JP2004231438A

JP2004231438A - セラミックと金属のロウ付け構造

Info

Publication number: JP2004231438A
Application number: JP2003019458A
Authority: JP
Inventors: Koji Yokoyama; 浩司横山; Riichi Uotome; 利一魚留; Makoto Soma; 誠相馬; Shinjiro Noma; 真二郎野間
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】ロウ付けの作業の工数や材料費を低減することができるセラミックと金属のロウ付け構造を提供する。
【解決手段】セラミック部材１と金属部材２との間に４２アロイ又はコバールからなる接合用金属３を配置し、接合用金属３とセラミック部材１及び金属部材２をそれぞれロウ材４で溶着して、接合用金属３を介してセラミック部材１と金属部材２とをロウ付けする。この際に、セラミック部材１と金属部材２のうち一方に、その接合用金属３に対向する面にロウ材受け凹部５を形成する。そしてロウ材受け凹部５を形成した部材が接合用金属３の下側に、他方の部材が接合用金属３の上側になるように配置した状態で、接合用金属３の上端部に配置したロウ材４を溶融させ、接合用金属３と上側の上記部材とを溶着する共に、接合用金属３に沿って流下したロウ材４をロウ材受け凹部５で受けて、接合用金属３下側の部材とを溶着する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック部材と金属部材とをロウ材でロウ付け接合する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リレーや電磁開閉器などの封止接点装置において、セラミック製の封止容器に金属製の固定端子をロウ付けすることによって、封止容器に固定端子を気密接合することが行なわれている（例えば特許文献１、特許文献２等参照）。
【０００３】
このようにセラミック製の封止容器に金属製の固定端子をロウ付けする場合、固定端子を形成している銅系などの金属と封止容器を形成しているセラミックとは、熱膨張率が大きく異なる。従って、ロウ材を加熱溶融させてロウ付けを行なった後、冷却する際のセラミックと金属の寸法変化の差による応力がロウ付け部分に作用し、ロウ付けの接合強度が低下するおそれがある。
【０００４】
そこで、セラミック部材と金属部材とをロウ付けする場合、セラミック部材と金属部材の間の熱膨張率を有する４２アロイ（Ｆｅ５８％、Ｎｉ４２％）やコバール（Ｆｅ５４％、Ｎｉ２９％、Ｃｏ１７％）のような鉄−ニッケル合金からなる接合用金属を用い、この接合用金属をセラミック部材と金属部材との間に配置して、接合用金属を介してセラミック部材と金属部材をロウ付け接合することによって、寸法変化による応力の作用を小さくし、ロウ付けの接合強度が低下することを防ぐことが行なわれている（例えば特許文献２、特許文献３等参照）。
【０００５】
図５は、封止接点装置において、セラミック部材１からなる封止容器１０に銅系などの金属部材２からなる固定端子１１をロウ付けするにあたって、封止容器１０と固定端子１１の間に、４２アロイやコバールのような鉄−ニッケル合金の接合用金属３からなる接合筒１２を配置し、封止容器１０と固定端子１１を接合筒１２を介してロウ付けするようにした例を示すものである。すなわち、図５（ａ）に示すように、固定端子１１の先部の外周に張り出して設けた鍔部１１ａと封止容器１０との間において、固定端子１１の外周に接合筒１２を配置すると共に、接合筒１２と封止容器１０との間及び接合筒１２と鍔部１１ａとの間において、固定端子１１の外周にそれぞれリング状のロウ材４，４を配置する。そして封止容器１０に形成した貫通孔１０ａに固定端子１１の基部を差し込むと共に、ロウ材４，４を加熱して溶融させ、ロウ材４を流動させることによって、図５（ｂ）に示すように、接合筒１２の外面から封止容器１０の外面にかけてロウ材４のフィレット４ａを形成させて溶着すると共に、接合筒１２の外面から固定端子１１の鍔部１１ａの外面にかけてロウ材４のフィレット４ａを形成させて溶着し、接合筒１２を介して封止容器１０と固定端子１１をロウ付けすることができるものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−２５９７２８号公報
【特許文献２】
特開平９−６９３２９号公報
【特許文献３】
特開平１１−１２０５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように接合用金属３からなる接合筒１２を介して、セラミック部材１からなる封止容器１０と金属部材２からなる固定端子１１をロウ付け接合するにあたっては、一対のロウ材４，４を用い、接合筒１２と封止容器１０は一方のロウ材４で、接合筒１２と固定端子１１は他方のロウ材４で溶着するようにしている。従って、二つのロウ材４，４を用いてロウ付けを行なうことが必要であり、ロウ付け作業の工数や材料費が増加するという問題を有するものであった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ロウ付けの作業の工数や材料費を低減することができるセラミックと金属のロウ付け構造を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るセラミックと金属のロウ付け構造は、セラミック部材１と金属部材２との間に４２アロイ又はコバールのような鉄−ニッケル合金からなる接合用金属３を配置し、セラミック部材１と接合用金属３、金属部材２と接合用金属３をそれぞれロウ材４で溶着することによって、接合用金属３を介してセラミック部材１と金属部材２とをロウ付けするにあたって、セラミック部材１と金属部材２のうち一方に、その接合用金属３に対向する面にロウ材受け凹部５を形成し、セラミック部材１と金属部材２のうちロウ材受け凹部５を形成した部材１，２が接合用金属３の下側に、他方の部材１，２が接合用金属３の上側になるように配置して、ロウ材受け凹部５内に接合用金属３の下端部を差し込んだ状態で、接合用金属３の上端部に配置したロウ材４を溶融させて接合用金属３と上側の上記部材１，２とを溶着する共に、接合用金属３に沿って流下したロウ材４をロウ材受け凹部５で受けて、接合用金属３と接合用金属３の下側の上記部材１，２とをこのロウ材４で溶着して成ることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
セラミック部材１と金属部材２とを接合用金属３を介してロウ材４でロウ付けする実施の形態を、リレーや電磁開閉器などの封止接点装置について説明する。図４は封止接点装置の一例を示すものであり、セラミック部材１からなる封止容器１０と、封止容器１０にロウ付けにより気密接合される金属部材２からなる固定端子１１と、固定端子１１に設けた固定接点１４に接離する可動接点１５を設けた可動接触子１６と、固定接点１４に可動接点１５が接離するよう可動する可動鉄芯１７が底部側に収納される有底筒部１８と、有底筒部１８に気密接合される金属材料製の第１の接合部材１９と、水素又は水素を主体とするガスあるいは電気絶縁性ガスが気密封止されるよう封止容器１０及び第１の接合部材１９に気密接合されることによって固定接点１４及び可動接点１５並びに可動鉄芯１７を収容するための気密空間を形成する金属材料製の第２の接合部材２０と、可動接触子１６と可動鉄芯１７を連結する可動軸２１と、接点開離方向へ可動鉄芯１７を付勢する復帰ばね２２と、接点当接方向へ可動接触子１６を付勢する接圧ばね２３と、可動鉄芯１７を駆動するよう励磁されるコイルブロック２４とを備えて形成されるものである。図４において２５は固定鉄芯、２６はヨーク、２７は上記の各部材が収容されるハウジングである。図４の実施の形態では、固定端子１１としてねじ２８が螺着される態様のものを用いているが、固定端子１１としてはこの他に種々の態様のものを用いることができるものである。
【００１２】
図１は、上記のような封止接点装置において、セラミック部材１からなる封止容器１０に銅系などの金属部材２からなる固定端子１１を、接合筒１２を介してロウ付けして接合する実施の形態の一例を示すものである。接合筒１２は４２アロイやコバールのような鉄−ニッケル合金の接合用金属３から形成されるものである。この接合用金属３の鉄−ニッケル合金としては、熱膨張率が固定端子１１を形成する金属部材２の熱膨張率より小さいものであればよく、特に限定されないが、４２アロイやコバールは熱膨張率が特に小さく、封止容器１０を形成するセラミック部材１の熱膨張率に近いので特に好ましい。接合筒１２は円筒状に形成してある。またロウ材４としては、従来から周知の任意の材質のものを用いることができるが、リング状に形成して使用するようにしてある。
【００１３】
一方、図２に示すように、固定端子１１の先部の外周には全周に亘って鍔部１１ａが張り出して設けてあり、鍔部１１ａの外周縁に沿って全周に亘って固定端子１１の基部側へリブ１１ｂが突設してある。このように鍔部１１ａの外周縁にリブ１１ｂを設けることによって、リブ１１ｂの内側において鍔部１１ａの固定端子１１の基部の側の表面に、ロウ材受け凹部５が形成されるようにしてある。このロウ受け凹部５は接合筒１２の円筒形の外径より大きい寸法に形成してある。
【００１４】
しかして、封止容器１０と固定端子１１とを接合筒１２を介してロウ付けするにあたっては、まず図１（ａ）に示すように、固定端子１１の鍔部１１ａよりも基部に、接合筒１２とロウ材４とをこの順に被挿した状態で、封止容器１０に形成した貫通孔１０ａに固定端子１１の基部を差し込む。このとき、ロウ受け凹部５を設けた固定端子１１の鍔部１１ａが接合筒１２の下側に位置するように、固定端子１１を下向きにするものであり、従って、接合筒１２の上側に封止容器１０が配置されると共に接合筒１２の上端と封止容器１０の間に一枚のロウ材４が配置されるものである。そして接合筒１２の下端部をロウ受け凹部５に嵌め込みながら、ロウ材４を加熱して溶融させ、ロウ材４を流動させることによって、図１（ｂ）に示すように、接合筒１２の上部の外面から封止容器１０の外面にかけてロウ材４のフィレット４ａを形成させる。またこのとき、接合筒１２の上部において溶融したロウ材４の一部はその自重で接合筒１２の外面を下方へ流れるが、この流れたロウ材４は固定端子１１の鍔部１１ａの上面のロウ受け凹部５によって受けられ、ロウ受け凹部５内に滞留する。そしてこのように接合筒１２の上部から流れてロウ受け凹部５に滞留したロウ材４によって、接合筒１２の下部の外面から固定端子の鍔部１１ａにかけてフィレット４ａが形成されるものである。このようにして、接合筒１２と封止容器１０を、接合筒１２と封止容器１０の間に配置したロウ材４のフィレット４ａで溶着することができると共に、接合筒１２と固定端子１１の鍔部１１ａはこのロウ材４の一部が流下して形成されるフィレット４ａで溶着することができるものであり、一枚のロウ材４を用いるだけで、接合筒１２を介した封止容器１０と固定端子１１のロウ付け接合をすることができるものである。
【００１５】
図３は本発明の実施の形態の他の一例を示すもであり、固定端子１１として先端部にネジ部１１ｃを設けたものを用いるようにした他は、図１の実施の形態と同じである。
【００１６】
また、上記の各実施の形態では、固定端子１１を下向きにした状態でロウ付けの作業を行なうようにしているために、ロウ付けの作業の際に接合筒１２の下側に配置される固定端子１１の鍔部１１ａにロウ材受け凹部５を形成するようにしたが、これとは上下逆に、固定端子１１を上向きにした状態でロウ付けの作業を行なう場合には、ロウ付けの作業の際に接合筒１２の下側に配置される封止容器１０の外面にロウ材受け凹部５を形成するものである。
【００１７】
尚、本発明について上記の各実施の形態のように、封止接点装置における封止容器１０と固定端子１１のロウ付けについて説明したが、本発明はこれに限定されるものでないのはいうまでもなく、本発明はセラミックと金属のロウ付けの技術一般に適用されるものである。
【００１８】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係るセラミックと金属のロウ付け構造は、セラミック部材と金属部材との間に４２アロイ又はコバールのような鉄−ニッケル合金からなる接合用金属を配置し、セラミック部材と接合用金属、金属部材と接合用金属をそれぞれロウ材で溶着することによって、接合用金属を介してセラミック部材と金属部材とをロウ付けするにあたって、セラミック部材と金属部材のうち一方に、その接合用金属に対向する面にロウ材受け凹部を形成し、セラミック部材と金属部材のうちロウ材受け凹部を形成した部材が接合用金属の下側に、他方の部材が接合用金属の上側になるように配置して、ロウ材受け凹部内に接合用金属の下端部を差し込んだ状態で、接合用金属の上端部に配置したロウ材を溶融させて接合用金属と上側の上記部材とを溶着する共に、接合用金属に沿って流下したロウ材をロウ材受け凹部で受けて、接合用金属と接合用金属の下側の上記部材とをこのロウ材で溶着するようにしたので、接合用金属の上側に配置したロウ材を溶融させてロウ付けを行なうにあたって、このロウ材の溶融したフィレットを接合用金属とその上側のセラミック部材あるいは金属部材の間に形成させて溶着することができると共に、このロウ材の溶融した一部が接合用金属に沿って流下してロウ受け凹部に滞留し、接合用金属とその下側のセラミック部材あるいは金属部材の間にフィレットを形成させて溶着することができるものであり、一つのロウ材を用いて接合用金属の上部と下部にそれぞれセラミック部材と金属部材の一方と他方をロウ付けすることができ、従来のように二つのロウ材を用いる場合に比べて、ロウ付けの作業の工数や材料費を低減することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ断面図である。
【図２】同上に用いる固定端子を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の他の一例を示すものであり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ断面図である。
【図４】封止接点装置の一例を示す断面図である。
【図５】従来例を示すものであり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ断面図である。
【符号の説明】
１セラミック部材
２金属部材
３接合用金属
４ロウ材
５ロウ受け凹部
１０封止容器
１１固定端子
１２接合筒

Claims

セラミック部材と金属部材との間に４２アロイ又はコバールのような鉄−ニッケル合金からなる接合用金属を配置し、セラミック部材と接合用金属、金属部材と接合用金属をそれぞれロウ材で溶着することによって、接合用金属を介してセラミック部材と金属部材とをロウ付けするにあたって、セラミック部材と金属部材のうち一方に、その接合用金属に対向する面にロウ材受け凹部を形成し、セラミック部材と金属部材のうちロウ材受け凹部を形成した部材が接合用金属の下側に、他方の部材が接合用金属の上側になるように配置して、ロウ材受け凹部内に接合用金属の下端部を差し込んだ状態で、接合用金属の上端部に配置したロウ材を溶融させて接合用金属と上側の上記部材とを溶着する共に、接合用金属に沿って流下したロウ材をロウ材受け凹部で受けて、接合用金属と接合用金属の下側の上記部材とをこのロウ材で溶着して成ることを特徴とするセラミックと金属のロウ付け構造。