電導體的襯套的制作方法

專利名稱：電導體的襯套的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電導體的襯套，所述電導體穿過用于分隔兩個區域的壁(wall)，其中所述導體延伸穿過在所述壁中的通道，且與所述壁相隔一段距離。
背景技術：
首先介紹的是，本發明涉及任何一種襯套，但是本文重點介紹一種襯套，所述襯套穿過用于分隔兩個區域的壁。根據經驗，已知氣密密封的玻璃金屬襯套。這種類型的襯套可用于以下場合:例如，電信號或電能量通過接觸件被饋送穿過分隔物的場合，其中分隔物用于分隔兩個區域。分隔物在廣義上可理解為壁、擋板、邊界或諸如此類。這種類型的壁或分隔物通常用于在問題區域與其他區域之間劃定界限，以使任何媒介、場或溫度不能從第一區域直接進入第二區域。以分隔兩種氣體區域為例，在這種情況下，通常感興趣的是相對于大氣壓強來分隔具有不同的氣壓或真空度的區域。這可同樣應用于液體、固體(諸如灰塵、粉末、顆粒、任何類型的散裝固體等)、電場或磁場、溫度等等。在每種情況下,將電信號或電能量饋通(feed-through)穿過分隔物要求襯套具有非常特殊的密封性，以防止在二種區域之間發生非期望的媒介交換。如果壁是電導體，則對襯套有進一步要求，即襯套必須與壁電絕緣。為了這個目的，根據經驗已知各種可能的方法，諸如鑄造或粘合，或使用由諸如橡膠的彈性材料制成的壓入密封件，等等。金屬接觸引腳通常用作用于穿過壁的饋通的電導體，所述引腳延伸穿過壁且被密封以與壁絕緣。這種類型的接觸引腳可通過諸如環氧樹脂的可塑性塑料被壓入塑料中或鑄造在金屬襯套中。如果襯套是氣密密封的，例如，以使得在兩個區域之間不會發生氣體交換，則這對絕緣性有很高的要求。在這種類型的情況下，襯套必須是耐壓密封的；或者存在其它要求，需要將腐蝕介質與其它介質有效地隔開。根據多年來的經驗，已經有人采用玻璃金屬襯套；在所述玻璃金屬襯套中，通過將玻璃熔化在壁中的通道來同時固定和密封電接觸件。在該制作過程中，玻璃在高溫下軟化，以使其可以用于澆注，從而填滿接觸引腳和分隔物之間的空隙。在冷卻之后，可實現很好的密封。經驗表明，關于已知的襯套或密封，可以區分所謂的“匹配的”密封和“不匹配的”密封。對于匹配的密封，可采用熱膨脹系數相同或略微不同的材料。這導致的事實是，在冷卻之后，玻璃金屬密封不存在或幾乎不存在內部張力。在這種情況下，可對金屬和玻璃之間的界面進行粘合，以進行所述固定和密封操作。應當注意到，相應的界面能量才能產生足夠的粘附力。如有必要，則需要諸如通過涂覆來處理與表面張力/界面能量相關的金屬表面。對于不匹配的密封，會出現具有不同熱膨脹系數的材料。這導致的事實是，除了純粘附力，還可利用與密封相關的內張力，其中應當小心的是，所使用的材料應當能夠經受所出現的張力。
在最廣泛多樣的實施例中，玻璃金屬襯套可從市場上獲得。接觸引腳通常通過玻璃絕緣體被設置于或固定于金屬外殼中。因此，這可以是具有金屬凸緣的襯套，所述襯套通過焊接、螺絲接合、環形密封圈或其它適合的方法被安裝于分隔物中。接觸點具有常規配置的功能，例如它們可以是插頭的接觸點。然后，可使用適合的插座來進行進一步接觸。可以想象，還可提供使用焊接或鍛接的接觸點，然后諸如絞合電纜或另一種連接電線的連續導體可通過焊接或鍛接施加在接觸點上。經驗表明，類似地，導線可夾接在或壓接在接觸引腳上。對于相關的現有技術，請參考DE 963806A，其公開了一種用于使電流在放電管中饋通的真空密封熔絲。其中所提供的分隔物至少部分由金屬構成，電連接器通過插入玻璃被直接連接至襯套或套筒形的金屬體。US 4，029，897公開了一種氣密性玻璃密封件，其通過使用特殊的密封結構來分隔導電組件。還可參考US 4, 841, 101以及DE 10117976A1。已知的現有技術在一些方面存在問題。有關這些問題，羅列如下:在匹配的密封的情況下，用于襯套的接觸件必須由具有足夠適合的熱膨脹系數的材料制成。這種類型的材料通常不能焊接，或只能較差地焊接。這通常涉及鈦、鎢、鑰或正鐵化合物。只有在對表面進行預處理之后，諸如施加一層較薄的金或銀接觸層，這種類型的材料才能通過焊接被連接至傳統的導線。使用傳統的接觸引腳通常需要較大的安裝空間，以安裝穿過相應的壁的襯套。特別當使用連接插頭時，因為連接插頭是具有較大尺寸的細長組件，因此安裝空間會再次擴大至較大的程度。在進行焊接或鍛接連接時也需要較大的安裝空間，這是因為焊接點或鍛接點通常設于襯套之外。此外，不利的是，在已知焊接和鍛接連接的情況下，機械負荷，例如沖擊或振動、或者張力或壓力負荷，可損壞這些焊接和鍛接連接。在這個方面，有必要機械固定接觸點或者減輕對導體的應力，以使安裝空間再次擴大，特別是相應的組件會擴大。經驗表明，已知的襯套的另一個缺點是，接觸點分開接觸在襯套的兩側上。在這個方面，由于使用不同的或相同的連接技術的至少兩個連接點之間串聯連接，所以增加了出錯的可能性。此外，經驗表明，已知的插頭連接容易出錯且比較昂貴，這是因為只有采用特別的設計方法，才能長久保證接觸點在插入時的安全性。當接觸引腳和電導體采用不同的材料時，還存在以下危險:由于賽貝克效應，會引入熱電壓，而熱電壓會反過來影響電信號。最后，不利的是，當使用不同的材料時，這些材料由于電化序容易腐蝕。會產生接觸電阻。此外，還存在密封件可能被損壞的危險。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種電導體的襯套，所述電導體穿過用于分隔兩個區域的壁，這可消除或至少大大減少前述的缺點。所述襯套的長度設計得盡可能短，其中一方面必須保證氣密密封，另一方面必須保證良好的電接觸。在足夠的機械穩定性的情況下，襯套在設計上是簡單的且可廉價生產。
本發明的前述的目的可通過如權利要求1所述的特征來實現。據此，通用的襯套的特征在于，與通道電絕緣的且氣密密封的套管優選為大體共軸地延伸穿過通道；電導體延伸穿過套管，且以氣密密封的方式被包含在套管中，優選為以集成的方式被包含在套管中。可以認識到，有利的是，穿過用于分隔兩個區域的壁的電導體的襯套可以通過以下方式非常簡單地實現:襯套所需的通道被設置成具有相對于壁密封的套管。基本上，雖然環繞組件的套管可以是任何材料，但是稍后會討論如何優選地選擇套管的材料。基本上，套管如何延伸穿過通道因而穿過壁，這并不重要。如果假設所使用的套管材料是絕緣體，則套管和壁之間的密封只需設計成氣密密封。如果套管是導電材料，則有必要將套管配置成在通道中相對于壁的材料電絕緣。此外，氣密密封效應是必要的。電導體可通過類似的特別密封的方式延伸穿過套管，其中電導體最好被設置成集成包含在套管中。換句話說，電導體可集成包含在套管中；套管包含在壁的通道中，且最好相對于壁電絕緣；且在套管和壁之間存在氣密密封效應。配置套管和雙重包含可通過簡單的方法建立穿過用于分隔不同區域的壁的有效的襯套，雙重包含即一方面電導體包含在套管中、另一方面套管包含在通道中。優選地，套管相對于通道的密封可設計成密封裝置，諸如塑料。可以想象，類似地，密封件可設計成玻璃化物(vitrification)的形式，這是因為玻璃化物本身在現有技術中是眾所周知的。因此，密封件可設計成氣密密封，特別是密封件可在前面引用的套管和壁的材料之間形成氣密密封效應。套管可由大多數不同的材料構成，優選為金屬。套管可以是導電材料。優選地，套管由與電導體相同的或相似的材料構成。例如，套管可由鐵鎳合金制成。關于套管相對于壁的密封件，可以想象密封件的材料具有與套管大致相同的熱膨脹系數。這些方法可抑制在襯套中的張力。在更特別的優選實施例中，套管相對于壁的密封件具有比壁的材料更低的熱膨脹系數。如果壁至少部分環繞密封件，且如果在冷卻期間壁由于具有更大的收縮率而在密封件上適當地收縮，則這種類型的實施例具有很大優勢。因此，由于在諸如由玻璃制成的密封件上產生外部張力，所以密封件的耐壓性增強，這可再次擴大應用范圍。電導體可被設計成絞合電線，諸如絞合銅線。在考慮到與襯套中的材料匹配的適合的材料的情況下，可實現任何其它電導體。優選地，電導體包含在套管中，優選為通過軟焊或硬焊穿過套管的整個長度。這樣做的優點是，可實現電導體與導電套管之間的內部接觸，反過來可能實現套管在連接側的進一步接觸。特別有利的是，壁是傳感器(優選為感應位置傳感器)的外殼的一部分。因此，電導體優選為傳感器的線圈電線，一個或多個線圈與連接電纜成電接觸。連接電線被焊接到套管的連接側的端部、套管和/或電導體、或線圈電線。進行插入連接還是其它電連接并不受限制。為了實現更持久的(far-reaching)穩定性,優選地,在傳感器外殼的連接側區域中可填滿密封化合物，該密封化合物圍繞電導體或套管與連接電纜之間的接觸部分。通過這些方法，一方面可實現更持久的密封性，另一方面可實現機械穩定性。通過本說明書的內容，將套管特別構造成中空的管狀接觸部，本發明的襯套比已證實的且已記錄的現有技術更有優勢。所述套管通過絕緣材料被固定在壁的通道中，電導體延伸穿過套管。通過諸如焊接的集成連接可將電導體固定在套管中，其中套管再次設置在壁的通道中。如上所述，密封裝置或玻璃化物可設置在套管和壁的通道之間，其中密封裝置可以是環氧樹脂。玻璃化物可帶來很大的優勢，即通過這種裝置，可在壓強差為Ibar (巴)的情況下實現高達10_9mbarXl/s的真空密封。最后，玻璃化物可產生氣密密封。因為套管可由與電導體相同的材料構成，電導體可以極好的方式即饋通穿過套管的方式被連接至套管，且通過與套管的內部軟焊或硬焊而集成連接至套管的內部。可以想象，適當地選擇電導體和套管的材料和尺寸，要使在焊接期間焊接點準確地焊在套管中，且套管的內部由于發生毛細管效應而被完全填充。通過本發明，接觸點，在這種情況下是焊接點因而是真實的接觸的點，不是設于套管之外而是設于套管之內。因此，在套管內的接觸點很好地受到保護，且主要位于氣密密封的或密封的區域中。這也是很大的優勢。通過本發明，襯套可構造成緊湊的或較短的結構，通過這種方法，可產生非常不同的應用條件。例如，這可應用于植入裝置的醫療技術、與微型傳感器有關的傳感器技術、還有航空技術中，在這些技術中需要緊湊的且質量特別輕的組件。由于應用的多樣性，因此不可能對應用的可能性給出確定的列表。在這一點上，再次特別強調的是，在套管內的焊接可產生電接觸、機械連接、以及除這些之外的氣密密封。還可通過接觸點來減小應力。此外，在不需要額外的設計措施的情況下，可將導體簡單地鑄造在套管之內。本發明的襯套特別是在高真空下的永久真空密封的襯套具有很多優點。可實現壓力可靠的襯套，尤其是用于在不同區域中的一個區域中的腐蝕介質的襯套。可實現在所要植入的裝置中的襯套，諸如在醫療技術中的人工起搏器中的襯套。本發明的襯套的優點還存在于傳感器技術中，特別是在艱苦的環境條件下的密封和耐溫傳感器。相應地，可配置用于航空技術的傳感器和致動器。也可在半導體技術中實現相應的襯套，例如在半導體生產機器中的超干凈真空的情況下。可實現在l(T9mbar X 1/s [delta p=l bar]下的氣密密封,其中只有單側接觸是必要的。單個接觸點可設置在受保護的氣密密封的區域中。由此，在外部區域中同時出現緊湊的設計，這可特別用于傳感器和醫療技術中。通過本發明，可減輕對電導體或電纜的應力。優選地，現在存在設計和開發本發明的內容的各種可能性。因此，一方面可參考權利要求1的從屬權利要求，另一方面可結合附圖參考下面的對本發明的優選實施例的說明。除了將結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，還將對關于本發明內容的普遍的優選實施例和開發進行說明。


在附圖中，圖1所示為本發明的第一實施例中的襯套的部分剖面圖；以及圖2所示為本發明的第二實施例中的在感應位置傳感器中的襯套。
具體實施例方式圖1所示為本發明的特別實施例中的襯套I的部分剖面圖，其中襯套I設于用于分隔二種區域2、3的壁4中，即所述襯套I饋通穿過壁4。更確切地說，由導電材料制成的套管7延伸穿過位于壁4中的通道6，其中套管7被配置成氣密密封且相對于壁4電絕緣。位于套管7和壁4之間的絕緣物是玻璃化物8。玻璃化物8作用在壁4和套管7之間。由于玻璃化物8，套管7的位置被固定且相對于壁4的材料電密封。電導體5在套管7中延伸，其中所述導體通過硬焊或軟焊在套管7中與套管7的內壁集成連接。因此，可實現電導體5在套管7中的內部接觸。電導體5可以是絞合電纜而作為連接電纜11的組件。在這一點上，應當注意的是，電導體還可以是電學/電子組件的所謂的引腳或連接電線，諸如二極管、電阻器或其它功能元件的連接電線。在連接側，電纜芯10的絞合電線5通過焊接連接到套管7。連接側區域被密封化合物12密封，這可同時產生額外的具有機械穩定性的密封。同時，可減輕對連接電纜的應力，并且同時保護接觸點不受環境影響。圖2所示為本發明的另一個實施例中的感應位置傳感器所使用的襯套I。通過本發明的襯套1，在線圈13和連接電纜11之間會產生接觸。傳感器外殼14表示在不同區域之間的壁，它由諸如不銹鋼的金屬構成。它包括線圈13。保護蓋15保護線圈13在其端面上不受環境影響。線圈電線16饋通穿過套管7，且通過軟焊料(solder) 9被焊接至套管7的內部。在另一端，連接電纜11的連接絞合電線17從外面被焊接至套管7。在傳感器外殼14中的后部區域被密封化合物18填充，密封化合物18 —方面圍繞套管7的后部區域，另一方面圍繞連接絞合電線17的在接觸區域之外的部分。可以看出，這個實施例的優點在于，可實現襯套的極其短的且緊湊的設計，并且因而實現傳感器的極其短的且緊湊的設計。同時，因為在傳感器的后側的電纜套管處的密封性能實際上會逐漸減弱，所以媒介可能穿透進入傳感器中，但是仍可保護線圈13不受媒介的影響。前述的實施例表明，根據前述的實施例，即通過使用本發明提供的襯套以及密封和接觸方法，傳感器可足夠好地在測量側和連接側實現密封。關于本發明的襯套的其它優選實施例，為了避免重復，請參考本說明書的概要部分以及所附的權利要求書。最后，應當明確的是，本發明的襯套的前述的實施例僅僅作為權利要求書的論據；但是，權利要求書并不局限于這些實施例。參考標記列表I 襯套2 區域
3 區域4 壁5電導體6 通道7 套管8玻璃化物9硬/軟焊料10電纜芯11連接電纜12密封化合物13 線圈14傳感器外殼15保護蓋16線圈電線17連接絞合電線18密封化合物
權利要求
1.一種電導體的襯套，所述電導體穿過分隔兩個區域的壁，其中所述導體延伸穿過在所述壁中的通道，且與所述壁相隔一段距離； 其特征在于，與所述通道電絕緣的且氣密密封的套管優選為大體共軸地延伸穿過所述通道；并且所述電導體延伸穿過所述套管，且以氣密密封的方式被包含在所述套管中，優選為以集成的方式被包含在所述套管中。
2.如權利要求1所述的襯套，其特征在于，所述套管與所述通道之間的密封件是密封化合物，諸如塑料或玻璃化物。
3.如權利要求1或2所述的襯套，其特征在于，所述套管由金屬構成，優選為與所述電導體相同的金屬。
4.如權利要求1至3中任一項權利要求所述的襯套，其特征在于，所述套管由鐵鎳合金制成。
5.如權利要求1至4中任一項權利要求所述的襯套，其特征在于，所述套管與所述壁之間的密封件具有與所述套管大體相同的熱膨脹系數。
6.如權利要求1至4中任一項權利要求所述的襯套，其特征在于，所述套管與所述壁之間的密封件具有比所述壁的材料更低的熱膨脹系數。
7.如權利要求1至6中任一項權利要求所述的襯套，其特征在于，所述電導體被設計成絞合電線，優選為絞合銅線。
8.如權利要求1至7中任一項權利要求所述的襯套，其特征在于，所述電導體通過軟焊或硬焊被包含在所述套管中，優選為穿過所述套管的整個長度。
9.如權利要求1至8中任一項權利要求所述的襯套，其特征在于，所述壁是傳感器優選為感應位置傳感器的外殼的一部分；并且所述電導體優選為所述傳感器的線圈電線，用于使一個或多個線圈與連接電纜電接觸；其中連接電線被焊接到所述套管的連接側的端部、所述套管和/或所述電導體、或線圈電線。
10.如權利要求1至9中任一項權利要求所述的襯套，其特征在于，在連接側區域中，優選為在所述傳感器外殼中，密封化合物被設置成至少部分特別地填充在所述傳感器外殼中；其中所述密封化合物圍繞任何功能元件，特別是所述電導體或所述套管與所述連接電纜之間的接觸部分，從而實現更持久的密封性和穩定性。
全文摘要
一種電導體的襯套，所述電導體穿過用于分隔二個區域的壁，其中所述導體延伸穿過在所述壁中的通道，且與所述壁相隔一段距離；其特征在于，與所述通道電絕緣的且氣密密封的套管最好大體共軸地延伸穿過所述通道；所述電導體延伸穿過所述套管，且以氣密密封的方式被包含在所述套管中，優選為以集成的方式被包含在所述套管中。
文檔編號H02G15/013GK103109428SQ201180029138
公開日2013年5月15日 申請日期2011年3月29日 優先權日2010年4月15日
發明者A·梅爾哈默, R·霍寧克卡 申請人:微-埃普西龍測量技術有限兩合公司