CN114424412A - 气密性密封受控阻抗馈通组合件 - Google Patents

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Abstract

一种用于经由馈通块(30)中的馈通(11)在两个不同环境(1、2)之间传递受控阻抗电信号的组合件(10)。所述馈通(11)具有信号耦合件(61)、围绕所述信号耦合件(61)的介电(53)和围绕所述介电(53)的接地耦合件(70)。电绝缘块(30)具有导电信号链路(62)和围绕所述信号链路(62)的离散导电接地链路(71)导电块具有单独介电间隔件(54)和穿过所述间隔件(54)的信号链路(62)。将所述块(30)、链路(62、71)与间隔件(54)之间的接合点密封以气密性分离所述两个环境(1、2)。在一种方法中，压入配合组件，在邻近组件之间不留下间隙。在另一方法中，强制灌封材料(60)进入组件之间的所述接合点。

Description

气密性密封受控阻抗馈通组合件
技术领域
本发明涉及电缆线馈通组合件，更确切地说涉及通常用以在不同物理环境之间传输高频信号的受控阻抗缆线馈通。
背景技术
在一些情境中，信号必须在不同环境之间馈送。实例包含在具有不同大气压气体的环境、不同大气压的环境与无菌的不同程度的环境之间。在这种情况下，接口必须气密性密封，使得环境并不互混或使得一个环境不染污另一环境。
在本领域的现有技术中，例如SMA或SMP的个别共轴连接器用以在环境之间传输信号。这些连接器为相当大型的，直径为0.25英寸到0.5英寸。由于其不可比其最大直径更靠近彼此，因此每单位面积分离环境、密度的连接器的数目相当低。
发明内容
本说明书描述用于在两个不同环境之间传递信号的组合件。通常为RE的信号传递穿过第一环境中的第一连接器，穿过分离两个环境的凸缘中的馈通且穿过第二环境中的第二连接器。每个连接器端接一或多个受控阻抗缆线。
连接器具有若干实施例，其代表性一个具有用于紧固缆线的锚定块，用于在缆线信号导体与馈通之间进行电连接的顺应信号触点，用于在缆线屏蔽件与馈通之间进行电连接的可选顺应接地触点和安装到保持接触的锚定块88的板。
导电锚定块为永久性或可去除地附接到锚定块的缆线提供共用接地。替代地，锚定块为非导电的，且仅为可去除地附接的缆线20提供锚定。
连接器可设计成与任何数目个不同顺应触点一起使用。板保持接触且可由导电或电绝缘材料构成。当组合连接器时，板邻接锚定块面92，且当连接器连接到馈通块时通常邻接馈通块。信号触点在板中的贯穿孔隙中捕获。如果板为导电的，那么信号触点与板绝缘。在将板组合到锚定块之前，信号触点的接触点从板的每一侧延伸。每个接地触点在接地贯穿孔隙中捕获。在将板组合到锚定块之前，接地触点的接触点从板的每一侧延伸。
信号经由馈通块中的馈通行进穿过凸缘。馈通具有三个组件：信号耦合件、围绕信号耦合件的介电和围绕介电的接地耦合件。如果块为电绝缘的，那么块自身可充当介电。如果块为导电的，那么需要单独介电。
不具有单独介电的馈通在信号链路的块中具有信号贯穿孔隙，所述信号链路为导电线或引脚。信号链路的末端为用于连接器的信号触点的接触点。可选地，在安装期间或如果第一环境处于比第二环境更高的压力下，那么信号链路和信号孔隙经塑形以防止信号链路推送穿过信号孔隙。
具有单独介电的馈通在具有呈介电间隔件形式的介电的块中具有间隔件贯穿孔隙。可选地，在安装期间或如果第一环境处于比第二环境更高的压力下，那么间隔件孔隙和间隔件经塑形以防止间隔件推送穿过间隔件孔隙。间隔件具有用于信号链路的信号贯穿孔隙。
通常,孔隙、间隔件和信号链路设定大小以为使用本领域中众所周知的方法的信号提供阻抗匹配。对于准确阻抗匹配，介电必须由系统接地平面围绕。如果块为导电的，那么不需要针对接地信号的特定调节。非导电块必须通过接地耦合件通过块馈送接地信号。
接地耦合件可包含延伸穿过块中的接地孔隙的离散导电接地链路。适当数目个接地链路围绕信号链路。接地链路为导电线或接脚。替代地，接地链路为镀覆通孔。在另一配置中，接地耦合件为安装在围绕间隔件的块中的接地光纤套管贯穿孔隙中的导电接地光纤套管。在另一配置中，间隔件孔隙的壁涂布有导电材料。
各种组件安装有气密性地分离两个环境的气密性密封件。在一种方法中，各种组件压入配合到对应孔隙中，不在邻近组件之间留下间隙。
在另一方法中，间隔件短于间隔件孔隙，使得间隔件的一个或两个面从对应块表面凹入，由此在间隔件与块表面之间留下间隙。罐封间隙的一个或两个以密封间隔件孔隙且包围信号链路，由此产生气密性密封。典型灌封材料为两部分环氧树脂。每个间隙的最小深度取决于环境和灌封材料且通常不低于0.01英寸。通过用灌封材料或焊料填充镀覆通孔来气密性密封电镀通孔。
灌封的一种方法涉及将真空施加到块的一个表面且允许真空从相对侧拉动灌封材料，由此强制灌封材料进入间隙和组件之间的所有接口。真空确保灌封材料强制进入将提供泄漏路径的所有间隔中。替代地，在一个表面处将压力施加到灌封材料以将灌封材料推送到将提供泄漏路径的所有间隔中。
本发明考虑凸缘为块，也就是说，馈通延伸穿过凸缘自身。替代地，块为气密性密封到凸缘中开口中的独立组件。
通过以下附图和本发明的详细描述本发明的目的将变得显而易见。
附图说明
为了更全面地理解本发明的本质和目的，参考附图，其中：
图1为一个实施例的横截面；
图2为图1的细节；
图3为图1的具有永久性附接缆线的连接器的配置的区段的横截面视图；
图4为具有可去除地缆线的连接器的配置的区段的横截面视图；
图5为具有可去除地缆线的连接器的另一配置的区段的横截面视图；
图6为具有可去除地缆线的连接器的另一配置的区段的横截面视图；
图7为具有锚定块和缆线的部分的板的一个配置的横截面视图；
图8为具有锚定块和缆线的部分的板的另一配置的横截面视图；
图9为具有绒毛按钮触点的绝缘板的横截面视图；
图10为具有导电橡胶触点的绝缘板的横截面视图；
图11为在图10的E-E处截取的横截面视图；
图12为在图11的F-F处截取的横截面视图；
图13为具有嵌入式压模或蚀刻触点的绝缘板的仰视图；
图14为在H处截取的图13的同轴缆线终端组合件的底部的细节视图；
图15为图13的板的横截面视图；及
图16为具有嵌入式压模或蚀刻触点的绝缘板的横截面视图，其中一侧与缆线和压缩的触点配对。
图17为与凸缘分离的块的横截面；
图18为不具有单独介电的基本馈通的横截面；
图19为图18的馈通的俯视图；
图20为具有信号链路和信号孔隙的替代配置的馈通的横截面；
图21为具有信号链路和信号孔隙的替代配置的馈通的横截面；
图22为基本馈通的横截面；
图23为图22的馈通的俯视图；
图24为具有若干组件的替代配置的馈通的横截面；
图25为图24的馈通的俯视图；
图26为具有若干组件的替代配置的馈通的横截面；
图27为具有若干组件的替代配置的馈通的横截面；
图28为具有接地链路的馈通的横截面视图；
图29为具有围绕信号链路和间隔件的接地链路的馈通的俯视图；
图30为具有接地链路的PCB块的横截面视图；
图31为具有接地平面中的接地链路的馈通的俯视图；
图32为具有接地光纤套管的馈通的横截面视图；
图33为具有镀覆孔隙和接地衬垫的馈通的横截面；
图34为作为凸缘的一部分的块的横截面；
图35为作为块的凸缘的俯视图；
图36为具有独立块的凸缘的俯视图；
图37为具有作为块的PCB的凸缘的俯视图；
图38为绘示连接器到馈通块的连接的横截面视图；
图39为另一实施例的横截面视图；
图40为具有附接的连接器的图39的实施例的横截面视图；及
图41为具有附接的连接器的图39的实施例的另一横截面视图。
具体实施方式
本说明书描述一种用于在由屏障3分离的第一环境1与第二环境2之间传递信号的组合件10。两个环境1、2可在许多方面中不同。举例来说，在屏障3的两侧上可存在将不在一些应用中混合的压力、温度或化学化合物。这情形的实例为将数据馈送进出冷计算环境，例如量子计算环境。第一环境1通常处于正常大气压力和室温。在量子计算环境中，第二环境2处于接近完美的真空。第二环境2的最接近第一环境1的区接近室温，且最远离第一环境1的区的温度保持在4开尔文和4毫开尔文之间。
如图1和2中所绘示，通过第一环境1中的第一连接器14、分离两个环境1、2的凸缘12和第二环境2中的第二连接器16在环境1、2之间传递信号。信号通常为射频、RF信号。尽管本发明可采用的射频范围的上限不断的改进，但信号速度可取决于应用低到几百MHz到高达70GHz。
每个连接器14、16端接一或多个受控阻抗缆线20。受控阻抗同轴缆线20具有由具有介电24外部的接地参考屏蔽件26的介电24围绕的信号导体22。可选地，护套28覆盖屏蔽件26。受控阻抗双轴缆线20具有由具有介电24外部的接地参考屏蔽件26和覆盖屏蔽件26的护套28的介电24围绕的两个信号导体22。为了适当地端接缆线20，缆线接地屏蔽件26必须电耦合到连接器14、16。可选地，如图2，光纤套管90可安装在接地屏蔽件26上。可用具有多于两个信号导体22的受控阻抗缆线20。尽管未具体描述，但本发明可适用于容纳具有任何数目个信号导体22的缆线20。
凸缘12可去除地安装到分离两个环境1、2的屏障3中的开口中。凸缘12以在凸缘12与屏障3之间提供可接受气密性密封的任何方式安装。安装的方法在行业中为众所周知的。替代地，屏障3并入凸缘12，也就是说，屏障3和凸缘12并非单独组件。
信号经由馈通块30中的馈通11行进穿过凸缘12。连接器14、16在受控阻抗同轴缆线(在下文，简称“缆线”)20与馈通11之间提供接口。在美国专利第8,926,342号和9,160,151号中描述连接器14、16的不同配置，所述专利两者以引用的方式并入本文中。下文概括若干配置。下文仅参考一个连接器14。
连接器14具有若干实施例，其代表性一个具有用于紧固缆线20的锚定块88，用于在缆线信号导体22与馈通之11间进行电连接的顺应信号触点86，用于在缆线屏蔽件26与馈通11之间进行电连接的可选顺应接地触点87和安装到保持触点86、87的锚定块88的板89。
在一个配置中，如图3，锚定块88为导电的，且为永久性附接的缆线20提供共用接地。所有缆线20的接地屏蔽件26电连接到锚定块88中的孔91中的锚定块88。可使用任何适当方法，所述方法包含：焊接、卷曲、用导电粘附剂灌封、在模制时用缆线20将锚定块88在适当位置嵌入成型和将刚性化接地屏蔽件26压入配合(例如，预镀锡)到孔91中。
一旦缆线20锚定在锚定块88中，那么适当地修整锚定块88的面92、信号导体22和介电24以与顺应触点86、87进行可靠电接触。锚定块面92、信号导体22和介电24可需要通过一些机械方式，例如通过铣削、研磨或打磨来抛光和平坦化，以便确保缆线中心导体22和介电24相对于锚定块面92定位在已知深度处，在此情况下与锚定块面92齐平。锚定块面92和信号导体22还可需要贵金属镀覆以防止抛光表面氧化或以其他方式降解，从而抑制触点86、87到信号导体22和锚定块88的可接受电连接。
在另一配置中,锚定块88为导电或非导电的，且仅提供用于可去除地附接的缆线20的锚定。图4到6中绘示将缆线20可去除地附接到锚定块88的方法。这些方法准许个别电缆20的替代，因此不需要替代整个组合件。
图4中所绘示的第一方法需要在缆线20的末端处或附近附接光纤套管以用于修整缆线末端。剥离护套28且螺纹光纤套管94在屏蔽件26上方滑动。光纤套管94通过焊接、卷曲或将光纤套管94电耦合到屏蔽件26的其它机械方式附接到缆线20。光纤套管面95、信号导体22和介电24随后如上文参考锚定块88所描述来修整。光纤套管94旋拧到锚定块88中的螺纹孔96中，直到信号导体22压靠信号触点86，以便在信号导体22与信号触点86之间产生电连接。
将电缆20可去除地附接到锚定块88的第二方法需要使用扭锁附接件100，如图5中所绘示。扭锁组件102在缆线20上方滑动，使得组件102可在缆线20上方自由地滑动。线圈弹簧104在电缆20上方滑动。在剥离护套28之后，光纤套管106通过焊接、卷曲或将光纤套管106电耦合到屏蔽件26的其它机械方法附接到屏蔽件26。光纤套管面108、信号导体22和介电24随后如上文参考锚定块88所描述来修整。
光纤套管106/缆线20插入到锚定块88中的孔110中。来自扭锁组件102的突起112在孔110的侧面相对凹槽向下滑动(未绘示)直到其与孔110中的环形凹陷114对准为止。在此对准的情况下，压缩弹簧104，使得其将信号导体22压入到信号触点86，以便在信号导体22与信号触点86之间产生电连接。扭锁组件102发生转动，使得突起112由环形凹陷114捕获，由此将电缆20保留在孔110中。
图6中绘示将缆线20可去除地附接到锚定块88的另一方法。光纤套管120附接到缆线20且如上文所描述来修整。光纤套管120在光纤套管120的末端124处或远离末端124处具有环形脊122，如图6。锚定块88具有两个区段，底部区段126和顶部区段128。底部区段126中的缆线孔130的上部末端具有环形凹槽132。当光纤套管120/缆线20组合件插入到缆线孔130中时，脊122配合到凹槽132中，其中光纤套管面134、信号导体22和介电24与块面92齐平。块顶部区段128安装在底部区段126上且经由螺丝、夹钳或任何其它可接受的方法来附接。顶部部分126捕获锚定块88中的光纤套管120/缆线20组合件。可选地，脊122和凹槽132可键合以防止光纤套管120/缆线20组合件在电缆孔130中旋转。
在一些情况下，确切地说在可去除附接件的情况下，信号导体22和/或介电24可不恰好与锚定块面92齐平，也就是说，其可略微凹入到锚定块面92中或从锚定块面92突出。凹处或突起可多达0.05英寸。本说明书和权利要求书使用术语“齐平”来指示信号导体22和介电24实际上与锚定块面92齐平、以多达0.05英寸略微地凹入到锚定块面92中或略微地从锚定块面92中突出。
连接器14可设计成用于与任何数目个不同顺应触点一起使用，包含但不限于偏斜线圈触点、绒毛按钮触点、导电橡胶触点和导电带触点。图3到8绘示如设计成用于与偏斜线圈触点一起使用的连接器。美国专利第7,126,062号和第Re41,663号中描述各种类型和配置的偏斜线圈触点，所述专利两者以引用的方式并入本文中。简单来说，偏斜线圈触点包含具有一对相对地延伸的引线的导电、固有地弹性线的线圈。引线在与线圈轴成角度的方向上延伸。在压缩期间，线圈环在其沿着彼此滑动的同时电短路接在一起。
图7和8中绘示的板89保持触点86、87且可由导电或电绝缘材料构成。
板89具有块表面154和馈通表面156，所述块表面154在组合连接器14时邻接锚定块面92，所述馈通表面156在连接器14连接到馈通块30时通常邻接馈通块30。通常，板89为通过螺钉216附接到锚定块面92。
如图7中所绘示，信号触点86在板89中的贯穿孔隙160中捕获。信号贯穿孔隙160具有较大中心区段166，所述中心区段166变窄到块表面154中的较小信号块开口168且到馈通表面156中的较小信号馈通开口170。触点86的线圈140在中心区段166中捕获。在将板89组合到锚定块88之前，信号触点86的块接触点142从信号块开口168延伸。在将连接器14连接到馈通块30之前，信号触点86的馈通接触点144从信号馈通开口170延伸。
如果板89为导电的，那么信号贯穿孔隙160在绝缘插塞162内，所述绝缘插塞162阻止信号触点86电短路接到板89。插塞162通常由绝缘塑料制成。插塞162配合在板89中的信号穿孔164中。
在将板89组合到锚定块88之后，每个信号块开口168与锚定块88中的其对应电缆孔91对准。
每个接地触点87在接地贯穿孔隙190中捕获。每个接地贯穿孔隙190具有较大中心区段192，所述中心区段192变窄到块表面154中的较小接地块开口194和到馈通表面156中的较小接地馈通开口196。接地触点87的线圈146在中心区段192中捕获。在将板89组合到锚定块88之前，接地触点87的块接触点148从接地块开口194延伸。在将连接器14连接到馈通块30之前，接地触点87的馈通接触点150从接地馈通开口196延伸。
当由导电材料构成时，板89电耦合接地触点87，因此提供与信号触点86的更精确阻抗匹配。
在图7的配置中，板89具有两个镜像薄片200、202。底部薄片200具有馈通开口170、196和中心区段166、192的一半，且顶部薄片202具有块开口168、194和中心区段166、192的一半。触点86、87放置在一个薄片200的中心区段166、192中，且薄片200、202包夹在一起以捕获触点86、87。
在图8的配置中，板89具有底部薄片204和顶部薄片206，所述底部薄片204具有馈通开口170、196和中心区段166、192的全部，所述顶部薄片206仅具有块开口168。触点86、87放置在底部薄片204的中心区段166、192中，且薄片204、206包夹在一起以捕获触点86、87。
当使用绝缘插塞162时，其可压入配合到板89中的穿孔164中或其可用粘附剂接合到穿孔164中。替代地，如图7中所绘示，插塞162具有两个部分174、176，所述每个部分配合到一个板薄片200、202中。配对肩部178、180将插塞部分174、176保留在板薄片200、202中。替代地，如图8中所绘示，插塞162具有下部部分182和上部部分184，所述部分分别配合到下部薄片204和上部薄片206中。
配对肩部186、188将插塞部分182、184保留在板薄片204、206中。
如上文所提及，可采用绒毛按钮触点。如图9中所绘示，绒毛按钮触点220为圆柱形。板89具有贯穿孔隙160，所述贯穿孔隙在中心处与在末端处(如224处)相比较窄。触点220强制进入孔隙160中。触点220的长度使得末端226从板89延伸。
如上文所提及，可采用导电橡胶触点。如图10到12所绘示，用于信号触点86的导电橡胶触点230可为具有位于中心的环形凹陷232的圆柱形。板89具有具有位于中心的环形突起236的贯穿孔隙160。导电橡胶触点230径向压缩且放置在孔隙160中，使得突起236配合到凹陷232中以将触点230保留在孔隙160中。触点230的长度使得末端238从板89延伸。
用于接地触点87的导电橡胶触点可具有与信号触点86相同的结构。替代地，用于接地触点87的导电橡胶触点242为圆形，围绕信号触点86，如图11。导电橡胶触点242具有邻近于锚定块88的圆形顶部薄片244和用于介接到馈通块30的圆形底部薄片246。两个薄片244、246通过板89中的贯穿孔隙250中的多个插塞248电连接。插塞248的数目可根据应用而变化，且通常为四个或八个，在信号触点230周围均匀间隔开。如同信号触点230，每个插塞248具有配合到环形突起254中的用于滞留的环形凹陷252。从薄片244、246延伸到板89中的凹陷258中的旋钮256(如图12)有助于将薄片244、246保留在适当位置。
如上文所提及，可采用导电带触点。在图13到16中，触点270为呈C形状的导电材料带。触点可通过化学蚀刻、通过冲压和成型，或者通过任何其它切实可行的方式形成。触点270在板89中的贯穿孔隙160中捕获。在其静止状态中，触点引线272从板89朝外延伸，如图15。当锚定块88附接到板89时，上部引线272朝向板89变形且进入凹陷276中，如图16中所绘示，由此通过信号触点86提供与信号导体22电接触且通过接地触点87提供与锚定块88点接触。当组合件连接到馈通块30时，下部引线274朝向板89变形且进入到凹陷278中。
如上文所指示，信号经由馈通块30中的馈通11行进穿过凸缘12，绘示于图1、2、17和34中。块30的第一表面38设计成耐受第一环境1，且块30的第二表面40设计成耐受第二环境2。
馈通块30具有用于通过凸缘12在两个环境1、2之间传递的每个信号的馈通11。为了准确地传递受控阻抗信号，馈通11需要至少三个组件：信号耦合件61、围绕信号耦合件61的介电53和围绕介电53的接地耦合件70。
馈通11具有基于由其构成块30的材料而不同的两个不同配置。如果块30由电绝缘材料构成，那么块30自身可充当介电53。如果块30由导电材料构成，那么需要单独介电53。
不具有单独介电的馈通11在图18和19中绘示。馈通11具有块30中的信号贯穿孔隙43，所述信号贯穿孔隙43在块30的第一表面38中的第一开口44与块30的第二表面40中的第二开口45之间延伸。如图19中所绘示，信号贯穿孔隙43通常为圆形，但可为其它形状。
信号耦合件61包含延伸穿过每个信号孔隙43的信号链路62。信号链路62为导电线或引脚，且可由适合应用的任何导电材料构成。通常，信号链路62将由铜合金构成。在一个配置中，信号链路62由在镍上方镀覆有金的铍铜构成。如果需要非磁性信号链路62，那么可使用镀金铍铜。信号链路62还可由非导电材料构成，只要信号链路62可导电即可。举例来说，信号链路62可由嵌入或被涂布有呈现信号链路62导电的导电材料的非导电塑料或复合物构成。
信号链路62具有块第一表面38处的第一末端65和块第二表面40处的第二末端66。信号链路末端65、66为用于连接器14、16的信号触点86的接触点。可选地，信号末端65、66与对应块表面38、40齐平。由于制造工艺中的不精确性和容差，信号链路末端65、66可不恰好与对应块表面38、40齐平，也就是说，其可略微凹入到对应块表面38、40中或从对应块表面38、40突出。通常，凹处不大于0.0005英寸，且突起不大于0.001英寸，但可多达0.05英寸。如果突起或凹处大于可允许的，那么受影响信号链路末端65、66和对应块表面38、40可通过一些机械方式(例如通过铣削、研磨或打磨)抛光且平坦化，以便确保信号链路末端65、66相对于块表面38、40处于已知深度，在此情况下与接地块面20齐平。抛光末端65、66还可需要贵金属镀覆以防止其氧化或以其它方式降解从而抑制可接受电连接。
本说明书和权利要求书使用术语“齐平”来指示信号链路末端65、66实际上与对应块表面38、40齐平、以多达0.05英寸略微地凹入到对应块表面38、40中或略微地从对应块表面38、40中突出。
信号链路62具有允许在信号孔隙43中机械和电气地恰当配合的横截面形状。在图中，信号孔隙43和信号链路62均为圆形的。然而，只要接合点在结构上合理，那么信号孔隙43和信号链路62可为不同横截面形状。举例来说，信号孔隙43可为圆形且信号链路62为八边形。
可选地，在安装期间或如果第一环境1处于比第二环境2更高的压力下，那么信号链路62和信号孔隙43经塑形以防止信号链路62推送穿过信号孔隙43。一般来说，信号链路第一末端65的直径大于信号孔隙43的直径。在图20中所绘示的一个配置中，信号链路第一末端65具有头部63，所述头部63具有比信号链路62和信号孔隙43的其余部分更大的直径。在图21中所绘示的另一配置中，信号链路62为截锥形而非圆柱形。信号孔隙43经塑形成匹配，使得当信号链路62紧固在信号孔隙43内时，每个末端65、66处于对应块表面38、40。本发明考虑防止信号链路62推送穿过信号孔隙43的任何其它几何形状。
下文论述接地耦合件70。
如上文所指示，如果块30由导电材料构成，那么单需要独介电53，如图22到25中所绘示。如果块30由不具有必要介电特性的电绝缘材料构成，那么还可使用单独介电53。
馈通11具有块30中的间隔件贯穿孔隙32，所述间隔件贯穿孔隙32在块30的第一表面38中的第一开口34与块30的第二表面40中的第二开口36之间延伸。如图23和25中所绘示，间隔件贯穿孔隙32通常为圆柱形但可为其它形状。
在间隔件贯穿孔隙32内为呈介电间隔件54形式的介电53。间隔件54具有允许在间隔件孔隙32中机械和电气地恰当配合的横截面形状。在图中，间隔件孔隙32和间隔件54均为圆形。然而，只要间隔件54具有恰当阻抗且在结构上合理，那么间隔件孔隙32和间隔件54可为不同横截面形状。举例来说，间隔件孔隙32可为圆形且间隔件54可为八边形。
可选地，在安装期间或如果第一环境1处于比第二环境2更高的压力下，那么间隔件孔隙32和间隔件54经塑形以防止间隔件54推送穿过间隔件孔隙32。一般来说，间隔件54的第一面54大于间隔件孔隙32的第二开口36。在图24中所绘示的一个配置中，间隔件孔隙32具有阶梯式直径，如在48处，以提供肩部49。间隔件54邻接肩部49以防止间隔件54处于间隔件孔隙32内或推送穿过间隔件孔隙32。在另一配置中，间隔件54为截锥形而非圆柱形，类似于图21的信号链路62。间隔件孔隙32经塑形成匹配，使得当间隔件54紧固在间隔件孔隙32内时，每个末端56、57相对于对应块表面38、40恰当地定位。本发明考虑防止间隔件54推送穿过间隔件孔隙32的任何其它几何形状。.
制成间隔件54的材料取决于应用而选择。间隔件54的介电常数具有产生所要阻抗环境的所需值(通常为50欧姆)，但可需要其它阻抗。介电常数范围可为1.1到15但一般约3到4。通常，间隔件54为工程改造塑料(聚醚醚酮、PEEK)，其由于其介电常数(Dk)值和所得信号完整性效能而选取。在一个配置中，Dk为3.3，选择使得馈通阻抗为50欧姆。可取决于所要阻抗、孔隙32的直径和信号链路62的直径使用不同Dk值。
间隔件54具有一或多个信号贯穿孔隙43，所述贯穿孔隙43在间隔件54的第一面56中的第一开口44与第二面57中的第二开口45之间延伸。对于同轴缆线20，间隔件54中存在轴向对准的单个信号孔隙43。对于具有多于一个信号导体22的缆线20，间隔件54具有用于每个信号导体22的信号孔隙43，且信号孔隙43近轴地对准且布置成用于阻抗匹配，如下所描述。
信号链路62延伸穿过每个信号孔隙43。如上文所描述，信号链路62为导电线或引脚。
如上文所描述，信号链路62具有块第一表面38处的第一末端65和块第二表面40处的第二末端66。可选地，信号末端65、66与对应块表面38、40齐平。
如上文所描述，在安装期间或如果第一环境1处于比第二环境2更高的压力下，那么信号链路62通常为圆形且可经塑形以防止信号链路62推送穿过信号孔隙43。
本说明书的其余部分通过具有间隔件54的配置示出。应理解，以下描述还用适当修改应用于不具有间隔件54的配置。
可选地，孔隙32、间隔件54和信号链路62设定大小以提供用于信号的阻抗匹配。这样做的方法为本领域中众所周知的，包含方程和软件仿真器，例如高频结构仿真器(HFSS)。关键参数包含材料、Dk值和尺寸。
为了使馈通提供准确阻抗匹配，介电53必须由系统接地平面围绕。如果块30为导电的，那么不需要针对接地信号的特定调节。块30自身为用于连接器14、16的接地触点87的接触点。
非导电块30必须通过接地耦合件70在表面38、40之间馈送接地信号。这可多种不同方式实现。
在一个配置中，接地耦合件70可包含延伸穿过块30中的接地孔隙72的离散导电接地链路71，如图18和28。接地链路71围绕信号链路62，如图19和29，使得接地信号围绕间隔件54/信号链路62。用以围绕信号链路62的接地链路71的特定数目和其距信号链路62的距离将通过具体应用的参数确定，例如所要阻抗环境、信号链路62和间隔件54的直径和由其构成块30和间隔件54的材料。接地链路71将通常在围绕孔隙32的圆圈周围等距离布置。举例来说，如果存在六个接地链路71，那么其将间隔60°，如在图19和29中的76处。
接地链路71为导电线或接脚，且可由适合应用的任何导电材料构成。通常，接地链路71将由铜合金构成。在一个配置中，接地链路71由在镍上方镀覆有金的铍铜构成。如果需要非磁性接地链路71，那么可使用镀金铍铜。接地链路71还可由非导电材料构成，只要接地链路71可导电即可。举例来说，接地链路71可由嵌入或被涂布有呈现接地链路71导电的导电材料的非导电塑料或复合物构成。
可选地，在安装期间如果第一环境1处于比第二环境2更高的压力下，那么接地链路71和接地孔隙72经塑形以防止接地链路71推送穿过接地孔隙72。可使用上文参考信号链路62所描述的相同几何形状。举例来说，每个接地链路第一末端80具有头部78，所述头部78具有比接地链路71的其余部分的更大的直径，如图20中所绘示。
在块30具有PCB结构或由其它介电材料构成的情况下，接地链路71可为穿过块30的通孔73，所述通孔73镀覆(如在图30中的74处)以携载接地信号穿过块30。镀覆通孔73如上文所描述围绕信号链路62，且通常连接两个表面38、40上的接地平面79，如图30和31。镀覆通孔73通过用灌封材料(例如，如在75处的环氧树脂)或焊料填充其来气密性密封。
接地链路末端80、81为用于连接器14、16的接地触点87的接触点。在通孔73的情况下，镀覆74可沿着PCB的表面38、40水平地延伸以提供用于接地触点87的接触点80、81。
在接地耦合件70的另一配置中，导电接地光纤套管64安装在块30中的接地光纤套管贯穿孔隙84中，且间隔件54安装在接地光纤套管64中的间隔件孔隙32中，使得接地光纤套管64围绕间隔件54，如图32。接地光纤套管的第一末端82与信号链路62的第一末端65齐平，且接地光纤套管64的第二末端83与信号链路62的第二末端66齐平。术语“齐平”意图具有上文所描述的相同意义，其中光纤套管末端82、83实际上与相关联块表面38、40齐平、略微凹入到相关联块表面38、40中或略微从相关联块表面38、40突出。
光纤套管末端82、83为用于连接器14、16的接地触点87的接触点。接地光纤套管64可为与安装在其中的间隔件54不同的总高度。优选地，光纤套管面82、83和信号链路末端65、66从对应块表面38、40突出，由此确保与信号触点86和接地触点89的良好压缩接触。
在接地耦合件70的另一配置中，间隔件孔隙32的壁41涂布有导电材料。举例而言，如果块30为PCB，那么间隔件孔隙32可为镀覆通孔，如在图33中的77处，其中镀覆77电连接到接地。涂层77可覆盖整个壁41或可仅涂布壁41的一部分，例如，如在块表面38、40之间延伸的带。
可选地，图33中所绘示的间隔件孔隙32中的镀覆77可沿着PCB的表面水平地的延伸以提供用于连接器14、16的接地触点87的接触点78。
信号链路62、接地耦合件70和在采用时，间隔件54安装有气密性密封件以气密地分离两个环境1、2。气密性密封可以若干不同方法中的一或多个形成。
首先，各种组件压入配合到对应孔隙中，不在邻近组件之间留下间隙。举例来说，信号链路62压入配合到信号孔隙43中，不在信号链路62与间隔件54或块30之间留下间隙。可选地，间隔件54由略微可压缩材料构成，使得当间隔件54安装在间隔件孔隙32中时，间隔件54抵靠间隔件孔隙壁41且抵靠信号链路62扩展以形成气密性密封。
在图24中所绘示的提供气密性密封的第二方法中，间隔件54短于间隔件孔隙32，使得间隔件54的两个面56、57从对应块表面38、40凹入，由此在间隔件第一面56与块第一表面38之间留下第一间隙58，和在间隔件第二面57与块第二表面40之间留下第二间隙59。替代地，仅一个面57从块表面40凹入，留下仅一个间隙59，且相对间隔件面56延伸到对应块表面38，如图26。替代地，仅另一面56从块表面38凹入，留下仅一个间隙58，且相对间隔件面57延伸到对应块表面40，如图27。
罐封间隙59、58的一个或两个(如在60处)以密封间隔件孔隙32且包围信号链路62，由此产生气密性密封。典型灌封材料为两部分环氧树脂，但可使用提供所需密封且受环境最小影响的任何材料。将提供适合气密性密封的每个间隙58、59的最小深度取决于环境和灌封材料。在一个配置中，间隙深度大致为0.02英寸且不低于0.01英寸。
大部分图绘示灌封材料60与块表面38、40齐平，但此并非需要的。灌封材料60可凹入到间隙58、59中，如图27。由于灌封材料60最初为液体，因此其可在其表面上形成弯液面68。
镀覆通孔73通过用灌封材料(如在图30中的75处)或焊料填充其来气密性密封。
灌封的一个方法涉及将真空施加到块30的一个表面40且允许真空从相对侧拉动灌封材料60，由此迫使灌封材料60进入间隙58和组件之间的所有接口中，例如在信号链路62与间隔件54或块30之间，在间隔件54与块30之间，和在每个接地链路71与块30之间。真空确保灌封材料60强制进入将在两个环境1、2之间提供泄漏路径的所有空间中。当然，可在相对方向上从另一表面38施加真空。
在灌封的另一方法中，在一个表面38、40处将压力施加到灌封材料以将灌封材料60推送到将在两个环境1、2之间提供泄漏路径的所有空间中。
可同时采用压入配合和灌封方法。举例来说，图24的较短间隔件54设定大小以压入配合到孔隙32中，且信号链路62压入配合到信号孔隙43中，且接着罐封间隙58、59。
本发明考虑凸缘12为块30，也就是说，馈通件11延伸穿过凸缘12自身，如图34和35。
替代地，块30为气密性密封到凸缘12中开口50中的独立组件。块30可类似于连接器主体或块30可为印刷电路板。对于前者，可存在安装在凸缘12中的多于一个块30，如图36。对于后者，通常单个PCB安装到凸缘12中，如图37，但可使用多于一个PCB，如图36。块30通过适当的任何方式安装到开口50中，例如通过螺钉或其他机械方式。可罐封块30与凸缘12之间的接缝以提供气密性密封。替代地，可使用垫圈以提供气密性密封。
连接器14、16可去除地连接到馈通块30。典型连接机构为通孔千斤顶290，绘示于图38中。千斤顶290延伸穿过锚定块88中的孔292且转动到馈通块30中的带螺纹孔294中。
另一实施例绘示于图39到41中。馈通块30为连接器14的锚定块88。锚定块88用0环形210安装到凸缘12中的开口50以提供气密性密封。优选地，连接器14安装为可从凸缘12去除。千斤顶212延伸穿过凸缘12中的孔214，且转动到锚定块88中的带螺纹孔中。
还气密性密封锚定块88的缆线孔91。如果永久性附接缆线20，那么附接方式(焊接、压接用导电粘附剂灌封、嵌入成型)提供气密性密封。如果缆线20可去除地附接在缆线孔91中，那么在安装缆线20之后，罐封缆线孔91以气密性密封它们。
连接器14、16与附接到可去除连接器16的单个板89可去除地彼此连接。典型连接机构为通孔千斤顶290。千斤顶290延伸穿过可去除连接器16的锚定块88中的孔292且转动到安装到凸缘12的连接器14的锚定块88中的带螺纹孔296中，如图41。
本发明考虑信号比SMA或SMP更接近，由此极大地增大总沟道密度。信号间隔可为0.1英寸或更小，使得沟道的密度大于本领域的当前技术状态的两倍。
由于环境压力和循环寿命而拾取材料和构造用于机械完整性，尽可能地最小化泄漏速率，确保所需受控阻抗和最小除气。块30的厚度由块材料的机械强度驱动。在一个环境处于与另一环境不同的压力的情况下，块30必须足够厚以在表面38、40的区域上方保持相对平坦，例如+/-0.01英寸，以便确保恰当配对面。此外，块30的厚度并不重要。
因此，已绘示且描述气密性密封受控阻抗馈通组合件。由于在不脱离本发明的范围的情况下可以在本公开中进行某些改变，因此希望在前述说明书中描述的以及附图中所绘示的所有内容被解释为说明性的而非表示限制性的含义。

Claims (21)

1.一种受控阻抗馈通组合件(10)，其位于在第一环境(1)与第二环境(2)之间，所述馈通组合件(10)包括：
(a)块(30)，其具有设计成耐受所述第一环境(1)的第一表面(38)和设计成耐受所述第二环境(2)的第二表面(40)；
(b)至少一个馈通(11)，其位于所述块(30)中，延伸于所述第一表面(38)与所述第二表面(40)之间，所述馈通(11)包括：
(1)信号贯穿孔隙(43)，其延伸于所述第一表面(38)与所述第二表面(40)之间；以及
(2)导电信号链路(62)，其位于所述信号贯穿孔隙(43)中，具有位于所述第一表面(38)处的第一末端(65)和位于所述第二表面(40)处的第二末端(66)；
(c)所述馈通(11)，在所述第一环境(1)与第二环境(2)之间气密性密封。
2.根据权利要求1所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述块(30)为导电的，且所述馈通(11)进一步包括延伸于所述第一表面(38)与所述第二表面(40)之间的间隔件贯穿孔隙(32)，且所述间隔件贯穿孔隙(32)内的介电间隔件(54)具有第一面(56)和第二面(57)，所述信号贯穿孔隙(43)延伸穿过所述第一面(56)与所述第二面(57)之间的所述间隔件(54)。
3.根据权利要求2所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述馈通(11)通过所述第一面(56)和所述第二面(57)中的一个或两个来气密性密封，所述第一面(56)从所述第一表面(38)凹入从而形成填充有灌封材料(60)的第一间隙(58)，所述第二面(57)从所述第二表面(40)凹入从而形成填充有所述灌封材料(60)的第二间隙(59)。
4.根据权利要求3所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述灌封材料(60)为环氧树脂。
5.根据权利要求3所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述第一间隙(57)和所述第二间隙(58)的深度为至少0.01英寸。
6.根据权利要求2所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述馈通(11)通过在所述信号链路(62)与所述间隔件(54)之间和在所述间隔件(54)与所述块(30)之间强制灌封材料(60)来气密性密封。
7.根据权利要求2所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述馈通(11)通过所述间隔件(54)与所述间隔件孔隙(32)之间的压入配合和所述信号链路(62)与所述信号贯穿孔隙(43)之间的压入配合来气密性密封。
8.根据权利要求7所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述间隔件(54)由略微可压缩材料构成。
9.根据权利要求2所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述信号链路(62)和信号贯穿孔隙(43)经塑形以防止所述信号链路(62)推送穿过所述信号贯穿孔隙(43)，且其中所述间隔件(54)和间隔件孔隙(32)经塑形以防止所述间隔件(54)推送穿过所述间隔件孔隙(32)。
10.根据权利要求9所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述信号链路(62)的所述第一末端(65)具有头部(63)，所述头部(63)具有比所述信号贯穿孔隙(43)的直径更大的直径。
11.根据权利要求9所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述间隔件孔隙(32)具有产生肩部(49)的阶梯式直径(48)，使得第一开口(34)的直径大于第二开口(36)的所述直径，且其中所述间隔件(54)邻接所述肩部(49)。
12.根据权利要求1所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述块(30)为非导电的，且所述馈通(11)进一步包括延伸于所述第一表面(38)与所述第二表面(40)之间的接地耦合件(70)。
13.根据权利要求12所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述接地耦合件(70)包含延伸于所述第一表面(38)与所述第二表面(40)之间的接地贯穿孔隙(72)中的多个导电接地链路(71)，所述接地链路(71)布置在围绕所述信号链路(62)的圆圈中。
14.根据权利要求13所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述馈通(11)通过所述信号链路(62)与所述信号贯穿孔隙(43)之间的压入配合和每个接地链路(71)与接地贯穿孔隙(72)之间的压入配合来气密性密封。
15.根据权利要求12所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述馈通(11)通过在所述信号链路(62)与块(30)之间和在所述每个接地链路(71)与所述块(30)之间强制灌封材料(60)来气密性密封。
16.根据权利要求15所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述灌封材料(60)为环氧树脂。
17.根据权利要求12所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述接地耦合件(70)包含延伸于所述第一表面(38)与所述第二表面(40)之间的多个导电镀覆通孔(73)，所述镀覆通孔(73)布置在围绕所述信号链路(62)的圆圈中。
18.根据权利要求17所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述馈通(11)通过在所述信号链路(62)与块(30)之间和在所述镀覆通孔(73)中强制灌封材料(60)来气密性密封。
19.根据权利要求12所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述信号链路(62)和信号贯穿孔隙(43)经塑形以防止所述信号链路(62)推送穿过所述信号贯穿孔隙(43)，其中所述接地链路(71)和接地贯穿孔隙(72)经塑形以防止所述接地链路(71)推送穿过所述接地贯穿孔隙(72)。
20.根据权利要求19所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其中所述信号链路(62)的所述第一末端(65)具有头部(63)，所述头部(63)具有比所述信号贯穿孔隙(43)的直径更大的直径，且其中所述接地链路(62)的所述第一末端(82)具有头部(78)，所述头部(78)具有比所述接地贯穿孔隙(72)的直径更大的直径。
21.根据权利要求1所述的受控阻抗馈通组合件(10)，其进一步包括使所述第一环境(1)与所述第二环境(2)分离的凸缘(12)、安装在所述凸缘(12)中的开口(50)内的所述块(30)、气密性密封所述块(30)与凸缘(12)之间的接缝。
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