WO2015029536A1 - 真空ポンプ - Google Patents

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WO2015029536A1
WO2015029536A1 PCT/JP2014/065153 JP2014065153W WO2015029536A1 WO 2015029536 A1 WO2015029536 A1 WO 2015029536A1 JP 2014065153 W JP2014065153 W JP 2014065153W WO 2015029536 A1 WO2015029536 A1 WO 2015029536A1
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wiring board
printed wiring
flexible printed
control unit
connector
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PCT/JP2014/065153
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Inventor
大森 秀樹
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エドワーズ株式会社
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K2211/03Machines characterised by circuit boards, e.g. pcb

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum pump, and more particularly to a vacuum pump that can be used in a pressure range from a medium vacuum to an ultrahigh vacuum in a semiconductor manufacturing apparatus, an industrial vacuum apparatus of high energy physics, or the like.
  • a pump main body and a control unit for controlling the driving of the pump main body by inputting and outputting electric power and control signals to the pump main body are provided.
  • the input / output of the electric power and control signal between a pump main body and a control unit uses the wire cable which coat
  • the number of the wire cables is about 40 or more, and a lot of space is occupied in the vacuum pump.
  • wire cables are high, which causes cost increases.
  • wire cable is flexible, there is a problem that a large force is required to simultaneously bend a wire cable in which a plurality of wires are bundled, resulting in poor workability.
  • the invention according to claim 1 includes a pump body having a rotating body and a control unit for driving and controlling the pump body, and the pump body.
  • the vacuum pump formed by connecting the electrical connection inside, the electrical connection inside the control unit, or the electrical connection between the pump main body and the control unit with a cable, at least a part of the cable is insulated in the form of a sheet
  • a vacuum pump formed of a flexible printed wiring board in which a wiring pattern is provided on the surface of a conductive substrate.
  • the flexible printed wiring board is used for at least part of the cable for electrical connection in the pump body, electrical connection in the control unit, or electrical connection between the pump body and the control unit.
  • the space occupied by the cable becomes smaller and lighter.
  • the flexible printed wiring board can be easily bent and easily routed to the required position.
  • a second aspect of the present invention provides the vacuum pump according to the first aspect, wherein the control unit is attached to the pump body.
  • the pump body and the control unit are integrated, so that the size can be reduced.
  • a third aspect of the present invention provides the vacuum pump according to the first or second aspect, wherein the flexible printed wiring board includes a connector attached to at least one end side.
  • the electrical connection in the pump body, the electrical connection in the control unit, or the electrical connection between the pump body and the control unit can be easily performed via the flexible printed wiring board and the connector.
  • a fourth aspect of the present invention provides the vacuum pump according to the third aspect, wherein the connector has a plurality of pins for connection to the flexible printed wiring board.
  • the terminal of the flexible printed wiring board and the pin of the connector can be easily electrically connected by inserting the pin of the connector into the hole of the flexible printed wiring board.
  • the plurality of pins are disposed at symmetrical positions with respect to the extending direction center of the flexible printed wiring board, and the connector is the flexible printed circuit.
  • a vacuum pump provided with an instruction means for instructing a direction in which a wiring board is attached.
  • the flexible printed wiring board when the flexible printed wiring board is attached to the connector in accordance with the instruction of the instruction means provided on the connector, the flexible printed wiring board can be attached without making a mistake in the direction.
  • the flexible printed wiring board surrounds the plurality of holes and the plurality of holes, respectively, and each of the wirings is the wiring.
  • a vacuum pump having a plurality of terminals connected to a pattern is provided.
  • the terminal of the flexible printed wiring board and the pin of the connector can be easily electrically connected by inserting the pin of the connector into the hole of the flexible printed wiring board.
  • a seventh aspect of the present invention is the configuration according to the first, second, third, fourth, fifth or sixth aspect, wherein the flexible printed wiring board is provided with an instruction means for instructing a direction in which the flexible printed wiring board is attached.
  • a vacuum pump is provided.
  • the flexible printed wiring board when the flexible printed wiring board is attached to the connector in accordance with the instruction of the instruction means provided on the flexible printed wiring board, the flexible printed wiring board can be attached without making a mistake.
  • the invention according to claim 1 uses a flexible printed wiring board for at least a part of a cable for electrical connection in the pump body, electrical connection in the control unit, or electrical connection between the pump body and the control unit. Since the space and weight occupied by the cable can be reduced, the size and weight can be reduced. In addition, the amount of material used can be reduced, and the cable can be easily routed to a position where it is necessary, so that workability is improved and cost reduction can be expected. *
  • the invention according to claim 3 can easily perform the electrical connection in the pump body, the electrical connection in the control unit, or the electrical connection between the body and the control unit via the flexible printed wiring board and the connector.
  • workability is further improved, and cost reduction can be further expected.
  • the invention according to the fourth aspect is the invention according to the third aspect.
  • workability is further improved, and cost reduction can be further expected.
  • the flexible printed wiring board when the flexible printed wiring board is attached to the connector according to the instruction of the instruction means provided on the connector, the flexible printed wiring board can be attached without making a mistake.
  • further improvements in workability and reliability can be expected.
  • the terminal of the flexible printed wiring board and the pin of the connector can be easily electrically connected by inserting the connector pin into the hole of the flexible printed wiring board.
  • the flexible printed wiring board when the flexible printed wiring board is attached to the connector in accordance with the instructions of the instruction means provided on the flexible printed wiring board, the flexible printed wiring board can be attached without making a mistake.
  • the effects of the invention described in 2, 3, 4, 5 or 6 further improvement in workability and reliability can be expected.
  • a sectional view of a vacuum pump concerning one embodiment of the present invention.
  • Sectional drawing of a vacuum pump same as the above showing in the state which removed the control unit from the pump main body. It is a figure which shows the cable in a vacuum pump same as the above in the state which attached the connector to the flexible printed wiring board, (a) is the top view, (b) is the side view. It is a figure which shows the flexible printed wiring board single-piece
  • the present invention provides a system between a pump body having a rotating body and a control unit that drives and controls the pump body.
  • a pump body having a rotating body and a control unit that drives and controls the pump body.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a state in which a control unit is attached to the pump body
  • FIG. 2 is a sectional view showing a state in which the control unit is removed from the pump body. It is. *
  • the vacuum pump 10 includes a pump body 11 that performs evacuation and a control unit 12 that drives and controls the pump body 11.
  • the control unit 12 is detachably attached to the lower surface of the pump body 11. Yes. Further, the control unit 12 and the pump body 11 are electrically connected via cables 13 and 14 to be described later, and power and control signals can be input / output via the cables 13 and 14. ing. *
  • the pump body 11 has an intake port 15 formed at the upper end of a cylindrical outer cylinder 17. Inside the outer cylinder 17, there are provided a rotating body 19 in which a plurality of rotary blades 18 for sucking and exhausting gas are formed radially and in multiple stages around the periphery.
  • a rotor shaft 20 is attached to the center of the rotator 19, and the rotor shaft 20 is levitated and supported in the air and controlled in position by, for example, a 5-axis control magnetic bearing.
  • the upper radial electromagnet 21 has four electromagnets arranged in pairs on the X axis and the Y axis. Further, four upper radial sensors 22 are provided in close proximity to and corresponding to the upper radial electromagnet 21.
  • the upper radial sensor 22 is configured to detect a radial displacement of the rotating body 19 and send a signal to the control circuit 23 in the control unit 12 via the cables 13 and 14. *
  • the excitation of the upper radial electromagnet 21 is controlled by the output of the control circuit 23 having a PID adjustment function based on the displacement signal detected by the upper radial sensor 22, and the upper diameter of the rotor shaft 20 is controlled.
  • the direction position is adjusted.
  • the control circuit 23 The analog sensor signal of the displacement of the rotor shaft 20 detected by the upper radial sensor 22 is converted into a digital signal by an A / D converter, the signal is processed, and the current passed through the upper radial electromagnet 21 is adjusted to adjust the rotor shaft 20. Has emerged.
  • the current passed through the upper radial electromagnet 21 is measured and fed back to the control circuit 23.
  • the rotor shaft 20 is formed of a high magnetic permeability material (for example, iron) or the like, and is attracted by the magnetic force of the upper radial electromagnet 21. Such adjustment is performed independently in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the lower radial electromagnet 24 and the lower radial sensor 25 are arranged in the same manner as the upper radial electromagnet 24 and the upper radial sensor 22, and the lower radial position of the rotor shaft 20 is set to the upper side. Similar to the radial position, it is adjusted in the control unit 12. *
  • the axial electromagnets 26 ⁇ / b> A and 26 ⁇ / b> B are arranged with a disk-shaped metal disk 27 provided at the lower part of the rotor shaft 20 interposed therebetween.
  • the metal disk 27 is made of a high permeability material such as iron.
  • an axial sensor 28 is provided facing the shaft end surface of the rotor shaft 20, and the axial displacement signal is sent to the control circuit 23.
  • the axial electromagnets 26A and 26B are controlled to be excited by the output of the amplifier via the control circuit 23 having the PID adjustment function of the control unit 12 based on the axial displacement signal.
  • the axial electromagnet 26A attracts the metal disk 27 upward by magnetic force, and the axial electromagnet 26B attracts the metal disk 27 downward.
  • the magnetic force exerted on the metal disk 27 by the axial electromagnets 26A and 26B is appropriately adjusted, and the rotor shaft 20 is magnetically levitated in the axial direction in the pump main body 11 so that it is not in contact with the space. It comes to hold.
  • the motor 29 includes a plurality of magnetic poles arranged circumferentially so as to surround the rotor shaft 20. These magnetic poles are controlled to rotate the motor 29 by a power signal output from a drive circuit via a motor control circuit having a PWM control function of the control unit 12.
  • the motor 29 is provided with a rotation speed sensor and a motor temperature sensor (not shown). Upon receiving detection signals from the rotation speed sensor and the motor temperature sensor, the control shaft 23 in the control unit 12 receives the rotor shaft 20. Is controlled. *
  • a plurality of fixed blades 30, 30... are arranged with a small gap from the rotary blades 18, 18..
  • the rotor blades 18, 18... are each inclined by a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the rotor shaft 20 in order to transfer exhaust gas molecules downward by collision.
  • the fixed blades 30, 30... are also inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the rotor shaft 20, and are arranged at the stage of the rotary blade 18 toward the inside of the outer cylinder 17. They are arranged alternately.
  • One end of the fixed wing 30 is supported in a state of being inserted between a plurality of stacked fixed wing spacers 31, 31. *
  • the fixed blade spacer 31 is a ring-shaped member, and is made of, for example, a metal such as aluminum, iron, stainless steel, copper, or an alloy containing these metals as components.
  • the outer cylinder 17 is fixed to the outer periphery of the fixed blade spacer 31 with a slight gap.
  • a base portion 32 is disposed at the bottom of the outer cylinder 17, and a threaded spacer 33 is disposed between the lower portion of the fixed blade spacer 31 and the base portion 32.
  • An exhaust port 34 is formed below the threaded spacer 33 in the base portion 32 and communicates with the outside. *
  • the threaded spacer 33 is a cylindrical member made of a metal such as aluminum, copper, stainless steel, iron, or an alloy containing these metals as a component. A plurality of thread grooves are engraved. The direction of the spiral of the screw groove is a direction in which molecules of the exhaust gas move toward the exhaust port 34 when the molecules of the exhaust gas move in the rotation direction of the rotating body 19. *
  • a rotating blade 118 is suspended from the lowermost portion of the rotating body 19 following the rotating blades 18, 18,.
  • the outer peripheral surface of the rotor blade 118 is cylindrical and projects toward the inner peripheral surface of the threaded spacer 33, and is adjacent to the inner peripheral surface of the threaded spacer 33 with a predetermined gap. ing. *
  • the base portion 32 is a disk-like member that constitutes the base portion of the pump body 11, and is generally made of a metal such as iron, aluminum, or stainless steel. *
  • the base portion 32 physically holds the pump body 11 and also has a function of a heat conduction path, a metal having rigidity such as iron, aluminum or copper and high heat conductivity is used. Is desirable. *
  • the control unit 12 is detachably attached with bolts or the like in a coaxial state with the pump shaft center. It is compactly assembled and downsized. In this attachment, the sealing material 35 is disposed between the base portion 32 and the control unit 12 so that the inside of the pump body 11 can be maintained in a vacuum state.
  • the cable 13 on the pump body 11 side and the cable 14 on the control unit 12 side are each composed of a wiring board 41 and a connector 42 attached to one end of the flexible printed wiring board 41.
  • the other end of the flexible printed wiring board 41 on the pump body 11 side is attached to a terminal block (not shown) of the pump body 11, and the other end of the flexible printed wiring board 41 on the control unit 12 side is connected to the circuit board of the control circuit 23.
  • the basic structure is the same except that the connector 42 on the pump body 11 side is a male terminal and the connector 42 on the control unit 12 side is a female terminal, and is detachable from each other. Therefore, the structure of the cables 13 and 14 will be described with reference to FIGS. 3 to 5 as a representative of the cable 13 on the pump body 11 side. *
  • the cable 13 includes a connector 42 attached to one end of a flexible printed wiring board 41.
  • the connector 42 includes a cylindrical connector main body 44 that is integrally provided with a mounting flange portion 43 on the outer periphery, and an axial line in the connector main body 44.
  • a cylindrical connector main body 44 that is integrally provided with a mounting flange portion 43 on the outer periphery, and an axial line in the connector main body 44.
  • the plurality of contact pins 45, 45... are regularly arranged in a symmetrical manner with a center line O extending in the extending direction of the flexible printed wiring board 41 interposed therebetween.
  • the flexible printed wiring board 41 is formed of a plurality of electric circuits on a sheet-like insulating base material (for example, a plastic film) having a thickness t (see FIG. 4) of 12 ⁇ m to 50 ⁇ m, such as copper foil having a thickness of about 2 ⁇ m to 50 ⁇ m. 46, 46..., That is, printed wiring patterns. On one end side of each of the electric circuits 46, 46..., Corresponding to the contact pins 45, 45... On the connector 42 side, contact holes 45, 45. A through hole (through hole) 47 formed by the formed terminal is formed.
  • the through holes 47 formed on the flexible printed wiring board 41 are arranged in a regularly aligned state symmetrically with respect to the center line O extending in the extending direction of the flexible printed wiring board 41. .
  • the number of electrical circuits 46, 46... Is not all the same as the number of contact pins 45, 45...
  • the sheet portion of the portion that does not require connection with the control unit 12 side is cut (for example, a portion indicated by reference numeral 48) so as not to hinder the connection.
  • 21 contact pins 45, 45... Are connected to through holes 47, 47. *
  • the cable 13 configured as described above is configured such that the contact pins 45, 47... On the flexible printed wiring board 41 side correspond to the contact pins 45, 45. 45 are inserted and engaged in the through holes 47, 47. Thereafter, when the contact pins 45, 45... And the through holes 47, 47... Are soldered with a solder dip or the like, the connector 42 and the flexible printed wiring board 41 are electrically fixed and connected. *
  • the flexible printed wiring board 41 Since the flexible printed wiring board 41 is freely bent in the cable 13 formed in this way, the flexible printed wiring board 41 is freely routed to a required position, and then between the pump body 11 and the control unit 12. Thus, the connectors 42 and 42 can be mechanically and electrically connected to each other.
  • the cable cannot be bent easily and becomes a bundle of large wires. For example, a region 50 indicated by hatching in FIG. 2 is required.
  • the flexible printed wiring board 41 is used as in this embodiment, the area 50 is eliminated, and the space and weight occupied by the cable 13 are reduced, thereby enabling a reduction in size and weight. *
  • the control circuit 23 depends on the terminal block of the pump body when the upper and lower surfaces of the flexible printed wiring board 41 are reversed and connected in the opposite direction.
  • the signals from the upper radial sensor 22 and the lower radial sensor 25 that are respectively input to the reverse are reversed, which may cause a problem. Therefore, in this embodiment, as indicated by reference numerals in FIG. 3 and FIG. 4, an instruction for instructing the connector 42 to attach the flexible printed wiring board 41 on one surface of the flexible printed wiring board 41 and one surface of the connector 42.
  • triangular colored marks 51a and 51b are provided. Therefore, during assembly work, if the flexible printed wiring board 41 is assembled with the surface on which the mark 51a is printed facing up and the mark 51a is abutted against the mark 51b printed on the connector 42, incorrect mounting will occur. I try to prevent it. *
  • the indication means is not limited to the triangular colored marks 51a and 51b.
  • a mark or a color such as a figure is provided between the flexible printed wiring board 41 and the connector 42, and the flexible printed wiring is applied to the connector 42.
  • the direction in which the plate 41 is attached may be instructed.
  • the mark of the instruction means is only on the flexible printed wiring board 41 side (mark 51a), only on the connector 42 side (mark 51b), or on both the flexible printed wiring board 41 side (mark 51a) and the connector 42 side (mark 51b). It may be provided.
  • the threaded spacer 33 is disposed on the outer periphery of the rotor blade 18 and a thread groove is formed on the inner peripheral surface of the threaded spacer 33.
  • a thread groove may be formed on the outer peripheral surface of the rotor blade 18 and a spacer having a cylindrical inner peripheral surface may be disposed around the screw groove.
  • the gas sucked from the intake port 15 enters the electrical component side composed of the motor 29, the lower radial electromagnet 24, the lower radial sensor 25, the upper radial electromagnet 21, the upper radial sensor 22, and the like. To prevent this, the pressure is maintained at a predetermined pressure with a purge gas.
  • a pipe (not shown) is provided in the base portion 32, and the purge gas is introduced through this pipe.
  • the introduced purge gas is sent to the exhaust port 34 through the clearance between the protective bearing 36 and the rotor shaft 20, between the rotor and the stator of the motor 29, and between the stator column 37 and the rotor blade 18.
  • control unit 12 is attached to the lower surface of the pump main body 11 (the lower surface of the base portion 32) and integrated with the pump main body 11 is disclosed, but the control unit 12 is controlled to a position different from the pump main body 11.
  • a unit 12 may be provided.
  • the cable 13 drawn from the pump main body 11 freely draws the flexible printed wiring board 41 in the pump main body 11 as shown in FIG. 6, for example, and a connector 42 attached to the tip of the flexible printed wiring board 41. May be fixed to the side surface of the pump main body 11 and fixed to a cable from a control unit (not shown) via the connector 42. Also in this case, a sealing material 35 (not shown) is disposed between the base portion 32 and the connector 42 so that the inside of the pump body 11 can be maintained in a vacuum state.
  • the vacuum pump 10 shown in FIG. 6 is basically different from the configuration of the vacuum pump 10 shown in FIGS. 1 and 2 in that the control unit is provided at another position. Since the configuration is the same, the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. *
  • the flexible printed wiring board only a part of the electrical connection, for example, the signal line of the radial direction, axial direction sensor, rotation speed sensor, etc. of the magnetic bearing with a small current is described as the flexible printed wiring board, but is not limited thereto. All signal lines may be connected by the flexible printed wiring board 41.
  • the flexible printed wiring board 41 may be a multi-layer flexible printed wiring board. Thereby, the width
  • the number of flexible printed wiring boards is not one, but as shown in FIG. 7, for example, a flexible printed wiring board 41 (A) and a flexible printed wiring board 41 (B) are overlapped and wired so that a plurality of sheets are provided.
  • a stacked configuration may be used.
  • the flexible printed wiring board 41 (B) is a flexible printed wiring board for electrical connection with a large current such as a motor power line or an excitation current of a magnetic bearing
  • the flexible printed wiring board 41 (A) is other than that. It may be configured to be divided into printed wiring boards for electrical connection with a small current. Thereby, it becomes easy to change the thickness of the insulating layer for every wiring board. At that time, by taking measures to change the length of the pin of the vacuum connector, interference with the pin can be avoided.
  • the cable used in the present invention can be applied to electrical wiring other than the vacuum pump.
  • Vacuum pump 11 Pump body 12
  • Control unit 13 Cable 15 Inlet 17
  • Outer cylinder 18 Rotor blade 118 Lowermost rotor blade 19
  • Rotor 20 Rotor shaft 21
  • Upper radial sensor 23 Control circuit 24
  • Lower side Radial electromagnet 25 lower radial sensors 26A, 26B, axial electromagnet 27, metal disk 28, axial sensor 29, motor 30, motor 30, fixed blade 31, rotor blade spacer 32, base 33, threaded spacer 34, exhaust port 35, sealing material 36, protective bearing 37, stator column 41, flexible printed wiring board 42, connector 43, flange 44, connector body 45
  • Contact pins 46 the electrical circuit (wiring pattern) 47 through hole 48 cut portion 49 insulator 50 regions 51a have been required in the conventional structure, marked as 51b instructing means

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Abstract

【課題】小型軽量化と作業性の向上並びにコスト低減を可能にする真空ポンプを提供する。【解決手段】磁気軸受で軸支される回転体19を有するポンプ本体11と該ポンプ本体11を駆動制御する制御ユニット12との間の電気接続を、シート状をした絶縁性基材の表面上に電気回路がプリントされたフレキシブルプリント配線板41で接続するようにした。

Description

真空ポンプ
本発明は真空ポンプに関するものであり、特に、半導体製造装置や高エネルギー物理学の工業真空装置等において、中真空から超高真空にわたる圧力範囲で利用可能な真空ポンプに関するものである。
近年のエレクトロニクスの発展に伴い、メモリや集積回路といった半導体装置の需要が急激に増大している。これらの半導体装置は、極めて純度の高い半導体基板(ウエハ)に不純物をドープして電気的性質を与えたり、エッチングにより半導体基板上に微細な回路を形成したりして製造される。これらの作業は、空気中の塵等による影響を避けるために高真空状態のチャンバ内で行われる必要があり、チャンバ内の排気には、一般に真空ポンプが使用されており、この真空ポンプは既に知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。 
このような真空ポンプでは、ポンプ本体と、該ポンプ本体への電力や制御信号を入出力して該ポンプ本体の駆動を制御する制御ユニットが設けられている。また、ポンプ本体と制御ユニットの間の電力や制御信号の入出力は、芯線の外周を絶縁用ビニール等で被覆してなるワイヤーケーブルを使用している。このワイヤーケーブルの本数は約40本以上あり、真空ポンプ内で占めるスペースも多い。
特開2006-344503号公報。 実用新案登録第3138105号公報
上述したように、特許文献1,特許文献2で知られるように、従来の真空ポンプでは、ポンプ本体と制御ユニットの間の電力や制御信号の入出力には、芯線の外周を絶縁用ビニール等で被覆されたワイヤーケーブルを使用している。このため、真空ポンプ内でワイヤーケーブルが占めるスペースが多く、また重量も嵩むので、真空ポンプの小型化や軽量化の障害になっている。 
さらに、ワイヤーケーブルは価格が高く、コストアップの原因にもなっている。また、ワイヤーケーブルは可撓性を有してはいるが、複数本が束になったワイヤーケーブルを同時に屈曲させようとすると大きな力を必要とし、作業性が悪いという問題点もあった。 
そこで、小型軽量化と作業性の向上並びにコスト低減を可能にする真空ポンプを提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、回転体を有するポンプ本体と、該ポンプ本体を駆動制御する制御ユニットと、を備え、前記ポンプ本体内の電気接続、前記制御ユニット内の電気接続、または前記ポンプ本体と前記制御ユニットの間の電気接続をケーブルで接続してなる真空ポンプにおいて、前記ケーブルの少なくとも一部を、シート状をした絶縁性基材の表面上に配線パターンを設けてなるフレキシブルプリント配線板で形成した真空ポンプを提供する。 
この構成によれば、ポンプ本体内の電気接続や制御ユニット内の電気接続、またはポンプ本体と制御ユニットの間の電気接続を行うためのケーブルの少なくとも一部に、フレキシブルプリント配線板を使用するので、従来のワイヤーケーブルに比べて、ケーブルが占めるスペースが小さくなるとともに軽くなる。また、フレキシブルプリント配線板を容易に屈曲させて、必要とする位置へ簡単に引き回すことができる。 
請求項2記載の発明は、請求項1記載の構成において、前記制御ユニットは、前記ポンプ本体に取り付けられている真空ポンプを提供する。 
この構成によれば、ポンプ本体と制御ユニットが一体化されて、コンパクト化が図れる。 
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の構成において、前記フレキシブルプリント配線板は、少なくとも一端側に取り付けられたコネクタを備える真空ポンプを提供する。 
この構成によれば、フレキシブルプリント配線板とコネクタを介して、ポンプ本体内の電気接続や制御ユニット内の電気接続、またはポンプ本体と制御ユニットの間の電気接続を容易に行うことができる。 
請求項4記載の発明は、請求項3に記載の構成において、前記コネクタは、前記フレキシブルプリント配線板と接続するための複数のピンを有する真空ポンプを提供する。 
この構成によれば、フレキシブルプリント配線板の孔にコネクタのピンを挿入させることにより、フレキシブルプリント配線板の端子とコネクタのピンを簡単に電気接続することができる。 
請求項5記載の発明は、請求項4記載の構成において、前記複数のピンは、前記フレキシブルプリント配線板の延在方向中心を挟んで左右対称な位置に配設され、前記コネクタは前記フレキシブルプリント配線板を取り付ける向きを指示する指示手段を設けてなる真空ポンプを提供する。 
この構成によれば、コネクタに設けた指示手段の指示に従い、コネクタにフレキシブルプリント配線板を取り付けると、フレキシブルプリント配線板の向きを間違えることなく取り付けることができる。 
請求項6記載の発明は、請求項1、2、3、4または5に記載の構成において、前記フレキシブルプリント配線板は、複数の孔と該複数の孔をそれぞれ囲み、かつ、それぞれが前記配線パターンに接続されてなる複数の端子を有する真空ポンプを提供する。 
この構成によれば、フレキシブルプリント配線板の孔にコネクタのピンを挿入させることにより、フレキシブルプリント配線板の端子とコネクタのピンを簡単に電気接続することができる。 
請求項7記載の発明は、請求項1、2、3、4、5または6に記載の構成において、前記フレキシブルプリント配線板は、前記フレキシブルプリント配線板を取り付ける向きを指示する指示手段を設けてなる真空ポンプを提供する。  
この構成によれば、フレキシブルプリント配線板に設けた指示手段の指示に従い、コネクタにフレキシブルプリント配線板を取り付けると、フレキシブルプリント配線板の向きを間違えることなく取り付けることができる。
請求項1記載の発明は、ポンプ本体内の電気接続や制御ユニット内の電気接続、またはポンプ本体と制御ユニットの間の電気接続を行うケーブルの少なくとも一部に、フレキシブルプリント配線板を使用して、ケーブルの占めるスペース及び重量を小さくすることができるので、小型・軽量化が可能になる。また、使用材料を少なくすることができるとともに、ケーブルを必要とする位置へ簡単に引き回すことができるので作業性が向上し、コストの低減が期待できる。 
請求項2記載の発明は、ポンプ本体と制御ユニットが一体化されて、コンパクト化が図れるので、請求項1の発明の効果に加えて、さらに小型化が可能になる効果が期待できる。 
請求項3記載の発明は、フレキシブルプリント配線板とコネクタを介して、ポンプ本体内の電気接続や制御ユニット内の電気接続、または本体と制御ユニットの間の電気接続を容易に行うことができるので、請求項1または請求項2の発明の効果に加えて、さらに作業性が向上し、コスト低減がより一層期待できる。 
請求項4記載の発明は、該フレキシブルプリント配線板の孔にコネクタのピンを挿入させることにより、フレキシブルプリント配線板とコネクタを簡単に電気接続させることができるので、請求項3に記載の発明の効果に加えて、さらに作業性が向上し、コスト低減がより一層期待できる。 
請求項5記載の発明は、コネクタに設けた指示手段の指示に従って、コネクタにフレキシブルプリント配線板を取り付けると、フレキシブルプリント配線板の向きを間違えることなく取り付けることができるので、請求項4に記載の発明の効果に加えて、さらに作業性の向上と信頼性の向上が期待できる。 
請求項6記載の発明は、フレキシブルプリント配線板の孔にコネクタのピンを挿入させることにより、フレキシブルプリント配線板の端子とコネクタのピンを簡単に電気接続することができるので、請求項1、2、3、4、または5に記載の発明の効果に加えて、さらに作業性の向上と信頼性の向上が期待できる。 
請求項7記載の発明は、フレキシブルプリント配線板に設けた指示手段の指示に従って、コネクタにフレキシブルプリント配線板を取り付けると、フレキシブルプリント配線板の向きを間違えることなく取り付けることができるので、請求項1、2、3、4、5または6に記載の発明の効果に加えて、さらに作業性の向上と信頼性の向上が期待できる。
本発明の一実施形態に係る真空ポンプの断面図。 ポンプ本体から制御ユニットを取り外した状態で示す同上真空ポンプの断面図。 同上真空ポンプにおけるケーブルを、フレキシブルプリント配線板にコネクタを取り付けた状態で示す図で、(a)はその平面図、(b)はその側面図。 図3に示すフレキシブルプリント配線板単体を示す図で、(a)はその平面図、(b)はその側面図。 図3に示すコネクタ単体を示す図で、(a)はその側面図、(b)はその平面図。 本発明の変形例として示す真空ポンプの断面図。 フレキシブルプリント配線板とコネクタとの他の接続例を説明するための図。
本発明は小型軽量化と作業性の向上並びにコスト低減を可能にする真空ポンプを提供するという目的を達成するために、回転体を有するポンプ本体と該ポンプ本体を駆動制御する制御ユニットとの間を、電力や制御信号を入出力するケーブルで電気接続してなる真空ポンプにおいて、前記ケーブルを、シート状をした絶縁性基材の表面上に配線パターンがプリントされたフレキシブルプリント配線板で形成することにより実現した。 
以下、本発明の実施形態による真空ポンプの実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図1及び図2は本発明に係る真空ポンプを示すもので、図1はポンプ本体に制御ユニットを取り付けた状態で示す断面図、図2はポンプ本体から制御ユニットを取り外した状態で示す断面図である。 
図1及び図2において、真空ポンプ10は、真空排気を行うポンプ本体11と、ポンプ本体11を駆動制御する制御ユニット12を備え、制御ユニット12はポンプ本体11の下面に着脱可能に取り付けられている。また、制御ユニット12とポンプ本体11との間は、後述するケーブル13、14を介して電気的に接続され、ケーブル13、14を介して電力や制御信号を入出力することができるようになっている。 
更に詳述すると、前記ポンプ本体11は、円筒状の外筒17の上端に吸気口15が形成されている。外筒17の内方には、ガスを吸引排気するための複数の回転翼18を周部に放射状に、かつ、多段に形成した回転体19を備えている。 
その回転体19の中心にはロータ軸20が取り付けられており、このロータ軸20は、例えば、5軸制御の磁気軸受によって空中に浮上支持され、かつ、位置制御されている。 
前記上側径方向電磁石21は、4個の電磁石がX軸とY軸とに対をなして配置されている。また、この上側径方向電磁石21に近接、かつ、対応されて、4個の上側径方向センサ22が備えられている。この上側径方向センサ22は回転体19の径方向変位を検出し、その信号を制御ユニット12内の制御回路23にケーブル13、14を介して送るように構成されている。 
前記制御ユニット12においては、上側径方向センサ22が検出した変位信号に基づいて、PID調節機能を有する制御回路23の出力によって上側径方向電磁石21の励磁を制御し、ロータ軸20の上側の径方向位置を調整するようになっている。ここで、制御回路23は、
上側径方向センサ22が検出したロータ軸20の変位のアナログセンサ信号をA/Dコンバータでデジタル信号に変換し、その信号を処理し、上側径方向電磁石21に流す電流を調整してロータ軸20を浮上させている。 
また、上側径方向電磁石21に流す電流を微調整するため、前記上側径方向電磁石21に流した電流を測定し、制御回路23にフィードバックしている。 
前記ロータ軸20は、高透磁率材(例えば、鉄)等により形成されており、上側径方向電磁石21の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、X軸方向とY軸方向とにそれぞれ独立して行われる。  
また、下側径方向電磁石24及び下側径方向センサ25が、前記上側径方向電磁石24及び前記上側径方向センサ22と同様に配置され、ロータ軸20の下側の径方向位置が、上側の径方向位置と同様に、制御ユニット12において調整されている。 
さらに、軸方向電磁石26A、26Bが、ロータ軸20の下部に備えた円板状の金属ディスク27を上下に挟んで配置されている。金属ディスク27は、鉄等の高透磁率材で構成されている。ロータ軸20の軸方向変位を検出するために、ロータ軸20の軸端面に対向して軸方向センサ28が備えられ、その軸方向変位信号が制御回路23に送られるように構成されている。 
そして、軸方向電磁石26A、26Bは、この軸方向変位信号に基づき制御ユニット12のPID調節機能を有する制御回路23を介したアンプの出力により、励磁制御されるようになっている。軸方向電磁石26Aは、磁力により金属ディスク27を上方に吸引し、軸方向電磁石26Bは、金属ディスク27を下方に吸引する。 
このように、制御ユニット12では、この軸方向電磁石26A、26Bが金属ディスク27に及ぼす磁力を適当に調節し、ポンプ本体11内ではロータ軸20を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。 
前記モータ29は、ロータ軸20を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。これら各磁極は、制御ユニット12のPWM制御機能を有するモータ制御回路を介した駆動回路から出力された動力信号により、モータ29を回転駆動するよう制御されている。また、モータ29には、図示しない回転数センサ及びモータ温度センサが取り付けられており、これらの回転数センサ及びモータ温度センサの検出信号を受けて、制御ユニット12内の制御回路23によりロータ軸20の回転が制御される。 
前記回転翼18、18…と僅かの空隙を隔てて複数枚の固定翼30、30…が配設されている。回転翼18、18…は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸20の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。 
また、固定翼30、30…も、同様にロータ軸20の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ、外筒17の内方に向けて前記回転翼18の段と互い違いに配設されている。そして、前記固定翼30の一端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ31、31…の間に嵌挿された状態で支持されている。 
前記固定翼スペーサ31はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅等の金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。固定翼スペーサ31の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒17が固定されている。外筒17の底部にはベース部32が配設され、固定翼スペーサ31の下部とベース部32の間にはネジ付きスペーサ33が配設されている。そして、ベース部32中のネジ付きスペーサ33の下部には排気口34が形成され、外部に連通されている。 
前記ネジ付きスペーサ33は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金等の金属によって構成された円筒状の部材であり、図示しないが、その内周面には螺旋状のネジ溝が複数条刻設されている。そのネジ溝の螺旋の方向は、回転体19の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口34の方へ移送される方向である。 
前記回転体19の回転翼18、18…に続く最下部には回転翼118が垂下されている。この回転翼118の外周面は、円筒状で、かつ、ネジ付きスペーサ33の内周面に向かって張り出されており、このネジ付きスペーサ33の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。 
前記ベース部32は、ポンプ本体11の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属によって構成されている。 
前記ベース部32は、ポンプ本体11を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅等の剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。 
そして、ベース部32の下面には、ポンプ本体11側のケーブル13と制御ユニット14側のケーブル14を接続させた後、ポンプ軸心と同軸状態で制御ユニット12がボルト等で着脱自在に取り付けられ、コンパクトに組み立てられて小型化されている。なお、この取り付けでは、ベース部32と制御ユニット12との間にシール材35が配設され、ポンプ本体11の内部が真空状態を維持できるようになっている。 
ポンプ本体11側のケーブル13と制御ユニット12側のケーブル14は各々、配線板41とフレキシブルプリント配線板41の一端に取り付けられたコネクタ42とでなる。そして、ポンプ本体11側のフレキシブルプリント配線板41の他端がポンプ本体11の図示しない端子台に取り付けられ、制御ユニット12側のフレキシブルプリント配線板41の他端が制御回路23の回路基板に接続されている点と、ポンプ本体11側のコネクタ42が雄端子で制御ユニット12側のコネクタ42が雌端子であって互いに着脱自在である点等を除いては、基本構造は同じである。そこで、ケーブル13、14の構造を、ポンプ本体11側のケーブル13を代表して、次に図3~図5を用いて説明する。 
図3に示すように、ケーブル13は、フレキシブルプリント配線板41の一端に取り付けられたコネクタ42とで構成されている。 
コネクタ42は、図3の他に、図5でも詳細に示しているように、外周に取り付けフランジ部43を一体に設けた円筒状のコネクタ本体44と、このコネクタ本体44内に軸線方向に並列配置された複数個のコンタクトピン(端子)45、45…と、各コンタクトピン45、45…間を電気絶縁するインシュレータ49等で構成されている。また、複数個のコンタクトピン45、45…は、フレキシブルプリント配線板41の延設方向に延びる中心線Oを挟んで対称な形で規則正しく整列配置されている。各コンタクトピン45、45…は、フレキシブルプリント配線板41と接続される一端側が図3及び図5に示すようにコネクタ本体11から外側に大きく突き出し、制御ユニット12側のコネクタ42と接続される他端側はコネクタ本体44の空間内に突出し、制御ユニット12側のコネクタ42に設けられた複数個の雌側コンタクトピンと接続できるようになっている。 
フレキシブルプリント配線板41は、厚みt(図4参照)が12μm~50μmのシート状をした絶縁基材(例えば、プラスチックフィルム)の上に、厚み2μm~50μm程度の銅箔等で複数の電気回路46、46…、すなわち配線パターンを印刷したものである。その各電気回路46、46…の一端側には、コネクタ42側のコンタクトピン45、45…に各々対応して、コンタクトピン45、45…が挿入可能な貫通孔と該貫通孔を囲って形成された端子とでなる、スルーホール(貫通孔)47が形成されている。したがって、フレキシブルプリント配線板41上に形成された各スルーホール47は、フレキシブルプリント配線板41の延設方向に延びる中心線Oを挟んで対称な形で規則正しく整列された状態で配設されている。また、電気回路46、46…の数は、コネクタ42側のコンタクトピン45、45…の数と全てが同じではなく、制御ユニット12側の制御回路23と接続を必要とする部分だけに設けられ、制御ユニット12側との接続を必要としない部分のシート箇所は接続の妨げとならないようにカット(例えば符号48で示す箇所)されている。尚、本実施例では、図3に示すように、21本のコンタクトピン45、45…と、そのコンタクトピン45、45に対応したスルーホール47、47…とが接続されている。 
そして、このように構成されたケーブル13は、図3に示すようにコネクタ42のコンタクトピン45、45…にフレキシブルプリント配線板41側のスルーホール47、47…を対応させて、コンタクトピン45、45…がスルーホール47、47…内に挿入係合される。その後、コンタクトピン45、45…とスルーホール47、47…の間を半田ディップ等で半田付けすると、コネクタ42とフレキシブルプリント配線板41の間が電気的に固定接続される。 
このように形成されたケーブル13は、フレキシブルプリント配線板41が自由に屈曲されるので、フレキシブルプリント配線板41を必要とする位置へ自由に引き回した後、ポンプ本体11と制御ユニット12との間で、コネクタ42、42同士を機械的・電気的に接続することができる。また、従来のワイヤーケーブルを使用した場合では、ケーブルを容易に屈曲させることができないと共に、大きなワイヤーの束になるので、例えば、図2中にハッチングを入れて示す領域50が必要であっていたのに対して、本実施例のようにフレキシブルプリント配線板41を使用した場合では、その領域50を無くし、ケーブル13の占めるスペース及び重量を小さくして小型・軽量化を可能にする。 
なお、図3に示すケーブル13において、フレキシブルプリント配線板41の延設方向に延びる中心線Oを挟んで上側の電気回路46、46…は、上側径方向センサ22等の信号が送られて来る電気回路であり、下側の電気回路46、46…は、下側径方向センサ25等の信号が送られて来る電気回路である。従って、フレキシブルプリント配線板41の中心線Oを挟んで対称な形で電気回路46、46…及びスルーホール47、47…が形成されている場合、中心線Oを挟んで反対の向き、すなわちフレキシブルプリント配線板41の表裏面を反対にして該フレキシブルプリント配線板41をコネクタ42に取り付けた場合にも、フレキシブルプリント配線板41はコネクタ42に接続される。 
ところで、フレキシブルプリント配線板41をコネクタ42に取り付ける場合、フレキシブルプリント配線板41の上下面を逆にして、反対の向きで接続された場合では、ポンプ本体の端子台にもよるが、制御回路23にそれぞれ入力される上側径方向センサ22と下側径方向センサ25からの信号が逆になり、問題が生じることがある。そこで、本実施例では図3及び図4に符号示すように、フレキシブルプリント配線板41の一面とコネクタ42の一面にはそれぞれ、コネクタ42に対してフレキシブルプリント配線板41を取り付ける向きを指示する指示手段としての、三角形状に着色されたマーク51a、51bを設けている。したがって、組立作業時には、フレキシブルプリント配線板41はマーク51aが印刷されている面を上にして、またそのマーク51aをコネクタ42上に印刷されているマーク51bに突き合わせして組み立てると、誤装着が防止できるようにしている。 
なお、指示手段は三角形状に着色されたマーク51a、51bに限ることなく、例えばフレキシブルプリント配線板41とコネクタ42との間に図形等のマークや着色を施し、コネクタ42に対してフレキシブルプリント配線板41を取り付ける向きを指示する等にしてもよい。指示手段のマークは、フレキシブルプリント配線板41側(マーク51a)だけ、またはコネクタ42側(マーク51b)だけ、あるいはフレキシブルプリント配線板41側(マーク51a)とコネクタ
42側(マーク51b)の両方に設けてもよい。 
次に、このように構成された真空ポンプ10の動作を説明する。まず、回転翼18がモータ29により駆動されてロータ軸19と共に回転すると、回転翼18と固定翼30の作用により、吸気口15を通じてチャンバからの排気ガスが吸気される。吸気口15から吸気された排気ガスは、回転翼18と固定翼30の間を通り、ベース部32へ移送される。そして、ベース部32に移送されてきた排気ガスは、ネジ付きスペーサ33のネジ溝に案内されつつ排気口34へと送られる。この運転を継続することにより、チャンバ内を真空状態にすることができる。 
なお、本実施例では、ネジ付きスペーサ33は回転翼18の外周に配設し、ネジ付きスペーサ33の内周面にネジ溝が刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に回転翼18の外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。 
また、吸気口15から吸引されたガスがモータ29、下側径方向電磁石24、下側径方向センサ25、上側径方向電磁石21、上側径方向センサ22等で構成される電装部側に侵入することのないよう、パージガスにて所定圧に保たれている。 
このため、ベース部32には図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング36とロータ軸20間、モータ29のロータとステータ間、ステータコラム37と回転翼18間の隙間を通じて排気口34へ送出される。 
また、本実施例では、制御ユニット12をポンプ本体11の下面(ベース部32の下面)に取り付けて、ポンプ本体11と一体化した構造を開示したが、ポンプ本体11とは別の位置に制御ユニット12を設けても良いものである。 
その場合、ポンプ本体11から引き出されるケーブル13は、例えば図6に示すように、ポンプ本体11内でフレキシブルプリント配線板41を自由に引き回し、そのフレキシブルプリント配線板41の先端に取り付けられたコネクタ42をポンプ本体11の側面に固定し、このコネクタ42を介して図示しない制御ユニットからのケーブルと固定するようにしても良い。ここでの取り付けも、ベース部32とコネクタ42との間に図示せぬシール材35が配設されて、ポンプ本体11の内部が真空状態を維持できるようにする。また、図6に示す真空ポンプ10は、制御ユニットが別の位置に設けられている点が、図1、図2に示した真空ポンプ10の構成と異なるだけで、ポンプ本体11の基本的に構成は同じであるので、同じ部材には同じ符号を付して説明は省略する。 
なお、 本発明は、一部の電気接続、例えば電流の少ない磁気軸受の径方向や軸方向センサ、回転数センサなどの信号線のみをフレキシブルプリント配線板として説明としたが、これに限定されず、全ての信号線をフレキシブルプリント配線板41で接続しても良い。 
また、フレキシブルプリント配線板41は、複数層のフレキシブルプリント配線板であっても良い。これにより、フレキシブルプリント配線板の幅が小さくなり、コンパクトにできる。 
さらに、フレキシブルプリント配線板は一枚でなく、例えば図7に示すように、フレキシブルプリント配線板41(A)とフレキシブルプリント配線板41(B)とを重ねて配線するようにして、複数枚を重ねた形での構成であっても良い。この場合、例えば、フレキシブルプリント配線板41(B)はモータ用の電力線や磁気軸受の励磁電流などの電流が大きい電気接続用のフレキシブルプリント配線板とし、フレキシブルプリント配線板41(A)はそれ以外の電流が小さい電気接続用のプリント配線板に分けてなる構成しても良い。これにより、配線板毎の絶縁層の厚みを変化させることが容易となる。その際、真空コネクタのピンの長さを変化させる対策をとることで、ピンとの干渉を避けることが出来る。 
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
以上説明したように、本発明で使用しているケーブルは、真空ポンプ以外の電気配線にも応用できる。
10   真空ポンプ11   ポンプ本体12   制御ユニット13、14  ケーブル15   吸気口17   外筒18   回転翼118  最下位の回転翼19   回転体20   ロータ軸21   上側径方向電磁石22   上側径方向センサ23   制御回路24   下側径方向電磁石25   下側径方向センサ26A、26B 軸方向電磁石27   金属ディスク28   軸方向センサ29   モータ30   固定翼31   回転翼スペーサ32   ベース部33   ネジ付スペーサ34   排気口35   シール材36   保護ベアリング37   ステータコラム41   フレキシブルプリント配線板42   コネクタ43   フランジ部44   コネクタ本体45   コンタクトピン46   電気回路(配線パターン)47   スルーホール48   カット箇所49   インシュレータ50   従来構造で必要していた領域51a、51b 指示手段としてのマーク

Claims (7)

  1. 回転体を有するポンプ本体と、該ポンプ本体を駆動制御する制御ユニットと、を備え、前記ポンプ本体内の電気接続、前記制御ユニット内の電気接続、または前記ポンプ本体と前記制御ユニットの間の電気接続をケーブルで接続してなる真空ポンプにおいて、 前記ケーブルの少なくとも一部を、シート状絶縁性基材の表面上に配線パターンを設けてなるフレキシブルプリント配線板で形成したことを特徴とすると真空ポンプ。
  2. 前記制御ユニットは、前記ポンプ本体に取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の真空ポンプ。
  3. 前記フレキシブルプリント配線板は、少なくとも一端側に取り付けられたコネクタを備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の真空ポンプ。
  4. 前記コネクタは、前記フレキシブルプリント配線板と接続するための複数のピンを有することを特徴とする請求項3に記載の真空ポンプ。
  5. 前記複数のピンは、前記フレキシブルプリント配線板の延在方向中心を挟んで左右対称な位置に配設され、前記コネクタは前記フレキシブルプリント配線板を取り付ける向きを指示する指示手段を設けてなることを特徴とする請求項4に記載の真空ポンプ。
  6. 前記フレキシブルプリント配線板は、複数の孔と該複数の孔をそれぞれ囲み、かつ、それぞれが前記配線パターンに接続されてなる複数の端子を有することを特徴とする請求項1、2、3、4または5に記載の真空ポンプ。
  7. 前記フレキシブルプリント配線板は、前記フレキシブルプリント配線板を取り付ける向きを指示する指示手段を設けてなることを特徴とする請求項1、2、3、4、5または6に記載の真空ポンプ。
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