JP4684110B2

JP4684110B2 - 気密端子

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Publication number: JP4684110B2
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Inventors: 道男沢井
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Description

本発明は、半導体製造装置，電子機器，半導体装置等の電気装置に使用される気密端子に関する。

従来、半導体製造装置等の内部雰囲気を外部雰囲気から遮蔽して使用する電気装置には、装置内外で電気信号を導通させるために気密端子が取着されている。

このような気密端子の一例を図４（ａ），（ｂ）に示す。図４（ａ）は従来の気密端子の一例を示す断面図、図４（ｂ）は従来の気密端子の他の例を示す断面図である。11はピン、12はロウ材、13はセラミック板であり、主にこれらにより気密端子が構成される。

図４（ａ）の気密端子は、円柱状の金属製のピン11と、ピン11を挿通させるための貫通孔13ａが設けられ、かつ貫通孔13ａの内面の全面にメタライズ層13ｂが設けられるとともに外周部に側部メタライズ層13ｃが形成されたセラミック板13とから成り、ピン11がロウ材12によってメタライズ層13ｂにロウ付けされている。

ピン11は鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金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、電気装置内外を電気的に接続するための端子として機能する。ピン11は必要に応じて複数本設けられ、セラミック板13内に適当な配置や間隔でもって配設される。

セラミック板13の貫通孔13ａ内にピン11をロウ付けするには、例えばセラミック板13の貫通孔13ａの内面にタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）等の高融点金属から成るメタライズ層13ｂを被着させておくとともに、このメタライズ層13ｂとピン11とが銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材12によってロウ付け接合される（例えば、特許文献１参照）。

この構成により、ピン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。

また、図４（ｂ）の気密端子は、円柱状の金属製のピン11と、ピン11を挿通させるための貫通孔13ａが設けられ、かつ貫通孔13ａの一方の開口部周囲にメタライズ層13ｂが設けられるとともに外周部に側部メタライズ層13ｃが形成されたセラミック板13と、メタライズ層13ｂ上面に載置されるとともに内側にピン11が挿通されロウ材12によってピン11とメタライズ層13ｂにロウ付けされる金属製の環状部材14とから構成されている。ピン11とセラミック板13は図４（ａ）と同じ材質から成り、環状部材14はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る。（下記の特許文献２参照）。

この構成により、ピン11とセラミック板13とを接合するためのロウ材12のメニスカスを良好に形成することができ、ピン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。また、図４（ａ）に示すように、ピン11とセラミック板13とが直接接合されることがないので、セラミック板13に作用するピン11との熱膨張差による応力を低減させることが可能となる。

また、図４（ａ），（ｂ）の構成において、セラミック板13を電気装置にロウ付けするには、例えばセラミック板13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13ｃ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13ｃ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。または、側部メタライズ層13ｃに予め筒状の金属スリーブ（図示せず）がＡｇロウ等のロウ材によってロウ付けされ、この金属スリーブと電気装置とを溶接する方法が採用される。
特開昭53−92489号公報特開平10−189091号公報

しかしながら、図４（ａ）に示した上記従来の気密端子において、ピン11がセラミック板13にロウ材12によって直接接合され、しかもセラミック板13の厚み寸法と同じ長さでピン11とセラミック板13とがロウ材12を介して接合されることから、セラミック板13にはピン11との熱膨張差による応力が大きく加わり易いという欠点があった。

従って、ピン11の直径を大きくしたり、セラミック板13を厚いものとしたりすると、セラミック板13の厚み方向に大きな応力が加わり、セラミック板13にクラック等の破損を生じさせてしまう場合があった。ピン11が複数本狭い間隔でロウ付けされたりする場合には、さらに破損を生じさせてしまう。その結果、気密端子の気密性を損なってしまうという問題点が発生していた。

また、図４（ａ）に示した上記従来の気密端子において、メタライズ層13ｂにＮｉ等から成る金属層をめっき法によって施す場合、貫通孔13ａにめっき液が溜まり、メタライズ層13ｂに必要以上の厚さの金属層が施されてしまい易く、ピン11を貫通孔13ａに挿通させることができなくなったり、ロウ材12の厚みを管理できなくなったりする場合があった。その結果、気密端子を精度よく製造することができないという問題点が発生していた。

また、図４（ｂ）に示した上記従来の気密端子においては、図４（ａ）に示した気密端子の問題点は解決可能であるが、ピン11を狭い間隔でセラミック板13に複数本配置する場合、隣接するメタライズ層13ｂ同士の距離が非常に近接したものとなって、メタライズ層13ｂ同士の電気的絶縁を保つための沿面距離を確保できなくなることがあり、その結果、それぞれのピン11に伝送される電気信号がそれぞれのメタライズ層13ｂの間で電気的短絡を起こしてしまい、ピン11を介して電気信号を正常に伝送できなくなるという虞があり、ピン11を狭い間隔で複数本配置することができないという問題点があった。特にこの問題点は、ピン11を伝送する電気信号が高電圧である場合に顕著になる。

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、ピン同士の沿面距離を保ちながら、ピン同士をより狭い間隔で複数本配置できる気密端子を提供することにある。

本発明の気密端子は、隣接して複数の貫通孔が形成されたセラミック板と、前記セラミック板の一方主面のうち、前記複数の貫通孔の開口周囲に被着された複数のメタライズ層と、前記複数の貫通孔それぞれに挿通され、前記メタライズ層にロウ付けされたピンと、を備えた気密端子において、隣接する前記貫通孔の間に位置する前記セラミック板の前記一方主面に段差を設けることにより、前記隣接する前記貫通孔の前記開口周囲に被着された隣接する前記メタライズ層の高さ位置を異ならせたことを特徴とする。
また、隣接して複数個の貫通孔が形成された前記セラミック板と、前記複数の貫通孔の一端側の内面のうち、該貫通孔の開口周囲に被着された複数のメタライズ層と、前記複数の貫通孔それぞれに挿通され、前記メタライズ層にロウ付けされたピンと、を備えた気密端子において、隣接する前記貫通孔の間に位置する前記セラミック板の前記一方主面に段差を設けることにより、前記隣接する前記貫通孔の前記開口周囲に被着された隣接する前記メタライズ層の高さ位置を異ならせたことを特徴とする。

本発明の気密端子は、上記構成において好ましくは、前記貫通孔は、前記一端側に向けて内径が大きくなる傾斜部を前記開口周囲に有し、前記メタライズ層が前記傾斜部の内面に被着されていることを特徴とする

本発明の気密端子は、上記構成において好ましくは、前記貫通孔は、前記傾斜部と前記セラミック板の前記一方主面との間に、前記傾斜部における前記貫通孔の最大径と同じ径の大径部が設けられていることを特徴とする。

本発明の気密端子は、上記構成において好ましくは、前記ピンは、前記セラミック板の一方主面にまで突出する鍔状の突出部を有し、該突出部が前記メタライズ層にロウ付けされていることを特徴とする。
また、前記ピンは、前記貫通孔内に前記傾斜部に対応した傾斜面を有する突出部を有し、該突出部が前記メタライズ層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、隣接して複数個の貫通孔が形成されたセラミック板と、セラミック板の一方主面のうち、複数の貫通孔の開口周囲に被着された複数のメタライズ層と、複数の貫通孔それぞれに挿通され、メタライズ層にロウ付けされたピンと、を備えた気密端子において、隣接する貫通孔の間に位置するセラミック板の一方主面に段差を設けることにより、隣接する貫通孔の開口周囲に被着された隣接するメタライズ層の高さ位置を異ならせたことから、平面視においてメタライズ層を接する位置に設けても、段差によりメタライズ層同士を確実に隔離でき、電気的絶縁を保つための沿面距離を確保できるようになる。また、段差との間に角が設けられ、この角によってメタライズ層を印刷したときに、メタライズ層の周囲が滲んで広がってしまうことがない。
同様に、本発明の気密端子は、隣接して複数個の貫通孔が形成されたセラミック板と、複数の貫通孔の一端側の内面のうち、該貫通孔の開口周囲に被着された複数のメタライズ層と、複数の貫通孔それぞれに挿通され、メタライズ層にロウ付けされたピンと、を備えた気密端子において、隣接する貫通孔の間に位置するセラミック板の一方主面に段差を設けることにより、隣接する貫通孔の開口周囲に被着された隣接するメタライズ層の高さ位置を異ならせたことから、平面視においてメタライズ層を接する位置に設けても、段差によりメタライズ層同士を確実に隔離でき、電気的絶縁を保つための沿面距離を確保できるようになる。また、段差との間に角が設けられ、この角によってメタライズ層を印刷したときに、メタライズ層の周囲が滲んで広がってしまうことがない。

その結果、ピンを伝送する電気信号が高電圧となっても、メタライズ層の間で電気的短絡を起こすことなく、ピンを介して電気信号を正常に伝送できる。また、ピンを狭い間隔で密に複数本配置することが可能となり、小型集積化された気密端子とすることができる。

好ましくは、本発明の気密端子は、貫通孔は、一端側に向けて内径が大きくなる傾斜部を開口周囲に有し、メタライズ層が傾斜部の内面に被着されていることから、傾斜部の内面に被着されたメタライズ層とピン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。

さらに、セラミック板とピン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ピンとの熱膨張差による応力を最小限に抑え、セラミック板にクラック等の破損が生じにくくすることができる。

これらの結果、ピン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。

またメタライズ層とピン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、円環状のメタライズ層の大きさを小さくすることが可能となり、それぞれのピン同士をさらに狭い間隔で複数本配置できる気密端子とできる。

また好ましくは、本発明の気密端子は、貫通孔は、傾斜部とセラミック板の一方主面との間に、傾斜部における貫通孔の最大径と同じ径の大径部が設けられていることから、上記の構成と同様に、ピンをセラミック板に狭い間隔で強固かつ気密に接合することが可能となるとともに、大径部によって、隣接するメタライズ層同士の沿面距離をさらに大きく確保でき、ピン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、ロウ材を大径部の内側に収容することができ、セラミック板の上側主面にロウ材のメニスカスが突出しない構造とできる。

また、傾斜部は、セラミック板を所定の先端角を有するドリルの先端部刃先で切削加工することによって容易に設けられるのであるが、傾斜部の上方に大径部が設けられるので、セラミック板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、確実に傾斜部を形成することが可能となる。すなわち、傾斜部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に対し連続的に傾斜部を形成する場合においても、大径部を設けることにより、傾斜部がドリルの刃先で切削加工されることとなり、セラミック板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を確実に形成することが可能となる。

その結果、所定の大きさの円環状のメタライズ層を形成することができ、ピンを強固かつ気密にメタライズ層に接合できるようになる。また、傾斜部を形成する際、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に対し連続的に傾斜部を形成できるので、量産に適したものとすることができる。

好ましくは本発明の気密端子は、ピンは、貫通孔内に傾斜部に対応した傾斜面を有する突出部が設けられていることから、ピンの中心と貫通孔の中心とが一致するようにピンが貫通孔内に配置され、ピンの周囲を均一にロウ付けすることができるので、ピン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。

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および図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はピン、２はロウ材、３はセラミック板、３ｂはセラミック板３に形成されたメタライズ層であり、これらにより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、隣接して複数個の貫通孔３ａが形成されたセラミック板３と、セラミック板３の上側主面の貫通孔３ａの開口周囲にそれぞれ独立して形成されたメタライズ層３ｂと、貫通孔３ａそれぞれに挿通され、メタライズ層３ｂにロウ付けされたピン１とから成り、隣接するメタライズ層３ｂ同士の間に段差３ｄが設けられている構成を有する。

好ましくは、本発明の気密端子は、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）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３ｅを有し、メタライズ層３ｂが傾斜部３ｅの内面にのみ環状に被着されている構成を有する。

また好ましくは、本発明の気密端子は、図２（ｂ）の実施の形態例に示すように、傾斜部３ｅとセラミック板３の上側主面との間に傾斜部３ｅの上端と同じ径の大径部３ｆが設けられている構成を有する。

なお、図１〜図３において、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の外周側面に側部メタライズ層３ｃが形成された構成を示す。側部メタライズ層３は、セラミック板３の主面外周部に形成してもよい。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がロウ材を介して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。

また、セラミック板３の電気装置への取着構造としては、図３に示すように、側部メタライズ層３ｃに予めＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金，ステンレス鋼（ＳＵＳ）等から成る筒状の金属スリーブ５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５と電気装置とを溶接してもよい。

本発明の気密端子において、ピン１はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金，ＳＵＳ等の金属から成る円柱状，円筒状または角柱状であり、電気装置内外を電気的に接続するための端子として機能する。ピン１は角柱状であってもよいが、ピン１が円柱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、少なくともピン１のロウ材２が接合される部分は円柱状、または円筒状とするのがよい。

ピン１が円筒状である場合、円筒の内周面にリード線等を挿通させ、必要であればピン１の上端を半田等で封止することによって端子として機能する。そして、リード線等を銅（Ｃｕ）やＡｇ等の電気伝導性に優れる金属とし、円筒部をセラミック板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。

ピン１は、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、１つの気密端子で複数の電気信号を入出力できるようになる。

このピン１は、好ましくは、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、ピン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、ピン１をセラミック板３に気密性高く強固に接合することができるようになる。さらに、ピン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ピン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ピン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、ピン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合金から成るのがよい。

また、ピン１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ピン１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、ピン１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ピン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。プレス型には傾斜部３ｅや大径部３ｆを有する貫通孔３ａおよび段差３ｄに対応する型が設けられているのがよく、これにより、セラミック板３のプレス成形時に貫通孔３ａおよび段差３ｄが形成でき、セラミック板３を効率良く製造することが可能となる。

また、プレス型に貫通孔３ａおよび段差３ｄに対応する型が設けられていない場合には、セラミック板３の焼成前または焼成後に、ドリル加工によって貫通孔３ａを形成するとともに、エンドミル加工や平面研削盤加工によって段差３ｄを形成する。さらに、貫通孔３ａの開口部の周囲または傾斜部３ｅ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，段差３ｄ等を形成するために適当な打抜き加工を施す。次いでセラミックグリーンシートを積層し、貫通孔３ａの開口部の周囲にメタライズ層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。

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。

ここで、隣接するメタライズ層３ｂ同士の間のセラミック板３に段差３ｄが設けられている。この構成により、メタライズ層３ｂを平面視において接する位置に設けても、段差３ｄによりメタライズ層同士を確実に隔離でき、メタライズ層３ｂ同士の電気的絶縁を保つための沿面距離を確保できるようになる。

その結果、ピン１を伝送する電気信号が高電圧となっても、メタライズ層３ｂの間で電気的短絡を起こすことなく、ピン１を介して電気信号を正常に伝送できる。また、ピン１を最も狭い間隔で密に複数本配置することが可能となり、小型集積化された気密端子とすることができる。

段差３ｄの段差寸法はピン１を伝送する電気信号の電圧によって適宜決定する。メタライズ層３ｂはピン１と導通しており、隣接するピン１を伝送する電気信号の電圧によって、隣接するメタライズ層３ｂ間で必要な沿面距離が決まる。そして、段差３ｄの段差寸法を適宜決定することによって、隣接するメタライズ層３ｂ間の沿面距離が決定し、メタライズ層３ｂ間での電気的短絡を防止できる。

なお、ピン１を伝送する電気信号の電圧が高い場合は、段差３ｄの段差寸法を大きくする必要があり、ピン１を伝送する電気信号の電圧が低い場合は、段差３ｄの段差寸法は小さくてもよい。

また、メタライズ層３ｂはメタライズ層３ｂとなる金属ペーストを塗布する際に滲みが発生する場合があり、滲みによって隣接するメタライズ層３ｂが導通してしまうことがある。セラミック板３には段差３ｄが設けられているので、段差３ｄとの間の角によって滲みが堰き止められるが、好ましくは、滲みによる隣接するメタライズ層３ｂの導通を防止するために、隣接するメタライズ層３ｂを平面視において接する位置に設けた場合には、段差３ｄの段差寸法を0.3ｍｍ以上とするのがよい。

なお段差３ｄは、図１（ａ）に示すようなセラミック板３のメタライズ層３ｂ形成部からセラミック板３の端まで形成された段差３ｄでもよいし、図１（ｂ）や図１（ｃ）に示すようなセラミック板３のメタライズ層３ｂ形成部のみに形成された穴状の段差３ｄでもよい。

好ましくは、セラミック板３の端に設けられるメタライズ層３ｂは、図１（ｂ）に示すように、穴状の段差３ｄに設けられるのがよく、この構成により、メタライズ層３ｂから側部メタライズ層３ｃまでの距離を大きくとることが可能となる。その結果、メタライズ層３ｂをセラミック板３の端に近い部位に形成してもメタライズ層３ｂと側部メタライズ層３ｃとの沿面距離を確保し、メタライズ層３ｂと側部メタライズ層３ｄとの間を確実に絶縁することができる。

また、セラミック板３にピン１が３本以上設けられる場合は、図１（ｃ）に示すように、隣接するメタライズ層３ｂが同一面にならないように段差３ｄを形成する。

図１，図３においては、環状部材４が設けられた構成を示している。環状部材４はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、ＳＵＳ等の金属から成る。この構成により、ピン１とセラミック板３とを接合するためのロウ材２のメニスカスを良好に形成することができ、ピン１をセラミック板３に、気密かつ強固にロウ付け接合することができる。また、ピン１とセラミック板３とが直接接合されることがないので、セラミック板３に作用するピン１との熱膨張差による応力を低減させることが可能となる。

また、環状部材４はピン１と一体に形成されていてもよく、即ち、環状部材４がピン１に鍔状に形成されていてもよい。この構成により、環状部材４をメタライズ層３ｂに当接させることによって、ピン１を所定の位置に位置決めすることができ、ピン１をセラミック板３に対し所定の位置に容易に接合させることができる。その結果、セラミック板３に対するピン１の位置精度に優れるとともにピン１のセラミック板３への接合の作業性に優れた気密端子とすることができる。

なお、環状部材４は設けられずにピン１が直接メタライズ層３ｂに接合されていても構わない。

ピン１が直接メタライズ層３ｂに接合される場合、好ましくは、図２に示すように、貫通孔３ａは内面の上部に下方に向けてテーパ状に面取りが施された傾斜部３ｅを有し、メタライズ層３ｂが貫通孔３ａの傾斜部３ｅに環状に被着されているのがよい。

傾斜部３ｅの形成は、例えば図２に示すように、セラミック板３に形成されたピン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刃先で切削加工することによって形成される。また、金型成形によって形成することもできる。

メタライズ層３ｄの形成は、傾斜部３ｅの内面に全周にわたって傾斜部３ｂの少なくともピン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とピン１とを、Ａｇロウ等のロウ材２によってロウ付けすることによって、セラミック板３とピン１とが接合される。なお、傾斜部３ｅ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。

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とピンとの間に、傾斜部３ｂがその傾斜角度によってピン1と対向することとなるので、ロウ材２の適度なメニスカスを形成することができる。そして、ピン１とロウ材２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。

さらに、傾斜角度によってセラミック板３とピン１との間のロウ材のメニスカスをコントロールし、ロウ材２とピン１との接合長さを適度にできるとともに、傾斜部３ｅの内面に形成された縦弾性係数の大きいロウ材２でセラミック板３とピン１との間の熱膨張差を吸収でき、セラミック板３に加わるピン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、ピン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とピン１との間にロウ材２の良好なメニスカスを形成して接合することができ、図１に示した構成のように環状部材４を設けるという必要がなくなることから、円環状のメタライズ層３ｂの大きさを環状部材４の直径に合わせて大きくする必要がなくなる。従って、メタライズ層３ｂの直径を小さくすることが可能となり、ピン１をより狭い間隔でセラミック板３に複数本配置できる気密端子とできる。

なお、上記したように、貫通孔３ａの傾斜部３ｅを除く残部にはメタライズ層３ｂは被着されていない。その理由としては、貫通孔３ａの傾斜部３ｅを除く残部にもメタライズ層３ｂを被着させた場合、ピン１とセラミック板３との接合長さが必要以上に長くなり、セラミック板３に加わるピン１との熱膨張差による応力が大きくなるためである。そして、セラミック板３に加わるピン１との熱膨張差による応力が大きくなると、セラミック板３がクラック等によって破損し易くなり、気密端子としての気密信頼性が低下してしまうためである。

傾斜部３ｅの垂直面断面形状は、直線状や円弧状であり、好ましくは直線状とされるのがよく、これによりメタライズ層３ｂの全面に均一にロウ材２を流すことができる。そして傾斜部３ｅは、底面がセラミック板３の主面と平行となる、断面が四角形状の座繰り形状ではないので、傾斜部３ｅの内面に全周にわたって円環状のメタライズ層３ｂが形成され、ピン１の側面との間にロウ材２の良好なメニスカスを形成することができ、ピン１をメタライズ層３ｂに強固かつ気密にロウ付けすることができる。断面が四角形状となる座繰り形状であると、底面に形成されるメタライズ層３ｂとピン１の側面との間にロウ材２の良好なメニスカスを形成することができないので不適である。

傾斜部３ｅは、断面形状が三角形状とされたＣ面カット状の直線である場合、セラミック板３の主面と傾斜部３ｅの内面との間の傾斜角の大きさは30〜60°程度であるのが好ましく、この構成により、傾斜部３ｅに形成されるロウ材のメニスカス形状を良好なものとすることができる。

また、傾斜部３ｅはセラミック板３を先端が尖ったドリルの先端部刃先で切削加工することによって、または金型成形によってすり鉢状に設けられる。これにより、傾斜部３ｅを容易かつ効率よく形成することができる。

好ましくは、図２（ｂ）に示すように、傾斜部３ｅとセラミック板３の主面との間に傾斜部３ｅの上端と同じ径の大径部３ｆ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３ｆ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することができ、ピン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３ｅの上方に大径部３ｆ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３ｅを形成することが可能となる。すなわち、傾斜部３ｅ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３ｅを形成する場合においても、大径部３ｆを設けることにより、傾斜部３ｅがドリルの先端部刃先で切削加工されるとともに、傾斜部３ｅの上端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り、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３ｅを確実に形成することが可能となり、傾斜部３ｅ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３ｅ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３ｅ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、好ましくは、図２（ｃ）に示すように、ピン１は、その側面のメタライズ層３ｂとの接合される箇所に外側に突出する突出部１ａが設けられ、かつ突出部１ａは、傾斜部３ｅの傾斜に対応するように下方に向けてテーパ状とされた傾斜面が設けられているのがよい。この構成により、突出部１ａのテーパ面が傾斜部３ｅのテーパ面に嵌合するようになり、ピン１を貫通孔内に落とし込むように挿通することによって、貫通孔３ａの中心線に対してのピン１の中心線を容易に一致させることができる。その結果、貫通孔３ａの横断面をピン１の横断面とほぼ同じ寸法に精度良く加工する必要がなくなり、貫通孔３ａの加工を単純化できるとともに貫通孔３ａに対してのピン１の位置精度を良好にすることができる。

さらに、貫通孔３ａの傾斜部３ｅが設けられている開口と反対側の開口部の内側寸法を、ピン１の横断面寸法より大きくして、ピン１の側面と貫通孔３ａの内面との間に間隙を設けることができる。この間隙によって、セラミック板３の下側主面側においても隣接するピン１同士の間の沿面距離を長いものとすることができ、ピン１同士を狭い間隔で複数本配置できる気密端子とすることができる。

なお、セラミック板３に段差３ｄが形成されている本発明の気密端子においては、気密端子に取着される外部端子にも、セラミック板３の段差３ｄに係合するように段差が形成されているのがよく、これにより、外部端子の段差を気密端子の段差３ｄに係合させ、外部端子を気密端子から外れにくい状態で強固に接続させることが可能となる。また、外部端子の段差と気密端子の段差３ｄとを一致させないと、外部端子が正常に取着できなくなるので、外部端子の極性と気密端子の複数のピン１の極性とを間違えて外部端子を取着してしまう事故を避けることができる。

さらに、図３に示すように、側部メタライズ層３ｃに筒状の金属スリーブ５がロウ付けされている場合、セラミック板３のメタライズ層３ｂが形成されている主面と反対の主面側に外周部が全周にわたって突出するように鍔部３ｅが形成され、この鍔部３ｅの外周側面に側部メタライズ層３ｃが形成され、鍔部３ｅに金属スリーブ５が嵌合されるのがよい。この構成により、メタライズ層３ｂから金属スリーブ５までの沿面距離を長くすることが可能となり、メタライズ層３ｂをセラミック板３の端に近い部位に形成しても、ピン１と金属スリーブ５とを確実に絶縁することができる。

また、この構成により、鍔部３ｅの外周側面に形成された側部メタライズ層３ｃは、セラミック板３本体の厚さと関係なくセラミック板３の接合に要する長さとすればよいので、セラミック板３の側部メタライズ層３ｃと金属スリーブ５との接合長さを短くすることが可能となり、セラミック板３に作用する金属スリーブ５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できる。

以上の結果、セラミック板３の鍔部３ｅに金属スリーブ５が接合されている構成により、セラミック板３の端に近い部位に設けられたピン１と金属スリーブ５とを確実に絶縁して、ピン１に正常に電気信号を伝送させることができるとともに、セラミック板３をクラック等によって破損させることがなく、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確実に気密に遮断でき、気密性に優れた気密端子とすることができる。

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、ピン１はＣｕ，Ａｇ等の電気抵抗値の小さい金属で形成してもよく、この構成により、ピン１を伝送する電気信号がピン１で損なわれるのを有効に防止できる。特にピン１に大電流が流れる場合において、ピン１で発熱するのを防止できる構成となる。

（ａ）は本発明の気密端子の実施の形態の一例を示す断面図、（ｂ）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、（ｃ）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。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ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。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ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。（ａ）は従来の気密端子の一例を示す断面図であり、（ｂ）は従来の気密端子の他の例を示す断面図である。

符号の説明

１：ピン
２：ロウ材
３：セラミック板
３ａ：貫通孔
３ｂ：メタライズ層
３ｄ：段差
３ｅ：傾斜部
３ｆ：大径部

Claims

隣接して複数個の貫通孔が形成されたセラミック板と、前記セラミック板の一方主面のうち、前記複数の貫通孔の開口周囲に被着された複数のメタライズ層と、前記複数の貫通孔それぞれに挿通され、前記メタライズ層にロウ付けされたピンと、を備えた気密端子において、
隣接する前記貫通孔の間に位置する前記セラミック板の前記一方主面に段差を設けることにより、前記隣接する前記貫通孔の前記開口周囲に被着された隣接する前記メタライズ層の高さ位置を異ならせたことを特徴とする気密端子。
隣接して複数個の貫通孔が形成されたセラミック板と、前記複数の貫通孔の一端側の内面のうち、該貫通孔の開口周囲に被着された複数のメタライズ層と、前記複数の貫通孔それぞれに挿通され、前記メタライズ層にロウ付けされたピンと、を備えた気密端子において、
隣接する前記貫通孔の間に位置する前記セラミック板の前記一方主面に段差を設けることにより、前記隣接する前記貫通孔の前記開口周囲に被着された隣接する前記メタライズ層の高さ位置を異ならせたことを特徴とする気密端子。
前記貫通孔は、前記一端側に向けて内径が大きくなる傾斜部を前記開口周囲に有し、前記メタライズ層が前記傾斜部の内面に被着されていることを特徴とする請求項２に記載の気密端子。
前記貫通孔は、前記傾斜部と前記セラミック板の前記一方主面との間に、前記傾斜部における前記貫通孔の最大径と同じ径の大径部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の気密端子。
前記ピンは、前記セラミック板の一方主面にまで突出する鍔状の突出部を有し、該突出部が前記メタライズ層にロウ付けされていることを特徴とする請求項１に記載の気密端子。
前記ピンは、前記貫通孔内に前記傾斜部に対応した傾斜面を有する突出部を有し、該突出部が前記メタライズ層にロウ付けされていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の気密端子。