EP2458692A1 - Elektrische, ultrahochvakuumtaugliche Durchführungsanordnung - Google Patents

Elektrische, ultrahochvakuumtaugliche Durchführungsanordnung Download PDF

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EP2458692A1
EP2458692A1 EP11188860A EP11188860A EP2458692A1 EP 2458692 A1 EP2458692 A1 EP 2458692A1 EP 11188860 A EP11188860 A EP 11188860A EP 11188860 A EP11188860 A EP 11188860A EP 2458692 A1 EP2458692 A1 EP 2458692A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
flange
keramikabdichtelement
sockets
arrangement according
sealing element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11188860A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Heiko Wunderlich
Matthias Grundwald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vacom Vakuum Komponenten & Messtechnik GmbH
Original Assignee
Vacom Vakuum Komponenten & Messtechnik GmbH
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/533—Bases, cases made for use in extreme conditions, e.g. high temperature, radiation, vibration, corrosive environment, pressure
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/5202—Sealing means between parts of housing or between housing part and a wall, e.g. sealing rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01R13/73—Means for mounting coupling parts to apparatus or structures, e.g. to a wall
    • H01R13/74—Means for mounting coupling parts in openings of a panel
    • H01R13/748—Means for mounting coupling parts in openings of a panel using one or more screws

Definitions

  • the invention relates to an electrical, ultra high vacuum feedthrough assembly having a Keramikab Whylement is in communication with a flange to allow mounting on or in an opening of a vacuum device, according to Preamble of claim 1.
  • a feed-through device in particular for the high-voltage electrode of a gas laser previously known.
  • the local feedthrough device is based on a Keramikabêtlement, which is connectable to a flange of a laser tube.
  • the ceramic sealing element which may be embodied as a ceramic tube, a fixed inner conductor is arranged. At the fixed inner conductor, a movable inner conductor is fixed via a plug arrangement.
  • a sealing element for a sealing device which consists of a hard and flexible material, wherein the guided electrical Ladder comprises at least two flexible connecting elements.
  • the sealing device further requires a metal flange with which it can be fixed to the recess or to an opening of the separating element.
  • the in the DE 103 34 394 B3 disclosed training the contact via a tuft or lamellar plug not suitable to contact electronic components, the corresponding terminal pins, which are usually standardized possess.
  • the invention is based on an electrical, ultra-vacuum-suitable feedthrough arrangement with a Keramikab Whylement is in communication with a flange to a mounting on or in an opening of a vacuum device enable.
  • an insert piece in particular designed as a pipe piece, is arranged between the flange and the ceramic sealing element, which accommodates the ceramic sealing element in its interior, this being adhesively bonded, in particular by soldering, to the insert - in particular the pipe piece.
  • the flange has an opening which corresponds to the outer dimensions of the insert, and wherein the insert is adhesively bonded to the flange adhesive-bonded, in particular by welding.
  • Ausgestaltend the Keramikabêtlement is designed as a planar support for an active or passive electronic component, wherein the plug and / or sockets are used according to the pins of the respective component in the Keramikabêtlement, in particular by soldering.
  • the plugs and / or sockets project over both surfaces of the ceramic sealing element, so that on the one hand a component with connection pins is accommodated in the socket part and on the other hand an electrical connection is possible in the rear part.
  • Ausgestaltend has the ceramic sealing element oriented to the receiving side of the electronic component support surface.
  • This support surface is preferably formed as a survey or molding of the ceramic sealing element and is used in a preferred embodiment not only as a support surface, but also as a heat sink via a corresponding Intitle hear with the housing of the electronic component.
  • the plugs and / or sockets in DUAL inline, d. H. executed as a so-called DiL arrangement.
  • plugs and / or sockets can be realized as a pin-socket and a protective coating, for. B. identify gold.
  • a photosensitive component in particular a camera chip, is used as the electronic component.
  • the materials used according to the invention and the bonding processes are all UHV-compatible as well as adhesive or polymer-free.
  • the solution provided combines the requirement for a precise and accurate insertion of an electronic component in the arrangement of plugs and / or sockets and the need to use ceramic materials for the implementation in conjunction with a UHV-compatible cohesive bonding process, in particular a soldering or welding ,
  • the solution according to the invention is based on a conventional metallic flange 1 which has a plurality of flange bores 6 on the circumference for attachment to a corresponding passage opening of a vacuum vessel.
  • the existing on the vacuum vessel mating flange has correspondingly congruent holes, which then receive appropriate mounting screws.
  • a Keramikab Whylement 2 is mounted in a tubular insert 3 and in this connection materially connected by soldering to the tubular insert 3.
  • the ceramic sealing element 2 has plug-in sockets 4 designed in DUAL inline arrangement, which serve to receive connection legs 7 of a camera chip 5.
  • the tubular insert 3 is materially connected to an inner collar of the flange 1 in the region 8, in particular vacuum-tight by welding.
  • a support surface 9, formed as a collection of the Keramikab Whylementes 2 fixes the electronic component 5 and simultaneously or additionally represents a heat sink for the purpose of cooling the component 5.
  • the upper inner collar side of the flange 1 is free.
  • a glass or quartz glass pane can be used as a cover here.
  • the remote from the vacuum side lower ends of the sockets 4 are then used to hold other electrical connection elements for driving or reading data from the corresponding electronic component, in particular the CCD camera chips mentioned here. 5

Landscapes

  • Connections Arranged To Contact A Plurality Of Conductors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische, ultrahochvakuumtaugliche Durchführungsanordnung mit einem Keramikabdichtelement, welches elektrische Leiter, ausgebildet als Stecker und/oder Buchsen aufnimmt und wobei das Keramikabdichtelement mit einem Flansch in Verbindung steht, um eine Montage an oder in einer Öffnung einer Vakuumeinrichtung zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß ist zwischen dem Flansch und dem Keramikabdichtelement ein Einsatz-, insbesondere Rohrstück angeordnet, welches im Inneren das Keramikabdichtelement aufnimmt, wobei dieses mit dem Einsatz-, insbesondere Rohrstück klebemittelfrei stoffschlüssig, insbesondere durch Verlöten verbunden ist. Weiterhin besitzt der Flansch eine Öffnung, welche den Außenabmessungen des Einsatzstückes entspricht und wobei das Einsatzstück mit dem Flansch klebemittelfrei stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißen verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische, ultrahochvakuumtaugliche Durchführungsanordnung mit einem Keramikabdichtelement, welches elektrische Leiter, ausgebildet als Stecker und/oder Buchsen aufnimmt, und wobei das Keramikabdichtelement mit einem Flansch in Verbindung steht, um eine Montage an oder in einer Öffnung einer Vakuumeinrichtung zu ermöglichen, gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Aus der DE 103 34 394 B3 ist eine Durchführungsvorrichtung, insbesondere zur Hochspannungselektrode eines Gaslasers vorbekannt. Bei der dortigen Durchführungsvorrichtung wird von einem Keramikabdichtelement ausgegangen, das mit einem Flansch einer Laserröhre verbindbar ist. In dem Keramikdichtelement, was als Keramikrohr ausgeführt sein kann, ist ein fester Innenleiter angeordnet. Am festen Innenleiter wird ein beweglicher Innenleiter über eine Steckeranordnung fixiert.
  • Es wird also bei der vorbekannten Lösung nach DE 103 34 394 B3 von einem Abdichtelement für eine Abdichteinrichtung ausgegangen, das aus einem harten und flexiblen Material besteht, wobei der hindurchgeführte elektrische Leiter mindestens zwei flexible Verbindungselemente umfasst. Die Abdichteinrichtung erfordert weiterhin einen Metallflansch, mit dem diese an der Aussparung oder an einer Öffnung des Abtrennelementes fixiert werden kann.
  • Mit einer derartig vorbekannten Durchführungsvorrichtung unter Rückgriff auf ein Keramikabdichtelement ist zwar ein hoher Grad von Dichtheit gewährleistet, jedoch erfordert der Abdichtvorgang ein diesbezüglich festes Anpressen des vorerwähnten Flansches an das Keramikabdichtelement unter Zwischenlage einer metallischen Abdichtung. Eine Ultrahochvakuumtauglichkeit ist daher nicht oder nur eingeschränkt gegeben.
  • Darüber hinaus ist die in der DE 103 34 394 B3 offenbarte Ausbildung der Kontaktierung über einen Büschel- oder Lamellenstecker nicht geeignet, elektronische Bauelemente zu kontaktieren, die diesbezügliche Anschlusspins, welche üblicherweise genormt sind, besitzen.
  • Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte elektrische, ultrahochvakuumtaugliche Durchführungsanordnung mit einem Keramikabdichtelement anzugeben, welche allen vakuumtechnischen Anforderungen genügt und die in der Lage ist, aktive oder passive elektronische Bauelemente, insbesondere hochintegrierte Halbleiterbauelemente, elektrisch und mechanisch zu kontaktieren bzw. aufzunehmen.
  • Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen umfassen.
  • Die Erfindung geht demnach von einer elektrischen, ultrahochvakuumtauglichen Durchführungsanordnung mit einem Keramikabdichtelement aus, welches elektrische Leiter, bevorzugt ausgebildet als Stecker und/oder Buchsen aufnimmt und wobei das Keramikabdichtelement mit einem Flansch in Verbindung steht, um eine Montage an oder in einer Öffnung einer Vakuumeinrichtung zu ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß ist zwischen dem Flansch und dem Keramikabdichtelement ein Einsatzstück, insbesondere als Rohrstück ausgeführt, angeordnet, welches in seinem Inneren das Keramikabdichtelement aufnimmt, wobei dieses mit dem Einsatz - insbesondere Rohrstück - klebemittelfrei stoffschlüssig, insbesondere durch Verlöten verbunden ist.
  • Weiterhin weist der Flansch eine Öffnung auf, welche den Außenabmessungen des Einsatzstückes entspricht, und wobei das Einsatzstück mit dem Flansch klebemittelfrei stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißen verbunden ist.
  • Ausgestaltend ist das Keramikabdichtelement als flächiger Träger für ein aktives oder passives elektronisches Bauelement ausgebildet, wobei die Stecker und/oder Buchsen entsprechend den Pins des jeweiligen Bauelementes im Keramikabdichtelement, insbesondere durch Verlöten eingesetzt sind. Die Stecker und/oder Buchsen stehen auf beiden Oberflächen des Keramikabdichtelementes über, so dass einerseits im Buchsenteil ein Bauelement mit Anschluss-Pins aufgenommen und andererseits im rückwärtigen Teil ein elektrischer Anschluss möglich wird.
  • Ausgestaltend besitzt das Keramikabdichtelement eine zur Aufnahmeseite des elektronischen Bauelementes orientierte Stützfläche.
  • Diese Stützfläche ist bevorzugt als Erhebung oder Ausformung des keramischen Abdichtelementes ausgebildet und dient bei einer bevorzugten Ausführungsform nicht nur als Stützfläche, sondern auch als Wärmesenke über ein entsprechendes Inkontaktkommen mit dem Gehäuse des elektronischen Bauelementes.
  • Bei einer Variante der Erfindung sind die Stecker und/oder Buchsen in DUAL-Inline, d. h. als sogenannte DiL-Anordnung ausgeführt.
  • Ebenso können die Stecker und/oder Buchsen als Pin-Steckerbuchsen realisiert werden und eine Schutzbeschichtung, z. B. aus Gold ausweisen.
  • Bevorzugt wird als elektronisches Bauelement ein fotosensitives Bauelement, insbesondere ein Kamerachip eingesetzt.
  • Die erfindungsgemäß eingesetzten Materialien sowie die Verbindungsprozesse sind sämtlich UHV-tauglich sowie klebstoff- oder polymerfrei. Die geschaffene Lösung vereinigt die Anforderung hinsichtlich eines exakten und passgenauen Einsteckens eines elektronischen Bauelementes in die Anordnung aus Steckern und/oder Buchsen sowie die Notwendigkeit der Verwendung von keramischen Materialien für die Durchführung in Verbindung mit einem UHV-tauglichen stoffschlüssigen Verbindungsprozess, insbesondere einem Verlöten oder Verschweißen.
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
  • Hierbei zeigen:
    • Fig. 1
    eine Draufsicht auf einen Vakuumflansch mit integrierter Durchführungsanordnung und eingesetztem Kamerachip sowie
    Fig. 2
    eine Schnittdarstellung ausgehend von der Fig. 1 mit erkennbarem Keramikabdichtelement und rohrförmigem Einsatzstück.
  • Die erfindungsgemäße Lösung geht aus von einem üblichen metallischen Flansch 1, der umfangsseitig eine Vielzahl von Flanschbohrungen 6 zur Befestigung an einer entsprechenden Durchgangsöffnung eines Vakuumgefäßes aufweist. Der am Vakuumgefäß vorhandene Gegenflansch weist entsprechend kongruente Bohrungen auf, die dann entsprechende Befestigungsschrauben aufnehmen.
  • Ein Keramikabdichtelement 2 ist in einem rohrförmigen Einsatzstück 3 montiert und diesbezüglich stoffschlüssig durch Verlöten mit dem rohrförmigen Einsatzstück 3 verbunden.
  • Das Keramikabdichtelement 2 weist in DUAL-Inline-Anordnung ausgeführte Steckerbuchsen 4 auf, die zur Aufnahme von Anschlussbeinen 7 eines Kamerachips 5 dienen.
  • Das rohrförmige Einsatzstück 3 ist mit einem Innenbund des Flansches 1 im Bereich 8 stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißen vakuumdicht verbunden.
  • Eine Stützfläche 9, ausgebildet als Erhebung des Keramikabdichtelementes 2 fixiert das elektronische Bauelement 5 und stellt gleichzeitig oder ergänzend eine Wärmesenke zum Zwecke der Kühlung des Bauelementes 5 dar.
  • Beim gezeigten Beispiel ist die obere Innenbundseite des Flansches 1 frei. Alternativ kann hier eine Glas- oder Quarzglasscheibe als Abdeckung eingesetzt werden.
  • Die in den Figuren angegebenen Maßangaben sind rein beispielhaft zu verstehen und schränken den Grundgedanken der Erfindung zur Ausbildung der Durchführungsanordnung nicht ein.
  • Auch hinsichtlich der Materialangabe des Keramikabdichtelementes sind andere Materialien einsetzbar, sofern diese den vakuumtechnischen Anforderungen genügen und lötfähig sind.
  • Die von der Vakuumseite abgewandten unteren Enden der Steckerbuchsen 4 dienen dann der Aufnahme weiterer elektrischer Anschlusselemente zum Ansteuern bzw. Auslesen von Daten des entsprechenden elektronischen Bauelementes, insbesondere des hier erwähnten CCD-Kamerachips 5.

Claims (7)

  1. Die Erfindung betrifft eine elektrische, ultrahochvakuumtaugliche Durchführungsanordnung mit einem Keramikabdichtelement, welches elektrische Leiter, ausgebildet als Stecker und/oder Buchsen aufnimmt und wobei das Keramikabdichtelement mit einem Flansch in Verbindung steht, um eine Montage an oder in einer Öffnung einer Vakuumeinrichtung zu ermöglichen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen dem Flansch und dem Keramikabdichtelement ein Einsatz-, insbesondere Rohrstück angeordnet ist, welches in seinem Inneren das Keramikabdichtelement aufnimmt, wobei dieses mit dem Einsatz-, insbesondere Rohrstück klebemittelfrei stoffschlüssig, insbesondere durch Verlöten verbunden ist, weiterhin der Flansch eine Öffnung besitzt, welche den Außenabmessungen des Einsatzstückes entspricht und wobei das Einsatzstück mit dem Flansch klebemittelfrei stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißen verbunden ist.
  2. Durchführungsanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Keramikabdichtelement als Träger für ein aktives oder passives elektronisches Bauelement ausgebildet ist, wobei die Stecker und/oder Buchsen entsprechend den Pins des jeweiligen Bauelementes im Keramikabdichtelement, insbesondere durch Verlöten eingesetzt und fixiert sind.
  3. Durchführungsanordnung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Keramikabdichtelement eine zur Aufnahmeseite des elektronischen Bauelementes orientierte Stützfläche besitzt.
  4. Durchführungsanordnung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Stützfläche als Wärmesenke ausgeführt ist.
  5. Durchführungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Stecker und/oder Buchsen in DUAL-Inline (DiL)-Anordnung ausgeführt sind.
  6. Durchführungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Stecker und/oder Buchsen als Pin-Steckerbuchsen ausgebildet sind und eine Beschichtung aufweisen.
  7. Durchführungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das elektronische Bauelement ein fotosensitives Element, insbesondere ein Kamerachip ist oder einen solchen Chip umfasst.
EP11188860A 2010-11-26 2011-11-11 Elektrische, ultrahochvakuumtaugliche Durchführungsanordnung Withdrawn EP2458692A1 (de)

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