elektrische Bauteil kann an der Prüfglocke oder an der Auflagefläche befestigt werden. Das Einsetzen des elektrischen Bauteils auf die Auflagefläche, das Aufstülpen der Prüfglocke über das elektrische Bauteil und die stromführende Verbindung des Gegensteckers mit dem Stecker, kann dabei in Form eines automatischen Vorgangs realisiert sein. Diese Maßnahme ermöglicht eine lückenlose Integration der Dichtigkeitsprüfung in eine Serienfertigung des elektrischen Bauteils.
Durch die Erzeugung eines Vakuums durch die Vakuumpumpe in dem durch die Prüfglocke ausgebildeten Volumen können die durch die Erhitzung der elektrischen Komponente entstehenden und aus dem Bauteil austretenden Gase zuverlässig und schnell aus dem Steuergerät abgezogen und durch den Gassensor detektiert werden. Durch die an der Prüfglocke angeschlossene Vakuumpumpe kann ein schneller Transport der organischen Substanzen aus möglichen Leckagen an den Gassensor sichergestellt werden. Hierdurch kann das Prüfverfahren beschleunigt werden.
Nach einerweiteren Aufführungsform ist der Gassensor in einem Bereich der Zuleitung angeordnet. Dabei kann innerhalb der Prüfglocke, im Zuluftkanal bzw. der Zuleitung und/oder in einem Abluftkanal der Vakuumpumpe, die Konzentration von aus dem Innenraum des elektronischen Bauteils an eine äußere Umgebung bzw. in das Prüfvolumen der Prüfglocke abgegebene organischen Substanzen mittels des Gassensors gemessen werden. Der Gassensor kann beispielsweise ein mehrere Substanzen detektierender Festkörpersensor oder ein geeigneter VOC-Sensor sein. Bei einem Überschreiten eines Grenzwertes der durch die Steuereinheit empfangenen Messdaten kann eine Leckage im elektrischen Bauteil nachgewiesen werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist auf der Auflagefläche eine federgedämpfte Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen eines elektrischen Bauteils angeordnet. Dabei kann die federgedämpfte Aufnahmeeinheit direkt auf der Auflagefläche platziert sein.
Alternativ kann die Aufnahmefläche eine abgedichtete Öffnung aufweisen, durch welche die federgedämpfte Aufnahmeeinheit eingeführt werden kann. Vorzugsweise geht die Auflagefläche dabei eine formschlüssige und vakuumdichte Verbindung mit der Aufnahmeeinheit ein.
Die federgedämpfte Aufnahme ermöglicht einen Toleranzausgleich des elektrischen Bauteils bei einem Aufstülpen der Prüfglocke bzw. einem Einführen des elektrischen Bauteils in das Prüfvolumen. Des Weiteren kann hierdurch eine sichere elektrische Kontaktierung des Gegensteckers zur Buchse bzw. dem Stecker des Bauteils bei einer gleichzeitigen Abdichtung der Prüfglocke zu der Auflagefläche erzielt werden.
Nach einer weiteren Aufführungsform ist der Gegenstecker fluiddicht mit dem Stecker bzw. der Buchse des elektrischen Bauteils verbindbar. Häufig treten zwischen Grenzfläche von Metalleinlegern der Buchse und einer Kunststoffumspritzung der Buchse des elektrischen Bauteils Leckagen auf, die in der späteren Anwendung wegen den Dichtungselementen eines Gegensteckers beispielsweise in einem Fahrzeug unschädlich sind. Diese Leckagen können jedoch den Prüfprozess verfälschen. Durch beispielsweise ein Überstülpen eines Dichtelements über den Gegenstecker der Vorrichtung und den Stecker des elektrischen Bauteils oder durch Anordnen von Dichtungsringen am Gegenstecker kann dieser Bereich von der Prüfung der Konzentration organischer Verbindungen aus dem Prüfvolumen der Prüfglocke ausgeschlossen werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Durchführen einer Dichtigkeitsprüfung von mindestens einem elektrischen Bauteil vorgeschlagen. Das Bauteil wird auf einer Auflagefläche positioniert und wird stromführend über einem Gegenstecker mit einer Steuereinheit verbunden.
Durch die Steuereinheit wird zumindest eine bereichsweise Erhitzung des elektrischen Bauteils eingeleitet, wobei während oder nach der zumindest bereichsweisen Erhitzung des elektrischen Bauteils eine Gasmessung durch einen Sensor durchgeführt wird.
Insbesondere neue elektronische und elektromechanische Baugruppen die zumeist aus Kunststoff und Kunstharz gefertigt werden, wie beispielsweise das Grundmaterial elektronischer Leiterplatten, Lotstopp-Lack, Isolationslackierung von Kupferdraht, und dergleichen, setzen bei einem Betrieb im Neuzustand bei einer Erwärmung charakteristische organische Verbindungen frei. Durch kurzzeitige aber hinreichend hohe Bestromung des elektrischen Bauteils oder von internen Komponenten bzw. Bauelementen des Bauteils kann eine derartige kurzzeitige Erwärmung erfolgen und ein Freisetzen von Gasen erzwungen werden, welche durch den Gassensor detektierbar sind.
Weist das elektrische Bauteil eine oder mehrere Leckagen in seinem Gehäuse auf, so wird das gebildete Gas aus dem elektrischen Bauteil durch das Vakuum aus dem Prüfvolumen der Prüfglocke gesogen und dem Gassensor registriert.
Das Verfahren kann dabei in einen bestehenden Fertigungsprozess des elektrischen Bauteils integriert werden und ermöglicht es insbesondere Bauteile bzw. Steuergeräte ohne Druckausgleichselemente auf ihre Dichtheit zu prüfen, ohne dass deren Gehäuse oder Hülle bei der Prüfung beschädigt wird.
Bei einer Ausführungsform wird ein Prüfprogramm des elektrischen Bauteils durch die Steuereinheit ausgelöst. Das Prüfprogramm kann im elektrischen Bauteil integriert sein. Durch das elektrische Kontaktieren des Gegensteckers mit dem bauteilseitigen Stecker kann die Steuereinheit das bauteilinterne Prüfprogramm initiieren. Dies kann beispielsweise durch ein prüfspezifisches Ansteuerverfahren erreicht werden, bei dem beispielsweise ein elektromechanischer Aktor während der Prüfung keine mechanische Leistung erzeugt, so dass die aufgenommene elektrische Leistung vollständig zur Erwärmung beiträgt.
Eine derartige Ansteuerung kann beispielsweise im Prüfprozess durch eine PWM-Codierung oder eine LIN-Codierung erfolgen. Es kann ein im elektrischen Bauteil gespeichertes, prüfspezifisches Ansteuerverfahren aktiviert werden, welches beispielsweise eine Kommutierung eines als Teil des elektrischen Bauteils ausgestalteten elektrischen Motors verhindert und somit zur kurzzeitigen Bestromung von nur einer Motorphase führt.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird durch die Steuereinheit im elektrischen Bauteil, insbesondere in mindestens einer integrierten elektrischen Komponente, ein kontrollierter Kurzschluss oder ein Stromimpuls zur zumindest bereichsweisen Erhitzung des elektrischen Bauteils verursacht. Zur Erzielung eines hinreichend schnellen Konzentrationsanstieges der organischen Substanzen innerhalb des elektrischen Bauteils während der Dichtigkeitsprüfung kann eine oder mehrere geeigneten elektronische oder elektromechanische Komponenten, wie beispielsweise Widerstände, Leistungshalbleiter oder Motorwicklungen, mittels eines kurzzeitigen, hinreichend hohen Stromes erwärmt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird durch eine zumindest bereichsweise Erhitzung des elektrischen Bauteils ein Leiterbahnabschnitt durch die Steuereinheit kontrolliert überhitzt. Sollte durch das integrierte Prüfprogramm keine hinreichend schnelle Freisetzung der organischen Substanzen erzielbar sein, kann alternativ oder zusätzlich im Design der Leiterplatte des elektrischen Bauteils an einer unkritischen Stelle gezielt ein Leiterbahnabschnitt zwischen einer stromführenden Leitung und beispielsweise einer Masseleitung oder einer stromführenden Leitung und beispielsweise einem Kondensator ausgebildet werden. Der Leiterbahnabschnitt kann vorzugsweise eine derart geringe Stromtragfähigkeit aufweisen, dass er bei der ersten Inbetriebnahme des elektrischen Bauteils durchbrennt und den zuvor aufgebrachten Lotstopplack verdampft. Für die spätere Funktion des elektrischen Bauteils ist dieser Kurzschluss bzw. der Leiterbahnabschnitt ohne Bedeutung, da er auch im Fall einer nicht durchgeführten Dichtheitsprüfung bei der ersten Inbetriebnahme zerstört wird. Hierdurch kann eine schnelle und effiziente Freisetzung von organischen Substanzen eingeleitet werden, die eine beschleunigte Dichtigkeitsprüfung ermöglichen. Der Leiterbahnabschnitt kann an einer beliebigen Stelle auf einer Leiterplatte des Bauteils angeordnet sein. Insbesondere dient der Leiterbahnabschnitt als Sollbruchstelle, welche ein schnelles Freisetzen von Gasen ermöglicht.
Bei einer hinreichend kleinen Impedanz eines mit dem Leiterbahnabschnitt verbundenen Kondensators, können kurzzeitig hohe Ströme fließen. In einem Fehlerfall bzw. im Fall eines fehlerhaft nicht durchgebrannten Sollbruch- Leiterbahnabschnitts kann durch die Kombination mit einem Kondensator ein verbleibender Dauerstrom ausgeschlossen werden. Die Anbindung des Leiterbahnabschnitts an den Kondensator bietet somit eine höhere Sicherheit gegen einen unerwünschten, dauerhaften Leckage-Strom über die Sollbruchstelle im Vergleich zu einer reinen Masse-Anbindung des Leiterbahnabschnitts.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist das elektrische Bauteil ein integriertes Prüfprogramm zum Aktivieren einer zumindest bereichsweisen Erhitzung der zumindest einen elektrischen Komponente auf. Vorzugsweise ist das integrierte Prüfprogramm auf einer in dem elektrischen Bauteil integrierten Speichereinheit hinterlegt. Hierdurch können unterschiedliche Bauteile mit einer Prüfvorrichtung einer Dichtigkeitsprüfung unterzogen werden. Die Steuereinheit der Prüfvorrichtung kann lediglich eine einheitliche Initiierung des integrierten Prüfprogramms durchführen und das elektrische Bauteil mit ausreichender elektrischer Leistung versorgen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils bereitgestellt. Es wird mindestens eine Leiterplatte fluiddicht in einem Gehäuse angeordnet, wobei vor einem fluiddichten Anordnen der Leiterplatte im Gehäuse eine flüchtige Substanz auf die Leiterplatte und/oder in das Gehäuse eingebracht wird. Durch das Einbringen der flüchtigen Substanz können Undichtigkeiten bei der Abdichtung des Gehäuses oder im Gehäuse erkannt werden, wenn die flüchtige Substanz verdunstet und das elektrische Bauteil durch einen Sensor messbare Gase an ein Umfeld freigibt.
Beispielsweise kann eine geringe Menge der flüchtigen Substanz, wie beispielsweise eines Alkohols, von wenigen Millilitern in das Gehäuse eingebracht werden. Vorzugsweise kann die flüchtige Substanz unschädlich für die Leiterplatte und das Gehäuse sein.
Die flüchtige Substanz kann bereits bei Raumtemperatur verdampfen und somit bei Vorliegen einer Undichtigkeit im Gehäuse durch den Gassensor ermittelt werden. Durch das Herstellungsverfahren können ein Erhitzen des Bauteils und eine elektrische Kontaktierung durch die Steuereinheit entfallen.
Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur
Durchführung einer Dichtigkeitsprüfung gemäß einer Ausführungsform und
Fig. 2 ein schematisches Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Durchführen einer Dichtigkeitsprüfung von einem elektrischen Bauteil.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung 1 zur Durchführung einer Dichtigkeitsprüfung eines elektrischen Bauteils 2 gemäß einer Ausführungsform.
Das elektrische Bauteil 2 ist beispielhaft als ein Steuergerät 4 mit einem integrierten Pumpenmotor 6 einer Kühlmittelpumpe ausgestaltet. Das elektrische Bauteil 2 weist eine integrierte Leiterplatte 8 auf, welche in einem Gehäuse 10 des elektrischen Bauteils 2 fluiddicht eingebracht ist. Das elektrische Bauteil 2 ist durch eine Feder 12 federgelagert in einer Aufnahme 14 positioniert. Die Aufnahme 14 ist mit einer Auflagefläche 16 der Vorrichtung 1 verbunden.
Die Auflagefläche 16 ist aus einem Elastomer oder einem Gummi ausgestaltet und kann somit fluiddicht mit einer Prüfglocke 18 wechselwirken. Die Prüfglocke 18 ist hierzu auf der Auflagefläche 16 positioniert und bildet ein Prüfvolumen V aus.
Die Prüfglocke 18 weist eine Zuleitung 20 auf, welche mit einer Vakuumpumpe 22 verbunden ist. Durch ein Aktivieren der Vakuumpumpe 22 kann im Prüfvolumen V ein Vakuum ausgebildet und aus dem elektrischen Bauteil 2 austretende Gase abgesaugt werden.
In der Zuleitung 20 ist ein Gassensor 24 angeordnet, welcher die abgesaugten Gase analysieren kann. Hierzu ist der Gassensor 24 mit einer Steuereinheit 26 gekoppelt. Gemäß einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung kann ein Gassensor 24 auch in einer nicht dargestellten Abluftleitung der Vakuumpumpe 22 angeordnet sein.
Die Steuereinheit 26 kann die Messdaten des Gassensors 24 empfangen und auswerten.
Das elektrische Bauteil 2 weist einen Stecker 3 bzw. eine Buchse auf. An dem Stecker 3 kann ein Gegenstecker 28 der Vorrichtung 1 angeschlossen werden, um eine elektrische Verbindung zum elektrischen Bauteil 2 herzustellen.
Der Gegenstecker 3 ist ebenfalls mit der Steuereinheit 26 verbunden, wodurch die Steuereinheit 26 das elektrische Bauteil 2 gezielt mit Strom beaufschlagen kann um eine zumindest partielle Erwärmung des Pumpenmotors 6 und/oder der Leiterplatte 8 zu erzielen.
Aus dem elektrischen Bauteil 2 austretende Gase sind durch den Gassensor 24 messbar. Eine Auswertung der Messdaten des Gassensors 24 durch die Steuereinheit 26 kann eine erfolgreiche Dichtigkeitsprüfung oder eine fehlgeschlagene Dichtigkeitsprüfung bescheinigen.
Auf der Leiterplatte 8 kann beispielsweise eine integrierte Speichereinheit 11 angeordnet sein, um ein Prüfprogramm auszuführen. Des Weiteren kann auf der Leiterplatte 8 eine elektrische Komponente 9, wie beispielsweise ein Leiterbahnabschnitt 9, als Sollbruchstelle angeordnet sein, um eine schnelle Freisetzung von Gas zwecks Dichtigkeitsprüfung zu ermöglichen.
In der Figur 2 ist ein schematisches Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens 30 zum Durchführen einer Dichtigkeitsprüfung von einem elektrischen Bauteil 2 dargestellt.
In einem Schritt 32 wird das Bauteil 2 auf einer Auflagefläche 16 bzw. einer Aufnahme 14 positioniert.
Anschließend kann in einem Schritt 34 zeitgleich mit dem Überstülpen der Einrichtung 1 über das Bauteil 2 eine stromführende Verbindung des Gegensteckers 28 mit dem Stecker 3 des Bauteils 2 hergestellt 34 werden.
In einem weiteren Schritt 36 wird zumindest eine bereichsweise Erhitzung des elektrischen Bauteils 2 durch die Steuereinheit 26 eingeleitet, wobei während oder nach der zumindest bereichsweisen Erhitzung des elektrischen Bauteils 2 eine Gasmessung 38 durch den Gassensor 24 durchgeführt wird.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Durchführung einer Dichtigkeitsprüfung eines elektrischen Bauteils (2), ausweisend mindestens eine Steuereinheit (26), einen mit der Steuereinheit (26) verbundenen Gassensor (24), dadurch gekennzeichnet, dass aus dem elektrischen Bauteil (2) austretende Gase durch den Gassensor (24) messbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (1) einen mit der Steuereinheit (26) elektrisch verbundenen Gegenstecker (28) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, das elektrische Bauteil (2) stromführend mit der Steuereinheit (26) zu verbinden, wobei das elektrische Bauteil (2) durch die Steuereinheit (26) über den Gegenstecker (28) elektrisch kontaktierbar und zumindest bereichsweise durch einen Stromfluss aufheizbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung (1) eine Prüfglocke (18) und eine Auflagefläche (16) zum Ausbilden eines vakuumgefüllten Prüfvolumens (V) aufweist, wobei die Prüfglocke (18) über eine Zuleitung (20) mit einer Vakuumpumpe (22) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Gassensor (24) in einem Bereich der Zuleitung (20) und/oder einer Abluftleitung der Vakuumpumpe (22) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei auf der Auflagefläche (16) eine federgedämpfte Aufnahmeeinheit (16) zum Aufnehmen des elektrischen Bauteils (2) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Gegenstecker (28) fluiddicht mit einem Stecker (3) des elektrischen Bauteils (2) verbindbar ist.
7. Verfahren (30) zum Durchführen einer Dichtigkeitsprüfung von einem elektrischen Bauteil (2), wobei das elektrische Bauteil (2) auf einer Auflagefläche (16) positioniert wird und stromführend über einem Gegenstecker (28) mit einer Steuereinheit (26) verbunden wird, wobei durch die Steuereinheit (26) zumindest eine bereichsweise Erhitzung des elektrischen Bauteils (2) eingeleitet wird, wobei während oder nach der zumindest bereichsweisen Erhitzung des elektrischen Bauteils (2) eine Gasmessung durch einen Gassensor (24) durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein Prüfprogramm des elektrischen Bauteils (2) durch die Steuereinheit (26) ausgelöst wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei durch die Steuereinheit (26) im elektrischen Bauteil (2), insbesondere in mindestens einer integrierten elektrischen Komponente (6, 8), ein kontrollierter Kurzschluss oder ein Stromimpuls zur zumindest bereichsweisen Erhitzung des elektrischen Bauteils (2) verursacht wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei durch eine zumindest bereichsweise Erhitzung des elektrischen Bauteils (2) ein Leiterbahnabschnitt (9) durch die Steuereinheit (26) kontrolliert überhitzt wird.
11. Elektrisches Bauteil (2), aufweisend mindestens eine integrierte elektrische Komponente (6, 8, 9) und aufweisend einen Stecker (3), welcher mit der integrierten elektrischen Komponente (6, 8, 9) verbunden ist, wobei der Stecker (3) mit einer Prüfvorrichtung (1) zum Durchführen eines Verfahrens (30) nach einem der Ansprüche 7 bis 10 stromführend verbindbar ist.
12. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 11, wobei das elektrische Bauteil (2) ein integriertes Prüfprogramm zum Aktivieren einer zumindest bereichsweisen Erhitzung der zumindest einen elektrischen Komponente (6, 8, 9) aufweist, wobei das integrierte Prüfprogramm auf einer in dem elektrischen Bauteil (2) integrierten Speichereinheit (11) hinterlegt ist.
13. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Bauteils (2), wobei mindestens eine Leiterplatte (8) bereitgestellt und fluiddicht in einem Gehäuse (10) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem fluiddichten Anordnen der Leiterplatte (8) im Gehäuse (10) eine flüchtige Substanz auf die Leiterplatte (8) und/oder in das Gehäuse (10) eingebracht wird.
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