JP4614905B2

JP4614905B2 - 気密端子

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Publication number: JP4614905B2
Application number: JP2006090201A
Authority: JP
Inventors: 道男沢井; 信幸田中
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2026-03-29
Also published as: JP2006324229A

Description

本発明はセラミック板に金属製の端子がロウ付け接合されて成る気密端子に関する。

従来、セラミック板の主面間に金属製の棒状部材が貫通するようにして取着され、両主面間を気密に封止する気密端子は、例えば、セラミック板の両主面間に棒状部材を挿通可能な貫通孔を形成するとともに、この貫通孔の一方の開口の周囲または貫通孔の内面にメタライズ層を形成し、このメタライズ層と棒状部材の外周面とをロウ材を介してロウ付け接合することで成っていた。

このような気密端子の一例を図４に示す。図４は従来の気密端子の棒状部材とセラミック板との接合部の一例を示す断面図であり、11は棒状部材、13はセラミック板、14はロウ材である。

図４の気密端子は、円柱状の金属製の棒状部材11と、棒状部材11を挿通させるための貫通孔13ａが設けられたセラミック板13とから成り、棒状部材11の外周面がロウ材14によってセラミック板13の貫通孔13ａの周囲にロウ付けされている。

棒状部材11は銅（Ｃｕ）等の金属から成る円柱状であり、セラミック板13の貫通孔13ａ内に挿通されてロウ付けされ、例えば、電気装置内外を電気的に接続するための端子として用いられる。

セラミック板13の貫通孔13ａ内に棒状部材11をロウ付けするには、セラミック板13の一主面の貫通孔13ａの開口の周囲と棒状部材11とが銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材14によってロウ付け接合される（下記の特許文献１参照）。

この構成により、セラミック板13に棒状部材11との熱膨張差による応力を大きく作用させることなく、即ちセラミック板13をクラック等によって破損させることなく、棒状部材11をセラミック板13により気密かつ強固にロウ付け接合することができる。
特開平７−153511号公報

しかしながら、図４に示した上記従来の気密端子においては、棒状部材11の外周面をセラミック板13の貫通孔13ａに気密にロウ付け接合するために、棒状部材11の外径寸法に合わせてセラミック板13に設ける貫通孔13ａの直径寸法を小さくしなければならず、貫通孔13ａの加工が困難になる。さらに、棒状部材11の外径寸法を小さくすると、セラミック板13に貫通孔13ａを加工することが可能な最小限界寸法を下回ってしまい、セラミック板13に棒状部材11の外径に合わせた小さな直径の貫通孔13ａを設けることができない場合があった。その結果、貫通孔13ａの直径寸法を最小限界寸法としても、貫通孔13ａの直径寸法が棒状部材11の外径寸法に比べて大きすぎるものとなってしまい、棒状部材11をセラミック板13に気密にロウ付け接合することができないという問題点が発生していた。

また、棒状部材11の外径寸法を大きくし、内径寸法を小さくすると、棒状部材11の肉厚が厚くなり、セラミック板に大きな熱応力が生じて、セラミック板にクラックが入り易いという問題点があった。

また、上記従来の気密端子では、棒状部材11の外周面をロウ材14が上側に這い上がり易く、ロウ材14のメニスカス形状を良好なものとできず棒状部材11をセラミック板13に強固に接合できないとともに、上部にコネクターソケット等を接続させる際にロウ材14が這い上がってしまって接続の障害になるという問題点があった。

また、上記従来の気密端子では、棒状部材11をセラミック板13の貫通孔13ａに気密にロウ付けできたとしても、棒状部材11の一端を溶接や半田付け等によって塞いで電気装置等の内部を気密封止する際に、溶接や半田付けの際の熱応力がセラミック板13の棒状部材11が接合される部位に作用し易く、セラミック板13がクラック等によって破損してしまうという問題点が発生していた。

以上の結果、この構造を気密端子に採用した場合、気密端子の気密性を損ねてしまい、気密端子として機能できなくなるという問題点が発生していた。

従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、一端を溶接や半田付け等によって塞いで内部を気密封止可能な小さな内径寸法を有する金属製のパイプをセラミック板に気密に接合し得る気密端子を提供することにある。

本発明の気密端子は、貫通孔が形成されたセラミック板と、前記貫通孔に挿通されるとともに外周面が前記セラミック板にロウ付けされ、一端側に嵌挿孔を有するピン状の大径端子と、この大径端子の前記嵌挿孔に端部が嵌挿されるとともに外周面が前記大径端子にロウ付けされたピン状の小径端子とから成ることを特徴とする。

また、本発明の気密端子は、好ましくは、上記本発明の気密端子において、前記大径端子の前記嵌挿孔内周面に座繰り部が形成され、この座繰り部に前記小径端子の一端が当接されるとともに、前記小径端子の外周面が前記大径端子にロウ付けされていることを特徴とする。

また、本発明の気密端子は、好ましくは、上記本発明の気密端子において、前記大径端子は鉄−ニッケル−コバルト合金または鉄−ニッケル合金から成り、前記小径端子はステンレス鋼から成ることを特徴とする。

また、本発明の気密端子は、好ましくは、前記貫通孔は、その開口に向けて内径が大きくなる傾斜部を有するとともに、前記大径端子の外周面が前記傾斜部の内面にロウ付けされていることを特徴とする。

本発明の気密端子は、貫通孔が形成されたセラミック板と、貫通孔に挿通されるとともに外周面がセラミック板にロウ付けされ、一端側に嵌挿孔を有するピン状の大径端子と、この大径端子の嵌挿孔に端部が嵌挿されるとともに外周面が大径端子にロウ付けされたピン状の小径端子とから成ることから、大径端子は外径寸法をセラミック板の貫通孔の加工可能な最小限界寸法よりも大きくするとともに、セラミック板に気密にロウ付け接合可能な寸法とすることができる。即ち、本発明の気密端子によって、小さな外径寸法を有する金属製の小径端子をセラミック板に気密にロウ付け接合することが可能となる。

また、この気密端子によって、大径端子と小径端子との接合部の外周面には段差が形成されるようになり、この段差により、セラミック板と大径端子とをロウ付けするためのロウ材が段差より上側に這い上がるのを有効に防止し、セラミック板と大径端子とをロウ付けするためのロウ材のメニスカス形状を良好なものとできるとともに、小径端子にコネクターソケット等を接続させる際にロウ材が這い上がってしまって接続の障害となるのを防止できる。

また、大径端子と大径端子の一端側の嵌挿孔に端部が嵌挿されるとともに外周面がロウ付けされた小径端子とから成ることにより、小径端子のロウ付けされた一端と反対側の他端を溶接や半田付け等によって塞ぐ際に、小径端子の他端に溶接や半田付けの際の熱が加わっても、大径端子と小径端子とのロウ付け部で熱流が遮断され、大径端子とセラミック板との接合部に熱が加わり難くなる。そのために、セラミック板に大径端子との熱膨張差による応力が作用し難くなる。さらに、小径端子の他端を溶接や半田付け等に線材を接続する際に小径端子の他端が変形するような、変位が加わった場合においても、小径端子と大径端子とを接合するロウ材がこの変位を吸収緩和する作用を成し、セラミック板の大径端子との接合部に小径端子からの応力が作用し難くなる。従って、小径端子の他端に外力が加わっても、セラミック板にクラック等の破損が生じるのを防止し、気密が破れるのを有効に防止することができる。

これらの結果、小径端子の内径寸法および外径寸法が小さくなってもセラミック板に気密にロウ付け接合し得る気密端子を提供することができる。

本発明の気密端子は、好ましくは、上記構成の気密端子において、大径端子の一端側の嵌挿孔内周面に座繰り部が形成され、座繰り部に小径端子の一端が当接されるとともに、小径端子の外周面が大径端子にロウ付け接合されていることから、小径端子が座繰り部で位置決めされ、小径端子の落下等による位置ずれを防止できる。

本発明の気密端子は、好ましくは、上記構成の気密端子において、大径端子は鉄−ニッケル−コバルト合金または鉄−ニッケル合金から成り、小径端子はステンレス鋼から成ることから、大径端子をセラミック板と熱膨張係数がほぼ同じ材料とすることができ、セラミック板に大径端子との熱膨張差による応力が作用するのを防止し、セラミック板がクラック等によって破損するのを防止することができるとともに、小径端子を溶接性に優れたものとし、小径端子の他端を溶接によって塞いで気密封止し易くすることができる。

また、本発明の気密端子は、好ましくは、上記構成の気密端子において、貫通孔は、その開口に向けて内径が大きくなる傾斜部を有するとともに、大径端子の外周面が傾斜部の内面にロウ付けされていることから、貫通孔の傾斜部の内面に大径端子からセラミック板の傾斜部にかけてなだらかな形状にロウ材の良好なメニスカスを形成することができ、大径端子をセラミック板に強固にロウ付けできるとともに、セラミック板にロウ材との熱膨張差による大きな熱応力が作用するのを抑制できる。

さらに、大径端子がセラミック板の傾斜部にロウ付けされるので、セラミック板と大径端子との接合長さを短くできるとともに傾斜部の内面に形成されたなだらかな形状のロウ材のメニスカスを形成できるので、ロウ材のメニスカスでセラミック板とピンとの熱膨張差を吸収でき、セラミック板に加わる大径端子との熱膨張差による応力を小さくして、セラミック板にクラック等の破損を生じ難くすることができる。

これらの結果、大径端子をセラミック板に強固かつ気密に接合することが可能となる。

またセラミック板と大径端子との間にロウ材の良好なメニスカスを形成することができることから、セラミック板のロウ付け面積を小さくすることが可能となり、ピンを狭い間隔でセラミック板に複数本配置しても、メタライズ層の端とこれに隣接する傾斜部のメタライズ層の端との沿面距離を確保できるようになる。その結果、それぞれのピン同士を狭い間隔で複数本配置できる気密端子とできる。

上述のごとく、本発明の気密端子は、気密信頼性の高い、気密端子として良好に機能し得るものとなる。

本発明の気密端子について以下に詳細に説明する。図１は本発明の気密端子の実施の形態の一例を示す断面図であり、図２は本発明の気密端子の実施の形態の他の例を示す断面図、図３は本発明の気密端子の実施の形態の他の例を示す断面図である。同図において、１は大径端子、２は小径端子、３はセラミック板、４は第１のロウ材、５は第２のロウ材であり、これらにより本発明の気密端子が構成される。

本発明の気密端子は、図１の実施の形態例に示すように、貫通孔３ａが形成されたセラミック板３と、貫通孔３ａに挿通されるとともに外周面がセラミック板に第１のロウ材４を介してロウ付けされ、一端側に嵌挿孔を有するピン形状の金属製の大径端子１と、大径端子１の嵌挿孔に端部が嵌挿されるとともに外周面が大径端子１に第２のロウ材５を介してロウ付け接合されたピン形状の金属製の小径端子２とから成る構成である。

また、本発明の気密端子は、好ましくは、図２の他の実施の形態例に示すように、上記構成の気密端子において、大径端子１の一端側の嵌挿孔内周面に座繰り部１ａが形成され、座繰り部１ａに小径端子２の一端が当接されるとともに、小径端子２の外周面が大径端子１に第２のロウ材５を介してロウ付け接合されている構成である。

また、本発明の気密端子は、好ましくは、図１の実施の形態例または図２の他の実施の形態例に示す気密端子において、大径端子１は鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金から成り、小径端子２はステンレス鋼（ＳＵＳ）から成る構成である。

また、本発明の気密端子は、好ましくは、図３の他の実施の形態例に示すように、上記構成の気密端子において、貫通孔３ａは、その開口に向けて内径が大きくなる傾斜部３ｄを有し、貫通孔３ａの開口からセラミック板３の厚み方向に向けて貫通孔３ａの開口部がテーパ状とされているとともに、大径端子１の外周面が貫通孔３ａの傾斜部の内面にロウ付けされている構成である。

大径端子１および小径端子２はパイプ状に嵌挿孔が形成されており、大径端子１の一端側に小径端子２の端部が嵌挿されてロウ付けされる。なお、大径端子１および小径端子２は必ずしも一端側から他端側にかけて嵌挿孔を有するパイプ状である必要はなく、大径端子１の一端側のみが小径端子２の端部を挿入可能なように筒状の嵌挿孔が形成されておればよい。以下、大径端子１および小径端子２はパイプ状に形成されているものとして説明する。

また、上記構成の気密端子の例として、図１，図２，図３において、気密端子を電気装置へ取り付けるための取付部としてセラミック板３の外周面に側部メタライズ層３ｃが形成された構成を示す。そして、半導体製造装置，電子機器，半導体装置等の電気装置の気密容器部分を構成する壁部に貫通穴が開けられており、この内周面または貫通穴の開口の周囲に形成された金属部材に気密端子の側部メタライズ層３ｃがロウ材により接合されることにより、電気装置を密閉することができる。

以下、図１，図２，図３を用いて本発明の気密端子を詳細に説明する。

本発明の気密端子において、大径端子１および小径端子２はＣｕ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ，ＳＵＳ等の金属から成る円筒状であり、大径端子１の一端側の内周面に小径端子２の一端部が挿入されるとともに外周面がＡｇロウやＡｇ−Ｃｕロウ等から成る第２のロウ材５を介して大径端子１の端面にロウ付け接合されている。

大径端子１および小径端子２が筒状であることによって、大径端子１および小径端子２を介して電気装置内部の真空引きした後、小径端子２の上端を溶接や半田付け等で封止することによって電気装置内部を真空保持するための気密端子として機能する。

または、大径端子１および小径端子２が筒状であることによって、大径端子１および小径端子２の内周面に熱電対のリード線等を挿通させ、小径端子２の上端を溶接や半田付け等で封止することによって電気装置内外を電気的に接続するための気密端子として機能する。そして、リード線等を銅や銀等の電気伝導性に優れる金属とし、大径端子１をセラミック板３の熱膨張係数と近似した金属とすることによって、セラミック板３にクラックが入りにくく、電気信号の伝導特性にも優れる気密端子とすることができる。

また、大径端子１は、パイプ状であり、大径端子１の外周面と内周面との間の肉厚が薄くなっているので、セラミック板３との間に生じる熱膨張差による応力がセラミック板３に大きく作用せず、セラミック板３にクラックが入りにくい。

また、小径端子２の内径や長さ、その他の形状は任意に設計できるので、セラミック板３に大径端子１をロウ付けしたものを標準品として提供し、生産性を向上させて低価格の気密端子を提供するとともに、小径端子２の設計を所用の形状にして多様な需要に応じることもできるようになる。

大径端子１および小径端子２は断面が多角形状であってもよいが、大径端子１の第１のロウ材４が接合される部分は断面が円形状であることにより、セラミック板３にクラック等の破損が発生するのをより有効に防止できる。従って、少なくとも大径端子１の第１のロウ材４が接合される部分は断面が円形状、即ち円筒状とするのがよい。

大径端子１および小径端子２は、必要に応じてセラミック板３内に適当な配置や間隔でもって複数本配設され、これにより、電気装置内部の真空引きを作業効率よく行なったり、１つの気密端子で複数の電気信号を入出力できたりするようになる。

大径端子１は、好ましくは、図２に示すように、大径端子１の一端側の内周面に座繰り部１ａが形成され、座繰り部１ａの底面に小径端子２の一端が当接されるとともに、小径端子２の外周面が大径端子１の端面にロウ付け接合されている。この構成により、小径端子２が座繰り部１ａで位置決めされ、小径端子２の落下等による位置ずれを防止できる。なお、座繰り部１ａを有する大径端子１は、大径端子１となる棒材に旋盤を用いた切削加工や金型を用いたプレス加工等の従来周知の金属加工を施すことによって形成される。

また好ましくは、大径端子１は、その熱膨張係数がセラミック板３の熱膨張係数と近似した材質とするのがよく、この構成によって、大径端子１とセラミック板３とがロウ付けされる際の両者の熱膨張差を最小限に抑えることができ、大径端子１をセラミック板３に気密性よく強固に接合することができるようになる。さらに、大径端子１を構成する金属として硬度がビッカース硬度でＨｖ＝200以上のものであると、比較的固く容易に曲がりにくいことから大径端子１の外部雰囲気側にコネクターソケットを嵌合する際等に大径端子１に曲がりを発生させにくいので好ましい。従って、セラミック板３がＡｌ_２Ｏ_３質セラミックスから成る場合、大径端子１としては、熱膨張係数がＡｌ_２Ｏ_３質セラミックスと近似するとともに硬度の高いＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金またはＦｅ−Ｎｉ合金から成るのがよい。

小径端子２は、好ましくは、溶接性に優れた材料とするのがよく、この構成によって、小径端子２の上端を溶接することによって作業効率よく上端を封止することができる。さらに、小径端子２を構成する金属として硬度がビッカース硬度でＨｖ＝200以上のものであると、比較的固く容易に曲がりにくいことから小径端子２にコネクターソケットを嵌合する際等に小径端子２に曲がりを発生させにくいので好ましい。従って、小径端子２は、溶接性に優れるとともに硬度の高いＳＵＳから成るのがよい。

このように、大径端子１をＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金またはＦｅ−Ｎｉ合金で形成し、小径端子２をＳＵＳで形成することにより、セラミック板３がクラック等によって破損するのを確実に防止することができるとともに、小径端子２を溶接性に優れたものとし、小径端子２の一端を溶接によって塞いで気密封止し易くすることができる。

また、大径端子１および小径端子２は、その表面にＮｉから成るめっき金属層を１〜10μｍの厚みに被着させておくと大径端子１および小径端子２が酸化腐食することを有効に防止することができる。従って、大径端子１および小径端子２の表面にはＮｉから成るめっき金属層を１〜10μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。

セラミック板３は、例えばＡｌ_２Ｏ_３質セラミックス等から成る絶縁性のものであり、電気装置との電気的絶縁を保って大径端子１を保持する作用をなし、例えばＡｌ_２Ｏ_３質セラミックスから成る場合、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化カルシウム（ＣａＯ）等のＡｌ_２Ｏ_３質セラミック原料粉末にポリビニルアルコール等のバインダを添加混合するとともに、これを所定形状のプレス型内に充填し、所定の圧力でプレスすることにより貫通孔３ａが設けられた平板状のプレス成形体を得、しかる後、このプレス成形体を約1600℃の温度で焼成する。焼成後、セラミック板３の一主面の貫通孔３ａの開口部周辺にメタライズ層３ｂとなるＷやＭｏ，Ｍｎ等の金属粉末を主成分とする金属ペーストを塗布し、約1300℃の温度で焼成することによって製作される。

または、Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＭｇＯ，ＣａＯ等の原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤等を添加混合してスラリーと成す。このスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法によってセラミックグリーンシートと成し、所要の大きさに切断する。次に、複数のセラミックグリーンシートにおいて貫通孔３ａ等を形成するために適当な打ち抜き加工を施す。次いでセラミックグリーンシートを積層し、積層後、セラミック板３の一主面の貫通孔３ａの開口部周辺にメタライズ層３ｂとなるＷやＭｏ，Ｍｎ等の金属粉末を主成分とする金属ペーストを塗布し、約1600℃の温度で焼成することによって製作される。

なお、セラミック板３を電気装置にロウ付けするには、例えばセラミック板３の外周面にＷやＭｏ，Ｍｎ等の高融点金属から成る側部メタライズ層３ｃを被着させておくとともにこれにＮｉめっきを施し、このＮｉめっきが施された側部メタライズ層３ｃと電気装置とをＡｇロウ等のロウ材を介してロウ付けする方法が採用される。

また、メタライズ層３ｂの形成は、セラミック板３の一主面の貫通孔３ａの開口部周囲に全周にわたってメタライズ層３ｂの幅が少なくとも0.1ｍｍ以上となるように、ＷやＭｏ，Ｍｎ等の高融点金属等を主成分とする金属ペーストを塗布し、焼成することによって行なわれる。しかる後、その表面にＮｉめっきを施し、このＮｉめっきが施されたメタライズ層３ｂと大径端子１とを、Ａｇロウ等の第１のロウ材４によってロウ付けすることによって、セラミック板３と大径端子１とが接合される。なお、ロウ材４に活性金属ロウ材を用いる場合は、メタライズ層３ｂを省略することもできる。

この構成により、セラミック板３の一主面の貫通孔３ａの開口部周囲にのみ被着されたメタライズ層３ｂと大径端子１との間に、第１のロウ材４の適度なメニスカスを形成することができる。そして、セラミック板３に加わる大径端子１との熱膨張差による応力は、大径端子１の周方向の応力のみであり、大径端子１の軸方向の応力が作用することがない。即ち、第１のロウ材４の適度なメニスカスでセラミック板３と大径端子１との間の熱膨張差を吸収できるとともに、セラミック板３に加わる大径端子１との熱膨張差による応力を小さく抑えることができ、セラミック板３にクラック等の破損が生ずるのを有効に防止することができる。以上の結果、大径端子１をセラミック板３に強固かつ気密に接合することが可能となる。

また、図３の他の実施の形態例に示すように、貫通孔３ａは、開口に向けて内径が大きくなる傾斜部３ｄを有するとともに、大径端子１の外周面が貫通孔３ａの傾斜部の内面にロウ付けされていてもよい。

この場合、傾斜部３ｄの形成は、例えば図３に示すように、セラミック板３に形成された大径端子１の直径よりも直径寸法が大きな貫通孔３ａの一方の開口部に貫通孔３ａの直径よりも直径寸法の大きなドリルの先端部で切削加工することによってすり鉢状に形成される。

また、メタライズ層３ｂの形成は、傾斜部３ｄの内面に全周にわたって傾斜部３ｄの少なくとも大径端子１と近接する側の一部（メタライズ層３ｄの幅が少なくとも0.1ｍｍ以上）に、ＷやＭｏ，Ｍｎ等の高融点金属等を主成分とする金属ペーストを塗布し、約1300℃で焼成することによって行なわれる。しかる後、その表面にＮｉめっきを施し、このＮｉめっきが施されたメタライズ層３ｂと大径端子１とを、Ａｇロウ等のロウ材４によってロウ付けすることによって、セラミック板３と大径端子１とが接合される。なお、傾斜部３ｄの下端の下方に設けられる貫通孔３ａの残部にはメタライズ層３ｂは被着されない。また、ロウ材４に活性金属ロウ材を用いる場合は、メタライズ層３ｂを省略することもできる。

この構成により、貫通孔３ａの傾斜部３ｂの内面にのみ被着されたメタライズ層３ｂと大径端子１との間に、傾斜部３ｂがその傾斜角度によって大径端子１と対向することとなるので、なだらかな形状のロウ材４の適度なメニスカスを形成することができる。そして、大径端子１とロウ材４との接合長さを傾斜角度によってコントロールすることができる。

すなわち、大径端子１の長さ方向と傾斜部３ｂとが貫通孔３ｂの開口部において成す角度を小さくすると、大径端子１とロウ材との接合長さが長くなり、大径端子１と傾斜部３ｂとを高い気密信頼性でロウ付けさせることができる。一方、角度を大きくすると、大径端子１とロウ材との接合長さが短くなり、大径端子１とセラミック板３との熱膨張差が大きい場合に、セラミック板３に作用する大径端子１との熱膨張差による熱応力を小さく抑え、セラミック板３がクラック等によって破損し難くすることができる。

さらに、傾斜角度によってセラミック板３と大径端子１との間のロウ材のメニスカスの大きさをコントロールすることによって、ロウ材４と大径端子１との接合長さを適度に調節できる。

また、傾斜部３ｄの内面に形成された縦弾性係数の大きいロウ材４でセラミック板３と大径端子１との間の熱膨張差を吸収でき、セラミック板３に加わる大径端子１との熱膨張差による応力を最小限に抑え、セラミック板３にクラック等の破損が生ずるのを有効に防止することができる。

これらの結果、大径端子１をセラミック板３に強固かつ気密に接合することが可能となる。

またメタライズ層３ｂと大径端子１との間にロウ材４の良好なメニスカスを形成して接合することができ、必要なロウ材４の量を少なくすることができるので、円環状のメタライズ層３ｂの直径の大きさを従来に比べ小さくすることができる。従って、大径端子１を狭い間隔でセラミック板３に複数本配置することができる。または、メタライズ層３ｂの端とこれに隣接する傾斜部３ｂのメタライズ層３ｂの端との沿面距離を確保できるようになる。その結果、それぞれの大径端子１同士を狭い間隔で複数本配置できる気密端子とできたり、隣接する大径端子１間に高電圧信号を流せる気密端子とできたりする。

好ましくは、図３に示すように、傾斜部３ｄとセラミック板３の主面との間に傾斜部３ｄの上端と同じ径の大径部３ｅを有した貫通孔３ａが形成されているのがよい。この構成により、大径部３ｅによって、隣接するメタライズ層３ｂ同士の沿面距離をさらに長く確保でき、大径端子１を伝送する電気信号を高電圧のものとすることが可能となる。

また、傾斜部３ｄの上方に大径部３ｅをドリルで形成する際に、ドリルを深く入れることによって容易に形成することが可能となり、セラミック板３の厚さ寸法に焼成時の収縮バラツキによる寸法バラツキが生じたとしても、確実に所定の傾斜部３ｄを形成することが可能となる。すなわち、傾斜部３ｄを形成するための加工機の加工条件を所定の条件に設定して、複数のセラミック板３に対し連続的に傾斜部３ｄを形成する場合においても、大径部３ｅを設けることにより、傾斜部３ｄがドリルの先端部の刃先で切削加工されるとともに、傾斜部３ｄ上端の大径部３ｅの内径はドリルの直径で容易に管理することができることとなる。これによって、セラミック板３の厚さ寸法に寸法バラツキが生じたとしても、所定の大きさの傾斜部３ｄを確実に形成することが可能となり、傾斜部３ｄが小さく形成されてしまうのを防止することができる。

その結果、所定の大きさの環状のメタライズ層３ｂを所定の大きさの傾斜部３ｄの内面に形成することができ、ピン１を強固かつ気密にメタライズ層３ｂに安定して接合できるようになる。また、加工条件を所定の条件に設定して、複数のセラミック板３に対し連続的に傾斜部３ｄを形成できるので、量産に適したものとすることができる。

なお、傾斜部３ｄが小さくなると、メタライズ層３ｂを大きく形成することができず、ピン１とメタライズ層３ｂとを強固かつ気密に接合するのが困難となる。

また図１および図２，図３に示すように、大径端子１と小径端子２との接合部の外周面には段差が形成されるようになり、この段差により、比較的量の多い第１のロウ材４が濡れ広がって段差より上側に這い上がるのを有効に防止し、第１のロウ材４のメニスカス形状を良好なものとできるとともに、残部にコネクターソケット等を接続させる際に第１のロウ材４が這い上がってしまって接続の障害となるのを防止できる。

また、大径端子1と大径端子1の一端側に外周面がロウ付け接合された小径端子２とから成ることにより、小径端子２の一端を溶接や半田付け等によって塞ぐ際に、小径端子２の一端に溶接や半田付けの際の熱が加わっても、大径端子１と小径端子２との接合部で熱が遮断され、大径端子１とセラミック板３との接合部に熱が加わり難くなり、セラミック板３に大径端子１との熱膨張差による応力が作用し難くなる。さらに、小径端子２の上端を溶接や半田付け等によって塞ぐ際に小径端子２の上端が変形するような変位が加わった場合においても、小径端子２と大径端子１とを接合する第２のロウ材５がこの変位による応力を吸収緩和する作用を成し、セラミック板３の大径端子１との接合部に小径端子２の変形による応力が作用し難くなる。従って、小径端子２の一端を溶接や半田付け等によって塞いでも、セラミック板３にクラック等の破損が生じるのを防止し、気密が破れるのを有効に防止することができる。

これらの結果、小径端子２の内径寸法および外径寸法が小さくなってもセラミック板３に気密にロウ付け接合し得る気密端子を提供することができる。その結果、セラミック板３の両主面間、すなわち電気装置の外部雰囲気側と内部雰囲気側との間を気密に遮断でき、気密端子として良好に機能し得るものとなる。

また、セラミック板３の電気装置への取着構造としては、側部メタライズ層３ｃに予めＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成る筒状の金属スリーブをＡｇロウ等のロウ材によってロウ付けし、この金属スリーブと電気装置とを溶接してもよく、また、側部メタライズ層３ｃがセラミック板３の主面の外周部に形成され、セラミック板３の主面と電気装置とがロウ付け接合されていてもよい。

なお、本発明は上記実施の形態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で種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば、大径端子１のメタライズ層３ｂとの接合部に鍔部が形成されて、鍔部とメタライズ層３ｂとがロウ付けされてもよく、この構成により、第１のロウ材４のメニスカス形状をより良好なものとすることができるとともに、鍔部により大径端子１がセラミック板３に係止され、セラミック板３に対し大径端子１を正確に位置決めできる構成となる。また、小径端子２から伝熱される熱量が多い場合には、大径端子１の一端に鍔部を設けてもよく、径が太くなった鍔状の突出部が一つ以上設けられることにより、熱が鍔部で放散され、メタライズ層３ｂとのロウ付け部に伝熱される熱が少なくなる。

本発明の気密端子の実施の形態の一例を示す断面図である。本発明の気密端子の実施の形態の他の例を示す断面図である。本発明の気密端子の実施の形態の他の例を示す断面図である。従来の気密端子の一例を示す断面図である。

符号の説明

１：大径端子
１ａ：座繰り部
２：小径端子
３：セラミック板
３ａ：貫通孔
３ｂ：メタライズ層
３ｃ：側部メタライズ層
４：第１のロウ材
５：第２のロウ材

Claims

貫通孔が形成されたセラミック板と、前記貫通孔に挿通されるとともに外周面が前記セラミック板にロウ付けされ、一端側に嵌挿孔を有するピン状の大径端子と、該大径端子の前記嵌挿孔に端部が嵌挿されるとともに外周面が前記大径端子にロウ付けされたピン状の小径端子とから成ることを特徴とする気密端子。
前記大径端子の一端側の前記嵌挿孔内周面に座繰り部が形成され、該座繰り部に前記小径端子の一端が当接されるとともに、前記小径端子の外周面が前記大径端子にロウ付けされていることを特徴とする請求項１記載の気密端子。
前記大径端子は鉄−ニッケル−コバルト合金または鉄−ニッケル合金から成り、前記小径端子はステンレス鋼から成ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の気密端子。
前記貫通孔は、その開口に向けて内径が大きくなる傾斜部を有するとともに、前記大径端子の外周面が前記傾斜部の内面にロウ付けされていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の気密端子。