真空容器、ガスケット、及び真空シ―ル形成方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータに使用されるような、冷却液又は低温冷却液を用いた冷却システムを有する低温伝導モジュールに係り、詳細には、低温伝導モジュールにおいて高レベル真空を維持するために、高レベル真空が該モジュールにおいて維持されるような電子要素を含むモジュールのシール（封止）に関する。
【０００２】
【従来の技術】大型の高速コンピュータの製造において、プロセッサの一部を形成する電子構成要素及びデバイスを極めて低い操作温度まで冷却し、またこれらの構成要素を真空状態で操作することが必要である。構成要素を冷却するために、構成要素を熱伝導構造体に当接して取り付け、次に熱伝導構造体が極めて低い温度にまで冷却される必要がある。この低温冷却は低温冷却ユニットによって実施することができ、この低温冷却ユニットは真空容器の冷却板の下側に冷却板に当接して設置される低温冷却ユニット内で循環される冷却手段としての、約７７°Ｋ（ケルヴィン）のヘリウムガスなどの低温ガス又は液体を用いる。エレクトロニクス（電子構成要素）がこのような低い温度にまで冷却されるように、空冷装置内の水分に関する問題が起こらないようにするために、密閉式真空容器内の電子要素の周囲に真空状態が形成される。
【０００３】密閉式真空容器はよく知られている。しかしながら、電気通信経路が壁部を通過して容器の真空領域内に至る場合に真空状態を維持することが課題とされてきた。外面に複数のアパーチュアを有する容器を形成したり、剛体回路ボードの周囲にシールを形成したりする試みがなされてきた。回路ボードは次に両端部の可撓ケーブルに接続される。可撓ケーブルが容器の壁部に形成される壁部アパーチュアを通過すると、エポキシ等の剛体埋め込み用樹脂によってシーリング（封止）が達成される。かかる構造体の一例は、リサーチ・ディスクロージュア、１９８８年２月、９２頁に示される。
【０００４】導体（導線）又はケーブル配線が壁部を貫通できるように容器壁部にシールを付与しようとする試みが信頼できないことが証明されており、これは、シーリング及び伝導構造体の運動によってシールを破損したり、真空状態を破壊することがあるからである。
【０００５】さらに、冷却ユニット壁部のアパーチュアをシールするためのシーリング装置の一部であるコネクタの使用は、製造上の精度を必要とし、このような低温冷却されたモジュールの費用を大いに増大させる。
【０００６】チャンバの外部から内部への電気通信は、アメリカ特許第４、１６１、６５５号に示されるように実施される。つまり、回路ボードは内部チャンバを封止するために、封止リングと、ネオプレンで作られるガスケットと、の間に封入される。ネオプレン製リングガスケットは、金属製ガスケットキャリア又は印刷回路ボードの各側面のリングに取り付けられ、且つ保持される。上記アメリカ特許第４、１６１、６５５号の回路ボードは、ネオプレン製ガスケットリング内に成形されず、チャンバ内に収容される気体の封じ込めに対して適切な封止を形成するために適切な回路ボードの表面に対し十分に圧縮されているネオプレン製リングの表面に厳格に依存する。
【０００７】電子要素又は回路が内部に収容される容器を封止するための別の技術には、アメリカ特許第４、９３１、８５４号に示されるような封止ガラスの使用が含まれる。集積回路パッケージは、ベースとカバーとの間、及び集積回路に導かれるリードの周囲にシールを形成するために封止ガラスの使用と該ガラスのヒュージング（溶解）によって封止される。アセンブリを極めて低い温度にまで冷却することは、パッケージがガラスとは異なる比率で収縮すると、ガラスシールに亀裂を生じることもある。
【０００８】エポキシ、シリコーン、ポリイミド等の樹脂を用いて電子デバイスをカプセル封じしたり、周囲の環境から該デバイスをシールしたりすることができる。この方法は、アメリカ特許第４、８１４、９４３号に示されており、ここでは容器を加圧したり、又は真空状態にするような試みはどちらも行なわれていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電子要素又はデバイスを含む真空モジュールの部分間の封止を強化すると同時に、モジュールの外部と内部との間に導電経路を提供することである。
【００１０】本発明の他の目的は、モジュールの製造を簡略化し、十分な真空状態を維持するためにモジュールの性能を向上することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的は、可撓ケーブル導体の短区分（セグメント）から絶縁体を取り除き、絶縁体内のワイヤを露出させて、次に露出したワイヤ部分を所望形状のエラストマー誘電性ガスケットに成形することによって、達成される。このため、可撓ケーブルはガスケットの内部及び外部の両表面から延出したままの状態になり、可撓ケーブルの端部は、外側ではコネクタに接続され、内側では真空チャンバ内に収容される電子デバイスに適切に終端している。
【００１２】ガスケットはさらに、真空容器の２つのシェル部分の間に配置され、気密シールを確保するために、それらの間に締め付けられる。
【００１３】ケーブルの導電体を真空チャンバの２つの部分間の接合部においてガスケット材料内を通過させることによって、別の方法で真空チャンバの壁部を貫通することは不要になる。このため、所望の真空レベルをデバイスの耐久年数にわたって維持するように真空チャンバの性能を向上させることになる。
【００１４】
【実施例】図１には、低温冷却式モジュール１０、以下、低温冷却ユニット１０と称される、の分解図が示されている。低温冷却ユニット１０の上部シェルは、シェル１２の開口端部の周囲にフランジ１４を有した、概して円柱形状の金属製シェルである。フランジ１４を貫通して延出する複数のボルト１６は、ベース２２のリム２０のホール（孔）１８とかみ合うことになる。ベース２２は、外部シェル２４、環状形底部２６、及び隆起したペデスタル部分２８から構成される。隆起したペデスタル部分２８の上部には冷却板３０がある。上部シェル１２と底部ベース２２の要素のすべては、上部シェル１２とベース２２が適切なシーリングガスケット３２と結合されると、エンクロージャ（封入容器）が気密状態になるように組み立てられる。本実施例において、ガスケット３２は、ネオプレンラバー（合成ゴム）等のエラストマー誘電体材料又は他の同様な材料から成る環状リングである。これらの材料の選択において、同材料はガスケットからの溶媒やガスが出ないことを考慮すべきであり、もし、ガスや溶媒の放出があると、モジュール１０の真空チャンバが汚染されることになる。
【００１５】モジュール１０内に含まれる電子デバイス４２をモジュール１０の外側に在る電子デバイス４２に接続するために、モジュール１０の外部からその内部に延出する導体５２を付与し、同時に製造及び組立の際にモジュール１０において引き抜かれたり又は生じられる真空の消失を防止することが必要である。
【００１６】低温冷却モジュール１０内に封入するための電子アセンブリの一例は、図１の一部として示されている。取り付けフレーム３６は冷却板３０に固着する。複数の放射状フィンガ４０を湾曲形成して作られるカンチレバー式スプリングフィンガ４０は、モジュール板４４の下側に装着される電子チップ４２と接触する。放射状フィンガ４０はプレート３８の一部であり、且つそこから延出して、プレート３８に熱を伝導し、さらにプレート３８は冷却板３０と当接状態になる。
【００１７】モジュール板４４の上面は、その外周部で複数のスプリング４６に係合される。スプリング４６は一般には、締め付けプレート４８とモジュール４４との間に封じ込められると、モジュール板４４を押圧し、チップをカンチレバー式スプリングフィンガ４０に当接させるフラットリーフ形スプリング４６である。
【００１８】スプリングフィンガ４０によって、チップ４２から冷却板３０への熱伝導に対する物理的接触があることが保証される。締め付けプレート４８は、モジュール４４とチップ４２を冷却板３０に対し下側に押圧する締め付け機能としての働きをするのみならず、さらに可撓ケーブル５２、即ち、リボンケーブル５２が延出通過するひずみレリーフ（解放）５０を支持することによって、低温冷却モジュール１０の外側の電子デバイスに対して電気接続を行なう。
【００１９】ひずみレリーフ５０は従来の方法によって可撓ケーブル５２に締め付けられ、もしくは固定され、さらにネジ５１又は他の従来の固定技法によって締め付けプレート４８に取り付けられる。可撓ケーブル５２を低温冷却モジュール１０の外側に配設される電子デバイスに接続するために、離散的導電経路又はワイヤ５４を低温冷却モジュール１０の範囲内において通過させることが必要である。
【００２０】これを実行するために、可撓ケーブル５２はエッチングされて絶縁体５３の一区画を除去し、これによって図４に見られるように導体又はワイヤ５４を露出させることになる。ワイヤ５４が露出された後に、可撓ケーブルはモールド中に支持され、且つネオプレンラバー等の液体又は未硬化のエラストマー誘電体材料を用いてモールドを充填することによって、ガスケット３２の環状リングを形成する。図３から理解できるように、可撓ケーブル５２のワイヤ５４はさらにネオプレンラバー又は他のエラストマー誘電体材料にカプセル封じされ、低温冷却モジュール１０のシェル１２とベース２２から絶縁されると同様に、ワイヤも互いに絶縁される。可撓ケーブル５２は従来の方法で、適切なコネクタ５６において終端されることによって、低温冷却ユニット１０内の電子デバイス４２の接続及び遮断を容易に実施することができる。
【００２１】図２を参照すると、コネクタ５６は好ましくは、ベース２２の外側壁部２４に取り付けられるコネクタブラケット５８によって支持される。コネクタブラケット５８はコネクタ５６と可撓ケーブル５２を支持するのみならず、安定状態にすることによって、可撓ケーブル５２がガスケット３２に入り込み、その内部を通過して低温冷却モジュール１０の内部チャンバに到達する時、可撓ケーブル５２の不必要な運動を防止することができる。
【００２２】図２において見られるように、可撓ケーブル５２はコネクタ５６からガスケット３２を通って低温冷却モジュール１０の内部チャンバ内に延出する。可撓ケーブル５２はモジュール４４で終端し、モジュール４４はチップ４２を支持し、チップ４２をスプリングフィンガ４０に対し押圧する。
【００２３】取り付けフレーム３６はボルト又はネジ４１によって冷却板３０に取り付けられ、冷却板３０はさらに、種々のメーカー（図示せず）から市販されているギフォード−マクマホン（Gifford-McMahon)又はスターリング（Stirling）サイクル型の低温冷却ユニットによって冷却される。冷却板３０は一般に、低温冷却装置内の冷媒の温度に近似した７０°ケルヴィン（Ｋ）乃至８０°Ｋまでの温度を仮定している。実質的には、低温冷却モジュール１０の残りの要素は、必然的に温度勾配を有することになるペデスタル２８の直立部分を除いて室温に維持される。
【００２４】製造の際に、ユニット１０が組み立てられると、１０乃至１０ＴＯＲの真空がモジュール１０内の空間に生じるようになるまで排気され、モジュール１０は封止される。装置の耐久年数にわたって高い真空状態を維持することが必要であり、このためシェル１２とベース２２との間の極めて効果的な封止が必要条件となる。同様に、ガスケット３２と、ガスケット３２内を延出通過する個々の導体５４との間の封止は、必要な操作真空状態を維持するために必要不可欠とされる。
【００２５】明確化のために、図１ではガスケット３２を通過する可撓ケーブルが３本だけ図示され、図２ではガスケット３２を通過する２本の可撓ケーブルが図示されているが、有意な数の導体５４を備えた比較的多数の可撓ケーブル５２がガスケット３２内に成形され、低温冷却モジュール１０の外部から内部に通過する多数の離散的導体５４が存在することは、容易に理解される。
【００２６】ホール１８に螺合されて固定されると、ボルト１６の締め付け又は圧縮動作は、フランジ１４の封止面１５とリム２０の封止面２１とが、ガスケット３２の封止面３１と緊密な封止接触状態となるように作用する。さらにガスケットの圧縮によって、ガスケット３２の材料と導体５４との間で導体５４がガスケット３２を通過する地点における封止を強化することになる。
【００２７】ベース２２の外側壁部２４と、上部又はシェル１２がほぼ周囲温度である限り、ガスケット３２はほぼ周囲温度のままであり、このため、材料の選択において選択されるエラストマー材料に最大冷気の影響を考慮する必要はない。
【００２８】可撓ケーブル５２を用いることによって、コネクタ５６に付加される圧力又は運動は可撓ケーブル５２とガスケット３２の接合部から隔離されることになり、これによって低温冷却ユニット１０の適切な操作に必要な真空シールを破壊する可能性を生じるその領域での可撓ケーブル５２の運動を阻止することになる。
【００２９】ワイヤ５４がガスケット３２と接触する領域において絶縁体５３を除去することは、低温冷却モジュール１０の真空領域に気体が入り込む一つの起こりうる漏れ経路の除去に役立つ。第２に、絶縁体をエッチングして取り除くことは、ガスケット３２を形成するエラストマー材料によって一層容易に固着される表面を生成するために個々のワイヤ５４の表面に有利に作用することもある。ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が絶縁体５３として使用される場合、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を用いてエッチングを実施することによって絶縁体５３を溶解又は除去することができる。他の種類の絶縁体を溶解するために他の適切な種類の溶剤が用いられることになる。
【００３０】組立の際に個々の導体を環境に露出させないために注意が払われる必要があるので、可撓ケーブル５２の絶縁体５３はエラストマー材料のガスケット３２内にある距離だけ延出し、ガスケット３２によってカプセル封じされなければならない。
【００３１】ガスケット３２内に成形され、ガスケット３２の一部となる個々の可撓ケーブル５２の数は、低温冷却モジュール１０内の電子デバイス４２を接続するのに必要な導体５４の数と、ガスケット３２の厚さの範囲内に垂直方向に位置付けられる可撓ケーブル５２の数と、ガスケットの大きさと、によって決定される。
【００３２】上述したことから理解されるように、低温冷却モジュール１０内の電子デバイス４２と接続を行なうのに必要とされる導電体５４のガスケット３２を貫通する経路はこのようにして、低温冷却モジュール１０の壁部内にアパーチュアを形成することの複雑性を除去し、またこれらアパーチュアを介してケーブルを通過させる必要性のあるデバイスはそれぞれ、低温冷却モジュール１０内の真空の消失を防止するために正確且つ適切に封入されることを保証する。
【００３３】全体の低温冷却ユニット１０の物理的完全性は、低温冷却モジュール１０内に通過する導電体５４を封入するシーリング構成要素のほかに、上部１２とベースユニット２２のシーリング構成要素としてガスケット３２を使用することによって大いに強化される。
【００３４】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているので、電子デバイスを収容する真空モジュールの部分間の封止を向上させるとともに、モジュールの内部と外部との間に導電経路を提供するという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】内部を通って延出する電気可撓ケーブルを備えたガスケットを用いた低温冷却式モジュールの拡大図である。
【図２】低温冷却ユニット及び内部に可撓ケーブルが通過するガスケットの構造体を示した低温冷却ユニットの部分的断面図である。
【図３】ガスケットとその内部を通過する可撓ケーブルの断面を示す詳細図である。
【図４】絶縁体が除去され、且つガスケット材料によるカプセル封じがなされる前の可撓ケーブルを示す図である。
【符号の説明】
１０ 低温冷却ユニット
１２ シェル
３０ 冷却板
３２ ガスケット
４２ 電子デバイス
５２ 可撓ケーブル
５３ 絶縁体
５４ ワイヤ
５６ コネクタ
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータに使用されるような、冷却液又は低温冷却液を用いた冷却システムを有する低温伝導モジュールに係り、詳細には、低温伝導モジュールにおいて高レベル真空を維持するために、高レベル真空が該モジュールにおいて維持されるような電子要素を含むモジュールのシール（封止）に関する。
【０００２】
【従来の技術】大型の高速コンピュータの製造において、プロセッサの一部を形成する電子構成要素及びデバイスを極めて低い操作温度まで冷却し、またこれらの構成要素を真空状態で操作することが必要である。構成要素を冷却するために、構成要素を熱伝導構造体に当接して取り付け、次に熱伝導構造体が極めて低い温度にまで冷却される必要がある。この低温冷却は低温冷却ユニットによって実施することができ、この低温冷却ユニットは真空容器の冷却板の下側に冷却板に当接して設置される低温冷却ユニット内で循環される冷却手段としての、約７７°Ｋ（ケルヴィン）のヘリウムガスなどの低温ガス又は液体を用いる。エレクトロニクス（電子構成要素）がこのような低い温度にまで冷却されるように、空冷装置内の水分に関する問題が起こらないようにするために、密閉式真空容器内の電子要素の周囲に真空状態が形成される。
【０００３】密閉式真空容器はよく知られている。しかしながら、電気通信経路が壁部を通過して容器の真空領域内に至る場合に真空状態を維持することが課題とされてきた。外面に複数のアパーチュアを有する容器を形成したり、剛体回路ボードの周囲にシールを形成したりする試みがなされてきた。回路ボードは次に両端部の可撓ケーブルに接続される。可撓ケーブルが容器の壁部に形成される壁部アパーチュアを通過すると、エポキシ等の剛体埋め込み用樹脂によってシーリング（封止）が達成される。かかる構造体の一例は、リサーチ・ディスクロージュア、１９８８年２月、９２頁に示される。
【０００４】導体（導線）又はケーブル配線が壁部を貫通できるように容器壁部にシールを付与しようとする試みが信頼できないことが証明されており、これは、シーリング及び伝導構造体の運動によってシールを破損したり、真空状態を破壊することがあるからである。
【０００５】さらに、冷却ユニット壁部のアパーチュアをシールするためのシーリング装置の一部であるコネクタの使用は、製造上の精度を必要とし、このような低温冷却されたモジュールの費用を大いに増大させる。
【０００６】チャンバの外部から内部への電気通信は、アメリカ特許第４、１６１、６５５号に示されるように実施される。つまり、回路ボードは内部チャンバを封止するために、封止リングと、ネオプレンで作られるガスケットと、の間に封入される。ネオプレン製リングガスケットは、金属製ガスケットキャリア又は印刷回路ボードの各側面のリングに取り付けられ、且つ保持される。上記アメリカ特許第４、１６１、６５５号の回路ボードは、ネオプレン製ガスケットリング内に成形されず、チャンバ内に収容される気体の封じ込めに対して適切な封止を形成するために適切な回路ボードの表面に対し十分に圧縮されているネオプレン製リングの表面に厳格に依存する。
【０００７】電子要素又は回路が内部に収容される容器を封止するための別の技術には、アメリカ特許第４、９３１、８５４号に示されるような封止ガラスの使用が含まれる。集積回路パッケージは、ベースとカバーとの間、及び集積回路に導かれるリードの周囲にシールを形成するために封止ガラスの使用と該ガラスのヒュージング（溶解）によって封止される。アセンブリを極めて低い温度にまで冷却することは、パッケージがガラスとは異なる比率で収縮すると、ガラスシールに亀裂を生じることもある。
【０００８】エポキシ、シリコーン、ポリイミド等の樹脂を用いて電子デバイスをカプセル封じしたり、周囲の環境から該デバイスをシールしたりすることができる。この方法は、アメリカ特許第４、８１４、９４３号に示されており、ここでは容器を加圧したり、又は真空状態にするような試みはどちらも行なわれていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電子要素又はデバイスを含む真空モジュールの部分間の封止を強化すると同時に、モジュールの外部と内部との間に導電経路を提供することである。
【００１０】本発明の他の目的は、モジュールの製造を簡略化し、十分な真空状態を維持するためにモジュールの性能を向上することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的は、可撓ケーブル導体の短区分（セグメント）から絶縁体を取り除き、絶縁体内のワイヤを露出させて、次に露出したワイヤ部分を所望形状のエラストマー誘電性ガスケットに成形することによって、達成される。このため、可撓ケーブルはガスケットの内部及び外部の両表面から延出したままの状態になり、可撓ケーブルの端部は、外側ではコネクタに接続され、内側では真空チャンバ内に収容される電子デバイスに適切に終端している。
【００１２】ガスケットはさらに、真空容器の２つのシェル部分の間に配置され、気密シールを確保するために、それらの間に締め付けられる。
【００１３】ケーブルの導電体を真空チャンバの２つの部分間の接合部においてガスケット材料内を通過させることによって、別の方法で真空チャンバの壁部を貫通することは不要になる。このため、所望の真空レベルをデバイスの耐久年数にわたって維持するように真空チャンバの性能を向上させることになる。
【００１４】
【実施例】図１には、低温冷却式モジュール１０、以下、低温冷却ユニット１０と称される、の分解図が示されている。低温冷却ユニット１０の上部シェルは、シェル１２の開口端部の周囲にフランジ１４を有した、概して円柱形状の金属製シェルである。フランジ１４を貫通して延出する複数のボルト１６は、ベース２２のリム２０のホール（孔）１８とかみ合うことになる。ベース２２は、外部シェル２４、環状形底部２６、及び隆起したペデスタル部分２８から構成される。隆起したペデスタル部分２８の上部には冷却板３０がある。上部シェル１２と底部ベース２２の要素のすべては、上部シェル１２とベース２２が適切なシーリングガスケット３２と結合されると、エンクロージャ（封入容器）が気密状態になるように組み立てられる。本実施例において、ガスケット３２は、ネオプレンラバー（合成ゴム）等のエラストマー誘電体材料又は他の同様な材料から成る環状リングである。これらの材料の選択において、同材料はガスケットからの溶媒やガスが出ないことを考慮すべきであり、もし、ガスや溶媒の放出があると、モジュール１０の真空チャンバが汚染されることになる。
【００１５】モジュール１０内に含まれる電子デバイス４２をモジュール１０の外側に在る電子デバイス４２に接続するために、モジュール１０の外部からその内部に延出する導体５２を付与し、同時に製造及び組立の際にモジュール１０において引き抜かれたり又は生じられる真空の消失を防止することが必要である。
【００１６】低温冷却モジュール１０内に封入するための電子アセンブリの一例は、図１の一部として示されている。取り付けフレーム３６は冷却板３０に固着する。複数の放射状フィンガ４０を湾曲形成して作られるカンチレバー式スプリングフィンガ４０は、モジュール板４４の下側に装着される電子チップ４２と接触する。放射状フィンガ４０はプレート３８の一部であり、且つそこから延出して、プレート３８に熱を伝導し、さらにプレート３８は冷却板３０と当接状態になる。
【００１７】モジュール板４４の上面は、その外周部で複数のスプリング４６に係合される。スプリング４６は一般には、締め付けプレート４８とモジュール４４との間に封じ込められると、モジュール板４４を押圧し、チップをカンチレバー式スプリングフィンガ４０に当接させるフラットリーフ形スプリング４６である。
【００１８】スプリングフィンガ４０によって、チップ４２から冷却板３０への熱伝導に対する物理的接触があることが保証される。締め付けプレート４８は、モジュール４４とチップ４２を冷却板３０に対し下側に押圧する締め付け機能としての働きをするのみならず、さらに可撓ケーブル５２、即ち、リボンケーブル５２が延出通過するひずみレリーフ（解放）５０を支持することによって、低温冷却モジュール１０の外側の電子デバイスに対して電気接続を行なう。
【００１９】ひずみレリーフ５０は従来の方法によって可撓ケーブル５２に締め付けられ、もしくは固定され、さらにネジ５１又は他の従来の固定技法によって締め付けプレート４８に取り付けられる。可撓ケーブル５２を低温冷却モジュール１０の外側に配設される電子デバイスに接続するために、離散的導電経路又はワイヤ５４を低温冷却モジュール１０の範囲内において通過させることが必要である。
【００２０】これを実行するために、可撓ケーブル５２はエッチングされて絶縁体５３の一区画を除去し、これによって図４に見られるように導体又はワイヤ５４を露出させることになる。ワイヤ５４が露出された後に、可撓ケーブルはモールド中に支持され、且つネオプレンラバー等の液体又は未硬化のエラストマー誘電体材料を用いてモールドを充填することによって、ガスケット３２の環状リングを形成する。図３から理解できるように、可撓ケーブル５２のワイヤ５４はさらにネオプレンラバー又は他のエラストマー誘電体材料にカプセル封じされ、低温冷却モジュール１０のシェル１２とベース２２から絶縁されると同様に、ワイヤも互いに絶縁される。可撓ケーブル５２は従来の方法で、適切なコネクタ５６において終端されることによって、低温冷却ユニット１０内の電子デバイス４２の接続及び遮断を容易に実施することができる。
【００２１】図２を参照すると、コネクタ５６は好ましくは、ベース２２の外側壁部２４に取り付けられるコネクタブラケット５８によって支持される。コネクタブラケット５８はコネクタ５６と可撓ケーブル５２を支持するのみならず、安定状態にすることによって、可撓ケーブル５２がガスケット３２に入り込み、その内部を通過して低温冷却モジュール１０の内部チャンバに到達する時、可撓ケーブル５２の不必要な運動を防止することができる。
【００２２】図２において見られるように、可撓ケーブル５２はコネクタ５６からガスケット３２を通って低温冷却モジュール１０の内部チャンバ内に延出する。可撓ケーブル５２はモジュール４４で終端し、モジュール４４はチップ４２を支持し、チップ４２をスプリングフィンガ４０に対し押圧する。
【００２３】取り付けフレーム３６はボルト又はネジ４１によって冷却板３０に取り付けられ、冷却板３０はさらに、種々のメーカー（図示せず）から市販されているギフォード−マクマホン（Gifford-McMahon)又はスターリング（Stirling）サイクル型の低温冷却ユニットによって冷却される。冷却板３０は一般に、低温冷却装置内の冷媒の温度に近似した７０°ケルヴィン（Ｋ）乃至８０°Ｋまでの温度を仮定している。実質的には、低温冷却モジュール１０の残りの要素は、必然的に温度勾配を有することになるペデスタル２８の直立部分を除いて室温に維持される。
【００２４】製造の際に、ユニット１０が組み立てられると、１０乃至１０ＴＯＲの真空がモジュール１０内の空間に生じるようになるまで排気され、モジュール１０は封止される。装置の耐久年数にわたって高い真空状態を維持することが必要であり、このためシェル１２とベース２２との間の極めて効果的な封止が必要条件となる。同様に、ガスケット３２と、ガスケット３２内を延出通過する個々の導体５４との間の封止は、必要な操作真空状態を維持するために必要不可欠とされる。
【００２５】明確化のために、図１ではガスケット３２を通過する可撓ケーブルが３本だけ図示され、図２ではガスケット３２を通過する２本の可撓ケーブルが図示されているが、有意な数の導体５４を備えた比較的多数の可撓ケーブル５２がガスケット３２内に成形され、低温冷却モジュール１０の外部から内部に通過する多数の離散的導体５４が存在することは、容易に理解される。
【００２６】ホール１８に螺合されて固定されると、ボルト１６の締め付け又は圧縮動作は、フランジ１４の封止面１５とリム２０の封止面２１とが、ガスケット３２の封止面３１と緊密な封止接触状態となるように作用する。さらにガスケットの圧縮によって、ガスケット３２の材料と導体５４との間で導体５４がガスケット３２を通過する地点における封止を強化することになる。
【００２７】ベース２２の外側壁部２４と、上部又はシェル１２がほぼ周囲温度である限り、ガスケット３２はほぼ周囲温度のままであり、このため、材料の選択において選択されるエラストマー材料に最大冷気の影響を考慮する必要はない。
【００２８】可撓ケーブル５２を用いることによって、コネクタ５６に付加される圧力又は運動は可撓ケーブル５２とガスケット３２の接合部から隔離されることになり、これによって低温冷却ユニット１０の適切な操作に必要な真空シールを破壊する可能性を生じるその領域での可撓ケーブル５２の運動を阻止することになる。
【００２９】ワイヤ５４がガスケット３２と接触する領域において絶縁体５３を除去することは、低温冷却モジュール１０の真空領域に気体が入り込む一つの起こりうる漏れ経路の除去に役立つ。第２に、絶縁体をエッチングして取り除くことは、ガスケット３２を形成するエラストマー材料によって一層容易に固着される表面を生成するために個々のワイヤ５４の表面に有利に作用することもある。ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が絶縁体５３として使用される場合、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を用いてエッチングを実施することによって絶縁体５３を溶解又は除去することができる。他の種類の絶縁体を溶解するために他の適切な種類の溶剤が用いられることになる。
【００３０】組立の際に個々の導体を環境に露出させないために注意が払われる必要があるので、可撓ケーブル５２の絶縁体５３はエラストマー材料のガスケット３２内にある距離だけ延出し、ガスケット３２によってカプセル封じされなければならない。
【００３１】ガスケット３２内に成形され、ガスケット３２の一部となる個々の可撓ケーブル５２の数は、低温冷却モジュール１０内の電子デバイス４２を接続するのに必要な導体５４の数と、ガスケット３２の厚さの範囲内に垂直方向に位置付けられる可撓ケーブル５２の数と、ガスケットの大きさと、によって決定される。
【００３２】上述したことから理解されるように、低温冷却モジュール１０内の電子デバイス４２と接続を行なうのに必要とされる導電体５４のガスケット３２を貫通する経路はこのようにして、低温冷却モジュール１０の壁部内にアパーチュアを形成することの複雑性を除去し、またこれらアパーチュアを介してケーブルを通過させる必要性のあるデバイスはそれぞれ、低温冷却モジュール１０内の真空の消失を防止するために正確且つ適切に封入されることを保証する。
【００３３】全体の低温冷却ユニット１０の物理的完全性は、低温冷却モジュール１０内に通過する導電体５４を封入するシーリング構成要素のほかに、上部１２とベースユニット２２のシーリング構成要素としてガスケット３２を使用することによって大いに強化される。
【００３４】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているので、電子デバイスを収容する真空モジュールの部分間の封止を向上させるとともに、モジュールの内部と外部との間に導電経路を提供するという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】内部を通って延出する電気可撓ケーブルを備えたガスケットを用いた低温冷却式モジュールの拡大図である。
【図２】低温冷却ユニット及び内部に可撓ケーブルが通過するガスケットの構造体を示した低温冷却ユニットの部分的断面図である。
【図３】ガスケットとその内部を通過する可撓ケーブルの断面を示す詳細図である。
【図４】絶縁体が除去され、且つガスケット材料によるカプセル封じがなされる前の可撓ケーブルを示す図である。
【符号の説明】
１０ 低温冷却ユニット
１２ シェル
３０ 冷却板
３２ ガスケット
４２ 電子デバイス
５２ 可撓ケーブル
５３ 絶縁体
５４ ワイヤ
５６ コネクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】電子デバイスを封入し、前記デバイスの周囲の真空を維持するための真空容器であって、第１の封止面を有する第１のシェルと、第２の封止面を有する第２のシェルと、前記シェルの内の一つのシェルの前記封止面に重なるように前記第１と第２の封止面に適合する形状を有し、前記シェルの前記封止面の一方に係合するための第１の表面と、前記シェルの前記封止面の他方に係合するための第２の表面とを有するガスケットと、第１と第２の端部を有し、前記シェルの外側から前記ガスケットを介して前記シェルの内部に延出するとともに、前記ガスケット材料に対して密接な面対面接触状態にある導電体と、前記導電体の前記第１と第２の端部の少なくとも一方に取り付けられるコネクタと、を有するとともに、前記第１と第２のシェルは互いに近接状態で配置され、前記ガスケットに当接する前記封止面を有し、前記ガスケットはエラストマー誘電体材料を有し、前記ガスケットと前記導電体は、前記容器を封止するために前記封止面間で圧縮され、これによって、前記導電体は前記容器内に真空状態を維持するための前記ガスケット内に密閉され、前記真空状態を乱すことなく前記容器の外側から前記容器内部への導電経路を提供する、真空容器。
【請求項２】電子デバイスの密閉環境を維持するための低温且つ高真空容器であって、各々が少なくとも内部表面を有し、電子デバイスを封入するための第１と第２のシェル部分を有し、前記シェル部分は熱伝導材料から形成され、前記シェル部分の間にあって前記第１と第２のシェル部分とに密閉状に係合するエラストマー誘電体ガスケットを有し、前記ガスケットは前記ガスケット内に延在し、前記ガスケットと密封接触する複数の導電体を有し、前記導電体を前記電子デバイスに接続するためのコネクタ手段を有し、前記電子デバイスは前記容器の前記内部表面の一つに取り付けられ、前記表面に対し熱伝導状態にあり、前記容器内に真空を有し、これによって、前記容器の少なくとも一部が低温に冷却されて、前記電子デバイスから前記シェル部分に熱伝導を行なう、低温高真空容器。
【請求項３】２つのシェル部分を有する容器を封止し、前記容器内の電子デバイスと前記容器の外側の電子デバイスとの間に電気接続を行なうためのガスケットであって、一定の長さを有し、ワイヤと前記ワイヤの周囲に絶縁体を有する複数の導体を有し、前記ワイヤは前記長さの一部が露出されており、前記シェル部分と接触する密封面を有する一体的なガスケットの形状に作られるエラストマー誘電体材料を有し、前記ワイヤの各々の一端は、前記ガスケットによって限定される領域内と、前記領域の外側に延出し、前記エラストマー誘電体材料は露出したワイヤの前記長さの部分で前記導体を取り囲み、前記ワイヤに封止状態に固着されることによって、前記ワイヤと前記弾性材料との間に気密シールを形成するガスケット。
【請求項４】電気連結ケーブルを有する低温冷却式容器に対して真空シールを形成する方法であって、前記低温冷却式容器の第１と第２の部分を提供する工程と、マルチ導体フラット形ケーブルから絶縁体を除去することによって前記導体を露出する工程と、前記露出した導体を含む領域において前記フラット形ケーブルの周囲にエラストマー誘電体材料のガスケットを形成する工程と、低温冷却式容器の第１と第２の部分間に前記ガスケットを配設する工程と、前記容器の前記部分間で前記ガスケットを圧縮する工程と、前記容器内を真空状態にする工程と、を有する真空シール形成方法。
【請求項５】前記容器の一部を低温の材料に接触させる工程をさらに有する請求項４に記載の真空シール形成方法。
【請求項６】真空状態且つ低温状態において操作するための電気構成要素を前処理するための方法であって、前記低温冷却式容器の第１と第２の部分を提供する工程と、マルチ導体フラット形ケーブルから絶縁体を除去することによって前記導体を露出する工程と、前記露出した導体を含む領域において前記フラット形ケーブルの周囲にエラストマー誘電体材料のガスケットを形成する工程と、低温冷却式容器の第１と第２の部分間に前記ガスケットを配設する工程と、前記容器の前記部分間で前記ガスケットを圧縮する工程と、前記容器を真空状態にし、前記容器の少なくとも一部の表面上の前記電気構成要素を絶縁し、前記容器の少なくとも一部を低温に冷却する追加工程をさらに有する、電気構成要素の前処理方法。
【請求項１】電子デバイスを封入し、前記デバイスの周囲の真空を維持するための真空容器であって、第１の封止面を有する第１のシェルと、第２の封止面を有する第２のシェルと、前記シェルの内の一つのシェルの前記封止面に重なるように前記第１と第２の封止面に適合する形状を有し、前記シェルの前記封止面の一方に係合するための第１の表面と、前記シェルの前記封止面の他方に係合するための第２の表面とを有するガスケットと、第１と第２の端部を有し、前記シェルの外側から前記ガスケットを介して前記シェルの内部に延出するとともに、前記ガスケット材料に対して密接な面対面接触状態にある導電体と、前記導電体の前記第１と第２の端部の少なくとも一方に取り付けられるコネクタと、を有するとともに、前記第１と第２のシェルは互いに近接状態で配置され、前記ガスケットに当接する前記封止面を有し、前記ガスケットはエラストマー誘電体材料を有し、前記ガスケットと前記導電体は、前記容器を封止するために前記封止面間で圧縮され、これによって、前記導電体は前記容器内に真空状態を維持するための前記ガスケット内に密閉され、前記真空状態を乱すことなく前記容器の外側から前記容器内部への導電経路を提供する、真空容器。
【請求項２】電子デバイスの密閉環境を維持するための低温且つ高真空容器であって、各々が少なくとも内部表面を有し、電子デバイスを封入するための第１と第２のシェル部分を有し、前記シェル部分は熱伝導材料から形成され、前記シェル部分の間にあって前記第１と第２のシェル部分とに密閉状に係合するエラストマー誘電体ガスケットを有し、前記ガスケットは前記ガスケット内に延在し、前記ガスケットと密封接触する複数の導電体を有し、前記導電体を前記電子デバイスに接続するためのコネクタ手段を有し、前記電子デバイスは前記容器の前記内部表面の一つに取り付けられ、前記表面に対し熱伝導状態にあり、前記容器内に真空を有し、これによって、前記容器の少なくとも一部が低温に冷却されて、前記電子デバイスから前記シェル部分に熱伝導を行なう、低温高真空容器。
【請求項３】２つのシェル部分を有する容器を封止し、前記容器内の電子デバイスと前記容器の外側の電子デバイスとの間に電気接続を行なうためのガスケットであって、一定の長さを有し、ワイヤと前記ワイヤの周囲に絶縁体を有する複数の導体を有し、前記ワイヤは前記長さの一部が露出されており、前記シェル部分と接触する密封面を有する一体的なガスケットの形状に作られるエラストマー誘電体材料を有し、前記ワイヤの各々の一端は、前記ガスケットによって限定される領域内と、前記領域の外側に延出し、前記エラストマー誘電体材料は露出したワイヤの前記長さの部分で前記導体を取り囲み、前記ワイヤに封止状態に固着されることによって、前記ワイヤと前記弾性材料との間に気密シールを形成するガスケット。
【請求項４】電気連結ケーブルを有する低温冷却式容器に対して真空シールを形成する方法であって、前記低温冷却式容器の第１と第２の部分を提供する工程と、マルチ導体フラット形ケーブルから絶縁体を除去することによって前記導体を露出する工程と、前記露出した導体を含む領域において前記フラット形ケーブルの周囲にエラストマー誘電体材料のガスケットを形成する工程と、低温冷却式容器の第１と第２の部分間に前記ガスケットを配設する工程と、前記容器の前記部分間で前記ガスケットを圧縮する工程と、前記容器内を真空状態にする工程と、を有する真空シール形成方法。
【請求項５】前記容器の一部を低温の材料に接触させる工程をさらに有する請求項４に記載の真空シール形成方法。
【請求項６】真空状態且つ低温状態において操作するための電気構成要素を前処理するための方法であって、前記低温冷却式容器の第１と第２の部分を提供する工程と、マルチ導体フラット形ケーブルから絶縁体を除去することによって前記導体を露出する工程と、前記露出した導体を含む領域において前記フラット形ケーブルの周囲にエラストマー誘電体材料のガスケットを形成する工程と、低温冷却式容器の第１と第２の部分間に前記ガスケットを配設する工程と、前記容器の前記部分間で前記ガスケットを圧縮する工程と、前記容器を真空状態にし、前記容器の少なくとも一部の表面上の前記電気構成要素を絶縁し、前記容器の少なくとも一部を低温に冷却する追加工程をさらに有する、電気構成要素の前処理方法。
【図２】
【図３】
【図４】
【図１】
【図３】
【図４】
【図１】
【特許番号】第２５２２８９４号
【登録日】平成８年（１９９６）５月３１日
【発行日】平成８年（１９９６）８月７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−１１０７３７
【出願日】平成５年（１９９３）５月１２日
【公開番号】特開平６−１８３４７０
【公開日】平成６年（１９９４）７月５日
【出願人】（３９０００９５３１）インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション (4,084)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＳＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【登録日】平成８年（１９９６）５月３１日
【発行日】平成８年（１９９６）８月７日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）５月１２日
【公開番号】特開平６−１８３４７０
【公開日】平成６年（１９９４）７月５日
【出願人】（３９０００９５３１）インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション (4,084)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＳＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
[ Back to top ]