Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Durchführung für einen optischen Leiter in einem Gehäuseteil.

Entsprechende Durchführungen sind beispielsweise aus der EP 0 267 536 bekannt. Diese werden für hermetisch dichte Gehäuse von elektrooptischen oder optoelektronischen Bauelementen verwendet, um diese gegen äußere Umwelteinflüsse, z. B. Staub oder Nässe, zu schützen. Eine Ausführungsform des Standes der Technik ist in den Figuren 2a - 2d dargestellt. Figur 2 a zeigt eine Draufsicht auf ein Gehäuse mit einer entsprechenden Durchführung. Figur 2b ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Figur 2 a. Das Gehäuse besteht aus zwei Teilen 1 ,7. In einem Teil 1 ist die Durchführung für eine Glasfaser 3 angeordnet. Das Gehäuseteil 1 weist eine Stufenbohrung auf, in die die Glasfaser eingebracht worden ist. Zur Abdichtung wird die Glasfa- ser in der Stufenbohrung mit einem Klebstoff 4 verklebt. Gegebenenfalls kann ein Schutzschlauch 5 verwendet werden, welche in die Bohrung eingeklebt wird und in die die Glasfaser eingeklebt wird.

Die Durchführung muss insgesamt hermetisch dicht sein. Da die üblicherweise verwendeten Klebstoffe, wie z. B. Epoxykleber, eine gewisse Luft- und Wasserdampfdurchlässigkeit zeigen, muss die Bohrung entsprechend lang ausgeführt werden und mit möglichst geringem Querschnitt, so dass sich im verklebten Zustand eine möglichst lange Diffusionslänge bei möglichst kleinem Diffusionsquerschnitt für den Klebstoff ergibt. Insbesondere das Erfordernis der langen Diffusionslänge erfordert, dass das Gehäuseteil 1 eine Dicke aufweist, die mindestens der Diffu- sionslänge entspricht. In der Regel muss daher das Gehäuseteil nur wegen der notwendigen Diffusionslänge dicker als aus mechanischen Gründen notwendig ausgeführt werden, was zu erhöhten Materialkosten und vor allem höherem Platzbedarf der Komponente führt.

Die Gehäuseteile werden in der Regel mittels spanabhebender Verfahren aus dem Vollen gefer- tigt.

Grundsätzlich ist es gewünscht, das Gehäuseteil einfacher und vor allem preiswerter herzustellen. Eine Herstellung im Spritzgießverfahren ist jedoch nicht möglich, da sich Bohrungen mit ei- nem Aspektverhältnis größer als 5 für die geforderten geringen Querschnitte im Spritzgießverfahren nicht mit der geforderten Genauigkeit herstellen lassen.

Es ist auch bekannt, Gehäuseteile mittels Metallpulverspritzgießen herzustellen. Beim Metallpul- verspritzgießen wird zunächst ein spritzfähiges Granulat aus Metallpulver und Bindemitteln, meist organischen Bindemitteln, wie z. B. eine Kombination aus Wachsen und Kunststoffen, in einem genau definierten Volumenanteil gemischt.

Das so entstandene spritzfähige Granulat kann nun mit Hilfe des Spritzgießverfahrens in einen Formling umgewandelt werden.

Das Spritzgießen kann auf konventionellen Spritzgießmaschinen, wie sie beispielsweise aus der Kunststoffverarbeitung bekannt sind, durchgeführt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die derart hergestellten Grünlinge in Folge des hohen Volumenanteils an Kunststoff und in Abhän- gigkeit vom verwendeten Binder und dem Metallpulver um ca. 15 bis 20% größer sind als das zu erstellende Produkt. Dennoch weist der Grünling alle typischen geometrischen Merkmale des fertigen Bauteils auf.

Im Allgemeinen wird im nächsten Schritt dem Grünling ein Großteil des organischen Bindemittels, welches dem Metallpulver die spritzfähigen Eigenschaften verliehen hat, wieder entzogen. Der Restbindergehalt wird durch das sogenannte Entbindern auf ca. 2 bis 3% reduziert, der garantiert, dass der Formling noch eine gewisse Stabilität aufweist.

Im letzten Schritt werden die Bauteile bei Temperaturen wenig unterhalb deren Schmelztempera- tur (meist zwischen 1200°C und 1400°C) gesintert und erhalten dort ihre endgültige Größe. Das so gefertigte metallische Teil kann prinzipiell alle geometrischen Formen aufweisen, die mittels Spritzgießen herstellbar sind.

Doch auch mit diesem Verfahren ist es grundsätzlich nicht möglich, Durchgangsöffnungen mit den geforderten geringen Querschnitten und einem Aspektverhältnis von mehr als 5 zu erzeugen, die jedoch für eine hermetisch abdichtende Glasfaserdurchführung notwendig sind.

Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Durchführung für einen optischen Leiter in einem Gehäuse bereitzustellen, dass kostengünstig ist und es zudem erlaubt, die notwendigen Abmessungen des Gehäuseteils auf ein Minimum zu reduzieren. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Gehäuseteil mit Hilfe eines Sinterverfahrens, wie z.B. dem Metallpulverspritzgießen hergestellt wird, wobei zusätzlich vor dem Sintern eine Durchgangsöffnung in den Formling eingebracht wird, dass ein Rohr vor dem Sintern in die Durchgangsöffnung eingesteckt wird, so dass das Rohr zusammen mit dem Formling ge- sintert wird und wobei schließlich der optische Leiter, z. B. die Glasfaser nach dem Sintern durch das Rohr geführt wird.

Das Einbringen der Durchgangsöffnung kann entweder während des Spritzgießens oder nach dem Spritzgießen in einem separaten Arbeitsschritt erfolgen.

Die Durchgangsöffnung wird um etwa 10 bis 15% größer gewählt als der Rohraußendurchmesser, da sich die Durchgangsöffnung beim Sintern entsprechend verkleinert. Das Material, aus dem das Rohr hergestellt ist, ist auf das verwendete Metallpulver abzustimmen, so dass sich Rohr und Formling während des Sinterns metallurgisch verbinden.

Durch das beschriebene Verfahren können entsprechende Durchführungen in einfacher Weise hergestellt werden.

Bei den entsprechenden Durchführungen des Standes der Technik mussten die Durchgangsöff- nungen eine gewisse Mindesttiefe aufweisen, d. h. das Gehäuseteil musste eine gewisse Mindestdicke aufweisen, um beim Einkleben der Glasfaser in die Durchgangsöffnung eine Mindest- diffusionslänge zu erzielen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nur der optische Leiter nicht mehr in die Durchgangsöffnung eingebracht, sondern in das Rohr. Die entsprechende Diffusionslänge innerhalb des Klebstoffs muss daher nun innerhalb des Rohres bereitgestellt werden. Daher ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass ein Rohr verwendet wird, welches länger ist, als die Länge der Durchgangsöffnung und das derart in die Durchgangsöffnung eingesteckt wird, dass es zumindest auf einer Seite, vorzugsweise auf beiden Seiten, über die Durchgangsöffnung vorsteht. Die Dicke des Gehäuseteils wird nun erfindungsgemäß nicht mehr durch die notwendige Diffusionslänge festgelegt, sondern ausschließlich durch geometrische Anforderungen und Stabilitätsanforderungen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es daher nun möglich, entsprechende Durchführun- gen kostengünstig herzustellen, da das eigentliche Gehäuseteil mit dem üblichen Spritzgießverfahren hergestellt werden kann, wobei die Öffnung mit dem notwendigen Aspektverhältnis, zur Gewährleistung einer hermetisch abdichtenden Klebung, durch das Einstecken und darauffolgendes Einsintern eines Rohres in eine entsprechende Durchgangsöffnung bereitgestellt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Durchgangsöffnung als Stufendurchgangsöffnung eingebracht. Mit anderen Worten erweitert sich die Durchgangsöffnung in einer Richtung. Die Durchgangsöffnung hat somit einen Abschnitt mit kleinerem Querschnitt und einem Abschnitt mit größerem Querschnitt. Das Rohr ist derart dimensioniert, dass es einen Außendurchmesser hat, der etwas kleiner ist als der Durchmesser des Abschnittes mit kleinerem Durchmesser, so dass beim Sintern das Rohr sich mit dem Abschnitt mit kleinerem Durchmesser hermetisch dicht verbindet. Dadurch, dass ein weiterer Abschnitt der Durchgangsöffnung einen größeren Querschnitt aufweist, wird um das Rohr ein im Wesentlichen ringförmiger Raum gebildet, der beispielweise zur Erhöhung der Stabilität des Rohres ebenfalls mit Klebstoff ausgefüllt werden kann.

Alternativ ist es auch möglich, dass in den Formling vor dem Sintern eine Ausnehmung einge- bracht wird, wobei diese Ausnehmung entweder bereits während des Spritzgießens eingebracht werden kann, oder in einen nachfolgenden Arbeitsschritt erstellt werden kann, wobei die Durchgangsöffnung dann im Bereich der Ausnehmung eingebracht wird. Im Grunde genommen bildet sich dadurch ebenfalls eine Stufendurchgangsöffnung auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden mehr als eine Durchgangsöffnung im Bereich der Ausnehmung eingebracht, wobei jeweils ein Rohr in jede Durchgangsöffnung eingesteckt wird. Bei dieser Ausführungsform können daher gleich mehrere optische Leiter, wie z. B. Glasfasern, durch das Gehäuseteil geführt werden.

Das Rohr kann in einer bevorzugten Ausführungsform aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl bestehen. Besonders gute Ergebnisse wurden mit austenitischem Edelstahl 316L erzielt.

Das Rohr kann an zumindest einem Ende eine Aufbördelung aufweisen, d. h. das Rohr ist an zumindest einem Ende aufgeweitet, wodurch das Einfädeln des Lichtwellenleiters in das Rohr vereinfacht wird.

Von Vorteil ist es in diesem Fall weiterhin, wenn auch das Gehäuseteil eine sich korrespondierend erweiternde Durchgangsöffnung aufweist, so dass durch die entsprechende erweiterte Durchgangsöffnung der aufgebördelte Abschnitt des Rohres aufgenommen werden kann, so dass das Rohr mit der Durchgangsöffnung bündig abschließen kann. Die Aufbördelung bzw. die entsprechende Aufweitung der Durchgangsöffnung dienen dann als Positionierungsanschlag für das Rohr. In einer alternativen Ausführungsform wird das Rohr nach dem Sintern geknickt oder gebogen. Je nach gewünschtem Verlauf des Lichtwellenleiters kann es nämlich von Vorteil sein, wenn das Rohr bereits eine entsprechende Krümmung aufweist. Um das nachträgliche Verbiegen des Rohres zu Vereinfachen, kann das Gehäuseteil bereits mit einem entsprechenden Biegeklotz aus- gestattet sein, der am Besten bereits während des Spritzgießens mit ausgebildet wird.

Nach dem Durchführen des optischen Leiters durch das Rohr wird der optische Leiter am Besten im Rohr verklebt. Es hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, wenn die Beschichtung des optischen Leiters bzw. der Glasfaser, d.h. das sogenannte Primärcoating, abschnittsweise entfernt wird, so dass innerhalb des Rohres zumindest abschnittsweise die Glasfaser keine Beschichtung aufweist. Die Beschichtung wird im Allgemeinen durch PMMA (Polymethylmethacrylat) verwirklicht, welches jedoch zu einem gewissen Grad für Feuchte durchlässig ist. Durch das Entfernen der Beschichtung und das Einkleben der Glasfaser in das Rohr kann somit eine deutlich dichtere Durchführung der Glasfaser verwirklicht werden.

Um die Glasfaser sicher mit dem Gehäuseteil zu verbinden, ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass über das Rohr und den in das Rohr eingebrachten Lichtleiter ein Schutzschlauch aufgezogen wird. Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einiger bevorzugten Ausführungsformen sowie der zugehörigen Figuren. Es zeigen:

Figur 1 eine Schnittansicht einer schematischen Darstellung der Erfindung,

Figuren 2a bis 2d verschiedene Ansichten einer Ausführungsform des Standes der Technik, Figuren 3a bis 3c verschiedene Ansichten einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Figuren 4a bis 4c verschiedene Ansichten einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, Figuren 5a bis 5c verschiedene Ansichten einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Figuren 6a bis 6c verschiedene Ansichten einer vierten Ausführungsform der Erfindung,

Figuren 7 bis 9 verschiedene Ansichten einer fünften Ausführungsform der Erfindung.

In Figur 1 ist eine Schnittansicht einer schematischen Darstellung der Erfindung gezeigt. Das Gehäuseteil 1 wird im Spritzgießverfahren hergestellt. Dabei wird Metallpulver mit organischen Bindemitteln vermischt, um ein spritzfähiges Granulat zu erzeugen. Das Gehäuseteil 1 wird mit einer Durchgangsöffnung ausgebildet. Diese Durchgangsöffnung kann entweder während des Spritzgießvorgangs ausgebildet werden oder kann mittels eines separaten Bearbeitungsschrittes nachträglich eingebracht werden. In diese Durchgangsöffnung wird ein Metallrohr 2 eingesteckt. Dabei ist die Durchgangsöffnung im Gehäuseteil 1 zunächst etwa 10 bis 15% größer als der Au- ßendurchmesser des Metall roh res 2. Gehäuseteil 1 und Metallrohr 2 werden in einem weiteren Arbeitsschritt gesintert. Durch den Sintervorgang erleidet das Gehäuseteil 1 einen Volumenverlust. Die Durchgangsöffnung ist derart bemessen, dass durch den Volumenverlust die Durch- gangsöffnung nach dem Sintern eine feste Verbindung mit dem Metallrohr 2 eingeht. Durch den Sinterprozess kommt es somit zu einer metallurgischen und damit hermetisch dichten Verbindung zwischen Gehäuseteil 1 einerseits und Metallrohr 2 andererseits. Daher sind Gehäuseteil 1 und Metallrohr 2 aus Materialien gewählt, die eine solche metallurgische Verbindung ermöglichen. Durch das Metallrohr 2 kann nun ein optischer Leiter, z. B. eine Glasfaser 3 verführt werden. Glasfasern bestehen im Allgemeinen aus einem Kern und einer Ummantelung. Da die Ummante- lung häufig aus einem feuchtigkeitsdurchlässigem Material, z. B. PMMA, ist, wird bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform die Ummantelung der Glasfaser 3 abschnittsweise entfernt. Wie in der Figur 1 zu erkennen ist, hat die Glasfaser 3 innerhalb des Metallrohres 2 keine Ummantelung. Stattdessen wird ein Klebstoff 4 in das Metallrohr eingebracht. Die durch das Rohr 2 gebildete Durchgangsöffnung hat ein Aspektverhältnis, d. h. das Verhältnis aus der Länge des Rohres zur kleinsten lateralen Ausdehnung des von dem Rohr gebildeten Kanals, von größer als 4, vorzugsweise von größer als 8. Zum Schutz der Glasfaser kann ein Schutzschlauch 5 über das Rohr 2 geschoben werden, wie in Figur 1 dargestellt ist. Der Schutzschlauch 5 kann mit Hilfe eines Klebstoffes 6 am Gehäuseteil 1 festgeklebt werden.

Anhand der Figur 1 ist deutlich zu erkennen, dass durch das erfindungsgemäße Vorsehen eines Metallrohres 2 innerhalb eines Sinterteils 1 ein Durchgangskanal mit einem sehr großem Aspektverhältnis bereitgestellt werden kann, obgleich das Aspektverhältnis der im Sinterteil bereit gestellten Durchgangsöffnung so klein ist, dass das Sinterteil im Spritzgießverfahren hergestellt werden kann. In den Figuren 2a bis 2d sind verschiedene Ansichten einer Ausführungsform des Standes der Technik gezeigt, wie eingangs bereits beschrieben.

Figur 2a zeigt eine Draufsicht auf ein Gehäuse mit einer Durchführung für drei Glasfasern. Figur 2b zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von Figur 2a und Figur 2c zeigt eine Detailver- größerung von Figur 2b. Figur 2d zeigt eine perspektivische Ansicht. Das Gehäuse besteht aus 2 Gehäuseteilen 1 , 7. Ein Gehäuseteil 1 weist eine Durchgangsöffnung zur Durchführung einer Glasfaser 3 auf. Daher ist in dem Gehäuseteil 1 eine Durchgangsbohrung vorgesehen. In dieser Durchgangsbohrung wird die Glasfaser verklebt. Da die geeigneten Klebstoffe eine gewisse Durchlässigkeit gegenüber Luft und Wasser zeigen, ist es bei der Ausbildung der Durchführung wesentlich, dass ein großes Aspektverhältnis eingehalten wird. Wichtig ist, dass die Diffusionslänge möglichst groß gewählt wird, während der Diffusionsquerschnitt, der von dem Klebstoff gebildet wird, möglichst gering ausgebildet sein muss. Aus diesem Grund muss das Gehäuseteil 1 eine relativ große Dicke aufweisen, um einen genügend langen Kanal für den Klebstoff aufzunehmen. Wird, wie in der Figur gezeigt, ein Schutzschlauch verwendet, so vergrößert dieser noch die notwendige Länge, da sich der Schutzschlauch direkt an die Bohrung anschließt.

In den Figuren 3a bis 3c ist eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Fi- gur 3a zeigt eine Draufsicht auf ein entsprechendes Gehäuse. Figur 3b zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von Figur 3a und Figur 3c zeigt eine Detailvergrößerung von Figur 3b.

Auch hier besteht das Gehäuse aus zwei Gehäuseteilen 1 , 7. Ein Gehäuseteil 1 weist eine stufig ausgebildete Durchgangsöffnung auf. Die Durchgangsöffnung weist einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser und einen Abschnitt mit großem Durchmesser auf. Der Abschnitt mit kleinem Durchmesser hat ein im Vergleich zu der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform des Standes der Technik kleines Aspektverhältnis.

Das kleine Aspektverhältnis macht es möglich, dass Gehäuseteil 1 im Spritzgussverfahren her- zustellen. Um ein hermetisch dichte Durchführung zu erhalten, wird ein Metallrohr 2 in die Durch- gangsöffnung eingesetzt und zusammen mit dem Gehäuseteil 1 gesintert. Der für die hermetisch dichte Durchführung notwendige Kanal mit großem Aspektverhältnis wird nun nicht mehr von der Durchgangsöffnung durch das Gehäuseteil 1 zur Verfügung gestellt, sondern von dem Metallrohr 2.

Die Glasfaser 3 ist in dem Metallrohr 2 angeordnet und wird darin verklebt. Über das Metallrohr ist ein Schutzschlauch 5 geschoben, deren Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Abschnittes der Durchgangsöffnung mit kleinerem Querschnitt. Man erkennt, dass die Hülse 5 soweit in die Durchgangsöffnung mit größerem Querschnitt eingeschoben ist, bis der Schutzschlauch 5 das Gehäuseteil 1 berührt. Auch der Schutzschlauch 5 kann dann mit Hilfe des Klebstoffes 6 am Gehäuseteil 1 befestigt werden.

Bei der gezeigten Ausführungsform werden insgesamt drei Glasfasern durch das Gehäuseteil 1 geführt. D. h. das Gehäuseteil 1 weist eine taschenförmige Ausnehmung auf, in die drei Durch- gangsöffnungen mit kleinem Aspektverhältnis eingebracht worden sind. Durch jede der Durch- gangsöffnungen ist eine Glasfaser geführt. Über jede der Glasfasern wird eine entsprechender Schutzschlauch 5 geschoben und alle drei Schutzschläuche 5 werden in einem gemeinsamen Arbeitsschritt mit Hilfe des Klebstoffes 6, der in die Ausnehmung gefüllt wird, verklebt. In den Figuren 4a bis 4c ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform weist das Metallrohr 2 an seinem einen Ende eine Aufweitung bzw. Aufbördelung auf. In gleicher Weise ist der Mündungsbereich der im Gehäuseteil 1 angeordneten Durchgangs- Öffnung aufgeweitet, so dass, wie insbesondere in Figur 4c zu erkennen ist, die Aufweitung 8 des Metallrohres 2 vollständig innerhalb des Gehäuseteils 1 aufgenommen werden kann und bündig mit der Oberfläche abschließt.

Wie in den Figuren 5a bis 5c gezeigt, welche eine dritte Ausführungsform der Erfindung darstel- len, ist es nicht unbedingt notwendig, dass das Metallrohr 2 mit der Oberfläche des Gehäuseteils 1 bündig abschließt. Es ist vielmehr ebenfalls möglich, dass das Metallrohr 2 über die Oberfläche des Gehäuseteils 1 vorsteht, wie insbesondere in Figur 5c zu erkennen ist. Durch diese Maßnahme kann die Dicke des Gehäuseteils 1 noch weiter reduziert werden bzw. auf einfach Weise die Diffusionslänge vergrößert werden.

Die Figuren 6a bis 6c zeigen eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Hier ist deutlich zu erkennen, dass die Durchgangsöffnung durch das Gehäuseteil 1 nicht senkrecht zur Oberfläche des Gehäuseteils erfolgen muss, sondern beispielsweise auch schräg, z. B. im Winkel von 45° erfolgen kann. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Rohr über einen relativ großen Bereich 9 eingeklebt, was die Stabilität der Durchführung verbessert.

Des Weiteren ist es nicht unbedingt notwendig, dass das Metallrohr 2 gerade verläuft. Daher sind in den Figuren 7 bis 9 schematisch die Verfahrensschritte gezeigt, um eine Durchführung mit gebogenem Durchführungskanal herzustellen.

Figur 7a zeigt eine weitere Ausführungsform eines Gehäuseteils 1 mit einer Durchführung für eine Glasfaser. Das Gehäuseteil 1 wird in gleicher Weise hergestellt wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die Ausnehmung in dem Gehäuseteil 1 , in der die Durchgangsöffnung, in die das Metallrohr 2 eingesintert wird, eine konkav gekrümmte Wand aufweist, die als Biegeklotz dienen kann.

Nach dem Einsintern kann daher das Metallrohr 2 in Pfeilrichtung gekrümmt werden, so dass sich das Metallrohr 2 an die konkave Biegefläche des Gehäuseteils 1 anlegt. Diese Situation ist den Figuren 8a und 8b gezeigt.

Im nächsten Schritt kann dann die Glasfaser in der bekannten Art und Weise in das Metallrohr 2 eingebracht und verklebt werden. Diese Situation ist in den Figuren 9a und 9b dargestellt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, Gehäuseteile sehr preisgünstig im Spritzgießverfahren herzustellen. Darüber hinaus können die Bauteile kleiner dimensioniert werden, da die notwendige Länge des Klebekanals nun nicht mehr über die Wanddicke des Bauteils festgelegt wird, sondern über die Länge des eingesinterten Metall roh res.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuseteil

2 Metallrohr

3 Glasfaser

4 Klebstoff

5 Schutzschlauch

6 Klebstoff

7 Gehäuseteil

8 Aufweitung

9 Verklebung