JP2017091941A - Metal wire antioxidation manufacturing method with glass beads - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内部にセンサを保持する気密封止構造の電子機器の製造工程に関係するものであり、前記センサへ電気信号を伝達する、あるいは前記センサから電気信号を出力するのに使用する金属素子を、前記気密封止用部材に貫通させ、かつ前記気密封止用部材に固定する製造工程において、前記金属素子の表面に酸化膜が生成しないことで前記電子機器の気密封止性能低下を防止する製造技術に関するものである。 The present invention relates to a manufacturing process of an electronic device having a hermetically sealed structure that holds a sensor therein, and a metal used to transmit an electrical signal to the sensor or to output an electrical signal from the sensor. In a manufacturing process in which an element is passed through the hermetic sealing member and fixed to the hermetic sealing member, an oxide film is not generated on the surface of the metal element, thereby reducing the hermetic sealing performance of the electronic device. It relates to manufacturing technology to prevent.
前記気密封止部材はガラスであって、電気信号を伝達する前記金属素材はコバール線を備えた気密封止構造の前記電子機器として、金属板をセンサとした火炎検出に使用するUVセンサがある。前記UVセンサは、火炎に含まれる紫外線を受けて放電を生起する一対の放電電極を前記UVセンサ内に封止し、上記一対の放電電極(金属板)それぞれのリード線を前記ガラスチューブの一端部から出している。前記UVセンサはボイラ内の燃焼状態をモニタする火炎センサとして使われる。 The hermetic sealing member is glass, and the metal material that transmits an electrical signal is a UV sensor used for flame detection using a metal plate as a sensor as the electronic device having a hermetic sealing structure including a Kovar wire. . The UV sensor seals in the UV sensor a pair of discharge electrodes that generate a discharge upon receiving ultraviolet rays contained in a flame, and each lead wire of the pair of discharge electrodes (metal plates) is connected to one end of the glass tube. From the department. The UV sensor is used as a flame sensor for monitoring the combustion state in the boiler.
前記UVセンサの構成要素である前記ガラスチューブの製造において、ガラス素材を、ガスバーナの加熱により溶解しコバール線を固定する製造工程は従来から知られている。図4は前記UVセンサの全体構成を説明する断面図である。前記図4において、10はUVセンサを、11はガラス製チューブのキャップ部、15、16は電気信号伝達用の金属製リード線(実際はコバール線)、12は、前記コバール線15、16と接合したガラス製土台を、そして13、14は形状が円盤ないし四角形の金属製の電極(金属板)である。
In the production of the glass tube, which is a constituent element of the UV sensor, a production process for melting a glass material by heating a gas burner and fixing a Kovar wire is conventionally known. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the overall configuration of the UV sensor. In FIG. 4, 10 is a UV sensor, 11 is a cap portion of a glass tube, 15 and 16 are metal lead wires (actually Kovar wires) for electric signal transmission, and 12 is a joint with the Kovar
前記15、16の電気信号伝達用のコバール線に交流ないし直流の電圧を印加する。
前記図4には、電圧印加装置は記述していない。前記UVセンサ10の内部は、空気を排出しているとともに、封止ガスでもある放電ガスを充填している。前記11のキャップ部から透過した紫外線が前記電極14に衝突したとき放電現象が生じ、前記15,16のコバール線間に電流が流れる。前記電流が流れたことを検出する検出器(図示せず)は、紫外線を検知したことを外部に出力する。
An AC or DC voltage is applied to the 15 and 16 Kovar wires for electric signal transmission.
FIG. 4 does not describe the voltage application device. The inside of the
図5は前記UVセンサ10の展開図であって、前記UVセンサ10の構成要素を説明する。図6は、前記リード線15,16と前記ガラス製土台12の構成を説明する図である。図6(a)は、前記コバール線15,16が、前記ガラス製土台12を貫通するとともに、前記前記ガラス製土台12に固定されていることを示す。図6(b)は、前記コバール線15,16を前記ガラス製土台12に固定する前の状態を示している。
FIG. 5 is a development view of the
図6(a)の状態に加工する製造工程として、従来は、ガスバーナなどにより、前記コバール線15,16と前記ガラス製土台12を加熱して、前記ガラス製土台12を溶解した状態で、前記コバール線15,16を、前記ガラス製土台12の規定した位置に接触させた後、冷却して固定する製造工程が用いられる。
As a manufacturing process to be processed into the state of FIG. 6A, conventionally, with the gas burner or the like, the Kovar
前記コバール線15,16と前記ガラス製土台12を接合する加工製造工程において、前記コバール線15,16は前記ガスバーナにより加熱されることから、前記コバール線15,16の表面は酸化され酸化膜が形成される。前記酸化膜はポーラス状となる場合が多い。
In the manufacturing and manufacturing process for joining the Kovar
前記酸化膜がポーラス性である場合、前記UVセンサ10の内部に密閉した放電ガスは前記酸化膜を通過して外部にリークしてしまい、結果的に気密性が保てなくなる恐れがある。すなわち酸化膜が存在すると当該箇所がリークの原因になる可能性がある。
When the oxide film is porous, the discharge gas sealed inside the
気密封止に用いるガラス素材にリード線を貫通し固定する加工製造工程における酸化膜防止技術として、特開平05-258909号では、ガラス封入形サーミスタのリード線に貴金属をメッキする技術が、また特開平08-078208号では、ガラス封止型サーミスタ素子およびその製造方法において非酸化雰囲気ないし不活性雰囲気中でリード線の表面を酸化を防止する技術が開示されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 05-258909 discloses a technique for plating a noble metal on the lead wire of a glass-enclosed thermistor as a technique for preventing oxide film in a manufacturing process that penetrates and fixes a lead wire to a glass material used for hermetic sealing. Kaihei 08-078208 discloses a technique for preventing oxidation of the surface of a lead wire in a non-oxidizing atmosphere or an inert atmosphere in a glass-sealed thermistor element and its manufacturing method.
金属線の酸化防止対策として、めっき処理を行う場合は、白金などの貴金属が必要となり非常にコストがかかる。また非酸化雰囲気を用いる加工において密閉空間の為の容器が別途必要となことから加工装置が大型になり作業性等も低下する。前記めっき処理や、密閉空間用の大型容器を必要としない金属線酸化防止製造方法が求められている。 As a countermeasure for preventing oxidation of metal wires, when plating is performed, a noble metal such as platinum is required, which is very expensive. In addition, since a container for a sealed space is required separately in processing using a non-oxidizing atmosphere, the processing apparatus becomes large and workability is reduced. There is a need for a metal wire oxidation-preventing manufacturing method that does not require the plating process or a large container for a sealed space.
金属製リード線は、中空ガラスビーズを備えるとともに、中空円筒形のガラス管の内側の規定の場所に、前記金属製リード線を設置した後、ガスバーナで加熱して、前記ガラスビーズを溶融して前記金属製リード線の金属表面を保護する。さらに前記ガスバーナを加熱することにより、前記ガラス管を溶融させ、溶融状態の前記ガラスビーズと前記ガラス管を接合する。その後、プレス等により前記ガラスチ菅を所望の形状に成形しガラス製土台を加工するガラスビーズによる金属線酸化防止製造方法。 The metal lead wire is provided with hollow glass beads, and after the metal lead wire is installed at a prescribed place inside the hollow cylindrical glass tube, the glass lead is melted by heating with a gas burner. The metal surface of the metal lead wire is protected. Further, by heating the gas burner, the glass tube is melted, and the molten glass beads and the glass tube are joined. Then, the metal wire oxidation prevention manufacturing method by the glass bead which shape | molds the said glass chip into a desired shape with a press etc., and processes a glass base.
金属製リード線の表面を保護して酸化膜の発生の可能性を低下するとともに前記リード線の表面めっきや、不活性雰囲気中での前記リード線の加工が不要となり、コスト・加工時間の面で大きなメリットが得られる。
Protects the surface of metal lead wires to reduce the possibility of oxide film generation, and eliminates the need for surface plating of the lead wires and the processing of the lead wires in an inert atmosphere. Can provide significant benefits.
本発明の実施の形態1を図1から図3と図6を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
火炎センサとして使われるUVセンサ10の気密封止素材は、前記図4で示しているようにガラス製チューブのキャップ部11と、コバール線15,16が貫通したガラス製土台12から構成するガラス素材である。
本発明は、ガスバーナの加熱によりガラス素材を溶融して前記ガラス製土台12と前記コバール線15,16を接合する製造工程において各前記コバール線に一個ないし複数の円筒形のガラスビーズを用いることを特徴とする。
Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3 and FIG.
Embodiment 1 FIG.
As shown in FIG. 4, the hermetic sealing material of the
The present invention uses one or a plurality of cylindrical glass beads for each Kovar wire in a manufacturing process in which a glass material is melted by heating a gas burner to join the
図1は、金属線酸化防止製造の開始状態を説明する図である。前記コバール線15、16に中空円筒形状のガラスビーズ17−0、18−0を貫通するとともに、前記ガラスビーズを前記コバール線の事前に決めた位置にセットする。尚、前記ガラスビーズを前記コバール線をセットする製造装置は図1に記載していない。前記ガラスビーズは、一個でも複数でも構わない。12−0は中空円筒形状のガラス管であり、加工後は前記ガラス製土台12になるものである。前記中空円筒形状のガラスビーズ17−0、18−0を備えた前記コバール線15、16は、中空円筒形のガラス管12−0の内側の規定の場所に設置する。19はガスバーナでありガラス管の方向に前後に移動する機構(図示せず)に載せている。20は前記ガスバーナ19のガスバーナ火炎である。前記ガスバーナ火炎20を前記中空円筒形状のガラス管12−0に向けることで、前記ガラスビーズ17−0、18−0と、前記ガラス管12−0を加熱する。本発明に関わる製造装置として前記中空円筒形状のガラスビーズ17−0、18−0と前記ガラス管12−0の両方、または前記ガラス管12−0の温度を計測する温度センサ(図示せず)、例えば放射温度計があり、前記温度センサの測定値により、前記ガスバーナ19の火力を調整する制御装置(図示せず)がある。他に前記ガスバーナ19に供給する空気と燃料系統を備えるが図には記述していない。
FIG. 1 is a diagram for explaining a starting state of metal wire oxidation prevention manufacturing. The Kovar
図2、はガラスビーズ溶解中の製造過程を説明する図である。ガラスビーズ17−1と18−1は、前記ガスバーナ火炎20の加熱により、溶解して、前記コバール線15,16の表面に張り付いていることを表す。ガラス素材の容積に関係するが中空円筒形状のガラス管12−1の熱容量は、ガラスビーズ17−1と18−1の熱容量より小さな値にしている。そのため前記ガスバーナ火炎20により同じ高温で加熱される状態では、熱容量の小さい前記ガラスビーズ17−1と18−1は、前記中空円筒形状のガラス管12−1より時間的に先に溶け出す。
FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing process during melting of glass beads. The glass beads 17-1 and 18-1 are melted by the heating of the
金属コバール線の溶解温度は1450℃、そしてガラス融点温度は705℃であることから前記ガスバーナ火炎20がガラスを加熱する温度は、前記金属コバール線の溶解温度の1450℃より低くするとともに、前記ガラス融点温度の705℃より高温の、例えば800℃となるよう制御装置(図示せず)により制御する。この温度条件を採用したことで、前記コバール線15,16の表面が酸化されポーラス状の酸化膜が形成する前に、前記ガラスビーズ17−1と18−1が溶解して前記コバール線15,16の表面に張り付く。この様にして溶解した前記ガラスビーズ17−1と18−1は前記コバール線15,16のそれぞれの表面に酸化膜の生成を防止することから前記ガラスビーズ17−1と18−1と前記コバール線15,16の接合界面はリーク原因とはならない。
Since the melting temperature of the metal Kovar wire is 1450 ° C. and the glass melting point temperature is 705 ° C., the temperature at which the
図3は、溶解したガラスビーズとコバール線を接合させた後、継続してガスバーナ火炎を当て続けて、前記中空円筒形状のガラス管を溶解させて前記ガラスビーズと前記ガラス管とを結合させる製造過程を示す図である。12−2は、溶解した状態の前記中空円筒形状のガラス管である。 FIG. 3 shows a manufacturing process in which a glass tube having a hollow cylindrical shape is melted by joining a melted glass bead and a Kovar wire and then a gas burner flame is continuously applied to bond the glass bead and the glass tube. It is a figure which shows a process. 12-2 is the glass tube of the said hollow cylindrical shape of the melted state.
前記ガラスビーズ17−1、18−1と前記ガラス管12−2が前記図3の様に融合した後、前記ガスバーナ19に供給する空気と燃料を絞り、前記ガスバーナ炎20を弱めるとともに、前記移動機構により前記ガスバーナ19を前記ガラス管12−2から後退させる。
After the glass beads 17-1 and 18-1 and the glass tube 12-2 are fused as shown in FIG. 3, the air and fuel supplied to the
その後、高温状態の前記ガラス管12−2に向かってプレス機(図示せず)を動かし、前記ガラス管12−2を規定の形状に、具体的には前記UVセンサ10の前記ガラス製土台12に加工する。
Then, a press machine (not shown) is moved toward the glass tube 12-2 in a high temperature state, and the glass tube 12-2 is shaped into a prescribed shape, specifically, the
再び前記ガスバーナ19への空気と燃料を増加させて前記ガスバーナ炎20を強めガラス素材が急冷しないよう徐々に前記ガラス製土台12を冷却する。
The air and fuel to the
本発明のガラスビーズによる金属線酸化防止製造方法を採用することで、金属製リード線の表面の加熱と酸素の接触による酸化膜の生成を妨げる。また前記リード線の酸化防止に用いるリード線表面のめっき処理の様に、白金などの高価な貴金属は不要になるのでコストの削減が図れる。 By adopting the metal wire oxidation-preventing manufacturing method using the glass beads of the present invention, heating of the surface of the metal lead wire and generation of an oxide film due to contact with oxygen are prevented. Further, unlike the plating process on the surface of the lead wire used for preventing the oxidation of the lead wire, an expensive noble metal such as platinum is not required, so that the cost can be reduced.
密閉された空間を非酸化雰囲気で満たし、酸化膜を発生しないでリード線を加工する製造工程では、加工装置が高価で大型になり作業性等は低下する。しかし本発明はこのような高価な装置を採用する必要がないので作業性低下の恐れは少なく安価に製造ができる。 In the manufacturing process in which the sealed space is filled with a non-oxidizing atmosphere and the lead wire is processed without generating an oxide film, the processing apparatus becomes expensive and large, and workability and the like are reduced. However, since the present invention does not require the use of such an expensive apparatus, it can be manufactured at low cost with little risk of deterioration in workability.
ガラスビーズを溶解してコバール線と接合する製造工程その1と、前記中空円筒形状のガラス管を加熱して溶解して前記ガラスビーズと接合する製造工程その2は、連続して行う様に記述したが、前記製造工程その1とその2は時間的に、あるいは空間的に別の工程で実施しても構わない。 It is described that manufacturing process No. 1 in which glass beads are melted and bonded to Kovar wire and manufacturing process No. 2 in which the hollow cylindrical glass tube is heated and melted and bonded to glass beads are performed continuously. However, the manufacturing steps 1 and 2 may be performed in separate steps in time or space.
本発明の金属線酸化防止製造方法により製造された前記ガラス製土台12の前記コバール線15,16それぞれに前記電極13、14を溶接した後、前記ガラス製土台12および前記ガラス製のチューブキャップ部11をガスバーナで加熱し溶解させ、さらに密着融合させて気密封止構造体を形成する。その後、放電ガス(封止ガス)を内部に充満させることで前記UVセンサ10が完成する。尚、前記ガラス製のチューブキャップ部11ないし前記ガラス製土台12の一部に空隙を設け、前記UVセンサ10の外部から当該空隙を通して前記放電ガスを充填させ、その後前記空隙を塞ぐ製造工程は従来技術で実現できる。
After the
10 UVセンサ
11 ガラス製チューブのキャップ部
12 ガラス製土台
12−0,12−1 ガラス管
12−2 溶解状態のガラス管
13 アノード電極
14 カソード電極
15、16 コバール線(リード線)
17−0、17−1 ガラスビーズ
18−0、18−1 ガラスビーズ
19 ガスバーナ
20 ガスバーナ火炎
10 UV sensor
DESCRIPTION OF
17-0, 17-1 Glass beads 18-0, 18-1
Claims (5)
前記金属製リード線に中空円筒形状のガラスビーズを貫通させて前記金属製リード線の事前に決めた位置にセットした後、前記金属製リード線を中空円筒形のガラス管の内側の規定の場所に設置するとともに、ガスバーナにより、前記ガラスビームと前記ガラス管を加熱して溶融させて前記金属製リード線と接合して気密封止用のガラス製土台を製造することを特徴とするガラスビーズによる金属線酸化防止製造方法。 A manufacturing method of melting a glass material by heating and joining the glass lead and the glass material,
After the hollow cylindrical glass beads are penetrated through the metal lead wire and set in a predetermined position of the metal lead wire, the metal lead wire is placed at a predetermined place inside the hollow cylindrical glass tube. By using glass beads, the glass beam and the glass tube are heated and melted by a gas burner and bonded to the metal lead wire to produce a glass base for hermetic sealing. Metal wire oxidation prevention manufacturing method.
前記中空円筒形のガラス管の熱容量は前記ガラスビーズの熱容量より大きいことを
特徴とするガラスビーズによる金属線酸化防止製造方法。 In claim 1,
The method for producing metal wire oxidation-preventing by using glass beads, wherein the heat capacity of the hollow cylindrical glass tube is larger than the heat capacity of the glass beads.
前記中空円筒形のガラス管と前記ガラスビーズが前記ガスバーナにより加熱される温度は、中空円筒形のガラス管と前記ガラスビーズの溶解温度より高温かつ、前記金属製リード線の溶解温度より低温となる特定の温度であることを特徴とするガラスビーズによる金属線酸化防止製造方法。 In claim 3,
The temperature at which the hollow cylindrical glass tube and the glass beads are heated by the gas burner is higher than the melting temperature of the hollow cylindrical glass tube and the glass beads and lower than the melting temperature of the metal lead wire. A method for producing metal wire oxidation-preventing by glass beads, characterized by being at a specific temperature.
溶融前のガラスビーズは一個ないし複数の中空円筒形状のガラスであることを特徴とするガラスビーズによる金属線酸化防止製造方法。
In claim 1,
The method for producing metal wire oxidation-preventing by glass beads, wherein the glass beads before melting are one or a plurality of hollow cylindrical glasses.
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