特許 6847087 平型導体を備えたフィードスルー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6847087

(24)【登録日】2021年3月4日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】平型導体を備えたフィードスルー

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/172 20210101AFI20210315BHJP

   H01M 50/543 20210101ALI20210315BHJP

   H01M 50/572 20210101ALI20210315BHJP

   H01G 11/74 20130101ALI20210315BHJP

   H01G 9/008 20060101ALI20210315BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/06 A

   H01M2/30 B

   H01M2/34 B

   H01G11/74

   H01G9/008 301

【請求項の数】21

【外国語出願】

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-221433(P2018-221433)

(22)【出願日】2018年11月27日

(65)【公開番号】特開2019-106363(P2019-106363A)

(43)【公開日】2019年6月27日

【審査請求日】2019年1月31日

(31)【優先権主張番号】10 2017 221 426.0

(32)【優先日】2017年11月29日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】504299782

【氏名又は名称】ショット アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｓｃｈｏｔｔ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ヘルムート ハートル

【審査官】 儀同 孝信

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２１６８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭５５−０２００７５（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 特表２０１５−５３６５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５０１４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５１７９７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ５０／１７２

Ｈ０１Ｇ ９／００８

Ｈ０１Ｇ １１／７４

Ｈ０１Ｍ ５０／５４３

Ｈ０１Ｍ ５０／５７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミニウム、アルミニウム合金、ＡｌＳｉＣ、マグネシウム、マグネシウム合金、チタンまたはチタン合金から成り、少なくとも２つの開口（３．１，３．２，３．３）を有するパッケージ部品（１）を貫通するフィードスルーであって、
前記フィードスルーは、ガラス材料またはガラスセラミック材料（１３０）内にガラス封止されて、前記少なくとも２つの開口（３．１，３．２，３．３）の各々を通って貫通案内される、各開口に少なくとも１つの導体（１０．１，１０．２，１０．３）を備え、
前記導体（１０．１，１０．２，１０．３）は、前記ガラス封止された領域に、実質的に円形の横断面を有し、
前記フィードスルーは、前記ガラス封止された領域の上側および／または下側の第１および／または第２の領域において、前記導体の端部と電気的に接続された平型導体（３０．１，３０．２，３０．３）を備え、
前記平型導体は、実質的に矩形の横断面（５．１，５．２，５．３）を有し、
前記開口の直径（ＤＯ）は、前記平型導体の矩形領域の幅（Ｂ，ＤＦ）よりも小さいことを特徴とする、フィードスルー。

【請求項2】

前記ガラス封止は、圧縮ガラス封止である、
請求項１に記載のフィードスルー。

【請求項3】

前記平型導体と、前記パッケージ部品（１）の表面と、の間に、０．５〜１０ｍｍの距離が設けられている、
請求項１または２に記載のフィードスルー。

【請求項4】

前記矩形の横断面は、少なくとも１つの領域に、前記導体の長手方向軸線に対して垂直な幅Ｂと、前記導体の長手方向軸線に対して垂直でありかつ前記幅に対して垂直な厚さＤと、を有しており、前記幅Ｂは、前記厚さＤの３〜７倍である、
請求項１から３までのいずれか１項に記載のフィードスルー。

【請求項5】

前記実質的に円形の横断面の横断面積は、１０ｍｍ^２〜２０ｍｍ^２の範囲内である、
請求項１から４までのいずれか１項に記載のフィードスルー。

【請求項6】

前記導体の前記円形の横断面の横断面積は実質的に、前記ガラス封止の上側および／または下側の前記平型導体の横断面積に相当している、
請求項１から５までのいずれか１項に記載のフィードスルー。

【請求項7】

当該フィードスルーは、少なくとも１つの基体（１１０）を有しており、該基体（１１０）は、前記導体および前記ガラス材料またはガラスセラミック材料（１３０）を収容しており、前記基体は、導体とガラス材料またはガラスセラミック材料（１３０）と共に前記パッケージ部品の前記開口内に挿入され、前記パッケージ部品に結合されている、
請求項１から６までのいずれか１項に記載のフィードスルー。

【請求項8】

前記導体の材料は、変形加工された領域に力線（２００）を有しており、これらの力線（２００）は、前記導体の長手方向軸線に対して実質的に鏡像対称的に形成されており、前記パッケージ部品および／または基体の表面に対して平行な力線部分は実質的に、前記導体の長手方向軸線（Ａ）に対して平行な力線部分よりも長くなっている、
請求項１から７までのいずれか１項に記載のフィードスルー。

【請求項9】

請求項１から８までのいずれか１項に記載のフィードスルーおよび／またはパッケージ部品を有する電気的かつ／または電子的な装置であって、前記平型導体を複数結合して成る総合平型導体は、電気的かつ／または電子的なコンポーネントを接続するための少なくとも１つの接続用平型導体に結合されている、電気的かつ／または電子的な装置。

【請求項10】

前記接続用平型導体の横断面積は、前記フィードスルーおよび／または前記パッケージ部品の前記総合平型導体の横断面積に比べて同じ大きさであるか、またはより小さくなっている、
請求項９に記載の電気的かつ／または電子的な装置。

【請求項11】

前記平型導体が分けられる前記開口の数Ｎは：
Ｎ≒接続用平型導体の総合横断面積／円形の前記導体の横断面積
である、
請求項９または１０に記載の電気的かつ／または電子的な装置。

【請求項12】

前記平型導体を複数結合して成る、所定の総合横断面積を有する１つの総合平型導体につなぎ合わされた、前記ガラス封止の一方の側の前記平型導体の数イコールＮである、
請求項１１に記載の電気的かつ／または電子的な装置。

【請求項13】

少なくとも２つの開口を有するパッケージ部品を貫通するフィードスルーを製造する方法であって、次のステップ、すなわち：
‐円形の横断面を有する導体をガラス材料またはガラスセラミック材料中に挿入し、前記ガラス材料または前記ガラスセラミック材料を、前記パッケージ部品の開口内または基体内に挿入してから加熱することにより、前記導体を、前記ガラス材料または前記ガラス材料中にガラス封止するステップ、
‐ガラス封止した、前記円形の横断面を有する導体の、前記ガラス材料または前記ガラスセラミック材料を越えて突出している領域を変形加工してまたは押し潰して、矩形の横断面を有する平型導体の部分および／または領域を形成し、前記矩形の横断面を有する各平型導体の前記部分を結合して１つの総合平型導体を形成することにより、前記少なくとも２つの開口にわたって延在するように全幅を拡げられ、矩形の総合横断面を備えた総合平型導体を生ぜしめるステップを有する、方法。

【請求項14】

前記開口の直径（ＤＯ）は、前記平型導体の各前記部分の矩形領域の幅（Ｂ，ＤＦ）よりも小さくなっている、
請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記ガラス封止した導体の前記突出している領域の前記円形の横断面を、前記変形加工前にまたは前記押し潰し前に、長手方向中心軸線に沿って、前記開口の一列線に対して実質的に直交する方向に分割する、
請求項１３または１４に記載の方法。

【請求項16】

分割した前記導体を、所定の幅および厚さを有する矩形の横断面に変形加工し、変形後の前記導体は、前記矩形の横断面の領域に、前記開口の直径よりも大きな幅を有している、
請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記押し潰し後の押し潰し長さは、厚さの１．５〜４倍である、
請求項１３から１６までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項18】

前記押し潰し後の幅は、前記押し潰し長さの１．５〜４倍である、
請求項１３から１７までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項19】

前記総合平型導体を、電気的かつ／または電子的なコンポーネントを接続するための少なくとも１つの接続用平型導体（３００）に結合する、
請求項１３から１８までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項20】

前記接続用平型導体の横断面積は、前記フィードスルーの前記総合平型導体の横断面積と比べて同じ大きさであるか、またはより小さくなっている、
請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

請求項１から８までのいずれか１項に記載のフィードスルーを、その内部に備えた、バッテリおよび／または蓄電池および／またはコンデンサおよび／またはスーパーコンデンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に軽金属、好適にはアルミニウム、アルミニウム合金、ＡｌＳｉＣ、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン、チタン合金から成るパッケージのパッケージ部品を貫通する、平型導体を備えたフィードスルーであって、パッケージ部品は、少なくとも２つの開口を有しており、これらの開口を通り、ガラス材料またはガラスセラミック材料内にガラス封止された少なくとも各１つの導体が貫通案内される、フィードスルー、ならびに該フィードスルーを製造する方法および該フィードスルーの使用に関する。

【0002】

好適には軽金属、特にアルミニウムまたはアルミニウム合金から成るパッケージのパッケージ部品内に設けられるフィードスルーは、多数の出願から公知になっている。例えば国際公開第２０１２／１１０２４２号（WO 2012/110 242 A1）に記載の、特にパッケージのパッケージ部品を貫通するフィードスルーでは、実質的にピン形の導体が基体内にガラス封止され、導体が基体内にガラス封止された後で、基体はパッケージ部品の開口内に挿入され、この開口に結合、例えば溶接される。

【0003】

前掲の国際公開第２０１２／１１０２４２号からは、両端部に面して円形状、すなわち円形横断面を有さない個々の導体を、ガラス材料またはガラス材料中にガラス封止することも公知になっている。このことは、導体がガラス封止領域において横断面円形に形成されていることにより行われる。両端部に対して非円形の、例えば横断面矩形の導体は、前掲の国際公開第２０１２／１１０２４２号に記載されているように、押し潰しにより得られる。パッケージの複数の開口の幅にわたって延在する、拡張された平型導体のガラス封止は、前掲の国際公開第２０１２／１１０２４２号では言及されていない。前掲の国際公開第２０１２／１１０２４２号から公知の導体は、パッケージの開口内に挿入された単一の導体であり、この導体は、外面を押し潰されかつ正方形の横断面を有していて、全く拡幅されておらず、このことは、平型導体の部分もしくは総合平型導体の部分の形成を妨げている。つまり平型導体は、大きな幅という点において優れており、この点がまさしく、前掲の国際公開第２０１２／１１０２４２号に記載の導体には存在していない。さらに、前掲の国際公開第２０１２／１１０２４２号から公知のガラス封止された導体は常に単一の導体であり、単一の開口を通して貫通案内される。

【0004】

国際公開第２０１２／１６７９２１号（WO 2012/167 921 A1）から公知になっているフィードスルーでは、ガラス材料内で隔離された複数の開口を通して、個別に導体が貫通案内される。導体は貫通案内領域に円形の横断面を有しており、かつバッテリパッケージの外面に対する接続領域では押し潰されておりひいては横断面が矩形、好適には正方形になっている。国際公開第２０１２／１６７９２１号に記載の構成における欠点は、接続が、単一の平型導体に対してではなく、個別の複数の導体に対して行われた、という点であった。

【0005】

米国特許出願公開第２００３００２７０３８号明細書（US 2003/0027038 A1）および米国特許第９６２７１０９号明細書（US 9627102 B2）には、前掲の国際公開第２０１２／１６７９２１号と同様に、開口を貫通案内され、別の導体の接続用に矩形の領域を有する個別導体が記載されている。平型導体は、ここにも記載されていない。

【0006】

独国特許出願公開第１０２０１５００４３１６号明細書（DE 10 2015 004 316 A1）には、バッテリパッケージと複数の接続端子とを備えたバッテリが記載されており、複数の接続端子は、バッテリパッケージカバーを貫通して案内される。接続端子はそれぞれ、極毎のバスバーに接続されている。

【0007】

英国特許出願公告第６９９４９２号明細書（GB 699492 A）に記載の個別導体は、誘電体材料内、特に陶磁器内でパッケージ中に案内される。この個別導体も、接続領域に矩形の横断面を有している。平型導体は、ここにも記載されていない。

【0008】

つまり本発明の課題は、従来技術の欠点を回避すると共に、比較的広幅の接続用平型導体をフィードスルーに接続しかつパッケージを通して特に気密に貫通案内することができる、ということを可能にする、フィードスルーを提供することにある。比較的広幅の接続用平型導体は、電流用に比較的大きな伝導横断面を有しているが、横方向の拡がりに比べて比較的小さな厚さを有しているという点において優れているので、コンパクトな装置の構成に適している。さらに本発明により、前掲の国際公開第２０１２／１６７９２１号に記載されているような公知のピン形フィードスルーよりも大きな電極面または接続面が提供されることが望ましい。

【0009】

フィードスルーに対する広幅の接続用平型導体の接続は、前掲の国際公開第２０１２／１６７９２１号の場合と同様に、前掲の国際公開第２０１２／１１０２４２号にもあまり記載されておらず、このようなフィードスルーの形成方法に当業者が想到することもない。従来技術から公知の接続バーは、供与される接続面を不十分にしか拡大しない。さらに、広幅の接続導体を提供するためにはいくつの開口を必要とするのか、という製造指示は一切提供されない。

【0010】

特に接続用平型導体をフィードスルーに接続可能にする、という本発明の課題は、請求項１記載のフィードスルーにより解決される。フィードスルーの製造方法およびフィードスルーの使用は、それぞれ別の請求項に記載されている。本発明の特別な構成は、各従属請求項に記載されている。

【0011】

本発明によるフィードスルーが優れているのは、好適には軽金属、特にアルミニウム、アルミニウム合金、ＡｌＳｉＣ、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン、チタン合金から成るパッケージのパッケージ部品を貫通するフィードスルーが、少なくとも２つの、好適には２つよりも多くの、特に３つ以上の開口を備えたパッケージ部品を有しており、これらの開口を通って少なくとも各１つの導体が、ガラス材料またはガラスセラミック材料内にガラス封止されかつ貫通案内される、という点である。これにより、気密なフィードスルーが達成される。開口を貫通案内される導体は全て、少なくとも一方のヘッド端部に、平型導体の一部分としてまたは平型導体として形成された領域を有している。複数の平型導体または平型導体の一部分が結合されて、接続用平型導体に接続可能な１つの平型導体または総合平型導体を形成している。つまり、拡幅された平型導体もしくは総合平型導体は、ガラス材料またはガラスセラミック材料内に密にガラス封止され、多数の開口を通って貫通案内される、各開口内の複数の円形導体に分けられる。この場合、総合平型導体は、複数の個別の平型導体または平型導体の一部分から構成されている。総合平型導体を形成する平型導体または平型導体の一部分の数は、導体が貫通案内される開口の数によって決められる。

【0012】

本発明では、ガラス封止の上側および／または下側に配置された平型導体の各部分が相並んで結合され、少なくとも２つの開口にわたって延在するように全幅を拡げられることにより、矩形の総合横断面を備えた総合平型導体が生ぜしめられる。総合平型導体の幅はＢＧである。その他に総合平型導体はさらに、厚さＤを有している。平型導体もしくは総合平型導体は、ガラス封止の上側またはガラス封止の下側またはガラス封止の両側（すなわち上下両方共）に設けられていてよい。

【0013】

平型導体の各部分が、溶接および／または変形加工により結合されていると、有利である。

【0014】

各平型導体または各平型導体の一部分は、導体の長手方向軸線に対して垂直に測定した幅Ｂと、厚さＤとを有する矩形の横断面を備えた導体ヘッドを有している。厚さＤも、導体の長手方向軸線に対して垂直に測定される。厚さＤは、幅Ｂに対してもやはり垂直なので、幅Ｂと厚さＤとによって、平型導体の矩形の横断面積Ｂ・Ｄが規定されることになる。好適には、導体は平型導体の一部分に、特に押し潰しにより変形加工され、その結果、変形加工後、特に押し潰し後には、幅Ｂは厚さＤの３〜７倍になっている。別の特徴的な値は、常に導体の長手方向軸線の方向に測定される、平型導体の長さである。好適には、押し潰し前の導体もしくはピン全体の長さは、約１２ｍｍであり、押し潰し長さは２ｍｍ〜８ｍｍである。

【0015】

平型導体の幅Ｂは、有利には貫通開口の直径よりも大きくなっている。本願では、幅Ｂを最大延在長さとも言う。ガラス封止の両側の導体ヘッドを平型導体に形成しようとする場合、これらの導体ヘッドはそれぞれ接続用平型導体に結合可能であり、変形加工は、ガラス封止後に初めて可能である。それというのも、さもなければ導体は最早、開口内へは挿入不能になる恐れがあるからである。これに相応して、ガラス封止の少なくとも一方の側では、変形加工がガラス封止後に行われる必要がある。このことは、一般に脆性破壊性の材料から成るガラス封止が変形加工時に損傷されてはならない、という問題に結び付いている。

【0016】

本発明の１つの実施例では、円形導体の横断面積は、１０ｍｍ^２〜２０ｍｍ^２の範囲内、有利には１２ｍｍ^２〜１４ｍｍ^２の範囲内、好適には１３ｍｍ^２である。円形導体は、変形加工により、好適には平型に押し潰すことにより、好適には先行するヘッド圧縮により変形加工され、その結果、平型導体の一部分の矩形の横断面は、１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内、好適には１．５ｍｍの厚さと、５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内、好適には１０ｍｍの幅とを有することになる。押し潰しの長さもしくは押し潰し長さＱＬは、２〜８ｍｍの範囲内、好適には７．５ｍｍである。平型導体の面積として、Ｂ・Ｄから１５ｍｍ^２の面積が生じ、これは円形導体の横断面積にほぼ相当する。導体の円形の横断面の横断面積が実質的に、ガラス封止の上側および／または下側の平型導体および／または総合平型導体の部分および／または領域の矩形の横断面の横断面積に相当していると、有利である。これにより、伝導横断面の変化による損失および／または作動状態での接触抵抗が一切生じない、ということが保証される。

【0017】

本発明ではガラス封止に関して、導体がガラス封止領域に、実質的に円形の横断面を有していることが想定されている。これにより１つの有利な構成では、ガラス封止を圧縮ガラス封止として実現することが可能である。この用語は当業者には周知であり、基本的には、内部でガラス封止が行われるパッケージ材料の熱膨張係数が、ガラス封止材料の熱膨張係数よりも大きいことを意味する。つまりパッケージ材料が、ガラス封止後に所定の圧力を、ガラス封止にひいては導体にも加えるようになっている。これにより、気密で持続的な、機械的に負荷可能なフィードスルーが達成される。

【0018】

１つの好適な実施形態では、円形導体は、ガラス封止の上側と下側の、第１および第２の領域において押し潰され、このようにしてパッケージの両側において、平型導体の非円形の、好適には実質的に矩形の部分に変形加工される。平型導体の個々の部分は、好適には相並んで位置しておりかつ大きな幅にわたり組み合わされてもしくは結合されて延在している。つまり、矩形の横断面を備えた複数の平型導体がつなぎ合わされて、複数の開口にわたって延在する総合幅延在長さを有する矩形の総合横断面を備えた１つの総合平型導体を形成する。このことは好適には、平型導体の個々の部分および／または領域が溶接されることにより、生じる。平型導体の個々の部分および／または領域が、変形加工時に結合し合って、例えば互いに移行し合って１つの平型導体または総合平型導体を形成することも、やはり可能でありかつ好適である。

【0019】

１つの実施形態では、例えば３つの個別の平型導体を結合した場合の総合平型導体の全幅または総合幅延在長さは、１５〜６０ｍｍの範囲内、好適には３０ｍｍである。この場合、総合平型導体の面積として厚さ×幅から得られるのは、２２．５〜９０ｍｍ^２の範囲、好適には４５ｍｍ^２の面積である。それぞれ１３ｍｍ^２の横断面積を有する合計３つの円形導体の場合、３つの円形導体の横断面積は実質的に、３つの個別の平型導体から構成された総合平型導体の横断面積に相当し、これにより、横断面積縮小による伝導損失が回避される。本発明では、内部に導体がガラス封止される開口の直径（ＤＯ）は、平型導体の各部分の矩形領域の幅（Ｂ，ＤＦ）よりも小さくなっている。矩形領域は、幅Ｂと厚さＤとにより特徴付けられており、矩形領域の面積は、Ｂ・Ｄである。幅は、本願では最大延在長さとも言う。

【0020】

導体のガラス封止は、パッケージの開口内に直接に行うことができるが、基体内に行うこともでき、この場合、基体はガラス封止された導体と共に開口内に挿入され、開口に結合もしくは溶接される。

【0021】

本発明の原理はいわば、所定の横断面積を有する所与の接続用導体、特に所与の接続用平型導体が、パッケージ部品および／または基体を貫通する所要の数Ｎの開口上に、横断面積ひいては供与される伝導横断面が減少しないように置かれることに基づいている。接続用平型導体の横断面積が、フィードスルーおよび／またはパッケージ部品の総合平型導体の横断面積に比べて同じ大きさであるか、またはより小さいと、有利である。このようなユニットの利点は、幾何学形状破壊の回避、接触抵抗の消滅または減少および極めて小さな出力損失という点にある。フィードスルーの領域における導体の加熱を回避するために、導体の円形部分の横断面積は常に、導体の矩形部分の横断面積に比べて同じ大きさであるか、またはより大きくなっている。導体の円形部分の横断面積が、導体の矩形部分の横断面積よりも小さいと、フィードスルーの領域の横断面積が縮小することになる。横断面積の縮小は伝導損失につながることがあり、伝導損失も結果的に加熱を生ぜしめる恐れがある。本発明により、１つの矩形の平型横断面全体が、複数の円形の横断面に分けられる。

【0022】

円形の横断面を有する各導体は複数の開口を通って案内され、これらの導体のヘッド領域はそれぞれ平型導体になるように形成されており、これらの平型導体が、例えば電気的な構成部材の広幅の外部接続用平型導体に接続可能な、１つの総合平型導体を形成している。所要開口の数Ｎは、次のように求めることができる：
Ｎ≒接続用平型導体の横断面積／開口内の各導体の円形の横断面の横断面積
例えば、個々の導体の円形部分の横断面積が１３ｍｍ^２である場合に、接続用平型導体ひいては総合平型導体の横断面積が４５ｍｍ^２であるとすると、平型導体を分けねばならない開口の数Ｎは：
Ｎ≒４５ｍｍ^２／１３ｍｍ^２＝３．４
であり、３〜４の開口となる。当業者は、許容可能な接触抵抗に応じて開口数を適宜に選択することになる。開口数に関する許容範囲は±２０％である、すなわち、上記数式から３．４の値が得られた場合には、３．４±０．６８、すなわち３つまたは４つの開口が可能である。有利には、総合横断面積を有する１つの総合平型導体につなぎ合わされる、ガラス封止の一方の側の平型導体の一部分の数イコールＮである。導体が基体内にガラス封止される場合には、基体の数が通常、イコール開口の数、つまりＮになる。

【0023】

本発明の１つの別の特徴的なパラメータは、ガラス封止されるピンの直径に対する押し潰し厚さの比である。好適には、この比は２．０〜３．０であり、好適には２．７である。２．７の比は、ガラス封止されるピンの直径が４．１ｍｍの場合、押し潰し厚さは１．５ｍｍであることを意味する。

【0024】

導体が、円形の横断面を有する成形部品であると、特に好適であり、この場合、円形の横断面を有する成形部品は、ガラス材料またはガラスセラミック材料中にガラス封止され、ガラス封止の前または後に平型に押し潰すことにより、特に先行して２つの緊締ジョー間に挟み込んでからヘッドを圧縮した後に、ガラス封止の上側および／または下側において、円形導体から矩形の横断面が得られる。

【0025】

特に好適なのは、複数の平型導体の一部分を１つの全平型導体に結合することから生じる総合平型導体と、パッケージ部品の表面との間に、総合平型導体から、円形の横断面を有する導体が貫通案内される開口が設けられたパッケージ部品の表面まで、極小さな距離しか存在しない場合である。この距離は、有利には０．５〜１０ｍｍ、好適には１〜１０ｍｍであってよい。好適には、前記距離は２〜１０ｍｍまたは１〜５ｍｍ、特に２〜５ｍｍでしかない。前記距離は、好適には空隙である。変形加工された総合平型導体から前記表面までの、このように小さな距離とガラス封止とが可能である、ということは、当業者には意外であった。つまり、ガラス封止付近を大幅に変形加工することにより、ガラス封止を損傷することなく十分に大きな接続面を形成することができる、ということを、当業者が予測することは不可能であった。円から角隅への移行領域は極めて短く、変形加工時に移行領域がガラス封止中に延在することはない。当業者にとって意外なのは、変形加工プロセスがこのように正確に制御可能である、という点である。表面から総合平型導体までの距離が小さいことにより、空隙を細く保つことができ、これにより、構成部品高さが最小化される。これにより、所要構成空間が縮小されひいては例えばバッテリ用の使用においてセル容量の増大に寄与することになる。それというのも、同じ総構成空間において、より多くのセル用スペースが供与されていると共に、あまり構成高さのない接続技術を必要とするからである。

【0026】

１つの別の意外な利点は、大幅に変形加工することができる点にあり、複数の個別の領域を、ギャップを埋める追加的な材料を必要とすること無しに結合して、単一の平型導体を形成することができる。このことは、経済的な製造を可能にする。

【0027】

１つの択一的な実施形態では、導体が既にガラス封止された状態においてではなく、既にその前に変形加工が行われても、意外にも、平型導体と接続用導体との結合を生ぜしめる際に熱間法が用いられる場合には、大面積の平型導体が、ガラス封止の近くに配置されていてよく、この場合、大面積の平型導体は多量の熱を放出する。

【0028】

本発明は、本発明によるフィードスルーおよび／またはパッケージ部品を有する電気的かつ／または電子的な装置にも関し、フィードスルーおよび／またはパッケージ部品の総合平型導体は、電気的かつ／または電子的なコンポーネントを接続するための少なくとも１つの接続用平型導体に結合、特に溶接されている。特に接続用平型導体の有利な特徴およびガラス封止の一方の側における平型導体の部分もしくは開口の有利な数Ｎに関する電気的かつ／または電子的な装置の有利な改良は、既に上述した。

【0029】

フィードスルーの他に、本発明はこのようなフィードスルーを製造する方法も提供する。この製造方法は、第１の実施形態では、最初に円形の横断面を有する導体の円形の横断面領域をガラス材料またはガラスセラミック材料中に挿入し、ガラス材料またはガラスセラミック材料を、パッケージの開口内または基体内に挿入する、という点において優れている。次いでガラス材料またはガラスセラミック材料を、基体またはパッケージの開口領域と共に加熱し、これにより導体を、ガラス材料またはガラスセラミック材料中にガラス封止する。ガラス封止後に、ガラス材料またはガラスセラミック材料を越えて突出している円形の導体材料を変形加工して、有利には押し潰して、特に平型に押し潰して、所定の厚さおよび幅を備えた矩形の横断面を有する平型導体の部分を得る。ガラス材料またはガラスセラミック材料を越えて突出している円形の導体材料の一方の側、すなわちガラス材料またはガラスセラミック材料の上側または下側を変形加工することが可能であり、ガラス封止およびパッケージの一方の側だけに、複数の平型導体の部分から構成された１つの平型導体または総合平型導体が得られる。

【0030】

択一的に、ガラス材料またはガラスセラミック材料を越えて突出している円形の導体材料の上側と下側とを変形加工することもでき、これにより、ガラス封止およびパッケージの両側に平型導体が形成されることになる。もちろん、最初に一方の側を押し潰して平型導体を形成し、平型導体の形成後にガラス封止することも可能である。ただしこの場合、他方の側をガラス封止後に変形加工して平型導体を形成する必要がある。一般には原則として２つの可能な製造方法がある。第１の方法では、導体を平型導体に変形加工することなく、開口内にガラス封止する。ガラス封止してから、ガラス封止の上側および／または下側において導体を変形加工して、平型導体を形成する。これに対して択一的に、ガラス封止前に導体の一方の側を変形加工して平型導体を形成し、次いで開口内にガラス封止することもできる。ガラス封止前に一方の側を変形加工する、この択一的な方法は、平型導体を、導体の円形部分のガラス封止前に予め仕上げることができる、という利点を有している。導体の、変形加工されていない他方の側は、必須ではないが、ガラス封止後に変形加工されてよい。

【0031】

有利には、開口の直径（ＤＯ）が、各平型導体の部分の矩形領域の幅（Ｂ，ＤＦ）よりも小さくなるように、変形加工することができる。

【0032】

平型導体の部分に必要な幅を得るために、本発明の１つの改良された構成では、円形導体を、好適にはその長手方向中心軸線に沿って中心で分割することが想定されている。この場合、円形導体は２つの部分を有することになる。次いで分割部が拡げられ、これにより２つの分割部は相対して、例えば６０°または９０°の角度を有することになる。次いで導体のヘッドが押し潰され、円形導体の上側には、矩形の横断面と、分割されていないヘッドを圧縮した場合よりも大きな幅とを有する導体が形成される。このプロセスは、前記ヘッド圧縮という用語に含まれる。例えば、直径が４ｍｍの円形導体を分割することで、平型押し潰しもしくは圧縮により６ｍｍ以上、例えば８ｍｍの幅を実現することが可能である。このように変形加工されたヘッド領域は、高さに比べてはるかに広幅であることにより、接続用平型導体に結合した場合に、構成高さをあまり必要としない。開口の直径が、各平型導体の部分の矩形領域の幅よりも小さくなっていると、有利である。特に分割された導体が、所定の幅と厚さとを有する矩形の横断面に変形加工される場合には、導体は、変形加工後の矩形の横断面領域に、好適には開口の直径よりも大きな幅を有することになる。

【0033】

さらに、押し潰し後の押し潰し長さが、厚さの１．５〜４倍であると有利である。さらに、押し潰し後の幅が、押し潰し長さの１．５〜４倍であると有利である。この範囲の選択は有利である。それというのも、この場合は導体が円形の横断面から矩形の横断面へ、極めて短い長さにおいて移行しているからである。このこともやはり結果として、構成空間の節減をもたらす。矩形の横断面を有する導体ひいては例えば平型導体自体のガラス封止が不可能であることから、導体の可能な限り最短の長さは技術的な理由から実現不能であるため、構成空間の節減は特に有利である。

【0034】

有利には、総合平型導体は、電気的かつ／または電子的なコンポーネントを接続するための少なくとも１つの接続用平型導体に結合、特に溶接される。この場合、接続用平型導体の横断面積が、フィードスルーの総合平型導体の横断面積と比べて同じ大きさであるか、より小さくなっていると有利である。フィードスルーの領域での導体の加熱を回避するために、導体の円形部分の横断面積は、導体の矩形部分の横断面積に比べて常に同じ大きさであるか、またはより大きくなっている。導体の円形部分の横断面積が導体の矩形部分の横断面積よりも小さいと、フィードスルーの領域の横断面は縮小すると考えられる。横断面縮小は伝導損失につながり、伝導損失もやはり結果的に加熱をもたらす恐れがある。

【0035】

上述したように、本発明によるフィードスルーは、２つ以上の開口を有している。これらの開口は、特に有利には共通の一列線上に配置されている。導体の分割は、特に好適にはこの一列線に対して実質的に垂直方向に行われ、これにより、変形加工された導体のヘッド領域の最大延在長さは、前記一列線の投影図に沿って平行に、特に前記一列線上に位置することになる。当然、平型導体とパッケージおよび／または基体の表面との間には所定の距離、特に空隙が存在している。それというのも、さもなければ導体がパッケージに短絡される恐れがあるからである。前記距離は、好適には２〜１０ｍｍ、特に２〜５ｍｍである。

【0036】

変形プロセスとヘッド圧縮による分割とは、完成した構成部品において、変形加工された領域の金属に力線を生ぜしめ、力線は、完成した構成部品において証明可能であってよい。力線は、導体の長手方向軸線Ａに対して実質的に鏡像対称的に形成されており、反映されるＬ字形を含め、いわば部分的に、実質的にＬ字形に形成されていてよく、この場合、Ｌ字の下側の脚部は、Ｌ字の鉛直方向の脚部よりも長くなっている。つまり、力線またはパッケージ部品および／または基体の表面に対して平行な力線部分は実質的に、各導体の長手方向軸線に平行な力線部分よりも長くなっている。

【0037】

好適には、個々の平型導体の部分は、押し潰し後に例えば溶接により互いに結合されて、１つの総合平型導体を形成する。同様に、１つの総合平型導体への結合を、既に変形加工により達成することも可能である。つまり、各平型導体の部分の結合は、溶接および／または変形加工により行われ、導体のガラス封止は、好適には圧縮ガラス封止の形態で行われる。圧縮ガラス封止は、変形加工による機械的な負荷に、特に反応する。それというのも、ガラス封止が加圧状態にあるからである。この場合、不適切な負荷はすぐにガラス材料の剥離をもたらすが、このことは望ましくない。

【0038】

本発明の対象は、電気的かつ／または電子的な装置、特に電気的な駆動装置および／または電気的な蓄え装置、特にバッテリおよび／または蓄電池および／またはコンデンサおよび／またはスーパーコンデンサにおける、本発明によるフィードスルーの使用でもある。

【0039】

以下に、本発明を上記に限定すること無く、図面につき説明する。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】本発明によるフィードスルーの平面図である。

【図2】本発明によるフィードスルーの横断面図である。

【図3】ガラス封止内で貫通案内された導体を備えた基体の横断面図であって、この場合、基体はパッケージの開口に挿入される。

【図4】パッケージ内にガラス封止された本発明による平型導体の立体図である。

【図5】図５ａ〜図５ｄは、円形の横断面および中心空隙を備える導体の平型押し潰しを示す図である。

【図6】図６ａ〜図６ｂは、接続用平型導体が接続された、本発明によるフィードスルーの横断面図である。

【図7】フィードスルーの横断面を、ヘッドにおける力線と共に示す図である。

【0041】

図１には、特にパッケージのパッケージ部品を貫通する、本発明によるフィードスルーの平面図が示されており、パッケージは、好適には軽金属、特にアルミニウム、アルミニウム合金、ＡｌＳｉＣ、マグネシウム、マグネシウム合金、チタンまたはチタン合金から成っている。

【0042】

符号１を付したパッケージ部品は、図示の実施形態では、３つの開口３．１，３．２，３．３を有しており、これらの開口３．１，３．２，３．３内には導体（平面図には図示されていない）がガラス封止される。ガラス封止は、図１に示す実施形態では、やはりパッケージ部品の開口３．１，３．２，３．３内に挿入されかつこれらの開口３．１，３．２，３．３に溶接される基体内で行われる。合計３つの開口３．１，３．２，３．３内には、円形の導体部分が挿入されかつガラス封止される。それというのも、円形導体のガラス封止は、１ｂａｒの圧力差におけるヘリウム漏れ量が１０^−８ｍｂａｒｌ ｓ^−１未満の、気密に封止されたフィードスルーを提供するからである。横断面円形の導体は、図３に示すように開口の上下において押し潰されて、平型導体の各部分を形成している。平型導体の各部分は、矩形の横断面５．１，５．２，５．３を有している。平型導体の押し潰された個々の部分の矩形の横断面５．１，５．２，５．３は相並んで位置して、幅ＢＧにわたりかつ図示の実施例ではパッケージの３つの開口にわたり延在する、１つの総合的な平型導体もしくは総合平型導体を構成している。全ての平型導体が同じ幅Ｂを有している場合、１つの総合平型導体にまとめられる部分の幅ＢＧはＮ・Ｂであり、この場合、Ｎは平型導体部品の数であり、Ｂは平型導体部品の幅である。幅ＢＧは１５〜６０ｍｍ、好適には３０ｍｍである。押し潰された導体部品の厚さＤは、好適には１ｍｍ〜３ｍｍ、特に１．５ｍｍであり、押し潰し長さは２ｍｍ〜８ｍｍの範囲内である。押し潰し前の導体の全長Ｌは１２ｍｍである。

【0043】

図２には、図１の平面図に示した、本発明によるフィードスルーを備えたパッケージ部品１の横断面図が示されている。図１と同一の構成部材には、同一の符号を付してある。明確に認められるのは、合計３つの導体１０．１，１０．２，１０．３が、図１に示したように合計３つの開口３．１，３．２，３．３を通って貫通案内される点である。３つの導体１０．１，１０．２，１０．３は、円形部分２０．１，２０．２，２０．３を有しており、円形部分２０．１，２０．２，２０．３は、ガラス材料もしくはガラスセラミック材料中にガラス封止される。円形の横断面を備えた導体は、パッケージ部品中のガラス封止の上下に２〜１０ｍｍ、好適には２〜５ｍｍの距離ＡＢをあけて、矩形の横断面になるように押し潰され、平型導体の部分を形成する。平型導体の押し潰された部分には、符号３０．１，３０．２，３０．３が付されている。平型導体からパッケージまでの距離ＡＢは、押し潰しが、ガラス封止部分の上側の所定の距離ＡＢにおいてのみ実施され得ることからもたらされる。なぜならば、さもなければ導体がガラス封止されているガラス材料が損傷されるからである。好適には、距離ＡＢは空隙である。

【0044】

図３には、ガラス封止された導体１０．２の横断面が示されており、導体１０．２は、図２に示した断面線Ａ−Ａに沿って基体１１０の内部にガラス封止されており、この場合、導体１０．２が基体の内部にガラス封止された後で、基体１１０もやはり、パッケージの３つの開口のうちの１つに挿入されかつこの開口に結合される、例えば溶接される。図１および図２に示したものと同じ構成部材には、同じ符号を付してある。導体１０．２は合計３つの部分を有しており、第１の部分２０．２は円形の外径を有しており、この円形の外径において、導体はガラス材料またはガラスセラミック材料１３０中にガラス封止される。ガラス材料またはガラスセラミック材料１３０中への導体１０．２のガラス封止は、導体の、円形の外径を備えた部分において行われる。ガラス材料またはガラスセラミック材料１３０の上下において、円形の外径を備えた導体は押し潰されており、平型導体が生じている。上下を押し潰された導体は、符号３０．１．１および３０．１．２で示されている。導体のガラス封止は、図３では基体１１０内に行われ、基体１１０は次いで、パッケージに結合される。１つの択一的な実施形態では、パッケージの開口の内部に対する直接的なガラス封止も可能である。しかしながら、このような実施形態における欠点は、ガラス封止用に、比較的小型の基体だけでなく、パッケージ全体を加熱する必要がある、という点にある。

【0045】

図４には立体図で、パッケージ部品と、パッケージ（ここには図示せず）のパッケージカバー２００と、本発明による総合平型導体３００とが示されている。図１〜図３に示したのと同様に、パッケージカバー２００は３つの開口３．１，３．２，３．３を有しており、これらの開口３．１，３．２，３．３内には本発明による平型導体の部分がそれぞれ挿入されており、次いでこれらの平型導体の部分が結合されて、例えば溶接されて、１つの総合平型導体を形成する。開口３．１，３．２，３．３内にはそれぞれ、３つの基体１１０．１，１１０．２，１１０．３が挿入されかつパッケージカバーに結合されており、この場合、基体１１０．１，１１０．２および１１０．３内にはそれぞれ、導体の円形部分２０．１，２０．２，２０．３が、ガラス材料中でガラス封止されている。円形部分２０．１，２０．２，２０．３の上側において、それぞれ開口を貫通案内された、円形の横断面を備える導体は押し潰され、これにより、矩形の横断面５．１，５．２，５．３を備えた合計３つの個別の平型導体が生じることになる。矩形の横断面は、円形の横断面を備える導体が、好適には中心で分割されてから拡げられることにより、円形の横断面を備える導体から得られる。この場合、円形の導体は、所定の角度で相対する２つの部分を有している。分割部が拡げられた後で、分割されかつ拡げられた導体はヘッドを押し潰され、これにより円形の導体の上側に、幅Ｂおよび厚さＤならびに押し潰し長さＱＬ（図２参照）を有する、矩形の横断面５．１，５．２，５．３を備えた導体が生じることになる。押し潰された平型導体の矩形の横断面は、実質的に平型導体の幅Ｂと厚さＤとにより決定される。個々の導体を平型に押し潰し、合計３つの開口内にガラス封止した後で、平型導体の各部分は例えば溶接により互いに結合され、その結果、全幅ＢＧを有する１つの平型導体が生じることになる。これに対して択一的に、個々の平型導体は、互いに移行し合っている。個々の平型導体の厚さは１〜３ｍｍであり、好適には１．５ｍｍであり、個々の平型導体の幅は５〜２０ｍｍの範囲内であり、好適には１０ｍｍである。押し潰しの長さもしくは押し潰し長さは、２〜８ｍｍの範囲内である。それぞれ１０ｍｍの幅を有する合計３つの平型導体を組み合わせることにより、総合平型導体の結合後には３０ｍｍの全幅ＢＧが生じ、これにより厚さ×幅＝２２．５〜９０ｍｍ^２の面積、好適には４５ｍｍ^２の面積がもたらされる。この場合、それぞれ１３ｍｍ^２の横断面積を有する合計３つの円形の導体において、３つの円形の導体の横断面積は、実質的に総合平型導体の横断面積に相当するので、横断面縮小による伝導損失は、十分に回避される。

【0046】

図５ａ〜図５ｄには、本発明により広幅の平型導体に変形加工される、円形の導体の一例が示されている。

【0047】

図５ａに示す導体１０．１は、円形の、特に円環形の横断面を有している。導体１０．１は、図５ｂに示すように、その上端部において分割部４００により、例えばポンチ工具により分割される。

【0048】

分割により、導体の上部領域には、図５ｂに示すように２つの部分４１０．１，４１０．２が生じる。導体１０．１の分割に続いて、分割部４００は、図５ｃに示すように拡げられる。２つの部分４１０．１，４１０．２を最大９０°にまで曲げることにより拡げてから、図５ｄに示すようにヘッドを押し潰すことにより、２つの部分４１０．１，４１０．２から、幅Ｂを有する矩形の横断面を形成する。図示のように円形の導体１０．１を分割する技術により、例えば約４ｍｍの直径を有する円形導体を、６ｍｍの幅に拡げることが可能である。それどころか図５ｃに示したのと同様に、２つの部分４１０．１，４１０．２の間の相互角度が例えば９０°になるように、より強く曲げた場合には、押し潰しにより８ｍｍの幅を得ることが可能である。

【0049】

図６ａおよび図６ｂは、図２および図３と同じ断面図である。同じ構成部材に関して、図６ａおよび図６ｂでは図２および図３において用いたものと同じ符号が用いられる。図２および図３に対して追加的に、図６ａおよび図６ｂは３つの平型導体３０．１，３０．２，３０．３から構成された総合平型導体３００に対する接続用平型導体３１０の結合を示している。この結合は、例えば溶接により行われてよい。

【0050】

図７には、２つの導体１０．１，１０．２を備えたフィードスルーの一部が示されている。先行図面に示したものと同じ構成部材には、同じ符号を付してある。各導体１０．１，１０．２の長手方向軸線は、Ａで示されている。導体１０．１，１０．２の円形部分は、横断面ＤＰを有している。内部に導体１０．１，１０．２の円形部分がガラス材料１３０によりガラス封止される開口３．１，３．２の直径は、ＤＯで示されている。押し潰し後のヘッド部分の幅は、幅ＤＦで示されている。

【0051】

ヘッド押し潰しによる変形加工プロセスおよび分割の結果、変形加工された導体において、変形加工された領域の金属には力線２００が形成される。この力線２００は、完成した構成部品において証明可能であってよい。力線は、導体１０．１，１０．２の長手方向軸線Ａに対して実質的に鏡像対称的に形成されており、反映されるＬ字形を含め、いわば部分的に、実質的にＬ字形に形成されていてよく、この場合、Ｌ字の下側の脚部は、Ｌ字の鉛直方向の脚部よりも長くなっている。つまり、力線２００またはパッケージ部品および／または基体の表面に対して平行な力線部分は実質的に、各導体１０．１，１０．２の長手方向軸線に平行な力線部分よりも長くなっている。

【0052】

本発明により、３つ以上の開口に割り当てられた、１５〜６０ｍｍの全幅を有する接続用平型導体を、パッケージ部品を通して密に貫通案内することが可能なフィードスルーが、初めて提供される。このことは、円形の外径を有する導体の複数の部分を、ガラス材料またはガラスセラミック材料中、例えば基体内またはパッケージ部品の開口内にガラス封止し、かつ好適には導体を予め分割し、導体の円形部分を好適には押し潰して変形加工することにより、達成される。圧力密とは、本願では、１ｂａｒの圧力差におけるヘリウム漏れ量が１・１０^−８ｍｂａｒｌ ｓ^−１未満であることを意味する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】