JPH0397634A - ガラス―金属シール物、並びにそれを用いた、電気化学セル、埋め込み可能な装置及び容器と外部導線からなる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、Ｌｉ／ＳｉＯｇ．ＳＯＣ１ｚ．ＭｎＯｚ及び
有機電解質バッテリーの如き非水型の電気化学セルや心
旅ベースメーカー及びその他の医療器具の如き埋め込み
可能なパルス発生器に通常組み入れられるＮ気的フィー
ドスルーにおけるようなガラス−金属シール（封止）物
（ｓｅａｌｓｌ及び金属−ガラス−金属シール物に関す
る。しかし乍ら、本発明はフィードスルー構造を要する
あらゆる封止装置に適用できる。例えば、宇宙空間用途
で用いられる装置は本発明の優れたフィードスルーを必
要とし得る。

く従来の技術及びその課題〉 上記の如きシール物は気密性があり、及び／又は防湿性
（体液に関して）及び／又は耐蝕性でなければならない
。このような装置は典型的には、関連したフィードスル
ー構造を包含する、電気的嵌め込み式導線（ｅｌｅｃｔ
ｒｉｃａｌ　ｉｎｌｅｔ　Ｌｅａｄ）が中に組み入れら
れたヂタン又はチタン合金容器を利用する．最も簡単な
構成では、シールされた嵌め込み式配置は、単にガラス
に囲まれかつガラスにシールされた電気ビン又は導線を
含有することからなり、該ガラスは容器の開口部内に位
置して該容器に同様に直接シールされていればよい（頭
部配置）。容器が他の材料であるときには、該開口部の
周りにチタンを囲ませてもよい。他の構成として、ガラ
スと電気ビンを保持するチタン又はチタン合金スリーブ
が含まれ得る。該スリーブは典型的には装置容器の開口
部の中に溶接される。

く課題を解決するための手段〉 本発明の技術は、ガラス／金属シール物、フィードスル
ー等におけるシール用絶縁体として、バイエル（Ｂａｙ
ｅｒｌ　Ｕ　Ｓ　Ａ社の一部門、モベイ・ケミカル・コ
ーポレーションのペムコ・ブロダクツ・グループ（Ｐｅ
ｍｃｏ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｇｒｏｕｐ　ｏｆ　ｕｏｂ
ａｙ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ；バ
ルチモア、メリーランド州）製のベムコ１４０９Ｐ型ガ
ラス｛本明細書ではホウアルミナシリケート（ｂｏｒｏ
ａｌｕｍｉｎａｓＨｉｃａｔｅ）型ガラスという｝を用
いた場合に最も良いと認められた。かかるガラスはチタ
ン又はその合金に容易にシールすることが見出された。

多くの場合に望まれる耐蝕性を増大させるためには、ベ
ムコＬ　４−０　９　Ｐ型ガラス組成物を、種々の量の
、当該技術でＴＡ−２３として公知のガラス（本明細書
ではアルミナシリケートガラスという）とブレンドする
ことにより改質することが好ましい。ＴＡ−２３ガラス
は、種々の原料により、元来サンディア（Ｓａｎｃｌｉ
ａ）により確立された組成標準物に製造される。

最後に、かかるガラス組成物を用いてシールを形成する
ときには、該ガラスが固定器具に付着する傾向がある。

本発明では、セラミック又は耐熱ガラスの遮断要素を該
シール構造に組み入れることによりこの問題を処理する
ことができる。

く実施例〉 以下に図面を参照しつつ更に詳細に説明する。

第１図及び第２図は、本発明のチタン又はチタン合金容
器及びシール配置を有する任意の上記型装置を模式的に
表し、第３図は、遮断要素を包含する本発明のシール物
を典型的に二次加工したグラファイト固定器具を模式的
に表す。

本発明は、多くの異なる形で具体化することができるが
、ここでは上記図を示し、本発明の特定の好ましい態様
を詳細に記載する。本開示は、本発明の原理の例証であ
って、本発明を例示する特定の実施態様に限定すること
を意図するものではない。

第１図には、本発明のガラス−金属シール物がフィード
スルーの形で示される。該シール物には、チタン又はチ
タン合金のスリーブ又はフェルール１４中に保持された
絶縁ガラス本体１２にシールされた電気導線ビンＩＯが
含まれ、該スリーブ又はフェルール１４はあらゆる上記
型の容器１６に溶接さもなければ直接シールされる。ス
リーブ１４には、Ｔｉ−６ＡＩ−４Ｖ，　Ｔｉ−５Ａｌ
−２．　５３ｎ又はＴｊ−６ＡＩ−２Ｃｂ−ＩＴＡ−Ｉ
Ｍｏの如きチタン合金を用いることができる。約ｌ００
０℃のガラス溶融温度にてアルファ／ベータ結晶粒成長
変化を示さないあるいは該変化を制限させ得るあらゆる
チタン合金を一般に用いることができる。「チタン」の
語は以後チタン及びその合金を含んで用いる。典型的に
はビン１０（又は複数ビン１０、図示せず）は、タンタ
ル、ニオブ、モリブデン、タングステン、コパー（Ｋｏ
ｖａｒｌ又はそれらの合金から選択される。所望ならば
、容器がチタン又はチタン合金であり、ガラスが該容器
に直接シールされ得る場合には、典型的な「頭部」配置
において第２図に示すようにスリーブは省略することが
できる。遮断要素１８も同様に包含させることができる
。それについては更に後述する。ガラス絶縁体１２は、
プレフォーム体に作られ、次いでそれを固定器具に溶融
することにより、ビン１ｏ及びスリーブ１４に、又は上
記の如く容器にシールされる。ガラス１２は、以下に示
す公称組成又はそれと同等のものを有する、ベムコＩ．
４０９Ｐ型のものである。

重　　量　　％ ５１．０２　　　ＢｚＯａ　　　　ＡＬＯｓ　　　　　
ＩＩｇｏ　　　　　Ｃａ０４４　　　　　　２９　　　
　　　１４．４　　　　　　１０．２　　　　　２．２
この型の組成物はチタン又はチタン合金に容易にシール
することが見出された。

ガラス体１２の耐蝕性又は防湿性を更に改良するために
、該ペムコ型組成物を、以下の公称組成を有する、サン
ディア・ナショナル・ラボラトリーズ（Ｓａｎｄｉａ　
Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）により
開発されかつ丁Ａ−２３として知られている型のアルミ
ナシリケートガラス又はそれと同等の６のとブレンドす
ることができる。

重　　量　　％ ＳｉＯｚ　　Ｂ２０３　　Ａｌｔｏｓ　　ＭｇＯ　　（
：ａＯ　　ＳｒＯ　　Ｌｉｄｓ　　Ｃｏｏ４４．９５　
　８．０　　２０．０　　７．０　　１２．０　　６．
０　　２．０　　０．０５かかるブレンド組成物は、上
記の如くしてプレフォームに作られ、シールのために溶
蝕される。

前述の二種のガラス組成物の種々のブレンドはＴＡ−２
３を約１０重量％から８０重量％の範囲で用い、残りを
ペムコ１４０９Ｐブレンドとすることができる。５０％
／５０％ブレンドが好ましク、７０％〜８０％のＴＡ−
２３　．残りがペムコ１４０９Ｐのブレンドとするのが
最も好ましい。シール用ガラスｌ２はまた、上記の如き
酸化物比を示す別々の全組成物としてはじめに製造する
こともできる。

これらのガラス組成物を有するシール物又はフィードス
ルーの製造は、該ガラスが固定器具と反応するため、し
ばしば困難である。チタン及びその合金からの蒸気の存
在下でガラスの固定器具へのイ」着を引き起こすグラフ
ァイト作用部から固定器具を製造するのが典型的である
。かかる固定器具は第３図に模式的に示した。

最も好ましい形では、本発明のガラス−金属シール物は
フィードスルー構造中にセラミック又はガラス遮断要素
１８を包含し、該要素は第３図に示すようにガラスと固
定器具２０との間に位置する。

該遮断要素は、熱的及び化学的安定性に関してガラス絶
縁体１２と合致するものを選択することが重要である。

ムライトセラミック又はＭＰ３０耐熱ガラスが遮断要素
ｌ８に好ましい材料である。後者はペンシルバニア州、
エレクトローガラス・プロダクツ・オブ・マンモスｌＥ
１ｅｃｔｒｏ−Ｇｌａｓｓ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｏｆ！
Ｊａｍｍｏｔｈ）社のガラス組成物（商標名）である。

第３図に示す如くに配置した部分を有する固定器具を炉
の中に置き、融解温度に加熱してガラスｌ２を溶融し、
それにより全ての接触部分とのシールが、冷却しながら
形成される。かかる温度に街４える遮断要素ｌ８は形状
を保持し、ガラス１２の中に冫尤降する。

フィードスルーの種々の構造要素（導線ビン等、ガラス
及び周りの頭部、スリーブ等）ととちに用いられるここ
で記載した特定の材料は、組み合わせて用いると、全体
にわたって適合性のある熱膨張性を提供し、ユニークな
利点を有する。

これにより、本発明の好適な及び代わりの実施態様の記
載は完了する。当業者はここで記載した特定の実施態様
と等価の他の態様を認識し得るが、該等価物は本発明に
包含されるものである。

本発明を記載するに当たり、本発明についての独占的権
利は上記記載に照らして前記の特許請求の範囲により規
定されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明のチタン又はチタン合金容
器及びシール配置を有する任意の上記型装置を模式的に
表し、第３図は、遮断要素を包含する本発明のシール物
を典型的に二次加工したグラファイト固定器具を模式的
に表す。 １０・・・電気導線ビン、　１２・・・ガラス絶縁体、
１４・・・スリーブ、　ｌ６・・・容器、　１８・・・
遮断要素、２０・・・固定装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属がチタン又はその合金のうちの一つであり、ガ
   ラスがホウアルミナシリケート組成物のものであるガラ
   ス−金属シール物。 ２、該ガラスが、ブレンド量のアルミナシリケートガラ
   スを含有する請求項１記載のシール物。 ３、該アルミナシリケートガラスが約１０〜８０重量％
   の該ガラス組成物からなり、残りが実質的にホウアルミ
   ナシリケートガラスからなる請求項２記載のシール物。 ４、該アルミナシリケートガラスが約５０重量％の該ガ
   ラス組成物からなる請求項３記載のシール物。 ５、該アルミナシリケートガラスが約７０〜８０重量％
   の該ガラス組成物からなる請求項３記載のシール物。 ６、二次加工中固定器具と通常接触されるガラスの一部
   分に隣接し、かつ実質的に合致した熱膨張係数を有する
   ガラス又はセラミック遮断部材を含有する請求項１記載
   のシール物。 ７、該セラミックがムライトである請求項６記載のシー
   ル物。 ８、二次加工中固定器具と通常接触するガラスシールの
   一部分に隣接し、かつ該ガラスシールに関して実質的に
   合致した熱膨張係数を有するガラス遮断部材を含有する
   請求項１記載のシール物。 ９、該遮断ガラスがＭＰ３０耐熱ガラスである請求項８
   記載のシール物。 １０、セル容器にフィードスルー開口部を含有する型の
   電気化学セルにおいて、 少なくとも該開口部のまわりの金属部分はチタン又はそ
   の合金のうちの一つから実質的になり、ガラス絶縁体は
   導線をシールして囲みかつ該容器の金属部分にシールし
   て接触して気密性、防湿性シールを与え、該ガラスがホ
   ウアルミナシリケート型である、 ことを含有することからなる電気化学セル。 １１、該金属部分が該開口部に備えられたスリーブから
   なる請求項１０記載のセル。 １２、該容器が実質的にチタン組成物である請求項１１
   記載のセル。 １３、該ガラスが、ブレンド量のアルミナシリケートガ
   ラスを含有する請求項１０記載のセル。 １４、該アルミナシリケートガラスが約１０〜８０重量
   ％の該ガラス組成物からなり、残りが実質的にホウアル
   ミナシリケートガラスからなる請求項１３記載のセル。 １５、該アルミナシリケートガラスが約５０重量％の該
   ガラス組成物からなる請求項１４記載のセル。 １６、該アルミナシリケートガラスが約７０〜８０重量
   ％の該ガラス組成物からなる請求項１４記載のセル。 １７、二次加工中固定器具と通常接触するガラスシール
   の一部分に隣接し、かつ該ガラスシールに関して実質的
   に合致した熱膨張係数を有するセラミック遮断部材を含
   有する請求項１０記載のセル。 １８、該セラミックがムライトである請求項１７記載の
   セル。 １９、導線の材料がタンタル、ニオブ、モリブデン、タ
   ングステン、コパー及びそれらの合金からなる群から選
   択される請求項１０記載のセル。 ２０、二次加工中固定器具と通常接触するガラスシール
   の一部分に隣接し、かつ該ガラスシールに関して実質的
   に合致した熱膨張係数を有するガラス遮断部材を含有す
   る請求項１７記載のセル。 ２１、該ガラスがＭＰ３０耐熱ガラスである請求項１７
   記載のセル。 ２２、セル化学がＳＯＣｌ＿２に基づく請求項１０記載
   のセル。 ２３、セル化学がリチウム元素を含有する請求項１０記
   載のセル。 ２４、セル化学がリチウム及び有機電解質に基づく請求
   項１０記載のセル。 ２５、該容器がチタン又はチタン合金であり、該ガラス
   がそれに直接シールされる請求項１０記載のセル。 ２６、チタン又はチタン合金が取り囲む中を伸びる少な
   くとも一つの導線を有する埋め込み可能な装置において
   、フィードスルー構造がホウアルミナシリケートガラス
   の本体を含有することからなる埋め込み可能な装置。 ２７、該ガラスが、ブレンド量のアルミナシリケートガ
   ラスを含有する請求項２６記載の装置。 ２８、導線がタンタル、ニオブ、モリブデン、タングス
   テン、コパー及びそれらの合金からなる群から選択され
   る材料のものである請求項２６記載の装置。 ２９、容器及びフィードスルー構造を通じてそこへ伸び
   る外部導線を含有することからなる装置において、該構
   造が、容器の開口部あたりに位置する周りのチタンにシ
   ールされたホウアルミナシリケートガラスを含有するこ
   とからなり、導線が該ガラスの中を通じて伸びる装置。 ３０、該ガラスが、一定量のアルミナシリケートガラス
   を含有する請求項２９記載の装置。 ３１、導線がタンタル、ニオブ、モリブデン、タングス
   テン、コパー及びそれらの合金からなる群から選択され
   る材料のものである請求項２９記載の装置。