JP4266326B2 - 電気接続構造および電気接続システム - Google Patents
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- Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
- Multi-Conductor Connections (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内側及び外側を電気的に相互接続する電気接続構造、その電気接続構造に適合するコネクタ、および、それらの電気接続構造およびコネクタからなる電気接続システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば集積回路を搭載した半導体チップ製造プロセス等において、内部を真空に近い状態にまで減圧することが可能な真空チャンバ等が用いられており、真空チャンバ等の内部及び外部を電気的に接続する構造が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、所定組成材料の保持部材に挿通孔を形成し、その挿通孔とその挿通孔を貫通するリードとの間にハーメチックシール部を設けた耐圧気密端子が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、セラミック基板に開口部を形成し、その開口部とその開口部を貫通するリード線との間に銅膜を設けた接続端子が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６０−１００３８４号公報
【特許文献２】
特開２０００−２９９１４９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１に開示された技術は、隣接するリード間に２つのハーメチックシール部１４の層、及び保持部材が介在するのでリードを高密度（狭ピッチ）に配置することが困難である。また上記の特許文献２に開示された技術では、銅膜が採用されており、この銅膜は通常のハーメチックシールより薄いので、リード線のある程度の狭ピッチ化は可能であるが、リード線の所定径、及びリード線と銅膜との間を接続する銅めっき層のため、更なる狭ピッチ化は困難である。
【０００７】
近年では、上記のような真空チャンバ内でも各種の複数な制御等が行なわれており、その真空チャンバ内外を接続する配線もかなり多数となってきている。したがって、真空チャンバ内外を狭ピッチで配線することが１つの課題となっている。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、上述の従来技術と比べ、チャンバ内外を狭ピッチで電気的に接続することができる電気接続構造、その電気接続構造に適合したコネクタ、およびそれらの電気接続構造及びコネクタを有する電気接続システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の電気接続構造は、隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内側及び外側を電気的に相互接続する電気接続構造において、上記隔壁に設けられた孔を塞ぐ絶縁性基板を備え、その絶縁性基板が、チャンバ内部側表面及び外部側表面を連通し内部に導電体が充填されたバイアホールと、チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれに広がる、双方が上記導電体に接続された導電パッドとを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第１の電気接続構造は、チャンバの開口が絶縁性基板で覆われたものであり、チャンバ内の気密性を高度に保つことができる。また、その絶縁性基板は、基本的にバイアホールが導電体で充填されたものであり、そのバイアホール内の導電体が上記特許文献１，２にいうリードもしくはリード線に相当する。従来技術では、そのリードもしくはリード線のまわりにハーメチックシール部あるいは銅膜が配備されたものであるのに対し、本発明の場合は、そのリード線に相当するバイアホール内の導電体のみで済み、ハーメチックシール部あるいは銅膜に相当する要素は不要である。したがって、高密度の電気接続部が実現できる。
【００１１】
また、上記目的を達成する本発明のコネクタは、一面に導電層を有する絶縁性基板と、その導電層の一端に半田付けされた導線と、その導電層の他端に半田付けされるとともに先端に弾性接触部を有するばねコンタクトとを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明のコネクタは、本発明の上記の電気接続構造に好適なコネクタであり、上記の電気接続構造にいう絶縁性基板の表面の導電パッドに、コネクタのばねコンタクトを押接することにより確実な電気的機能が行なわれる。また、本発明のコネクタは、絶縁性基板、銅などの金属からなる、導電層、導線および弾性接触部、半田付けのための半田など、通常が電気配線で多用されている実績のある材料で構成されており、真空チャンバ等のチャンバ内で使用してもアウトガスが殆ど無く、チャンバ内に置かれた、例えば露光装置等に悪影響を及ぼすこともなく、この点でも上記の電気接続構造に好適である。
【００１３】
さらに、上記目的を達成する本発明の電気接続システムは、隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内部配線及び外部配線を電気的に相互接続する電気接続システムにおいて、
チャンバ内部側表面及び外部側表面を連通し内部に導電体が充填されたバイアホールと、チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれに広がる、双方が上記導電体に接続された導電パッドとを有し、上記隔壁に設けられた孔を塞ぐ絶縁性の第１の基板、
一面に導電層を有する第２の基板と、その導電層の一端に半田付けされた、チャンバの内部配線と、その導電層の他端に半田付けされるとともに、先端に、上記第１の基板のチャンバ内部側表面に広がる導電パッドに押し当てられるばねコンタクトとを有する第１のコネクタ、および
一面に導電層を有する第３の基板と、その導電層の一端に半田付けされた、チャンバの外部配線と、その導電層の他端に半田付けされるとともに、先端に、上記第１の基板のチャンバ外部側表面に広がる導電パッドに押し当てられるばねコンタクトとを有する第２のコネクタを具備することを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成する本発明の電気接続構造は、隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内側及び外側を電気的に相互接続する電気接続構造において、上記隔壁に設けられた孔を塞ぐ絶縁性基板を備え、その絶縁性基板が、チャンバ内部側表面及び外部側表面を連通し内部に導電体が充填されたバイアホールと、チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれに広がる、双方が上記導電体に接続された導電パッドと、チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれにおいて、隣接する導電パッドにそれぞれ半田付けされ一対となって板状体を挟む構造に形成されたコンタクトとを有することを特徴とするものであってもよい。
【００１５】
この電気接続構造によれば、上述の電気接続構造と同様、チャンバの気密性を高度に保持することができ、かつ、配線の高密度化に関しては、一対となって板状体（以下に述べるコネクタを構成する絶縁性基板）を挟むコンタクトを備えたものであるため、上述の電気接続構造と比べ、さらなる高密度化が可能である。
【００１６】
また、この電気接続構造に適合する本発明のコネクタは、両面に導電層を有する絶縁性基板と、上記導電層それぞれに半田付けされた導線とを有することを特徴とする。
【００１７】
このコネクタは、絶縁性基板の両面それぞれに導電層を有し、それらの導電層それぞれに導線が半田付けされたものであり、上述のコネクタと比べ更なる高密度配線が可能である。
【００１８】
さらに、本発明の電気接続システムは、上述の電気接続システムよりも更なる高密度配線が可能な電気接続システムであって、隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内部配線及び外部配線を電気的に相互接続する電気接続システムにおいて、
チャンバ内部側表面及び外部側表面を連通し内部に導電体が充填されたバイアホールと、チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれに広がる、双方が上記導電体に接続された導電パッドと、隣接する導電パッドにそれぞれ半田付けされ一対となって板状体を挟む構造に形成されたコンタクトとを有し、上記隔壁に設けられた孔を塞ぐ絶縁性の第１の基板、
両面に導電層を有しチャンバ内部側表面のコンタクトに挟まれて各導電層が各コンタクトに接続される第２の基板と、その両面の導電層それぞれに半田付けされた、チャンバの内部配線とを有する第１のコネクタ、および
両面に導電層を有しチャンバ外部側表面のコンタクトに挟まれて各導電層が各コンタクトに接続される第３の基板と、その両面の導電層それぞれに半田付けされたチャンバの外部配線とを有する第２コネクタを具備することを特徴とするものであってもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の電気接続構造の第１例を備えた超高真空隔壁用コネクタを示す正面図、図２は、その超高真空隔壁用コネクタの、図１に示す矢印Ａ−Ａに沿う断面図、図３は、その超高真空隔壁用コネクタの、図１に示す矢印Ｂ−Ｂに沿う断面図である。
【００２１】
この超高真空隔壁用コネクタ１０は、図３に示すように、基本的には、フランジ１１、アダプタ１２、及びセラミック基板１３で構成されており、この超高真空隔壁用コネクタ１０は、図２に示すように真空チャンバを区画する隔壁１００に設けられた孔１０１を塞ぐように、真空チャンバ外側に配置される。この超高真空隔壁用コネクタ１０は、フランジ１１に４カ所設けられたボルト締付孔１１１を用いて真空チャンバの隔壁１００に取り付けられるとともに、図１に斜線で示すシールエリアがその隔壁１００に密着し気密性が保持される構成となっている。
【００２２】
また、アダプタ１２には、２つの貫通孔１２１が設けられており、それら２つの貫通孔１２１に一本ずつ電源用ポスト１２２が挿通され、それらの貫通孔１２１の内部であって電源用ポスト１２２の回りは、ガラスハーメチック１２３で充填されている。これらの電源用ポスト１２２には、真空チャンバの内側及び外側の双方から電源用コネクタ（図示せず）が接続され、真空チャンバ外側から内側に電力が供給される。このアダプタ１２は、フランジ１１に、溶接により確実な気密状態に固定されている。
【００２３】
また、セラミック基板１３は、周縁部がロウ付け領域１３１、その内側が電気接続領域１３２となっている。上記のアダプタ１２にはその中央部分に、セラミック基板１３の電気接続領域１３２を露呈させるだけの貫通開口１２４（図３参照）が形成されており、セラミック基板１３のロウ付け領域１３１が、アダプタ１２の貫通開口１２４の周囲の部分に、金スズ合金で、確実な気密状態にロウ付けされている。
【００２４】
図４は、図１〜図３に示す超高真空隔壁用コネクタ１０を構成するセラミック基板１３を示す平面図である。ここでは、図示の煩雑さを避けるため、図１に示すようなロウ付け領域１３１と電気接続領域１３２との区別のための図示は省略されている。
【００２５】
このセラミック基板１３の電気接続領域１３２には、多数の導電パッド１３３が二次元的に配置されている。この図４に示されているのはセラミック基板１３の一方の表面のみであるが、もう一方の表面（図４に示す表面に対する裏面）にも、同じ形状の導電パッド１３３が同じ配列で配置されている。
【００２６】
また、このセラミック基板１３には、各導電パッド１３３それぞれに対応して、そのセラミック基板１３の表裏に貫通するバイアホール１３４が設けられておりそのバイアホール１３４には導電体が表裏間の気密性を保つように完全に充填されている。図４に示す各導電パッド１３３は、各バイアホール１３４内の導電体と接続されており、図４に示す表面に対する裏面側の各導電パッドも同様に、各バイアホール１３４内の導電体と接続されている。したがってセラミック基板１３の表面の導電パッドともう一方の表面（裏面）の導電パッドは、各対ごとに電気的に接続されている。
【００２７】
ここで、バイアホール１３４は、図４の左右方向に対し各導電パッド１３３内の上下位置に交互に形成されている。これは、バイアホールどうしが近づき過ぎてセラミック基板１３にヒビが入るのを避けるためである。
【００２８】
図５は、図１〜図４を参照して説明してきた超高真空隔壁用コネクタに接続される基板型コネクタの平面図、図６はその基板型コネクタを、図５の矢印Ｃ方向から見て示した図、図７は、その基板型コネクタの図５に示す矢印Ｄ−Ｄに沿う断面図である。但し、信号線２２及びばねコンタクト２３は断面していない。
【００２９】
この基板型コネクタ２０には、セラミック基板２１と、一列に配列された多数本の信号線２２と、その信号線の配列方向と同方向に、その配列のピッチと同じピッチで配列されたばねコンタクト２３とを備えている。
【００３０】
セラミック基板２１には、ばねコンタクト２３が配列されるピッチと同じピッチで、このセラミック基板２１の表裏面に貫通するとともにこのセラミック基板２１の前端縁２１１にも開放し溝２１２が形成されており、さらにそのセラミック基板２１の表面の、各溝２１２の直ぐ後ろ側には、各溝２１２に対応した各導電パターン２１３が形成されている。各導電パターン２１３は、矩形領域２１３ａと、長円領域２１３ｂと、それら矩形領域２１３ａと長円領域２１３ｂを連結する連結領域２１３ｃとから形成されている。それら各導体パターン２１３の矩形領域２１３ａには各信号線２２の先端の、剥き出しになっている導線２２１が半田付けされており、各導体パターン２１３の長円領域２１３ｂには、各ばねコンタクト２３が、各溝２１２に配置されるとともに各ばねコンタクト２３の先端部分がセラミック基板２１の前端縁２１１よりも若干突出した状態に、半田付けされている。
【００３１】
各ばねコンタクト２３は、図７に示すように、その中央部分が大きく湾曲し、これによりばね性が付与されている。各ばねコンタクト２３の先端２３１も湾曲しており、その湾曲した先端２３１が、図１〜図４に示す超高真空隔壁用コネクタのセラミック基板１３１に形成された各導電パッド１３３に当接して電気的に接続するようになっている。すなわち基板型コネクタ２０に配列されたばねコンタクト２３の配列ピッチは、図４に示すセラミック基板１３に形成された導電パッド１３３の配列ピッチ（図４の左右方向）と同一であり、かつ１つの基板型コネクタ２０に配列されたばねコンタクト２３の数は、図４に示すセラミック基板１３２に形成された導電パッド１３３の、図４の左右方向に並ぶ数（ここに示す例では１０個）と同一である。
【００３２】
図８は、図１〜図４に示す超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板（図４参照）と、図５〜図７に示す基板型コネクタとの接続関係を示す模式図である。
【００３３】
前述したように、図１〜図４に示す超高真空隔壁用コネクタ１０は、真空チャンバの隔壁に設けられた開口を塞ぐ位置に配置されており、図８に示すように、その超高真空隔壁用コネクタ１０を構成するセラミック基板１３を挟む真空チャンバ内側から、その真空チャンバ内側に配備された、図５〜図７に示す基板型コネクタ２０と同一構造の基板型コネクタ２０Ａが、各ばねコンタクト２３の先端がセラミック基板１３の真空チャンバ内部側表面１３ａに形成された各導電パッド１３３ａに接続するように、矢印Ｅ方向に押し付けられる。また、これと同様に、真空チャンバ外側からは、その真空チャンバ外側に配備された、これも図５〜図７に示す基板型コネクタ２０と同一構造の基板型コネクタ２０Ｂが、各ばねコンタクト２３の先端がセラミック基板１３の真空チャンバ外部側表面１３ｂに形成された各導電パッド１３３ｂに接続するように、矢印Ｆ方向に押し付けられる。
【００３４】
図４に示すように超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板１３には、導電パッド１３３が左右方向に１０個配列されており、これに対応して、１つの基板型コネクタ２０Ａ，２０Ｂには、ばねコンタクト２３が、図８の紙面の垂直方向に１０個配列されている。また、図４のセラミック基板１３には、導電パッド１３３が上下方向に５個配列されており、これに対応して、図８に示すように、真空チャンバ内側の基板型コネクタ２０Ａおよび真空チャンバ外側の基板型コネクタ２０Ｂのいずれもが、縦に５つずつ配備されている。このようにして、真空チャンバ内部側と外部側の信号線２２は、真空チャンバ内側の基板型コネクタ２０Ａの導電パターン２１３、ばねコンタクト２３、超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板１３の真空チャンバ内部側表面の導電層１３３ａ、バイアホール１３４内の導電体、真空チャンバ外部側表面の導電層１３３ｂ、真空チャンバ外側の基板型コネクタ２０Ｂのばねコンタクト２３、および導電パターン２１３を経由して電気的に接続される。
【００３５】
このように、本実施形態は、セラミック基板１３のバイアホール内に充填した導電体を介して真空チャンバ内部側及び外部側を相互接続したものであり、真空チャンバ内部を高気密に保つことができるとともに、多数本の信号ラインを高密度に配置することができる。
【００３６】
次に本発明の第２実施形態について説明する。
【００３７】
図９は、本発明の第２実施形態としての電気接続構造を備えた超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板の平面図である。
【００３８】
本発明の第２実施形態としての超高真空隔壁用コネクタは、これまで説明してきた第１実施形態の超高真空隔壁用コネクタと比べ、セラミック基板のみ異なるため、ここでは、そのセラミック基板のみ図示および説明する。また、理解の容易なため図４に示すセラミック基板１３の構成要素と同一の構成要素には、多少の形状等の相違があっても同一の符号を付して示し、相違点のみ説明する。
【００３９】
図９に示すセラミック基板１３の電気接続領域１３２には、左右方向については図４のセラミック基板の場合と同数（１０個）であるが、縦方向については図４のセラミック基板の場合（５個）の２倍（１０個）の導電パッド１３３が、図４の場合よりもさらに高密度に配列されている。それらの導電パッドは、このセラミック基板１３の両側の表面の相互に対応する位置に同数かつ同ピッチで配列されており、セラミック基板１３の両表面の、相互に対応する位置に形成された導電パッドのペアは、セラミック基板１３を貫通するバイアホール１３４に充填された導電体を介して、相互に接続されている。各バイアホール１３４は、図４の場合と同様、図９の左右方向について、導電パッド１３３の上下方向の寸法内で上下に交互にずれた位置に形成されている。これにより、バイアホール１３４を形成することに伴うセラミック基板１３のヒビの発生が防止されている。
【００４０】
また、図９のセラミック基板１３の各導電パッド１３３には、各コンタクト１３５が半田付けされている。このコンタクト１３５については、次の図１０を参照しながら説明する。
【００４１】
図１０は、図９に示すセラミック基板と、本発明の第２実施形態としての基板型コネクタとの接続関係を示す模式図である。
【００４２】
セラミック基板１３の、真空チャンバ内部側及び外部側の各導電パッド１３３には、図示のような形状のコンタクト１３５が半田付けされている。これらのコンタクト１３５は、上下に隣接するペアごとに、基板型コネクタ２０Ａ，２０Ｂを矢印Ｅ，Ｆ方向に受け入れる雌型コンタクトの形状をなしている。ただし、電気的な接続に関しては、ペアをなす２つのコンタクト１３５は相互に独立している。
【００４３】
真空チャンバ内部側及び外部側に配備された基板型コネクタ２０Ａ，２０Ｂは、いずれも、表裏面それぞれに導電パターン２１３が形成されたセラミック基板２１と、セラミック基板２１の表裏面それぞれに配置されて表裏面の導電パターン２１３それぞれに先端の導線２２１が半田付けされた信号線２２とで構成されている。セラミック基板２１の表裏面に形成された導電パターン２１３は、電気的には相互に独立である。
【００４４】
図１０には、コンタクト１３５は、上下方向に配列された一列分しか示されていないが、図９に示すように、図９の左右方向（図１０の紙面に垂直な方向）には、この実施形態ではコンタクト１３５が１０個配列されている。またこれに対応して、１つの基板型コネクタには、１枚のセラミック基板２１の表面、裏面それぞれに、図１０の紙面に垂直な方向に導電パターン２１３が１０個配列されており、さらにそれに対応して、信号線２２も、図１０の紙面に垂直な方向に１０本配列されている。
【００４５】
図９、図１０に示す第２実施形態は、前述の第１実施形態と同様、セラミック基板１３のバイアホール内に充填した導電体を介して真空チャンバ内側及び外部を相互接続したものであり、真空チャンバ内部を高気密に保つことができるとともに、基板型コネクタ２０Ａ，２０Ｂのセラミック基板２１の表裏面を独立に使って信号ラインを形成したことにより、前述の第１実施形態の場合よりも信号ラインを更に高密度に配置することができる。なお、セラミック基板２１をガイドすると共にコンタクト１３５を保護するために、対となるコンタクト１３５、１３５を覆うハウジングを付加してもよい。
【００４６】
また、ここでは、真空チャンバを例に挙げて説明したが、本発明にいうチャンバは、隔壁で区画されて内部の圧力が調整されるチャンバであればよく、真空チャンバに限られるものではなく、例えば内部が大気圧以上の高圧に調整されるチャンバであってもよい。さらに、絶縁性基板としてアウトガスの殆ど無いセラミック基板を例示したが、アウトガスの無い他の基板を使用してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればチャンバ内部を高気密に保つとともに高密度の電気配線が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気接続構造の第１例を備えた超高真空隔壁用コネクタを示す正面図である。
【図２】超高真空隔壁用コネクタの、図１に示す矢印Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図３】超高真空隔壁用コネクタの、図１に示す矢印Ｂ−Ｂに沿う断面図である。
【図４】超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板を示す平面図である。
【図５】超高真空隔壁用コネクタに接続される基板型コネクタの平面図である。
【図６】基板型コネクタを、図５の矢印Ｃ方向から見て示した図である。
【図７】基板型コネクタを、図５に示す矢印Ｄ−Ｄに沿う断面図である。
【図８】超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板と基板型コネクタとの接続関係を示す模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態としての電気接続構造を備えた超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板の平面図である。
【図１０】図９に示すセラミック基板と、本発明の第２実施形態としての基板型コネクタとの接続関係を示す模式図である。
【符号の説明】
１０ 超高真空隔壁用コネクタ
１１ フランジ
１２ アダプタ
１３ セラミック基板
２０ 基板型コネクタ
２１ セラミック基板
２２ 信号線
２３ ばねコンタクト
１００ 隔壁
１０１ 隔壁に設けられた孔
１３１ ロウ付け領域
１３２ 電気接続領域
１３３ 導電パッド
１３４ バイアホール
１３５ コンタクト
【発明の属する技術分野】
本発明は、隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内側及び外側を電気的に相互接続する電気接続構造、その電気接続構造に適合するコネクタ、および、それらの電気接続構造およびコネクタからなる電気接続システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば集積回路を搭載した半導体チップ製造プロセス等において、内部を真空に近い状態にまで減圧することが可能な真空チャンバ等が用いられており、真空チャンバ等の内部及び外部を電気的に接続する構造が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、所定組成材料の保持部材に挿通孔を形成し、その挿通孔とその挿通孔を貫通するリードとの間にハーメチックシール部を設けた耐圧気密端子が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、セラミック基板に開口部を形成し、その開口部とその開口部を貫通するリード線との間に銅膜を設けた接続端子が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６０−１００３８４号公報
【特許文献２】
特開２０００−２９９１４９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１に開示された技術は、隣接するリード間に２つのハーメチックシール部１４の層、及び保持部材が介在するのでリードを高密度（狭ピッチ）に配置することが困難である。また上記の特許文献２に開示された技術では、銅膜が採用されており、この銅膜は通常のハーメチックシールより薄いので、リード線のある程度の狭ピッチ化は可能であるが、リード線の所定径、及びリード線と銅膜との間を接続する銅めっき層のため、更なる狭ピッチ化は困難である。
【０００７】
近年では、上記のような真空チャンバ内でも各種の複数な制御等が行なわれており、その真空チャンバ内外を接続する配線もかなり多数となってきている。したがって、真空チャンバ内外を狭ピッチで配線することが１つの課題となっている。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、上述の従来技術と比べ、チャンバ内外を狭ピッチで電気的に接続することができる電気接続構造、その電気接続構造に適合したコネクタ、およびそれらの電気接続構造及びコネクタを有する電気接続システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の電気接続構造は、隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内側及び外側を電気的に相互接続する電気接続構造において、上記隔壁に設けられた孔を塞ぐ絶縁性基板を備え、その絶縁性基板が、チャンバ内部側表面及び外部側表面を連通し内部に導電体が充填されたバイアホールと、チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれに広がる、双方が上記導電体に接続された導電パッドとを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第１の電気接続構造は、チャンバの開口が絶縁性基板で覆われたものであり、チャンバ内の気密性を高度に保つことができる。また、その絶縁性基板は、基本的にバイアホールが導電体で充填されたものであり、そのバイアホール内の導電体が上記特許文献１，２にいうリードもしくはリード線に相当する。従来技術では、そのリードもしくはリード線のまわりにハーメチックシール部あるいは銅膜が配備されたものであるのに対し、本発明の場合は、そのリード線に相当するバイアホール内の導電体のみで済み、ハーメチックシール部あるいは銅膜に相当する要素は不要である。したがって、高密度の電気接続部が実現できる。
【００１１】
また、上記目的を達成する本発明のコネクタは、一面に導電層を有する絶縁性基板と、その導電層の一端に半田付けされた導線と、その導電層の他端に半田付けされるとともに先端に弾性接触部を有するばねコンタクトとを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明のコネクタは、本発明の上記の電気接続構造に好適なコネクタであり、上記の電気接続構造にいう絶縁性基板の表面の導電パッドに、コネクタのばねコンタクトを押接することにより確実な電気的機能が行なわれる。また、本発明のコネクタは、絶縁性基板、銅などの金属からなる、導電層、導線および弾性接触部、半田付けのための半田など、通常が電気配線で多用されている実績のある材料で構成されており、真空チャンバ等のチャンバ内で使用してもアウトガスが殆ど無く、チャンバ内に置かれた、例えば露光装置等に悪影響を及ぼすこともなく、この点でも上記の電気接続構造に好適である。
【００１３】
さらに、上記目的を達成する本発明の電気接続システムは、隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内部配線及び外部配線を電気的に相互接続する電気接続システムにおいて、
チャンバ内部側表面及び外部側表面を連通し内部に導電体が充填されたバイアホールと、チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれに広がる、双方が上記導電体に接続された導電パッドとを有し、上記隔壁に設けられた孔を塞ぐ絶縁性の第１の基板、
一面に導電層を有する第２の基板と、その導電層の一端に半田付けされた、チャンバの内部配線と、その導電層の他端に半田付けされるとともに、先端に、上記第１の基板のチャンバ内部側表面に広がる導電パッドに押し当てられるばねコンタクトとを有する第１のコネクタ、および
一面に導電層を有する第３の基板と、その導電層の一端に半田付けされた、チャンバの外部配線と、その導電層の他端に半田付けされるとともに、先端に、上記第１の基板のチャンバ外部側表面に広がる導電パッドに押し当てられるばねコンタクトとを有する第２のコネクタを具備することを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成する本発明の電気接続構造は、隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内側及び外側を電気的に相互接続する電気接続構造において、上記隔壁に設けられた孔を塞ぐ絶縁性基板を備え、その絶縁性基板が、チャンバ内部側表面及び外部側表面を連通し内部に導電体が充填されたバイアホールと、チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれに広がる、双方が上記導電体に接続された導電パッドと、チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれにおいて、隣接する導電パッドにそれぞれ半田付けされ一対となって板状体を挟む構造に形成されたコンタクトとを有することを特徴とするものであってもよい。
【００１５】
この電気接続構造によれば、上述の電気接続構造と同様、チャンバの気密性を高度に保持することができ、かつ、配線の高密度化に関しては、一対となって板状体（以下に述べるコネクタを構成する絶縁性基板）を挟むコンタクトを備えたものであるため、上述の電気接続構造と比べ、さらなる高密度化が可能である。
【００１６】
また、この電気接続構造に適合する本発明のコネクタは、両面に導電層を有する絶縁性基板と、上記導電層それぞれに半田付けされた導線とを有することを特徴とする。
【００１７】
このコネクタは、絶縁性基板の両面それぞれに導電層を有し、それらの導電層それぞれに導線が半田付けされたものであり、上述のコネクタと比べ更なる高密度配線が可能である。
【００１８】
さらに、本発明の電気接続システムは、上述の電気接続システムよりも更なる高密度配線が可能な電気接続システムであって、隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内部配線及び外部配線を電気的に相互接続する電気接続システムにおいて、
チャンバ内部側表面及び外部側表面を連通し内部に導電体が充填されたバイアホールと、チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれに広がる、双方が上記導電体に接続された導電パッドと、隣接する導電パッドにそれぞれ半田付けされ一対となって板状体を挟む構造に形成されたコンタクトとを有し、上記隔壁に設けられた孔を塞ぐ絶縁性の第１の基板、
両面に導電層を有しチャンバ内部側表面のコンタクトに挟まれて各導電層が各コンタクトに接続される第２の基板と、その両面の導電層それぞれに半田付けされた、チャンバの内部配線とを有する第１のコネクタ、および
両面に導電層を有しチャンバ外部側表面のコンタクトに挟まれて各導電層が各コンタクトに接続される第３の基板と、その両面の導電層それぞれに半田付けされたチャンバの外部配線とを有する第２コネクタを具備することを特徴とするものであってもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の電気接続構造の第１例を備えた超高真空隔壁用コネクタを示す正面図、図２は、その超高真空隔壁用コネクタの、図１に示す矢印Ａ−Ａに沿う断面図、図３は、その超高真空隔壁用コネクタの、図１に示す矢印Ｂ−Ｂに沿う断面図である。
【００２１】
この超高真空隔壁用コネクタ１０は、図３に示すように、基本的には、フランジ１１、アダプタ１２、及びセラミック基板１３で構成されており、この超高真空隔壁用コネクタ１０は、図２に示すように真空チャンバを区画する隔壁１００に設けられた孔１０１を塞ぐように、真空チャンバ外側に配置される。この超高真空隔壁用コネクタ１０は、フランジ１１に４カ所設けられたボルト締付孔１１１を用いて真空チャンバの隔壁１００に取り付けられるとともに、図１に斜線で示すシールエリアがその隔壁１００に密着し気密性が保持される構成となっている。
【００２２】
また、アダプタ１２には、２つの貫通孔１２１が設けられており、それら２つの貫通孔１２１に一本ずつ電源用ポスト１２２が挿通され、それらの貫通孔１２１の内部であって電源用ポスト１２２の回りは、ガラスハーメチック１２３で充填されている。これらの電源用ポスト１２２には、真空チャンバの内側及び外側の双方から電源用コネクタ（図示せず）が接続され、真空チャンバ外側から内側に電力が供給される。このアダプタ１２は、フランジ１１に、溶接により確実な気密状態に固定されている。
【００２３】
また、セラミック基板１３は、周縁部がロウ付け領域１３１、その内側が電気接続領域１３２となっている。上記のアダプタ１２にはその中央部分に、セラミック基板１３の電気接続領域１３２を露呈させるだけの貫通開口１２４（図３参照）が形成されており、セラミック基板１３のロウ付け領域１３１が、アダプタ１２の貫通開口１２４の周囲の部分に、金スズ合金で、確実な気密状態にロウ付けされている。
【００２４】
図４は、図１〜図３に示す超高真空隔壁用コネクタ１０を構成するセラミック基板１３を示す平面図である。ここでは、図示の煩雑さを避けるため、図１に示すようなロウ付け領域１３１と電気接続領域１３２との区別のための図示は省略されている。
【００２５】
このセラミック基板１３の電気接続領域１３２には、多数の導電パッド１３３が二次元的に配置されている。この図４に示されているのはセラミック基板１３の一方の表面のみであるが、もう一方の表面（図４に示す表面に対する裏面）にも、同じ形状の導電パッド１３３が同じ配列で配置されている。
【００２６】
また、このセラミック基板１３には、各導電パッド１３３それぞれに対応して、そのセラミック基板１３の表裏に貫通するバイアホール１３４が設けられておりそのバイアホール１３４には導電体が表裏間の気密性を保つように完全に充填されている。図４に示す各導電パッド１３３は、各バイアホール１３４内の導電体と接続されており、図４に示す表面に対する裏面側の各導電パッドも同様に、各バイアホール１３４内の導電体と接続されている。したがってセラミック基板１３の表面の導電パッドともう一方の表面（裏面）の導電パッドは、各対ごとに電気的に接続されている。
【００２７】
ここで、バイアホール１３４は、図４の左右方向に対し各導電パッド１３３内の上下位置に交互に形成されている。これは、バイアホールどうしが近づき過ぎてセラミック基板１３にヒビが入るのを避けるためである。
【００２８】
図５は、図１〜図４を参照して説明してきた超高真空隔壁用コネクタに接続される基板型コネクタの平面図、図６はその基板型コネクタを、図５の矢印Ｃ方向から見て示した図、図７は、その基板型コネクタの図５に示す矢印Ｄ−Ｄに沿う断面図である。但し、信号線２２及びばねコンタクト２３は断面していない。
【００２９】
この基板型コネクタ２０には、セラミック基板２１と、一列に配列された多数本の信号線２２と、その信号線の配列方向と同方向に、その配列のピッチと同じピッチで配列されたばねコンタクト２３とを備えている。
【００３０】
セラミック基板２１には、ばねコンタクト２３が配列されるピッチと同じピッチで、このセラミック基板２１の表裏面に貫通するとともにこのセラミック基板２１の前端縁２１１にも開放し溝２１２が形成されており、さらにそのセラミック基板２１の表面の、各溝２１２の直ぐ後ろ側には、各溝２１２に対応した各導電パターン２１３が形成されている。各導電パターン２１３は、矩形領域２１３ａと、長円領域２１３ｂと、それら矩形領域２１３ａと長円領域２１３ｂを連結する連結領域２１３ｃとから形成されている。それら各導体パターン２１３の矩形領域２１３ａには各信号線２２の先端の、剥き出しになっている導線２２１が半田付けされており、各導体パターン２１３の長円領域２１３ｂには、各ばねコンタクト２３が、各溝２１２に配置されるとともに各ばねコンタクト２３の先端部分がセラミック基板２１の前端縁２１１よりも若干突出した状態に、半田付けされている。
【００３１】
各ばねコンタクト２３は、図７に示すように、その中央部分が大きく湾曲し、これによりばね性が付与されている。各ばねコンタクト２３の先端２３１も湾曲しており、その湾曲した先端２３１が、図１〜図４に示す超高真空隔壁用コネクタのセラミック基板１３１に形成された各導電パッド１３３に当接して電気的に接続するようになっている。すなわち基板型コネクタ２０に配列されたばねコンタクト２３の配列ピッチは、図４に示すセラミック基板１３に形成された導電パッド１３３の配列ピッチ（図４の左右方向）と同一であり、かつ１つの基板型コネクタ２０に配列されたばねコンタクト２３の数は、図４に示すセラミック基板１３２に形成された導電パッド１３３の、図４の左右方向に並ぶ数（ここに示す例では１０個）と同一である。
【００３２】
図８は、図１〜図４に示す超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板（図４参照）と、図５〜図７に示す基板型コネクタとの接続関係を示す模式図である。
【００３３】
前述したように、図１〜図４に示す超高真空隔壁用コネクタ１０は、真空チャンバの隔壁に設けられた開口を塞ぐ位置に配置されており、図８に示すように、その超高真空隔壁用コネクタ１０を構成するセラミック基板１３を挟む真空チャンバ内側から、その真空チャンバ内側に配備された、図５〜図７に示す基板型コネクタ２０と同一構造の基板型コネクタ２０Ａが、各ばねコンタクト２３の先端がセラミック基板１３の真空チャンバ内部側表面１３ａに形成された各導電パッド１３３ａに接続するように、矢印Ｅ方向に押し付けられる。また、これと同様に、真空チャンバ外側からは、その真空チャンバ外側に配備された、これも図５〜図７に示す基板型コネクタ２０と同一構造の基板型コネクタ２０Ｂが、各ばねコンタクト２３の先端がセラミック基板１３の真空チャンバ外部側表面１３ｂに形成された各導電パッド１３３ｂに接続するように、矢印Ｆ方向に押し付けられる。
【００３４】
図４に示すように超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板１３には、導電パッド１３３が左右方向に１０個配列されており、これに対応して、１つの基板型コネクタ２０Ａ，２０Ｂには、ばねコンタクト２３が、図８の紙面の垂直方向に１０個配列されている。また、図４のセラミック基板１３には、導電パッド１３３が上下方向に５個配列されており、これに対応して、図８に示すように、真空チャンバ内側の基板型コネクタ２０Ａおよび真空チャンバ外側の基板型コネクタ２０Ｂのいずれもが、縦に５つずつ配備されている。このようにして、真空チャンバ内部側と外部側の信号線２２は、真空チャンバ内側の基板型コネクタ２０Ａの導電パターン２１３、ばねコンタクト２３、超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板１３の真空チャンバ内部側表面の導電層１３３ａ、バイアホール１３４内の導電体、真空チャンバ外部側表面の導電層１３３ｂ、真空チャンバ外側の基板型コネクタ２０Ｂのばねコンタクト２３、および導電パターン２１３を経由して電気的に接続される。
【００３５】
このように、本実施形態は、セラミック基板１３のバイアホール内に充填した導電体を介して真空チャンバ内部側及び外部側を相互接続したものであり、真空チャンバ内部を高気密に保つことができるとともに、多数本の信号ラインを高密度に配置することができる。
【００３６】
次に本発明の第２実施形態について説明する。
【００３７】
図９は、本発明の第２実施形態としての電気接続構造を備えた超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板の平面図である。
【００３８】
本発明の第２実施形態としての超高真空隔壁用コネクタは、これまで説明してきた第１実施形態の超高真空隔壁用コネクタと比べ、セラミック基板のみ異なるため、ここでは、そのセラミック基板のみ図示および説明する。また、理解の容易なため図４に示すセラミック基板１３の構成要素と同一の構成要素には、多少の形状等の相違があっても同一の符号を付して示し、相違点のみ説明する。
【００３９】
図９に示すセラミック基板１３の電気接続領域１３２には、左右方向については図４のセラミック基板の場合と同数（１０個）であるが、縦方向については図４のセラミック基板の場合（５個）の２倍（１０個）の導電パッド１３３が、図４の場合よりもさらに高密度に配列されている。それらの導電パッドは、このセラミック基板１３の両側の表面の相互に対応する位置に同数かつ同ピッチで配列されており、セラミック基板１３の両表面の、相互に対応する位置に形成された導電パッドのペアは、セラミック基板１３を貫通するバイアホール１３４に充填された導電体を介して、相互に接続されている。各バイアホール１３４は、図４の場合と同様、図９の左右方向について、導電パッド１３３の上下方向の寸法内で上下に交互にずれた位置に形成されている。これにより、バイアホール１３４を形成することに伴うセラミック基板１３のヒビの発生が防止されている。
【００４０】
また、図９のセラミック基板１３の各導電パッド１３３には、各コンタクト１３５が半田付けされている。このコンタクト１３５については、次の図１０を参照しながら説明する。
【００４１】
図１０は、図９に示すセラミック基板と、本発明の第２実施形態としての基板型コネクタとの接続関係を示す模式図である。
【００４２】
セラミック基板１３の、真空チャンバ内部側及び外部側の各導電パッド１３３には、図示のような形状のコンタクト１３５が半田付けされている。これらのコンタクト１３５は、上下に隣接するペアごとに、基板型コネクタ２０Ａ，２０Ｂを矢印Ｅ，Ｆ方向に受け入れる雌型コンタクトの形状をなしている。ただし、電気的な接続に関しては、ペアをなす２つのコンタクト１３５は相互に独立している。
【００４３】
真空チャンバ内部側及び外部側に配備された基板型コネクタ２０Ａ，２０Ｂは、いずれも、表裏面それぞれに導電パターン２１３が形成されたセラミック基板２１と、セラミック基板２１の表裏面それぞれに配置されて表裏面の導電パターン２１３それぞれに先端の導線２２１が半田付けされた信号線２２とで構成されている。セラミック基板２１の表裏面に形成された導電パターン２１３は、電気的には相互に独立である。
【００４４】
図１０には、コンタクト１３５は、上下方向に配列された一列分しか示されていないが、図９に示すように、図９の左右方向（図１０の紙面に垂直な方向）には、この実施形態ではコンタクト１３５が１０個配列されている。またこれに対応して、１つの基板型コネクタには、１枚のセラミック基板２１の表面、裏面それぞれに、図１０の紙面に垂直な方向に導電パターン２１３が１０個配列されており、さらにそれに対応して、信号線２２も、図１０の紙面に垂直な方向に１０本配列されている。
【００４５】
図９、図１０に示す第２実施形態は、前述の第１実施形態と同様、セラミック基板１３のバイアホール内に充填した導電体を介して真空チャンバ内側及び外部を相互接続したものであり、真空チャンバ内部を高気密に保つことができるとともに、基板型コネクタ２０Ａ，２０Ｂのセラミック基板２１の表裏面を独立に使って信号ラインを形成したことにより、前述の第１実施形態の場合よりも信号ラインを更に高密度に配置することができる。なお、セラミック基板２１をガイドすると共にコンタクト１３５を保護するために、対となるコンタクト１３５、１３５を覆うハウジングを付加してもよい。
【００４６】
また、ここでは、真空チャンバを例に挙げて説明したが、本発明にいうチャンバは、隔壁で区画されて内部の圧力が調整されるチャンバであればよく、真空チャンバに限られるものではなく、例えば内部が大気圧以上の高圧に調整されるチャンバであってもよい。さらに、絶縁性基板としてアウトガスの殆ど無いセラミック基板を例示したが、アウトガスの無い他の基板を使用してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればチャンバ内部を高気密に保つとともに高密度の電気配線が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気接続構造の第１例を備えた超高真空隔壁用コネクタを示す正面図である。
【図２】超高真空隔壁用コネクタの、図１に示す矢印Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図３】超高真空隔壁用コネクタの、図１に示す矢印Ｂ−Ｂに沿う断面図である。
【図４】超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板を示す平面図である。
【図５】超高真空隔壁用コネクタに接続される基板型コネクタの平面図である。
【図６】基板型コネクタを、図５の矢印Ｃ方向から見て示した図である。
【図７】基板型コネクタを、図５に示す矢印Ｄ−Ｄに沿う断面図である。
【図８】超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板と基板型コネクタとの接続関係を示す模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態としての電気接続構造を備えた超高真空隔壁用コネクタを構成するセラミック基板の平面図である。
【図１０】図９に示すセラミック基板と、本発明の第２実施形態としての基板型コネクタとの接続関係を示す模式図である。
【符号の説明】
１０ 超高真空隔壁用コネクタ
１１ フランジ
１２ アダプタ
１３ セラミック基板
２０ 基板型コネクタ
２１ セラミック基板
２２ 信号線
２３ ばねコンタクト
１００ 隔壁
１０１ 隔壁に設けられた孔
１３１ ロウ付け領域
１３２ 電気接続領域
１３３ 導電パッド
１３４ バイアホール
１３５ コンタクト
Claims (4)
- 隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内側及び外側を電気的に相互接続する電気接続構造において、
フランジと、該フランジに溶接されたアダプタと、該アダプタにロウ付けされた絶縁性基板とから構成される、前記隔壁に設けられた孔を塞ぐ隔壁用コネクタを備え、
前記絶縁性基板が、
前記チャンバ内部側表面及び外部側表面を連通し内部に導電体が充填されたバイアホールと、
前記チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれに広がる、双方が前記導電体に接続された導電パッドとを有することを特徴とする電気接続構造。 - 隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内部配線及び外部配線を電気的に相互接続する電気接続システムにおいて、
フランジと、該フランジに溶接されたアダプタと、該アダプタにロウ付けされた絶縁性の第１の基板とから構成される、前記隔壁に設けられた孔を塞ぐ隔壁用コネクタであって、該第１の基板が、前記チャンバ内部側表面及び外部側表面を連通し内部に導電体が充填されたバイアホールと、前記チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれに広がる、双方が前記導電体に接続された導電パッドとを有する隔壁用コネクタ、
一面に導電層を有する絶縁性の第２の基板と、該導電層の一端に半田付けされた、前記チャンバの内部配線と、該導電層の他端に半田付けされるとともに、先端が、前記第１の基板の前記チャンバ内部側表面に広がる導電パッドに押し当てられるばねコンタクトとを有する第１のコネクタ、および
一面に導電層を有する絶縁性の第３の基板と、該導電層の一端に半田付けされた、前記チャンバの外部配線と、該導電層の他端に半田付けされるとともに、先端が、前記第１の基板の前記チャンバ外部側表面に広がる導電パッドに押し当てられるばねコンタクトとを有する第２のコネクタを具備することを特徴とする電気接続システム。 - 隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内側及び外側を電気的に相互接続する電気接続構造において、
フランジと、該フランジに溶接されたアダプタと、該アダプタにロウ付けされた絶縁性基板とから構成される、前記隔壁に設けられた孔を塞ぐ隔壁用コネクタを備え、
前記絶縁性基板が、
前記チャンバ内部側表面及び外部側表面を連通し内部に導電体が充填されたバイアホールと、
前記チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれに広がる、双方が前記導電体に接続された導電パッドと、
前記チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれにおいて、互いに隣接する前記導電パッドにそれぞれ半田付けされ一対となって板状体を前記チャンバ内部側表面及び外部側表面から挟む構造に形成されたコンタクトとを有することを特徴とする電気接続構造。 - 隔壁で区画され内部の圧力が調整されるチャンバの内部配線及び外部配線を電気的に相互接続する電気接続システムにおいて、
フランジと、該フランジに溶接されたアダプタと、該アダプタにロウ付けされた絶縁性の第１の基板とから構成される、前記隔壁に設けられた孔を塞ぐ隔壁用コネクタであって、該第１の基板が、前記チャンバ内部側表面及び外部側表面を連通し内部に導電体が充填されたバイアホールと、前記チャンバ内部側表面及び外部側表面それぞれに広がる、双方が前記導電体に接続された導電パッドと、前記チャンバ内部側表面及び外部側表面をそれぞれにおいて、互いに隣接する前記導電パッドにそれぞれ半田付けされ一対となって板状体を前記チャンバ内部側表面及び外部側表面から挟む構造に形成されたコンタクトとを有する隔壁用コネクタ、
両面に導電層を有し前記チャンバ内部側表面の一対の前記コンタクトに挟まれて各導電層が各コンタクトに接続される絶縁性の第２の基板と、該両面の導電層それぞれに半田付けされた、前記チャンバの内部配線とを有する第１のコネクタ、および
両面に導電層を有し前記チャンバ外部側表面の一対の前記コンタクトに挟まれて各導電層が各コンタクトに接続される絶縁性の第３の基板と、該両面の導電層それぞれに半田付けされた、前記チャンバの外部配線とを有する第２コネクタを具備することを特徴とする電気接続システム。
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