JP2004359487A - ガラス封着用積層金属板材 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス封着用金属材料として、新規な構造を採用することで従来にはないガラス封着用金属材料を提供する。
【解決手段】第一の金属板材料と、第二の金属材料との間に中間金属層を有する、第一の金属板材料／中間金属層／第二の金属板材料でなる三層構造のガラス封着用積層金属板材であり、好ましくは、前記中間金属層は前記第一の金属板材料と第二の金属板材料の何れか若しくは両方とはエッチング特性が異なるガラス封着用積層金属板材であり、更に好ましくは、前述の第一の金属板材料及び第二の金属板材料は、質量％でＮｉを２５〜５２％含有したＦｅ−Ｎｉ系合金であるガラス封着用積層金属板材である。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス封着用積層金属板材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス封着用合金は、種々の用途に使用されている。代表的なものとして、例えば蛍光表示管のスペーサ（特許文献１）や、ブラウン管用のアノードボタン、パネルピン（特許文献２）がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２８２７５２号公報
【特許文献２】
特開２００１−３４８６５１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来から提案されてきたガラス封着用合金としては前述の特許文献１や２に示されるように単一材料を用いるものであり、新たな用途への適用しようとすると、従来にはない構造、機能を付与する必要がある。
特に、今後の新用途に採用されるためには、薄くできること、更に好ましくは、エッチング可能ななことで、薄型化が進む新用途への採用が期待できる。
本発明の目的は、ガラス封着用金属材料として、新規な構造を採用することで従来にはないガラス封着用金属材料を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたものである。
すなわち本発明は、第一の金属板材料と、第二の金属材料との間に中間金属層を有する、第一の金属板材料／中間金属層／第二の金属板材料でなる三層構造のガラス封着用積層金属板材である。
好ましくは、前記中間金属層は前記第一の金属板材料と第二の金属板材料の何れか若しくは両方とはエッチング特性が異なるガラス封着用積層金属板材である。
更に好ましくは、前述の第一の金属板材料及び第二の金属板材料は、質量％でＮｉを２５〜５２％含有したＦｅ−Ｎｉ系合金であるガラス封着用積層金属板材である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の最大の特徴は、上述の通り三層の積層構造としたことである。
具体的には、第一の金属板材料／中間金属層／第二の金属板材料の構造とし、本発明で用いる第一、第二の金属板材料との間に中間金属層を配したことが最大の特徴である。
本発明では、第一及び第二の金属板材料の中間に金属中間層を形成し、この中間層で第一、第二の金属材料を接合する接着剤のような機能を持たせる。このため、第一、第二の金属材料の材質を自由に選択することができ、更にはそれぞれの材料の厚みを自由に変化させることも可能であり、従来にはない組合せの金属材料で硝子封着用の材料とすることができる。
但し、硝子封着用材料であるため、少なくとも第一、第二の金属材料の一方の材料は、硝子との封着性を満足できる材料を選択することが重要である。
【０００７】
そして、この中間金属層の材質を、第一、第二の金属材料の何れか若しくは両方とはエッチング特性が異なる材質を選ぶと、第一、第二の金属材料の何れか若しくは両方の金属材料に、エッチングにより第一、第二の金属板材料の何れか若しくは両方の材料にエッチング加工が行えるようになる。
中間金属層が第一、第二の金属板材料の何れか若しくは両方とはエッチング特性が異なることで、例えば両方の金属板材料にそれぞれ異なるエッチングパターンを形成させることも可能であるし、何れか一方の金属板材料のみにエッチングパターンを形成させることも可能である。
【０００８】
具体的な中間金属層の材質の一例を示すと、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｎｉやこれらの合金等であればよいが、用いる金属板材料の材質や、例えば酸化処理を行う際に酸化被膜を劣化させないような材質を考慮しながら適宜選択すれば良い。
なお、酸化処理時の加熱により、中間金属層と第一、第二の金属板材料とが拡散する場合があるが、本発明ではこの拡散層も中間金属層と定義する。拡散層の有無の確認には、例えばエックス線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）等の分析装置で線分析や面分析を行うことで存在の有無を知ることができる。
【０００９】
そしてこの中間金属層は、第一、第二の金属板材料にエッチングパターンを形成後に露出した中間金属層を再度エッチングによって除去することも可能なため、厚みは薄くて良い。例えば０．５〜１０μｍの範囲であれば十分である。
なお、エッチング特性の異なるとは、第一、第二の金属板材料のエッチング加工を施す際に用いるエッチング液に対して、エッチングを完全にストップさせるか、或いはエッチングの進行を緩めることが可能なことと定義する。
【００１０】
上述のエッチングパターンを形成する場合、少なくともエッチングパターンを形成する方の金属板材料の厚みは薄ければ薄いほど、微細なエッチングパターンを形成させることできるため、エッチングパターンを形成する方の金属板材料の厚みは例えば５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下、更に好ましくは１００μｍ未満とすれば良く、エッチングパターン形状に応じて用いる金属板材料の厚みを変化させれば良い。
【００１１】
そして、上述した通り、第一、第二の金属板材料となる材質は同質であっても、異種金属であっても良い。
例えば、片面のみにエッチングパターンを形成する場合は、異種金属であっても差し支えないが、重要なことはガラスとの熱膨張係数の整合性が図れたり、密着性の良い酸化被膜を形成することが可能な材質を選択することである。
同質な金属板材料を用いると、第一、第二の金属板材料の両方にエッチングパターンを形成する時に、同一なエッチング液を用いることができるし、同質な金属材料であれば互いの熱膨張特性が同じであるため、ガラス封着時に変形を抑制することが可能であるため、特に好ましい形態である。
この時に、ガラスと封着する面の粗さを調整した金属板材料を用いても差し支えない。
【００１２】
本発明の第一、第二の金属板材料には従来から用いられてきた合金板を用いることができる。例えば、ステンレス鋼やステンレス鋼にＴｉ等を適量添加した材料を用いることができるが、エッチング加工が容易であり且つガラスの熱膨張係数との整合性の関係から、Ｎｉの含有量を質量％で２５〜５２％を含有するＦｅ−Ｎｉ系合金とすると良い。
中でも、Ｎｉを質量％で４０〜５２％の範囲で含む４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金、４２％Ｎｉ−６％Ｃｒ−Ｆｅ合金、５０％Ｎｉ−Ｆｅ合金を選ぶと良く、更には２９％Ｎｉ−１７Ｃｏ−Ｆｅであっても良く、封着するガラスの熱膨張係数に応じて、適宜用いる合金を選択すれば良い。
なお、本発明で言うＦｅ−Ｎｉ系合金とは、ＦｅとＮｉとが主成分の合金を良い、上述のようにＦｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金も本発明で言うＦｅ−Ｎｉ系合金の範疇である。
【００１３】
ことろで、本発明の積層金属板材を得る方法としては、種々の方法があるが、第一の金属板材料と第二の金属板材料とを低圧下率で接合させることが可能で、高い接合力を得られる方法で製造するのが望ましい。これは、過度に圧下させてしまうと、中間金属層が圧下によって部分的に破壊される場合があるためである。
このための好ましい製造方法としては、例えば特公平７−５５３８４号に記載された真空槽内で接合する金属材料の被接合面をドライエッチングによって活性化処理し、低圧下率で圧着接合する方法がある。この方法を用いる場合には、中間金属層となる層を予め例えばメッキ処理を施した素材（メッキ層／金属板材料）を、第一、第二の何れか若しくは両方に用いると良い。この場合、接合力を考慮してメッキ処理を施した素材を両方に用いるか、片方のみに用いるかを決定すると良い。
【００１４】
また、別な方法として、本願出願人の提案による特許第３３３９６３２号に記載した、真空槽内で、接合する金属材料の被接合面に第三の金属を乾式成膜法で付着形成させて、低圧下率で圧着接合する方法がある。この方法であれば、中間金属層の材質の選択肢が広がるため、特に望ましい方法である。
本願出願人の提案による特許第３３３９６３２号に記載した方法を適用すると、第一の金属板材料と第二の金属板材料の間には、金属乾式成膜層が形成されることになる。この金属乾式成膜層形成前に、第一、第二の金属板材料を予め活性化処理するか、乾式成膜層形成の直前に活性化処理を行うと、接合力を向上させることが可能となる。
【００１５】
なお、上述の乾式成膜層とは、物理蒸着や化学蒸着法など、気相やプラズマを利用した乾式の成膜方法によって形成された層を指す。
具体的に言うと、例えば、真空蒸着法、イオンプレーティング、スパッタリング、分子線蒸着法等によって形成された金属の成膜層を言う。中でも、近年の成膜技術の高速化が著しい、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの物理蒸着法を用いて形成された金属乾式成膜層を言う。
【００１６】
ところで、本発明で第一、第二の金属材料となるものを板材としているのは、新たな薄型化が求められる用途にも対応し易いためである。
しかも、上述した二つの製造方法によれば、低圧下での接合が可能なため、厚みの制御が容易であり、薄くて、しかも寸法制度の高いガラス封着用積層金属板材とすることが可能となる。
なお、本発明で言う板材とは板状のものを指し、長さを問うものではなく帯状のようなものであっても本発明の板材の範疇である。
【００１７】
【実施例】
板厚５０μｍの４２質量％Ｎｉ−６質量％Ｃｒ−残部Ｆｅ合金を第一、第二の金属板材料とし、本願出願人の提案による特許第３３３９６３２号に記載した、真空槽内で、接合する金属材料の被接合面に第三の金属を乾式成膜法で付着形成させて、低圧下率で圧着接合する方法により、第一の金属板材料と第二の金属板材料の中間に、金属乾式成膜層としてＡｇを１μｍ付着形成させ、第一の金属板材料／中間金属層／第二の金属板材料でなる三層構造のガラス封着用積層金属板材を作製した。この時、第一、第二の金属板材料の被接合面側はエッチングによる活性化処理を程した。
【００１８】
作製したガラス封着用積層金属板材の第一の金属板材料には直径７５μｍのエッチング孔を、第二の金属板材料には直径１５０μｍのエッチング孔をそれぞれ形成し、その後、エッチングによって露出したＴｉ乾式成膜層をフッ化アンモニウム溶液にて除去した。模式図を図１及び図２に示す。
これを湿潤水素中で酸化処理を行い、粉末ガラスを用いてガラス封止テストを行ったところ、良好な結果が得られた。
なお、本実施例ではエッチングによって貫通孔を形成したが、第一の金属板材料表面側から第二の金属板材料表面側へ同一形状の貫通孔を形成する場合は、プレス等で打抜き加工を行っても差し支えない。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、エッチングを行って、エッチングパターンを形成するような新しい用途へ適用可能なガラス封着用積層金属板材となり、特に薄型化が求められる用途に好適である。
加えて、金属中間層を挟み込む第一、第二の金属板材料に全く別パターンのエッチングパターンを形成できるという新たな機能の付与により、ガラス封着用積層金属板材の用途拡大が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガラス封着用金属材料の一例を示す平面模式図である。
【図２】本発明のガラス封着用金属材料の一例を示す断面模式図である。

Claims (3)

1. 第一の金属板材料と、第二の金属材料との間に中間金属層を有することを特徴とするガラス封着用積層金属板材。
2. 中間金属層は前記第一の金属板材料と第二の金属板材料の何れか若しくは両方とはエッチング特性が異なることを特徴とする請求項１に記載のガラス封着用積層金属板材。
3. 第一の金属板材料及び第二の金属板材料は、質量％でＮｉを２５〜５２％含有したＦｅ−Ｎｉ系合金であることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス封着用積層金属板材。

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