BRPI0821518B1

BRPI0821518B1 - Condutor de passagem hermético

Info

Publication number: BRPI0821518B1
Application number: BRPI0821518-9A
Authority: BR
Inventors: Gabe Lakner; Jian Sun; Prasad S. Khadkikar
Original assignee: Emerson Electric Co.
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2019-08-06
Also published as: EP2624371A2; EP2624371A3; JP5307156B2; WO2009086435A3; JP5710682B2; EP2232646A4; US8378239B2; JP2013191567A; EP2624371B1; CN201845943U; EP2232646B1; WO2009086435A2; EP2232646A2; BRPI0821518A2; JP2011511397A; US20110108320A1

Abstract

condutor de passagem hermético a presente invenção refere-se a um condutor de passagem de terminal de energia que inclui um corpo de alojamento, uma pluralidade de pinos condutivos e uma estrutura de vedação que hermeticamente veda os pinos condutivos ao corpo do alojamento e eletricamente isola os pinos condutivos a partir do corpo de alojamento. a estrutura de vedação inclui um primeiro material fundido a um dentre o corpo de alojamento e o pino condutivo, e um segundo material fundido a um outro corpo dentre o alojamento e o pino condutivo. os primeiro e segundo materiais podem ser adequadamente escolhidos para combinar a expansão térmica do corpo de alojamento e dos pinos condutivos, respectivamente.

Description

[001] O presente pedido reivindica o benefício do pedido provisional US n° 61/017.352, depositado em 28 de dezembro de 2007, e intitulado Terminal hermético tendo múltiplos materiais de vedação. Toda a descrição do pedido acima mencionado está incorporada aqui como referência.

CAMPO [002] A presente descrição refere-se a terminais de energia elétrica e, mais particularmente, a condutores de passagem herméticos de terminais de energia elétrica com estruturas de vedação aperfeiçoadas.

ANTECEDENTES [003] Essa seção proporciona informação dos antecedentes relacionados à presente descrição que não são necessariamente estado da técnica.

[004] Os terminais de energia elétrica selados hermeticamente geralmente incluem condutores de passagem impermeáveis para uso em conjunto com dispositivos selados hermeticamente. Os condutores de passagem incluem um alojamento de metal para ser montado no dispositivo selado hermeticamente, e uma pluralidade de pinos condutivos se estendendo através do alojamento de metal para conduzir corrente elétrica. Um material de vedação é geralmente provido entre o alojamento de metal e os pinos condutivos para isolar eletricamente os pinos condutivos a partir do alojamento de metal. Em adição, o material de vedação hermeticamente sela os pinos condutivos ao alojamento de metal para impedir o vazamento de ar em ou a partir do dispositivo de vedação hermética.

[005] Vidro ou polímero têm sido usados como material de veda

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2/20 ção na alimentação para prover um isolamento elétrico e impedir a permeação de gás. O desempenho, custo ou flexibilidade de projeto de um vidro ou polímero, contudo, podem não ser preferidos para todos os propósitos ou ambientes ou condições de operação. Por exemplo, alguns materiais de vedação podem ser usados com um número limitado de metais. Portanto, a seleção dos metais para os pinos condutivos e alojamentos é, do mesmo modo, limitada.

SUMÁRIO [006] Essa seção proporciona um sumário geral para a descrição, e não é uma descrição compreensiva de todo o seu escopo ou de todas as suas características.

[007] Em uma forma, um condutor de passagem hermético inclui um corpo de alojamento, um pino condutivo e uma estrutura de vedação que veda o pino condutivo no corpo de alojamento e que proporciona um isolamento elétrico entre o corpo de alojamento e o pino condutivo. A estrutura de vedação inclui um primeiro material fundido (por exemplo, aderido ou selado) em um dentre o corpo de alojamento e o pino condutivo e um segundo material fundido em um outro dentre o corpo de alojamento e o pino condutivo.

[008] Em uma outra forma, um condutor de passagem hermético inclui um corpo de alojamento, um pino condutivo e uma estrutura de vedação que veda o pino condutivo ao corpo de alojamento e que proporciona um isolamento elétrico entre o corpo de alojamento e o pino condutivo. A estrutura de vedação inclui um primeiro material, um segundo material e pelo menos duas de uma primeira trajetória de vedação, uma segunda trajetória de vedação e uma terceira trajetória de vedação. A primeira trajetória de vedação é uma vedação de vidro para metal. A segunda trajetória de vedação é uma vedação de polímero para metal, a terceira trajetória de vedação é uma vedação de polímero para vidro.

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3/20 [009] Em ainda uma outra forma, um método para a fabricação de um condutor de passagem inclui: fundir um primeiro material em pelo menos um pino postiço para formar um substrato; remover o pelo menos um pino postiço a partir do substrato para formar pelo menos uma abertura correspondente ao pino postiço; inserir pelo menos um pino condutivo na pelo menos uma abertura; e fundir um segundo material no pelo menos um pino condutivo.

[0010] Áreas adicionais de aplicabilidade irão se tornar aparentes a partir da descrição provida aqui. A descrição e os exemplos específicos nesse sumário são pretendidos para propósitos de ilustração somente e não são pretendidos para limitar o escopo da presente descrição.

DESENHOS [0011] Os desenhos aqui descritos são somente para propósitos ilustrativos das modalidades selecionadas e não para todas as implementações possíveis, e não são pretendidos para limitarem o escopo da presente descrição.

[0012] A figura 1 é uma vista em perspectiva, em corte transversal, parcial, de um condutor de passagem exemplificativo de uma primeira modalidade da presente descrição;

[0013] A figura 2 é uma vista em corte transversal do condutor de passagem hermético da figura 1;

[0014] A figura 3 é uma vista esquemática ilustrando as trajetórias de vedação do condutor de passagem hermético da figura 1;

[0015] A figura 4A até a figura 4D são vistas em corte transversal do condutor de passagem da figura 1, ilustrando etapas sequenciais de fabricação do condutor de passagem hermético da primeira modalidade;

[0016] A figura 5 é uma vista em perspectiva, em corte transversal, parcial, de um condutor de passagem exemplificativo de uma segunda

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4/20 modalidade da presente descrição;

[0017] A figura 6 é uma vista em corte transversal de um condutor de passagem exemplificativo de uma segunda modalidade da presente descrição;

[0018] A figura 7 é uma vista esquemática ilustrando as trajetórias de vedação do condutor de passagem da figura 5;

[0019] As figuras 8A a 8D são vistas em corte transversal do condutor de passagem da figura 5, ilustrando as etapas sequenciais de fabricação do condutor de passagem;

[0020] A figura 9 é uma vista em corte transversal de um condutor de passagem exemplificativo de acordo com uma terceira modalidade da presente descrição;

[0021] A figura 10 é uma vista esquemática ilustrando as trajetórias de vedação de um condutor de passagem de uma terceira modalidade;

[0022] A figura 11 é uma vista esquemática ilustrando as trajetórias de vedação de uma variante de um condutor de passagem exemplificativo de uma terceira modalidade;

[0023] A figura 12 é uma vista em perspectiva, em corte transversal, parcial, de um condutor de passagem exemplificativo de acordo com uma quarta modalidade da presente descrição;

[0024] A figura 13 é uma vista em corte transversal de um condutor de passagem de uma quarta modalidade;

[0025] A figura 14 é uma vista esquemática ilustrando as trajetórias de vedação de um condutor de passagem exemplificativo de uma quarta modalidade;

[0026] A figura 15 é uma vista em corte transversal parcial de um condutor de passagem exemplificativo de uma quinta modalidade da presente descrição;

[0027] A figura 16 é uma vista esquemática ilustrando as trajeto

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5/20 rias de vedação de um condutor de passagem exemplificativo de uma quinta modalidade;

[0028] A figura 17 é uma vista em corte transversal, parcial, de um condutor de passagem exemplificativo de uma sexta modalidade da presente descrição;

[0029] A figura 18 é uma vista esquemática ilustrando um limite de vedação de um condutor de passagem da sexta modalidade; e [0030] A figura 19 é uma vista esquemática ilustrando um limite de vedação de um condutor de passagem de acordo com uma sétima modalidade da presente descrição.

[0031] Os números de referência correspondentes indicam partes correspondentes através de todas as diversas vistas dos desenhos. DESCRIÇÃO DETALHADA [0032] Modalidades exemplificativas irão agora ser descritas mais completamente com referência aos desenhos anexos.

[0033] A terminologia usada aqui é para o propósito apenas de descrição das modalidades exemplificativas particulares e não é pretendida para ser limitativa. Conforme usado aqui, as formas singulares um, uma e o, a podem ser pretendidas para incluírem também as formas plurais, a menos que o contexto claramente indique de outra forma. Os termos compreende, compreendendo, incluindo e tendo são abrangentes e, portanto, especificam a presença das características declaradas, números inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes, mas não impedem a presença ou a adição de uma ou de mais das outras características declaradas, números inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos dos mesmos. As etapas do método, processo e operações aqui descritos não são construídas como necessariamente requerendo seus desempenhos na ordem específica discutida ou ilustrada, a menos que sejam especificamente identificadas com uma ordem de desempenho. Deve

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6/20 também ser entendido que etapas adicionais ou alternativas podem ser empregadas.

[0034] Apesar de os termos primeiro, segundo, terceiro, etc. poderem ser aqui usados para descrever vários elementos, componentes, regiões, camadas e/ou seções, esses elementos componentes, regiões, camadas e/ou seções não devem ser limitados por esses termos. Esses termos podem somente ser usados para distinguir um elemento, componente, região, camada e/ou seção a partir de uma outra região, camada ou seção. Termos tais como primeiro, segundo e outros termos numéricos quando usados aqui não implicam em uma sequência ou ordem, a menos que claramente indicado pelo contexto. Assim, um primeiro elemento, componente, região, camada ou seção discutidos abaixo pode ser denominado como um segundo elemento, componente, região, camada ou seção sem fugir dos ensinamentos das modalidades exemplificativas.

[0035] Termos com relação espacial, tal como interno, externo, sob, abaixo, inferior, acima, superior e similares podem ser usados aqui para facilitar a descrição para descrever um elemento ou relação das características a um outro elemento ou característica, conforme ilustrado nas figuras. Termos com relação espacial podem ser pretendidos para englobar diferentes orientações do dispositivo em uso ou da operação em adição à orientação ilustrada nas figuras. Por exemplo, se o dispositivo nas figuras for girado, os elementos descritos como abaixo ou sob e outros elementos ou características podem então ser orientados acima dos outros elementos ou características. Assim, o termo exemplificativo abaixo pode englobar tanto uma orientação de cima quanto de baixo. O dispositivo pode ser de outro modo orientado (girado em 90 graus ou em uma outra orientação) e os descritores com relação espacial usados aqui devem ser interpretados de acordo.

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PRIMEIRA MODALIDADE [0036] Com referência à figura 1, um condutor de passagem de terminal de energia elétrica 10 de acordo com uma primeira modalidade da presente descrição inclui um corpo de alojamento metálico 12 e uma pluralidade de pinos condutivos 14. O corpo de alojamento 12 inclui uma superfície interna 16 definindo um espaço interno 18 (ilustrado na figura 4A). A pluralidade de pinos condutivos 14 se estende através do espaço interno 18 junto com um eixo geométrico central Y do corpo de alojamento 12.

[0037] O condutor de passagem 10 tem um primeiro lado 22 e um segundo lado 24 oposto ao primeiro lado 22. O condutor de passagem 10 é montado em um dispositivo hermeticamente selado (não ilustrado), por exemplo, uma unidade de disco, em que o primeiro lado 22 é localizado dentro do dispositivo hermeticamente selado e o segundo lado 24 é localizado externo ao dispositivo hermeticamente selado. Uma estrutura de vedação 26 é provida no espaço interno 18 para vedar os pinos condutivos 14 à superfície interna 16 do corpo de alojamento 12. A estrutura de vedação 26 isola eletricamente os pinos condutivos 14 a partir do corpo de alojamento 12 e bloqueia hermeticamente o fluxo de ar para o primeiro lado 22 e para o segundo lado 24 do condutor de passagem 10. A estrutura de vedação 26 impede o vazamento dentro ou a partir do dispositivo hermeticamente selado (por meio dos pinos condutivos 14).

[0038] O corpo de alojamento 12 pode ser feito de um aço laminado a frio. Os pinos condutivos 14 podem incluir um metal tendo um baixo ponto de fusão, tal como cobre, ouro e prata. Os pinos condutivos 14 podem também ser pinos de cobre, pinos de aço inoxidável revestido com ouro, ou arames de aço com núcleo de cobre.

[0039] A estrutura de vedação 26 tem uma estrutura laminada incluindo um primeiro material e um segundo material, o primeiro mate

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8/20 rial e o segundo material tendo temperaturas de fusão, propriedades de impedimento de permeação de gás e/ou coeficientes de expansão térmica diferentes. Por exemplo, o primeiro material pode ser selecionado para funcionar como uma barreira de gás para impedir que gás, particularmente hélio, de trafegar através da estrutura de vedação 26. O segundo material pode ser selecionado por sua baixa temperatura de fusão, de modo que a estrutura de vedação 26 pode ser fundida aos pinos condutivos e/ou ao corpo de alojamento em uma temperatura de fusão inferior àquela do primeiro material, sem danificar o corpo de alojamento e/ou os pinos condutivos. Além disso, o primeiro material e o segundo material podem ser escolhidos por terem características de expansão térmica que combinam os metais (isto é, pinos condutivos e corpo de alojamento) aos quais eles são fundidos.

[0040] Por exemplo, o primeiro material pode ser um vidro de vedação que pode efetivamente impedir a permeação de gás. O segundo material pode ser um polímero de vedação que tem uma temperatura de fusão mais baixa do que o vidro e pode ser fundido aos metais que têm baixo ponto de fusão, tal como alumínio, ouro, cobre e prata. Alternativamente, os primeiro e segundo materiais podem ter uma expansão térmica combinando o corpo de alojamento e os pinos condutivos, respectivamente, para impedir danos às trajetórias de vedação em temperaturas elevadas. Alternativamente, tanto o primeiro material quanto o segundo material podem ser polímeros que têm diferentes propriedades requeridas conforme anteriormente descrito.

[0041] Com referência à figura 2, a estrutura de vedação 26 inclui uma camada de vidro 28 e uma camada de polímero 30 que são dispostas ao longo do eixo geométrico central Y do corpo de alojamento

12. A estrutura de vedação 26 define uma pluralidade de aberturas. Os pinos condutivos 14 são inseridos nas aberturas.

[0042] Com referência à figura 3, a estrutura de vedação 26 inclui

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9/20 uma primeira trajetória de vedação 34, uma segunda trajetória de vedação 36 e uma terceira trajetória de vedação 38 que são continuamente conectadas para formar um limite de vedação contínuo. Deve ser observado que as interfaces das próprias trajetórias de vedação podem ser planas e sem traços característicos ou podem incluir características tais como estrias, dedos de travamento e similares para promover uma boa vedação.

[0043] As primeira, segunda e terceira trajetórias de vedação 34, 36 e 38 são proporcionadas em interfaces entre as camadas de vidro 28 e a superfície interna 16 do corpo de alojamento 12, entre a camada de polímero 30 e os pinos condutivos 14, e entre a camada de vidro 28 e a camada de polímero 30, respectivamente. Partes anguladas 41 podem ser formadas sem seus pontos de conexão, particularmente, na interface entre os dois materiais de vedação. Opcionalmente, uma quarta trajetória de vedação 39 pode ser provida em uma interface entre o corpo de alojamento 12 e a camada de polímero 30. A primeira trajetória de vedação 34 e a segunda trajetória de vedação 36 proporcionam uma vedação hermética. A terceira trajetória de vedação 38 pode ou não prover uma vedação hermética.

[0044] A primeira trajetória de vedação 34 é uma vedação de vidro para metal que funde o vidro com o corpo de alojamento 12 feito de aço laminado a frio. A camada de vidro 28 pode ser selecionada para ter um coeficiente de expansão térmica que combina com aquele do corpo de alojamento 12 para impedir o compromisso ou a interrupção da primeira trajetória de vedação 34 devido à incompatibilidade de expansão térmica.

[0045] A segunda trajetória de vedação 36 é uma vedação de polímero para metal, que veda o polímero aos pinos condutivos 14 revestidos com ouro. O polímero pode ser epóxi. Os materiais para a camada de polímero 30 podem ser adequadamente selecionados para te

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10/20 rem um coeficiente de expansão térmica combinando com aquele dos pinos condutivos 14 para impedir o compromisso ou a interrupção da segunda trajetória de vedação 36 devido à incompatibilidade de expansão térmica quando a temperatura de operação muda.

[0046] A terceira trajetória de vedação 38 é uma vedação de polímero para vidro. A terceira trajetória de vedação 38, que é formada na interface entre os dois materiais de vedação, pode ser orientada perpendicular aos pinos condutivos 14 e a superfície interna 16 do corpo de alojamento 12. Quando o condutor de passagem 10 é operado em temperaturas elevadas, uma tensão de cisalhamento pode ser gerada na terceira trajetória de vedação 38 devido a uma diferença na expansão térmica entre os dois materiais de vedação. A tensão de cisalhamento não compromete ou interrompe a terceira trajetória de vedação 38. Portanto, as trajetórias de vedação entre o primeiro material, o segundo material, o corpo de alojamento e os pinos condutivos permanecem continuamente conectadas (isto é, fechadas) em temperaturas elevadas.

[0047] Apesar de não ilustrado nos desenhos, deve ser observado e compreendido que a terceira trajetória de vedação 38 não tem que ser perpendicular aos pinos condutivos 14 e/ou ao corpo de alojamento 12 para manter um limite de vedação contínuo quando a temperatura muda. A terceira trajetória de vedação 38 pode ter um ângulo relativo ao eixo geométrico X, de modo que a interface entre os dois materiais de vedação não recebe uma força de tensão significante para comprometer ou interromper a terceira trajetória de vedação 38. O ângulo da terceira trajetória de vedação 38 com relação ao eixo geométrico X pode depender dos coeficientes de expansão térmica dos dois materiais de vedação.

[0048] A quarta trajetória de vedação 39 é também uma vedação de polímero para metal e pode ser opcionalmente aplicada. A quarta

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11/20 trajetória de vedação é diferente da segunda trajetória de vedação em que a segunda trajetória de vedação é provida entre um polímero e um primeiro metal que tem um baixo ponto de fusão, enquanto a quarta trajetória de vedação é provida entre o polímero e o segundo metal que tem um ponto de fusão mais alto.

[0049] Com referência às figuras 4A a 4D, para formar um condutor de passagem 10 da primeira modalidade, uma pluralidade de pinos postiços 40 é primeiramente provida no espaço interno 18 do corpo de alojamento 12, seguindo pela fusão de um material de vidro aos pinos postiços 40 e a superfície interna 16 do corpo de alojamento 12 para formar a camada de vidro 28. A primeira trajetória de vedação 34 é formada na interface entre a camada de vidro 28 e o corpo de alojamento 12.

[0050] A seguir, os pinos postiços 40 são removidos para formar uma pluralidade de aberturas 42 na camada de vidro 28. Uma pluralidade de pinos condutivos 14 é inserida nas aberturas 42, seguido pela fusão de um material polimérico para os pinos condutivos 14 e a camada de vidro 28 para formar uma camada de polímero 30 em uma superfície superior da camada de vidro 28. Uma segunda trajetória de vedação 36 e a terceira trajetória de vedação 38 são formadas entre a camada de polímero 30 e os pinos condutivos 14 e entre a camada de vidro 28 e a camada de polímero 30, respectivamente. Opcionalmente, o material polimérico pode ser fundido na superfície interna 16 do corpo de alojamento 12 para formar a quarta trajetória de vedação 39. SEGUNDA MODALIDADE [0051] Com referência às figuras 5 e 6, um condutor de passagem de terminal de energia de acordo com uma segunda modalidade da presente descrição tem uma estrutura similar àquela da primeira modalidade, exceto para a estrutura de vedação e para o corpo de alojamento.

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12/20 [0052] O condutor de passagem 50 inclui um corpo de alojamento metálico 52, uma pluralidade de pinos condutivos 14 e uma estrutura de vedação 54. O corpo de alojamento 52 é feito de alumínio, que tem um baixo ponto de fusão. O corpo de alojamento 52 pode incluir uma superfície interna 53 e um flange anular 55 se estendendo a partir da superfície interna 53 O flange 55 inclui uma superfície horizontal 57 perpendicular à superfície interna 53. A estrutura de vedação 54 inclui uma camada de vidro 56 e uma camada de polímero 58 formada entre a camada de vidro 56 e o flange anular 55.

[0053] Com referência à figura 7, a estrutura de vedação 54 inclui um par de segundas trajetórias de vedação 60, e uma terceira trajetória de vedação 64 entre a camada de vidro 56 e a camada de polímero 58. As segundas trajetórias de vedação 60 são formadas entre a camada de polímero 58 e o corpo de alojamento 52 e entre a camada de polímero 58 e os pinos condutivos 14. As segundas trajetórias de vedação 60 são vedações de polímero para metal, uma parte das segundas trajetórias de vedação 60 é formada entre a camada de polímero 58 e a superfície horizontal 57 do flange 55.

[0054] A terceira trajetória de vedação 64 é formada em uma interface entre a camada de vidro 56 e a camada de polímero 58 e pode ser orientada perpendicular aos pinos condutivos 14 e a superfície interna 53 do corpo de alojamento 52. A terceira trajetória de vedação 64 é uma vedação de polímero para vidro. O par de segundas trajetórias de vedação 60 é conectado na terceira trajetória de vedação 64. Partes anguladas 66 são formadas em seus pontos de conexão.

[0055] Com referência às figuras 8A a 8D, para formar o condutor de passagem 50 da segunda modalidade, um material de vidro (isto é, uma pelota de vidro) é fundido a uma pluralidade de pinos postiços 40 para formar uma camada de vidro 56 ou um substrato de vidro. Os pinos postiços 40 são removidos a partir da camada de vidro 56 para

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13/20 formar uma pluralidade de aberturas 42. Uma pluralidade de pinos condutivos 14 são inseridos na pluralidade de aberturas 42. O subconjunto de camada de vidro 56 e de pinos condutivos 14 é colocado no corpo de alojamento 52. Uma pelota de polímero (tal como epóxi) é disposta no espaço entre a camada de vidro 56 e a superfície horizontal superior 57 do flange 55 para fundir os pinos condutivos 14 e o corpo de alojamento 52. A segunda trajetória de vedação 60 e a terceira trajetória de vedação 64 são formadas quando o material polimérico é curado.

TERCEIRA MODALIDADE [0056] Com referência à figura 9, um condutor de passagem 70 de acordo com uma terceira modalidade da presente descrição inclui uma estrutura similar àquela da segunda modalidade, exceto para uma estrutura de vedação 72. A estrutura de vedação 72 inclui uma primeira camada de vidro 74, uma segunda camada de vidro 76 e uma camada de polímero 78 entre as primeira e segunda camadas de vidro 74 e 76. A estrutura de vedação 72 tem propriedades de impedimento de permeação de gás aperfeiçoadas devido à presença de duas camadas de vidro 74 e 76 e pode ser fundida aos pinos condutivos 14 e ao corpo de alojamento 52 tendo baixos pontos de fusão. As camadas de vidro 74 e 76 podem ser adequadamente escolhidas por terem uma expansão térmica combinada com a do corpo de alojamento 52. A camada de polímero 78 pode ser adequadamente escolhida para ter uma expansão térmica combinada com aquela dos pinos condutivos 14.

[0057] Com referência à figura 10, a estrutura de vedação 72 inclui um par de segundas trajetórias de vedação 80 e um par de terceiras trajetórias de vedação 82. O par de segundas trajetórias de vedação 80 é formado na interfase entre a camada de polímero 78 e o corpo de alojamento 52 de alumínio e entre a camada de polímero 78 e os pinos condutivos 14. As terceiras trajetórias de vedação 82 são formadas

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14/20 nas interfaces entre a camada de polímero 78 e a primeira camada de vidro 74 e entre a camada de polímero 78 e a segunda camada de vidro 76. As segundas trajetórias de vedação 80 são vedações de polímero para metal. As terceiras trajetórias de vedação 82 são vedações de polímero para vidro.

[0058] Opcionalmente, a estrutura de vedação 72 pode incluir uma pluralidade de quartas trajetórias de vedação 88 que são vedações de polímero para vidro e para metal, formadas entre as camadas de vidro 74, 76 e o corpo de alojamento 52. As segundas trajetórias de vedação 80, as terceiras trajetórias de vedação 82 e as quartas trajetórias de vedação 88 são continuamente conectadas para formar um limite de vedação contínuo que tem partes anguladas 89.

[0059] Para fabricar o condutor de passagem 70 ou 71 da presente modalidade, o primeiro material de vidro e o segundo material de vidro são fundidos aos pinos postiços para formar uma primeira camada de vidro 74 e uma segunda camada de vidro 76, respectivamente. Após a primeira camada de vidro 74 e a segunda camada de vidro 76 serem curadas, os pinos postiços são removidos para formar uma pluralidade de aberturas que correspondem aos pinos condutivos. A primeira camada de vidro 74 é colocada no espaço interno do corpo de alojamento 52 contra o flange 55. O material polimérico fundido é então aplicado em toda a superfície superior da primeira camada de vidro 74.

[0060] A seguir, a segunda camada de vidro 76 é colocada no material polimérico fundido. Os pinos condutivos 14 são então inseridos nas aberturas. A seguir, a segunda camada de vidro 76 é pressionada contra a primeira camada de vidro 74. Após a camada de polímero 78 ser curada, a estrutura de vedação, que tem uma estrutura laminada, é formada, como ilustrado na figura 10.

[0061] Alternativamente, folgas podem ser formadas entre os pi

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15/20 nos condutivos 14 e a primeira camada de vidro 74 e a segunda camada de vidro 76 e entre o corpo de alojamento 52 e a primeira camada de vidro 74 e a segunda camada de vidro 76. Pelotas de polímero podem ser providas nas folgas para formar as trajetórias de vedação adicionais 88, como ilustrado na figura 11.

QUARTA MODALIDADE [0062] Com referência às figuras 12 e 13, um condutor de passagem 100 de acordo com uma quarta modalidade da presente descrição tem um corpo de alojamento 12 feito de aço laminado a frio, similar àquele da primeira modalidade. Uma estrutura de vedação 104 veda uma pluralidade de pinos condutivos 14 ao corpo de alojamento 12. A estrutura de vedação 104 inclui uma camada de vidro 106 e uma pluralidade de camadas de polímero 108. Cada uma das camadas de polímero 108 tem um corpo tubular 112 e uma parte de flange 114 se estendendo perpendicularmente e externamente a partir do corpo tubular 112.

[0063] Com referência à figura 14, a camada de vidro 106 é fundida na superfície interna 16 do corpo de alojamento 12 para formar uma primeira trajetória de vedação 110, isto é, uma vedação de vidro para metal. Os corpos tubulares 112 das camadas de polímero 108 são fundidos aos pinos condutivos 14 e a camada de vidro 106 para formar as segundas trajetórias de vedação 107 (isto é, vedações de polímero para metal) e terceiras trajetórias de vedação 109 (isto é, vedações de polímero para vidro). As partes de flange 114 das camadas de polímero 108 são fundidas para uma superfície superior 116 das camadas de vidro 106 para formar vedações de polímero para vidro.

[0064] Para a fabricação do condutor de passagem 100 da presente modalidade, um material de vidro é fundido ao corpo de alojamento 12 e uma pluralidade de pinos postiços para formar a camada de vidro 106. Após o material de vidro ser curado, os pinos postiços são remo

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16/20 vidos para criar uma pluralidade de aberturas na camada de vidro 106. Uma pluralidade de pinos condutivos 14 são inseridos nas aberturas. As pelotas de polímero são aplicadas ao redor dos pinos condutivos 14 para formar as partes tubulares 112 entre a camada de vidro 106 e os pinos condutivos 14. Uma parte das pelotas de polímero pode ser formada na superfície superior 116 da camada de vidro 106 para formar as partes de flange 114.

QUINTA MODALIDADE [0065] Com referência às figuras 15 e 16, um condutor de passagem 120 de acordo com uma quinta modalidade da presente descrição é similar ao condutor de passagem na quarta modalidade, exceto para o corpo de alojamento e para a estrutura de vedação. O corpo de alojamento 52 da presente modalidade é similar àquele da segunda modalidade, que é feito de alumínio. A estrutura de vedação 124 da presente modalidade é similar a da estrutura de vedação 104 da quarta modalidade, exceto que a camada de vidro 126 da presente modalidade não é fundida ao corpo de alojamento 52.

[0066] Mais especificamente, a estrutura de vedação 124 inclui uma camada de vidro 126 e um material polimérico. A camada de vidro 126 não é fundida ao corpo de alojamento 52. O material polimérico inclui uma pluralidade de primeiros corpos tubulares 130 ao redor dos pinos condutivos 14 e um segundo corpo tubular 128 formado entre a camada de vidro 126 e o corpo de alojamento 52. Uma pluralidade de primeiras partes de flange 136 se estende para fora e perpendicularmente a partir da pluralidade de primeiros corpos tubulares 130 e são fundidas a uma superfície superior 134 da camada de vidro 124. Uma segunda parte de flange 132 se estende para dentro e perpendicularmente a partir do segundo corpo tubular 128 e é fundida a superfície superior 134 da camada de vidro.

[0067] A estrutura de vedação 124 inclui um par de segundas tra

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17/20 jetórias de vedação, que são vedações de polímero para metal e um par de terceiras trajetórias de vedação, que são vedações de vidro para polímero.

SEXTA MODALIDADE [0068] Com referência às figuras 17 e 18, um condutor de passagem 140 de acordo com uma sexta modalidade da presente descrição é similar à quinta modalidade, exceto pela estrutura de vedação e pelos pinos condutivos. A estrutura de vedação 144 tem uma camada de vidro 146 e uma camada de polímero tendo um segundo corpo tubular 148 e uma parte de flange 149 se estendendo perpendicularmente e para dentro a partir do segundo corpo tubular 148. Os pinos condutivos 141 são revestidos com paládio. Devido aos pinos condutivos 141 terem um alto ponto de fusão, a camada de vidro 146 pode ser diretamente fundida aos pinos condutivos 141, desse modo eliminando os primeiros corpos tubulares da quarta modalidade.

[0069] A estrutura de vedação 144 tem uma primeira trajetória de vedação 143, uma segunda trajetória de vedação 145 e uma terceira trajetória de vedação 147. A primeira trajetória de vedação 143 é uma vedação de vidro para metal em uma interface entre os pinos condutivos 141 e a camada de vidro 146. A segunda trajetória de vedação 145 é uma vedação de polímero para metal em uma interface entre o corpo de alojamento 52 e o material polimérico. A terceira trajetória de vedação 147 é uma camada de polímero para vidro em uma interface entre a camada de vidro 146 e o material polimérico.

SÉTIMA MODALIDADE [0070] Com referência à figura 19, um condutor de passagem 150 de acordo com uma sétima modalidade da presente descrição inclui um corpo de alojamento 12, um pino condutivo 14, e uma estrutura de vedação 154. O corpo de alojamento 12 e os pinos condutivos 14 são similares àqueles na primeira modalidade. O corpo de alojamento 12 é

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18/20 feito de um aço laminado a frio. Os pinos condutivos 14 são revestidos com ouro. A estrutura de vedação 154 inclui uma camada de vidro 156, uma primeira camada de polímero 158 e uma segunda camada de polímero 160. A camada de vidro 156 enche todo o espaço interno do corpo de alojamento 12. A primeira camada de polímero 158 e a segunda camada de polímero 160 são formadas em uma superfície inferior 162 e uma superfície superior 164 do corpo de alojamento 12, respectivamente.

[0071] A camada de vidro 156 é fundida na superfície interna do corpo de alojamento 12 para formar uma primeira trajetória de vedação 166, isto é, uma vedação de vidro para metal. A primeira camada de polímero 158 e a segunda camada de polímero 160 são fundidas aos pinos condutivos 14 para formar um par de segundas trajetórias de vedação 168, que são vedações de polímero para metal. Adicionalmente, a primeira camada de polímero 158 e a segunda camada de polímero 160 são fundidas na superfície inferior 162 e na superfície superior 164 da camada de vidro 156, respectivamente, para formar um par de terceiras trajetórias de vedação 170, que são vedações de polímero para vidro. A primeira trajetória de vedação 166, o par de segundas trajetórias de vedação 168 e o par de terceiras trajetórias de vedação 170 são conectados para formar um limite de vedação contínuo.

[0072] A estrutura de vedação híbrida que inclui um primeiro material e um segundo material de acordo com qualquer uma das modalidades descritas na presente descrição permite uma seção mais ampla de matérias para a estrutura de vedação, para o corpo de alojamento e para os pinos condutivos. O primeiro material pode ser usado para impedir a permeação de gás, enquanto o segundo material pode ser usado para fundir a estrutura de vedação aos pinos condutivos e/ou ao corpo de alojamento se os pinos condutivos e o corpo de alojamento

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19/20 tiverem baixos pontos de fusão. Portanto, a estrutura de vedação híbrida pode efetivamente impedir a permeação de gás sem danificar o corpo de alojamento e os pinos condutivos.

[0073] Os polímeros usados em qualquer uma das modalidades descritas acima podem ser um polímero termoajustável ou um polímero termoplástico. Um polímero termoajustável adequado inclui Rohm and Haas's Corvel™ ECB-1363A Red 2036. Os testes desse material confirmam que ele veda hermeticamente de forma satisfatória (com uma taxa de permeação de gás tão baixa quanto 10^-8 cm³ He/s em 1 atmosfera) na estrutura de vedação híbrida são obtidos. Em adição, deve ser observado que polímeros termoplásticos adequados para a construção descrita podem incluir Nanocor's Imperm® 103 (um Náilon/Nanocomposto), Nylon 6,6, polímero cristalino líquido Ticona's (com vidro ou sem vidro), Sulfeto de polifenileno Chevron Phillips's, Sulfeto de polifenileno Chevron Phillips's com vidro, Sulfeto de polifenileno Chevron Phillips's com vidro e mineral, copolímero Dow's Saranex^® 11, Co-Polímero Etileno Vinil álcool EVAL^®, poliacrilonitrila INEOS Barex's e tereftalato de polibutileno DuPont's.

[0074] Adicionalmente, os primeiro e segundo materiais podem ser adequadamente selecionados para combinar a expansão térmica do corpo de alojamento e os pinos condutivos, respectivamente. Portanto, a estrutura de vedação híbrida pode manter a integridade das trajetórias de vedação em altas temperaturas.

[0075] A descrição acima das modalidades foi proporcionada para os propósitos de ilustração e de descrição. Não foi pretendida para ser exaustiva ou para limitar a invenção. Os elementos ou as características individuais de uma modalidade específica não são geralmente limitados àquela modalidade particular, mas, onde aplicável, são intercambiáveis e podem ser usados em uma modalidade selecionada, mesmo se não especificamente ilustrado ou descrito. O mesmo pode

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20/20 também ser variado em muitas formas. Tais variações não devem ser observadas como estando fora da invenção, e todas de tais modificações são pretendidas como estando incluídas dentro do escopo da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Condutor de passagem hermético, compreendendo:

um corpo de alojamento (12, 52, 152);

um pino condutivo (14); e uma estrutura de vedação (26, 72, 104, 124, 144, 154) que veda hermeticamente o pino condutivo (14) no corpo do alojamento e que proporciona um isolamento elétrico entre o corpo de alojamento (12, 52, 152) e o pino condutivo (14);

caracterizado pelo fato de que a estrutura de vedação inclui um primeiro material (28, 56, 74, 76, 106, 126) fundido em um dentre o corpo de alojamento (12, 52, 152) e o pino condutivo (14), e um segundo material (30, 58, 78, 108, 120, 130, 158) fundido ao primeiro material (28, 56, 74, 76, 106, 126) e em um outro dentre o corpo de alojamento (12, 52, 152) e o pino condutivo (14) de modo que a estrutura de vedação compreende uma primeira trajetória de vedação (34, 110, 143, 166), uma segunda trajetória de vedação (36, 60, 80, 107, 145, 168) e uma terceira trajetória de vedação (38, 64, 82, 109 , 147, 170) que estão ligadas para formar um limite de vedação contínuo.
2. Condutor de passagem hermético, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo de alojamento (12, 52, 152) é feito de um primeiro metal, o primeiro metal tendo um coeficiente de expansão térmica combinado com aquele do primeiro material (28, 56, 74, 76, 106, 126), o pino condutivo (14) sendo feito de um segundo metal, o segundo metal tendo um coeficiente de expansão térmica combinado com aquele do segundo material.
3. Condutor de passagem hermético, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o primeiro material (28, 56, 74, 76, 106, 126) tem uma propriedade de prevenção de permeação de gás melhor do que aquela do segundo material.
4. Condutor de passagem hermético, de acordo com a rei

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2/5 vindicação 3, caracterizado pelo fato de que o segundo material tem uma temperatura de fusão mais baixa do que aquela do primeiro material (28, 56, 74, 76, 106, 126).
5. Condutor de passagem hermético, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira trajetória de vedação é uma vedação de vidro para metal, a segunda trajetória de vedação é uma vedação de polímero para metal e a terceira trajetória de vedação é uma vedação de vidro para polímero; e em que o corpo de alojamento (12, 52, 152) é feito de um primeiro metal, o primeiro metal tendo um coeficiente de expansão térmica correspondente aquele do primeiro material (28, 56, 74, 76, 106, 126) e o pino condutor é feito de um segundo metal, o segundo metal tendo um coeficiente de expansão térmica correspondente aquele do segundo material.
6. Condutor de passagem hermético, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro material (28, 56, 74, 76, 106, 126) é vidro, o segundo material é epóxi, o corpo de alojamento (12, 52, 152) é feito de aço, e o pino condutivo (14) inclui pelo menos um dentre cobre, prata e ouro.
7. Condutor de passagem hermético, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a terceira trajetória de vedação forma uma parte angulada entre o primeiro material (28, 56, 74, 76, 106, 126) e o segundo material.
8. Condutor de passagem hermético, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura de vedação compreende ainda um terceiro material fundido ao segundo material, de tal modo que a estrutura de vedação compreende uma quarta trajetória de vedação.
9. Condutor de passagem hermético de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a primeira trajetória de

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3/5 vedação é uma vedação de vidro para metal, a segunda trajetória de vedação é uma vedação de polímero para metal, a terceira trajetória de vedação é uma vedação de vidro para polímero, e a quarta trajetória de vedação é uma vedação de vidro para polímero.
10. Condutor de passagem hermético de acordo com a reivindicação 9 caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda trajetórias de vedação são paralelas entre si; e em que as terceira e quarta trajetórias de vedação são paralelas entre si.
11. Condutor de passagem hermético compreendendo:

um alojamento (12, 52, 152) compreendendo uma abertura através dele;

um pino condutor (14) tendo um eixo longitudinal (Y) e se estendendo em uma direção ao longo do eixo longitudinal através da abertura no alojamento; e uma estrutura de vedação (26, 72, 104, 124, 144, 154) hermeticamente vedando o pino condutor ao alojamento e isolando eletricamente o pino condutor do alojamento;

caracterizado pelo fato de que a estrutura de vedação compreender um primeiro material dielétrico (28, 56, 74, 76, 106, 126), um segundo material dielétrico (30, 58, 78, 108, 120, 130, 158) e pelo menos três trajetórias de vedação estendendo-se paralelamente na direção do eixo longitudinal, uma primeira trajetória de vedação (34, 110, 143, 166) localizada entre o primeiro material dielétrico e o alojamento, uma segunda trajetória de vedação (36, 60, 80, 107, 145, 168) localizada entre o segundo material dielétrico e o pino, e uma terceira trajetória de vedação (38, 64, 82, 109, 147, 170) localizado entre o primeiro material dielétrico e o segundo material dielétrico; e a primeira trajetória de vedação compreende uma vedação de vidro para metal, a segunda trajetória de vedação compreende uma vedação de polímero para metal e a terceira trajetória de vedação

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4/5 compreende uma vedação de vidro para polímero.
12. Condutor de passagem hermético de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o primeiro material dielétrico compreende um vidro vedante e o segundo material dielétrico compreende um polímero; e em que o alojamento compreende um primeiro metal tendo um coeficiente de expansão térmica correspondente ao do vidro de vedação, e o pino condutor compreende um segundo metal com um coeficiente de expansão térmica correspondente ao do polímero.
13. Condutor de passagem hermético, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o segundo material dielétrico adicionalmente inclui uma parte de flange (114, 132, 136, 149), se estendendo perpendicularmente ao eixo longitudinal;

em que a estrutura de vedação compreende ainda uma quarta trajetória de vedação (39, 88) que se estende perpendicularmente na direção do eixo longitudinal, a quarta trajetória de vedação localizado entre a parte de flange do segundo material dielétrico e primeiro material dielétrico.
14. Condutor de passagem hermético compreendendo:

um alojamento compreendendo uma abertura através dele;

um pino condutor tendo um eixo longitudinal e se estendendo em uma direção ao longo do eixo longitudinal através da abertura no alojamento; e uma estrutura de vedação hermeticamente selando o pino condutor ao alojamento e isolando eletricamente o pino condutor a partir do alojamento; e caracterizado pelo fato de que a estrutura de vedação compreender um primeiro material dielétrico, um segundo material dielétrico, um terceiro material dielétrico e quatro trajetórias de vedação que se estendem paralelamente na direção do eixo longitudinal, uma pri

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5/5 meira trajetória de vedação (34, 110, 143, 166) localizada entre o primeiro material dielétrico e o alojamento, uma segunda trajetória de vedação (36, 60, 80, 107, 145, 168) localizada entre o segundo material dielétrico e o pino, uma terceira trajetória de vedação (38, 64, 82, 109, 147, 170) localizada entre o primeiro material dielétrico e o terceiro material dielétrico, e uma quarta trajetória de vedação (39, 88) localizada entre o segundo material dielétrico e o terceiro material dielétrico.
15. Condutor de passagem hermético de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda trajetória de vedação compreendem uma vedação de polímero para metal, e as terceira e quarta trajetórias de vedação compreendem uma vedação de vidro para polímero.
16. Condutor de passagem hermético de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que os primeiro e terceiro materiais dielétricos compreendem um polímero, e o segundo material dielétrico compreende um vidro de vedação; e em que o alojamento compreende um primeiro metal tendo um coeficiente de expansão térmica correspondente ao do primeiro material dielétrico, e o pino condutor compreende um segundo metal com um coeficiente de expansão térmica correspondente ao do terceiro material dielétrico.
17. Condutor de passagem hermético, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o alojamento compreende de alumínio.