WO2023030990A1 - Durchführung - Google Patents

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WO2023030990A1
WO2023030990A1 PCT/EP2022/073578 EP2022073578W WO2023030990A1 WO 2023030990 A1 WO2023030990 A1 WO 2023030990A1 EP 2022073578 W EP2022073578 W EP 2022073578W WO 2023030990 A1 WO2023030990 A1 WO 2023030990A1
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glass
section
component
conductor
bushing
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PCT/EP2022/073578
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Helmut Hartl
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Schott Ag
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • H01G9/004—Details
    • H01G9/08—Housing; Encapsulation
    • H01G9/10—Sealing, e.g. of lead-in wires
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an electrical feedthrough comprising a feedthrough component with at least one opening and at least one conductor with a glazing section with a cross section, the glazing section being glazed into a glass or glass-ceramic material in the at least one opening. Further aspects of the invention relate to an electrical feedthrough with a plurality of conductors in an opening of a feedthrough component and an electrical feedthrough in which a glass or glass-ceramic material is used in a feedthrough component made of a plastic material.
  • Feedthroughs for electrical conductors with a conductor glazed in a glass or glass-ceramic material have become known from a large number of applications.
  • All of the documents mentioned above relate to bushings that are introduced into a housing for storage devices, in particular battery housings.
  • the bushings include conductors with which high currents are discharged into the storage devices or out of the storage device, in particular from the accumulators.
  • Accumulators preferably for lithium-ion batteries or nickel-metal hydride batteries, can be used in various areas, for example for portable electronic devices, mobile phones, power tools or electric vehicles.
  • Batteries can be either disposable, which is disposed of and/or recycled after discharge, or an accumulator.
  • WO 2012/110246 A1 describes the passage of a conductor, which is routed through a glass material and is connected to an electrode connecting component, the electrode connecting component is firmly connected to the conductor, e.g. by a welded or soldered connection. Such a connection is very complex and has the disadvantage that it cannot be detached.
  • the lines according to WO 2012/110246 A1 are supply lines carrying high currents to and from the battery cell.
  • the invention is aimed at routing control lines.
  • US 2019/0 131 591 A1 shows a bushing with a glass-enclosed conductor and an insulating element made of plastic, through which the conductor is passed.
  • the insulating element is only used for insulation and not for guidance.
  • the insulating element is not used to ensure that a plug can be pushed onto a conductor that is glazed in a glass or glass-ceramic material. None is said about this in US 2019/0 131 591 A1.
  • US 2019/0 131 591 A1 also describes a battery and thus a storage device, but US 2019/0 131 591 A1 does not disclose a partition separating a first and second area from one another. In particular, US 2019/0 131 591 A1 does not describe that the first area is a wet area and the second area is a dry area.
  • US 2014/0 030 902 A1 also shows a feedthrough.
  • the plastic part is only used as an insulator.
  • a guide component which serves to ensure that a plug is pushed onto the at least one conductor encased in a glass or glass-ceramic material, is also in US 2014/0 030 902 A1 not shown.
  • DE 10 2009 014 334 B4 also shows a bushing with a tubular element that is used to guide a conductor to a socket. It is not explicitly described in DE 10 2009 014 334 B4 that the tubular component consists of a plastic material. Furthermore, it is not clear from DE 10 2009 014 334 B4 that the insulating body in which the conductor is embedded consists of a glass or glass-ceramic material and the conductor is therefore encased in glass.
  • the object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art.
  • the first object of the invention is, in particular, to specify a bushing that can be easily and optionally reversibly connected to lines via plug-in connections.
  • the first object is achieved by an electrical feedthrough according to independent claims 1 and 3. Developments of the invention are the subject of dependent claims.
  • a storage device is to be specified which can be cooled better than hitherto.
  • the second, further object is achieved by a memory device or memory system according to claim 17. Developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
  • the electrical feedthrough is characterized in that at least the glazing section of the conductor has a non-round cross section.
  • the glazing section is preferably designed to be polygonal or polygonal, in particular square.
  • the lead-through component consists of a metal and the glass or glass-ceramic material has a Expansion coefficient that is less than the expansion coefficient of the implementation component, resulting in a pressure glazing.
  • the electrical bushing is characterized in that a glass or glass-ceramic material is inserted into the opening, which comprises a plurality of glass or glass-ceramic material openings, in each of which a conductor is introduced.
  • EP 0157685 A1 discloses a hermetic feedthrough for a microcircuit package, a so-called “microcurcuit package”, with conductors having a rectangular cross section.
  • the hermetic feedthrough shown in EP 0157685 A1 is a so-called matched feedthrough, a “matched seal” in which the coefficient of expansion of the housing material and the glass material in which a conductor is glazed are essentially the same.
  • Borosilicate glass is used for the glazing, the coefficient of expansion of which is in the range of 3 to 5*10' 6 /K, and is well matched to the coefficient of expansion of the encased conductor made of KOVAR with a coefficient of expansion of approximately 5*10' 6 /K.
  • the electrical bushing is designed in such a way that the bushing component consists of a plastic material.
  • the individual configurations can be combined with one another as desired.
  • the second further configuration can also be used separately from the first configuration, so that, for example, a conductor of an electrical feedthrough with a feedthrough component made of plastic in the glazing section can also have a round cross section.
  • a particular challenge that is solved by the invention according to present claim 1 is the provision of a hermetically sealed leadthrough for non-round, in particular polygonal or multi-edged conductors.
  • the glazing of polygonal or multi-edged conductors has always been described in the prior art, according to EP 0157685 A1, only for adapted bushings.
  • a person skilled in the art had hitherto assumed that only conductors with a round cross-section in the encapsulation section could be encapsulated using pressure encapsulation, since uniform pressure on the encapsulated conductor was considered necessary from all sides. It was therefore surprising and unexpected for a person skilled in the art that non-round, in particular polygonal, conductors can also be hermetically sealed in with pressure, i.e. in the context of pressure glazing, without cracking or other damage.
  • the edges of a multi-edged or polygonal conductor can additionally be rounded slightly.
  • the roundings are, for example, in the range of 0.01 to 0.1 mm, preferably around 0.05 mm.
  • the measure specified for the rounding here preferably relates to a radius of a circular arc-shaped rounding, in particular of the corners of the cross-sectional shape.
  • an end section of the conductor can also have a mercury or polygonal cross-section, preferably have a quadrangular cross-section.
  • the nature of the cross-section of the end portion, and in a one-piece embodiment of the encapsulation portion, is essentially determined by the shape of the plug that is applied to the conductor. 3-sided, 4-sided or even 6-sided cross sections are conceivable.
  • the conductor with a polygonal or multi-edged cross section is preferably designed as a one-piece conductor.
  • the conductor is a two-sided conductor, i.e. a conductor which, after being glazed into the opening of the lead-through component, can be provided with a plug from two sides.
  • the conductor can, for example, consist of a total of three parts, a first end section, preferably with a rectangular cross section, a middle section, preferably with a polygonal, preferably rectangular, cross section, and a second end section, preferably with a polygonal, in particular rectangular, cross section. It is then possible that the middle section of the conductor can be glazed in well, while the first end section and the second end section with a rectangular cross section can be connected to a plug with reliable contact. Also, the different sections may include different materials.
  • a one-piece conductor can also be made available, as described above.
  • the end sections preferably the first and second end sections, can be designed with a rectangular cross section.
  • the continuous conductor has, for example, a non-round, preferably polygonal or multi-edged, in particular square, or rectangular cross section.
  • the 4-edged pin that then runs through is glass-enclosed, preferably pressure-tight.
  • the continuous 4-edge pin in its one-piece design is usually made of one and the same material, ie the end sections comprise the same material as the glazed central section, for example copper or NiFe.
  • the different sections can comprise different materials, for example copper for the end sections with a rectangular cross-section and NiFe for the non-round central section which is glass-enclosed.
  • the end sections made of copper, which are connected to a plug, are characterized by high conductivity, while the central section made of NiFe is characterized by good vitrification, especially in the case of pressure glazing.
  • a further advantage of the non-one-piece embodiment is that a first end section, second end section and middle section can each be produced individually and only after the production of the individual parts, the first end section, the middle section and the second end section are connected to one another as individual parts, in particular soldered and/or welded.
  • the individual sections are preferably produced from a drawn or rolled profile wire.
  • Another advantage of the different sections being connected to form a conductor is that different materials can be used for the different sections. It is thus possible to form the end sections, which are connected to the receptacles of the plug, from copper with good flow conductivity and the middle section, which is glazed, from NiFe.
  • the configuration of at least the end sections with a square cross section has the advantage that it can be connected particularly well to a plug.
  • the middle section which is also the glazing section, can also be round in a three-part embodiment.
  • the bushing according to the invention instead of individually encapsulating the conductors in openings that are made in the bushing component, it can be provided that several conductors are glazed in a single opening in a bushing component.
  • the advantage of multiple glazing is that the openings for the conductors only have to be made in, for example, a glass molding and not in the metal, for example, of the lead-through component. Since openings in the glass compact are much easier to produce than holes in the metal, such a procedure is advantageous in terms of production complexity and costs.
  • pressure glazing is preferred in which the coefficient of expansion of the lead-through component is greater than that of the glass or glass-ceramic material.
  • Adapted bushings are also conceivable for multiple bushings.
  • conductors with non-round, in particular polygonal conductors are provided within the scope of pressure glazing even in the case of multiple glazing.
  • the feedthrough component is not made of metal but of a plastic material.
  • the conductor is first glazed into a glass or glass-ceramic material, for example individually or several conductors together, also with a polygonal cross-section, for example into a glass compact with several openings.
  • the glass-enclosed conductor is then overmoulded with a plastic material.
  • the plastic then forms the feedthrough component.
  • the element formed by the plastic can advantageously also have a section which takes over the function of the guide component.
  • the plastic can also at least partially cover the front and/or rear of the glass.
  • the plastic shrinks after overmoulding, it lies tightly against the glass or glass-ceramic material into which the glazing takes place.
  • the plastic material can in particular cling to the glass or glass-ceramic material. This leads to a good seal.
  • the feedthrough component made of plastic can include both individually glazed conductors and a large number of conductors introduced into a glass block.
  • the conductors can be both polygonal and round.
  • a lead-through component made of plastic can also be part of a partition that separates two areas from one another.
  • the invention preferably shows a special lead-through component comprising a guide component which is connected to the lead-through component.
  • a guide component which is connected to the lead-through component.
  • the guide component consists of a plastic material, which is connected to the lead-through component, preferably made of a metallic material.
  • the lead-through component can also consist of a plastic material.
  • the design of the guide component from a plastic material, in particular a duroplastic plastic material, is advantageous since the complex geometry of the guide component can only be produced with great difficulty and with great effort, in particular machining effort, from the same material as the lead-through component, which is preferably made of metal.
  • thermoplastic material instead of a duroplastic is also particularly preferred, since the guide component with its complex geometry can then be produced simply by means of an injection molding process.
  • thermoplastic plastic materials by heating be melted down and recycled. The original material properties are retained.
  • the guide component made of plastic can be obtained very easily in the injection molding process.
  • the guide component made of plastic can also be part of the lead-through component.
  • the guide component is designed in such a way that it can be captively connected to the lead-through component.
  • a captive connection is made available in a preferred embodiment, for example, in that the lead-through component includes at least one undercut for connection to the guide component.
  • the plastic of the guide component can be injected into the undercut using an injection molding process for the guide component. Since the coefficient of expansion of the plastic material is higher than that of the metal, the plastic can dig into the undercut of the metal bushing material, so that the plastic and thus the guide component are captively connected to the bushing component.
  • the undercut has a conical profile in the direction of the lead-through component.
  • the conical shape guarantees that the plastic grips the undercut even better, so that the plastic and the metal lead-through component are very firmly connected.
  • such a design provides a play-free, robust connection.
  • the robust connection is also characterized by a high resistance to vibration and acceleration forces.
  • the captive connection between the guide component and the implementation component is a fixed one, ie one non-detachable connection of two components made of different materials, the metal of the base body and the plastic of the guide component.
  • the guide component is in particular designed in such a way that it can accommodate at least one plug which is connected to the at least one conductor.
  • the plug can be slid onto the at least one conductor which is glazed in the lead-through component.
  • a large number of conductors for example six conductors lying next to one another, are preferably glazed into the glass or glass-ceramic material.
  • the plug then also includes a large number of receptacles, for example a total of six receptacles, which can be plugged onto the total of six conductors.
  • the number of glazed conductors is not limited; in principle, multiple glazing of an unlimited number of conductors is conceivable. In these cases it is a matter of multiple implementations.
  • the plug is designed in such a way that it can be captively connected to the guide component.
  • the guide component has a recess and the plug has at least one latching lug that can engage in the recess.
  • the captive connection of the guide component and bushing component which is permanent, i.e. not detachable
  • the captive connection of plug and guide component is not permanent, i.e. a detachable connection by pushing the latching lug out of the recess.
  • the electrical bushing according to the invention is preferably used in a partition which separates two areas, for example a moist area, in particular a liquid-carrying area, from a dry area. Separating a wet area from a dry area is beneficial, but by no means mandatory. A feedthrough in a dividing wall that separates two moist areas from one another or that separates two dry areas from one another is also possible and advantageous.
  • a liquid cooling medium such as water or oil, especially liquids for immersion cooling.
  • an electrical component for example a storage device, is immersed in a dielectric liquid that is thermally conductive for cooling. Fluids for immersion cooling can be fluoropolymers, synthetic esters, or hydrocarbon/oil blends.
  • Components of the controller that do not require liquid cooling and/or immersion cooling are preferably arranged in the dry area, which is separated from the moist area by the partition wall. It is also possible to provide parts of the control electronics with immersion cooling. As an alternative to this, it is conceivable that the moist area is filled with an electrolyte. In this case, the moist area forms, for example, a storage cell of a battery or a capacitor.
  • the dividing wall makes it possible in a first embodiment for a liquid-carrying area and a dry area to be separated from one another.
  • the liquid-carrying area allows for cooling Storage device, in particular the battery, for example. With a liquid such as water or oil, in particular also immersion cooling. As a result, the longevity of the memory device can be increased. Furthermore, with the cooling it is possible that the storage devices can be charged faster with higher currents.
  • Liquid cooling e.g. immersion cooling
  • the control device for controlling the storage device e.g. the battery
  • the dividing wall preferably comprises an opening into which the lead-through component of the lead-through is preferably inserted tightly with an O-ring.
  • the use of the feedthrough in partitions in particular in partitions for storage devices, is described in particular, the use of the feedthrough is not restricted to this. It is thus possible to use the feedthroughs in a wide variety of areas, for example in the field of microelectronics, as described in EP 0157685 A1, or also, for example, in the field of hard disk drives, as shown in US 2011/0056371 A1, or in medical devices , as set out in EP 2398026 A1 or DE 3045598. Electrical feedthroughs in the field of electromechanical elements are also generally conceivable. Furthermore, the bushings according to the invention can be used in many electronic devices, in particular also in “wearables”, i.e. electrical devices that can be worn on the body, such as fitness trackers, watches, etc.
  • the invention also provides a conductor for a bushing, preferably a battery bushing.
  • the conductor according to the invention is characterized in that the conductor has a first end section, preferably with a rectangular cross section, and a middle section, preferably with a non-round, preferably rectangular cross section. having.
  • the conductor can also comprise a second end section, preferably with a rectangular cross section.
  • first end section and the middle section are individual parts which are connected to one another to form a conductor, in particular electrically connected, in particular soldered and/or welded.
  • a one-piece embodiment with rectangular end sections is also possible.
  • the individual sections can comprise different materials.
  • the material of the end sections is identical to the material of the middle section.
  • Glazing section equal to that of the end section. If, for example, the end sections have a square cross-section, then in the case of a one-piece conductor the middle section also has a square cross-section.
  • the material of the end sections of the conductor is selected in such a way that it is matched to the contact requirements of a plug-in connection, for example.
  • the material can be selected so that the contact or transition resistance is low and there is high conductivity. Copper, for example, is particularly preferred for high conductivity.
  • the material of the middle section of the conductor is preferably matched to the glass material and the type of glazing.
  • the glazing is pressure glazing. Particularly preferred materials for the center section or glazing section are NiFe for pressure glazing. Kovar can also be used in the middle section.
  • Whether there is pressure glazing or an adapted bushing is determined by the expansion coefficients of the conductor, material and base body or the housing in which the glazing is made.
  • the expansion coefficients of the conductor, glass material and base body are approximately the same or largely match of the material surrounding the opening in which the conductor is glazed is chosen so that a compressive pressure is exerted on the glass and the conductor by, for example, the base body.
  • the thermal expansion coefficient of the glass material is lower than that of the base body or housing material, so that pressure can be built up on the glass material by the housing material or base body.
  • the multi-divided conductor provides a conductor that is optimally adapted to the glazing and to the plug contacts.
  • the coefficients of expansion of the base body or the lead-through component and the glass or glass-ceramic material are preferably selected in such a way that there is a difference of more than 3*10' 6 /K, particularly preferably more than 5*10' 6 /K exhibit.
  • a one-piece conductor with rectangular or polygonal or multi-edged end sections can be pressure-tightly glazed.
  • the material of the first and second end sections and of the middle section or of the one-piece conductor is preferably one or more of the following materials:
  • Cu a Cu alloy, NiFe, a NiFe alloy (also Ti or a titanium alloy, aluminum, gold, steel or stainless steel, iron, brass, bronze or Kovar are possible materials.
  • Ti or titanium alloys as materials for the conductor are particularly suitable for medical applications of interest.
  • NiFe or an NiFe alloy is provided as the material for the middle section and Cu or a Cu alloy is provided for the first end section and/or the second end section.
  • a conductor has high conductivity in the area of the plug-in connection and allows pressure encapsulation.
  • the invention also provides a storage device with improved cooling.
  • the improved cooling is achieved by providing areas with storage devices, for example with immersion cooling. Different areas are separated from each other by a partition. Immersion cooling in storage devices is advantageous but by no means mandatory.
  • Fig. 1 a section through an inventive electric
  • FIG. 2 a front view of an electrical bushing according to FIG. 1 .
  • Fig. 3 two glass-enclosed conductors of the bushing next to one another.
  • Fig. 4 a three-part conductor used in a bushing according to
  • Fig. 5 Embodiment of the invention with two areas, a dry and a wet area.
  • Fig. 6 Embodiment of the invention with two areas, a first and a second wet area.
  • Fig. 7 a-b Embodiment of a bushing with four conductors introduced into a glass molding, a plastic being used as the material of the bushing component.
  • FIG. 8 ab Embodiment of a feedthrough with nineteen conductors introduced into a glass compact.
  • Fig. 9a an example of a feedthrough with four conductors with a rectangular
  • 9c shows an embodiment of a bushing with six square conductors glazed in an opening
  • 9e shows an embodiment with five conductors with different cross-sections, which are glazed into a common opening.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an embodiment of an electrical feedthrough 1, which can preferably be introduced into a partition wall (not shown).
  • the partition wall may be part of a system with a storage device, for example the storage device being cooled with liquid, e.g.
  • the electrical feedthrough thus provides an electrical connection between the dry area and the wet area.
  • the feedthrough can also be used in completely different areas, for example in microelectronics or in the field of medical technology, for example in cardiac pacemakers, or in the field of electrical devices that can be worn on the body, for example “wearables” such as fitness watches and fitness trackers.
  • the electrical feedthrough 1 according to the invention comprises a feedthrough component 3 with an opening or openings 5 made in the feedthrough component 3.
  • the conductors each have a glazing portion 200.3 having a cross-section, the glazing portion being vitrified in a glass or glass-ceramic material in an opening.
  • the cross section of the glazing section is not round in each case. Rather, it is polygonal or multi-edged, in particular quadrangular or square. This cannot be seen in FIGS. 1, 3, 4 etc. due to the sectional position of the illustrations. If several conductors are glazed in, a combination of at least one conductor with a glazed section with an angular cross section and at least one conductor with a glazed section with a round cross section is also possible.
  • the end portions of the conductor are denoted by reference numerals 200.1 and 200.2.
  • the six conductors are individually glazed in the openings of the base body.
  • a single glazing it would also be possible to glaze the total of six conductors together in a single opening. This is possible, for example, by using a glass molding as the glass material, in which a total of six openings are made for the six conductors to pass through. The glass compact with the six inserted conductors is then inserted into one opening of the lead-through component and heated, resulting in a pressure-tight glazing.
  • FIGS. 7 ab and 8 ab Exemplary embodiments for bushings with a plurality of conductors inserted and glazed in a glass block or glass molding are shown in FIGS. 7 ab and 8 ab.
  • two adjacent conductors 7.1 and 7.2 are shown for the embodiment with individually glazed conductors.
  • the glass or glass-ceramic material introduced into the opening or openings 5 is marked with 9.1 and 9.2.
  • the glass or glass-ceramic material 9.1, 9.2 is placed between the conductors 7.1, 7.2 and the walls of the opening or openings 5 of the lead-through component 3.
  • the coefficient of expansion of the glass or glass-ceramic material is chosen to be lower than the coefficient of expansion of the material of the lead-through component 3 .
  • Hermetically sealed means that with a pressure difference of 1 bar, the helium leak rate is less than 1.times.8 mbar l/ s'1 , preferably less than 1.times.9 mbar l/ s'1 .
  • the material of the lead-through component and/or the conductor is a metallic material, in particular steel, stainless steel, high-grade steel or tool steel or a light metal such as aluminum. Stainless steel, in particular micro-alloyed steels, are particularly preferred as the material for the housing.
  • the conductors may comprise NiFe.
  • the coefficient of expansion of the metallic material is in the range from 10-10' 6 1 ZK to 25-10' 6 1/K, preferably 10-10 -6 1/K to 16 W 6 1/K.
  • the glass of the glass composition used has a coefficient of expansion lower than that of the leadthrough component in order to provide pressure glazing.
  • the expansion coefficient of the glass material is preferably in the range of 8-10' 6 1/K to 20-10' 6 1/K, preferably 8-10' 6 1/K to 16-10' 6 1/K. Due to the greater coefficient of expansion of the surrounding metal compared to the glass or glass-ceramic material, the metal builds up pressure on the glass or glass-ceramic material and a hermetically sealed feedthrough is made available.
  • the material of the conductor 7.1, 7.2 can be the same as the material of the base body or can include a different metal such as copper, a copper alloy CoSiC or in particular an NiFe alloy.
  • the expansion coefficient of the metal pin is in the range of 8-10' 6 1/K to 16 10' 6 1/K, preferably between 8-10' 6 1/K and 12W 6 1/K. Because of the coefficient of expansion, NiFe or a NiFe Alloy preferred as the material for the conductors 7.1, 7.2.
  • the expansion coefficient of NiFe or an NiFe alloy is approximately 9-10' 6 1/K, whereas the metallic material has an expansion coefficient of approximately 13-10' 6 1/K, so that there is sufficient prestress for a hermetically sealed feedthrough can be built
  • the electrical feedthrough comprises at least one guide component 10.1, 10.2, which according to the invention consists of a plastic material, for example a duroplastic or also a thermoplastic plastic.
  • the guide component 10.1, 10.2 serves to push the plug 12, which is only shown for the guide component 10.2, onto the conductors 7.1, 7.2 of the bushing.
  • the material for the guide components 10.1, 10.2 is not metal, but a plastic, which can be obtained very easily by an injection molding process and is therefore above all inexpensive to produce in contrast to a metallic component that causes high manufacturing complexity and high costs.
  • a captive connection means that the lead-through component and the guide component are not detachably connected to one another.
  • a particularly captive connection, in particular a firm connection, between the plastic part and the metal lead-through component 3 is achieved if the metal part has an undercut 20.1, 20.2.
  • a plastic material for example, is injected into the cavity with the undercut 20.1, 20.2, resulting in the guide component 10.1, 10.2.
  • the injection molding tool is introduced into the cavity with the undercut 20.1, 20.2.
  • a plastic guide component is produced by injection molding, into which a plug can be captively inserted.
  • the plastic material then digs into the undercut 20.1, 20.2 and has a firm seat due to the fact that the plastic part has a higher thermal expansion coefficient a than the metal Undercut is designed to run conically inwards.
  • the plug 12 which is pushed onto the two conductors 7.1, 7.2 in the area of the guide 10.2, is held captively in a cutout or opening 22 of the guide component with the aid of a projection or latch 14 of the plug.
  • captive in contrast to the captive connection of lead-through component and guide component, in the case of the plug being inserted into the guide component, captive is not understood to be a fixed connection, but rather a detachable connection.
  • the plug can be detached from the guide component 10.1, 10.2.
  • the individual conductors 7.1, 7.2 are designed in such a way that they can be glazed in the middle of the glass or glass-ceramic material 9.1, 9.2.
  • the conductor projects out of the opening in the bushing component on both sides and can be connected on both sides of the opening in the bushing.
  • the lead-through component 3 has a circumferential groove 30 .
  • the circumferential groove 30 serves to ensure that the lead-through component can be tightly inserted together with the guide component in a partition wall that includes an opening.
  • An O-ring is placed in the groove 30 for this purpose.
  • the partition wall in which the lead-through component of the lead-through is inserted preferably separates a wet or damp area, in particular from a dry area in which, for example, a control device can be accommodated.
  • FIGS. 1 and 2 show a front view of an electrical feedthrough.
  • the lead-through component 3 with the total of six glazed conductors 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6 protruding from the lead-through component can be clearly seen.
  • the multiple glazed conductors are each glazed individually in an opening, ie the base body has, for example, a total of six openings, in each of which a conductor 7.1, 7.2, 7.4, 7.5, 7.6 is glazed.
  • the metal base body instead of many individual openings in the metal base body, in each of which a conductor is glazed, it would also be possible to provide a single opening in the base body, with several conductors in this single opening, for example all six conductors together in one Glass block or glass pressing are glazed.
  • the glazing of several conductors in a single glass material, preferably a glass molding, has the advantage that the large number of openings cannot be made in a metallic material but in the glass material in the form of bores, which is advantageous in terms of costs and manufacturing effort.
  • the lead-through component which preferably consists of a metallic material, comprises an opening 50 into which a screw can be inserted and tightened in order to attach the lead-through component to the partition wall in a captive manner.
  • FIG. 3 shows in detail the encapsulation of a conductor which has contact elements on both sides of the feedthrough component.
  • the conductor 7.1, 7.2 is glazed in a glass material 9.1, 9.2 in the feedthrough component made of a metal. Only one wall of the lead-through component is shown, in the opening or openings of which the conductor is glazed.
  • the middle section is denoted by 200.3 in FIG. 3, the end sections by 200.1 and 200.2.
  • a conductor obtained by connecting individual parts is provided.
  • the conductor 7.1, 7.2 comprises a total of three individual parts. This is shown in detail in FIG. 4 for the conductor 7.1.
  • the conductor 7.1 comprises three sections 200.1, 200.2, 200.3. Sections 200.1, 200.2 preferably have a rectangular cross section, section 200.3 provided for glazing also has a polygonal or multi-edged cross section.
  • a hermetically sealed glazing that has a helium leak rate of less than 10′ 8 mbar l/s at a pressure difference of 1 bar can thus be made available.
  • the conductor of the electrical feedthrough according to the invention can be designed with three different sections, but it does not have to be; a conductor made of a single material or a one-piece conductor are also possible.
  • the three-part conductor is not manufactured as a one-piece component, but from a total of three individual parts, namely the two end parts 200.1, 200.2, onto which a plug is pushed and which is not glazed and has a rectangular cross-section, and the middle part 200.3 also with a non-circular cross-section for glazing.
  • the individual parts 200.1, 200.2, 200.3 are each produced using their own method and are connected to form the overall conductor 7.1, for example by soldering and/or welding. All ladder parts can be obtained from a wire.
  • the advantage of the three-part conductor is that the individual parts can be prefabricated individually in large quantities and the prefabricated individual parts are assembled into a conductor in a final process step.
  • the materials of the end sections are preferably selected in such a way that they are matched to the contact requirements of the plugs that are connected to the conductor.
  • the materials preferably provide a low contact or transition resistance.
  • a high conductivity is also advantageous.
  • the end sections or end parts 200.1, 200.2 can preferably consist of copper or a copper alloy.
  • the material of the middle section of the conductor is preferably matched to the glass material and the type of glazing, ie pressure glazing.
  • the middle part or section 200.3 is preferably made of NiFe or a NiFe alloy.
  • the choice of this material for the middle part enables a simple hermetically sealed glazing in contrast to Cu, for example, since the expansion coefficient of NiFe is only around 9-10' 6 1/K, but the surrounding metal has an expansion of around 13-10" 6 1 ZK.
  • Other possible materials for the middle section and/or end section of the conductor are brass, bronze, titanium, steel, stainless steel, aluminum or corresponding alloys.
  • the conductor sections can include coatings that are based on the materials of the plugs that are connected to the conductor are matched. For better insertion into the plug to be connected to the conductor, the end sections of the conductor can include insertion bevels at the tip.
  • FIGS. 5 and 6 show two examples, each with two areas, of the use of partition walls, preferably with the electrical feedthroughs according to the invention, for separating individual areas.
  • the use of electrical feedthroughs to connect two areas of a storage device separated by partitions is just one example of the use of the feedthroughs described and claimed in this application.
  • the bushings can also be used in other areas, for example in the field of microelectronics or in medical devices. In the following, the use is to be described specifically, without being limited to this, for storage systems
  • FIG. 5 shows a system, for example a storage system, with two areas, a first, dry area 1000 and a second, moist area 1100.
  • control electronics 1200 are arranged in the first, dry area 1000.
  • FIG. Storage devices for example battery cells 1300.1, 1300.2, 1300.3, 1300.4, are arranged in the second, moist area 1100.
  • the storage devices 1300.1, 1300.2, 1300.3, 1300.4 can be provided with immersion cooling.
  • the storage devices 1300.1, 1300.2, 1300.3, 1300.4 are immersed in an immersion liquid, for example a fluoropolymer, synthetic ester or hydrocarbon/oil mixtures.
  • an electric field for example a fluoropolymer, synthetic ester or hydrocarbon/oil mixtures.
  • the electrical feedthrough 1 allows the first area 1000 and the second area 1100 to be electrically connected to one another, for example those in the first area 1000 housed control electronics 1200 with the memory device 1300.1, 1300.2, 1300.3, 1300.3 housed in the second area 1100
  • FIG. 6 shows a system that again has two areas, a first area 3000 and a second area 3100.
  • both areas are moist areas.
  • a plurality of storage devices 3300.1, 3300.2, 3300.3, 3300.4, 3300.5, 3300.6, 3300.7, 3300.8 are arranged in both wet areas without being restricted to this.
  • the storage device is immersed in a cooling liquid, for example an immersion liquid, both in the first area and in the second area.
  • the two areas 3000 and 3100 are electrically connected to one another by a bushing 1 according to the invention.
  • a number of memory devices can be connected in series.
  • the same components as in FIG. 5 are given the same reference numbers in FIG.
  • wet areas 3000, 3100 it would also be possible to provide a wet area, for example the area 3000, with an element of the control electronics instead of a storage device. In such a case, the control electronics or parts of the control electronics would then also be immersion-cooled.
  • FIGS. 7a and 7b show an embodiment of a bushing in which several conductors, in the present example four conductors 4007.1, 4007.2, 4007.3, 4007.4, are glazed in a single glass or glass-ceramic material 4009 in an opening 4005 of a bushing component 4003.
  • the glass or glass ceramic material which is preferably present as a compact, is provided with a total of four openings in the form of bores or holes.
  • the openings or bores can be made much more easily in a glass material than, for example, in the metal of the base body.
  • a multiple feedthrough in a glass material as shown in FIGS. 7a and 7b is therefore particularly efficient in production.
  • the Expansion coefficients of the metal of the feedthrough component 4003 and the glass material 4009 can be provided by a pressure encapsulation.
  • the expansion coefficient of the metal is always greater than that of the glass or glass-ceramic material, so that the metal can exert pressure on the glass.
  • the holes are first made in the glass compact and then the conductors are inserted into the holes.
  • the glass compact with the conductors inserted is inserted into the opening of the metal lead-through member, and the lead-through member and the glass or glass-ceramic compact with conductors inserted are heated so that the metal of the lead-through member shrinks onto the glass or glass-ceramic material with conductor inserted, resulting in a pressure-tight seal glazing.
  • a lead-through component 4003 made of metal a lead-through component 4003 made of plastic can also be used.
  • the glass or glass ceramic material or fixing material is preferably provided first and provided with a total of four openings in the form of bores or holes. After inserting the four conductors 4007.1,
  • the compact is heat treated in order to obtain the fixing material and to connect it intimately to the four conductors 4007.1, 4007.2, 4007.3, 4007.4.
  • plastic bushing component 4007.3, 4007.4 connected to the plastic bushing component.
  • it can be placed in a mold and overmoulded with a plastic.
  • the plastic can also at least partially cover the front 4010 and/or the back 4012 of the glass or glass-ceramic material or fixing material. This is particularly shown in Fig. 7a.
  • thermoplastic material is preferably used for this purpose, which shrinks somewhat after injection molding and is thereby pressed against the fixing material component.
  • the connection between the glass or glass-ceramic material or fixing material and the plastic is thus particularly well sealed, analogous to a pressure encapsulation in the case of an embodiment with a metal lead-through component.
  • a bushing component made of plastic it can be provided, as shown in Fig. 7a, that the front side 4010 and the back side 4012 of the glass or glass-ceramic compact 4009, which accommodates the conductors 4007.1, 4007.2, can also be overmoulded or molded with a plastic material that forms the bushing component. is surrounded.
  • the lead-through component made of plastic can have additional sections which, for example, provide the functionality of a guide component and/or form part of a housing.
  • FIG. 7a shows a side view of the feedthrough with a plurality of conductors introduced into a glass or glass-ceramic material
  • FIG. 7b shows a front view of the same component.
  • the same components as in Fig. 7a are given the same reference numerals.
  • the bushing shown in FIGS. 7a and 7b can, like the bushing according to FIG. 1, comprise a guide component (not shown) made of plastic.
  • 7b shows a front view of a feedthrough element 4003 with a total of four glazed conductors 4007.1, 4007.2, 4007.3, 4007.4.
  • the same components as in Fig. 7a are given the same reference numerals.
  • FIGS. 8a and 8b shows a feedthrough component 4003 with a total of 19 conductors, which are held by a single glass or glass-ceramic material, in particular in the form of a glass compact 4009.
  • the same components as in Fig. 7a - 7b are identified with the same reference numerals.
  • the leadthrough component shown in FIGS. 8a and 8b can consist of a metal or can also be obtained from a plastic by overmolding the glass compact.
  • a sectional view of a feedthrough component 3 of an electrical feedthrough 1 is shown schematically in each of FIGS. 9a to 9e.
  • FIG. 9a shows an example in which four openings 5.1 to 5.4 are arranged in the lead-through component 3.
  • FIG. A conductor 7.1 to 7.4 is guided through each of the openings 5.1 to 5.4 and glazed in an electrically insulating manner in a glass or glass ceramic material 9.1 to 9.4.
  • the openings 5.1 to 5.4 are each circular and the conductors 7.1 to 7.4 each have a rectangular cross section.
  • the corners of the conductors 7.1 to 7.4 are each rounded, with a radius of the rounding being small compared to the length and width of the conductors 7.1 to 7.4.
  • FIG. 9b shows a further example in which four circular openings 5.1 to 5.4 are arranged in the lead-through component 3.
  • FIG. A conductor 7.1 to 7.4 is accommodated in each of the openings 5.1 to 5.4 and glazed in via a glass or glass ceramic material 9.1 to 9.4.
  • the conductors 7.1 to 7.4 each have a square cross-section.
  • FIG. 9c shows an example with six conductors 7.1 to 7.4, which are glazed together in a single opening 5 with a glass or glass-ceramic material 9.
  • FIG. The cross-section of the conductors is again square in this example.
  • FIG. 9d shows an example with four conductors 7.1 to 7.4, which, similar to FIGS. 9a and 9b, are each inserted in their own opening 5.1 to 5.4 and glazed with a glass or glass-ceramic material 9.1 to 9.4.
  • Two of the conductors 7.1, 7.2 have a rectangular cross section here, for example, and two further conductors 7.3, 7.4 have a square cross section.
  • the openings 5.1 to 5.4 here are, for example, like the respective conductors 7.1 to 7.4, rectangular or square with rounded corners.
  • FIG. 9e shows an example with five conductors 7.1 to 7.5 which, similarly to FIG.
  • the opening 5 is configured here as a rectangle with rounded corners, for example. However, the opening 5 can also have a different shape and, for example, be circular.
  • the implementation according to the invention is used, without being restricted thereto, in particular in a component, in particular a system with a storage device and a partition which separates different areas, for example a moist area from a dry area.
  • a control device in particular for a storage device, can be arranged in the dry area of the system.
  • the storage device itself is arranged in the moist area and can be cooled or temperature-controlled by a liquid, for example water or oil or an immersion liquid.
  • a liquid for example water or oil or an immersion liquid.
  • the feedthrough component according to the invention can be used in many other components in which electrical feedthroughs are used.
  • Use in microelectronics would be conceivable, for example in the field of microcircuit packages, so-called “microcircuit packaging” or in the field of medical technology, for example in pacemakers, or in the field of “wearables”.
  • the lead-through component With the lead-through component according to the invention, it is possible for the first time to provide a lead-through in a simple manner that provides safe conduction, for example through a partition that separates areas containing different media.
  • the feedthrough component also provides a simple and secure electrical connection or a secure electrical connection for microcircuit packages or medical devices.
  • the implementation according to the invention comprises a glazing that is pressure-resistant, resistant to cooling media and/or resistant to electrolytes.
  • the bushing includes a fastening tab, which can be in one piece or joined together. Preferably, only control currents of a battery to be controlled are conducted to a control unit and vice versa through the conductors.
  • control currents are currents with a low current value and practically no heat development.
  • the use of a lead-through component according to the invention makes it possible to captively attach a plug to the conductors introduced into the lead-through component in a glass or glass-ceramic, which plug can also be easily removed again from the conductors of the lead-through component.
  • Electrical feedthrough (1) comprising
  • the glazing section is fixed, in particular glazed, in a glass or glass-ceramic material (9.1, 9.2) in the opening (5), characterized in that
  • the cross section of the glazing section is not round, preferably polygonal or multi-edged, in particular quadrangular or square.
  • the bushing component (3) consists of a metal and in particular has an undercut for connection to a plastic part, in particular a guide component.
  • the bushing component (3) consists of a plastic material, in particular of a thermoplastic material and preferably comprises a guide component which is designed in such a way that it receives a plug.
  • Electrical feedthrough according to sentence 3 characterized in that the feedthrough component (3) made of plastic material also at least partially covers a front side (4010) and/or a rear side (4012) of the glass or glass ceramic material in addition to the sides of the glass or glass ceramic material.
  • Electrical bushing according to any one of clauses 1 to 4 characterized in that the conductor further comprises at least one end portion with a wider cross-section.
  • Electrical bushing according to sentence 5 characterized in that the cross section and the further cross section are identical.
  • Implementation component are glazed in a glass or glass-ceramic material.
  • Electrical bushing according to clause 9 characterized in that the bushing component consists of a metal or a plastic and the glass or glass-ceramic material is a compact with a multiplicity of openings for receiving a multiplicity of conductors.
  • Electrical bushing according to one of sentences 1 to 11 characterized in that the bushing component consists of a metal and the glass or glass-ceramic material has a coefficient of expansion which is lower than the coefficient of expansion of the bushing component, resulting in pressure glazing.
  • Electrical bushing according to one of sentences 1 to 12 characterized in that the further cross section of the end section is determined by the shape of a mating connector. Electrical feedthrough comprehensive
  • the glass or glass-ceramic material comprises a plurality of glass or glass-ceramic material openings, in each of which a conductor is introduced.
  • Electrical bushing according to sentence 14 characterized in that the encapsulated section of the conductor has a cross section, the cross section of the encapsulated section of the conductor not being round, in particular polygonal, preferably square or round.
  • the bushing component (3) consists of a plastic material, in particular a thermoplastic material, and preferably comprises a guide component which is designed in such a way that it receives a plug.
  • a front side (4010) and/or a back side (4012) of the glass or glass-ceramic material is at least partially covered.
  • Electrical bushing according to one of sentences 14 to 20, characterized in that at least in the glazing section the non-round, preferably polygonal, or multi-cornered, in particular square cross-section has an edge rounding, in particular in the range 0.01 to 0.1 mm, preferably approximately 0. 05mm.
  • At least one conductor having a glazing portion with a cross-section, the glazing portion being fixed in a glass or glass-ceramic material in the opening, characterized in that
  • the implementation component consists of a plastic material, in particular a thermoplastic material. Electrical feedthrough according to clause 28, characterized in that the feedthrough component comprises a guide component which is designed in such a way that it receives a plug. 30. Electrical bushing according to at least one of sentences 28 to 29, characterized in that the cross section of the glazing section is not round, preferably polygonal or multi-edged, in particular quadrangular or square.
  • the bushing component (3) made of plastic material also has a front side (4010) and/or a back side (4012) of the glass or glass ceramic material at least in addition to the sides of the glass or glass ceramic material partially covered.
  • partition wall comprises an opening into which the lead-through component of the lead-through according to one of claims 1 to 38 is inserted, preferably tightly with an O-ring.
  • the first area being a dry and/or moist area which comprises a liquid, in particular water and/or oil, and/or an immersion liquid and/or an electrolyte for cooling , characterized in that the second area is a wet area with a storage cell, in particular a storage cell of a storage device.
  • partition wall comprises an electrical bushing, in particular according to one of claims 1 to 40.
  • Electrical feedthrough (1) comprising
  • the glazing section is fixed, in particular glazed, in a glass or glass-ceramic material (9.1, 9.2) in the opening (5), characterized in that
  • the cross section of the glazing section is not round, preferably polygonal or multi-edged, in particular quadrangular or square.
  • Electrical feedthrough (1) comprising
  • the glass or glass-ceramic material comprises a plurality of glass or glass-ceramic material openings, in each of which a conductor is introduced.
  • Electrical feedthrough (1) comprising
  • the glazing section being fixed, in particular glazed, in a glass or glass-ceramic material in the opening (5), characterized in that
  • the lead-through component (3) consists of a plastic material, in particular a thermoplastic material.
  • the bushing component (3) consists of a plastic material, in particular a thermoplastic material, and preferably comprises a guide component which is designed in such a way that it accommodates a plug.
  • the bushing component (3) made of plastic material also has a front side (4010) and/or a back side (4012) of the glass or glass material in addition to the sides of the glass or glass ceramic material
  • Electrical bushing according to one of sentences 43 to 52 characterized in that the at least one end section and the glazing section are individual parts which are connected to one another, in particular soldered, to form the conductor.
  • Electrical bushing according to one of the clauses 43, 44 to 53 characterized in that a plurality of conductors in the at least one opening of the bushing component in a glass or glass-ceramic material are glazed.
  • Electrical feedthrough according to any one of clauses 43 to 54 characterized in that the feedthrough component is made of a metal or a plastic and the glass or glass-ceramic material is a compact having a plurality of openings for receiving a plurality of conductors.
  • any one of clauses 43, 44, 46 to 54 characterized in that the feedthrough component consists of a metal and the glass or glass-ceramic material has a coefficient of expansion which is lower than the coefficient of expansion of the feedthrough component, resulting in a pressure encapsulation.
  • Electrical bushing according to one of clauses 43 to 56 characterized in that the further cross-section of the end section is determined by the shape of a mating connector.
  • the partition comprises an opening into which the bushing component of the bushing according to one of claims 1 to 15 is inserted, preferably sealed with an O-ring.
  • the partition wall comprises an electrical bushing, in particular according to one of claims 1 to 15.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrische Durchführung umfassend ein Durchführungsbauteil mit wenigstens einer Öffnung, wenigstens einen Leiter mit einem Einglasungsabschnitt mit einem Querschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial in der Öffnung fixiert, insbesondere eingeglast ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Einglasungsabschnittes nicht rund, bevorzugt mehreckig bzw. mehrkantig, insbesondere viereckig bzw. viereckig ausgebildet ist und das Durchführungsbauteil aus einem Metall besteht und das Glas- oder Glaskeramikmaterial einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der geringer als der Ausdehnungskoeffizient des Durchführungsbauteiles ist.

Description

Durchführung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Durchführung umfassend ein Durchführungsbauteil mit wenigstens einer Öffnung, sowie wenigstens einem Leiter mit einem Einglasungsabschnitt mit einem Querschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt in ein Glas- oder Glaskeramikmatenal in die wenigstens eine Öffnung eingeglast wird. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine elektrische Durchführung mit mehreren Leitern in einer Öffnung eines Durchführungsbauteils sowie eine elektrische Durchführung, bei der ein Glas- oder Glaskeramikmatenal in einem Durchführungsbauteil aus einem Kunststoffmatenal eingesetzt ist.
Durchführungen für elektrische Leiter mit einem in ein Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglasten Leiter sind aus einer Vielzahl von Anmeldungen bekannt geworden. Diesbezüglich wird beispielsweise auf die WO 2012/110246 A1 oder die DE10 2018 220 118 A1 verweisen. All die zuvor genannten Schriften beziehen sich auf Durchführungen die in ein Gehäuse für Speichervorrichtungen, insbesondere Batteriegehäuse eingebracht werden. Die Durchführungen umfassen Leiter, mit denen hohe Ströme in die Speichervorrichtungen oder aus der Speichervorrichtung, insbesondere aus den Akkumulatoren abgeführt werden.
Akkumulatoren, bevorzugt für Lithium-Ionen-Batterien oder Nickel- Metallhydridbatterien können in verschiedenen Bereichen, beispielsweise für tragbare elektronische Geräte, Mobiltelefone, Motorwerkzeuge oder Elektrofahrzeuge eingesetzt werden.
Batterien können sowohl eine Einwegbatterie, die nach ihrer Entladung entsorgt und/oder recycelt wird, als auch ein Akkumulator sein.
Während Durchführungen im Stand der Technik immer Batterieanwendungen waren, ist aus keiner der vorgenannten Anmeldungen hervorgegangen wie eine elektrische Durchführung ausgestaltet sein muss, um einerseits an ein Batteriemanagementsystem und andererseits an eine Speichereinrichtung, insbesondere Batterie anschließbar zu sein.
Die WO 2012/110246 A1 beschreibt zwar die Durchführung eines Leiters, die durch ein Glasmaterial geführt wird und mit einem Elektroden- Verbindungsbauteil verbunden wird, allerdings ist das Elektroden- Verbindungsbauteil fest mit dem Leiter z.B. durch ein Schweiß- oder eine Lötverbindung verbunden. Eine derartige Verbindung ist sehr aufwändig und hat den Nachteil, dass sie nicht lösbar ist. Zudem handelt es sich bei den Leitungen gemäß der WO 2012/110246 A1 um hohe Ströme führende Versorgungsleitungen zur Batteriezelle und von der Batteriezelle weg. Die Erfindung hingegen ist auf die Durchführung von Steuerleitungen gerichtet.
Die US 2019/ 0 131 591 A1 zeigt eine Durchführung mit einem eingeglasten Leiter und einem Isolierelement aus Kunststoff, durch das der Leiter hindurchgeführt wird. Das Isolierelement dient aber lediglich der Isolation und nicht der Führung. Insbesondere dient das Isolierelement nicht dazu, dass ein Stecker passgenau auf einen in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial eingeglasten Leiter aufgeschoben werden kann. Hierzu ist in der US 2019/0 131 591 A1 nichts ausgeführt.
Des Weiteren beschreibt die US 2019/0 131 591 A1 auch eine Batterie und somit eine Speichereinrichtung, jedoch ist in der US 2019/ 0 131 591 A1 keine Trennwand, die einen ersten und zweiten Bereich voneinander trennt, offenbart. Insbesondere ist in der US 2019/0 131 591 A1 nicht beschrieben, dass der erste Bereich ein feuchter Bereich ist und der zweite Bereich ein trockener Bereich.
Neben der US 2019/0 131 591 A1 zeigt auch die US 2014/ 0 030 902 A1 eine Durchführung. Wie schon in der US 2019/ 0 131 591 A1 ist das Kunststoffteil lediglich als Isolator eingesetzt, ein Führungsbauteil, das dazu dient, dass ein Stecker passgenau auf den wenigstens einen in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial eingeglasten Leiter aufgeschoben wird, ist auch in der US 2014/0 030 902 A1 nicht gezeigt. Die DE 10 2009 014 334 B4 zeigt ebenfalls eine Durchführung mit einem rohrförmigen Element, das dazu dient einen Leiter auf eine Steckerbuchse zu führen. Nicht explizit beschrieben in der DE 10 2009 014 334 B4 ist, dass das rohrförmige Bauteil aus einem Kunststoffmaterial besteht. Des Weiteren geht aus der DE 10 2009 014 334 B4 nicht hervor, dass der Isolierkörper, in den der Leiter eingebettet ist aus einem Glas- oder Glaskeramikmaterial besteht und der Leiter somit eingeglast ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
Erste Aufgabe der Erfindung ist es, insbesondere eine Durchführung anzugeben, die über Steckverbindungen an Leitungen einfach und gegebenenfalls reversibel anschließbar ist.
Erfindungsgemäß wird die erste Aufgabe durch eine elektrische Durchführung gemäß der unabhängigen Ansprüche 1 und 3 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Des Weiteren soll gemäß einer zweiten Aufgabe eine Speichereinrichtung angegeben werden, die besser als bislang gekühlt werden kann. Die zweite, weitere Aufgabe wird durch eine Speichereinrichtung bzw. Speichersystem gemäß Anspruch 17 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einer ersten Ausgestaltung der elektrischen Durchführung gemäß Anspruch 1 zeichnet sich die elektrische Durchführung dadurch aus, dass wenigstens der Einglasungsabschnitt des Leiters einen nicht runden Querschnitt aufweist.
Bevorzugt ist der Einglasungsabschnitt mehrkantig bzw. mehreckig, insbesondere vierkantig ausgebildet. Des Weiteren besteht das Durchführungsbauteil aus einem Metall und das Glas- oder Glaskeramikmaterial weist einen Ausdehnungskoeffizienten auf, der geringer als der Ausdehnungskoeffizient des Durchführungsbauteiles ist, ergebend eine Druckeinglasung.
In einer fortgebildeten Ausführungsform der Durchführung gemäß Anspruch 2 zeichnet sich die elektrische Durchführung dadurch aus, dass in die Öffnung ein Glas- oder Glaskeramikmaterial eingesetzt ist, das mehrere Glas- oder Glaskeramikmatenalöffnungen umfasst, in die jeweils ein Leiter eingebracht ist.
Aus der EP 0157685 A1 ist für ein Mikroschaltungspaket, ein sogenanntes „microcurcuit package“, eine hermetische Durchführung mit im Querschnitt rechteckigen Leitern bekannt geworden. Allerdings handelt es sich bei der in der EP 0157685 A1 gezeigten hermetischen Durchführung um eine sogenannte angepasste Durchführung, ein „matched seal“, bei dem der Ausdehnungskoeffizient des Gehäusematerials und des Glasmaterials, in das ein Leiter eingeglast wird, im Wesentlichen gleich sind. Für die Einglasung wird dabei ein Borosilikatglas verwendet, dessen Ausdehnungskoeffizient im Bereich 3 bis 5 10'6/K liegt, und gut an den Ausdehnungskoeffizienten des eingeglasten Leiters aus KOVAR mit einem Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr 5*10'6/K angepasst ist.
Aus der US 2011/0056731 A1 ist eine hermetisch dichte Einglasung mit einer Vielzahl von in einem Glasmaterial eingeglasten Leitern bekannt geworden. Die Materialien die in der US 2011/0056731 A1 angegeben sind, sind in Bezug auf die Ausdehnungskoeffizienten nicht näher spezifiziert, so dass auch Druckeinglasungen möglich wären. Allerdings haben sämtliche Leiter, die in das Glasmaterial wie in der US 2011/0056731 A gezeigt, eingebracht werden, einen runden Querschnitt. Mehrkantige Leiter sind in der US 2011/0056731 A1 nicht gezeigt.
In einer weiteren zweiten Ausgestaltung der Durchführung gemäß Anspruch 3 ist die elektrische Durchführung derart ausgelegt, dass das Durchführungsbauteil aus einem Kunststoffmaterial besteht. Die einzelnen Ausgestaltungen können beliebig miteinander kombiniert werden. Insbesondere die zweite weitere Ausgestaltung kann aber auch losgelöst von der ersten Ausgestaltung eingesetzt werden, so dass beispielsweise ein Leiter einer elektrischen Durchführung mit einem Durchführungsbauteil aus einem Kunststoff im Einglasungsabschnitt auch einen runden Querschnitt aufweisen kann.
Eine besondere Herausforderung, die mit der Erfindung gemäß dem derzeitigen Anspruch 1 gelöst wird, ist das Zurverfügungstellen einer hermetisch dichten Durchführung von nicht runden, insbesondere mehreckigen bzw. mehrkantigen Leitern. Die Einglasung mehreckiger bzw. mehrkantiger Leiter wurde im Stand der Technik, gemäß der EP 0157685 A1 stets nur für angepasst Durchführungen beschrieben. Ein Fachmann war bisher davon ausgegangen, dass nur Leiter mit im Einglasungsabschnitt rundem Querschnitt über eine Druckeinglasung eingeglast werden können, da ein von allen Seiten gleichmäßiger Druck auf den eingeglasten Leiter für nötig erachtet wurde. Für einen Fachmann war es daher überraschend und unerwartet, dass auch unrunde, insbesondere mehreckige Leiter mit Druck, d.h. im Rahmen einer Druckeinglasung hermetisch dicht eingeglast werden können ohne Rissbildung oder anderweitige Schäden.
Um das Risiko zu verringern bzw. zu verhindern, dass bei der Einglasung Risse oder Löcher im Glas- oder Glaskeramikmaterial auftreten, kann bei einem mehrkantigen bzw. mehreckigen Leiter insbesondere im Bereich des Einglasungsabschnittes zusätzlich vorgesehen sein, die Kanten leicht zu verrunden. Die Verrundungen liegen beispielsweise im Bereich 0,01 bis 0,1 mm, bevorzugt bei ungefähr 0,05 mm. Das angegebene Maß für die Verrundung bezieht sich hierbei bevorzugt auf einen Radius einer kreisbogenförmigen Verrundung, insbesondere der Ecken der Querschnittsform.
Um den Leiter mit einem Stecker wenigstens an einem Ende verbinden zu können, kann auch ein Endabschnitt des Leiters einen merkantigen bzw. mehreckigen Querschnitt, bevorzugt einen viereckigen Querschnitt aufweisen. Die Art des Querschnittes des Endabschnittes und bei einer einstückigen Ausführungsform des Einglasungsabschnittes wird im Wesentlichen durch die Form des Steckers bestimmt, der auf den Leiter aufgebracht wird. Denkbar sind 3- Kant, 4-Kant oder auch 6-Kant-Querschnitte.
Bevorzugt ist der Leiter mit mehreckigen, bzw. mehrkantigen Querschnitt als einstückiger Leiter ausgebildet.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Leiter ein zweiseitiger Leiter, d.h. ein Leiter der nach Einglasen in die Öffnung des Durchführungsbauteiles von zwei Seiten mit einem Stecker versehen werden kann.
Wenn der Leiter nicht einteilig ausgeführt ist, so kann der Leiter beispielsweise aus insgesamt drei Teilen, einem ersten Endabschnitt, bevorzugt mit rechteckigem Querschnitt, einem Mittenabschnitt bevorzugt mit mehreckigem, bevorzugt rechteckigem Querschnitt und einem zweiten Endabschnitt, bevorzugt mit mehreckigem, insbesondere rechteckigem Querschnitt bestehen. Dann ist es möglich, dass der Mittenabschnitt des Leiters gut eingeglast werden kann, der erste Endabschnitt und der zweite Endabschnitt mit rechteckigem Querschnitt dagegen können kontaktsicher mit einem Stecker verbunden werden. Auch können die unterschiedlichen Abschnitte, unterschiedliche Materialien umfassen.
Alternativ zu einem dreigeteilten Leiter kann auch ein einteiliger Leiter wie zuvor beschrieben zur Verfügung gestellt werden. Auch bei einem einteiligen Leiter können die Endabschnitte, bevorzugt erster und zweiter Endabschnitt, mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sein. Erfindungsgemäß weist der durchgehende Leiter beispielsweise einen nicht-runden, bevorzugt mehreckigem bzw. mehrkantigem, insbesondere viereckigem, bzw. rechteckigem Querschnitt auf. Der dann durchgehende 4-Kant-Pin ist eingeglast, bevorzugt druckdicht eingeglast. Der durchgehende 4-Kant-Pin in seiner einstückigen Ausführungsform ist in der Regel aus ein und demselben Material, d.h. die Endabschnitte umfassen das gleiche Material wie der eingeglaste Mittenabschnitt, beispielsweise Kupfer oder NiFe.
Bei einem mehrteiligen, beispielsweise dreiteiligen Pin können die unterschiedlichen Abschnitte dagegen unterschiedliche Materialien umfassen, beispielsweise die Endabschnitte mit rechteckigem Querschnitt Kupfer und der unrunde Mittenabschnitt, der eingeglast wird, NiFe. Die Endabschnitte aus Kupfer, die mit einem Stecker verbunden werden, zeichnen sich durch eine hohe Leitfähigkeit aus, der Mittenabschnitt aus NiFe dagegen durch eine gute Einglasbarkeit, insbesondere für den Fall einer Druckeinglasung.
Ein weiterer Vorteil der nicht einteiligen Ausführungsform ist, dass ein erster Endabschnitt, zweiter Endabschnitt und Mittenabschnitt jeweils einzeln hergestellt werden können und erst nach Herstellung der Einzelteile, der erste Endabschnitt, der Mittenabschnitt und der zweite Endabschnitt als Einzelteile miteinander zu einem Leiter verbunden, insbesondere verlötet und/oder geschweißt werden. Bevorzugt werden die einzelnen Abschnitte aus einem gezogenen oder gewalzten Profildraht hergestellt. Ein weiterer Vorteil der unterschiedlichen Abschnitte, die zu einem Leiter verbunden werden ist, dass unterschiedliche Materialien für die unterschiedlichen Abschnitte verwendet werden können. So ist es möglich die Endabschnitte, die mit den Aufnahmen des Steckers verbunden werden aus gut ström leitendem Kupfer auszubilden und den Mittenabschnitt, der eingeglast ist aus NiFe. Die Ausgestaltung zumindest der Endabschnitte mit einem Vierkant- Querschnitt hat den Vorteil, dass dieser besonders gut mit einem Stecker verbunden werden kann. Neben dem Vierkant-Querschnitt beispielsweise der Endabschnitte des Pins sind auch andere Mehrkant-Querschnitte denkbar, beispielsweise ein Sechskant- oder Achtkant-Querschnitt. Der Mittenabschnitt, der gleichzeitig Einglasungsabschnitt ist, kann bei einer dreiteiligen Ausführungsform auch rund sein. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Durchführung kann anstelle einer einzelnen Einglasung der Leiter in Öffnungen, die in das Durchführungsbauteil eingebracht werden, vorgesehen sein, in eine einzige Öffnung in einem Durchführungsbauteil mehrere Leiter einzuglasen.
Der Vorteil einer Mehrfach-Einglasung ist, dass die Öffnungen für die Leiter nur in bspw. einem Glaspressling ausgeführt werden müssen und nicht im Metall bspw. des Durchführungsbauteiles. Da Öffnungen im Glaspressling wesentlich einfacher herzustellen sind gegenüber Bohrungen im Metall ist ein derartiges Vorgehen vorteilhaft im Bezug auf Herstellungsaufwand und Kosten.
Bevorzugt bei einer Mehrfach-Einglasung ist eine Druckeinglasung, bei der der Ausdehnungskoeffizient des Durchführungsbauteils größer als der des Glas- oder Glaskeramikmaterials ist. Auch angepasste Durchführungen sind bei Mehrfach- Durchführungen denkbar. Gemäß der Erfindung sind auch bei Mehrfach- Einglasung Leiter mit nicht runden, insbesondere mehreckige Leiter im Gegensatz zu US 2011/0056731 A1 im Rahmen einer Druckeinglasung vorgesehen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Durchführungsbauteil nicht aus Metall, sondern aus einem Kunststoffmatenal ausgebildet. Bei dieser Ausgestaltung wird zunächst der Leiter in ein Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglast, beispielsweise einzeln oder mehrere Leiter auch mit mehreckigem Querschnitt gemeinsam, beispielsweise in einen Glaspressling mit mehreren Öffnungen. Anschließend wird der eingeglaste Leiter mit einem Kunststoffmatenal umspritzt. Der Kunststoff bildet dann das Durchführungsbauteil aus. Dabei kann das vom Kunststoff gebildete Element vorteilhaft auch einen Abschnitt aufweisen, der die Funktion des Führungsbauteils übernimmt. Zudem kann der Kunststoff auch die Vorder- und/oder Rückseite des Glases zumindest teilweise bedecken.
Da der Kunststoff nach dem Umspritzen schrumpft, liegt er dicht am Glas- oder Glaskeramikmatenal an, in das die Einglasung erfolgt. Das Kunststoffmatenal kann sich insbesondere am Glas- oder Glaskeramikmaterial festkrallen. Dies führt zu einer guten Abdichtung.
Das Durchführungsbauteil aus Kunststoff kann sowohl einzeln eingeglaste Leiter wie eine Vielzahl von in einem Glasblock eingebrachten Leitern umfassen.
Die Leiter können sowohl mehreckig wie rund ausgebildet sein.
Ein aus Kunststoff bestehendes Durchführungsbauteil kann in einer speziellen Ausgestaltung auch Teil einer Trennwand sein, die zwei Bereiche voneinander trennt.
Bevorzugt zeigt die Erfindung ein spezielles Durchführungsbauteil umfassend ein Führungsbauteil, das mit dem Durchführungsbauteil verbunden ist. Durch diese Maßnahme ist es möglich eine Durchführung darzustellen, bei der ein Stecker passgenau auf den wenigstens einen in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglasten Leiter des Durchführungsbauteiles aufschiebbar ist. Bei dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Führungsbauteil aus einem Kunststoffmaterial besteht, das mit dem Durchführungsbauteil bevorzugt aus einem metallischen Material verbunden ist. Das Durchführungsbauteil kann aber auch aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Die Ausgestaltung des Führungsbauteiles aus einem Kunststoffmatenal, insbesondere einem duroplastischen Kunststoffmaterial ist vorteilhaft, da die aufwändige Geometrie des Führungsbauteiles nur sehr schwer und mit hohem Aufwand, insbesondere Bearbeitungsaufwand aus demselben Material wie das Durchführungsbauteil, das bevorzugt aus Metall besteht, hergestellt werden kann.
Besonders bevorzugt ist auch der Einsatz eines thermoplastischen Kunststoffmatenals statt eines Duroplasten, da dann das Führungsbauteil in seiner aufwändigen Geometrie durch ein Spritzgießverfahren einfach hergestellt werden kann. Außerdem können thermoplastische Kunststoffmaterialien durch Erwärmung eingeschmolzen und wieder verwertet werden. Hierbei werden die ursprünglichen Materialeigenschaften erhalten.
Generell kann das Führungsbauteil aus Kunststoff sehr einfach im Spritzgießverfahren erhalten werden.
Wird das Durchführungsbauteil aus Kunststoff ausgebildet, kann das Führungsbauteil aus Kunststoff auch Teil des Durchführungsbauteiles sein. Um das Führungsbauteil sicher mit dem Durchführungsbauteil aus Metall oder Kunststoff zu verbinden, ist vorgesehen, dass das Führungsbauteil derart ausgestaltet ist, dass es verliersicher mit dem Durchführungsbauteil verbindbar ist.
Eine verliersichere Verbindung wird beispielsweise in einer bevorzugten Ausführungsform dadurch zur Verfügung gestellt, dass das Durchführungsbauteil wenigstens einen Hinterschnitt zur Verbindung mit dem Führungsbauteil umfasst. In den Hinterschnitt kann der Kunststoff des Führungsbauteiles mit einem Spritzgießverfahren für das Führungsbauteil eingespritzt werden. Da der Ausdehnungskoeffizient des Kunststoffmatenals höher als der des Metalls ist, kann sich der Kunststoff im Hinterschnitt des metallischen Durchführungsmaterial verkrallen, so dass der Kunststoff und damit das Führungsbauteil verliersicher mit dem Durchführungsbauteil verbunden ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Hinterschnitt einen konischen Verlauf in Richtung des Durchführungsbauteils aufweist. Der konische Verlauf garantiert, dass sich der Kunststoff noch besser in dem Hinterschnitt verkrallt, so dass Kunststoff und Durchführungsbauteil aus Metall sehr fest miteinander verbunden sind. Insbesondere wird durch eine derartige Ausgestaltung eine spielfreie, robuste Verbindung zur Verfügung gestellt. Die robuste Verbindung zeichnet sich auch durch einen hohen Widerstand gegenüber Vibrationen und Beschleunigungskräften aus. Bei der verliersicheren Verbindung von Führungsbauteil und Durchführungsbauteil handelt es sich um eine feste, d.h. eine nicht lösbare Verbindung zweier Bauteile aus unterschiedlichen Materialien, dem Metall des Grundkörpers und dem Kunststoff des Führungsbauteiles.
Das Führungsbauteil ist insbesondere derart ausgebildet, dass es wenigstens einen Stecker, der mit dem wenigstens einem Leiter verbunden ist, aufnehmen kann. Der Stecker kann in dem Führungsbauteil auf den wenigstens einen Leiter der in dem Durchführungsbauteil eingeglast ist, aufgeschoben werden. Bevorzugt sind in dem Glas- oder Glaskeramikmatenal eine Vielzahl von Leitern, beispielsweise sechs nebeneinanderliegende Leiter eingeglast. Der Stecker umfasst dann ebenfalls eine Vielzahl von Aufnahmen, bspw. insgesamt sechs Aufnahmen, die auf die insgesamt sechs Leiter aufgesteckt werden können. Die Anzahl der eingeglasten Leiter ist nicht beschränkt, prinzipiell ist eine mehrfache Einglasung einer unbegrenzten Anzahl an Leitern denkbar. Es handelt sich in diesen Fällen um Mehrfach-Durchführungen.
In einer besonderen Ausführungsform ist der Stecker derart ausgebildet, das er verliersicher mit dem Führungsbauteil verbunden werden kann. Hierzu ist in einer ersten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Führungsbauteil eine Aussparung und der Stecker wenigstens eine Rastnase umfasst, die in die Aussparung eingreifen kann. Im Gegensatz zur verliersicheren Verbindung von Führungsbauteil und Durchführungsbauteil, die permanent, d.h. nicht lösbar ist, ist die verliersichere Verbindung von Stecker und Führungsbauteil eine nicht permanente, d.h. eine lösbare Verbindung durch das Herausdrücken der Rastnase aus der Aussparung.
Bevorzugt findet die erfindungsgemäße elektrische Durchführung in einer Trennwand, die zwei Bereiche, z.B. einen feuchten Bereich, insbesondere einen flüssigkeitsführenden Bereich von einem trockenen Bereich trennt, Verwendung. Eine Trennung eines feuchten Bereiches von einem trockenen Bereich ist vorteilhaft, aber keineswegs zwingend. So ist auch eine Durchführung in einer Trennwand, die zwei feuchte Bereiche voneinander trennt oder die zwei trockene Bereiche voneinander trennt, möglich und vorteilhaft. Bevorzugt umfasst der feuchte Bereich ein flüssiges Kühlmedium, beispielsweise Wasser oder Öl, insbesondere Flüssigkeiten für eine Immersionskühlung. Bei einer Immersionskühlung wird ein elektrisches Bauteil, bspw. eine Speichereinrichtung in eine dielektrische Flüssigkeit, die thermisch leitfähig ist zur Kühlung eingetaucht. Flüssigkeiten für die Immersionskühlung können Fluoropolymere, synthetische Ester oder Hydrocarbon/Ölmischungen sein. Im vom feuchten Bereich mit Hilfe der Trennwand getrennten trockenen Bereich sind bevorzugt Bauteile der Steuerung, die keine Flüssigkeitskühlung und/oder Immersionskühlung benötigt angeordnet. Auch ist es möglich Teile der Steuerelektronik mit einer Immersionskühlung zu versehen. Alternativ dazu ist es denkbar, dass der feuchte Bereich mit einem Elektrolyten befüllt ist. In diesem Fall bildet der feuchte Bereich beispielsweise eine Speicherzelle einer Batterie oder eines Kondensators aus.
Es sind somit Anordnungen denkbar, bei denen mehrere bzw. zwei feuchte Bereiche voneinander getrennt werden. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn zwei Bereiche mit Flüssigkeiten z.B. zur Immersionskühlung durch eine Trennwand getrennt werden müssen. In den immersionsgekühlten Bereichen können neben Speichereinrichtungen auch Teile der Steuerelektronik angeordnet sein.
Ferner sind Ausführungen denkbar, bei denen eine erfindungsgemäße Durchführung in einer Trennwand, die zwei trockene Bereiche voneinander trennt, vorgesehen ist.
Obwohl hier die Trennung von zwei Bereichen beschrieben ist, können auch mehr als zwei Bereiche voneinander mittels Trennwände getrennt werden, bspw. vier oder mehr Bereiche.
Werden derartige Trennwände bei Systemen mit Speichereinrichtungen eingesetzt, so ermöglicht es die Trennwand in einer ersten Ausgestaltung, dass ein flüssigkeitsführender Bereich und ein Trockenbereich voneinander getrennt werden. Der flüssigkeitsführende Bereich ermöglicht eine Kühlung der Speichereinrichtung, insbesondere der Batterie bspw. mit einer Flüssigkeit wie Wasser oder Öl, insbesondere auch eine Immersionskühlung. Hierdurch kann die Langlebigkeit der Speichereinrichtung erhöht werden. Des Weiteren ist es mit der Kühlung möglich, dass die Speichereinrichtungen mit höheren Strömen schneller geladen werden kann.
Auf einer Seite der Trennwand ist bevorzugt für die Speichereinrichtung, eine Flüssigkeitskühlung bspw. Immersionskühlung angeordnet, auf der anderen z.B. in einem trockenen Bereich die Steuereinrichtung zur Steuerung der Speichereinrichtung bspw. der Batterie. Bevorzugt umfasst die Trennwand eine Öffnung in die das Durchführungsbauteil der Durchführung bevorzugt dicht mit einem O-Ring eingesetzt wird.
Obwohl vorliegend insbesondere der Einsatz der Durchführung in Trennwänden, insbesondere in Trennwänden für Speichereinrichtungen beschrieben ist, ist der Einsatz der Durchführung hierauf nicht beschränkt. So ist es möglich die Durchführungen in den verschiedensten Bereichen einzusetzen, beispielsweise auch im Bereich der Mikroelektronik, wie in der EP 0157685 A1 beschrieben, oder auch zum Beispiel im Bereich von Festplattenlaufwerken, wie in der US 2011/0056371 A1 gezeigt, oder in medizinischen Geräten, wie in der EP 2398026 A1 oder der DE 3045598 dargelegt. Auch sind elektrische Durchführungen im Bereich elektromechanischer Elemente allgemein denkbar. Des Weiteren können die erfindungsgemäßen Durchführungen bei vielen elektronischen Geräten eingesetzt werden, insbesondere auch bei „wearables“, d.h. am Körper tragbaren elektrischen Geräten, wie Fitnesstracker, Uhren usw.
Neben der Durchführung stellt die Erfindung auch einen Leiter für eine Durchführung, bevorzugt eine Batteriedurchführung, zur Verfügung.
Der erfindungsgemäße Leiter ist dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter einen ersten Endabschnitt, bevorzugt mit rechteckigem Querschnitt, sowie einen Mittenabschnitt, bevorzugt mit unrundem, bevorzugt rechteckigem Querschnitt, aufweist. In einer fortgebildeten Ausführungsform kann der Leiter des Weiteren einen zweiten Endabschnitt, bevorzugt mit rechteckigem Querschnitt, umfassen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der erste Endabschnitt und der Mittenabschnitt Einzelteile sind, die miteinander zu einem Leiter verbunden, insbesondere elektrisch verbunden, insbesondere verlötet und/oder verschweißt sind. Auch eine einstückige Ausführungsform mit rechteckigen Endabschnitten ist möglich. Bei mehrteiligen Leitern können die einzelnen Abschnitte unterschiedliche Materialien umfassen. Bei einer einstückigen Ausführungsform ist das Material der Endabschnitte identisch zum Material des Mittenabschnittes. Des Weiteren ist bei einem einteiligen Leiter der Querschnitt des Mittenabschnittes bzw.
Einglasungsabschnittes gleich dem des Endabschnittes. Haben beispielsweise die Endabschnitte einen Vierkant-Querschnitt, so weist beim einstückigen Leiter auch der Mittenabschnitt einen Vierkant-Querschnitt auf.
Generell ist es so, dass das Material der Endabschnitte des Leiters derart gewählt ist, dass es auf die Kontaktanforderungen beispielsweise einer Steckverbindung abgestimmt ist. Hier kann das Material so gewählt werden, dass der Kontakt- oder Übergangswiderstand niedrig ist und eine hohe Leitfähigkeit vorliegt. Besonders bevorzugt für eine hohe Leitfähigkeit ist beispielsweise Kupfer. Das Material des Mittenabschnittes des Leiters ist bevorzugt auf das Glasmaterial und die Art der Einglasung abgestimmt. Die Einglasung ist eine Druckeinglasung. Besonders bevorzugte Materialien für den Mittenabschnitt bzw. Einglasungsabschnittes sind NiFe für eine Druckeinglasung. Auch Kovar kann im Mittenabschnitt verwandt werden.
Ob eine Druckeinglasung oder eine angepasste Durchführung vorliegt, wird durch die Ausdehnungskoeffizienten von Leiter, Material und Grundkörper bzw. das Gehäuse in das die Einglasung vorgenommen wird, bestimmt. Bei einer angepassten Durchführung sind die Ausdehnungskoeffizienten von Leiter, Glasmaterial und Grundkörper in etwa gleich bzw. stimmen weitgehend überein, bei einer Druckeinglasung ist der Ausdehnungskoeffizient des Grundkörpers oder des die Öffnung umgebenden Materials in die der Leiter eingeglast wird, so gewählt, dass ein Kompressionsdruck auf das Glas und den Leiter durch beispielsweise den Grundkörper ausgeübt wird. Bei einer Druckeinglasung ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Glasmaterials niedriger als der des Grundkörpers oder Gehäusematerials, so dass vom Gehäusematerial oder Grundkörper Druck auf das Glasmaterial aufgebaut werden kann. Der mehrfach geteilte Leiter stellt einen Leiter zur Verfügung, der optimal an die Einglasung und an die Steckkontakte angepasst ist.
Für das Erzeugen einer Druckeinglasung werden Ausdehnungskoeffizienten des Grundkörpers bzw. des Durchführungsbauteils und des Glas- oder Glaskeramikmaterials bevorzugt derart ausgewählt, dass diese einen Unterschied von mehr als 3*10'6/K, besonders bevorzugt von mehr als 5*10'6/K aufweisen.
Erfindungsgemäß kann ein einstückiger Leiter mit rechteckigen bzw. mehreckigen bzw. mehrkantigenEndabschnitten druckdicht eingeglast werden.
Bevorzugt ist das Material des ersten und des zweiten Endabschnittes sowie des Mittenabschnittes oder des einstückigen Leiters eines oder mehrere der nachfolgenden Materialien:
Cu, eine Cu-Legierung, NiFe, eine NiFe-Legierung (Auch Ti oder eine Titanlegierung , Aluminium, Gold, Stahl oder Edelstahl, Eisen, Messing, Bronze oder Kovar sind mögliche Materialien. Ti oder Titanlegierungen als Materialien für den Leiter sind insbesondere für medizinische Anwendungen von Interesse.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist als Material für den Mittenabschnitt NiFe oder eine NiFe-Legierung und für den ersten Endabschnitt und/oder den zweiten Endabschnitt Cu oder eine Cu-Legierung vorgesehen. Eine derartige Ausführungsform eines Leiters hat eine hohe Leitfähigkeit im Bereich der Steckverbindung und erlaubt eine Druckeinglasung.
Neben der Durchführung, insbesondere der elektrischen Durchführung stellt die Erfindung auch eine Speichereinrichtung mit verbesserter Kühlung zur Verfügung. Die verbesserte Kühlung wird dadurch erreicht, dass Bereiche mit Speichereinrichtungen bspw. mit einer Immersionskühlung versehen werden. Unterschiedliche Bereiche werden durch eine Trennwand voneinander getrennt. Die Immersionskühlung bei Speichereinrichtungen ist vorteilhaft, aber keineswegs zwingend.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen ohne Beschränkung hierauf beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1 : einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße elektrische
Durchführung.
Fig. 2: eine Vorderansicht einer elektrischen Durchführung gemäß Fig. 1 .
Fig. 3: zwei nebeneinanderliegend eingeglaste Leiter der Durchführung.
Fig. 4: ein dreiteiliger Leiter eingesetzt in eine Durchführung gemäß der
Erfindung.
Fig. 5: Ausführungsform der Erfindung mit zwei Bereichen, einem trockenen und einem nassen Bereich.
Fig. 6: Ausführungsform der Erfindung mit zwei Bereichen, einem ersten und einem zweiten nassen Bereich.
Fig. 7 a-b: Ausführungsform einer Durchführung mit vier in einen Glaspressling eingebrachten Leitern, wobei als Material des Durchführungsbauteils ein Kunststoff verwendet wird.
Fig. 8 a-b: Ausführungsform einer Durchführung mit neunzehn in einen Glaspressling eingebrachten Leitern. Fig. 9a: ein Beispiel für eine Durchführung mit vier Leitern mit rechteckigem
Querschnitt,
Fig. 9b: ein Ausführungsbeispiel für eine Durchführung mit vier Leitern mit quadratischem Querschnitt,
Fig. 9c ein Ausführungsbeispiel für eine Durchführung mit sechs in einer Öffnung eingeglasten quadratischen Leitern,
Fig. 9d ein Ausführungsbeispiel mit vier Leitern mit verschieden ausgeführten Querschnitten und
Fig. 9e ein Ausführungsbeispiel mit fünf Leitern mit verschieden ausgeführten Querschnitten, welche in eine gemeinsame Öffnung eingeglast sind.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausgestaltung einer elektrischen Durchführung 1 , die bevorzugt in eine Trennwand (nicht dargestellt) eingebracht werden kann. Die Trennwand kann Teil eines Systems mit einer Speichereinrichtung sein, wobei die Speichereinrichtung bspw. mit Flüssigkeit, z.B. Wasser oder Öl oder einer Flüssigkeit zu Immersionskühlung gekühlt wird, so dass die Trennwand einen trockenen Bereich von einem nassen Bereich trennt.
Die elektrische Durchführung stellt somit in diesem Fall eine elektrische Verbindung zwischen dem trockenen Bereich und dem nassen Bereich zur Verfügung.
Die Durchführung kann aber auch in ganz anderen Bereichen eingesetzt werden, beispielsweise in der Mikroelektronik oder im Bereich der Medizintechnik, beispielsweise bei Herzschrittmachern, oder im Bereich der am Körper tragbaren elektrischen Geräte, beispielsweise „wearables“ wie Fitnessuhren, Fitnesstracker. Die erfindungsgemäße elektrische Durchführung 1 umfasst wie in Fig. 1 dargestellt ein Durchführungsbauteil 3 mit einer in das Durchführungsbauteil 3 eingebrachten Öffnung bzw. Öffnungen 5. In die Öffnung bzw. Öffnungen 5 des Durchführungsbauteils 3 sind in vorliegender Ausführungsform mehrere Leiter, in Summe in dieser Ausführungsform sechs Leiter in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal 9.1 , 9.2 eingeglast.
Die Leiter weisen jeweils einen Einglasungsabschnitt 200. 3 mit einem Querschnitt auf, wobei der Einglasungsabschnitt in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal in einer Öffnung eingeglast ist. Dabei ist der Querschnitt des Einglasungsabschnitt jeweils nicht rund. Vielmehr ist er mehreckig bzw. mehrkantig, insbesondere viereckig bzw. quadratisch ausgebildet. Dies ist in den Figuren 1 , 3, 4 usw. aufgrund der Schnittlage der Darstellungen nicht zu erkennen. Wenn mehrere Leiter eingeglast sind, ist auch eine Kombination von mindestens einem Leiter mit im Querschnitt eckigen Einglasungsabschnitt und mindestens einem Leiter mit im Querschnitt rundem Einglasungsabschnitt möglich. Die Endabschnitte des Leiters sind mit den Bezugsziffern 200.1 und 200.2 bezeichnet.
Die Einglasung der sechs Leiter erfolgt jeweils einzeln in die Öffnungen des Grundkörpers. Alternativ zu einer einzelnen Einglasung wäre es auch möglich die insgesamt sechs Leiter in eine einzige Öffnung gemeinsam einzuglasen. Dies ist beispielsweise möglich, in dem als Glasmaterial ein Glaspressling verwendet wird, in dem insgesamt sechs Öffnungen zur Durchführung der sechs Leiter eingebracht werden. Der Glaspressling mit den sechs eingebrachten Leitern wird dann in die eine Öffnung des Durchführungsbauteiles eingesetzt und erwärmt, so dass sich eine druckdichte Einglasung ergibt.
Ausführungsbeispiele für Durchführungen mit mehreren in einen Glasblock, bzw. Glaspressling eingesetzt und eingeglasten Leitern sind in den Figuren 7 a-b und 8 a-b gezeigt. In der Schnittansicht in Fig. 1 sind für die Ausführungsform mit einzeln eingeglasten Leitern zwei nebeneinanderliegende Leiter 7.1 und 7.2 dargestellt. Das in die Öffnung bzw. Öffnungen 5 eingebrachte Glas- oder Glaskeramikmatenal ist mit 9.1 und 9.2 gekennzeichnet. Das Glas- oder Glaskeramikmatenal 9.1 , 9.2 ist zwischen Leiter 7.1 , 7.2 und den Wänden der Öffnung bzw. Öffnungen 5 des Durchführungsbauteils 3 eingebracht. Erfindungsgemäß ist der Ausdehnungskoeffizient des Glas- bzw. des Glaskeramikmatenals geringer als der Ausdehnungskoeffizient des Materials des Durchführungsbauteils 3 gewählt. Es wird eine Druckeinglasung, d.h. eine hermetisch dichte Durchführung durch das Durchführungsbauteil 3 zur Verfügung gestellt. Hermetisch dicht bedeutet, dass bei einem Druckunterschied von 1 bar die Helium-Leckrate kleiner 1 W8 mbar l/s ’1, bevorzugt kleiner 1 W9 mbar l/s '1 ist. Bei dem Material des Durchführungsbauteiles und/oder des Leiters handelt es sich um ein metallisches Material, insbesondere Stahl, nicht rostender Stahl, Edelstahl oder Werkzeugstahl oder ein Leichtmetall wie Aluminium. Besonders bevorzugt sind für das Gehäuse als Material Edelstahl, insbesondere auch mikrolegierte Stähle. Die Leiter können bspw. NiFe umfassen. Der Ausdehnungskoeffizient des metallischen Materials liegt im Bereich 10-10’61 ZK bis 25-10’61/K, bevorzugt 10-10-61/K bis 16 W61/K. Das Glas der eingesetzten Glaszusammensetzung weist in einer Ausführungsform einen Ausdehnungskoeffizienten geringer als diejenige des Durchführungsbauteiles auf um eine Druckeinglasung zur Verfügung zu stellen. Der Ausdehnungskoeffizient des Glasmaterials ist bevorzugt im Bereich 8-10’61/K bis 20-10’61/K, bevorzugt 8-10’61/K bis 16- 10’61/K. Durch den größeren Ausdehnungskoeffizienten des umgebenden Metalls im Vergleich zum Glas- oder Glaskeramikmaterial wird vom Metall ein Druck auf das Glas- oder Glaskeramikmaterial aufgebaut und eine hermetisch dichte Durchführung zur Verfügung gestellt. Das Material des Leiters 7.1 , 7.2 kann gleich zu dem Material des Grundkörpers sein oder ein anderes Metall wie Kupfer, eine Kupferlegierung CoSiC oder insbesondere eine NiFe Legierung umfassen. Der Ausdehnungskoeffizient des Metallstiftes liegt im Bereich 8- 10’61/K bis 16 10’61/K, bevorzugt zwischen 8-10’61/K bis 12W61/K . Aufgrund des Ausdehnungskoeffizienten ist insbesondere NiFe oder eine NiFe- Legierung als Material für die Leiter 7.1 , 7.2 bevorzugt. Der Ausdehnungskoeffizient von NiFe bzw. einer NiFe-Legierung liegt bei ungefähr 9-10'6 1 /K, wohingegen das metallische Material einen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr 13-10’6 1/K aufweist, so dass eine ausreichende Vorspannung für eine hermetisch dichte Durchführung aufgebaut werden kann
Erfindungsgemäß ist in einem speziellen Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die elektrische Durchführung wenigstens ein Führungsbauteil 10.1 , 10.2 umfasst, das erfindungsgemäß aus einem Kunststoffmatenal, beispielsweise aus einem duroplastischen oder auch einem thermoplastischen Kunststoff besteht. Das Führungsbauteil 10.1 , 10.2 dient dazu den Stecker 12 der nur für das Führungsbauteil 10.2 dargestellt ist, auf die Leiter 7.1 , 7.2 der Durchführung zu schieben. Als Material für die Führungsbauteile 10.1 , 10.2 ist nicht ein Metall vorgesehen, sondern ein Kunststoff, der durch ein Spritzgussverfahren sehr einfach erhalten werden kann und damit vor allem kostengünstig herstellbar ist im Gegensatz zu einem metallischen Bauteil, dass ein hohen Fertigungsaufwand bei hohen Kosten verursacht.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Führungsbauteil 10.1 , 10.2 mit dem metallischen Durchführungsbauteil 3 verliersicher verbunden ist. Verliersichere Verbindung bedeutet im vorliegenden Fall, dass Durchführungsbauteil und Führungsbauteil nicht lösbar miteinander verbunden sind. Eine besonders verliersichere Verbindung, insbesondere feste Verbindung von Kunststoffteil und metallischen Durchführungsbauteil 3 wird erreicht, wenn das Metallteil einen Hinterschnitt 20.1 , 20.2 aufweist. In den Hohlraum mit Hinterschnitt 20.1 , 20.2 wird bspw. ein Kunststoffmatenal ergebend das Führungsbauteil 10.1 , 10.2 eingespritzt. Hierzu wird bspw. das Spritzwerkzeug in den Hohlraum mit Hinterschnitt 20.1 , 20.2, eingebracht. Durch den Spritzguss wird ein Kunststoff- Führungsbauteil hergestellt in das ein Stecker verliersicher eingeführt werden kann. Das Kunststoffmatenal verkrallt sich dann im Hinterschnitt 20.1 , 20.2 und hat aufgrund der Tatsache, dass das Kunststoffteil einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten a als das Metall aufweist, einen festen Sitz. Die Verliersicherheit bzw. die feste Verbindung wird dadurch unterstützt, dass der Hinterschnitt konisch nach innen verlaufend ausgebildet ist. Der Stecker 12, der im Bereich der Führung 10.2 auf die beiden Leiter 7.1 , 7.2 aufgeschoben ist, wird verliersicher in einer Aussparung bzw. Öffnung 22 des Führungsbauteiles mit Hilfe eines Vorsprungs bzw. Einrastung 14 des Steckers gehalten. Unter verliersicher wird im Fall das in das Führungsbauteil eingesteckten Steckers aber im Gegensatz zu der verliersicheren Verbindung von Durchführungsbauteil und Führungsbauteil keine feste Verbindung, sondern eine lösbare Verbindung verstanden. So kann durch Herabdrücken des Vorsprungs bzw. der Einrastung 14 der Stecker vom Führungsbauteil 10.1 , 10.2 gelöst werden. Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, sind die einzelnen Leiter 7.1 , 7.2 derart ausgeführt, dass sie in der Mitte im Glas- bzw. Glaskeramikmatenal 9.1 , 9.2 eingeglast werden können. In einem solchen Fall ragt der Leiter beidseitig aus der Öffnung im Durchführungsbauteil heraus und ist auf beiden Seiten der Öffnung der Durchführung anschließbar. Das Durchführungsbauteil 3 weist eine umlaufende Nut 30 auf. Die umlaufende Nut 30 dient dazu, dass das Durchführungsbauteil zusammen mit dem Führungsbauteil in eine Trennwand, die eine Öffnung umfasst, dicht eingesetzt werden kann. Hierzu wird ein O-Ring in die Nut 30 eingelegt. Bevorzugt trennt die Trennwand in den das Durchführungsbauteil der Durchführung eingesetzt wird einen nassen, bzw. feuchten Bereich, insbesondere von einem trockenen Bereich in dem bspw. ein Steuergerät untergebracht sein kann.
Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht einer elektrischen Durchführung. Deutlich zu erkennen ist das Durchführungsbauteil 3 mit den aus dem Durchführungsbauteil herausragenden insgesamt sechs eingeglasten Leitern 7.1 , 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6. Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind die mehreren eingeglasten Leiter jeweils einzeln in eine Öffnung eingeglast, d.h. der Grundkörper weist bspw. insgesamt sechs Öffnungen auf, in die jeweils ein Leiter 7.1 , 7.2, 7.4, 7.5, 7.6 eingeglast ist. Anstelle vieler einzelner Öffnungen im Grundkörper aus Metall in die jeweils ein Leiter eingeglast wird, wäre es auch möglich eine einzige Öffnung im Grundkörper vorzusehen, wobei in diese einzige Öffnung mehrere Leiter, bspw. alle sechs Leiter zusammen in einem einzigen Glasblock bzw. Glaspressling eingeglast werden. Die Einglasung mehrerer Leiter in einem einzigen Glasmaterial, bevorzugt einem Glaspressling hat den Vorteil, dass die Vielzahl von Öffnungen nicht in ein metallisches Material sondern im Glasmaterial in Form von Bohrungen eingebracht werden können, was vorteilhaft in Bezug auf Kosten und Herstellungsaufwand ist.
Des Weiteren umfasst das Durchführungsbauteil, das bevorzugt als einem metallischen Material besteht, eine Öffnung 50, in die eine Schraube eingesetzt und festgezogen werden kann, um das Durchführungsbauteil verliersicher an der Trennwand anzubringen.
In Fig. 3 ist detailliert die Einglasung eines Leiters der auf beiden Seiten des Durchführungsbauteils Kontaktelemente aufweist, dargestellt. Der Leiter 7.1 , 7.2 ist in einem Glasmaterial 9.1 , 9.2 in das Durchführungsbauteil aus einem Metall eingeglast. Vom Durchführungsbauteil ist lediglich eine Wand dargestellt, in deren Öffnung bzw. Öffnungen der Leiter eingeglast wird. Wie in Figur 4 ist in Figur 3 der Mittenabschnitt mit 200.3 bezeichnet, die Endabschnitte mit 200.1 und 200.2.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Leiter, der durch das Verbinden von Einzelteilen erhalten wird, zur Verfügung gestellt. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Leiter umfasst der Leiter 7.1 , 7.2 insgesamt drei Einzelteile. Dies ist detailliert in Fig. 4 dargestellt für den Leiter 7.1 . Der Leiter 7.1 umfasst vorliegend drei Abschnitte 200.1 , 200,2, 200.3. Die Abschnitte 200.1 , 200.2 weisen bevorzugt einen rechteckigen Querschnitt auf, der zur Einglasung vorgesehene Abschnitt 200.3 weist ebenfalls einen mehreckigen bzw. mehrkantigen Querschnitt auf.
Überraschenderweise kann damit trotzdem eine hermetisch dichte Einglasung, die bei 1 bar Druckunterschied eine Heliumleckrate kleiner 10'8 mbar l/s aufweist, zur Verfügung gestellt werden. Der Leiter der erfindungsgemäßen elektrischen Durchführung kann in einer Ausführungsform der Erfindung mit drei unterschiedlichen Abschnitten ausgeführt sein, muss es aber nicht, auch ein Leiter aus einem einzigen Material oder ein einstückiger Leiter sind möglich. Es kann vorgesehen sein, dass der dreiteilige Leiter nicht als einstückiges Bauteil hergestellt wird, sondern aus insgesamt drei Einzelteile, nämlich den beiden Endteilen 200.1 , 200.2 auf die jeweils ein Stecker aufgeschoben wird und der nicht eingeglast wird und einen rechteckigen Querschnitt aufweist, sowie dem Mittelteil 200.3 mit ebenfalls unrundem Querschnitt zur Einglasung. Die Einzelteile 200.1 , 200.2, 200.3 werden jeweils in eigenen Verfahren hergestellt und zum Gesamtleiter 7.1 verbunden bspw. durch Verlöten und/oder Verschweißen. Sämtliche Leiterteile können aus einem Draht gewonnen werden. Der Vorteil des dreigeteilten Leiters ist, dass die Einzelteile einzeln in großer Menge vorgefertigt werden können und die vorgefertigten Einzelteile in einem letzten Verfahrensschritt zu einem Leiter zusammengefügt werden.
Insbesondere ist es bei einem Leiter, der aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt wird, möglich, nicht nur den Querschnitt und die Form, sondern auch das Material jedes Einzelteiles verschieden zu wählen. So sind die Materialien der Endabschnitte bevorzugt so gewählt, dass diese auf die Kontaktanforderungen der Stecker, die mit dem Leiter verbunden werden, abgestimmt sind. Bevorzugt stellen die Materialien einen niedrigen Kontakt- oder Übergangswiderstand zur Verfügung. Auch eine hohe Leitfähigkeit ist vorteilhaft. Um eine hohe Leitfähigkeit zur Verfügung zu stellen, können die Endabschnitte bzw. Endteile 200.1 , 200.2 bevorzugt aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen. Das Material des Mittenabschnittes des Leiters ist bevorzugt auf das Glasmaterial und die Art der Einglasung, d.h. eine Druckeinglasung, abgestimmt. In einer Ausführungsform besteht das Mittenteil bzw. der Abschnitt 200.3 bevorzugt aus NiFe oder einer NiFe-Legierung. Die Wahl dieses Materials für den Mittenteil ermöglicht eine einfache hermetisch dichte Einglasung im Gegensatz beispielsweise zu Cu, da der Ausdehnungskoeffizient von NiFe nur bei ungefähr 9-10'61/K liegt, das umgebende Metall aber eine Ausdehnung von ungefähr 13-10" 61 ZK hat. Weitere möglichen Materialien für den Mittenabschnitt und/oder Endabschnitt des Leiters sind Messing, Bronze, Titan, Stahl, Edelstahl, Aluminium oder entsprechende Legierungen. Die Leiterabschnitte können Beschichtungen umfassen, die auf die Materialien der Stecker, die mit dem Leiter verbunden werden, abgestimmt sind. Zur besseren Einführung in die mit dem Leiter zu verbindenden Stecker können die Endabschnitte des Leiters an der Spitze Einführungsschrägen umfassen.
In den Figuren 5 und 6 sind beispielhaft für den Einsatz von Trennwänden bevorzugt mit den erfindungsgemäßen elektrischen Durchführungen zur Abtrennung einzelner Bereiche zwei Beispiele mit je zwei Bereichen gezeigt. Selbstverständlich können es auch mehr als zwei Bereiche, beispielsweise drei oder vier Bereiche sein. Die Verwendung der elektrischen Durchführungen zur Verbindung von zwei Bereichen eines durch Trennwände getrennten Bereiche einer Speichereinrichtung ist nur ein Beispiel für einen Einsatz der in dieser Anmeldung beschriebenen und beanspruchten Durchführungen. Selbstverständlich können die Durchführungen auch auf anderen Gebieten eingesetzt werden, beispielsweise im Bereich Mikroelektronik oder in medizinischen Geräten. Im nachfolgenden soll der Einsatz speziell ohne hierauf beschränkt zu sein, für Speichersysteme beschrieben werden
Fig. 5 zeigt ein System, beispielsweise ein Speichersystem mit zwei Bereichen, einem ersten, trockenen Bereich 1000 und einem zweiten, feuchten Bereich 1100. Im ersten trockenen Bereich 1000 ist vorliegend eine Steuerelektronik 1200 angeordnet. Im zweiten, feuchten Bereich 1100 sind vorliegend Speichereinrichtungen, beispielsweise Batteriezellen 1300.1 , 1300.2, 1300.3, 1300.4 angeordnet. Zur Kühlung können die Speichereinrichtungen 1300.1 , 1300.2, 1300.3, 1300.4 mit einer Immersionskühlung versehen sein. Hierzu werden die Speichereinrichtungen 1300.1 , 1300.2, 1300.3, 1300.4 in eine Immersionsflüssikeit, beispielsweise ein Fluoropolymer, synthetische Ester oder Hydrocarbon/Ölmischungen getaucht. In die Trennwand 2000 zwischen dem ersten Bereich 1000 und dem zweiten Bereich 1100 ist eine elektrische
Durchführung 1 gemäß der Erfindung eingebracht. Die elektrische Durchführung 1 erlaubt den ersten Bereich 1000 und den zweiten Bereich 1100 elektrisch miteinander zu verbinden, beispielsweise die im ersten Bereich 1000 untergebrachte Steuerelektronik 1200 mit dem im zweiten Bereich 1100 untergebrachten Speichereinrichtung 1300.1 , 1300.2, 1300.3, 1300.3
Fig. 6 zeigt ein System, das wieder zwei Bereiche aufweist, einen ersten Bereich 3000 und einen zweiten Bereich 3100. Bei der Ausgestaltung gemäß Figur 6 sind beide Bereiche feuchte Bereiche. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 sind mehrere Speichereinrichtungen 3300.1 , 3300.2, 3300.3, 3300.4, 3300.5, 3300.6, 3300.7, 3300.8 ohne Beschränkung hierauf in beiden feuchten Bereichen angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Speichereinrichtung sowohl im ersten Bereich wie im zweiten Bereich in einer Kühlflüssigkeit bspw. einer Immersionsflüssigkeit eingetaucht. Wie schon bei der Ausgestaltung gemäß Figur 5 sind die beiden Bereiche 3000 und 3100 miteinander elektrisch durch eine erfindungsgemäße Durchführung 1 verbunden. So kann beispielsweise eine Reihenschaltung mehrerer Speichereinrichtungen erfolgen. Gleiche Bauteile wie in Fig. 5 werden in Fig. 6 mit denselben Bezugsziffern belegt.
Alternativ zu einer Anordnung von Speichereinrichtungen, insbesondere Batterien in den feuchten Bereichen 3000, 3100 wäre es auch möglich einen feuchten Bereich, beispielsweise den Bereich 3000 statt mit einer Speichereinrichtung mit einem Element der Steuerelektronik zu versehen. In einem solchen Fall wäre dann auch die Steuerelektronik oder Teile der Steuerelektronik immersionsgekühlt.
In den Fig. 7a und 7b ist eine Ausführungsform einer Durchführung gezeigt, bei der mehrere Leiter in vorliegendem Beispiel vier Leiter 4007.1 , 4007.2, 4007.3, 4007.4 in einer Öffnung 4005 eines Durchführungsbauteiles 4003 in ein einziges Glas- oder Glaskeramikmaterial 4009 eingeglast werden. Zur Aufnahme der mehreren Leiter, insbesondere der vier Leiter 4007.1 , 4007.2, 4007.3, 4007.4 wird das bevorzugt als Pressling vorliegende Glas- oder Glaskeramikmaterial mit insgesamt vier Öffnungen in Form von Bohrungen bzw. Löchern versehen. Die Öffnungen bzw. Bohrungen können deutlich einfacher in ein Glasmaterial eingebracht werden als beispielsweise in das Metall des Grundkörpers. Eine Mehrfach- Durchführung in einem Glasmaterial wie in Figur 7a und 7b gezeigt ist daher besonders effizient in der Herstellung. Durch Wahl des Ausdehnungskoeffizienten des Metalls des Durchführungsbauteils 4003 und des Glasmaterials 4009 kann eine eine Druckeinglasung zur Verfügung gestellt werden. Bei einer Druckeinglasung ist der Ausdehnungskoeffizient des Metalles stets größer als der des Glas- oder Glaskeramikmatenals, so dass das Metall einen Druck auf das Glas ausüben kann. Bei einer Mehrfach-Durchführung werden in den Glaspressling zunächst die Bohrungen eingebracht und anschließend die Leiter in die Bohrungen eingesetzt. Dann wird der Glaspressling mit den eingesetzten Leitern in die Öffnung des Durchführungsbauteiles aus Metall eingebracht und das Durchführungsbauteil und der Glas- oder Glaskeramikpressling mit eingebrachten Leitern erwärmt, so dass das Metall des Durchführungsbauteiles auf das Glas- oder Glaskeramikmatenal mit eingebrachtem Leiter aufschrumpft, ergebend eine druckdichte Einglasung.
Alternativ zu einem Durchführungsbauteil 4003 aus Metall kann auch ein aus Kunststoff gefertigtes Durchführungsbauteil 4003 verwendet werden. In diesem Fall wird bevorzugt zunächst das Glas- oder Glaskeramikmaterial bzw. Fixiermaterial bereitgestellt und mit insgesamt vier Öffnungen in Form von Bohrungen bzw. Löchern versehen. Nach dem Einsetzen der vier Leiter 4007.1 ,
4007.2, 4007.3, 4007.4 in die vier Öffnungen wird der Pressling temperaturbehandelt, um das Fixiermaterial zu erhalten und innig mit den vier Leitern 4007.1 , 4007.2, 4007.3, 4007.4 zu verbinden. Im Anschluss wird das erhaltene Fixiermaterialbauteil mit den eingeglasten Leitern 4007.1 , 4007.2,
4007.3, 4007.4 mit dem Kunststoff-Durchführungsbauteil verbunden. Dazu kann dieses beispielsweise in eine Form eingelegt werden und mit einem Kunststoff umspritzt werden. Dabei kann der Kunststoff auch die Vorder- 4010 und/oder die Rückseite 4012 des Glas- bzw. Glaskeramikmatenals bzw. Fixiermaterials zumindest teilweise überdecken. Dies ist vor allem in Fig. 7a gezeigt.
Vorzugsweise wird dazu ein thermoplastischer Kunststoff verwendet, der nach dem Spritzgießen etwas schrumpft und dadurch gegen das Fixiermaterialbauteil gedrückt wird. Die Verbindung zwischen dem Glas- oder Glaskeramikmaterial bzw. Fixiermaterial und dem Kunststoff wird dadurch besonders gut abgedichtet, analog zu einer Druckeinglasung im Fall einer Ausführung mit einem Durchführungsbauteil aus Metall.
Bei einem Durchführungsbauteil aus Kunststoff kann wie in Fig 7a dargestellt vorgesehen sein, dass auch die Vorderseite 4010 und die Rückseite 4012 des Glas- oder Glaskeramikpresslinges 4009, der die Leiter 4007.1 , 4007.2, aufnimmt von einem Kunststoffmatenal, das das Durchführungsbauteil ausbildet umspritzt, bzw. umgeben wird.
Das aus Kunststoff gefertigte Durchführungsbauteil kann zusätzliche Abschnitte aufweisen, welche beispielsweise die Funktionalität eines Führungsbauteils bereitstellen und/oder einen Teil eines Gehäuses ausbilden.
Während Fig. 7a eine Seitenansicht der Durchführung mit mehreren in ein Glasoder Glaskeramikmatenal eingebrachten Leitern zeigt, wird in Fig. 7b eine Vorderansicht desselben Bauteiles dargestellt. Gleiche Bauteile wie in Fig. 7a sind mit denselben Bezugsziffern belegt. Die in Fig. 7a und 7b dargestellte Durchführung kann wie die Durchführung gemäß Figur 1 ein Führungsbauteil (nicht dargestellt) aus Kunststoff umfassen. Fig. 7b zeigt eine Vorderansicht auf ein Durchführungselement 4003 mit insgesamt vier eingeglasten Leitern 4007.1 , 4007.2, 4007.3, 4007.4. Gleiche Bauteile wie in Fig. 7a sind mit denselben Bezugsziffern belegt.
In Fig. 8a und 8b ist eine Durchführungsbauteil 4003 mit insgesamt 19 Leitern gezeigt, die von einem einzigen Glas- oder Glaskeramikmatenal, insbesondere in Form eines Glaspresslinges 4009 aufgenommen werden. Gleiche Bauteile wie in Fig. 7a - 7b werden mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Das in Fig. 8a und 8b gezeigte Durchführungsbauteil kann aus einem Metall bestehen oder auch aus einem Kunststoff durch Umspritzen des Glaspresslings erhalten werden. In den Figuren 9a bis 9e ist jeweils eine Schnittansicht eines Durchführungsbauteils 3 einer elektrischen Durchführung 1 schematisch dargestellt.
Fig. 9a zeigt hierbei ein Beispiel, bei dem jeweils vier Öffnungen 5.1 bis 5.4 in dem Durchführungsbauteil 3 angeordnet sind. Durch jede der Öffnungen 5.1 bis 5.4 ist jeweils ein Leiter 7.1 bis 7.4 geführt und elektrisch isolierend in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal 9.1 bis 9.4 eingeglast. In dem Beispiel der Fig. 9a sind die Öffnungen 5.1 bis 5.4 jeweils kreisrund ausgestaltet und die Leiter 7.1 bis 7.4 weisen jeweils einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Ecken der Leiter 7.1 bis 7.4 sind jeweils verrundet, wobei ein Radius der Verrundung klein ist gegenüber der Länge und Breite der Leiter 7.1 bis 7.4.
Fig. 9b zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem jeweils vier kreisrunde Öffnungen 5.1 bis 5.4 in dem Durchführungsbauteil 3 angeordnet sind. In jede der Öffnungen 5.1 bis 5.4 ist ein Leiter 7.1 bis 7.4 aufgenommen und über ein einem Glas- oder Glaskeramikmatenal 9.1 bis 9.4 eingeglast. Abweichend von dem Beispiel der Fig. 9a weisen die Leiter 7.1 bis 7.4 jeweils einen quadratischen Querschnitt auf.
Fig. 9c zeigt ein Beispiel mit sechs Leitern 7.1 bis 7.4, welche gemeinsam in einer einzigen Öffnung 5 mit einem Glas- oder Glaskeramikmatenal 9 eingeglast sind. Der Querschnitt der Leiter ist hier beispielhaft wieder quadratisch ausgeführt.
Fig. 9d zeigt ein Beispiel mit vier Leitern 7.1 bis 7.4, welche ähnlich wie in den Figuren 9a und 9b jeweils in einer eigenen Öffnung 5.1 bis 5.4 eingesetzt und mit einem Glas- oder Glaskeramikmatenal 9.1 bis 9.4 eingeglast sind. Zwei der Leiter 7.1 , 7.2 weisen hier beispielhaft einen rechteckigen Querschnitt auf und zwei weitere Leiter 7.3, 7.4 weisen einen quadratischen Querschnitt auf. Dabei sind die Öffnungen 5.1 bis 5.4 hier beispielhaft wie die jeweiligen Leiter 7.1 bis 7.4 rechteckig bzw. quadratisch mit verrundeten Ecken ausgeführt. Fig. 9e zeigt ein Beispiel mit fünf Leitern 7.1 bis 7.5, welche ähnlich wie in der Figur 9c gemeinsam in eine Öffnung 5 eingesetzt und mit einem Glas- oder Glaskeramikmatenal 9 eingeglast sind. Drei der Leiter 7.1 , 7.2, 7.3 sind weisen hier beispielhaft einen rechteckigen Querschnitt auf und zwei weitere Leiter 7.4, 7.5 weisen einen quadratischen Querschnitt auf. Die Öffnung 5 ist hier beispielhaft als Rechteck mit abgerundeten Ecken ausgestaltet. Die Öffnung 5 kann aber auch eine andere Form aufweisen und beispielsweise kreisförmig ausgeführt sein.
Verwendung findet die erfindungsgemäße Durchführung ohne hierauf beschränkt zu sein, insbesondere in einem Bauteil insbesondere einem System mit einer Speichereinrichtung und einer Trennwand, die unterschiedliche Bereiche, beispielsweise einen feuchten Bereich von einem trocknen Bereich trennt. Im trockenen Bereich des Systems kann bspw. eine Steuereinrichtung, insbesondere für eine Speichereinrichtung angeordnet sein. Im feuchten Bereich ist die Speichereinrichtung selbst angeordnet, die von einer Flüssigkeit, bspw. Wasser oder Öl oder einer Immersionsflüssigkeit gekühlt bzw. temperiert werden kann. Im feuchten Bereich ist als Flüssigkeit auch das Einbringen eines Elektrolyten möglich, der feuchte Bereich kann dann die Speichereinrichtung bzw. Batterie ausbilden.
Alternativ kann das erfindungsgemäße Durchführungsbauteil in vielen weiteren Bauteilen Verwendung finden, in denen elektrische Durchführungen eingesetzt werden. Denkbar wäre ein Einsatz in der Mikroelektronik, beispielsweise im Bereich Mikroschaltungspakete, sogenannten „microcircuit packaging“ oder im Bereich der Medizintechnik, beispielsweise in Herzschrittmachern, oder im Bereich der „wearables“.
Mit dem erfindungsgemäßen Durchführungsbauteil ist es erstmals möglich auf einfache Art und Weise eine Durchführung zur Verfügung zu stellen, die eine sichere Durchleitung, beispielsweisedurch eine Trennwand die unterschiedliche Medien umfassende Bereiche trennt zur Verfügung stellt. Das Durchführungsbauteil stellt auch eine einfache und sichere elektrische Verbindung bzw. einen sicheren elektrischen Anschluss für Mikroschaltungspakete oder Medizingeräte zur Verfügung. Die erfindungsgemäße Durchführung umfasst eine Einglasung, die druckbeständig, kühlmedienbeständig und/oder elektrolytbeständig ist. Des Weiteren umfasst die Durchführung eine Befestigungslasche, die einstückig oder zusammengefügt sein kann. Bevorzugt werden durch die Leiter lediglich Steuerströme einer anzusteuernden Batterie zu einem Steuergerät und umgekehrt geführt. Im Gegensatz zu den sehr hohen Strömen bei Batterien sind die Steuerströme Ströme mit niedrigem Stromwert und praktisch keiner Wärmeentwicklung. Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Durchführungsbauteils ist es möglich auf die in das Durchführungsbauteil in einem Glas- oder einer Glaskeramik eingebrachten Leiter verliersicher einen Stecker aufzubringen, der auch wieder von den Leitern des Durchführungsbauteiles einfach abgenommen werden kann.
Die Erfindung umfasst Aspekte, die in nachfolgenden Sätzen offenbart sind, die keine Ansprüche sondern Teil der Beschreibung in Übereinstimmung mit J 15/88 sind.
Sätze
1. Elektrische Durchführung (1) umfassend
- ein Durchführungsbauteil (3) mit wenigstens einer Öffnung (5)
- wenigstens einen Leiter mit einem Einglasungsabschnitt mit einem Querschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal (9.1 , 9.2) in der Öffnung (5) fixiert, insbesondere eingeglast ist dadurch gekennzeichnet, dass
- der Querschnitt des Einglasungsabschnittes nicht rund, bevorzugt mehreckig bzw. mehrkantig, insbesondere viereckig bzw. viereckig ausgebildet ist.
2. Elektrische Durchführung nach Satz 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil (3) aus einem Metall besteht, und insbesondere einen Hinterschnitt zur Verbindung mit einem Kunststoffteil, insbesondere einem Führungsbauteil, aufweist.
3. Elektrische Durchführung nach Satz 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil (3) aus einem Kunststoffmaterial besteht, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff und bevorzugt ein Führungsbauteil umfasst, das derart ausgebildet ist, dass es einen Stecker aufnimmt. Elektrische Durchführung nach Satz 3, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Kunststoffmaterial bestehende Durchführungsbauteil (3) neben den Seiten des Glas- oder Glaskeramikmatenals auch eine Vorderseite (4010) und/oder eine Rückseite (4012) des Glas- oder Glaskeramikmatenals zumindest teilweise bedeckt. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter des Weiteren wenigstens einen Endabschnitt mit einem weiteren Querschnitt umfasst. Elektrische Durchführung nach Satz 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt und der weitere Querschnitt identisch sind. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens im Einglasungsabschnitt der nicht runde, bevorzugt mehreckige, bzw. mehrkantige, insbesondere viereckige Querschnitt eine Kantenverrundung, insbesondere im Bereich 0,01 bis 0,1 mm, bevorzugt ungefähr 0,05 mm aufweist. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt einen einstückigen Leiter ausbilden. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt Einzelteile sind, die miteinander zu dem Leiter verbunden, insbesondere verlötet sind. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leiter in der wenigstens einen Öffnung des
Durchführungsbauteiles in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglast sind. Elektrische Durchführung nach Satz 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil aus einem Metall oder einem Kunststoff besteht und das Glas- oder Glaskeramikmatenal ein Pressling mit einer Vielzahl von Öffnungen zur Aufnahme einer Vielzahl von Leitern ist. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil aus einem Metall besteht und das Glas- oder Glaskeramikmatenal einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der geringer als der Ausdehnungskoeffizient des Durchführungsbauteiles ist, ergebend eine Druckeinglasung. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Querschnitt des Endabschnittes durch eine Form eines Gegensteckers bestimmt wird. Elektrische Durchführung umfassend
- ein Durchführungsbauteil mit wenigstens einer Öffnung
- mehrere Leiter mit einem Einglasungsabschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt der mehreren Leiter in die wenigstens eine Öffnung in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglast ist dadurch gekennzeichnet, dass
- das Glas- oder Glaskeramikmatenal mehrere Glas- oder Glaskeramikmaterial-Öffnungen umfasst, in die jeweils ein Leiter eingebracht ist. Elektrische Durchführung nach Satz 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Einglasungsabschnitt des Leiters einen Querschnitt aufweist, wobei der Querschnitt des Einglasungsabschnittes des Leiters nicht rund, insbesondere mehreckig, bevorzugt viereckig oder rund ausgebildet ist. Elektrische Durchführung nach wenigstens einem der Sätze 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil (3) aus einem Metall besteht und insbesondere einen Hinterschnitt zur Verbindung mit einem Kunststoffteil, insbesondere einem Führungsbauteil, aufweist. Elektrische Durchführung nach wenigstens einem der Sätze 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil (3) aus einem Kunststoffmaterial besteht, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff und bevorzugt ein Führungsbauteil umfasst, dass derart ausgebildet ist, dass es einen Stecker aufnimmt. Elektrische Durchführung nach Satz 17, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Glas- oder Glaskeramikmaterial bestehende Durchführungsbauteil
(3) neben den Seiten des Fixiermaterials auch eine Vorderseite (4010) und/oder eine Rückseite (4012) des Glas- oder Glaskeramikmatenals zumindest teilweise bedeckt. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter des Weiteren wenigstens einen Endabschnitt mit einem weiteren Querschnitt umfasst. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt und der weitere Querschnitt identisch sind. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens im Einglasungsabschnitt der nicht runde, bevorzugt mehreckige, bzw. mehrkantige, insbesondere viereckige Querschnitt eine Kantenverrundung, insbesondere im Bereich 0,01 bis 0,1 mm, bevorzugt ungefähr 0,05 mm aufweist. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt einen einstückigen Leiter ausbilden. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt Einzelteile sind, die miteinander zu dem Leiter verbunden, insbesondere verlötet sind. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die in die wenigstens eine Öffnung des Durchführungsbauteiles eingebrachten mehrere Leiter in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglast sind. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil aus einem Metall besteht und das Glas- oder Glaskeramikmatenal ein Pressling mit einer Vielzahl von Öffnungen zur Aufnahme einer Vielzahl von Leitern ist. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil aus einem Metall besteht und das Glas- oder Glaskeramikmatenal einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der geringer als der Ausdehnungskoeffizient des Durchführungsbauteiles ist, ergebend eine Druckeinglasung. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Querschnitt des Endabschnittes durch eine Form eines Gegensteckers bestimmt wird. Elektrische Durchführung (1 ) umfassend
- ein Durchführungsbauteil (3) mit wenigstens einer Öffnung (5)
- wenigstens einen Leiter mit einem Einglasungsabschnitt mit einem Querschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial in der Öffnung fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Durchführungsbauteil aus einem Kunststoffmaterial besteht, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff. Elektrische Durchführung nach Satz 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil ein Führungsbauteil umfasst, das derart ausgebildet ist, dass es einen Stecker aufnimmt. 30. Elektrische Durchführung nach wenigstens einem der Sätze 28 bis 29 dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Einglasungsabschnittes nicht rund, bevorzugt mehreckig bzw. mehrkantig, insbesondere viereckig bzw. viereckig ausgebildet ist.
31 . Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 28 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Kunststoffmatenal bestehende Durchführungsbauteil (3) neben den Seiten des Glas- oder Glaskeramikmatenals auch eine Vorderseite (4010) und/oder eine Rückseite (4012) des Glas- oder Glaskeramikmatenals zumindest teilweise bedeckt.
32. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 28 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter des Weiteren wenigstens einen Endabschnitt mit einem weiteren Querschnitt umfasst.
33. Elektrische Durchführung nach Satz 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt und der weitere Querschnitt identisch sind.
34. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 28 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens im Einglasungsabschnitt der nicht runde, bevorzugt mehreckige, bzw. mehrkantige, insbesondere viereckige Querschnitt eine Kantenverrundung, insbesondere im Bereich 0,01 bis 0,1 mm, bevorzugt ungefähr 0,05 mm aufweist.
35. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 28 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt einen einstückigen Leiter ausbilden.
36. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 28 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt Einzelteile sind, die miteinander zu dem Leiter verbunden, insbesondere verlötet sind.
37. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 28 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leiter in die wenigstens eine Öffnung des Durchführungsbauteiles in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglast sind.
38. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 28 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Querschnitt des Endabschnittes durch eine Form eines Gegensteckers bestimmt wird.
39. Verwendung einer elektrischen Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 38 in einer Trennwand, die einen feuchten Bereich, insbesondere einen wasser- oder ölführenden Bereich oder mit Elektrolyten befüllten Bereich, von einem trockenen Bereich oder feuchten Bereich trennt.
40. Verwendung nach Satz 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand eine Öffnung umfasst, in die das Durchführungsbauteil der Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 38, bevorzugt dicht mit einem O-Ring eingesetzt wird.
41. Speichersystem mit
- wenigstens einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich - einer Trennwand, die den ersten Bereich vom zweiten Bereich trennt, wobei der erste Bereich ein trockener und/oder feuchter Bereich ist, der eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser und/oder Öl, und/oder eine Immersionsflüssigkeit und/oder einen Elektrolyten zur Kühlung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich ein feuchter Bereich mit einer Speicherzelle, insbesondere einer Speicherzelle einer Speichereinrichtung ist.
42. Speichersystem nach Satz 41 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand eine elektrische Durchführung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 40 umfasst.
43. Elektrische Durchführung (1 ) umfassend
- ein Durchführungsbauteil (3) mit wenigstens einer Öffnung (5)
- wenigstens einen Leiter mit einem Einglasungsabschnitt mit einem Querschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial (9.1 , 9.2) in der Öffnung (5) fixiert, insbesondere eingeglast ist dadurch gekennzeichnet, dass
- der Querschnitt des Einglasungsabschnittes nicht rund, bevorzugt mehreckig bzw. mehrkantig, insbesondere viereckig bzw. viereckig ausgebildet ist.
44. Elektrische Durchführung (1 ) umfassend
- ein Durchführungsbauteil (3) mit wenigstens einer Öffnung (5)
- mehrere Leiter mit einem Einglasungsabschnitt wobei der Einglasungsabschnitt der mehreren Leiter in die wenigstens eine Öffnung (5) in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial fixiert, insbesondere eingeglast ist dadurch gekennzeichnet, dass - das Glas- oder Glaskeramikmaterial mehrere Glas- oder Glaskeramikmaterial-Öffnungen umfasst, in die jeweils ein Leiter eingebracht ist.
45. Elektrische Durchführung (1 ) umfassend
- ein Durchführungsbauteil (3) mit wenigstens einer Öffnung (5)
- wenigstens einen Leiter mit einem Einglasungsabschnitt mit einem Querschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial in der Öffnung (5) fixiert, insbesondere eingeglast ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Durchführungsbauteil (3) aus einem Kunststoffmaterial besteht, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff.
46. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil (3) aus einem Metall besteht, und insbesondere einen Hinterschnitt zur Verbindung mit einem Kunststoffteil, insbesondere einem Führungsbauteil, aufweist.
47. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 45 dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil (3) aus einem Kunststoffmaterial besteht insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff und bevorzugt ein Führungsbauteil umfasst, das derart ausgebildet ist, dass es einen Stecker aufnimmt.
48. Elektrische Durchführung nach Satz 45, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Kunststoffmaterial bestehende Durchführungsbauteil (3) neben den Seiten des Glas- oder Glaskeramikmaterial auch eine Vorderseite (4010) und/oder eine Rückseite (4012) des Glas- oder
Glaskeramikmaterials zumindest teilweise bedeckt. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter des Weiteren wenigstens einen Endabschnitt mit einem weiteren Querschnitt umfasst. Elektrische Durchführung nach Satz 49, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt und der weitere Querschnitt identisch sind. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens im Einglasungsabschnitt der nicht runde, bevorzugt mehreckige, bzw. mehrkantige, insbesondere viereckige Querschnitt eine Kantenverrundung, insbesondere im Bereich 0,01 bis 0,1 mm, bevorzugt ungefähr 0,05 mm aufweist. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 51 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt einen einstückigen Leiter ausbilden. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt Einzelteile sind, die miteinander zu dem Leiter verbunden, insbesondere verlötet sind. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43, 44 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leiter in die wenigstens eine Öffnung des Durchführungsbauteiles in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglast sind. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil aus einem Metall oder einem Kunststoff besteht und das Glas- oder Glaskeramikmatenal ein Pressling mit einer Vielzahl von Öffnungen zur Aufnahme einer Vielzahl von Leitern ist. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43, 44, 46 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil aus einem Metall besteht und das Glas- oder Glaskeramikmatenal einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der geringer als der Ausdehnungskoeffizient des Durchführungsbauteiles ist, ergebend eine Druckeinglasung. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Querschnitt des Endabschnittes durch eine Form eines Gegensteckers bestimmt wird. Verwendung einer elektrischen Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 57, in einer Trennwand, die einen feuchten Bereich, insbesondere einen wasser- oder ölführenden Bereich oder mit Elektrolyten befüllten Bereich, von einem trockenen Bereich oder feuchten Bereich trennt. Verwendung nach Satz 58, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand eine Öffnung umfasst, in die das Durchführungsbauteil der Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, bevorzugt dicht mit einem O-Ring eingesetzt wird. Speichersystem mit
- wenigstens einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich
- einer Trennwand, die den ersten Bereich vom zweiten Bereich trennt, wobei der erste Bereich ein trockener und/oder feuchter Bereich ist, der eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser und/oder Öl, und/oder eine Immersionsflüssigkeit und/oder einen Elektrolyten zur Kühlung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich ein feuchter Bereich mit einer Speicherzelle, insbesondere einer Speicherzelle einer Speichereinrichtung ist. Speichersystem nach Satz 60, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand eine elektrische Durchführung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfasst.

Claims

44
Ansprüche Elektrische Durchführung (1) umfassend
- ein Durchführungsbauteil (3) mit wenigstens einer Öffnung (5),
- wenigstens einen Leiter mit einem Einglasungsabschnitt mit einem Querschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal (9.1 , 9.2) in der Öffnung (5) fixiert, insbesondere eingeglast ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Querschnitt des Einglasungsabschnittes nicht rund, bevorzugt mehreckig bzw. mehrkantig, insbesondere viereckig ausgebildet ist
- und
- das Durchführungsbauteil aus einem Metall besteht
- und
- das Glas- oder Glaskeramikmatenal einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der geringer als der Ausdehnungskoeffizient des Durchführungsbauteiles ist. Elektrische Durchführung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- mehrere Leiter mit einem Einglasungsabschnitt vorgesehen sind
- und die Einglasungsabschnitte der mehreren Leiter in die wenigstens eine Öffnung (5) des Durchführungsbauteils (3) in ein Glas- oder Glaskeramikmatenal eingebracht, insbesondere eingeglast sind
- und das Glas- oder Glaskeramikmatenal mehrere Glas- oder Glaskeramikmaterial-Öffnungen umfasst, in die jeweils ein Leiter eingebracht ist. Elektrische Durchführung (1 ) umfassend
- ein Durchführungsbauteil (3) mit wenigstens einer Öffnung (5)
- wenigstens einen Leiter mit einem Einglasungsabschnitt mit einem Querschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt in einem Glas- oder 45
Glaskeramikmaterial in der Öffnung (5) fixiert, insbesondere eingeglast ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Durchführungsbauteil (3) aus einem Kunststoffmaterial besteht, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff. Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil (3) aus einem Metall besteht, und insbesondere einen Hinterschnitt zur Verbindung mit einem Kunststoffteil, insbesondere einem Führungsbauteil, aufweist. Elektrische Durchführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil (3) aus einem Kunststoffmatenal besteht, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff, und bevorzugt ein Führungsbauteil umfasst, das derart ausgebildet ist, dass es einen Stecker aufnimmt. Elektrische Durchführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Kunststoffmaterial bestehende Durchführungsbauteil (3) neben den Seiten des Glas- oder Glaskeramikmatenal auch eine Vorderseite (4010) und/oder eine Rückseite (4012) des Glas- oder Glaskeramikmatenals zumindest teilweise bedeckt. Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter des Weiteren wenigstens einen Endabschnitt mit einem weiteren Querschnitt umfasst. Elektrische Durchführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass 46 der Querschnitt und der weitere Querschnitt identisch sind.
9. Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens im Einglasungsabschnitt der nicht runde, bevorzugt mehreckige, bzw. mehrkantige, insbesondere viereckige Querschnitt eine Kantenverrundung, insbesondere im Bereich 0,01 bis 0,1 mm, bevorzugt ungefähr 0,05 mm aufweist.
10. Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt einen einstückigen Leiter ausbilden.
11. Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt Einzelteile sind, die miteinander zu dem Leiter verbunden, insbesondere verlötet sind.
12. Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 , 3 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leiter in die wenigstens eine Öffnung des Durchführungsbauteiles in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglast sind.
13. Elektrische Durchführung nach Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil aus einem Metall oder einem Kunststoff besteht und das Glas- oder Glaskeramikmatenal ein Pressling mit einer Vielzahl von Öffnungen zur Aufnahme einer Vielzahl von Leitern ist. Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Querschnitt des Endabschnittes durch eine Form eines Gegensteckers bestimmt wird. Verwendung einer elektrischen Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, in einer Trennwand, die einen feuchten Bereich, insbesondere einen wasser- oder ölführenden Bereich oder mit Elektrolyten befüllten Bereich, von einem trockenen Bereich oder feuchten Bereich trennt. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand eine Öffnung umfasst, in die das Durchführungsbauteil der Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, bevorzugt dicht mit einem O-Ring eingesetzt wird. Speichersystem mit
- wenigstens einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich
- einer Trennwand, die den ersten Bereich vom zweiten Bereich trennt, wobei der erste Bereich ein trockener und/oder feuchter Bereich ist, der eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser und/oder Öl, und/oder eine Immersionsflüssigkeit und/oder einen Elektrolyten zur Kühlung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich ein feuchter Bereich mit einer Speicherzelle, insbesondere einer Speicherzelle einer Speichereinrichtung ist. Speichersystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand eine elektrische Durchführung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfasst.
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