JPH09274814A - ガラス封着部材およびガラス封着電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本願発明の第一の課題は、自動機による装着
が容易なガラス封着部材を提供することにある。 【解決手段】少なくとも導電性金属からなる部材と低膨
張金属からなる部材とが重合した板状のものであること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガラス封着部材料お
よびガラス封着電子部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品には、ダイオード部品などの部
品のように、素子を保護するためにガラスケースの内部
に収納したものがある。この型式の電子部品では、ガラ
スケースを封着してその内部を気密にするため、および
素子を外部の回路に電気的に接続するために、導電性を
有するガラス封着部材を部品素子に接続し、ガラスケー
スをこのガラス封着部材に接着して封着する必要があ
る。

【０００３】従来のガラス封着電子部品では、ガラス封
着部材としてジュメット線を用いている。このジュメッ
ト線は、銅からなる線材と４２アロイからなる線材とを
組合せたもので、熱膨張係数がガラスと近似しており、
また表面の銅を酸化させることでガラスとの密着性が良
好であるという理由でガラス封着部材として用いてい
る。

【０００４】このようにガラス封着部材として線材を用
いているので、ガラスケースを封着するためには、ガラ
ス材料をガラス封着部材である線材に組合せるように変
形して金属線材に溶着する必要がある。そこで、ガラス
ケースを封着する場合には、ガラス材料を変形可能な状
態まで高温に加熱して変形している。

【０００５】図９は従来のダイオード部品を示してお
り、図９（ａ）はダイオード部品を示す斜視図、図９
（ｂ）は図９（ａ）のジュメット線２を通って破断して
示す断面図である。図中１は素子であるダイオードで、
これは両端に電極１ａを有している。２はダイオード１
の両端の電極１ａに接続されたジュメット線で、これは
銅からなる線材と４２アロイからなる線材とを重合して
形成されている。

【０００６】３はダイオード１を収納した鉛ガラスから
なるガラスケースで、これはダイオード１の両端の電極
１ａに接続した各ジュメット線２を封着している。すな
わち、ガラスケース３は、鉛ガラスを高温に加熱して変
形し、一方のジュメット線２を通してダイオード１を包
囲した後に、他方のジュメット線２を溶着して封着する
ようにして形成する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のガラス封着電子部品では、ガラス封着部材としてジ
ュメット線を用いているので、ガラスケースを封着する
場合には、ガラス材料を変形可能な状態まで高温に加熱
してジュメット線に組合せるように変形している。この
ため、ガラスケース３を形成し、封着するための手数が
大変多く、負担が大変であった。また、左右非対象にな
るため自動機で装着する部分としては不向きである。

【０００８】ところで、最近ガラス封着電子部品に対し
ては、回路基板に実装する上でリードを持たないリード
レス型のものが要求されている。しかし、従来のガラス
封着電子部品はリードを有するものであるために、この
要求に対しては応えることができない。

【０００９】本願発明の第一の課題は、ガラスの封着が
容易なガラス封着部材を提供することにある。本願発明
の第二の課題は、自動機で装着が容易なガラス封着電子
部品を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のガラス
封着部材は、少なくとも導電性金属と低膨張金属とが重
合した板状のものであることを特徴とする。請求項２の
発明のガラス封着部材は、請求項１において、導電性金
属からなる部材と導電性金属からなる部材との間に低膨
張金属が介在して重合した板状のものであることを特徴
とする。

【００１１】請求項３の発明のガラス封着部材は、請求
項１または請求項２において、導電性金属からなる部材
の厚さの比率は全体の厚さに対して４０ないし８０％で
あり、低膨張金属からなる部材の厚さの比率は全体の厚
さに対して６０〜２０％であることを特徴とする。

【００１２】請求項４の発明のガラス封着部材は、請求
項１ないし請求項３において、導電性金属は銅であるこ
とを特徴とする。請求項５のガラス封着部品は、素子
と、この素子が収納された両端が開放された筒形なすガ
ラスケースと、少なくとも導電性金属と低膨張金属とが
重合して形成され前記ガラスケースの両端に嵌合固着さ
れたキャップとを具備することを特徴とする。

【００１３】ガラス封着電子部品においてガラスケース
を封着するガラス封着部材に要求される条件は、電子部
品の素子を外部回路と電気的に接続するための導電性を
有すること、ガラスケースとの封着状態を維持するため
にガラスと近似した熱膨張係数を有することである。

【００１４】ガラス封着部材を形成する材料としてＣｕ
などの導電性金属が考えられる。しかし、導電性金属は
熱膨張係数がガラスの熱膨張係数とは異なり適切ではな
い。また、導電性を有し且つガラスの熱膨張係数と近似
した熱膨張係数を有する材料としてＭｏが挙げられる。
しかし、Ｍｏは加工性が悪く実際にガラス封着部材を形
成することが困難であるので採用することができない。

【００１５】そこで、本願発明の発明者は、導電性、ガ
ラスの熱膨張係数と近似した熱膨張係数および良好な加
工性を併せ持つガラス封着部材の材料として、導電性金
属からなる板材と、ガラスの熱膨張係数と近似した熱膨
張係数を有する金属からなる板材とを重合した板材とを
重合した板状のいわゆるクラッド材に着目した。

【００１６】クラッド材の場合、その熱膨張係数は、構
成素材の熱膨張係数、強度（主に弾性係数）、構成素材
の構成比率によって規定される。しかし、実際には単純
計算による結果と大きく違っている。

【００１７】本願発明の発明者は、素材の強度が温度に
よって変化することに着目し、各温度での強度（ヤング
率）、熱膨張データを基に熱膨張予測を試み、実測デー
タとほぼ合致する結果を得た。この結果を基に封着され
るガラスの熱膨張係数と近似した熱膨張係数を示すクラ
ッド材を得るに至った。

【００１８】すなわち、本願発明のガラス封着部材の構
成は、図１に示すように少くとも導電性金属からなる部
材１１と低膨張金属からなる部材１２とが重合した板状
のものである。さらに好ましいガラス封着部材の構成
は、図２に示すように導電性金属からなる部材１１と導
電性金属からなる部材１１との間に低膨張金属からなる
部材１２が介在して重合した板状のものである。なお、
図中１３は導電性金属からなる部材１１に接着されたガ
ラス部材である。

【００１９】導電性金属は、ガラス封着電子部品におけ
る電子部品の素子を外部回路と電気的に接続するために
必要な導電性を持たせるためである。導電性金属として
はＣｕ、Ａｇなどが挙げられる。なお、Ｃｕの熱膨張係
数は１６．８×１０^-6、１９．７×１０^-6である。

【００２０】低膨張金属は、ガラス封着部材にガラスの
熱膨張係数と近似した熱膨張係数を持たせるためであ
る。鉛ガラスの熱膨張係数は９×１０^-6である。低膨張
金属としては、４２アロイ（４２重量％ＮｉーＦｅ）、
アンバー（３６重量％ＮｉーＦｅ），コバール（４２重
量％Ｎｉー３〜５重量％ＣｏーＦｅ）などが挙げられ
る。４２アロイの熱膨張係数は６．０×１０^-6、アンバ
ーの熱膨張係数は１．２×１０^-6、コバールの熱膨張係
数４．８×１０^-6はである。

【００２１】導電性金属からなる部材１１と低膨張金属
からなる部材１２とが重合した板状のガラス封着部材、
および導電性金属からなる部材１１と導電性金属からな
る部材１１との間に低膨張金属からなる部材１２が介在
して重合した板状のガラス封着部材において、導電性金
属からなる部材１１の厚さの比率は全体の厚さに対して
４０ないし８０％であり、低膨張金属からなる部材１２
の厚さの比率は全体の厚さに対して６０〜２０％であ
る。

【００２２】なお、導電性金属からなる部材１１と導電
性金属からなる部材１１との間に低膨張金属からなる部
材１２が介在して重合した板状のガラス封着部材は、片
側の導電性金属からなる部材１１の厚さの比率は全体の
厚さに対して２０ないし４０％であり、低膨張金属から
なる部材１２の厚さの比率は全体の厚さに対して６０〜
２０％である。好ましくは低膨張金属比率は４０〜５０
％である。低膨張金属からなる部材１２の厚さの比率は
全体の厚さに対して６０〜２０％とするのは、金属材料
部品としての熱膨張をガラス材料に近づけるため、およ
び強度を持たせっるためである。

【００２３】そして、本願発明のガラス封着部材は、導
電性金属からなる板状の部材１１と低膨張金属からなる
板状の部材１２とを重ねて冷間圧延または熱間圧延によ
り接合して製造する。

【００２４】本願発明のガラス封着部材は、導電性金属
からなる板状の部材１１と低膨張金属からなる板状の部
材１２とを重合して組合せたものであるから、導電性と
ガラスの熱膨張係数と近似した熱膨張係数と併せて確保
することができる。これによりこのガラス封着部材は、
ガラス封着電子部品の素子に接続して、この素子を外部
回路と電気的に接続することができ、且つガラスケース
を溶着した時にガラスが剥離したり、ガラスが亀裂を生
じることがなくガラスケースの溶着を確実に維持するこ
とができる。

【００２５】また、本願発明のガラス封着部材は、導電
性金属からなる板状の部材１１と低膨張金属からなる板
状の部材１２とを重合してクラッド材として形成するこ
とにより板材として形成することができる。しかも、導
電性金属からなる板状の部材１１と低膨張金属からなる
板状の部材１２は共に加工性が良好である。

【００２６】このため、本願発明ではガラス封着部材を
プレス加工などの機械加工により阻止を収容する筒体を
なすガラスケースの直径と同じ大きさの部品を容易に形
成することができる。すなわち、ガラスケースの端部開
口に嵌合するキャップ形状にして形成することができ
る。

【００２７】これにより本願発明のガラス封着部材で形
成したキャップ形のガラス封着部材を用いることによ
り、シュメット線を用いた場合のように筒体をなすガラ
スケースの端部を変形してガラス封着部材に溶着封着す
る必要がなく、ガラスケースを筒体のままで変形する必
要がない。

【００２８】そして、キャップ形のガラス封着部材をガ
ラスケースの端部開口に嵌合し、ガラスケースをキャッ
プ形ガラス封着部材に溶着するするためには、ガラスケ
ースをキャップ形ガラス封着部材に溶着する程度までの
温度（５００〜８００℃）に加熱する。なお、キャップ
形ガラス封着部材をガラスケースに接合する時に、Ｃｕ
などの導電性金属からなる部材の表面に、酸化処理など
などの適宜な表面処理を施すことにより、ガラスとの接
合性を向上することができる。

【００２９】このように構成されたガラス封着部材は、
特にガラス封着電子部品におけるガラス封着部材を形成
すると有効であるが、その他の用途に用いることもでき
る。また、本願発明のガラス封着電子部品は、ガラス封
着部品は、素子と、この素子が収納された両端が開放さ
れた筒形なすガラスケースの開口端に、少なくとも導電
性金属と低膨張金属とが重合して形成されたキャップ形
ガラス封着部材を嵌合固着するので、ガラス封着部材と
してシュメット線を用いる必要がない。このため、リー
ドレス形のガラス封着電子部品を得ることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。素材であるＣｕと４２％重量ＮｉーＦｅ合金の熱
膨張係数と機械的強度と物理特性を夫々データとして用
いて、計算によりその構成比率を熱膨張係数の関係を各
温度毎に示した。構成比率は、３０％重量Ｃｕと７０％
（４２％重量ＮｉーＦｅ合金）、５０％重量Ｃｕと５０
％（４２％重量ＮｉーＦｅ合金）、６７％重量Ｃｕと３
３％（４２％重量ＮｉーＦｅ合金）である。

【００３１】図３はこの結果を示す線図であり、その縦
軸は伸び率を示し、横軸は温度を示している。前述した
測定結果に基づいて温度２００℃以下で熱膨張がガラス
と近似するＣｕ比率５０％、すなわちＣｕ：４２アロ
イ：Ｃｕ＝１：２：１のクラッド材からなるガラス封着
部材を製作した。このガラス封着部材を各温度毎に熱膨
張係数を測定した。図４はこの結果を示す線図であり、
縦軸は伸び率を示し、横軸は温度を示している。この線
図によれば温度２００℃以下で、熱膨張係数が鉛ガラス
の熱膨張係数と一致した。

【００３２】前述した測定結果に基づいて、ガラスの軟
化温度である４００℃近辺まで熱膨張が等しくなるよう
にＣｕ：４２アロイ：Ｃｕ＝３：４：３のクラッド材か
らなるガラス封着部材を製作した。このガラス封着部材
を各温度毎に熱膨張係数を測定した。

【００３３】この結果を図４の線図に示す。この線図に
よれば、ガラス封着部材は常温から４００℃までの広い
範囲にわたって熱膨張係数が鉛ガラスと一致した。次に
これらのガラス封着部材を用いてガラス封着電子部品と
して使用した例であるダイオード部品を製作した。

【００３４】図５および図６はダイオード部品を示して
いる。図５は本発明にかかわるダイオード部品を示す断
面図、図６は図５のダイード部品を示す斜視図である。
図中２１は素子であるダイオードで、これは両端に電極
２１ａを有している。２２は両端を開放した筒形をなす
ガラスケースで、これは内部にダイオード２１を収納し
ている。２３はキャップ形のガラス封着部材で、これは
ガラスケース２２の両端開口に嵌合されてガラスケース
２２に接合されている。

【００３５】ここでは、キャップ形ガラス封着部材２３
に図２に示す導電性金属からなる部材１１と導電性金属
からなる部材１１との間に低膨張金属からなる部材１２
が介在して重合した板状のものを用いている。キャップ
形ガラス封着部材２３における一方の導電性金属からな
る部材１１には、ガラスケース２２が接合されている。
他方の導電性金属からなる部材１１には、図示しない外
部の回路の部材が接合される。

【００３６】キャップ形ガラス封着部材２３をガラスケ
ースの端部開口に嵌合し、ガラスケース２２をキャップ
形ガラス封着部材２３に接合するするためには、ガラス
ケース２２をキャップ形ガラス封着部材２３に溶着する
までの温度（６００℃程度）に加熱する。なお、キャッ
プ形ガラス封着部材２３をガラスケース２２に接合する
時に、Ｃｕなどの導電性金属からなる部材の表面に、酸
化処理などなどの適宜な表面処理を施した。

【００３７】図７および図８は他の形態のダイオード部
品を示している。図７は本発明にかかわるダイオード部
品を示す断面図、図８は図７のダイード部品を示す斜視
図である。図７および図８において図５と同じ部分は同
じ符号を付して示している。このダイオード部品におい
てもキャップ形ガラス封着部材２３に図２に示す導電性
金属からなる部材１１と導電性金属からなる部材１１と
の間に低膨張金属からなる部材１２が介在して重合した
板状のものを用いている。このダイオード部品は、キャ
ップガラス封着部材２３にリード線２４を接続したもの
である。キャップガラス封着部材２３にリード線２４を
接続する方法は、溶接、ろう付け、半田付け、あるいは
機械的構造が挙げられる。

【００３８】

【発明の効果】本願発明のガラス封着部材は、導電性金
属からなる板状の部材と低膨張金属からなる板状の部材
とを重合して組合せたものであるから、導電性とガラス
の熱膨張係数と近似した熱膨張係数を確保することがで
きる。これによりこのガラス封着部材は、ガラス封着電
子部品の素子に接続して、この素子を外部回路と電気的
に接続することができ、且つガラスケースを溶着した時
にガラスが剥離したり、ガラスが亀裂を生じることがな
くガラスケースの溶着を確実に維持することができる。

【００３９】また、本願発明のガラス封着部材は、導電
性金属からなる板状の部材と低膨張金属からなる板状の
部材とを重合してクラッド材に形成する事により板材と
して形成することができる。しかも、導電性金属からな
る板状の部材と低膨張金属からなる板状の部材は加工性
が良好である。このため、本願発明ではガラス封着部材
をプレス加工などの機械加工により筒体をなすガラスケ
ースの直径と同じ大きさの部品を容易に形成することが
できる。

【００４０】すなわち、ガラスケースの端部開口に嵌合
するキャップを形成することができる。これにより本願
発明のガラス封着部材で形成したキャップ形のガラス封
着部材を用いることにより、シュメット線を用いた場合
のように筒体をなすガラスケースの端部を変形してガラ
ス封着部材に溶着封着する必要がなく、ガラスケースを
筒体のままで変形する必要がない。

【００４１】そして、キャップ形のガラス封着部材をガ
ラスケースの端部開口に嵌合し、ガラスケースをキャッ
プ形ガラス封着部材に溶着するするためには、ガラスケ
ースをキャップ形ガラス封着部材に溶着する程度までの
温度に加熱する。

【００４２】従って、本願発明は自動機による装着が容
易なガラス封着部材を得ることができる。また、本願発
明のガラス封着電子部品は、ガラス封着部品は、素子
と、この素子が収納された両端が開放された筒形なすガ
ラスケースの開口端に、少なくとも導電性金属と低膨張
金属とが重合して形成されたキャップ形ガラス封着部材
を嵌合固着するので、ガラス封着部材としてジュメット
線を用いる必要がない。このため、リードレス形のガラ
ス封着電子部品を得ることができる。従って、本願発明
は自動機による装着が容易なガラス封着電子部品を提供
することを課題とすることにある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明にかかわるガラス封着部材料の基本形
態を示す図。

【図２】本願発明にかかわるガラス封着部材料の基本形
態を示す図。

【図３】本願発明にかかわるガラス封着部材の特性を示
す線図。

【図４】本願発明にかかわるガラス封着部材の特性を示
す線図。

【図５】本願発明にかかわるダイード部品を示す断面
図。

【図６】本願発明にかかわる図５のダイード部品を示す
斜視図。

【図７】本願発明にかかわる他の形態のダイオード部品
を示す断面図。

【図８】本願発明にかかわる図７のダイオード部品を示
す斜視図。

【図９】従来のダイオード部品を示す図。

【符号の説明】

１１…導電性金属からなる部材、 １２…低膨張金属からなる部材。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも導電性金属からなる部材と低
   膨張金属からなる部材とが重合した板状のものであるこ
   とを特徴とするガラス封着部材。
2. 【請求項２】 導電性金属からなる部材と導電性金属か
   らなる部材との間に低膨張金属が介在して重合した板状
   のものであることを特徴とする請求項１に記載のガラス
   封着部材。
3. 【請求項３】 導電性金属からなる部材の厚さの比率は
   全体の厚さに対して４０ないし８０％であり、低膨張金
   属からなる部材の厚さの比率は全体の厚さに対して６０
   〜２０％である請求項１または請求項２に記載のガラス
   封着部材
4. 【請求項４】 導電性金属は銅であることを特徴とする
   請求項１ないし請求項３に記載のガラス封着部材。
5. 【請求項５】 電子部品素子と、この素子が収納された
   両端が開放された筒形なすガラスケースと、少なくとも
   導電性金属と低膨張金属とが重合して形成され前記ガラ
   スケースの両端に嵌合固着されるとともに導電性金属部
   分が前記素子のキャップ形ガラス封着部材とを具備する
   ことを特徴とするガラス封着電子部品。