(57)【要約】【課題】真空装置に用いられる電気フィードスルーの小型化および低コスト化を図ることができる。【解決手段】電気フィードスルー３３は、真空装置の真空側と大気側との間で真空封止しつつ電気的信号を授受するためのものであって、パッド３３４ｅ、３３４ｆ、および、パッド３３４ｅ、３３４ｆを貫通するように形成された貫通ビア３３０を有するプリント基板３３６と、接続ピン２０１ａを有し、この接続ピン２０１ａがパッド３３４ｅ、３３４ｆにハンダ付けされてプリント基板３３６上に面実装されているコネクタ２００とを備える。貫通ビア３３０は接続ピン２０１ａがハンダ付けされることによって封止される。そのため、汎用のコネクタ２００を用いることができるとともに、貫通ビア３３０はパッド領域に形成されるため、低コスト化および小型化を図ることができる。【選択図】図４
2014011120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空装置の真空側と大気側との間で真空封止しつつ電気的信号を授受するための電気フィードスルーであって、
パッド、および前記パッドを貫通するように形成された貫通ビアを有するプリント基板と、
基板接続部を有し、この基板接続部が前記パッドにハンダ付けされて前記プリント基板上に面実装されている面実装部品とを備えることを特徴とする電気フィードスルー。
【請求項２】
請求項１に記載の電気フィードスルーにおいて、
前記パッドに前記貫通ビアが複数設けられていることを特徴とする電気フィードスルー。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気フィードスルーにおいて、
一方の実装面には、前記面実装部品として、真空側の電気配線用のコネクタがハンダ付けされ、他方の実装面には、前記面実装部品として、大気側の電気配線用のコネクタがハンダ付けされ、前記真空側のコネクタと前記大気側のコネクタが前記貫通ビアを介して電気的に接続されていることを特徴とする電気フィードスルー。
【請求項４】
請求項３に記載の電気フィードスルーと、
少なくともロータを回転するモータを有し、真空処理室を真空引きするポンプユニットと、
前記ポンプユニットに一体に接続され、前記モータを駆動制御するモータ駆動回路を有する電源ユニットとを備え、
前記電気フィードスルーに実装された前記真空側のコネクタは前記モータに接続され、かつ、前記大気側のコネクタは前記モータ駆動回路に接続され、
前記真空側および前記大気側のコネクタは、それらの少なくとも一方の基板接続部が前記パッドにハンダ付けされ、前記貫通ビアを介して電気的に接続されていることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気フィードスルーに用いられるプリント基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空装置の電気フィードスルー、その電気フィードスルーを備えた真空ポンプ、および、電気フィードスルーに用いられるプリント基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置等の真空排気に用いられるターボ分子ポンプは、ポンプ本体とそのポンプ本体を制御する制御ユニットとからなる。一般的に、ポンプ本体は装置の真空チャンバに固定され、制御ユニットは真空チャンバから離れた場所に設置され、ポンプ本体と制御ユニットとの間はケーブルとコネクタプラグ機構とで接続される。また、ケーブルを用いることなく、ポンプ本体と制御ユニットとをコネクタプラグ機構で直接接続する一体型のターボ分子ポンプも知られている。
【０００３】
ところで、一体型のターボ分子ポンプにおいては、従来の真空用途専用のコネクタを用いると、体積的に不利であると共に、コスト高であるという問題がある。そのため、専用コネクタを用いる代わりに、回路基板の表裏両面に汎用のコネクタを実装し、その回路基板を真空ポンプに固定する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１７２８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、プリント基板は真空側と大気側とを遮断する部材として機能する必要があるため、ビアの一方の側を覆うように絶縁層を形成し、その絶縁層内に配線パターンを階段状に形成することで、真空側と大気側とがビアで直接連通されないような工夫を施している。このように、回路基板が特殊な構造を有しているため、低コスト化の阻害要因となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、真空装置の真空側と大気側との間で真空封止しつつ電気的信号を授受するための電気フィードスルーであって、パッド、およびパッドを貫通するように形成された貫通ビアを有するプリント基板と、基板接続部を有し、この基板接続部がパッドにハンダ付けされてプリント基板上に面実装されている面実装部品とを備えることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の電気フィードスルーにおいて、パッドに貫通ビアが複数設けられていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の電気フィードスルーにおいて、一方の実装面には、面実装部品として、真空側の電気配線用のコネクタがハンダ付けされ、他方の実装面には、面実装部品として、大気側の電気配線用のコネクタがハンダ付けされ、真空側のコネクタと大気側のコネクタが貫通ビアを介して電気的に接続されていることを特徴とする。
請求項４の発明に係る真空ポンプは、請求項３に記載の電気フィードスルーと、少なくともロータを回転するモータを有し、真空処理室を真空引きするポンプユニットと、ポンプユニットに一体に接続され、モータを駆動制御するモータ駆動回路を有する電源ユニットとを備え、電気フィードスルーに実装された真空側のコネクタはモータに接続され、かつ、大気側のコネクタはモータ駆動回路に接続され、真空側および大気側のコネクタは、それらの少なくとも一方の基板接続部がパッドにハンダ付けされ、貫通ビアを介して電気的に接続されていることを特徴とする。
請求項５の発明に係るプリント基板は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気フィードスルーに用いられるプリント基板であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、真空装置に用いられる電気フィードスルーの小型化および低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】真空装置に取り付けられた一体型ターボ分子ポンプを示す図である。
【図２】ポンプユニット２と電源ユニット３との接続構造を説明する図である。
【図３】プリント基板３３６の詳細を示す図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図５】真空チャンバの電気フィードスルーを示す図である。
【図６】他の接続例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図を参照して本考案によるターボ分子ポンプの実施の形態について説明する。図１は、真空装置に取り付けられた一体型ターボ分子ポンプを示す図である。図１に示すように、本実施の形態のターボ分子ポンプ１はポンプユニット２と電源ユニット３から成る。電源ユニット３は、ポンプユニット２のベース部２０の側面に設けられた固定部２０ａに取り付けられている。ターボ分子ポンプ１は、ポンプユニット２に設けられた吸気口フランジ５を半導体製造装置等の真空装置７の真空チャンバに固定することにより、真空装置７に取り付けられる。ポンプユニット２の排気ポート２１にはバックポンプが接続される。
【００１０】
図２は、ポンプユニット２と電源ユニット３との接続構造を説明する図である。図２では、電源ユニット３、および電源ユニット３とポンプユニット２との接続部分を断面で示した。電源ユニット３はポンプユニット２を駆動制御するものであり、ターボ分子ポンプのロータを回転するモータを制御するモータ制御部や、モータ制御に必要なセンサ信号を処理するセンサ回路部などを備えている。また、磁気軸受式のターボポンプであれば、さらに軸受制御部や軸受センサのセンサ回路部なども備えている。
【００１１】
３０は電源ユニット３のケーシングであり、ベース部２０の固定部２０ａにボルト固定されている。ケーシング３０と固定部２０ａとの間にはシール部材２０２が設けられている。ケーシング３０の内部には、電子部品（図示を省略）が実装された基板３１ａ，３１ｂが設けられている。また、ポンプユニット２のベース部２０には、固定部２０ａに形成された開口２０３を塞ぐようにプリント基板３３６が固定されている。
【００１２】
プリント基板３３６と固定部２０ａとの間にはシール部材２０１が設けられている。ポンプ内が真空状態にある場合には、プリント基板３３６の図示右側の空間は真空状態となっており、プリント基板３３６の図示左側のケーシング３０内は大気圧状態となっている。すなわち、本実施の形態の電気フィードスルー３３は、プリント基板３３６にコネクタ等の回路部品が実装したものであって、真空側と大気側との間の電気的接続を行う機能を有する。プリント基板３３６には、例えば、ガラス布エポキシ基板が用いられる。
【００１３】
図２に示す例では、プリント基板３３６の真空側の面にはコネクタ２００が実装され、大気側の面にはコネクタ３４ａ，３４ｂが実装されている。コネクタ３４ａはリード線によってコネクタ３２ａに接続されており、コネクタ３４ｂはリード線によってコネクタ３２ｂに接続されている。後述するように、コネクタ２００とコネクタ３４ａ，３４ｂとは、プリント基板３３６の形成された配線部材（貫通ビア、配線パターン）によって電気的に接続されている。
【００１４】
図３は、電気フィードスルー３３を説明する図である。図３（ａ）は電気フィードスルー３３のケーシング３０側を示す図であり、図３（ｂ）は電気フィードスルー３３のベース部２０側を示す図である。また、図４は図３（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１５】
プリント基板３３６は表面実装型のプリント基板であり、図３（ａ）に示すように、複数の貫通ビア３３０が形成されている。図３（ａ）に示す例では、６つの配線パターン３３１ａ〜３３１ｆが形成されていて、各配線パターン３３１ａ〜３３１ｆを貫通するように６つの貫通ビア３３０がそれぞれ形成されている。コネクタ３４ａの接続ピン３４０，３４１は、対応する配線パターン３３１ｃ、３３１ｄに設けられたパッド（不図示）にそれぞれ接続されている。コネクタ３４ｂの接続ピン３４２，３４３は、対応する配線パターン３３１ｅ、３３１ｆにそれぞれ接続されている。
【００１６】
一方、図３（ｂ）に示すように、プリント基板３３６の真空側（ベース部２０側）の面には、リング状の銅パターン３３３が形成されている。この銅パターン３３３は、図２に示したシール部材２０１が接触するシール面として機能するものである。銅パターン３３３で囲まれた内側の領域には、回路部品を実装するためのパッド（ランドとも呼ばれる）３３４ａ〜３３４ｆが銅パターンにより形成されている。配線パターン３３１ａを貫通している貫通ビア３３０はパッド３３４ａを貫通している。同様に配線パターン３３１ｂ〜３３１ｆを貫通している貫通ビア３３０は、対応するパッド３３４ｂ〜３３４ｆをそれぞれ貫通している。コネクタ２００には６つの端子２０１が設けられており、各端子２０１の基板接続部である接続ピン２０１ａは、対応するパッド３３４ａ〜３３４ｆにハンダ付けされている。
【００１７】
図４のＡ−Ａ断面図に示すように、コネクタ２００は汎用品であり、絶縁性の樹脂で形成されたハウジング２０２と端子２０１とを備えた一般的な構成を有している。貫通ビア３３０は、プリント基板３３６の貫通孔を形成してその内周面に銅メッキを施したものであって、プリント基板３３６の表裏面に形成された銅パターンを互いに接続している。本実施の形態では、上述したように貫通ビア３３０はパッド３３４ａ〜３３４ｆを貫通するように配置されている。コネクタ２００をプリント基板３３６に実装する場合には、図４に示すように、パッド３３４ａ〜３３４ｆの貫通ビア３３０の開口がコネクタ２００の接続ピン２０１ａによって塞がれるように、リフローハンダ付けにより接続される。その結果、貫通ビア３３０は接続ピン２０１ａおよびハンダ３３５によって遮蔽され、真空側（ポンプユニット側）の気密が保持される。
【００１８】
電気フィードスルー３３は、真空装置の真空側と大気側との間で真空封止しつつ電気的信号を授受する。この電気フィードスルー３３は、パッド、およびパッドを貫通するように形成された貫通ビアを有するプリント基板３３６を有する。例えば、プリント基板の一方の実装面、すなわち真空側の面のパッドには、ポンプユニットのモータへの給電線用のコネクタがハンダ付けされ、大気側の実装面には、電源ユニットのモータ駆動回路用のコネクタがハンダ付けされる。
【００１９】
図３に示す例では、真空側のコネクタ２００の接続ピン２０１ａは貫通ビア３３０が形成されたパッド３３４ａ〜３３４ｆにハンダ付けされ、大気側のコネクタ３４ａ，３４ｂの接続ピン３４０〜３４３は、貫通ビア３３０に接続された配線パターン上に形成されたパッドにハンダ付けされている。例えば、図６に示すように、貫通ビア３３０の真空側および大気側の両方にパッドを設け、それらにコネクタ２１０，２１１の接続ピンをハンダ付けするようにしても良い。
【００２０】
なお、図３では、真空側に６ピンのコネクタ２００を設け、大気側に２ピンのコネクタ３４ａ，３４ｂを設けているが、大気側にも６ピンのコネクタを儲けるようにしても良い。そのような構成とすることにより、パッドからパターンを引き回す処理を省略することができ、プリント基板３３６をより小型にすることができる。
【００２１】
上述した例では、一つのパッドに設けられる貫通ビア３３０の数を６としているが、これに限らず、電流の大きさに応じて貫通ビア３３０の数を適宜設定すれば良い。ターボ分子ポンプの場合、モータや電磁石に電力を供給する動力系と、センサ等との接続に用いられる信号系の配線がある。そこで、動力系の場合には貫通ビア３３０の数を多くし、信号系の場合には数を少なくして、基板面積が不必要に大きくなるのを避けるようにする。
【００２２】
上述した実施形態では、ターボ分子ポンプの電気フィードスルーを例に説明したが、本発明の電気フィードスルーはターボ分子ポンプに限らず、質量分析装置等の様々な真空装置の電気フィードスルーとして適用することができる。図５は、真空チャンバの電気フィードスルーとして用いた場合の一例を示したものである。
【００２３】
７０は真空チャンバの壁部であり、電気フィードスルー３３に設けられたプリント基板３３６は、壁部７０の開口７００を塞ぐように取り付けられている。壁部７０とプリント基板３３６との間はシール部材７０１によって密閉されている。プリント基板３３６は、固定フランジ７３をボルト７４により壁部７０に固定することで、固定フランジ７３と壁部７０との間に挟持される。プリント基板３３６には回路部品として、圧力センサ７１と、圧力センサ７１の信号を真空チャンバ外へ引き出すためのコネクタ７２が実装されている。圧力センサ７１はプリント基板３３６の真空チャンバ側の面に実装され、コネクタ７２はプリント基板３３６の大気側の面に実装されている。
【００２４】
圧力センサ７１の接続ピン７１１は、それによって貫通ビア３３０ａ，３３０ｂを塞がれるようにパッド３３４にハンダ付けされている。一方、コネクタ７２に関しては、一方の接続ピン７２１は貫通ビア３３０ａを塞ぐようにハンダ付けされているが、他方の接続ピン７２２は、貫通ビア３３０ｂに接続している配線パターンに設けられたパッド上にハンダ付けされている。
【００２５】
上述したように、本実施の形態の電気フィードスルー３３は、真空装置の真空側と大気側との間で真空封止しつつ電気的信号を授受するための電気フィードスルーであって、パッド３３４ａ〜３３４ｆ、および、パッド３３４ａ〜３３４ｆを貫通するように形成された貫通ビア３３０を有するプリント基板３３６と、基板接続部である接続ピン２０１ａを有し、この接続ピン２０１ａがパッド３３４ａ〜３３４ｆにハンダ付けされてプリント基板３３６上に面実装されている面実装部品であるコネクタ２００とを備える。
【００２６】
このように、本実施の形態では、接続ピン２０１ａをパッド３３４ａ〜３３４ｆにハンダ付けすることにより、貫通ビア３３０は封止される。貫通ビア３３０内にはハンダの一部が入り込む。また、電気フィードスルー３３は、上述のように一般的なプリント基板３３６と汎用のコネクタを用いて構成しているので、低コスト化を図ることができる。貫通ビア３３０はパッドに形成されるため、貫通ビア用の配置スペースを必要とせず、小型化が図れる。
【００２７】
なお、パッド３３４ａ〜３３４ｆに複数の貫通ビア３３０を形成することで、電流値の大きなラインの接続にも対応することができる。
【００２８】
さらに、本実施の形態の電気フィードスルー３３は、上述したターボ分子ポンプのようにポンプユニットと電源ユニットとが一体となった真空ポンプに適用することができるとともに、質量分析装置や真空チャンバなど種々の真空装置の電気フィールドスルーとして用いることができる。
【００２９】
なお、以上の説明はあくまでも一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、図３に示す例では、貫通ビア３３０が形成されたパッド３３４ａ〜３３４ｆを真空側に設けたが、大気側に設けても構わない。その場合には、大気側の面に実装された回路部品の基板接続部によって貫通ビア３３０を塞ぐようにする。
【符号の説明】
【００３０】
１：ターボ分子ポンプ、２：ポンプユニット、３：電源ユニット、３３：電気フィードスルー、３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，７２，２００，２１０，２１１：コネクタ、７０：壁部、７１：圧力センサ、２０１ａ，２１０ａ，２１１ａ，３４０〜３４３，７１１，７２１，７２２：接続ピン、３３０，３３０ａ，３３０ｂ：貫通ビア、３３４，３３４ａ〜３３４ｆ：パッド、３３５：ハンダ、３３６：プリント基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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