JP2012217941A

JP2012217941A - 気体吸着デバイスとその作製方法

Info

Publication number: JP2012217941A
Application number: JP2011087032A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Miyaji; 法幸宮地
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2012-11-12

Abstract

【課題】加熱により気体吸着材が解放する気体による封止不良の発生を抑制できる気体吸着デバイスを提供する。
【解決手段】加熱すると気体を解放する気体吸着材が充填された気体難透過性容器に狭窄部１１を形成し、気体難透過性容器内で狭窄部１１の開口部８側に、気体吸着材からの気体解放が実質的に完了するまで封止材１３が狭窄部１１を塞がないように封止材１３を気体難透過性容器の内面と対向する面に保持し、気体吸着材からの気体解放が実質的に完了した後に封止材１３が狭窄部１１を塞ぐ状態になるように封止材１３を解放するように構成された骨格材１４を配置した。
【選択図】図４

Description

本発明は、容器内に気体吸着材を充填した気体吸着デバイスとその作製方法に関するものである。

近年、真空断熱材、真空断熱容器、プラズマディスプレイパネル等、高度な真空環境により性能を発揮することができる機器（以下、真空機器と記述）の開発が盛んになってきている。

これらの真空機器にとって、製造時における残留気体や経時的に侵入する気体による内部の圧力上昇は性能を劣化する原因になる。そこで、これらの気体を吸着するための気体吸着材の適用が試みられている。

気体吸着材は大気中で空気に接触すると、空気を吸着してしまい、気体の吸着能力が低下してしまう。そこで、気体難透過性容器や気体難透過性素材で被うことが試みられている（例えば、特許文献１参照）。

また、気体吸着材の吸着性能を発揮させるために熱処理を要する場合、気体吸着材を気体難透過性容器で被って封止するためには、予め気体難透過性容器と封止材をセットにして熱処理炉の中に設置して温度を上昇させることにより、気体吸着材の熱処理と同一の工程で封止材を融解して封止する手法が有効である。

従来のこのような封止の方法としては、例えば、特許文献２に開示さているものがある。以下、図１１、図１２を参照しながら従来の封止の方法を説明する。

図１１に示すように、内容器１と外容器２を口元部で接合した封止前の二重容器３を形成し、ついで二重容器３の口部を下向きにして外容器２の凹部４内に排気口５と隙間をもって棒状の封止材６を取り付ける。

次に、封止材６を取り付けた二重容器３を下向きのまま、真空加熱炉内に搬送して設置し、炉内を真空排気するとともに加熱して加熱排気を行う。このまま封止材６の軟化点以上の温度に昇温し、封止材６を軟化させてその自重により排気口５及びその周囲に落下させて、図１２に示すように、排気口５を封止することを可能としている。

特表平９−５１２０８８号公報特開平６−１６９８５０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、気体吸着材を被う気体難透過性素材の気体バリヤ性が必ずしも十分ではない。そのため、気体吸着材を吸着対象の気体が存在する空間に設置する工程で、気体吸着材が周囲の気体を吸着してしまうため。吸着材の劣化抑制が困難であった。

また、特許文献２に記載の方法では、所定温度以上に加熱すると加熱前に吸着していた
気体を解放する気体吸着材を気体難透過性容器に充填して、真空加熱炉内で、気体難透過性容器の封止すべき部分を封止材で封止する場合に、加熱により気体吸着材が解放する気体により、気体難透過性容器内の圧力が高くなり、封止材を気体難透過性容器の外部へ押出してしまうため、気体難透過性容器内に気体吸着材を充填して封止することが困難であった。

そこで、本発明は、加熱により気体吸着材が解放する気体による封止不良の発生を抑制して生産性を向上できる気体吸着デバイスとその作製方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、所定温度以上に加熱すると加熱前に吸着していた気体を解放する気体吸着材が充填された気体難透過性容器の胴部における充填された前記気体吸着材と前記気体難透過性容器の開口部との間に位置する部分に対向する前記胴部の内面同士の間隔が他の箇所より狭い狭窄部が形成され、前記気体難透過性容器内で前記狭窄部の前記開口部側に軟化温度が前記所定温度より低い封止材が配置されたものを、前記気体難透過性容器の開口部側が上になる姿勢で、融解状態の前記封止材が表面張力により前記狭窄部を塞ぐ状態になるように前記封止材と前記狭窄部付近を前記所定温度以上に加熱し、その後、前記開口部内で表面張力により前記狭窄部を塞いだ融解状態の前記封止材を冷却固化することにより作製される気体吸着デバイスであって、前記気体難透過性容器内で前記狭窄部の前記開口部側に、前記気体吸着材からの気体解放が完了するまで前記封止材が前記狭窄部を塞がないように前記封止材を前記気体難透過性容器の内面と対向する面で保持し、前記気体吸着材からの気体解放が完了後に前記封止材が前記狭窄部を塞ぐ状態になるように前記封止材を解放するように構成された骨格材を配置したのである。

これにより、気体難透過性容器内で狭窄部の開口部側に配置する骨格材の働きにより、気体吸着材からの気体解放が完了するまで封止材を骨格材における気体難透過性容器の内面と対向する面で保持し、骨格材における気体難透過性容器の内面と対向する面で保持していた封止材は気体吸着材からの気体解放が完了後に解放するので、加熱により気体吸着材が解放する気体の圧力で、表面張力により狭窄部を塞いだ融解状態の封止材を外部へ押出してしまう現象が起こり難くなる。また、融解状態の封止材が狭窄部を通過して流れ落ちる可能性も減り、封止の成功確率を極めて高く維持することが可能となり、気体吸着デバイスの生産性を向上できる。

また、別の本発明は、所定温度以上に加熱すると加熱前に吸着していた気体を解放する気体吸着材が充填された気体難透過性容器の胴部における、充填された前記気体吸着材と前記気体難透過性容器の開口部との間に位置する部分に、対向する前記胴部の内面同士の間隔が他の箇所より狭い狭窄部を形成し、前記気体難透過性容器内で前記狭窄部の前記開口部側に、前記狭窄部で囲まれた空間の横断面よりも大きく前記狭窄部を通過できない大きさの骨格材を配置し、前記骨格材における前記気体難透過性容器の内面と対向する面に、軟化温度が前記所定温度より低い封止材を設け、前記気体難透過性容器の開口部側が上になる姿勢で、融解状態の前記封止材が表面張力により前記狭窄部を塞ぐ状態になるように前記封止材と前記狭窄部付近を前記所定温度以上に加熱し、その後、前記開口部内で表面張力により前記狭窄部を塞いだ融解状態の前記封止材を冷却固化する気体吸着デバイスの作製方法であって、前記骨格材を、前記気体吸着材からの気体解放が完了するまで前記封止材を前記骨格材における前記気体難透過性容器の内面と対向する面で保持し、前記気体吸着材からの気体解放が完了後に前記封止材を解放するように構成したのである。

これにより、気体難透過性容器内で狭窄部の開口部側に配置する骨格材の働きにより、気体吸着材からの気体解放が完了するまで封止材を骨格材における気体難透過性容器の内
面と対向する面で保持し、骨格材における気体難透過性容器の内面と対向する面で保持していた封止材は気体吸着材からの気体解放が完了後に解放するので、加熱により気体吸着材が解放する気体の圧力で、表面張力により狭窄部を塞いだ融解状態の封止材を外部へ押出してしまう現象が起こり難くなる。また、融解状態の封止材が狭窄部を通過して流れ落ちる可能性も減り、封止の成功確率を極めて高く維持することが可能となり、気体吸着デバイスの生産性を向上できる。

本発明によれば、気体難透過性容器内で狭窄部の開口部側に配置する骨格材の働きにより、気体吸着材からの気体解放が完了するまで封止材を骨格材における気体難透過性容器の内面と対向する面で保持し、骨格材における気体難透過性容器の内面と対向する面で保持していた封止材は気体吸着材からの気体解放が完了後に解放するので、加熱により気体吸着材が解放する気体の圧力で、表面張力により狭窄部を塞いだ融解状態の封止材を外部へ押出してしまう現象が起こり難くなる。また、融解状態の封止材が狭窄部を通過して流れ落ちる可能性も減り、封止の成功確率を極めて高く維持することが可能となり、気体吸着デバイスの生産性を向上できる。

本発明の実施の形態１の気体吸着デバイスの作製工程における気体難透過性容器の狭窄部加工前の状態を示す斜視図同実施の形態の気体吸着デバイスの作製工程における気体難透過性容器の狭窄部加工後の側面図同実施の形態の気体吸着デバイスの作製工程における気体難透過性容器の狭窄部加工後の状態を開口部側から見た平面図同実施の形態の気体吸着デバイスの作製工程における気体難透過性容器の狭窄部の開口部側に封止材を配置した状態を開口部側から見た平面図同実施の形態の気体吸着デバイスに用いた骨格材及び封止材を示す斜視図同実施の形態の気体吸着デバイスに用いた骨格材及び封止材の他の例を示す斜視図同実施の形態の気体吸着デバイスに用いた骨格材及び封止材のさらに別の例を示す斜視図同実施の形態の気体吸着デバイスの作製工程における気体難透過性容器の封止完了後の状態を開口部側から見た平面図同実施の形態の気体吸着デバイスの概略構成を示す側面図図９のＡ−Ａ線断面図従来の容器の封止前の断面図従来の容器の封止部を拡大した要部拡大断面図

第１の発明は、所定温度以上に加熱すると加熱前に吸着していた気体を解放する気体吸着材が充填された気体難透過性容器の胴部における充填された前記気体吸着材と前記気体難透過性容器の開口部との間に位置する部分に対向する前記胴部の内面同士の間隔が他の箇所より狭い狭窄部が形成され、前記気体難透過性容器内で前記狭窄部の前記開口部側に軟化温度が前記所定温度より低い封止材が配置されたものを、前記気体難透過性容器の開口部側が上になる姿勢で、融解状態の前記封止材が表面張力により前記狭窄部を塞ぐ状態になるように前記封止材と前記狭窄部付近を前記所定温度以上に加熱し、その後、前記開口部内で表面張力により前記狭窄部を塞いだ融解状態の前記封止材を冷却固化することにより作製される気体吸着デバイスであって、前記気体難透過性容器内で前記狭窄部の前記開口部側に、前記気体吸着材からの気体解放が完了するまで前記封止材が前記狭窄部を塞がないように前記封止材を前記気体難透過性容器の内面と対向する面で保持し、前記気体
吸着材からの気体解放が完了後に前記封止材が前記狭窄部を塞ぐ状態になるように前記封止材を解放するように構成された骨格材を配置したものである。

また、冷却固化された封止材は狭窄部全体に亘って安定した封止部を形成することが可能となり、輸送、運搬など際に生じる振動によって破壊されることなく、密閉状態を維持することが可能となる。

また、第２の発明は、所定温度以上に加熱すると加熱前に吸着していた気体を解放する気体吸着材が充填された気体難透過性容器の胴部における、充填された前記気体吸着材と前記気体難透過性容器の開口部との間に位置する部分に、対向する前記胴部の内面同士の間隔が他の箇所より狭い狭窄部を形成し、前記気体難透過性容器内で前記狭窄部の前記開口部側に、前記狭窄部で囲まれた空間の横断面よりも大きく前記狭窄部を通過できない大きさの骨格材を配置し、前記骨格材における前記気体難透過性容器の内面と対向する面に、軟化温度が前記所定温度より低い封止材を設け、前記気体難透過性容器の開口部側が上になる姿勢で、融解状態の前記封止材が表面張力により前記狭窄部を塞ぐ状態になるように前記封止材と前記狭窄部付近を前記所定温度以上に加熱し、その後、前記開口部内で表面張力により前記狭窄部を塞いだ融解状態の前記封止材を冷却固化する気体吸着デバイスの作製方法であって、前記骨格材を、前記気体吸着材からの気体解放が完了するまで前記封止材を前記骨格材における前記気体難透過性容器の内面と対向する面で保持し、前記気体吸着材からの気体解放が完了後に前記封止材を解放するように構成したのである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の気体吸着デバイスの作製工程における気体難透過性容器の狭窄部加工前の状態を示す斜視図、図２は同実施の形態の気体吸着デバイスの作製工程
における気体難透過性容器の狭窄部加工後の側面図、図３は同実施の形態の気体吸着デバイスの作製工程における気体難透過性容器の狭窄部加工後の状態を開口部側から見た平面図、図４は同実施の形態の気体吸着デバイスの作製工程における気体難透過性容器の狭窄部の開口部側に封止材を配置した状態を開口部側から見た平面図である。

また、図５は同実施の形態の気体吸着デバイスに用いた骨格材及び封止材を示す斜視図、図６は同実施の形態の気体吸着デバイスに用いた骨格材及び封止材の他の例を示す斜視図、図７は同実施の形態の気体吸着デバイスに用いた骨格材及び封止材のさらに別の例を示す斜視図、図８は同実施の形態の気体吸着デバイスの作製工程における気体難透過性容器の封止完了後の状態を開口部側から見た平面図、図９は同実施の形態の気体吸着デバイスの概略構成を示す側面図である。

図１に示すように、気体難透過性容器７は略扁平な細長い有底筒形のアルミニウム製であり、一方の端部（上端）に開口部８を有する。また気体難透過性容器７の長さは１２０ｍｍ、胴部９の壁厚は０．０５ｍｍ、底部１０の厚さは１ｍｍ、幅は１０ｍｍである。気体難透過性容器７内には開口部８から気体吸着材１６が充填されている。

図２、図３に示すように、気体難透過性容器７の開口部８の近傍には、径方向で対向する２方向から押しつぶしたような狭窄部１１が設けられている。

また図３に示すように、狭窄部１１は長径方向に突出した構造となる。

図４に示すように、封止部材１２は気体難透過性容器７の上部に設定されている。また、封止部材１２は幅４．５ｍｍ、長さ７ｍｍ、高さ４ｍｍの平板状である。

図５は、封止部材１２の斜視図である。図５に示すように、封止部材１２は骨格材１４の両側面に封止材１３が塗布された構造である。骨格材１４は厚さ２．１ｍｍ、長さ７ｍｍ、高さ４ｍｍであり、その両面に封止材１３が１ｍｍの厚みで塗布されている。

図６に示す他の例の封止部材１２は、下端の幅が１ｍｍ、上端の幅が２．５ｍｍ、長さ７ｍｍ、高さ４ｍｍの三角柱形状をしている。また、図７に示すさらに別の例の封止部材１２は、厚さ１ｍｍの平板を２つ折にした形状をしている。いずれの封止部材１２の場合も、外側面に封止材１３が１ｍｍの厚さで塗布されている。

本実施の形態の気体吸着デバイスは、所定温度以上に加熱すると加熱前に吸着していた気体を解放する気体吸着材１６が充填された略扁平な細長い有底筒状のアルミニウム製の気体難透過性容器７の胴部９における充填された気体吸着材１６と気体難透過性容器７の開口部８との間に位置する部分に対向する胴部９の内面同士の間隔が他の箇所より狭い狭窄部１１が形成され、気体難透過性容器７内で狭窄部１１の開口部８側に軟化温度が前記所定温度より低い封止材１３が配置されたものを、気体難透過性容器７の開口部８側が上（底部１０側が下）になる姿勢で、真空加熱炉内に配置して、真空加熱炉内を所定気圧まで減圧した状態で、融解状態の封止材１３が表面張力により狭窄部１１を塞ぐ状態になるように封止材１３と狭窄部１１付近を前記所定温度以上に加熱し、その後、開口部８内で表面張力により狭窄部１１を塞いだ融解状態の封止材１３を冷却固化することにより作製される気体吸着デバイスである。

そして、気体難透過性容器７内で狭窄部１１の開口部８側に、気体吸着材１６からの気体解放が実質的に完了するまで封止材１３が狭窄部１１を塞がないように封止材１３を気体難透過性容器７の内面と対向する面に保持し、気体吸着材１６からの気体解放が実質的に完了した後に封止材１３が狭窄部１１を塞ぐ状態になるように封止材１３を解放するよ
うに構成された骨格材１４を配置したものである。

また、本実施の形態の気体吸着デバイスの作製方法は、所定温度以上に加熱すると加熱前に吸着していた気体を解放する気体吸着材１６が充填された略扁平な細長い有底筒状のアルミニウム製の気体難透過性容器７の胴部９における、充填された気体吸着材１６と気体難透過性容器７の開口部８との間に位置する部分に、対向する胴部９の内面同士の間隔が他の箇所より狭い狭窄部１１を形成し、気体難透過性容器７内で狭窄部１１の開口部８側に、狭窄部１１で囲まれた空間の横断面よりも大きく狭窄部１１を通過できない大きさの骨格材１４を配置し、骨格材１４における気体難透過性容器７の内面と対向する面には、軟化温度が前記所定温度より低い封止材１３を事前に設けておき、気体難透過性容器７の開口部８側が上（底部１０側が下）になる姿勢で、真空加熱炉内に配置して、真空加熱炉内を所定気圧まで減圧した状態で、融解状態の封止材１３が表面張力により狭窄部１１を塞ぐ状態になるように封止材１３と狭窄部１１付近を前記所定温度以上に加熱し、その後、開口部８内で表面張力により狭窄部１１を塞いだ融解状態の封止材１３を冷却固化する気体吸着デバイスの作製方法である。

そして、骨格材１４を、気体吸着材１６からの気体解放が実質的に完了するまで封止材１３を骨格材１４における気体難透過性容器７の内面と対向する面で保持し、気体吸着材１６からの気体解放が実質的に完了した後に封止材１３を解放するように構成したのである。

本実施の形態の気体吸着デバイスについて、その作製方法を説明する。図１に示す気体難透過性容器７に、熱処理により加熱前に吸着していた気体を解放すると共に気体吸着特性を付与される気体吸着材１６を充填し、次に開口部８付近を圧縮して狭窄部１１を作製する。

この圧縮は、直径が３ｍｍの円筒状のステンレス冶具（図示せず）２本を、気体難透過性容器７と垂直方向に、ステンレス冶具同士は平行にして、胴部９の、開口部８から１５ｍｍの位置を挟むように設置し、距離を縮めることにより行った。

さらに、この過程では予め、開口部８内にスペーサー（図示せず）として厚さ２ｍｍ、幅８．５ｍｍのステンレス板を挿入しておき、スペーサーと気体難透過性容器７の内壁が接触した時点で圧縮を完了した。

以上の工程で図２、図３に示すように狭窄部１１が作製される。ここで、狭窄部１１は、気体吸着材１６が、気体難透過性容器７の胴部９と狭窄部１１によって形成される空間内に収まるよう形成する。この一連の作業は気体難透過性容器７に充填した気体吸着材１６がこぼれないように、密封された端部を底面１０として設置して行う。ここで狭窄部１１が生じることによる変形に追従して、開口部８の形状は楕円形状に変形する。

次に、封止部材１２を狭窄部１１の上に設置する。さらに、この状態で、気体難透過性容器７と、気体吸着材１６と、封止部材１２を真空加熱炉（図示せず）に設置する。真空加熱炉を０．０１Ｐａまで減圧後、５５０℃まで昇温して、気体吸着材１６に吸着特性を付与した。

その後、６００℃まで昇温した。この状態で封止部材１２の封止材１３は溶融しており、狭窄部１１に流れ込み、粘性と表面張力で狭窄部１１に保持される。

以上のように、気体難透過性容器７は、底面１０が下で開口部８が上になる（開口部８から底面１０に向かう向きが重力方向下向きになる）縦置きの姿勢で真空加熱される。こ
の後、真空加熱炉を冷却することにより、封止材１３が固化して封止がなされる。

本実施の形態では、気体難透過性容器７内で狭窄部１１の開口部８側に配置する骨格材１４の働きにより、気体吸着材１６からの気体解放が実質的に完了するまで封止材１３を骨格材１４における気体難透過性容器７の内面と対向する面で保持し、骨格材１４における気体難透過性容器７の内面と対向する面で保持していた封止材１３は気体吸着材１６からの気体解放が実質的に完了した後に解放するので、加熱により気体吸着材１６が解放する気体の圧力で、表面張力により狭窄部１１を塞いだ融解状態の封止材１３を外部へ押出してしまう現象が起こり難くなる。また、融解状態の封止材１３が狭窄部１１を通過して流れ落ちる可能性も減り、封止の成功確率を極めて高く維持することが可能となり、気体吸着デバイスの生産性を向上できる。

また、冷却固化された封止材１３は狭窄部１１全体に亘って安定した封止部を形成することが可能となり、輸送、運搬など際に生じる振動によって破壊されることなく、密閉状態を維持することが可能となる。

本発明の気体吸着デバイスは、封止の信頼性が高く、生産性に優れるので、真空断熱材や真空断熱容器、プラズマディスプレー、蛍光灯など真空の維持が必要な機器にて適用可能である。

７気体難透過性容器
８開口部
９胴部
１１狭窄部
１３封止材
１４骨格材
１６気体吸着材

Claims

所定温度以上に加熱すると加熱前に吸着していた気体を解放する気体吸着材が充填された気体難透過性容器の胴部における充填された前記気体吸着材と前記気体難透過性容器の開口部との間に位置する部分に対向する前記胴部の内面同士の間隔が他の箇所より狭い狭窄部が形成され、前記気体難透過性容器内で前記狭窄部の前記開口部側に軟化温度が前記所定温度より低い封止材が配置されたものを、前記気体難透過性容器の開口部側が上になる姿勢で、融解状態の前記封止材が表面張力により前記狭窄部を塞ぐ状態になるように前記封止材と前記狭窄部付近を前記所定温度以上に加熱し、その後、前記開口部内で表面張力により前記狭窄部を塞いだ融解状態の前記封止材を冷却固化することにより作製される気体吸着デバイスであって、
前記気体難透過性容器内で前記狭窄部の前記開口部側に、前記気体吸着材からの気体解放が完了するまで前記封止材が前記狭窄部を塞がないように前記封止材を前記気体難透過性容器の内面と対向する面で保持し、前記気体吸着材からの気体解放が完了後に前記封止材が前記狭窄部を塞ぐ状態になるように前記封止材を解放するように構成された骨格材を配置した気体吸着デバイス。
所定温度以上に加熱すると加熱前に吸着していた気体を解放する気体吸着材が充填された気体難透過性容器の胴部における、充填された前記気体吸着材と前記気体難透過性容器の開口部との間に位置する部分に、対向する前記胴部の内面同士の間隔が他の箇所より狭い狭窄部を形成し、
前記気体難透過性容器内で前記狭窄部の前記開口部側に、前記狭窄部で囲まれた空間の横断面よりも大きく前記狭窄部を通過できない大きさの骨格材を配置し、
前記骨格材における前記気体難透過性容器の内面と対向する面に、軟化温度が前記所定温度より低い封止材を設け、
前記気体難透過性容器の開口部側が上になる姿勢で、融解状態の前記封止材が表面張力により前記狭窄部を塞ぐ状態になるように前記封止材と前記狭窄部付近を前記所定温度以上に加熱し、その後、前記開口部内で表面張力により前記狭窄部を塞いだ融解状態の前記封止材を冷却固化する気体吸着デバイスの作製方法であって、
前記骨格材を、前記気体吸着材からの気体解放が完了するまで前記封止材を前記骨格材における前記気体難透過性容器の内面と対向する面で保持し、前記気体吸着材からの気体解放が完了後に前記封止材を解放するように構成した気体吸着デバイスの作製方法。