TWI824150B - Feedthrough apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本發明係有關於一種饋通裝置,特別係有關於一種適合用來在其相對兩側的真空程度不一樣時防止通過其間的導線發生放電現象的饋通裝置。 The present invention relates to a feed-through device, and in particular to a feed-through device suitable for preventing discharge phenomena in conductors passing therebetween when the vacuum levels on opposite sides of the feed-through device are different.
饋通裝置(Feedthrough Apparatus)已經廣泛地被應用在半導體產業、微機電產業、面板產業與記憶體產業等等產業,舉凡在不同真空程度的兩個環境之間,或是在二個真空度明顯有差距的硬體之間,或甚至在二個會相對運動(相對移動及/或相對轉動都可以)的硬體之間,都可以使用饋通裝置做為二者之間的介面,並且讓傳導電流、電能量及/或電訊號的導線可以自某一者經由饋通裝置而到達另一者。舉例來說,美國專利公報第6156978號披露了一種電性饋通裝置及其形成方法(Electrical Feedthrough and Its Preparation)、美國專利公報第7706275號披露了一種具有多層饋通孔(Feedthrough)的基底載具(Substrate Support Having Brazed Plates and Resistance heater)、而美國專利公報第6538872號披露了一種可以減少O型環(O-ring)被高溫損壞的靜電夾具(e-chuck)(Electrostatic Chuck Having Heater and Method),在此O型環是用來防止饋通孔(Feedthrough)發生洩漏或放電。 Feedthrough devices (Feedthrough Apparatus) have been widely used in the semiconductor industry, micro-electromechanical industry, panel industry, memory industry and other industries, such as between two environments with different vacuum levels, or between two vacuum levels with obvious Between disparate hardware, or even between two hardware that moves relative to each other (relative movement and/or relative rotation is acceptable), a feedthrough device can be used as the interface between the two, and allows Wires that conduct current, electrical energy, and/or electrical signals can pass from one to another through a feedthrough device. For example, U.S. Patent Publication No. 6156978 discloses an electrical feedthrough device and its preparation method (Electrical Feedthrough and Its Preparation), and U.S. Patent Publication No. 7706275 discloses a substrate carrier with multi-layer feedthrough holes (Feedthrough). U.S. Patent No. 6,538,872 discloses an electrostatic chuck (e-chuck) (Electrostatic Chuck Having Heater and Method) that can reduce O-ring damage due to high temperatures. ), where the O-ring is used to prevent leakage or discharge from the feedthrough hole.
舉例來說,如圖1A和圖1B所示,饋通裝置100可以被用來連
接二個相鄰但是相互分離的硬體裝置,像是在離子佈植機中可以用來讓導線140貫穿其中而連接靜電吸盤(electrostatic chuck,ESC)191和基座(pedestal)192,又像是在兩個反應室193/195之間可以用來透過導線140連接位於其內部不同的真空環境194/196中的不同硬體裝置198/199。
For example, as shown in Figures 1A and 1B,
一般來說,如圖1C到圖1D所示,現有普遍使用的商業化饋通裝置100的結構,是一個由陶瓷材料所製作的中介板110,並且存在有一或多個導線孔洞120分別自此中介板110的一側貫通到相對的另一側。藉此,一或多條用來傳輸電流、電能量及/或電訊號的導線140可以經由這些導線孔洞120自中介板110的一側而抵達中介板110的另一側,從而在不同真空程度的不同空間之間,或者在相互分離的不同硬體之間,傳輸電流、電能量及/或電訊號。並且,這些導線140與中介板110彼此之間是以異質焊接130(Heterogeneous Welding)的方式相互連接,藉以封閉住導線140與中介板110之間的空隙進而隔離分開中介板110兩側(像是兩側的不同真空環境)。而且,為了避免發生電流短路等問題,也往往是使用絕緣材料所製作的套環150來環繞導線140,至少環繞住位於中介板110某一側的部分導線140,藉以減少導線140發生放電(discharge)進而傷害到靠近中介板110此一側的周圍硬體或是導線140不能正常傳輸的風險。
Generally speaking, as shown in FIGS. 1C to 1D , the structure of the currently commonly used
但是,即使異質焊接130可以百分之百的封閉住空隙,以及,即使套環150可以百分之百的環繞住位於異質焊接130之外的導線,現有製造工藝總是難免會在中介板110、異質焊接130與套環150之間出現空隙。亦即,部分的導線140未被覆蓋的機率是不可忽略的。因此,當未被覆蓋的導線140所接觸的空間被抽真空到某些特定壓力範圍時,這部分導
線140總難免會出現放電現象(discharge phenomena),進而多多少少地損壞中介板110、導線140、套環150及/或位於中介板110附近的其他硬體(像是離子佈植機中的靜電吸盤191及/或基座192)。放電現象的發生,基本上係取決於未被覆蓋的部分導線140所在空間的真空程度以及被傳導通過這部分導線140的電流與電壓。舉例來說,當高電壓(像是1KV到30KV之間的電壓)被傳導通過這部分未被覆蓋的導線140時,往往會在毫托(mTorr)的真空環境中發生放電現象。
However, even if the
因此,有必要發展新的饋通裝置,藉以改善現有商業化饋通裝置的缺點。 Therefore, it is necessary to develop new feed-through devices to improve the shortcomings of existing commercial feed-through devices.
本發明提出一種饋通裝置,其基本架構是一個中介板,而且這個中介板具有貫穿通過其中的至少一個導線孔洞,並且每一個導線孔洞都可以讓至少一導線自中介板的一側經由此而抵達中介板的另一側。特別是,每一條導線都包含了用以傳遞電流的導體線以及圍繞包覆導體線的絕緣材料層,並且每一個導線孔洞也可以有一個由絕緣材料所製作的彈性墊子被放置其中而隔離開中介板以及通過其中的一或多導線。藉此,對於每一個導線孔洞,當相對應的一或多導線被放置通過期間時,此一或多導線各自的絕緣層在導線孔洞內部可以因為受到壓力而發生形變,或者,介於中介板與此一或多導線間的彈性墊子也可以因為受到壓力而發生形變,因此導體線與中介板之間會被形變的絕緣材料給填滿塞實而並不會存在任何氣體可以通過的空隙。 The present invention proposes a feedthrough device, the basic structure of which is an interposer board, and the interposer board has at least one conductor hole passing through it, and each conductor hole can allow at least one conductor to pass through from one side of the interposer board. Reach the other side of the mediator. In particular, each conductor includes a conductor wire for carrying current and a layer of insulating material surrounding the conductor wire, and each conductor hole may also be isolated by an elastic cushion made of insulating material placed therein The interposer and one or more conductors passing through it. Thereby, for each conductor hole, when the corresponding one or more conductors are placed through, the insulation layer of the one or more conductors can be deformed due to pressure inside the conductor hole, or, between the interposer board The elastic cushion between the one or more conductors can also be deformed due to pressure, so that the space between the conductor line and the intermediary board will be filled with the deformed insulating material without any gaps through which gas can pass.
顯然地,當中介板兩側的真空程度有所差距時(特別是當中 介板兩側的壓力差距夠大時),或當中介板與某一導線高度密合(特別是當中介板與某一導線間的機械壓力夠大時),不論是這些導線各自的絕緣材料層,又或是這些彈性墊子,都會被這個壓力差距給壓迫變形,進而將中介板與這些導線各自的導體線間任何空隙都給填滿填實。在此,本發明只有要求絕緣材料層與彈性墊子都具有電性絕緣的性質,並且其形狀可以在受到壓力時發生變化,至於是使用怎樣的橡膠(rubber),或者是哪種的塑膠(plastic),或甚至是使用何種的膠(glue)或矽膠(silicone),本發明並不需要多做限制,只要在放電現象發生時不會輕易地被打穿而破裂損耗的絕緣材料就可以。當然,具有高介電係數的絕緣材料是較適合被用來製作絕緣材料層與彈性墊子。 Obviously, when there is a difference in vacuum levels on both sides of the interposer (especially in the When the pressure difference on both sides of the interposer is large enough), or when the interposer and a certain conductor are highly tightly connected (especially when the mechanical pressure between the interposer and a certain conductor is large enough), regardless of the insulation materials of these conductors The layers, or these elastic cushions, will be compressed and deformed by this pressure difference, thereby filling any gaps between the interposer board and the respective conductor lines of these wires. Here, the present invention only requires that both the insulating material layer and the elastic cushion have electrical insulation properties, and that their shapes can change when subjected to pressure. As for what kind of rubber (rubber) or what kind of plastic (plastic) is used? ), or even what kind of glue or silicone is used, the present invention does not need to be more limited, as long as the insulating material cannot be easily penetrated and broken when the discharge phenomenon occurs. Of course, insulating materials with high dielectric coefficients are more suitable for making insulating material layers and elastic mats.
此時,由於絕緣材料層及/或彈性墊子的使用可以有效地阻擋氣體自中介板一側的高壓力環境流入到中介板另一側的低壓力環境,即使在中介板另一側的低壓力環境中,導線發生放電現象的機率也可以大幅度地降低,甚至即使有放電現象發生時也可以把放電強度給有效地降低。 At this time, the use of insulating material layers and/or elastic cushions can effectively prevent gas from flowing from the high-pressure environment on one side of the interposer board to the low-pressure environment on the other side of the interposer board, even if the low-pressure environment on the other side of the interposer board In the environment, the probability of discharge in wires can also be greatly reduced, and even when discharge occurs, the discharge intensity can be effectively reduced.
當然,在使用彈性墊子時,不論彈性墊子與導線是相互分離的元件進而分別被置放入導線孔洞中,又或者,彈性墊子是整合於導線上(與導線相互結合),都可以在導線通過導線孔洞時讓彈性墊子發生形變,而使得導線孔洞中沒有任何空隙可以讓氣體自中介板的一側流通到另一側。 Of course, when using elastic cushions, whether the elastic cushions and the wires are separate components and are placed in the wire holes respectively, or the elastic cushions are integrated with the wires (combined with the wires), they can be used when the wires pass through. The elastic pad deforms when the conductor holes are formed, leaving no gaps in the conductor holes for gas to flow from one side of the interposer to the other.
當然,在未使用彈性墊子時,可以透過將每個導線孔洞的橫截面面積縮小到相等或略小於商業化導線的橫截面面積來達成。因為此時可以在導線通過導線孔洞時讓導線的絕緣材料層受到壓力發生形變,進而 使得導線孔洞中沒有任何氣體可以流經的空隙。 Of course, when elastic mats are not used, this can be achieved by reducing the cross-sectional area of each wire hole to be equal to or slightly smaller than the cross-sectional area of commercial wires. Because at this time, the insulating material layer of the wire can be deformed under pressure when the wire passes through the wire hole, and then There is no gap in the wire hole for gas to flow through.
另外,由於本發明並不需要使用異質焊接來填滿各個導線所分別對應到的導線孔洞,也就不需要預防電流直接自導線流到中介板這樣會引發副作用的意外。因此,本發明可以使用金屬來製作中介板,亦即不論中介板的尺寸、輪廓與結構為何,本發明都可以簡化加工製作的難度。雖然,本發明並不排斥使用陶瓷或工程橡膠來製作中介板。 In addition, since the present invention does not require the use of heterogeneous welding to fill the conductor holes corresponding to each conductor, there is no need to prevent current from flowing directly from the conductor to the interposer, which may cause unexpected side effects. Therefore, the present invention can use metal to make the interposer board, that is, regardless of the size, contour, and structure of the interposer board, the present invention can simplify the difficulty of processing and manufacturing. Although, the present invention does not exclude the use of ceramics or engineering rubber to make the intermediate plate.
100:饋通裝置 100:Feedthrough device
110:中介板 110:Intermediate board
120:導線孔洞 120: Wire hole
130:異質焊接 130:Heterogeneous welding
140:導線 140:Wire
150:套環 150: Collar
191:靜電吸盤 191:Electrostatic sucker
192:基座 192:Pedestal
193:反應室 193:Reaction chamber
194:真空環境 194: Vacuum environment
195:反應室 195:Reaction chamber
196:真空環境 196: Vacuum environment
198:硬體裝置 198:Hardware device
199:硬體裝置 199:Hardware device
200:饋通裝置 200:Feedthrough device
201:中介板 201:Intermediate board
2011:第一次中介板 2011: The first intermediary board
2012:第二次中介板 2012: The second intermediary board
2013:相鄰接表面 2013: Adjacent surfaces
2014:相背離表面 2014: Phase Divergence Surface
202:彈性墊子 202:Elastic cushion
2025:中空空隙 2025: Hollow void
203:導線孔洞 203: Wire holes
204:導線 204:Wire
2041:導體線 2041: Conductor wire
2042:絕緣材料層 2042:Insulating material layer
205:固定物 205:Fixed objects
[圖1A~圖1B]係饋通裝置之應用示意圖。 [Figure 1A~Figure 1B] is a schematic diagram of the application of the feedthrough device.
[圖1C~圖1D]係習知技術之饋通裝置之示意圖。 [Fig. 1C~Fig. 1D] are schematic diagrams of the feed-through device of the conventional technology.
[圖2A~圖2E]係本發明之饋通裝置之示意圖。 [Fig. 2A~Fig. 2E] are schematic diagrams of the feed-through device of the present invention.
本發明的一些實施例係有關於一種饋通裝置。如圖2A所示,如此饋通裝置200至少包含一個中介板201與位於有一或多個導線孔洞203,並且這些彈性墊子202係被一對一地放置(像是塞入)到這些導線孔洞203。此外,如圖2B所示,各個彈性墊子202的輪廓大抵都是有一個可以讓導線204通過的中空空隙2025,以及具有一個一端窄另一端寬的形狀,其中較窄一端的部分不寬於相對應導線孔洞203的寬度但是較寬一端的部分則寬於相對應導線孔洞203的寬度。藉此,既可以在彈性墊子202被放置到導線孔洞203時仍然讓導線204自中介板201的一端經由中空空隙2025而貫通到其另一側,也可以用較窄一端的部分填實位於中介板201內部的導線孔洞203,並也可用較寬一端的部分塞滿位於中介板201下方
的導線孔洞203的開口並且同時讓彈性墊子202被確實卡住在導線孔洞203。顯然的,在不同實施例中,只需要彈性墊子202在被放置到導線孔洞203時可以塞滿填實住導線孔洞203而使得導線孔洞203內部沒有可以讓氣體通過的空隙,亦即可以隔離開中介板201兩側的不同真空程度的環境,至於彈性墊子202的具體輪廓則可以有多種變化,不論是像圖2B那樣的由大小兩個圓柱體所組合而成的輪廓,又或是彈性墊子202的橫截面為具有中空孔洞的十字架型等等並未被特別畫出的種種變化。
Some embodiments of the invention relate to a feedthrough device. As shown in FIG. 2A , the
本發明的另外一些實施例也係關於一種饋通裝置。如圖2C所示,如此饋通裝置200至少包含一個中介板201與至少一個彈性墊子202,在此中介板201係由第一次中介板2011與第二次中介板2012二者組合而成,其中二個次中介板2011/2012彼此係透過至少一固定物(如螺絲)205所相互連接,在此中介板201具有一或多個導線孔洞203,其中每一個導線孔洞203在第一次中介板2011與第二次中介板2012二者的相鄰接表面2013附近的橫截面尺寸皆大於其在第一次中介板2011與第二次中介板2012二者的相背離表面2014附近的橫截面尺寸,在此這些彈性墊子202係被一對一地放置到這至少一導線孔洞203,並且每一個彈性墊子202都被固定在第一次中介板2011與第二次中介板2012之間。換言之,每一個彈性墊子202都至少對應到導線孔洞203位於第一次中介板2011與第二次中介板2012二者的相鄰接表面2013附近的部分。此外,參照圖2C所示之側視角度與圖2D所示之俯視角度,各個彈性墊子202的橫截面輪廓大抵都具有一個可以讓導線204通過的中空空隙2025,以及具有一個中間部分較寬而相對二端較窄的輪廓。藉此,既可以在彈性墊子202被放置到導線
孔洞203時仍然讓導線204自中介板201的一端經由中空空隙2025而貫通到其另一側,也可以用彈性墊子202橫截面面積較大的中間部分來讓彈性墊子202被固定在中介板201內部(或說被固定在第一次中介板2011與第二次中介板2012之間),並且用彈性墊子202橫截面面積較小的兩端部分來進一步的填滿導線孔洞203。顯然的,在不同實施例中,只需要彈性墊子202在被放置到導線孔洞203時可以塞滿填實導線孔洞203而使得導線孔洞203內部沒有可以讓氣體通過的空隙,亦即可以隔離開中介板201兩側的不同真空程度的環境,至於彈性墊子202的具體輪廓則可以有多種變化,或可像圖2D所示般具有中空孔洞的圓形,或是具有中空孔洞的四邊形,或也可以是具有中空孔洞的十字架型,甚至也可以是只有圖2D中橫截面面積較大的中間部分而沒有相對二端較窄的部分,又甚至可以是未被特別畫出的種種變化。
Other embodiments of the invention also relate to a feedthrough device. As shown in FIG. 2C , the
本發明的一些實施例係有關於一種饋通裝置。如圖2E所示,如此饋通裝置200至少包含一個中介板201,中介板201具有一或多個自其一第一側貫穿通過到相對於第一側的一第二側之一或多個導線孔洞203,而且任一個導線孔洞203都有至少一導線204自中介板201的一側貫穿通過而抵達中介板201的另一側(在此為簡化圖示,僅繪出每個導線孔洞203只有一條導線204通過的狀況),並且每一條導線204都包含了用以傳遞電流的導體線2041以及圍繞包覆導體線2041的絕緣材料層(也可以視為絕緣外殼)2042。這些實施例的主要特徵是在每一個導線孔洞203,導體線2041與中介板201之間並不存在任何空隙可以讓氣體自中介板201的一側流經抵達中介板201的另一側。也就是說,由於絕緣材料在受到壓力時
會發生形變,這些實施例只有限制到通過任一導線孔洞203的一或多導線204的所有絕緣材料層2042在受到壓力發生形變後,可以填滿塞實中介板201與此一或多導線204的所有導體線2041之間,而使得氣體無法經由此導線孔洞203自中介板201的一側流通到中介板201的另一側。附帶地,當導線孔洞203內部的絕緣材料層2042受到壓力而變形時,部分變形的絕緣材料層2042會外溢到導線孔洞203的兩個開口附近(或說是外溢到中介板201的兩個相對表面上的導線孔洞203的周圍),而使得在中介板201兩個相對表面靠近導線孔洞這一部分的導線204的橫截面變得更寬(或說是在導線孔洞203在中介板201得兩個開口附近會被較在導線孔洞203內部更多的絕緣材料層2042給圍繞與填滿塞實),進而強化中介板201兩側的相互隔絕。換句話說,這些實施例並不需要特別限制任一導線孔洞203與通過其間的一或多導線204各自的橫截面面積與橫截面輪廓,也不需要限制每條導線204內部的導體線2041與絕緣材料層2042的相對大小,甚至也不需要限制是否導線孔洞203的橫截面面積/橫截面輪廓,都與相對應的一或多導線204的總和相類似;或者,只有此一或多導線204通過導線孔洞203的部分的橫截面面積/橫截面輪廓的總和與此導線孔洞203相類似。也就是說,在這些實施例,可以使用商業化產品來做為導線204,而將中介板201的至少一個導線孔洞203的橫截面面積與橫截面輪廓調整到導線204受到壓力發生形變後便可以填滿塞實,藉此便可以簡單地使用商業化產品的導線204以及對於中介板201的簡單加工,來實現這些實施例。
Some embodiments of the invention relate to a feedthrough device. As shown in FIG. 2E , the
彈性墊子202的材料可以在受到壓力時發生形變,因此當彈性墊子202被放置到相對應的導線孔洞203並且受到壓力時,可以將通過
其中的導線204與中介板201之間完全填滿,而不留下任何氣體可以通過的空隙。在此,壓力可以是來自導線孔洞203兩側的不同真空程度,也可以是來自第一次中介板2011與第二次中介板2012被固定物205所相互固定時的機械壓力,當然也可以是其它未特別描述的壓力來源。舉例來說,在未被放置到導線孔洞203之前,各個彈性墊子202的橫截面(特別是其被放置在導線孔洞203中的部分的橫截面)的輪廓與其相對應導線孔洞203的橫截面輪廓可以是大致相當,而且其橫截面(特別是其被放置在導線孔洞203中的部分的橫截面)的面積則可以是略大於其相對應導線孔洞203的橫截面面積。藉此,彈性墊子202在受到壓力時只需要輕微變形便可以完全填滿導線孔洞203而不留下任何氣體可以通過的空隙。在此,若所有彈性墊子202都是位於中介板201的同一側,相對應導線孔洞203的橫截面輪廓與橫截面面積可以是指相對應導線孔洞203在靠近這些彈性墊子202所在的中介板201這一側的橫截面輪廓與橫截面面積。在此,若彈性墊子202係位於第一次中介板2011與第二次中介板2012的交界處,相對應導線孔洞203的橫截面輪廓與橫截面面積可以是指相對應導線孔洞203在這二個次中介板2011/2012交界處的橫截面輪廓與橫截面面積。
The material of the
絕緣材料層2042的材料也可以在受到壓力時發生形變,因此當某導線孔洞203被放入相對應的一或多導線204並且受到壓力時,也可以將此一或多導線204內部的導體線2041與中介板201之間完全填滿,而不留下任何氣體可以通過的空隙。在此,壓力可以是通過此導線孔洞203的一或多導線204相互之間及/或和中介板201之間相互接觸的機械壓力,當然也可以是其它未特別描述的壓力來源。也就是說,對於至少一導線孔
洞203橫截面輪廓,與其相對應的一或多條導線204在尚未被放置到此導線孔洞203內的橫截面輪廓的總和(特別是其被放置到此導線孔洞203中的部分,該部分的橫截面輪廓的總和)大致相當。或者,該一或多條導線204其橫截面面積的總和(特別是其被放置在導線孔洞203中的部分的橫截面面積的總和),可以略大於此導線孔洞203的橫截面面積。藉此,此一或多導線204的所有絕緣材料層2042在受到壓力時只需要輕微變形便可以與此一或多導線204的所有導體線2041共同地完全填滿導線孔洞203而不留下任何氣體可以通過的空隙。
The material of the insulating material layer 2042 can also deform when subjected to pressure. Therefore, when a
另外,本發明還可以讓任一個彈性墊子202的厚度不小於中介板201的厚度(因為導線孔洞203係貫穿通過中介板201),或者,雖小於中介板201的厚度但是不小於導線孔洞203位於二個次中介板2011/2012之間具有較寬橫截面面積的部分的深度,藉以進一步確保任一導線204與其中介板201之間的整個相對應導線孔洞203都會被彈性墊子202所填滿,亦即極小化導線204中用以傳輸電流/電壓/電訊號的導體發生裸露而引發放電現象的機率。也就是說,彈性墊子202的使用便可以讓氣體無法經由導線孔洞203自中介板201的一側流通到中介板201的另一側。
In addition, the present invention can also make the thickness of any
綜上討論,藉由使用彈性墊子202及/或絕緣材料層2042,本發明不同實施例都可以確保任一導線孔洞203中都不存在可以讓氣體流通的空隙,亦即可以極小化導線204中用以傳輸的導體線2041發生裸露而引發放電現象的機率。亦即,在饋通裝置200的相對二側係分別相鄰到不同真空程度的二個空間時,藉由中介板201與彈性墊子202二者的組合,及/或藉由中介板201與絕緣材料層2042二者的組合,饋通裝置200既可以讓
導線204自某一個空間貫穿而到達另一個空間,也可以確保兩個空間持續具有其各自的真空程度。
In summary, by using the
如同習知技術的饋通裝置100,本發明所提出的饋通裝置200可以用來連接具有不同真空環境的二個不同反應室,也可以用來連接會相對運動的二個硬體裝置,像是在離子佈植機中會相對移動及/或相對轉動的位於大氣環境中的基座與位於真空環境中的靜電吸盤。顯然地,由於饋通裝置200兩側的真空程度差異,當一或多個彈性墊子202都係位於中介板201兩側中氣體壓力較高的一側時,中介板201兩邊的壓力差距會將這些彈性墊子202壓入導線孔洞203而且壓往中介板201兩側中氣體壓力較低的一側,而當一或多彈性墊子202係位於構成中介板201的兩個次中介板2011/2012之間時,中介板201兩邊的壓力差距會導致彈性墊子202形變而且將鄰近兩個次中介板2011/2012的相鄰接表面2013的部分導線孔洞203給完全填滿,並且當一或多條導線204係位於一個導線孔洞203內部時,除了此一或多條導線204與中介板201之間相互接觸擠壓的機械壓力之外,中介板201兩邊的壓力差距也可以再增強此一或多條導線204的所有絕緣材料層2042的形變,進而確保在此導線孔洞203中此一或多條導線204的所有導體線2041與中介板201之間都會被這些絕緣材料層2042給填好填滿。也就是說,即便在饋通裝置200的製造過程中,並沒有將彈性墊子202完整地放置到導線孔洞203並且填滿塞住至少部分的導線孔洞203,及/或並沒有放置好通過滿導線孔洞203的一或多導線204來填滿塞住至少部分的導線孔洞203,本發明所提出的饋通裝置200也可以利用中介板201兩側的真空程度差異,自動地讓彈性墊子202及/或絕緣材料層2042
在導線孔洞203中發生形變及/或位移,進而降低或甚至完全消除導線孔洞203中還存在有可以讓氣體自饋通裝置200一側流通到饋通裝置200另一側的任何空隙的機率。相對於習知技術的饋通裝置100需要主動使用異質焊接130來完全封住導線孔洞120(或說完全封住導線140與中介板110之間的空隙),並且在異質焊接130若出現瑕疵而存在氣體可能通過的空隙時便需要再次主動進行異質焊接來修補,本發明所提出的饋通裝置200不只結構較為簡單,較易製作,也較可能自行修補而較不需要額外的維修保養。
Like the
在不同實施例,彈性墊子202及/或絕緣材料層2042都可以是由不同的絕緣材料所製作的,不論是橡膠、塑膠、膠、矽膠或是其任意組合。本發明僅要求絕緣材料必須具有機械彈性,使得彈性墊子202可以因為中介板201兩側的壓力差而發生形變進而與中介板201與導線204二者的邊緣緊緊地貼合,進而消除任何氣體可能通過的空隙。舉例來說,邵氏硬度D小於60的聚合物,像是軟塑膠與橡膠,便適合用來提供需要的形變,特別是適合來做為任一導線204的絕緣材料層2042。當然,取決於不同饋通裝置200的具體設計以及應用範圍,像是需要的不同形變程度與不同形變範圍,邵氏硬度D不小於60的聚合物,像是中等硬度塑膠與硬塑,也可以應用在本發明不同實施例的不同彈性墊子202及/或不同絕緣材料層2042。當然,取決於饋通裝置200預計使用範圍中彈性墊子202所會接觸到的真空壓力範圍,所使用的絕緣材料必須在這樣的真空壓力範圍中不只具有機械彈性而且還不容易破裂損傷。當然,若其他性質都相等時,介電係數較高的絕緣材料比較適合,因為其可以承載較高的電壓或較大的電流而還不會破裂損耗。當然,若其他性質都相等時,較容易被機械加工到
具有與導線孔洞203相等輪廓相似大小並且具有中空通道讓導線通過的絕緣材料,及/或較容易被加工來環繞包覆住導體線2041而形成導線204的絕緣材料,便較為適合。
In different embodiments, the
在不同實施例,中介板201可以是由不同的金屬、不同的陶瓷及或不同的工程塑膠所製作的。使用金屬,像是不銹鋼、鍍鉻的鋼鐵、或是銅,來製作中介板201的理由至少有二個。第一、由於本發明使用絕緣材料所製作的彈性墊子202及/或絕緣材料層2042來充填導線孔洞203,而不需要如習知技術般使用異質焊接來填滿導線孔洞203與導線204之間的空隙,因此本發明並不限於使用陶瓷材料來製作中介板201。第二、金屬容易被機械加工,不論中介板201的具體形狀、具體尺寸與具體結構為何。舉例來說,由金屬材料所製作的兩個次中介板2011/2012可以輕易地被鑽出螺絲孔並且透過將螺絲鎖入螺絲孔來將這兩個次中介板2011/2012相互密合成為中介板201,甚至可以輕易地透過調整螺絲的鎖入程度來調整彈性墊子202被夾住在兩個次中介板2011/2012之間的程度(或者說是調整彈性墊子202怎樣填滿塞住導線孔洞203的程度)。但是,使用陶瓷及/或工程塑膠來製作中介板201也有其好處,像是在饋通裝置200的應用場合需要較能隔離電場或是較能防止放電損傷中介板201時,又或像是在饋通裝置200的應用場合需要較具有機械彈性的中介板201時。
In different embodiments, the
在不同實施例,中介板201的具體輪廓、具體尺寸與具體結構都可以視實際需要調整,導線孔洞203的數量、導線孔洞203的數量、以及導線孔洞203在中介板201垂直於導線孔洞203的橫截面上的分布方
式也都可以視實際需要調整,本發明並不需要限制這些細節。舉例來說,多數個導線孔洞203可以是均勻地分布在中介板201的橫截面上,也可以是集中在中介板201的橫截面的中間。舉例來說,中介板201垂直於導線孔洞203的橫截面可以是正方形、長方形、四邊形、橢圓形、圓形或是其它形狀。舉例來說,任一個導線孔洞203的橫截面可以是近似於使用商業化產品的導線204的橫截面。
In different embodiments, the specific outline, specific size and specific structure of the
在不同實施例,任一條導線204都是用絕緣材料包覆用以傳遞電流的導體線2041(像是用氧化鋁套管來環繞包圍可以傳遞電流的銅線),藉此避免導體線2041裸露發生放電或是預防導體線2041與中介板201相互接觸發生電流短路。另外,進一步降低放電現象發生的機率,像是為了減少導線在真空壓力介於一毫托到一大氣壓之間的環境中引發放電現象的機率,任一條導線或可以是麻花線(twisted line,花線)也或可以是單心線(single-core line),因為這些可以同時具有較低的洩漏率(leak rate)並且不容易因為受到壓力而斷裂。
In different embodiments, any
綜上所述,相較於習知技術的饋通裝置100,本發明所提出的饋通裝置200可以更有效地阻絕氣體通過,亦即本發明所提出的饋通裝置200更可以保持住其任何一側的真空程度。因此,在真空環境中發生放電現象的機率可以顯著地降低,即便發生放電現象時也可以顯著地降低其強度。舉例來說,在離子佈植機中由基座經由導線傳輸往靜電夾具的電流的電壓有時會在1~10KV之間,此時若因為氣體洩漏而導致靜電夾具附近的氣體壓力約在1托(torr)到1毫托之間,若導線204中傳導電流的金屬線有任何部分裸露,便容易發生放電現象。但是,由於本發明所提出的饋通裝
置200可以較習知技術更有效率地防止氣體洩漏,只要一開始能夠將靜電夾具附近空間的真空程度降低到低於1毫托,本發明便可以在離子佈植機運作期間有效地防止放電現象的發生。
To sum up, compared with the feed-through
顯然地,依照上面實施例中的描述,本發明可能有許多的修正與差異。因此需在其附加的權利請求項的範圍內加以理解,除上述詳細描述外,本發明還可以廣泛地在其他的實施例中施行。上述僅為本發明的較佳實施例而已,並非用以限定本發明的申請專利範圍;凡其它未脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾,均應包括在下述申請專利範圍內。 Obviously, the present invention may have many modifications and differences according to the description of the above embodiments. Therefore, it should be understood that within the scope of the appended claims, the present invention can be widely implemented in other embodiments in addition to the above detailed description. The above are only preferred embodiments of the present invention, and are not intended to limit the scope of the patent application of the present invention; all other equivalent changes or modifications completed without departing from the spirit disclosed by the present invention shall be included in the following patent applications. within the range.
200:饋通裝置200:Feedthrough device
201:中介板201:Intermediate board
202:彈性墊子202:Elastic cushion
203:導線孔洞203: Wire hole
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US3605076A (en) * | 1969-08-21 | 1971-09-14 | Us Terminals Inc | Hermetically sealed terminal construction |
US6156978A (en) * | 1994-07-20 | 2000-12-05 | Raytheon Company | Electrical feedthrough and its preparation |
CN105143942A (en) * | 2013-03-13 | 2015-12-09 | 3M创新有限公司 | Sealing tube for cable entry port |
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- 2020-05-20 TW TW109116800A patent/TWI824150B/en active
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