JP4099025B2

JP4099025B2 - セラミック端子

Info

Publication number: JP4099025B2
Application number: JP2002280348A
Authority: JP
Inventors: 智児玉; 弘之首藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: JP2004006209A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばリチウムイオン電池等の電解液容器に取着して電気を外部へ取り出す蓄電池用端子として使用されるセラミック端子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蓄電池用のセラミック端子は、図４の断面図に示すように、蓄電池の容器蓋Ｌの略円形の開口に側部がロウ付け等で接合され、容器の内外を貫通する貫通孔１１ａを中央部に有し、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミックス等からなる筒状の基体１１を具備する。この基体１１の貫通孔１１ａの容器外部側の端部には、基体１１の容器外部側の端面から貫通孔１１ａの内面にかけて面取り部Ｃが形成されており、基体１１の容器外部側の端面から面取り部Ｃにかけて、モリブデン（Ｍｏ）−マンガン（Ｍｎ）等からなるメタライズ層１２ａが被着されている。
【０００３】
そして、貫通孔11ａに、下端が閉じられているとともにその下端に鍔部13ａが形成され上端が開いた、アルミニウム（Ａｌ）合金からなる略円筒状等の有底筒状の端子体13を、その両端が基体11から突出するとともに鍔部13ａが基体11下端面に係止するように挿入し、メタライズ層12ａと端子体13とがＡｌを主成分とするロウ材14ａを介して接合される。また、基体11の外周面の中央部に形成されたメタライズ層12ｂと、Ａｌ合金や鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金等の金属からなる円環状のフランジ15とが、Ａｌを主成分としたロウ材や金（約37.5重量％）−銅（約62.5重量％）ロウ材等からなるロウ材14ｂを介して接合されることにより、蓄電池内部が気密に封止される。
【０００４】
また、蓄電池の内部では、端子体13の下端面が蓄電池の一方の電極板Ｅに接続されるとともに、フランジ15が蓄電池の容器蓋Ｌに溶接によって接合されることにより、蓄電池の一方の端子として機能している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平11-167915号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のセラミック端子においては、基体11の他端面のみで基体11と端子体13をロウ付けしているため、機械的強度の確保および気密性の確保のために、ロウ材14ａは十分なボリュームで形成されたメニスカス形状を有することが必要となるが、ロウ材14ａ溶融中にロウ材14ａ中のＳｉが端子体13へ拡散することによるロウ材14ａ中の固相晶出、またロウ付け後の降温時の局部的な凝固によるロウ材14ａの引け巣によって、ロウ材14ａのボリュームが多いとそのメニスカス中にボイドが発生し易くなるという問題点があった。
【０００７】
特に、端子体13の外周面に近い基体11の他端面付近にボイドが発生し易くなる。その結果、端子体13への外部導体の取り付け等による機械的負荷や、環境変化等による温度的負荷によって、基体11の他端面内周部の面取り部Ｃからロウ材14ａのメニスカス中央部に向けてロウ材14ａ中にクラックが生じ、その場合ボイドを経由してメニスカス表面までクラックが貫通して気密不良が発生するという問題点があった。
【０００８】
従って、本発明は上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、端子体と基体のロウ付け部においてロウ材中のボイド発生を低減するとともに、ロウ材に発生したクラックの進行を防止することにより、蓄電池内部の気密性を良好なものとすることができるセラミック端子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミック端子は、筒状のセラミックスから成る基体に、底部に鍔部が形成された有底筒状のアルミニウム合金から成る端子体が、前記鍔部が前記基体の一端面に当接して前記基体の両端から突出するように挿入され接合されているとともに、枠状のアルミニウム合金から成り、枠部の断面形状が内周面と一主面とが略直交して他主面が斜辺をなす略直角三角形とされた枠体が、前記端子体の開口側から嵌められて前記基体の他端面に前記一主面が当接した状態でロウ材に覆われロウ付けされていることを特徴とする。
【００１０】
本発明のセラミック端子は、枠部の断面形状が内周面と一主面とが略直交して他主面が斜辺をなす略直角三角形とされた枠体が、端子体の開口側から嵌められて基体の他端面に一主面が当接した状態でロウ材に覆われロウ付けされていることにより、端子体と基体のロウ付け部においてロウ材中のボイド発生を低減することができるとともに、滑らかなロウ材のメニスカスを形成することができるため、基体へのロウ付けによるストレスを抑制することができる。また、基体の他端面の内周部からメニスカス中央部に向けてロウ材中にクラックが生じた場合でも、枠体がクラックの進行を防止することにより、蓄電池内部の気密性を良好にすることができる。その結果、蓄電池の性能は長期にわたって安定し、長寿命と高い信頼性が得られる。
【００１１】
本発明のセラミック端子において、好ましくは、前記枠体は前記枠部の一主面と他主面とのなす角度が20〜45°で前記枠部の幅が0.7〜2.5ｍｍであることを特徴とする。
【００１２】
本発明のセラミック端子は、枠体は枠部の一主面と他主面とのなす角度が20〜45°で枠部の幅が0.7〜2.5ｍｍであることにより、端子体と基体のロウ付け部において安定的にロウ材中のボイド発生を低減することができるとともに、基体へのストレスが抑制されるような滑らかで全周にわたって高さおよび幅が均一な形状のロウ材のメニスカスを形成することができる。よって、基体のクラック発生を有効に防止することにより、蓄電池内部の気密性を良好なものとすることができる。その結果、蓄電池の性能は長期にわたって安定し、長寿命と高い信頼性が得られる。
【００１３】
また本発明のセラミック端子において、好ましくは、前記枠体は前記内周面と前記一主面との間に全周にわたって段差が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明のセラミック端子は、枠体は内周面と一主面との間に全周にわたって段差が形成されていることにより、基体の他端面の内周部の面取り部において凹んだ曲面状のロウ材のメニスカスを形成できるため、基体の他端面の内周部の面取り部からメニスカス中央部に向けてロウ材にクラックが発生するのを抑制することができる。また、たとえ基体の他端面の内周部の面取り部からメニスカス中央部に向けてロウ材にクラックが生じても、枠体がクラックの進行を防止することにより、蓄電池内部の気密性を良好に保持することができる。その結果、蓄電池の性能はより長期にわたって安定し、より長寿命と高い信頼性が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のセラミック端子を以下に詳細に説明する。図１は本発明のセラミック端子について実施の形態の一例を示す断面図である。図２は本発明のセラミック端子について実施の形態の他の例を示す断面図である。また、図３は図２のセラミック端子における枠体６のロウ付け部の拡大断面図である。これらの図において、１は筒状の基体、２ａは基体１の他端面（上端面）に形成されたメタライズ層、２ｂは基体１の外周面に形成されたメタライズ層、３はＡｌ合金からなる端子体、５は金属製のフランジ、６はＡｌ合金からなる枠体である。そして、メタライズ層２ａと端子体３と枠体６とがロウ材４ａ（図２ではロウ材４ａ，４ｃ）を介して接合され、またメタライズ層２ｂとフランジ５とがロウ材４ｂを介して接合されることによって、蓄電池内部を気密に封止するセラミック端子が構成される。
【００１６】
本発明のセラミック端子は、筒状のセラミックスから成る基体１に、底部に鍔部３ａが形成された有底筒状のＡｌ合金から成る端子体３が、鍔部３ａが基体１の一端面（図１では下端面）に当接して基体１の両端から突出するように挿入され接合されているとともに、枠状のＡｌ合金から成り、枠部の断面形状が内周面と一主面（図１では下側主面）とが略直交して他主面（図１では上側主面）が斜辺をなす略直角三角形とされた枠体６が、端子体３の開口側から嵌められて基体１の他端面（図１では上端面）に一主面が当接した状態でロウ材４ａに覆われロウ付けされている。
【００１７】
本発明の基体１は、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）セラミックス等の電気絶縁性に優れるセラミックスからなる円筒状、または外形が多角形の筒状のものであり、端子体３とフランジ５とを電気的絶縁性をもって保持している。そして、図１に示すように、基体１は容器蓋Ｌの略円形の開口にその外周面が接合され、その中央部に内外を貫通する貫通孔１ａが形成される。その貫通孔１ａには、端子体３の容器外部側の端部が突出するように端子体３を挿通し接合するとともに、端子体３の容器内部側の底部に形成された鍔部３ａを基体１の一端面に接触させて係止している。また、基体１の外周面にはフランジ５が接合され、フランジ５を介して容器蓋Ｌに接合固定されている。鍔部３ａは、図１では端子体３の底面に面一となるように設けられているが、端子体３の底部の側面から突出していれば良く、必ずしも端子体３の底面と面一になっていなくても良い。
【００１８】
このような基体１は、例えばアルミナセラミックスから成る場合、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化珪素（ＳｉＯ₂）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダを添加して調製した原料粉末を、所定形状のプレス型内に充填するとともに、これを所定圧力でプレスして成形し、しかる後得られた成形体を大気中で約1600℃の温度で焼成することにより製作される。
【００１９】
また、基体１は、内周面の他端（図１では上端）から他端面を経て外周面の他端にかけて全周にわたってメタライズ層２ａが被着されている。このメタライズ層２ａは、Ｍｏ−Ｍｎ等のメタライズ層からなり、端子体３と枠体６を基体１に接合するための下地金属であって、メタライズ層２ａに端子体３と枠体６がロウ材４ａ（またはロウ材４ａ，４ｃ）を介して接合される。このメタライズ層２ａは、例えばＭｏ粉末およびＭｎ粉末ならびに金属の酸化物粉末に適当な有機バインダおよび溶剤を添加混合して得た金属ペーストを、基体１の内周面の他端から他端面を経て外周面の他端にかけて筆塗り法等によって塗布し、これを還元雰囲気中で約1400℃の温度で焼き付けることによって、基体１の他端面およびその周囲に被着される。
【００２０】
また、基体１の外周面の一部（図１では外周面の中央部または下部）には、メタライズ層２ｂが被着されており、このメタライズ層２ｂはメタライズ層２ａと同様にＭｏ−Ｍｎ等のメタライズ層からなり、基体１にフランジ５を接合するための下地金属である。このメタライズ層２ｂは、Ａｌを主成分としたロウ材や金（約37.5重量％）−銅（約62.5重量％）ロウ材等のロウ材４ｂを介してフランジ５に接合される。このメタライズ層２ｂは、メタライズ層２ａと同様に例えばＭｏ粉末、Ｍｎ粉末および金属酸化物粉末に適当な有機バインダおよび溶剤を添加混合して得た金属ペーストを、基体１の外周面の一部に筆塗り法等によって塗布し、これを還元雰囲気中で約1400℃の温度で焼き付けることによって、基体１の外周面に被着される。
【００２１】
なお、メタライズ層２ａ，２ｂの表面には、メタライズ層２ａ，２ｂの酸化腐蝕を防止するとともに、ロウ材４ａ，４ｂ，４ｃとの濡れ性を向上させ、さらには端子体３や枠体６、フランジ５との接合後に発生する応力による剥がれやクラック等によって接合性を劣化させないようにするため、Ｎｉ等の耐食性に優れかつロウ材４ａ，４ｂ，４ｃとの濡れ性に優れる金属を、１〜10μｍ程度の厚みで被着させることが好ましい。
【００２２】
基体１の貫通孔１ａに挿入され接合される端子体３は、導電路でありかつ蓄電池の容器内に納められた電解液に浸漬されるため、高起電力状態において電気化学的に安定である必要があることから、耐食性に優れるＡｌ合金からなり、好ましくは耐食性が優れロウ付けしやすいＡｌ合金（ＪＩＳＨ 4040 合金番号3003）からなる。
【００２３】
端子体３は、容器外部側の端面（開口側の端面）の中央部分に中空部を有し、ロウ付け時における基体１との熱膨張差により発生する残留応力を緩和し、基体１へのストレスを軽減することによって、基体１にクラックが生じることを抑制している。中空部の深さは、ロウ付け接合部は最も残留応力に影響する範囲であることから、ロウ付け接合を行う基体１のメタライズ層２ａの位置よりも深いのがよく、より好ましくは基体１の容器内部側の端面（一端面）より深い中空部からなるのがよい。
【００２４】
端子体３に開口側から嵌められて端子体３の外周面に接合される枠体６は、その表面がロウ材で覆われているが、ロウ材のピンホールや引けにより局部的に露出する可能性もあるため、端子体３と同様に耐食性に優れるＡｌ合金からなり、好ましくは耐食性が優れロウ付けしやすいＡｌ合金（ＪＩＳＨ 4040 合金番号3003）からなる。そして、その断面形状は、基体１の他端面に接する枠部の一主面と端子体３の外周面に接する枠部の内周面が略直交して他主面が斜辺をなす略直角三角形である。
【００２５】
この枠体６は、端子体３の外周面および基体１の他端面に接するようにしてロウ付けされるため、端子体３の外周面に近い基体１の他端面付近に発生しやすいロウ材４ａのボイドを低減することができる。また、その断面形状が略直角三角形であるため、ロウ材４ａのメニスカスを滑らかな裾野形状にすることができ、基体１へのロウ付け時に発生するストレスを低減することができる。さらには、ロウ付け後の引っ張り応力が基体１の他端面の内周部に発生するため、ロウ付け後の外部からの機械的負荷や温度的負荷によってこの部分からロウ材４ａにクラックが生じたとしても、ロウ材４ａに覆われた枠体６がクラックの成長を阻止する保護体として働くため、クラックの進行による気密不良の発生を抑制することができる。
【００２６】
本発明において好ましくは、枠体６の枠部の一主面と他主面とのなす角度が20〜45°で枠部の幅が0.7〜2.5ｍｍである。
【００２７】
枠体６の枠部の一主面と他主面とのなす角度が45°を超えると、基体１とロウ材４ａの接触角度が大きくなり、その結果、基体１の他端面において中心軸方向へ向かう引っ張り応力によりクラックが生じやすくなる。また、角度が20°よりも小さいと、枠体６の加工作製時に外周部が反りやすくなり、枠部の他主面（斜面）側に反ったときはロウ付けした際に外周部に口開きが生じやすくなる。即ち、枠体６の外周部と基体１の他端面との間に隙間が生じることとなる。また、外周部が逆に反った場合、枠体６の枠部の一主面の内周部と基体１の他端面との間に隙間が生じるため、ロウ付け時にボイドが生じやすくなる。より好ましくは、30°以上がよい。
【００２８】
さらに、枠体６の枠部の幅が0.7ｍｍ未満の場合、ロウ材４ａのメニスカス形成時の表面張力によって枠体６が基体１の他端面から浮きやすくなり、枠部の一主面へのロウ材４ａの流れ込みが多くなり、枠体６の下のロウ材４ａにボイドが生じやすくなる。また、2.5ｍｍを超えると、ロウ材４ａが枠体６の外周部まで流れにくくなり、枠体６の外周部に口開きが生じやすくなる。
【００２９】
また、枠体６は、枠部の内周面と一主面とが略直交していればよく、内周面と一主面とのなす角度が90°±２°程度の範囲内であれば、本発明の効果が得られる。また、枠体６の他主面は凹んだ曲面になっていてもよく、ロウ材４ａのメニスカスを滑らかな裾野形状にすることが容易になる。
【００３０】
また枠体６は、図２，図３に示すように、基体１の他端面に接する枠部の一主面と端子体３の外周面に接する枠部の内周面との間に全周にわたって段差６ａが形成されていることが好ましい。
【００３１】
この枠体６は、端子体３の外周面および基体１の他端面に接するようにしてロウ付けされるため、端子体３の外周面に近い基体１の他端面付近に発生しやすいロウ材４ａ，４ｃのボイドを低減することができる。また、その断面形状が略直角三角形であるため、ロウ材４ａのメニスカスを滑らかな裾野形状にすることができ、基体１へのロウ付け時に発生するストレスを低減することができる。さらに、段差６ａが形成されているため、基体１の他端面の内周部の面取り部Ｃにおいて凹んだ曲面Ｋとされたロウ材のメニスカスを形成することができ、基体１の他端面の内周部の面取り部Ｃの際（下端）からメニスカス中央部に向けてロウ材中にクラックが発生するのを抑制することができる。また、たとえロウ付け後の引っ張り応力が基体１の他端面の内周部に発生し、ロウ付け後に外力や温度的負荷（熱応力）が加わってロウ材４ｃの基体１の他端面の内周部の部位にクラックが生じたとしても、ロウ材４ａに覆われた枠体６がクラックの成長を阻止する保護体として働くため、クラックの進行による気密不良の発生を抑制することができる。
【００３２】
本発明の段差６ａを有する枠体６においては、枠体６の枠部の一主面と他主面とのなす角度が20〜45°であり、段差６ａの軸方向の幅が0.4〜0.8ｍｍであり、径方向の幅が0.4〜0.8ｍｍであることが好ましい。
【００３３】
また、枠体６の段差６ａの軸方向の幅が0.4ｍｍ未満では、基体１の他端面の内周部の面取り部Ｃにおいて凹んだ曲面Ｋとされたロウ材４ｃのメニスカスが形成され難いため、面取り部Ｃの際（下端）部分に枠体６の中心軸方向へ向かう引っ張り応力が働き、ロウ材４ｃにクラックが発生しやすくなる。段差６ａの軸方向の幅が0.8ｍｍを超えると、ロウ材４ｃの端子体３の外周面側の部位にボイドが発生しやすくなる。
【００３４】
また、枠体６の段差６ａの径方向の幅が0.4ｍｍ未満では、基体１の他端面の内周部の面取り部Ｃにおいて凹んだ曲面Ｋとされたロウ材４ｃのメニスカスが形成され難いため、面取り部Ｃの際（下端）部分に枠体６の中心軸方向へ向かう引っ張り応力が働き、ロウ材４ｃにクラックが発生しやすくなる。段差６ａの径方向の幅が0.8ｍｍを超えると、ロウ材４ｃの基体１の他端面側の部位にボイドが発生しやすくなる。
【００３５】
ロウ材４ａ，４ｃは、Ａｌを主成分としたＡｌ合金からなり、Ａｌ−Ｓｉ系組成のものを使用する。Ａｌ合金はその表面の強固な酸化皮膜のためロウ付け性が悪いため、Ａｌ合金表面の酸化皮膜を除去してロウ付け性を向上させるゲッター作用を有するマグネシウム（Ｍｇ）を少量含有したものからなる。ロウ付け時のロウ材４ａ，４ｃの流れ性をよくするためには、端子体３と枠体６において、それぞれ両者にロウ材４ａ，４ｃがほぼ全周にわたって接触する必要があるため、プレス法等で形成した板状のプリフォームを使用するよりも曲面に接触させやすいワイヤ状のロウ材４ａ，４ｃを予め巻回しておきロウ付けを行うことが好ましい。
【００３６】
ロウ材４ｂは、Ａｌを主成分としたＡｌ合金や金（約37.5重量％）−銅（約62.5重量％）を成分とするロウ材等からなり、フランジ５と基体１において両者にロウ材４ｂがほぼ全周にわたって接触する必要があるため、プレス法等で形成した板状のプリフォームを使用するよりも曲面に接触させやすいワイヤ状のロウ材４ｂを予め巻回しておきロウ付けを行うことが好ましい。
【００３７】
本発明のセラミック端子の製造方法について以下に説明する。
【００３８】
Ａｌ合金からなる端子体３を枠体６およびロウ材４ａ，４ｃを介してメタライズ層２ａに接合する際に、端子体３をその開口側の端部が突出するようにして基体１の貫通孔１ａに挿入し、基体１から突出した端子体３の開口側の端から枠体６を斜面を上側にして嵌めて、基体１の他端面に接触させる。そして、予め巻回したワイヤ状のロウ材４ａ，４ｃを端子体３の開口側の端から嵌め込んで、枠体６に接触するまで挿入する。その後、ロウ材４ａ，４ｃを真空雰囲気中で約600℃の温度で加熱溶融することにより、端子体３と枠体６、および枠体６とメタライズ層２ａとを、それぞれロウ付けすることによって接合する。そして、端子体３の底面に蓄電池の電極板Ｅを接続することにより、電極板Ｅを外部に電気的に接続するセラミック端子として機能する。
【００３９】
基体１の外周面に接合されるフランジ５は、Ａｌ合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等からなる金属製の円環体であり、例えばＡｌ合金から成る場合、メタライズ層２ｂにＡｌを主成分とするロウ材４ｂを介して接合される。そして、このフランジ５を蓄電池の容器蓋Ｌに溶接することによって、本発明のセラミック端子が蓄電池の容器に固定される。
【００４０】
フランジ５をロウ材４ｂを介してメタライズ層２ｂに接合するには、基体１をフランジ５の内側に挿入するとともに、メタライズ層２ｂとフランジ５に接触するようにワイヤ状のロウ材４ｂをメタライズ層２ｂに巻きつけるように配置し、このロウ材４ｂを真空雰囲気中で約600℃の温度で加熱溶融させることにより、フランジ５とメタライズ層２ｂとをロウ付けすることによって接合する。
【００４１】
上記の如く、本発明のセラミック端子は、基体１の両端から突出するように基体１の貫通孔１ａに端子体３を挿通し、端子体３に枠体６を嵌めて、枠体６が基体１の他端面に当接した状態でロウ付け接合し、フランジ５を基体１の外周面にロウ付けすることによって製作される。
【００４２】
また、セラミック端子の端子体３の底面を電極板Ｅに接続するとともにフランジ５を容器蓋Ｌに溶接することによって、蓄電池内部が気密に保持されるとともに蓄電池内部と外部とが電気的に接続された蓄電池として機能する。
【００４３】
かくして、本発明は、端子体３と枠体６および基体１をロウ付けして接合する際、枠体６がロウ材４ａ，４ｃにボイドが発生するのを抑制することができる。また、ロウ材４ａにクラックが生じた場合でも、枠体６がクラックの進行を阻止することにより、セラミック端子に気密不良が発生するのを防止することが出来る。さらには、ロウ材４ａのメニスカスを滑らかな形状にすることができるため、降温時の熱収縮による基体１に与えるストレスを効果的に緩和することができ、その結果ロウ付け後に基体１にクラックが発生するのを有効に防止できる。
【００４４】
また、枠体６に段差６ａが形成されている場合、基体１の他端面の内周部の面取り部Ｃにおいて凹んだ曲面Ｋとされたロウ材４ｃのメニスカスを形成できるため、面取り部Ｃからメニスカス中央部に向けてロウ材４ｃにクラックが発生するのを抑制することができる。また、たとえ面取り部Ｃからメニスカス中央部に向けてロウ材４ｃにクラックが生じても、枠体６がクラックの進行を防止することにより、蓄電池内部の気密性を良好に保持することができる。その結果、蓄電池の性能はより長期にわたって安定し、より長寿命と高い信頼性が得られる。
【００４５】
【実施例】
本発明の実施例について以下に説明する。
【００４６】
（実施例１）
まず、従来のセラミック端子として、図４の構成のものを以下のようにして作製した。純度93重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）質焼結体から成り、外径17ｍｍ、内径11ｍｍ、高さ12ｍｍの円筒状の基体11を用意した。基体11の内周面の他端部の面取り部（Ｃ面）から他端面を経て外周面の他端部の面取り部（Ｃ面）にかけて全周にわたる範囲、および基体11の外周面の中央部に上下方向の幅が５ｍｍの帯状の範囲に、Ｍｏを89重量％、Ｍｎを６重量％、ＳｉＯ₂を５重量％含有する金属ペーストを、10μｍの厚さに印刷塗布し、乾燥後、加湿したフォーミングガス中で1400℃の温度で焼成した。こうして、基体11の他端面および面取り部と、外周面の中央部とに、全周にわたってＭｏ−Ｍｎ合金から成るメタライズ層12ａ，12ｂを被着した。その後、メタライズ層12ａ，12ｂ上にＮｉメッキ層を電解メッキ法により約２μｍの厚さで被着させた。
【００４７】
次に、基体11の貫通孔11ａに、外径11ｍｍ、高さ14ｍｍであり、底部の外周に外径12.8ｍｍ、高さ２ｍｍの鍔部13ａを有する、Ａｌ合金Ａ3003（98.7重量％Ａｌ−1.3重量％Ｍｎ）からなる端子体13を挿入した。そして、予め端子体13の外径より若干小さい径のリング形状にした、太さの径が１ｍｍのＡｌ−Ｓｉ系合金のＢＡ4003（90重量％Ａｌ−7.5重量％Ｓｉ−2.5重量％Ｍｇ）から成るロウ材14ａを、端子体13の外周面および基体11の他端面に接触するように配置した。
【００４８】
また、予め基体11の外径より若干小さい径のリング形状にした、太さの径が１ｍｍのＡｌ−Ｓｉ系合金のＢＡ4003から成るロウ材14ｂを、基体11の外周面のメタライズ層12ｂ上に配置した。そして、基体11の外周面に、内径17ｍｍ、外径27ｍｍ、肉厚１ｍｍ、高さ３ｍｍであり、Ａ3003からなるフランジ15を挿入しロウ材14ｂと接触させた。
【００４９】
そして、これらをカーボン製の治具に収め、真空炉にて600℃に加熱して接合させた。これにより製作したものをサンプル１とした。
【００５０】
次に、本発明の図１の構成のものであって、Ａｌ合金Ａ3003からなる内径が11ｍｍの枠体６であって、枠部の断面形状の略直角三角形における斜辺（他主面）と底辺（一主面）とのなす角度および枠部の幅を、表１のように種々に変更して各種サンプルを作製した。
【００５１】
このとき、上記従来例と同様にして、端子体３を基体１両端から突出するように基体１に挿入し、端子体３の開口側の端より枠体６を嵌めた。その後、予め端子体３の外径より若干小さい径のリング形状にした、太さの径が１ｍｍのＡｌ−Ｓｉ系合金のＢＡ4003から成るロウ材４ａを、端子体３の外周面および枠体６の上端に接触するように配置した。また、予め基体１の外径より若干小さい径のリング形状にした、太さの径が１ｍｍのＡｌ−Ｓｉ系合金のＢＡ4003から成るロウ材４ｂを、基体１の外周面のメタライズ層２ｂ上に配置した。そして、基体１の外周面に、内径17ｍｍ、外径27ｍｍ、肉厚１ｍｍ、高さ３ｍｍであり、Ａ3003からなるフランジ５を挿入しロウ材４ｂと接触させた。これらをカーボン製の治具に収め、真空炉にて600℃に加熱して接合させた。これにより製作されたものをサンプル２〜14とした。
【００５２】
これらのサンプル１〜14について、外観不良発生率、気密性不良発生率、ボイド不良発生率を以下のようにして調べた。即ち、ロウ付け部や基体１のクラック等の外観不良について確認した後、ヘリウムリークディテクターにて気密性を確認し、リーク量が1.3×10^-10Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ．以下であるものを合格とした。また、Ｘ線写真によってロウ材４ａ中のボイドの大きさの確認を行い、側方から見た際のボイドの長さと基体１の他端面の内周部からロウ材４ａのメニスカスまでの距離との直線比率が20％以下であるものを合格とした。その結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】

【００５４】
表１より、従来構成のサンプル１ではロウ付け部のボイドおよび気密不良が生じた。また、枠体６の枠部の一主面と他主面とのなす角度、枠部の幅のいずれかが本発明の範囲外であるサンプル２，６，７，９，14では、気密性不良、基体のクラック、ロウ材のボイドが発生した。これに対して、本発明品ではいずれも基体１にクラックが生じることが無く、気密性も良好であり、またロウ付け部のボイドも低減できることが判った。
【００５５】
（実施例２）
図２，図３に示したセラミック端子を、枠体６の内周面と一主面との間に段差６ａを形成した以外は上記実施例１と同様にして作製した。このとき、枠体６の内周面と一主面との間の段差６ａの軸方向の幅と径方向の幅を表２のように種々に変更してサンプル15〜24を作製した。
【００５６】
これらのサンプル15〜24について、ロウ材４ｃのクラック発生率、ボイド不良発生率を以下のようにして調べた。即ち、基体１の面取り部Ｃの際部分のロウ材４ｃのクラックは、断面カットし外観によって確認した。また、ボイド不良発生率は、サンプル１〜14と同様に、Ｘ線写真によってロウ材４ｃ中のボイドの大きさの確認を行い、段差６ａの軸方向の幅と径方向の幅の小さい方の20％以下であるものを合格とした。その結果を表２に示す。
【００５７】
【表２】

【００５８】
表２より、枠体６の段差６ａの軸方向の幅と径方向の幅が本発明の範囲外であるサンプル15〜17ではロウ材４ｃにクラックが発生した。また、サンプル22，23ではロウ材４ｃにボイドが発生した。これに対して、本発明品ではいずれもロウ材４ｃにクラックが生じることが無く、ロウ付け部のボイドも低減できることが判った。
【００５９】
なお、本発明は上記実施の形態および実施例に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内において種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば、上記実施の形態ではリチウムイオン電池等の蓄電池用のセラミック端子について説明したが、本発明のセラミック端子は一次電池、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ、燃料電池等の電池、または真空装置の真空チャンバ等に適用することもできる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明のセラミック端子は、筒状のセラミックスから成る基体に、底部に鍔部が形成された有底筒状のアルミニウム合金から成る端子体が、鍔部が基体の一端面に当接して基体の両端から突出するように挿入され接合されているとともに、枠状のアルミニウム合金から成り、枠部の断面形状が内周面と一主面とが略直交して他主面が斜辺をなす略直角三角形とされた枠体が、端子体の開口側から嵌められて基体の他端面に一主面が当接した状態でロウ材に覆われロウ付けされていることにより、端子体と基体のロウ付け部においてロウ材中のボイドを低減することができるとともに、滑らかなロウ材のメニスカスを形成することができるため、基体へのロウ付け時のストレスを抑制することができる。また、基体の他端面の内周部からロウ材のメニスカス中央部に向けてロウ材中にクラックが生じた場合でも、枠体がクラックの進行を阻止することにより、蓄電池内部の気密性を良好なものとすることができる。その結果、蓄電池の性能は長期にわたって安定し、長寿命と高い信頼性が得られる。
【００６１】
本発明のセラミック端子は、好ましくは、枠体は枠部の一主面と他主面とのなす角度が20〜45°で枠部の幅が0.7〜2.5ｍｍであることにより、端子体と基体のロウ付け部において安定的にロウ材中のボイド発生を低減することができるとともに、基体へのストレスが抑制されるような滑らかで全周にわたって高さおよび幅が均一な形状のロウ材のメニスカスを形成できる。よって、基体のクラック発生を有効に防止することができ、蓄電池内部の気密性を良好なものとすることができる。その結果、蓄電池の性能は長期にわたって安定し、長寿命と高い信頼性が得られる。
【００６２】
また本発明のセラミック端子は、好ましくは、枠体は内周面と一主面との間に全周にわたって段差が形成されていることにより、基体の他端面の内周部の面取り部において凹んだ曲面状のロウ材のメニスカスを形成できるため、基体の他端面の内周部の面取り部からメニスカス中央部に向けてロウ材にクラックが発生するのを抑制することができる。また、たとえ基体の他端面の内周部の面取り部からメニスカス中央部に向けてロウ材にクラックが生じても、枠体がクラックの進行を防止することにより、蓄電池内部の気密性を良好に保持することができる。その結果、蓄電池の性能はより長期にわたって安定し、より長寿命と高い信頼性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミック端子について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明のセラミック端子について実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図３】図２のセラミック端子において枠体のロウ付け部の拡大断面図である。
【図４】従来のセラミック端子の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：基体
２ａ，２ｂ：メタライズ層
３：端子体
３ａ：鍔部
４ａ，４ｂ：ロウ材
５：フランジ
６：枠体
６ａ：段差

Claims

筒状のセラミックスから成る基体に、底部に鍔部が形成された有底筒状のアルミニウム合金から成る端子体が、前記鍔部が前記基体の一端面に当接して前記基体の両端から突出するように挿入され接合されているとともに、枠状のアルミニウム合金から成り、枠部の断面形状が内周面と一主面とが略直交して他主面が斜辺をなす略直角三角形とされた枠体が、前記端子体の開口側から嵌められて前記基体の他端面に前記一主面が当接した状態でロウ材に覆われロウ付けされていることを特徴とするセラミック端子。
前記枠体は前記枠部の一主面と他主面とのなす角度が20〜45°で前記枠部の幅が0.7〜2.5ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のセラミック端子。
前記枠体は前記内周面と前記一主面との間に全周にわたって段差が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のセラミック端子。