JPH0431783B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、電子管の真空容器の気密ろう接方
法に関する。

（従来の技術） 電子管の真空容器の一部やには、多くの場合鉄
（Fe）又は鉄合金（以下、単に鉄部材と記す）か
らなる部材と、銅（Cu）又は銅合金（以下、単
に銅部材と記す）からなる部材とを、銀ろう材、
例えば72重量％の銀（Ag）および28重量％の銅
からなる銀合金ろうで気密ろう接した構造があ
る。従来から、このような電子管の真空容器のろ
う接に用いる銀ろうには、有害なガス発生の原因
となる不純物を含有しないようにしている。しか
しこのようなろう材は、実際の電子管の組立製造
過程で、ろう流れが不十分となり、信頼性の高い
気密ろう接が困難となる傾向がある。

それを解決する一案は既に実開昭62−20792号
公報に開示している。これは電子管の一種である
マグネトロンの真空容器の製作に適用したもので
あり、第８図に示すような構成である。すなわ
ち、同図において符号１１はマグネトロンの真空
容器の一部を構成する銅製アノードシリンダ、１
２は銅製のアノードベイン、１３は螺旋状フイラ
メント、１４，１５は鉄製のポールピース、１６
は銅製のアンテナリード、１７，１８は鉄製の容
器シリンダ、１９は鉄製の接続リング、２０はセ
ラミツク製絶縁円筒、２１は鉄製の出力部円筒、
２２はその内側に配置された銅製の排気管、２３
はセラミツク製入力ステム、２４，２５はモリブ
デン製のフイラメント支持棒、２６はセラミツク
製のスペーサ、２７，２８は鉄製の陰極端子金具
をあらわしている。また、ろう材を使用して気密
ろう接した部分を、符号Ａで示し、TIG溶接によ
る気密接合部を符号Ｂであらわしている。

そこで、気密ろう接部Ａに使用するろう材は、
銀合金ろう、例えば銀がおよび72重量％、銅がお
よそ28重量％で、さらにこれに0.02重量％の範囲
で燐（Ｐ）を含有させたものである。これを被ろ
う接箇所に配置し、水素炉中で加熱ろう接する。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、以上のような従来技術によると、確
かにろう流れが改善されるが、次のような不都合
がなお認められた。すなわち、ろう接部に燐の突
沸現象が生じ、真空気密性が不完全にやりやす
い。これは、燐の沸点が低いのにろう材中の燐が
比較的多いため、ろう接工程の昇温時に発生する
被ろう接部材から発生するガスと燐との化合がは
げしく生じ噴き出す現象現象が顕著に発生するた
めであると考えられる。とくに鉄製の真空容器部
材と銅製部材とのろう接部においてこの現象が顕
著に認めら、熱サイクルの過程で気密ろう接部に
スルーホールや亀裂が発生しやすい。

このように、従来公知の技術ではろう接部の十
分高い信頼性が得られていない。

この発明は、以上のような不都合を解消しろう
流れが十分得られるとともに真空気密性の良好な
電子管の真空容器の気密ろう接方法を提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、真空容器の一部を構成する鉄又は
鉄合金部材の表面に予めニツケルの薄い被覆層を
形成し、これと銅又は銅合金部材とを面合わせし
た被ろう接部に、銅の含有量よりも多い銀を主成
分としこれに20ppm以上、200ppm未満の範囲の
燐を含有させた銀ろう材を配置し、これらを還元
性雰囲気中でろう材中の銀と銅との共晶温度以上
の温度に加熱してろう接する電子管の真空容器の
気密ろう接方法である。

（作用） この発明によれば、鉄部材に被覆したニツケル
被覆層により適度な脱酸作用が保証されるととも
にこのニツケル被覆層の損傷が防止され、この被
覆層を含むろう接面への十分なろう流れが得ら
れ、また燐の吹出し現象および燐化物の発生がほ
とんどなく、信頼性の高い気密ろう接状態が得ら
れる。

（実施例） 以下図面を参照してこの発明をマグネトロンに
適用した例を説明する。なお同一部分は同一符号
であらわす。

まず第１図に示すように、マグネトロンの出力
部のアリミナセラミツク製絶縁円筒の開口端面に
メタライズ層２０ａを形成しておき、その面上に
薄板のリング状ろう材３１を配置する。このろう
材３１の上に、鉄製円筒２１の開口端面２１ａを
当接する。この鉄製円筒２１は、純鉄又はコバー
ル（商品名）のような鉄部材で構成され、半断面
が略逆Ｕ字状をなす折返し短筒部２１ｂを有して
いる。この鉄製円筒２１はまた、その一部Ｃを拡
大して示すように、予め内面にエツチング法で梨
地凹凸面２１ｃを形成しておく。この凹凸面の凹
凸深さは、好ましくは平均５〜10μm程度である。
なおこの凹凸面は、外面にも形成してもよい。さ
らにこの鉄製円筒２１の全表面に、予め、表面保
護層として約10μmの厚さの薄いニツケルめつき
被覆層２１ｄを被覆してある。

次に鉄製円筒２１の短筒部２１ｂの内側に、銅
製の排気管２２を嵌め、所定寸法挿入し、図示し
ない位置決め用治具で各部を保持する。そして鉄
製円筒の短筒部２１ｂと排気管２２との密嵌合部
の上に、第２図に示すリング状ろう材３２を巻き
つける。

そこで、両ろう材３１，３２は、銀が50重量％
以上、例えば約72重量％、銅が約28重量％で、そ
れに燐が約82ppm含まれた銀合金ろうである。

そして、この組立構体を水素炉内すなわち還元
性雰囲気中を通し、被ろう接部を最高温度約880
℃にしてろう接する。このろう接工程により、燐
はほとんど蒸発する。その後、このマグネトロン
を排気工程で排気し、最後に排気管２２を所定箇
所で封止切りする。

第３図にろう接、排気完了の状態を示してい
る。鉄製円筒２１の短筒部２１ｂと排気管２２と
は、ろう接部Ａで真空気密的にろう接されてい
る。溶融した両ろう材は、被気密ろう接部を満す
とともに、鉄製円筒２１の内面の梨地凹凸面２１
ｃにもその凹凸面による毛細管現像の助けも借り
て内面全体に流れわたり、薄い銀ろう層３３を形
成する。なお、鉄製円筒２１の内面に被着される
ろう層３３には、絶縁円筒上のろう材３１の這い
上がりの分も含まれている。この鉄製円筒表面上
の銀ろう層３３は、およそ５〜10μm程度の厚さ
になる。また鉄製円筒の外面のろう接部に近い部
分にも、当然ながらろう流れによるろう層ができ
る。内面のろう層３３は、ここを流れる高周波電
流に対して大きな電気伝導度を示すので、高周波
損失を低め、この部分の温度上昇を抑えるのに役
立つ。因みに、鉄製円筒の素材である鉄、あるい
はその表面のニツケルめつき層がそのまま露出し
ていてそこに高周波電流が流れる構造であると、
それによる高周波損失が大きく、この部分の過熱
現象が生じてしまう。しかしこの発明の実施例の
ように、鉄製円筒の表面に銀ろう層をくまなくゆ
きわたらせて被着させてあることにより、高周波
損失がほとんどなく安定な動作が得られる。こう
して、真空容器の各部は気密ろう接される。なお
前述のように排気工程の最終段階で、アンテナリ
ード１６の先端は排気管２２の一部とともに圧潰
され、封止切り部３４で真空気密に封止切りされ
る。そしてこの封止切り部および鉄製円筒を覆う
ように、所定長さのマイクロ波輻射用金属円筒
（図示せず）が被せられる。

なお、とくに鉄製円筒と銅製パイプとの気密ろ
う接部に使用するろう材は、上記の成分比に限ら
ず、銅の含有量よりも多い銀を主成分とし、これ
に20ppm以上、200ppm未満の範囲の燐を含有さ
せたろう材が適する。なおこれ以外の不純物は、
可能な限り皆無であることが望ましく、それが
20ppm未満であれば一層好ましい。しかし、燐以
外の不純物がろう接部を損傷しない元素であれ
ば、わずか含まれていても支承ない。

ろう材中の燐は、前述のようにほとんど残渣と
して検出できないほどろう接工程で蒸発してい
る。すなわち、ろう接工程での燐による脱酸作用
により、燐とともに酸素がろう接部から除去され
る。そのため、ろう接部での燐化ニツケル等の脆
い金属間化合物の生成がほとんどなく、鉄製円筒
表面のニツケル被覆層が損傷されない。したがつ
てまた、鉄製円筒素材内部からのガス放出や酸化
鉄、燐化鉄等の生成がなく、ろう接部の安定な接
合状態が得られる。

燐が前述の規定量以下であると、ろう接時のろ
うの濡れ性およびろう流れ性が十分得られず、ま
たろう接部の脱酸作用が十分得られないため鉄製
部材の表面ニツケル被覆層が破壊されやすく、信
頼性の高い気密ろう接部が得られない。因みに、
銀が約72重量％、銅が約28重量％。それに燐が約
6ppmというごくわずかしか含まないろう材を使
用してろう接した場合は、ろう接部が第４図に示
すような状態となつた。第４図は、第３図に示す
鉄製円筒２１の短筒部２１ｂと銅製排気管２２と
のろう接部Ａ（図の右側）の一部の断面を100倍に
拡大した顕微鏡写真である。これを模式的に示す
第５図により説明すると、とくに鉄製円筒２１と
ろう材層３３との間の界面Ｄには、予め鉄製円筒
表面に被覆したニツケル被覆層がほとんど残つて
いないことがわかる。そのため、このようなろう
接部の状態のものは、この界面での亀裂による真
空気密性の破壊が生じやすく、スローリーク不良
が少なからず発生することが確認された。種々検
討した結果、酸素の拡散を抑えて燐の必要十分な
脱酸効果を確実に得るには、燐を少なくとも
20ppmは含有させることが必要である。

それに対し、この発明の実施例である、銀が約
72重量％、銅が約28重量％、それに燐が82ppm含
むろう材を使用してろう接した場合は、第６図に
示すろう接状態となつた。同図は第３図に示す鉄
製円筒２１の短筒部２１ｂと銅製排気管２２との
ろう接部Ａ（図の左側）の一部の断面を同じく100
倍に拡大した顕微鏡写真である。これを模式的に
示す第７図から明らかなように、鉄製円筒２１と
ろう材層３３との界面には、ニツケル被覆層２１
ｄがほとんど元のままの状態で残つている。この
ようなろう接部の状態のものは、スローリーク不
良が皆無であつた。

一方、燐が前述の規定量以上であると、ろう接
時のろう流れが多過ぎ、また燐の突沸現象や燐化
物の発生が顕著になる不都合がある。すなわち、
燐が多過ぎると、ろう材や接合面のガスとともに
燐が噴き出し、更にニツケルと燐との金属間化合
物である燐化ニツケルが生成され、それを通して
燐と母材の鉄との金属間化合物である燐化鉄を生
成しやすくなる。これらの燐化物は非常に脆い層
をなし、ろう接界面でのクラツクを生じやすい。
例えば約300ppmの燐を含有させた銀ろうを使用
した同様のマグネトロンでは、ろう接界面でのス
ローリーク不良が多く発生した。

なお、鉄部材表面にニツケル被覆層を形成しな
いと、鉄部材からのろう接面へのガス放出が多
く、銀ろう材中の燐の多少にかかわりなく脱酸作
用が追いつかず、酸化物の生成で気密性のすぐれ
たろう接部が得られない。そして、鉄部材表面に
ニツケル被覆層を形成した場合でも、銀ろう材中
の燐の含有量が20ppm未満であると、前述のよう
に接合面における脱酸作用が十分得られず、ろう
流れ性が不十分となる。一方、銀ろう材中の燐が
200ppm以上というように多すぎると、脱酸作用、
ろう流れ性は十分得られる反面、燐の突沸現象激
しく起つて真空気密性が不完全になるという問題
が生じ、またこのように燐が多いと、燐化ニツケ
ルの生成やさらにそれを通して燐が鉄部材まで到
達することによる燐化鉄のような脆い化合物がで
き、かえつてクラツクが生じ易くなる。しかし、
この発明によりこれらの不都合が解決され、信頼
性の高い気密ろう接部が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの製造方法の発明によれ
ば、ろう接において適度の脱酸作用で適度のろう
流れ性が得られ、また燐の突沸現象および燐化物
の発生がほとんどなく且つ鉄部材の表面に被覆し
たニツケル層の損傷がなくて、信頼性の高い気密
ろう接部を有する電子管の真空容器が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す要部縦断面
図、第２図はそれに使用するこの発明のろう材の
形状を示す斜視図、第３図はろう接、排気後の状
態を示す要部断面図、第４図は従来例のもののろ
う接部の金属組織を顕微鏡写真により表わした
図、第５図はその模式図、第６図はこの発明の実
施例のもののろう接部の金属組織を顕微鏡写真に
より表わした図、第７図はその模式図、第８図は
従来の構成例を示す半縦断面図である。 １……鉄製部材、２１ｄ……ニツケル被覆層、
２２……銅製部材、３２……ろう材、３３……ろ
う層、Ａ……ろう接部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉄又は鉄合金部材と銅又は銅合金部材とを気
   密ろう接して真空容器の一部とした電子管の真空
   容器の気密ろう接方法において、 上記鉄又は鉄合金部材の表面に予めニツケルの
   薄い被覆層を形成し、これと銅又は銅合金部材と
   を面合わせした被ろう接部に、銅の含有量よりも
   多い銀を主成分としこれに20ppm以上、200ppm
   未満の範囲の燐を含有させた銀ろう材を配置し、 これらを還元性雰囲気中で上記ろう材中の銀と
   銅との共晶温度以上の温度に加熱してろう接する
   ことを特徴とする電子管の真空容器の気密ろう接
   方法。