JP2003212671A - 接合用セラミック部材の製造方法、接合用セラミック部材、真空スイッチ、及び真空容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温での焼成でも十分なメタライズの接合強
度が得られ、しかもその製造工程を簡易化できる接合用
セラミック部材の製造方法、接合用セラミック部材、接
合体、真空スイッチ、及び真空容器を提供すること。 【解決手段】 ニッケル成分を１〜１０重量％とタング
ステン成分を２０〜７０重量％とモリブデン成分を３０
〜６９重量％を含有する下層ペーストを、セラミック基
材９上に塗布し乾燥して下層を形成する。次に、ニッケ
ル成分を３５〜７５重量％と銅成分（又はマンガン成
分）を２５〜６５重量％を含有する上層ペーストを、下
層上に塗布し乾燥して上層を形成する。その後焼成し
て、セラミック基材９上にメタライズ層１１及び合金層
１３を積層した接合用セラミック部材１を完成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば金属とセラ
ミックを接合する場合のように、接合強度、気密性等が
要求される部材などに関し、接合用セラミック部材の製
造方法、接合用セラミック部材、接合体、真空スイッ
チ、及び真空容器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、セラミック基材の表面にメタ
ライズを施す方法として、モリブデン−マンガン法（Ｍ
ｏ−Ｍｎ法；テレフンケン法）が知られている。このＭ
ｏ−Ｍｎ法は、ＷやＭｏ等の高融点金属の粉末に、Ｍｎ
粉末、Ｔｉ粉末、ガラス成分（ＳｉＯ₂）等の接合助剤
を添加し、有機バインダと混合してペーストとしたメタ
ライズインクを、セラミック基材上に塗布し焼き付ける
方法（焼成方法）である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したＭｏ−Ｍｎ法
による従来技術では、メタライズの焼き付け温度は、１
３００〜１５００℃の高温であり、炉の構造、光熱費、
耐熱消耗材等、焼成費用が大きくかかるという問題があ
った。

【０００４】また、高温の焼き付けにより、セラミック
自体の変形も生じ、寸法精度を満足しない製品が発生す
るという問題もあった。この対策として、従来の組成の
メタライズインクを、１３００℃未満の低温で焼き付け
ることが考えられるが、この場合は、十分な接合強度が
得られないという問題があった。

【０００５】また、Ｍｏ−Ｍｎ法で形成したメタライズ
層に、他の金属部材等をロー付け接合する場合には、良
好な接合を得るために、ロー材の濡れ性を向上させる必
要があり、Ｎｉメッキ及びその後のシンター（焼成）等
の後処理が不可欠となっているが、この後処理によっ
て、製造工程が複雑になるという問題もあった。

【０００６】更に、近年では、工程短縮を目的として、
下地層としてＷペーストを塗布した後に、その上にＮｉ
ペーストを塗布して焼き付け、直接にロー付けするとい
う技術（エレクトロニク・セラミクス：９１／１２月号
参照）が提案されているが、焼き付け温度が１２５０℃
以上と高く、焼成費用がかかるという点やセラミックの
寸法精度が劣化するという問題があり、必ずしも十分で
はない。

【０００７】本発明は前記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、低温での焼成が可能で、高
い寸法精度が得られ、しかもその製造工程を簡易化でき
る接合用セラミック部材の製造方法、接合用セラミック
部材、接合体、真空スイッチ、及び真空容器を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】（１）前記目的を達成す
るための請求項１の発明は、セラミック焼成体であるセ
ラミック基材の表面上に、ニッケル、タングステン、及
びモリブデンを含む第１混合物を用いて作製された下層
ペーストを塗布し、乾燥して下層を形成する第１工程
と、前記下層上に、ニッケル又は酸化ニッケルと、銅、
酸化銅、マンガン、及び酸化マンガンのうち少なくとも
１種と、を含む第２混合物を用いて作製された上層ペー
ストを塗布し、乾燥して上層を形成する第２工程と、前
記下層及び上層を加熱して焼き付ける第３工程と、を備
えたことを特徴とする接合用セラミック部材の製造方法
を要旨とする。

【０００９】本発明では、下層であるＭｏ−Ｗ−Ｎｉ層
とセラミック基材との接合機構が形成される。前記焼き
付け（即ち焼成による下層及び上層の焼結）の際には、
Ｎｉの添加によりＭｏ粒の焼結が促進されるので、低温
での焼結が可能である。しかも、本発明では、下層ペー
スト中にＷを含むので、Ｍｏ粒の焼結速度がやわらげら
れ、広い温度範囲において優れた接合が得られる。

【００１０】また、本発明では、上層であるＮｉ−（Ｃ
ｕ、Ｍｎ）層と下層であるＭｏ−Ｗ−Ｎｉ層との接合機
構も形成される。前記焼き付けの際には、上層では、Ｎ
ｉにＣｕやＭｎを添加することにより、融点が下がり、
下層上に緻密な合金層が形成される。このため、Ｎｉメ
ッキ及びその後のシンター処理をしなくとも、良好なロ
ー付けが可能である。また、上層は合金化するため、Ｍ
ｏを含む下層へのＮｉの過度の拡散が減少し、Ｍｏの過
焼結による強度低下を防止できる。

【００１１】上述した作用により、本発明では、従来必
要であったＮｉメッキ及びそのシンター処理を省略でき
るので、作業工程を大幅に簡略化でき、よって、製造コ
ストを大きく低減することができる。また、下層及び上
層を（例えば１２００℃以下の）低温で焼結できるの
で、炉の構造、光熱費、耐熱消耗材等に関する焼成費用
を少なくすることができる。更に、低温での焼結によ
り、セラミック自体の変形も生じにくく、高い寸法精度
が得られる。しかも、低温でも十分に焼結ができるの
で、高い接合強度を確保できる。

【００１２】尚、下層ペーストは、ニッケル粉末とタン
グステン粉末とモリブデン粉末を含有する第１混合物
を、有機バインダと混合して製造することができる。ま
た、上層ペーストは、ニッケル粉末又は酸化ニッケル粉
末と、銅粉末、酸化銅粉末、マンガン粉末、及び酸化マ
ンガン粉末のうち少なくとも１種と、を含有する第２混
合物、あるいは、ニッケル−銅の合金粉末又はニッケル
−マンガンの合金粉末を含有する第２混合物を、有機バ
インダと混合して製造することができる。

【００１３】尚、第３工程における焼き付けは、例えば
Ｈ₂やＨ₂／Ｎ₂などの加湿還元雰囲気にて、特に前記１
０８０〜１２００℃の温度範囲にて行うと、製品の接合
強度や気密性が高く好適である。 （２）請求項２の発明は、前記第１混合物中に、前記ニ
ッケルを１〜１０重量％と、タングステンを２０〜６９
重量％と、モリブデンを３０〜６９重量％と、を含むこ
とを特徴とする前記請求項１に記載の接合用セラミック
部材の製造方法を要旨とする。

【００１４】本発明では、第１混合物中のＮｉが１重量
％以上であるので、Ｎｉが高融点金属のＭｏと反応し、
下層（メタライズ層）の焼結を促進する。これにより、
低温でも十分に焼結が可能である。また、Ｎｉは１０重
量％以下であるので、Ｍｏの過焼結を防止でき、よっ
て、セラミック基材とメタライズ層との間の接合強度の
不足を防止できる。

【００１５】また、第１混合物中のＷが２０重量％以上
であるので、高強度なメタライズ層が形成される温度範
囲が広く、Ｗが６９重量％以下であるので、Ｍｏ及びＮ
ｉの添加による効果が得られ、低温域で焼成不足となる
ことがない。更に、第１混合物中のＭｏが３０重量％以
上であるので、低温にて強固なメタライズ層を形成する
ことができ、Ｍｏが６９重量％以下であるので、ＷやＮ
ｉの添加による効果が得られる。

【００１６】尚、下層ペースト中に含まれる金属成分以
外の材料としては、有機バインダーが挙げられる。 （３）請求項３の発明は、前記第１混合物中に、更に、
（例えば酸化珪素粉末として）酸化珪素成分を２〜１５
重量％含むことを特徴とする前記請求項１又は２に記載
の接合用セラミック部材の製造方法。

【００１７】本発明では、第１混合物中に酸化珪素（Ｓ
ｉＯ₂）成分を２〜１５重量％含むので、気密性が向上
する。 （４）請求項４の発明は、前記第２混合物中に、ニッケ
ル又は酸化ニッケルを３５〜７５重量％と、銅、酸化
銅、マンガン、及び酸化マンガンのうち少なくとも１種
を２５〜６５重量％含むことを特徴とする前記請求項１
〜３のいずれかに記載の接合用セラミック部材の製造方
法を要旨とする。

【００１８】本発明では、第２混合物中のＮｉ又は酸化
Ｎｉが３５〜７５重量％であるので、接合強度が高く、
気密性に優れている。また、第２混合物中の、Ｃｕ、酸
化Ｃｕ、Ｍｎ、及び酸化Ｍｎのうち少なくとも１種が２
５重量％以上であるので、高いロー付け性及び高い接合
強度を有する。また、同成分が６５重量％以下であるの
で、メタライズ層に浸透することによるセラミック基板
とメタライズ層との間の強度不足を防止できる。

【００１９】尚、上層ペースト中に含まれる金属及び酸
化金属の成分以外の材料としては、有機バインダーが挙
げられる。尚、第２混合物中に、更に、酸化珪素成分を
２〜１０重量％含む場合には、一層気密性が向上する。

【００２０】（５）請求項５の発明は、セラミック焼成
体であるセラミック基材表面に、ニッケル、タングステ
ン、及びモリブデンを含有する下層であるメタライズ層
を備えるとともに、前記メタライズ層の表面側に、中間
層を介して又は中間層を介さずに、ニッケルと、銅又は
マンガンと、を含有する上層である合金層を備えたこと
を特徴とする接合用セラミック部材を要旨とする。

【００２１】本発明では、下層において、Ｎｉの添加に
よりＭｏ粒の焼結が促進されるので、低温での焼結が可
能であり、しかも、Ｗを含むので、Ｍｏ粒の焼結速度が
やわらげられ、広い温度範囲において優れた接合が得ら
れる。また、上層では、ＮｉにＣｕやＭｎを添加するこ
とにより、融点が下がり、下層上に緻密な合金層が形成
される。このため、Ｎｉメッキ等の処理をしなくとも、
良好なロー付けが可能である。また、上層は合金化する
ため、Ｍｏを含む下層へのＮｉの過度の拡散が減少し、
Ｍｏの過焼結による強度低下を防止できる。

【００２２】上述した作用により、本発明では、従来必
要であったＮｉメッキ及びそのシンターの処理を省略で
きるので、作業工程を大幅に簡略化でき、よって、製造
コストを大きく低減することができる。また、低温で焼
結できるので、炉の構造、光熱費、耐熱消耗材等に関す
る焼成費用を少なくすることができる。更に、低温での
焼結により、セラミック自体の変形も生じにくく、高い
寸法精度が得られる。しかも、低温でも十分に焼結がで
きるので、高い接合強度を確保できる。

【００２３】尚、下層であるメタライズ層上に直接に上
層である合金層が形成されていてもよいが、下層である
メタライズ層と上層である合金層との間に、それとは異
なる構成の中間層が形成されていてもよい。 （６）請求項６の発明は、前記メタライズ層は、ニッケ
ルを０．７〜８重量％と、タングステンを１５〜７５重
量％と、モリブデンを２０〜８０重量％と、を含むこと
を特徴とする前記請求項５に記載の接合用セラミック部
材を要旨とする。

【００２４】本発明では、メタライズ層中のＮｉが０．
７重量％以上であるので、低温でも十分に焼結が可能で
ある。また、Ｎｉは８重量％以下であるので、Ｍｏの過
焼結を防止でき、セラミック基材とメタライズ層との間
の接合強度の不足を防止できる。

【００２５】また、Ｗが１５重量％以上であるので、強
度なメタライズ層が形成される温度範囲が広く、Ｗが７
５重量％以下であるので、Ｍｏ及びＮｉの添加による効
果が得られる。更に、メタライズ層中に、Ｍｏを２０〜
８０重量％含むので、強固なメタライズ層となる。

【００２６】（７）請求項７の発明は、前記メタライズ
層に、更に、酸化物換算した酸化珪素成分を３〜１８重
量％含むことを特徴とする前記請求項５又は６に記載の
接合用セラミック部材を要旨とする。

【００２７】本発明では、メタライズ層中に酸化珪素
（ＳｉＯ₂）成分を３〜１８重量％含むので、セラミッ
ク部材とメタライズ層との接合性が極めて高く、気密性
が向上する。 （８）請求項８の発明は、前記合金層は、前記ニッケル
を１０〜７５重量％と、銅を２０〜８５重量％又はマン
ガンを５〜４０重量％と、を含むことを特徴とする前記
請求項５〜７のいずれかに記載の接合用セラミック部材
を要旨とする。

【００２８】本発明では、合金層中に、Ｎｉ分を１０〜
７５重量％含むので、合金層のメタライズ層との接合強
度及び気密性が高い。また、Ｃｕ分は、２０重量％以上
であるので、合金層のロー付け性に優れ、且つ高い強度
が得られる。しかも、Ｃｕ分は、８５重量％以下である
ので、セラミック基材とメタライズ層との間の接合強度
の向上に寄与する。

【００２９】一方、Ｍｎ分は、５重量％以上であるの
で、合金層のロー付け性に優れ、且つ高い強度が得られ
る。しかも、Ｍｎ分は、４０重量％以下であるので、セ
ラミック基材とメタライズ層との間の接合強度の向上に
寄与する。尚、前記合金層に、更に、酸化物換算した酸
化珪素成分を０．０５〜１．０重量％含む場合には、セ
ラミック部材とメタライズ層との接合性が極めて高く、
気密性が向上する。

【００３０】（９）請求項９の発明は、前記下層である
メタライズ層と前記上層である合金層との間に形成され
た中間層は、ニッケル−モリブデン合金からなる中間層
であることを特徴とする前記請求項５〜８のいずれかに
記載の接合用セラミック部材を要旨とする。

【００３１】本発明は、中間層の成分を例示したもので
ある。この中間層は、焼成条件等により生成する場合が
あるが、中間層が存在する場合でも、接合強度等の特性
にはそれほど変化はない。 （１０）請求項１０の発明は、前記請求項５〜９のいず
れかに記載の接合用セラミック部材に、少なくとも前記
メタライズ層及び前記合金層を介して金属部材を接合し
たことを特徴とする接合体を要旨とする。

【００３２】本発明は、接合用セラミック部材と金属部
材とを、上述したメタライズ層及び合金層を介して接合
したものである。つまり、セラミック基材の表面にメタ
ライズ層を形成し、更にその上に合金層を形成した接合
用セラミック部材に対して、その合金層と金属部材を例
えばロー材により接合したものである。尚、メタライズ
層と合金層との間に前記中間層を備えていてもよい。

【００３３】従って、従来の様な（メタライズ層の表面
の）Ｎｉメッキ及びその後のシンター処理が不要であ
り、合金層に直接に金属部材をロー付けすることができ
る。よって、その製造工程が少なく、製造コストが低
い。また、この接合体は、高い接合強度及び高い寸法精
度を有する。

【００３４】（１１）請求項１１の発明は、前記請求項
５〜９のいずれかに記載の接合用セラミック部材に、少
なくとも前記メタライズ層及び前記合金層を介して他の
接合用セラミック部材を接合したことを特徴とする接合
体を要旨とする。

【００３５】本発明は、接合用セラミック部材と他の接
合用セラミック部材とを、上述したメタライズ層及び合
金層を介して接合したものである。尚、メタライズ層と
合金層との間に前記中間層を備えていてもよい。例えば
メタライズ層及び合金層を形成した２つの接合用セラミ
ック部材を用い、両合金層同士をロー材を用いて接合し
た接合体が挙げられる。

【００３６】従って、前記請求項１０と同様に、従来の
様なＮｉメッキ及びその後のシンター処理が不要であ
り、合金層に直接に金属部材をロー付けすることができ
る。よって、製造コストが低い。また、この接合体は、
高い接合強度及び高い寸法精度を有する。

【００３７】（１２）請求項１２の発明は、前記請求項
１０又は１１の接合体を備えたことを特徴とする真空ス
イッチを要旨とする。本発明は、上述した接合体を用い
た真空スイッチである。この真空スイッチとは、例えば
セラミック製の絶縁バルブを用いた電気回路開閉器であ
り、特に高電圧、大電流の開閉に好適なものである。

【００３８】（１３）請求項１３の発明は、前記請求項
１０又は１１の接合体を備えたことを特徴とする真空容
器を要旨とする。本発明は、上述した真空スイッチなど
に用いられる真空容器（例えば絶縁バルブ）であり、こ
の真空容器内に電極などを配置することにより、真空ス
イッチ（電気回路開閉器）を形成することができる。

【００３９】尚、前記酸化珪素成分を含む場合には、酸
化珪素成分の含有量に応じて、合計重量％が１００重量
％以下となる様に、各請求項の他の成分（金属やその酸
化物の成分）の割合を当該成分の所定の範囲内にて適宜
調節すればよい。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の、接合用セラミッ
ク部材の製造方法、接合用セラミック部材、接合体、真
空スイッチ、及び真空容器の実施の形態の例（実施例）
を、図面を参照して説明する。 （実施例１）ここでは、接合用セラミック部材と金属部
材の接合体を例に挙げる。

【００４１】ａ）図１に模式的に示す様に、本実施例で
は、接合用セラミック部材１と金属部材３とがロー材５
により接合されて接合体７が形成されている。詳しく
は、接合用セラミック部材１は、セラミック基材９上に
メタライズ層（下層）１１が形成され、このメタライズ
層１１上に合金層（上層）１３が形成され、合金層１３
と金属部材３とがロー材５により接合され、これにより
接合用セラミック部材１と金属部材３とが接合一体化さ
れている。

【００４２】特に、本実施例では、メタライズ層１１中
に、Ｎｉを０．５〜８重量％と、Ｗを１５〜７５重量％
と、Ｍｏを１８〜８１重量％と、酸化物換算したＳｉＯ
₂を１．４〜１９重量％含んでおり、更に、合金層１３
中に、Ｎｉを１２〜７６重量％と、Ｃｕを１９〜８７重
量％（又はＭｎを２〜４２重量％）とを含んでいる。

【００４３】従って、本実施例の接合体７は、後の実験
例からも明らかな様に、セラミック基材９とメタライズ
層１１との接合強度が高く気密性にも優れている。ま
た、従来の様に、Ｎｉメッキ処理やその後シンター処理
を施さなくとも、合金層１３にて金属部材３とのロー付
けが可能であるので、製造工程を大幅に簡易化できる。

【００４４】ｂ）次に、この接合体７の１例として円形
のテストピースの製造方法を、接合用セラミック部材１
の製造方法とともに説明する。 まず、下記表１に示す様に、Ｎｉ粉末、Ｗ粉末、Ｍｏ
粉末、ＳｉＯ₂粉末を用いて、第１混合物を作成し、こ
の第１混合物の粉末（例えば８７重量％）を、粉砕混合
し、エトセル等の有機バインダ（例えば１３重量％）と
混合して下層ペースト（第１メタライズインク）を製造
した。

【００４５】尚、第１混合物には、金属成分として、Ｎ
ｉが０．５〜１０重量％、Ｗが２０〜７０重量％、Ｍｏ
が２０〜７０重量％の範囲内で含まれている。 また、同様に、下記表１に示す様に、Ｎｉ粉末、Ｃｕ
粉末、Ｍｎ粉末、Ｍｏ粉末、Ｎｉ−Ｃｕ合金粉末、Ｎｉ
−Ｍｎ合金粉末の中から選択して、第２混合物を作成
し、この第２混合物の粉末（例えば８７重量％）を、粉
砕混合し、エトセル等の有機バインダ（例えば１３重量
％）と混合して上層ペースト（第２メタライズインク）
を製造した。

【００４６】尚、第２混合物には、金属又は酸化金属の
成分として、Ｎｉ又は酸化Ｎｉが３０〜８０重量％、Ｃ
ｕ、酸化Ｃｕ、Ｍｎ、及び酸化Ｍｎのうち少なくとも１
種が２０〜７０重量％の範囲内で含まれている。 次に、前記下層ペーストを、セラミック焼成体である
アルミナ製（例えばアルミナ９２重量％）のセラミック
基材９（例えば厚み５ｍｍ×外径φ３０ｍｍ×内径φ
８．５ｍｍの円筒形のテストピース）の表面に、厚み１
０〜２０μｍ程度塗布し、乾燥して（後にメタライズ層
１１となる）下層を形成した。

【００４７】次に、前記上層ペーストを、前記下層の
表面に対して、その表面全体を覆うように、厚み１０〜
２０μｍ程度塗布し、乾燥して（後に合金層１３とな
る）上層を形成した。 次に、前記下層及び上層を形成したセラミック基材９
を炉中に入れ、ウエッター温度４０℃のＨ₂／Ｎ₂（１：
１）のフォーミングガス雰囲気にて、下記表３に示す様
に、１０５０〜１２５０℃の温度範囲の温度にて焼成し
た。これにより、セラミック基材９の表面にメタライズ
層１１及び合金層１３を備えた接合用セラミック部材１
が得られた。

【００４８】次に、接合用セラミック部材１とコバー
ル製（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）の金属部材３をロー付けし
た。具体的には、合金層１３と金属部材３（例えば厚み
１ｍｍ×外径φ１６ｍｍのコバール円板）との間に、銀
ロー材（ＢＡｇ−８）５の箔を配置して、所定のロー付
け温度にて加熱して冷却することにより、接合用セラミ
ック部材１と金属部材３とをロー付け接合して接合体７
を完成した。

【００４９】つまり、上述した〜の製造工程によっ
て、下記表１に示す様に、第１及び第２混合物（従って
下層及び上層ペースト）の成分を違えて、図２に示す様
に、実験に供する接合体７として、Ｎo.１〜２１の円形
のテストピース（下層にＷを含み、上層にＮｉ成分とＣ
ｕ又はＭｎ成分とを含む本発明の試料）を作成した。

【００５０】また、ペースト組成を違えた（上層にＣ
ｕ、Ｍｎを含まないものと下層にＷを含まない）比較例
の試料Ｎo.２２〜２５も作成した。尚、表１は、第１及
び第２混合物の組成を示してある。

【００５１】

【表１】

【００５２】ｃ）そして、製造された接合用セラミック
部材１の断面を研磨し、メタライズ層１１及び合金層１
３の成分の定量分析を行った。詳しくは、電子プローブ
マイクロアナライザー（加速電圧；２０ｋＶ、スポット
径；５μｍ）により定量分析を行った。その結果を、下
記表２に記す。

【００５３】尚、分析は、偏析の影響を少なくするため
に、各試料とも５箇所行い、その平均値を求めた。ま
た、Ｓｉの重量％は、酸化物換算した値である。更に、
各層の残部は、セラミック基材からの拡散によるＡｌ₂
Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣａＯ等のガラス成分が占めている。

【００５４】

【表２】

【００５５】ｄ）次に、前記の製造方法にて製造した接
合体７の各試料の接合強度を調べた。具体的には、図３
に示す様に、接合体７を金属部材３を下向きにして配置
するとともに、セラミック基材９の外周の下端を円筒形
の鉄製の受け台２１で支える。この状態で、セラミック
基台９の中央の貫通孔２３に、上方より円柱形のステン
レス製の打ち抜き棒２５を配置し、打ち抜き棒２５を荷
重速度０．５ｍｍ／ｍｉｎで図の下方に移動させる。

【００５６】そして、この際の金属部材３が剥がれる時
の強度（破壊強度）を、打ち抜き棒２５の上方に配置し
た荷重計（図示せず）によって測定し、これをロー付け
強度とした。このロー付け強度（接合強度）及びその評
価を、各試料の焼成温度別に、下記表３に記す。

【００５７】尚、前記表３の接合強度［ＭＰａ］の評価
は、１０５０〜１２５０℃において、◎は２０ＭＰａ以
上であることを示し、○は２０ＭＰａ未満１５ＭＰａ以
上を示し、△は１５ＭＰａ未満１０ＭＰａ以上を示し、
×は１０ＭＰａ未満を示している。

【００５８】

【表３】

【００５９】尚、この表３においても、試料Ｎo.１〜、
２、６ この表３から明らかな様に、本発明の範囲内の試料Ｎo.
１〜２１は、低温での焼成にもかかわらず、メタライズ
層は十分に焼結するので、高いロー付け強度が得られ好
適である。また、低温での焼結が可能であるので、焼結
のためのコストが少なくて済むという利点がある。更
に、低温での十分な焼結が可能であるので、高温での焼
結に比べて、接合用セラミック部材の寸法精度が高いと
いう効果がある。

【００６０】しかも、本発明の試料は、下層にＷを含む
ので、広い温度範囲にて焼成ができ、よって、その温度
範囲にて焼成した焼結品にて、高い接合性が得られるこ
とが分かる。特に、本発明の請求項２及び６の条件を満
たす試料Ｎo.３〜５、９〜１３、１５、１６、１９、２
０のものは、その接合強度が高く、一層好適である。

【００６１】これに対して、比較例の試料Ｎo.２２〜２
５は、ロー付け強度が低く、好ましくない。 ｄ）次に、前記の製造方法にて製造した接合体７の各試
料の気密性を調べた。具体的には、図３に示す接合体７
の一方の側を真空にし（１×１０^-6pＰａ以下）、他方
の側にヘリウムを充填して、ヘリウムが漏出があるか否
かを調べた。

【００６２】その結果を、前記表３にて、漏出のないも
のを「k」の記号で示した。この表３から明らかな様
に、特に本発明の試料Ｎo.１〜２１のうち、特に試料Ｎ
o.１、４、５、９、１０、１２、１３、１５、１６、１
９、２０のものは、気密性に優れていることが分かる。 （実施例２）次に、実施例２について説明するが、前記
実施例１と同様な箇所の説明は省略する。

【００６３】ここでは、接合用セラミック部材同士を接
合した接合体を例に挙げる。 ａ）図４に模式的に示す様に、本実施例では、アルミナ
製の第１接合用セラミック部材３１と同様なアルミナ製
の第２接合用セラミック部材３３とがロー材３５により
接合されて接合体３７が形成されている。

【００６４】詳しくは、第１接合用セラミック部材３１
は、第１セラミック基材３９上に第１メタライズ層４１
が形成されたものであり、この第１メタライズ層４１上
には第１合金層４３が形成されている。一方、第２接合
用セラミック部材３３は、第２セラミック基材４５上に
第２メタライズ層４７が形成されたものであり、この第
２メタライズ層４７上には第２合金層４９が形成されて
いる。

【００６５】そして、第１合金層４３と第２合金層４９
とがロー材３５により接合されることにより、第１接合
用セラミック部材３１と第２接合用セラミック部材３３
とが接合されて一体となっている。 ｂ）次に、この接合体３７の製造方法を、第１、第２接
合用セラミック部材３１、３３の製造方法とともに説明
する。

【００６６】前記実施例１にて説明した様に（以下省
略した内容は前記実施例１と同様である）、前記表１に
示す上層ペーストの成分の粉末を使用して、各試料の上
層ペーストを製造した。 次に、下層ペーストを、第１、第２セラミック基材３
９、４５のそれぞれの表面に塗布し、乾燥してそれぞれ
下層を形成した。

【００６７】次に、上層ペーストを、第１、第２セラ
ミック基材３９、４５のそれぞれの下層の表面に塗布
し、乾燥してそれぞれ上層を形成した。 次に、前記下層及び上層を形成した第１、２セラミッ
ク基材３９、４５を、それぞれ炉中に入れ、１０５０〜
１２５０℃の温度にて焼成した。これにより、第１メタ
ライズ層４１上に第１合金層４３が積層された第１接合
用セラミック部材３１と、第２メタライズ層４７上に第
２合金層４９が積層された第２接合用セラミック部材３
３を得た。

【００６８】次に、両合金層４３、４９の間に、銀ロ
ー材３５を配置してロー付け接合し、両接合用セラミッ
ク部材３１、３３を接合して一体化して接合体３７を完
成した。本実施例の接合体３７は、前記実施例１と同様
に、接合強度が高く気密性にも優れている。 （実施例３）次に、実施例３について説明するが、前記
実施例１、２と同様な箇所の説明は省略する。

【００６９】本実施例は、前記実施例１のような接合用
セラミック部材と金属部材からなる接合体を真空スイッ
チに用いた例である。即ち、本実施例の真空スイッチ
は、真空容器内に電極等を内蔵し、高電圧、大電流の開
閉に適した高負荷開閉器である。

【００７０】詳しくは、図５に示す様に、真空負荷開閉
器１００は、絶縁バルブ１０１と、絶縁バルブ１０１の
端部を塞いで取り付けられた第１及び第２の端蓋１０
２、１０３と、第１の端蓋１０２に取り付けられ絶縁バ
ルブ１０１内に突出された固定電極１０４と、第２の端
蓋１０３に摺動自在に配置された可動電極１０５とを備
え、固定電極１０４と可動電極１０５により接点１０６
を構成している。

【００７１】前記絶縁バルブ１０１は、アルミナ９２重
量％のセラミック焼成体で形成され、内径８０ｍｍ×肉
厚５ｍｍ程度×長さ１００ｍｍの略円筒形である。ま
た、絶縁バルブ１０１は、内径が一定の直胴部１１０及
び内周壁１１１の中間にて内側に突出して周設される凸
状部１１２を有している。更に、絶縁バルブ１０１の外
周面には、釉薬層１１５を備えている。

【００７２】前記第１、２端蓋１０２，１０３は、円板
状のコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）板で形成され、各中
央部に固定電極１０４、ガイド１３１を固着するための
穴１２１、１３２が設けられている。このガイド１３１
は、可動電極１０５の可動軸１５１が摺動し易いように
設けられている。

【００７３】前記固定電極１０４は、先端が穴１２１に
固着される固定軸１４１となり、先端が絶縁バルブ１０
１内に突出される円環状の電極１４２となっている。前
記可動電極１０５は、後端がガイド１３１内を摺動する
可動軸１５１となり、先端が固定電極１０４側の電極１
４２に接触する電極１５２となっている。この可動電極
１０５は、電極１５２付近の可動軸１５１と第２の端蓋
１０３との間に設けられる蛇腹状の金属べローズ１５３
により、真空保持状態で開閉動作を可能とされている。

【００７４】前記金属ベローズ１５３は、ベローズカバ
ー１５４で囲まれ、電流開閉時に、電極１４２，１５２
（即ちその先端の接触子１４３、１５５）から発生する
金属蒸気が直接触れるのを防いでいる。前記接点１０６
は、電極１４２，１５２の接触が行われる接触子１４
３、１５５に、高融点のタングステン系の焼結金属を用
い、発生する真空アークにより溶着し難い構造となって
いる。

【００７５】また、接点１０６を囲んでアークシールド
１６１が配置されている。このアークシールド１６１
は、前述の金属蒸気が絶縁バルブ１０１の内周壁１１１
に付着して絶縁が低下するのを防止するために、絶縁バ
ルブ１０１の凸状部１１２にロー付けにより接合されて
いる。

【００７６】つまり、本実施例の高負荷開閉器１００で
は、前記実施例１の接合体と同様に、接合用セラミック
部材である絶縁バルブ１０１の凸状部１１２に、金属部
材であるアークシールド１６１がロー材１６２によるロ
ー付けにより接合されている。

【００７７】詳しくは、図６に要部を模式的に示す様
に、絶縁バルブ１０１の凸状部１１２の先端には、前記
実施例１に示した様に、低温でのメタライズにより、メ
タライズ層１７１が形成され、このメタライズ層１７１
上に合金層１７３が形成され、この合金層１７３とアー
クシールド１６１とがロー材１６２によるロー付けによ
って接合されているのである。

【００７８】これにより、アークシールド１６１を備え
た絶縁バルブ１０１（従って高負荷開閉器１００）を、
低コストで製造でき、また、高い寸法精度及び高い接合
強度を実現することができる。 （実施例４）次に、実施例４について説明するが、前記
実施例３と同様な箇所の説明は省略する。

【００７９】本実施例は、前記実施例３の様に、接合用
セラミック部材と金属部材からなる接合体を真空スイッ
チに用いた例であるが、アークシールドと絶縁バルブの
構造が異なる。図７に要部を模式的に示す様に、本実施
例の真空スイッチ（高負荷開閉器）２００は、上絶縁バ
ルブ２０１と下絶縁バルブ２０３との間に、無酸素銅か
らなる金属製の接続部材２０５がロー付けされ、その接
続部材２０５の先端側に、アークシールド２０７がロー
付け接合されている。

【００８０】特に、前記上絶縁バルブ２０１及び下絶縁
バルブ２０３と接続部材２０５とが固定される部分（固
定部２０９）には、前記実施例１と同様な方法で、それ
ぞれメタライズ層２１１、２１３が形成され、各メタラ
イズ層２１１、２１３上にはそれぞれ合金層２１５、２
１７が形成されている。

【００８１】そして、この合金層２１５、２１７と接続
部材２０５とが、それぞれロー材２１９、２２１により
接合されることにより、両絶縁バルブ２０１、２０３と
接続部材２０５とが接合一体化されている。尚、両絶縁
バルブ２０１、２０３の外周面には 前記実施例３と同
様の釉薬層２２３、２２５がそれぞれ形成されている。

【００８２】本実施例によっても、前記実施例３と同様
な効果を奏する。尚、本発明は前記実施例になんら限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば前記実施例１、２では、下層であるメタライズ層
と上層である合金層が直接に接合している例を挙げた
が、それとは別に、メタライズ層と合金層との間に、そ
れらの層とは異なる構成の（例えばＮｉ−Ｍｏ合金層で
ある）中間層が形成されていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の接合体の要部を破断して示す説明
図である。

【図２】 実施例１の接合体を示す斜視図である。

【図３】 実施例１の接合体の接合強度の測定方法を示
す説明図である。

【図４】 実施例２の接合体の要部を破断して示す説明
図である。

【図５】 実施例３の真空スイッチを破断して示す説明
図である。

【図６】 実施例３の真空スイッチの要部を破断して示
す説明図である。

【図７】 実施例４の真空スイッチの要部を破断して示
す説明図である。

【符号の説明】

１…接合用セラミック部材 ３…金属部材 ５、３５、１６２、２１９、２２１…ロー材 ７、３７…接合体 ９…セラミック基材 １１、１７１、２１１、２１３…メタライズ層 １３、１７４、２１５、２１７…合金層 ３１…第１接合用セラミック部材 ３３…第２接合用セラミック部材 ３９…第１セラミック基材 ４１…第１メタライズ層 ４３…第１合金層 ４５…第２セラミック基材 ４７…第２メタライズ層 ４９…第２合金層 １６１、２０７…アークシールド １０１…絶縁バルブ １００、２００…真空スイッチ（高負荷開閉器） ２０１…上絶縁バルブ ２０３…下絶縁バルブ ２０５…接続部材

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック焼成体であるセラミック基材
   の表面上に、ニッケル、タングステン、及びモリブデン
   を含む第１混合物を用いて作製された下層ペーストを塗
   布し、乾燥して下層を形成する第１工程と、 前記下層上に、ニッケル又は酸化ニッケルと、銅、酸化
   銅、マンガン、及び酸化マンガンのうち少なくとも１種
   と、を含む第２混合物を用いて作製された上層ペースト
   を塗布し、乾燥して上層を形成する第２工程と、 前記下層及び上層を加熱して焼き付ける第３工程と、 を備えたことを特徴とする接合用セラミック部材の製造
   方法。
2. 【請求項２】 前記第１混合物中に、前記ニッケルを１
   〜１０重量％と、タングステンを２０〜６９重量％と、
   モリブデンを３０〜６９重量％と、を含むことを特徴と
   する前記請求項１に記載の接合用セラミック部材の製造
   方法。
3. 【請求項３】 前記第１混合物中に、更に、酸化珪素成
   分を２〜１５重量％含むことを特徴とする前記請求項１
   又は２に記載の接合用セラミック部材の製造方法。
4. 【請求項４】 前記第２混合物中に、ニッケル又は酸化
   ニッケルを３５〜７５重量％と、銅、酸化銅、マンガ
   ン、及び酸化マンガンのうち少なくとも１種を２５〜６
   ５重量％と、を含むことを特徴とする前記請求項１〜３
   のいずれかに記載の接合用セラミック部材の製造方法。
5. 【請求項５】 セラミック焼成体であるセラミック基材
   表面に、ニッケル、タングステン、及びモリブデンを含
   有する下層であるメタライズ層を備えるとともに、 前記メタライズ層の表面側に、中間層を介して又は中間
   層を介さずに、ニッケルと、銅又はマンガンと、を含有
   する上層である合金層を備えたことを特徴とする接合用
   セラミック部材。
6. 【請求項６】 前記メタライズ層は、ニッケルを０．７
   〜８重量％と、タングステンを１５〜７５重量％と、モ
   リブデンを２０〜８０重量％と、を含むことを特徴とす
   る前記請求項５に記載の接合用セラミック部材。
7. 【請求項７】 前記メタライズ層に、更に、酸化物換算
   した酸化珪素成分を３〜１８重量％含むことを特徴とす
   る前記請求項５又は６に記載の接合用セラミック部材。
8. 【請求項８】 前記合金層は、前記ニッケルを１０〜７
   ５重量％と、銅を２０〜８５重量％又はマンガンを５〜
   ４０重量％と、を含むことを特徴とする前記請求項５〜
   ７のいずれかに記載の接合用セラミック部材。
9. 【請求項９】 前記下層であるメタライズ層と前記上層
   である合金層との間に形成された中間層は、ニッケル−
   モリブデン合金からなる中間層であることを特徴とする
   前記請求項５〜８のいずれかに記載の接合用セラミック
   部材。
10. 【請求項１０】 前記請求項５〜９のいずれかに記載の
    接合用セラミック部材に、少なくとも前記メタライズ層
    及び前記合金層を介して金属部材を接合したことを特徴
    とする接合体。
11. 【請求項１１】 前記請求項５〜９のいずれかに記載の
    接合用セラミック部材に、少なくとも前記メタライズ層
    及び前記合金層を介して他の接合用セラミック部材を接
    合したことを特徴とする接合体。
12. 【請求項１２】 前記請求項１０又は１１の接合体を備
    えたことを特徴とする真空スイッチ。
13. 【請求項１３】 前記請求項１０又は１１の接合体を備
    えたことを特徴とする真空容器。