JP4266326B2

JP4266326B2 - Electrical connection structure and electrical connection system

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Publication number: JP4266326B2
Application number: JP2003143698A
Authority: JP
Inventors: 徹馬坂本
Original assignee: Tyco Electronics AMP KK
Current assignee: Tyco Electronics Japan GK
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2023-05-21
Also published as: CN1574466A; JP2004349073A; CN100420096C; TW200511669A; KR20040100976A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内側及び外側を電気的に相互接続する電気接続構造、その電気接続構造に適合するコネクタ、および、それらの電気接続構造およびコネクタからなる電気接続システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば集積回路を搭載した半導体チップ製造プロセス等において、内部を真空に近い状態にまで減圧することが可能な真空チャンバ等が用いられており、真空チャンバ等の内部及び外部を電気的に接続する構造が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、所定組成材料の保持部材に挿通孔を形成し、その挿通孔とその挿通孔を貫通するリードとの間にハーメチックシール部を設けた耐圧気密端子が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、セラミック基板に開口部を形成し、その開口部とその開口部を貫通するリード線との間に銅膜を設けた接続端子が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６０−１００３８４号公報
【特許文献２】
特開２０００−２９９１４９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１に開示された技術は、隣接するリード間に２つのハーメチックシール部１４の層、及び保持部材が介在するのでリードを高密度（狭ピッチ）に配置することが困難である。また上記の特許文献２に開示された技術では、銅膜が採用されており、この銅膜は通常のハーメチックシールより薄いので、リード線のある程度の狭ピッチ化は可能であるが、リード線の所定径、及びリード線と銅膜との間を接続する銅めっき層のため、更なる狭ピッチ化は困難である。
【０００７】
近年では、上記のような真空チャンバ内でも各種の複数な制御等が行なわれており、その真空チャンバ内外を接続する配線もかなり多数となってきている。したがって、真空チャンバ内外を狭ピッチで配線することが１つの課題となっている。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、上述の従来技術と比べ、チャンバ内外を狭ピッチで電気的に接続することができる電気接続構造、その電気接続構造に適合したコネクタ、およびそれらの電気接続構造及びコネクタを有する電気接続システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の電気接続構造は、隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内側及び外側を電気的に相互接続する電気接続構造において、上記隔壁に設けられた孔を塞ぐ絶縁性基板を備え、その絶縁性基板が、チャンバ内部側表面及び外部側表面を連通し内部に導電体が充填されたバイアホールと、チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれに広がる、双方が上記導電体に接続された導電パッドとを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第１の電気接続構造は、チャンバの開口が絶縁性基板で覆われたものであり、チャンバ内の気密性を高度に保つことができる。また、その絶縁性基板は、基本的にバイアホールが導電体で充填されたものであり、そのバイアホール内の導電体が上記特許文献１，２にいうリードもしくはリード線に相当する。従来技術では、そのリードもしくはリード線のまわりにハーメチックシール部あるいは銅膜が配備されたものであるのに対し、本発明の場合は、そのリード線に相当するバイアホール内の導電体のみで済み、ハーメチックシール部あるいは銅膜に相当する要素は不要である。したがって、高密度の電気接続部が実現できる。
【００１１】
また、上記目的を達成する本発明のコネクタは、一面に導電層を有する絶縁性基板と、その導電層の一端に半田付けされた導線と、その導電層の他端に半田付けされるとともに先端に弾性接触部を有するばねコンタクトとを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明のコネクタは、本発明の上記の電気接続構造に好適なコネクタであり、上記の電気接続構造にいう絶縁性基板の表面の導電パッドに、コネクタのばねコンタクトを押接することにより確実な電気的機能が行なわれる。また、本発明のコネクタは、絶縁性基板、銅などの金属からなる、導電層、導線および弾性接触部、半田付けのための半田など、通常が電気配線で多用されている実績のある材料で構成されており、真空チャンバ等のチャンバ内で使用してもアウトガスが殆ど無く、チャンバ内に置かれた、例えば露光装置等に悪影響を及ぼすこともなく、この点でも上記の電気接続構造に好適である。
【００１３】
さらに、上記目的を達成する本発明の電気接続システムは、隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内部配線及び外部配線を電気的に相互接続する電気接続システムにおいて、
チャンバ内部側表面及び外部側表面を連通し内部に導電体が充填されたバイアホールと、チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれに広がる、双方が上記導電体に接続された導電パッドとを有し、上記隔壁に設けられた孔を塞ぐ絶縁性の第１の基板、
一面に導電層を有する第２の基板と、その導電層の一端に半田付けされた、チャンバの内部配線と、その導電層の他端に半田付けされるとともに、先端に、上記第１の基板のチャンバ内部側表面に広がる導電パッドに押し当てられるばねコンタクトとを有する第１のコネクタ、および
一面に導電層を有する第３の基板と、その導電層の一端に半田付けされた、チャンバの外部配線と、その導電層の他端に半田付けされるとともに、先端に、上記第１の基板のチャンバ外部側表面に広がる導電パッドに押し当てられるばねコンタクトとを有する第２のコネクタを具備することを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成する本発明の電気接続構造は、隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内側及び外側を電気的に相互接続する電気接続構造において、上記隔壁に設けられた孔を塞ぐ絶縁性基板を備え、その絶縁性基板が、チャンバ内部側表面及び外部側表面を連通し内部に導電体が充填されたバイアホールと、チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれに広がる、双方が上記導電体に接続された導電パッドと、チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれにおいて、隣接する導電パッドにそれぞれ半田付けされ一対となって板状体を挟む構造に形成されたコンタクトとを有することを特徴とするものであってもよい。
【００１５】
この電気接続構造によれば、上述の電気接続構造と同様、チャンバの気密性を高度に保持することができ、かつ、配線の高密度化に関しては、一対となって板状体（以下に述べるコネクタを構成する絶縁性基板）を挟むコンタクトを備えたものであるため、上述の電気接続構造と比べ、さらなる高密度化が可能である。
【００１６】
また、この電気接続構造に適合する本発明のコネクタは、両面に導電層を有する絶縁性基板と、上記導電層それぞれに半田付けされた導線とを有することを特徴とする。
【００１７】
このコネクタは、絶縁性基板の両面それぞれに導電層を有し、それらの導電層それぞれに導線が半田付けされたものであり、上述のコネクタと比べ更なる高密度配線が可能である。
【００１８】
さらに、本発明の電気接続システムは、上述の電気接続システムよりも更なる高密度配線が可能な電気接続システムであって、隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内部配線及び外部配線を電気的に相互接続する電気接続システムにおいて、
チャンバ内部側表面及び外部側表面を連通し内部に導電体が充填されたバイアホールと、チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれに広がる、双方が上記導電体に接続された導電パッドと、隣接する導電パッドにそれぞれ半田付けされ一対となって板状体を挟む構造に形成されたコンタクトとを有し、上記隔壁に設けられた孔を塞ぐ絶縁性の第１の基板、
両面に導電層を有しチャンバ内部側表面のコンタクトに挟まれて各導電層が各コンタクトに接続される第２の基板と、その両面の導電層それぞれに半田付けされた、チャンバの内部配線とを有する第１のコネクタ、および
両面に導電層を有しチャンバ外部側表面のコンタクトに挟まれて各導電層が各コンタクトに接続される第３の基板と、その両面の導電層それぞれに半田付けされたチャンバの外部配線とを有する第２コネクタを具備することを特徴とするものであってもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の電気接続構造の第１例を備えた超高真空隔壁用コネクタを示す正面図、図２は、その超高真空隔壁用コネクタの、図１に示す矢印Ａ−Ａに沿う断面図、図３は、その超高真空隔壁用コネクタの、図１に示す矢印Ｂ−Ｂに沿う断面図である。
【００２１】
この超高真空隔壁用コネクタ１０は、図３に示すように、基本的には、フランジ１１、アダプタ１２、及びセラミック基板１３で構成されており、この超高真空隔壁用コネクタ１０は、図２に示すように真空チャンバを区画する隔壁１００に設けられた孔１０１を塞ぐように、真空チャンバ外側に配置される。この超高真空隔壁用コネクタ１０は、フランジ１１に４カ所設けられたボルト締付孔１１１を用いて真空チャンバの隔壁１００に取り付けられるとともに、図１に斜線で示すシールエリアがその隔壁１００に密着し気密性が保持される構成となっている。
【００２２】
また、アダプタ１２には、２つの貫通孔１２１が設けられており、それら２つの貫通孔１２１に一本ずつ電源用ポスト１２２が挿通され、それらの貫通孔１２１の内部であって電源用ポスト１２２の回りは、ガラスハーメチック１２３で充填されている。これらの電源用ポスト１２２には、真空チャンバの内側及び外側の双方から電源用コネクタ（図示せず）が接続され、真空チャンバ外側から内側に電力が供給される。このアダプタ１２は、フランジ１１に、溶接により確実な気密状態に固定されている。
【００２３】
また、セラミック基板１３は、周縁部がロウ付け領域１３１、その内側が電気接続領域１３２となっている。上記のアダプタ１２にはその中央部分に、セラミック基板１３の電気接続領域１３２を露呈させるだけの貫通開口１２４（図３参照）が形成されており、セラミック基板１３のロウ付け領域１３１が、アダプタ１２の貫通開口１２４の周囲の部分に、金スズ合金で、確実な気密状態にロウ付けされている。
【００２４】
図４は、図１〜図３に示す超高真空隔壁用コネクタ１０を構成するセラミック基板１３を示す平面図である。ここでは、図示の煩雑さを避けるため、図１に示すようなロウ付け領域１３１と電気接続領域１３２との区別のための図示は省略されている。
【００２５】
このセラミック基板１３の電気接続領域１３２には、多数の導電パッド１３３が二次元的に配置されている。この図４に示されているのはセラミック基板１３の一方の表面のみであるが、もう一方の表面（図４に示す表面に対する裏面）にも、同じ形状の導電パッド１３３が同じ配列で配置されている。
【００２６】
また、このセラミック基板１３には、各導電パッド１３３それぞれに対応して、そのセラミック基板１３の表裏に貫通するバイアホール１３４が設けられておりそのバイアホール１３４には導電体が表裏間の気密性を保つように完全に充填されている。図４に示す各導電パッド１３３は、各バイアホール１３４内の導電体と接続されており、図４に示す表面に対する裏面側の各導電パッドも同様に、各バイアホール１３４内の導電体と接続されている。したがってセラミック基板１３の表面の導電パッドともう一方の表面（裏面）の導電パッドは、各対ごとに電気的に接続されている。
【００２７】
ここで、バイアホール１３４は、図４の左右方向に対し各導電パッド１３３内の上下位置に交互に形成されている。これは、バイアホールどうしが近づき過ぎてセラミック基板１３にヒビが入るのを避けるためである。
【００２８】
図５は、図１〜図４を参照して説明してきた超高真空隔壁用コネクタに接続される基板型コネクタの平面図、図６はその基板型コネクタを、図５の矢印Ｃ方向から見て示した図、図７は、その基板型コネクタの図５に示す矢印Ｄ−Ｄに沿う断面図である。但し、信号線２２及びばねコンタクト２３は断面していない。
【００２９】
この基板型コネクタ２０には、セラミック基板２１と、一列に配列された多数本の信号線２２と、その信号線の配列方向と同方向に、その配列のピッチと同じピッチで配列されたばねコンタクト２３とを備えている。
【００３０】
セラミック基板２１には、ばねコンタクト２３が配列されるピッチと同じピッチで、このセラミック基板２１の表裏面に貫通するとともにこのセラミック基板２１の前端縁２１１にも開放し溝２１２が形成されており、さらにそのセラミック基板２１の表面の、各溝２１２の直ぐ後ろ側には、各溝２１２に対応した各導電パターン２１３が形成されている。各導電パターン２１３は、矩形領域２１３ａと、長円領域２１３ｂと、それら矩形領域２１３ａと長円領域２１３ｂを連結する連結領域２１３ｃとから形成されている。それら各導体パターン２１３の矩形領域２１３ａには各信号線２２の先端の、剥き出しになっている導線２２１が半田付けされており、各導体パターン２１３の長円領域２１３ｂには、各ばねコンタクト２３が、各溝２１２に配置されるとともに各ばねコンタクト２３の先端部分がセラミック基板２１の前端縁２１１よりも若干突出した状態に、半田付けされている。
【００３１】
各ばねコンタクト２３は、図７に示すように、その中央部分が大きく湾曲し、これによりばね性が付与されている。各ばねコンタクト２３の先端２３１も湾曲しており、その湾曲した先端２３１が、図１〜図４に示す超高真空隔壁用コネクタのセラミック基板１３１に形成された各導電パッド１３３に当接して電気的に接続するようになっている。すなわち基板型コネクタ２０に配列されたばねコンタクト２３の配列ピッチは、図４に示すセラミック基板１３に形成された導電パッド１３３の配列ピッチ（図４の左右方向）と同一であり、かつ１つの基板型コネクタ２０に配列されたばねコンタクト２３の数は、図４に示すセラミック基板１３２に形成された導電パッド１３３の、図４の左右方向に並ぶ数（ここに示す例では１０個）と同一である。
【００３２】
図８は、図１〜図４に示す超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板（図４参照）と、図５〜図７に示す基板型コネクタとの接続関係を示す模式図である。
【００３３】
前述したように、図１〜図４に示す超高真空隔壁用コネクタ１０は、真空チャンバの隔壁に設けられた開口を塞ぐ位置に配置されており、図８に示すように、その超高真空隔壁用コネクタ１０を構成するセラミック基板１３を挟む真空チャンバ内側から、その真空チャンバ内側に配備された、図５〜図７に示す基板型コネクタ２０と同一構造の基板型コネクタ２０Ａが、各ばねコンタクト２３の先端がセラミック基板１３の真空チャンバ内部側表面１３ａに形成された各導電パッド１３３ａに接続するように、矢印Ｅ方向に押し付けられる。また、これと同様に、真空チャンバ外側からは、その真空チャンバ外側に配備された、これも図５〜図７に示す基板型コネクタ２０と同一構造の基板型コネクタ２０Ｂが、各ばねコンタクト２３の先端がセラミック基板１３の真空チャンバ外部側表面１３ｂに形成された各導電パッド１３３ｂに接続するように、矢印Ｆ方向に押し付けられる。
【００３４】
図４に示すように超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板１３には、導電パッド１３３が左右方向に１０個配列されており、これに対応して、１つの基板型コネクタ２０Ａ，２０Ｂには、ばねコンタクト２３が、図８の紙面の垂直方向に１０個配列されている。また、図４のセラミック基板１３には、導電パッド１３３が上下方向に５個配列されており、これに対応して、図８に示すように、真空チャンバ内側の基板型コネクタ２０Ａおよび真空チャンバ外側の基板型コネクタ２０Ｂのいずれもが、縦に５つずつ配備されている。このようにして、真空チャンバ内部側と外部側の信号線２２は、真空チャンバ内側の基板型コネクタ２０Ａの導電パターン２１３、ばねコンタクト２３、超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板１３の真空チャンバ内部側表面の導電層１３３ａ、バイアホール１３４内の導電体、真空チャンバ外部側表面の導電層１３３ｂ、真空チャンバ外側の基板型コネクタ２０Ｂのばねコンタクト２３、および導電パターン２１３を経由して電気的に接続される。
【００３５】
このように、本実施形態は、セラミック基板１３のバイアホール内に充填した導電体を介して真空チャンバ内部側及び外部側を相互接続したものであり、真空チャンバ内部を高気密に保つことができるとともに、多数本の信号ラインを高密度に配置することができる。
【００３６】
次に本発明の第２実施形態について説明する。
【００３７】
図９は、本発明の第２実施形態としての電気接続構造を備えた超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板の平面図である。
【００３８】
本発明の第２実施形態としての超高真空隔壁用コネクタは、これまで説明してきた第１実施形態の超高真空隔壁用コネクタと比べ、セラミック基板のみ異なるため、ここでは、そのセラミック基板のみ図示および説明する。また、理解の容易なため図４に示すセラミック基板１３の構成要素と同一の構成要素には、多少の形状等の相違があっても同一の符号を付して示し、相違点のみ説明する。
【００３９】
図９に示すセラミック基板１３の電気接続領域１３２には、左右方向については図４のセラミック基板の場合と同数（１０個）であるが、縦方向については図４のセラミック基板の場合（５個）の２倍（１０個）の導電パッド１３３が、図４の場合よりもさらに高密度に配列されている。それらの導電パッドは、このセラミック基板１３の両側の表面の相互に対応する位置に同数かつ同ピッチで配列されており、セラミック基板１３の両表面の、相互に対応する位置に形成された導電パッドのペアは、セラミック基板１３を貫通するバイアホール１３４に充填された導電体を介して、相互に接続されている。各バイアホール１３４は、図４の場合と同様、図９の左右方向について、導電パッド１３３の上下方向の寸法内で上下に交互にずれた位置に形成されている。これにより、バイアホール１３４を形成することに伴うセラミック基板１３のヒビの発生が防止されている。
【００４０】
また、図９のセラミック基板１３の各導電パッド１３３には、各コンタクト１３５が半田付けされている。このコンタクト１３５については、次の図１０を参照しながら説明する。
【００４１】
図１０は、図９に示すセラミック基板と、本発明の第２実施形態としての基板型コネクタとの接続関係を示す模式図である。
【００４２】
セラミック基板１３の、真空チャンバ内部側及び外部側の各導電パッド１３３には、図示のような形状のコンタクト１３５が半田付けされている。これらのコンタクト１３５は、上下に隣接するペアごとに、基板型コネクタ２０Ａ，２０Ｂを矢印Ｅ，Ｆ方向に受け入れる雌型コンタクトの形状をなしている。ただし、電気的な接続に関しては、ペアをなす２つのコンタクト１３５は相互に独立している。
【００４３】
真空チャンバ内部側及び外部側に配備された基板型コネクタ２０Ａ，２０Ｂは、いずれも、表裏面それぞれに導電パターン２１３が形成されたセラミック基板２１と、セラミック基板２１の表裏面それぞれに配置されて表裏面の導電パターン２１３それぞれに先端の導線２２１が半田付けされた信号線２２とで構成されている。セラミック基板２１の表裏面に形成された導電パターン２１３は、電気的には相互に独立である。
【００４４】
図１０には、コンタクト１３５は、上下方向に配列された一列分しか示されていないが、図９に示すように、図９の左右方向（図１０の紙面に垂直な方向）には、この実施形態ではコンタクト１３５が１０個配列されている。またこれに対応して、１つの基板型コネクタには、１枚のセラミック基板２１の表面、裏面それぞれに、図１０の紙面に垂直な方向に導電パターン２１３が１０個配列されており、さらにそれに対応して、信号線２２も、図１０の紙面に垂直な方向に１０本配列されている。
【００４５】
図９、図１０に示す第２実施形態は、前述の第１実施形態と同様、セラミック基板１３のバイアホール内に充填した導電体を介して真空チャンバ内側及び外部を相互接続したものであり、真空チャンバ内部を高気密に保つことができるとともに、基板型コネクタ２０Ａ，２０Ｂのセラミック基板２１の表裏面を独立に使って信号ラインを形成したことにより、前述の第１実施形態の場合よりも信号ラインを更に高密度に配置することができる。なお、セラミック基板２１をガイドすると共にコンタクト１３５を保護するために、対となるコンタクト１３５、１３５を覆うハウジングを付加してもよい。
【００４６】
また、ここでは、真空チャンバを例に挙げて説明したが、本発明にいうチャンバは、隔壁で区画されて内部の圧力が調整されるチャンバであればよく、真空チャンバに限られるものではなく、例えば内部が大気圧以上の高圧に調整されるチャンバであってもよい。さらに、絶縁性基板としてアウトガスの殆ど無いセラミック基板を例示したが、アウトガスの無い他の基板を使用してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればチャンバ内部を高気密に保つとともに高密度の電気配線が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気接続構造の第１例を備えた超高真空隔壁用コネクタを示す正面図である。
【図２】超高真空隔壁用コネクタの、図１に示す矢印Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図３】超高真空隔壁用コネクタの、図１に示す矢印Ｂ−Ｂに沿う断面図である。
【図４】超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板を示す平面図である。
【図５】超高真空隔壁用コネクタに接続される基板型コネクタの平面図である。
【図６】基板型コネクタを、図５の矢印Ｃ方向から見て示した図である。
【図７】基板型コネクタを、図５に示す矢印Ｄ−Ｄに沿う断面図である。
【図８】超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板と基板型コネクタとの接続関係を示す模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態としての電気接続構造を備えた超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板の平面図である。
【図１０】図９に示すセラミック基板と、本発明の第２実施形態としての基板型コネクタとの接続関係を示す模式図である。
【符号の説明】
１０超高真空隔壁用コネクタ
１１フランジ
１２アダプタ
１３セラミック基板
２０基板型コネクタ
２１セラミック基板
２２信号線
２３ばねコンタクト
１００隔壁
１０１隔壁に設けられた孔
１３１ロウ付け領域
１３２電気接続領域
１３３導電パッド
１３４バイアホール
１３５コンタクト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrical connection structure that electrically interconnects the inside and outside of a chamber that is partitioned by a partition wall and whose internal pressure is adjusted, a connector that conforms to the electrical connection structure, and the electrical connection structure and connector. An electrical connection system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a semiconductor chip manufacturing process in which an integrated circuit is mounted, a vacuum chamber or the like that can be depressurized to a state close to a vacuum has been used. Connection structures have been proposed.
[0003]
For example, Patent Document 1 discloses a pressure-resistant and airtight terminal in which an insertion hole is formed in a holding member made of a predetermined composition material, and a hermetic seal portion is provided between the insertion hole and a lead passing through the insertion hole. .
[0004]
Patent Document 2 discloses a connection terminal in which an opening is formed in a ceramic substrate and a copper film is provided between the opening and a lead wire penetrating the opening.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-60-1000038 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-299149
[Problems to be solved by the invention]
However, in the technique disclosed in Patent Document 1, it is difficult to arrange the leads at high density (narrow pitch) because the layers of the two hermetic seal portions 14 and the holding member are interposed between the adjacent leads. is there. In the technique disclosed in Patent Document 2 described above, a copper film is employed. Since this copper film is thinner than a normal hermetic seal, a certain degree of pitch reduction of the lead wire is possible. Because of the copper plating layer that connects the lead wire and the copper film with a predetermined diameter, it is difficult to further reduce the pitch.
[0007]
In recent years, various controls and the like have been performed even in the vacuum chamber as described above, and the number of wirings connecting the inside and outside of the vacuum chamber has increased considerably. Therefore, one problem is wiring the inside and outside of the vacuum chamber at a narrow pitch.
[0008]
In view of the above circumstances, the present invention provides an electrical connection structure capable of electrically connecting the inside and outside of the chamber at a narrow pitch, a connector adapted to the electrical connection structure, and their electrical connection structure, compared to the above-described conventional technology. It is an object to provide an electrical connection system having a connector.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The electrical connection structure of the present invention that achieves the above-described object closes a hole provided in the partition wall in the electrical connection structure that is electrically interconnected between the inside and the outside of the chamber that is partitioned by the partition wall and whose internal pressure is adjusted. An insulating substrate is provided, and the insulating substrate communicates with the chamber inner surface and the outer surface, and the via hole is filled with a conductor, and the chamber inner surface and the outer surface are both spread. And a conductive pad connected to the conductor.
[0010]
In the first electrical connection structure of the present invention, the opening of the chamber is covered with an insulating substrate, and the airtightness in the chamber can be kept high. The insulating substrate is basically one in which a via hole is filled with a conductor, and the conductor in the via hole corresponds to the lead or lead wire described in Patent Documents 1 and 2. In the prior art, a hermetic seal or copper film is provided around the lead or lead wire, whereas in the present invention, only the conductor in the via hole corresponding to the lead wire is required. The element corresponding to the hermetic seal portion or the copper film is unnecessary. Therefore, a high-density electrical connection portion can be realized.
[0011]
In addition, the connector of the present invention that achieves the above object includes an insulating substrate having a conductive layer on one side, a conductive wire soldered to one end of the conductive layer, and soldered to the other end of the conductive layer. And a spring contact having an elastic contact portion.
[0012]
The connector of the present invention is a connector suitable for the above-described electrical connection structure of the present invention, and a reliable electrical connection is achieved by pressing the spring contact of the connector against the conductive pad on the surface of the insulating substrate referred to in the above-described electrical connection structure. Functions are performed. In addition, the connector of the present invention is an insulating substrate, a conductive material made of a metal such as copper, a conductive layer, a conductive wire and an elastic contact portion, solder for soldering, etc. Even if used in a chamber such as a vacuum chamber, there is almost no outgas, and there is no adverse effect on, for example, an exposure apparatus placed in the chamber, which is also suitable for the above electrical connection structure. It is.
[0013]
Furthermore, the electrical connection system of the present invention that achieves the above object is an electrical connection system that electrically interconnects an internal wiring and an external wiring of a chamber that is partitioned by a partition wall and whose internal pressure is adjusted,
A via hole that communicates with the inner surface of the chamber and the outer surface and is filled with a conductor, and a conductive pad that extends to the inner surface and the outer surface of the chamber, both of which are connected to the conductor. , An insulating first substrate that closes a hole provided in the partition;
A second substrate having a conductive layer on one side, an internal wiring of the chamber soldered to one end of the conductive layer, and soldered to the other end of the conductive layer, and at the tip, the first substrate A first connector having a spring contact pressed against a conductive pad extending on the inner surface of the chamber, a third substrate having a conductive layer on one side, and an exterior of the chamber soldered to one end of the conductive layer A second connector having wiring and a spring contact which is soldered to the other end of the conductive layer and which is pressed against a conductive pad extending on the surface of the first substrate on the outside of the chamber; It is characterized by.
[0014]
In addition, the electrical connection structure of the present invention that achieves the above object is the electrical connection structure that electrically connects the inside and the outside of the chamber that is partitioned by the partition and the internal pressure of which is adjusted, and the hole provided in the partition. An insulating substrate that closes the chamber, and the insulating substrate communicates with the chamber inner surface and the outer surface, and the via hole is filled with a conductor, and both the chamber inner surface and the outer surface spread. Has a conductive pad connected to the conductor, and contacts formed on the inner surface and the outer surface of the chamber that are soldered to adjacent conductive pads and sandwich the pair of plate-like bodies. It may be characterized by that.
[0015]
According to this electrical connection structure, like the above-described electrical connection structure, the airtightness of the chamber can be maintained at a high level, and a pair of plate-like bodies (described below) can be provided for increasing the wiring density. Since the contacts sandwiching the insulating substrate constituting the connector are provided, the density can be further increased compared to the above-described electrical connection structure.
[0016]
In addition, the connector of the present invention suitable for this electrical connection structure is characterized by having an insulating substrate having conductive layers on both sides and a conductive wire soldered to each of the conductive layers.
[0017]
This connector has a conductive layer on each of both surfaces of an insulating substrate, and a conductive wire is soldered to each of the conductive layers, and further high-density wiring is possible as compared with the connector described above.
[0018]
Furthermore, the electrical connection system of the present invention is an electrical connection system capable of higher-density wiring than the above-described electrical connection system, and is divided into partition walls and the internal wiring and external wiring of the chamber in which the internal pressure is adjusted. In an electrical connection system that electrically interconnects
Adjacent to a via hole that is connected to the inner surface of the chamber and the outer surface, and is filled with a conductor inside, and a conductive pad that extends to the inner surface and the outer surface of the chamber, both of which are connected to the conductor. An insulating first substrate that has a contact that is soldered to each conductive pad and that has a structure sandwiching a plate-like body, and closes a hole provided in the partition;
A second substrate having conductive layers on both sides and sandwiched between contacts on the inner surface of the chamber and each conductive layer connected to each contact; and internal wiring of the chamber soldered to each of the conductive layers on both sides A first connector having a conductive layer on both sides, a third substrate sandwiched between contacts on the outer surface of the chamber and each conductive layer connected to each contact, and soldered to each conductive layer on both sides And a second connector having an external wiring of the formed chamber.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0020]
FIG. 1 is a front view showing a connector for an ultra-high vacuum bulkhead provided with a first example of the electrical connection structure of the present invention, and FIG. 2 is an arrow AA of the connector for an ultra-high vacuum partition shown in FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along the arrow BB shown in FIG.
[0021]
As shown in FIG. 3, this ultra high vacuum partition connector 10 is basically composed of a flange 11, an adapter 12, and a ceramic substrate 13. This ultra high vacuum partition connector 10 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the vacuum chamber is disposed outside the vacuum chamber so as to close the hole 101 provided in the partition wall 100 that partitions the vacuum chamber. The ultra-high vacuum partition connector 10 is attached to the partition wall 100 of the vacuum chamber using bolt fastening holes 111 provided at four locations on the flange 11, and the seal area shown by hatching in FIG. The airtightness is maintained.
[0022]
Further, the adapter 12 is provided with two through holes 121, and the power supply posts 122 are inserted into the two through holes 121 one by one, and the power supply posts 122 are inside the through holes 121. Is surrounded by glass hermetic 123. These power supply posts 122 are connected to power supply connectors (not shown) from both inside and outside the vacuum chamber, and power is supplied from outside to inside the vacuum chamber. The adapter 12 is fixed to the flange 11 in a reliable airtight state by welding.
[0023]
The ceramic substrate 13 has a brazing region 131 at the periphery and an electrical connection region 132 inside. The adapter 12 has a through-opening 124 (see FIG. 3) that exposes the electrical connection region 132 of the ceramic substrate 13 at the center thereof, and the brazing region 131 of the ceramic substrate 13 is connected to the adapter 12. A portion around the through-opening 124 is brazed with a gold-tin alloy in a reliable airtight state.
[0024]
FIG. 4 is a plan view showing the ceramic substrate 13 constituting the connector 10 for the ultra-high vacuum partition shown in FIGS. Here, in order to avoid the complexity of illustration, illustration for distinguishing the brazing region 131 and the electrical connection region 132 as shown in FIG. 1 is omitted.
[0025]
A large number of conductive pads 133 are two-dimensionally arranged in the electrical connection region 132 of the ceramic substrate 13. Although only one surface of the ceramic substrate 13 is shown in FIG. 4, conductive pads 133 having the same shape are arranged in the same arrangement on the other surface (the back surface with respect to the surface shown in FIG. 4). ing.
[0026]
Further, the ceramic substrate 13 is provided with via holes 134 penetrating the front and back surfaces of the ceramic substrate 13 corresponding to the respective conductive pads 133, and the via hole 134 is airtight between the front and back surfaces of the conductor. Is completely filled to keep. Each conductive pad 133 shown in FIG. 4 is connected to a conductor in each via hole 134. Similarly, each conductive pad on the back surface side with respect to the front surface shown in FIG. 4 is connected to a conductor in each via hole 134. Has been. Therefore, the conductive pads on the surface of the ceramic substrate 13 and the conductive pads on the other surface (back surface) are electrically connected for each pair.
[0027]
Here, the via holes 134 are alternately formed at the upper and lower positions in each conductive pad 133 with respect to the horizontal direction of FIG. This is to prevent the via holes from getting too close and cracking the ceramic substrate 13.
[0028]
FIG. 5 is a plan view of a board-type connector connected to the connector for an ultra-high vacuum partition described with reference to FIGS. 1 to 4, and FIG. 6 shows the board-type connector viewed from the direction of arrow C in FIG. FIG. 7 is a sectional view of the board-type connector taken along the arrow DD shown in FIG. However, the signal line 22 and the spring contact 23 are not sectioned.
[0029]
The board-type connector 20 includes a ceramic board 21, a large number of signal lines 22 arranged in a row, and spring contacts 23 arranged in the same direction as the arrangement direction of the signal lines at the same pitch as the arrangement pitch. And.
[0030]
The ceramic substrate 21 has a groove 212 formed at the same pitch as the pitch where the spring contacts 23 are arranged, penetrating the front and back surfaces of the ceramic substrate 21 and opening to the front edge 211 of the ceramic substrate 21. Furthermore, each conductive pattern 213 corresponding to each groove 212 is formed on the surface of the ceramic substrate 21 immediately behind each groove 212. Each conductive pattern 213 is formed of a rectangular region 213a, an oval region 213b, and a connecting region 213c that connects the rectangular region 213a and the oval region 213b. The exposed conductive wires 221 at the tips of the signal lines 22 are soldered to the rectangular regions 213a of the conductor patterns 213, and the spring contacts 23 are connected to the oval regions 213b of the conductor patterns 213. The solder contacts are disposed in the grooves 212 and soldered so that the tip portions of the spring contacts 23 slightly protrude from the front edge 211 of the ceramic substrate 21.
[0031]
As shown in FIG. 7, each spring contact 23 is largely curved at the center thereof, thereby imparting springiness. The tip 231 of each spring contact 23 is also curved, and the curved tip 231 abuts on each conductive pad 133 formed on the ceramic substrate 131 of the ultrahigh vacuum partition connector shown in FIGS. Are connected to each other. That is, the arrangement pitch of the spring contacts 23 arranged in the board-type connector 20 is the same as the arrangement pitch of the conductive pads 133 formed in the ceramic board 13 shown in FIG. 4 (left and right direction in FIG. 4), and one board type. The number of spring contacts 23 arranged in the connector 20 is the same as the number of conductive pads 133 formed on the ceramic substrate 132 shown in FIG. 4 arranged in the left-right direction in FIG. 4 (10 in the example shown here).
[0032]
FIG. 8 is a schematic diagram showing a connection relationship between the ceramic substrate (see FIG. 4) constituting the ultra-high vacuum partition connector shown in FIGS. 1 to 4 and the substrate type connector shown in FIGS.
[0033]
As described above, the connector 10 for the ultra-high vacuum partition shown in FIGS. 1 to 4 is disposed at a position that closes the opening provided in the partition of the vacuum chamber. As shown in FIG. A board-type connector 20A having the same structure as the board-type connector 20 shown in FIGS. 5 to 7 disposed inside the vacuum chamber from the inside of the vacuum chamber sandwiching the ceramic substrate 13 constituting the partition wall connector 10 is provided with each spring contact. The tip of 23 is pressed in the direction of arrow E so as to be connected to each conductive pad 133 a formed on the surface 13 a inside the vacuum chamber of the ceramic substrate 13. Similarly, from the outside of the vacuum chamber, the board-type connector 20B, which is disposed outside the vacuum chamber and has the same structure as the board-type connector 20 shown in FIGS. The tip is pressed in the direction of arrow F so as to be connected to each conductive pad 133b formed on the vacuum chamber outside surface 13b of the ceramic substrate 13.
[0034]
As shown in FIG. 4, ten conductive pads 133 are arranged in the left-right direction on the ceramic substrate 13 constituting the ultra-high vacuum partition connector, and corresponding to this, one substrate type connector 20A, 20B is provided. 10 has 10 spring contacts 23 arranged in the direction perpendicular to the plane of FIG. Further, five conductive pads 133 are arranged in the vertical direction on the ceramic substrate 13 of FIG. 4, and correspondingly, as shown in FIG. 8, the substrate type connector 20A inside the vacuum chamber and the outside of the vacuum chamber are arranged. Each of the board-type connectors 20B is arranged vertically by five. In this way, the signal lines 22 on the inside and outside of the vacuum chamber are connected to the vacuum chamber of the ceramic substrate 13 constituting the conductive pattern 213 of the board-type connector 20A inside the vacuum chamber, the spring contact 23, and the connector for the ultra-high vacuum partition. Electrically through the conductive layer 133a on the inner surface, the conductor in the via hole 134, the conductive layer 133b on the outer surface of the vacuum chamber, the spring contact 23 of the board-type connector 20B outside the vacuum chamber, and the conductive pattern 213 Connected.
[0035]
Thus, in this embodiment, the inside and outside of the vacuum chamber are interconnected via the conductor filled in the via hole of the ceramic substrate 13, and the inside of the vacuum chamber can be kept highly airtight. In addition, a large number of signal lines can be arranged with high density.
[0036]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0037]
FIG. 9 is a plan view of a ceramic substrate constituting an ultra-high vacuum partition connector provided with an electrical connection structure as a second embodiment of the present invention.
[0038]
The ultra-high vacuum partition connector according to the second embodiment of the present invention differs from the ultra-high vacuum partition connector of the first embodiment described so far only in the ceramic substrate, and therefore only the ceramic substrate is shown here. And explain. For easy understanding, the same components as those of the ceramic substrate 13 shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals even if there are some differences in shape and the like, and only the differences will be described.
[0039]
The number of electrical connection regions 132 of the ceramic substrate 13 shown in FIG. 9 is the same as that of the ceramic substrate of FIG. 4 (10 pieces) in the left-right direction, but in the case of the ceramic substrate of FIG. ) Twice (10) conductive pads 133 are arranged at a higher density than in the case of FIG. The conductive pads are arranged at the same number and at the same pitch on the surfaces on both sides of the ceramic substrate 13, and the conductive pads formed at the positions corresponding to each other on both surfaces of the ceramic substrate 13. Are connected to each other through a conductor filled in a via hole 134 penetrating the ceramic substrate 13. As in the case of FIG. 4, the via holes 134 are formed at positions shifted alternately in the vertical direction within the vertical dimension of the conductive pad 133 in the horizontal direction of FIG. 9. Thereby, the crack generation of the ceramic substrate 13 due to the formation of the via hole 134 is prevented.
[0040]
Further, each contact 135 is soldered to each conductive pad 133 of the ceramic substrate 13 of FIG. The contact 135 will be described with reference to FIG.
[0041]
FIG. 10 is a schematic diagram showing a connection relationship between the ceramic substrate shown in FIG. 9 and the board-type connector as the second embodiment of the present invention.
[0042]
A contact 135 having a shape as shown in the figure is soldered to each conductive pad 133 inside and outside the vacuum chamber of the ceramic substrate 13. These contacts 135 are in the form of female contacts that receive the board-type connectors 20A and 20B in the directions of arrows E and F for each pair adjacent vertically. However, with respect to electrical connection, the two contacts 135 making a pair are independent of each other.
[0043]
The board-type connectors 20A and 20B arranged on the inner side and the outer side of the vacuum chamber are both arranged on the front and back surfaces of the ceramic substrate 21 having the conductive pattern 213 formed on the front and back surfaces and on the front and back surfaces of the ceramic substrate 21, respectively. Each of the conductive patterns 213 on the back surface is constituted by a signal line 22 having a lead wire 221 soldered thereto. The conductive patterns 213 formed on the front and back surfaces of the ceramic substrate 21 are electrically independent from each other.
[0044]
FIG. 10 shows only one row of contacts 135 arranged in the vertical direction, but as shown in FIG. 9, in the left-right direction of FIG. 9 (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 10), this contact 135 is shown. In the embodiment, ten contacts 135 are arranged. Correspondingly, in one board-type connector, ten conductive patterns 213 are arranged in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. Correspondingly, ten signal lines 22 are also arranged in a direction perpendicular to the paper surface of FIG.
[0045]
The second embodiment shown in FIGS. 9 and 10 is similar to the first embodiment described above, in which the inside and outside of the vacuum chamber are interconnected via a conductor filled in the via hole of the ceramic substrate 13. The inside of the vacuum chamber can be kept highly airtight, and the signal lines are formed by independently using the front and back surfaces of the ceramic substrate 21 of the board-type connectors 20A and 20B, so that the signal is higher than in the case of the first embodiment. Lines can be arranged more densely. In order to guide the ceramic substrate 21 and protect the contact 135, a housing that covers the pair of contacts 135 and 135 may be added.
[0046]
Although the vacuum chamber has been described as an example here, the chamber referred to in the present invention is not limited to the vacuum chamber, as long as it is a chamber that is partitioned by a partition wall and the internal pressure is adjusted. For example, it may be a chamber whose inside is adjusted to a high pressure equal to or higher than atmospheric pressure. Furthermore, although the ceramic substrate with almost no outgas has been exemplified as the insulating substrate, other substrates without outgas may be used.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the inside of the chamber can be kept highly airtight and high-density electrical wiring can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a connector for an ultra-high vacuum partition provided with a first example of an electrical connection structure of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the connector for an ultra-high vacuum partition along the arrow AA shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the connector for an ultra high vacuum partition along the arrow BB shown in FIG.
FIG. 4 is a plan view showing a ceramic substrate constituting the connector for an ultra-high vacuum partition.
FIG. 5 is a plan view of a board-type connector connected to an ultra-high vacuum partition connector.
6 is a diagram showing a board-type connector as seen from the direction of arrow C in FIG. 5. FIG.
7 is a cross-sectional view of the board-type connector taken along arrows DD shown in FIG.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a connection relationship between a ceramic substrate and a substrate type connector constituting an ultra-high vacuum partition connector.
FIG. 9 is a plan view of a ceramic substrate constituting an ultrahigh vacuum partition connector provided with an electrical connection structure according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram showing a connection relationship between the ceramic substrate shown in FIG. 9 and a substrate type connector as a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultra high vacuum partition connector 11 Flange 12 Adapter 13 Ceramic substrate 20 Substrate type connector 21 Ceramic substrate 22 Signal line 23 Spring contact 100 Partition 101 Hole 131 provided in the partition 131 Brazing region 132 Electrical connection region 133 Conductive pad 134 Via hole 135 contacts

Claims

In an electrical connection structure that electrically interconnects the inside and outside of a chamber that is partitioned by a partition wall and whose internal pressure is adjusted,
A partition wall connector for closing a hole provided in the partition wall , comprising a flange, an adapter welded to the flange, and an insulating substrate brazed to the adapter ,
The insulating substrate is
A via hole communicating with the chamber inner surface and the outer surface and filled with a conductor;
An electrical connection structure comprising: a conductive pad extending on each of the chamber inner surface and the outer surface, both of which are connected to the conductor.

In the electrical connection system that electrically interconnects the internal wiring and external wiring of the chamber that is partitioned by the partition wall and the internal pressure is adjusted,
A partition wall connector for closing a hole provided in the partition wall, comprising a flange, an adapter welded to the flange, and an insulating first substrate brazed to the adapter, One substrate communicates with the chamber inner surface and the outer surface, and a via hole filled with a conductor inside and spreads on each of the chamber inner surface and the outer surface, both of which are connected to the conductor. A partition wall connector having a conductive pad
An insulating second substrate having a conductive layer on one side, an internal wiring of the chamber soldered to one end of the conductive layer, and soldered to the other end of the conductive layer. A first connector having a spring contact pressed against a conductive pad extending on the inner surface of the first substrate; and
An insulating third substrate having a conductive layer on one side, an external wiring of the chamber soldered to one end of the conductive layer, and soldered to the other end of the conductive layer, An electrical connection system comprising: a second connector having a spring contact pressed against a conductive pad extending on a surface outside the chamber of the first substrate .

In the electrical connection structure for electrically interconnecting the inner side and the outer side of the chamber the pressure inside is partitioned by the partition walls is adjusted,
A partition wall connector for closing a hole provided in the partition wall, comprising a flange, an adapter welded to the flange, and an insulating substrate brazed to the adapter,
The insulating substrate is
A via hole communicating with the chamber inner surface and the outer surface and filled with a conductor;
A conductive pad extending to each of the chamber inner surface and the outer surface, both connected to the conductor;
A contact formed on each of the chamber inner surface and the outer surface, which is soldered to the conductive pads adjacent to each other and sandwiched between the chamber inner surface and the outer surface. electrical connection, characterized in that the chromatic.

In the electrical connection system pressure inside partitioned by partition walls to electrically interconnect the internal wiring and external wiring of the chamber to be adjusted,
A partition wall connector for closing a hole provided in the partition wall, comprising a flange, an adapter welded to the flange, and an insulating first substrate brazed to the adapter, One substrate communicates with the chamber inner surface and the outer surface, and a via hole filled with a conductor inside and spreads on each of the chamber inner surface and the outer surface, both of which are connected to the conductor. The conductive pad and the inner surface and the outer surface of the chamber are respectively soldered to the conductive pads adjacent to each other, and a pair of plates are sandwiched from the inner surface and the outer surface of the chamber. A connector for a partition wall having a formed contact;
An insulating second substrate that has conductive layers on both sides and is sandwiched between a pair of contacts on the inner surface of the chamber and is connected to each contact, and soldered to the conductive layers on both sides. A first connector having internal wiring of the chamber; and
An insulating third substrate having conductive layers on both sides and sandwiched between the pair of contacts on the surface outside the chamber and connected to the contacts, and soldered to the conductive layers on both sides. An electrical connection system comprising a second connector having an external wiring of the chamber .