JPH1116620A - 気密端子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リードピンの固定強度が弱い。 【解決手段】貫通孔１ａを有し、表面の貫通孔１ａ周辺
部から貫通孔１ａ内にかけて金属層６が被着されている
絶縁基体１と、前記絶縁基体１の外周部に取着される金
属スリーブ３と、前記絶縁基体１の貫通孔１ａ内に両端
を突出させた状態で挿入され、かつ前記金属層６にロウ
付けによって固定されているリードピン２とから成る気
密端子であって、前記金属層６の貫通孔内長さが２００
μｍ〜５ｍｍである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は気密端子に関し、特
に真空容器の内部及び外部に設置した装置間において電
気信号の伝達を行うのに使用される気密端子に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子顕微鏡のような真空容器を備
えた理化学機器では、真空容器内の装置と真空容器外の
装置との間で電気信号を伝達するのに気密端子が用いら
れている。

【０００３】かかる気密端子は通常、酸化アルミニウム
質焼結体から成り、中心部に貫通孔を有する絶縁基体
と、前記絶縁基体の外周部にロウ材を介してロウ付けさ
れた鉄ーニッケルーコバルト合金等の金属材料から成る
筒状の金属スリーブと、前記絶縁基体の貫通孔内に両端
を突出するようにして挿入固定された鉄ーニッケルーコ
バルト合金等の金属材料から成るリードピンとから構成
されており、真空容器に金属スリーブの一端を固定し、
かつ真空容器内の装置と真空容器外の装置の各々をリー
ドピンの両端に電気的に接続させることによって真空容
器の内部及び外部に設置された装置はその両装置間にお
いて電気信号の伝達が可能となっている。

【０００４】なお、前記金属スリーブの絶縁基体へのロ
ウ付けは絶縁基体の外周部に予めモリブデンーマンガン
層とニッケルメッキ層の２層構造を有する金属層を被着
形成しておき、該金属層と金属スリーブとをロウ材を介
し接合させることによって行われ、また前記リードピン
の絶縁基体への固定は前記金属スリーブと同様、絶縁基
体の貫通孔内壁に予めモリブデンーマンガン層とニッケ
ルメッキ層の２層構造を有する金属層を被着形成してお
き、該金属層にリードピンをロウ材を介し接合させるこ
とによって行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の気密端子においては、リードピンが鉄ーニッケルー
コバルト合金等の金属材料で、絶縁基体が酸化アルミニ
ウム質焼結体で形成されており、その各々の熱膨張係数
が約１０×１０^-6／℃（鉄ーニッケルーコバルト合金：
室温〜８００℃）、約８×１０^-6／℃（酸化アルミニウ
ム質焼結体：室温〜８００℃）と相違すること、及び貫
通孔内壁に被着形成されている金属層の長さが約１０ｍ
ｍと長いこと等から絶縁基体の貫通孔内壁に被着させた
金属層にリードピンをロウ材を介し接合させることによ
って絶縁基体にリードピンを固定する際、リードピンと
絶縁基体との間の両者の熱膨張係数の相違に起因する大
きな応力が発生するとともに該応力によって絶縁基体に
クラックや割れ等が発生してしまうという欠点を有して
いた。

【０００６】そこで上記欠点を解消するためにリードピ
ンに鍔部を設けるとともに絶縁基体表面の貫通孔周辺に
金属層を被着させておき、リードピンの鍔部を絶縁基体
に被着させた金属層にロウ材を介し接合させることによ
ってリードピンを絶縁基体に固定させることが考えられ
る。

【０００７】しかしながら、この場合、リードピンの絶
縁基体への接合固定がリードピンの長さ方向に対し直交
する方向であるためリードピンの両端に真空容器の内部
及び外部に設置されている装置を電気的に接続させる
際、リードピンに対して該リードピンの長さ方向に沿っ
た外力が作用すると、該外力によって絶縁基体に被着さ
せた金属層が剥離してしまい、その結果、リードピンが
金属層とともに絶縁基体より外れ、リードピンの絶縁基
体に対する固定が破れるという欠点を誘発してしまう。

【０００８】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は絶縁基体にクラックや割れ等が発生する
のを有効に防止しつつリードピンを絶縁基体に強固に固
定した高信頼性の気密端子を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、貫通孔を有
し、表面の貫通孔周辺部から貫通孔内にかけて金属層が
被着されている絶縁基体と、前記絶縁基体の外周部に取
着される金属スリーブと、前記絶縁基体の貫通孔内に両
端を突出させた状態で挿入され、かつ前記金属層にロウ
付けによって固定されているリードピンとから成る気密
端子であって、前記金属層の貫通孔内長さが２００μｍ
〜５ｍｍであることを特徴とするものである。

【００１０】本発明の気密端子によれば、リードピンが
ロウ付けされる金属層を絶縁基体の表面の貫通孔周辺部
から貫通孔内にかけて被着形成したことからリードピン
の絶縁基体に対するロウ材を介しての接合固定はリード
ピンの長さ方向と、該長さ方向に対し直交する方向の２
方向となり、その結果、リードピンの両端に真空容器の
内部及び外部に設置されている装置を電気的に接続させ
る際、リードピンに対し、該リードピンの長さ方向に沿
った外力が作用したとしても、該外力によってリードピ
ンが絶縁基体より外れることはなく、リードピンを絶縁
基体に極めて強固に固定させ、気密端子としての信頼性
を極めて高いものとなすことが可能となる。

【００１１】また本発明の気密端子によれば、絶縁基体
表面の貫通孔周辺部から貫通孔内にかけて被着されてい
る金属層のうち貫通孔内に被着されている金属層の長さ
を２００μｍ〜５ｍｍの短いものにしたことから絶縁基
体に被着させた金属層にリードピンをロウ材を介し接合
させる際、リードピンと絶縁基体との間には両者の熱膨
張係数の相違に起因する大きな応力が発生することはな
く、該応力によって絶縁基体にクラックや割れ等が発生
することもない。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明を添付図面に基づき詳
細に説明する。図１は本発明の気密端子の一実施例を示
す断面図であり、図中、１は絶縁基体、２はリードピ
ン、３は金属製スリーブである。

【００１３】前記絶縁基体１は中心部に貫通孔１ａが形
成されているとともに外周部に金属層４が被着形成され
ており、貫通孔１ａにはリードピン２がその両端を突出
させた状態で挿入固定され、また外周部に被着させた金
属層４には筒状の金属製スリーブ３がロウ材５を介して
ロウ付けされる。

【００１４】前記絶縁基体１はリードピン２を電気的絶
縁をもって保持する作用を為し、酸化アルミニウム質焼
結体等の電気絶縁材料で形成されている。

【００１５】前記酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶
縁材料から成る絶縁基体１は、例えば、酸化アルミニウ
ム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、酸化珪素（ＳｉＯ₂ ）、酸化マグネ
シウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料
粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して原料粉末を
調整し、次に前記調整された原料粉末を所定形状のプレ
ス型内に充填するとともにこれを所定圧力で押圧して成
形し、成形体を得、最後に前記成形体を約１６００℃の
温度で焼成することによって製作される。

【００１６】また前記絶縁基体１はその表面で貫通孔１
ａ周辺部から貫通孔１ａ内壁にかけて金属層６が被着形
成されており、該金属層６には貫通孔１ａ内に挿入され
たリードピン２の外表面の一部が銀ロウ等のロウ材７を
介して接合され、これによって絶縁基体１の貫通孔１ａ
内にリードピン２が固定される。

【００１７】前記絶縁基体１表面の貫通孔１ａ周辺部か
ら貫通孔１ａ内壁にかけて被着形成される金属層６は絶
縁基体１にリードピン２をロウ付けする際の下地金属層
として作用し、モリブデンーマンガンで形成されてい
る。

【００１８】前記モリブデンーマンガンから成る金属層
６は、例えば、モリブデン粉末とマンガン粉末に適当な
有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを絶縁
基体１表面の貫通孔１ａ周辺から貫通孔１ａの内壁にか
けてスクリーン印刷法等、従来周知の厚膜形成技術によ
り所定厚み（１０μｍ〜１００μｍ）に塗布するととも
にこれを約１５００℃の温度で焼き付けることによって
絶縁基体１表面の貫通孔１ａ周辺から貫通孔１ａ内にか
けて所定パターンに被着形成される。

【００１９】なお前記金属層６はその表面にロウ材に対
して濡れ性が良いニッケルを電解もしくは無電解メッキ
法により厚さ１μｍ〜１０μｍに被着させておくと、金
属層６に対するロウ材７の濡れ性が大幅に改善され、金
属層６とリードピン２の外表面とをロウ材７を介してロ
ウ付けする際、ロウ材７が金属層６の全体に広がって金
属層６とリードピン２とを強固に接合させることが可能
となる。従って、前記金属層６はその表面にロウ材に対
して濡れ性が良いニッケルをメッキ法により厚さ１μｍ
〜１０μｍに被着させておくことが好ましい。

【００２０】前記金属層６の表面に電解メッキ法により
ニッケルを被着させる場合の具体的な方法としては、例
えば、硫酸ニッケル３３０グラム／リットル、塩化ニッ
ケル４５グラム／リットル、ホウ酸３８グラム／リット
ルから成るニッケルメッキ液を準備し、次に前記ニッケ
ルメッキ液中に金属層６を浸漬させるとともに金属層６
に所定の電気を流し、金属層６表面にニッケルを析出さ
せることによって行われる。

【００２１】また前記金属層６にロウ材７を介して接合
されるリードピン２は真空容器の内部及び外部に設置さ
れている装置の各々を電気的に接続させる作用をなし、
両端に真空容器の内部及び外部に設置されている装置の
各々が所定の配線導体を介して接続される。

【００２２】前記リードピン２は鉄ーニッケルーコバル
ト合金等の金属材料で形成されており、鉄ーニッケルー
コバルト合金等に従来周知の金属加工法を施すことによ
って所定の棒状に形成される。

【００２３】前記リードピン２の絶縁基体１へのロウ付
けによる固定は、まず絶縁基体１の貫通孔１ａ内にリー
ドピン２をその両端が突出するようにして挿入させ、次
にこのリードピン２に銀ロウから成るリング状のロウ材
７と鉄ーニッケルーコバルト合金から成るリング状のワ
ッシャー８を、該ワッシャー８が間にリング状のロウ材
７を挟んで絶縁基体１の表面で貫通孔１ａ周辺部に被着
されている金属層６と対向するように挿通配置させ、し
かる後、これを約９００℃の温度に加熱し、ロウ材７を
溶融させ、溶融したロウ材をワッシャー８と絶縁基体１
の表面で貫通孔１ａ周辺部に被着されている金属層６と
リードピン２の外表面との間及び貫通孔１ａ内壁に被着
されている金属層６とリードピン２の外表面との間に流
出させることによって行われる。この場合、リードピン
２がロウ付けされる金属層６は絶縁基体１の表面の貫通
孔１ａ周辺部から貫通孔１ａ内にかけて被着形成されて
いることからリードピン２の絶縁基体１に対するロウ材
７を介しての接合固定はリードピン２の長さ方向と、該
長さ方向に対し直交する方向の２方向となり、その結
果、リードピン２の両端に真空容器の内部及び外部に設
置されている装置を電気的に接続させる際、リードピン
２に対し、リードピン２の長さ方向に沿った外力が作用
したとしても、該外力によってリードピン２は金属層６
とともに絶縁基体１より外れることはなく、リードピン
２を絶縁基体１に極めて強固に固定させることができ、
気密端子としての信頼性が極めて高いものとなる。

【００２４】更に前記リードピン２がロウ材７を介して
固定される金属層６は絶縁基体１の貫通孔１ａ内に被着
されている領域の長さが開口部より２００μｍ〜５ｍｍ
の短いものとなっており、そのため絶縁基体１に被着さ
せた金属層６にリードピン２をロウ材７を介して接合さ
せる際、リードピン２と絶縁基体１との間に両者の熱膨
張係数の相違に起因する応力が発生するもののその応力
を極めて小さなものとなすことができ、その結果、前記
応力によって絶縁基体１にクラックや割れ等が発生する
ことは殆どなくなる。

【００２５】前記絶縁基体１の貫通孔１ａ内壁に被着さ
れている金属層６は開口部からの長さが２００μｍ未満
となると絶縁基体１とリードピン２との接合強度が弱い
ものとなり、リードピン２と真空容器の内部及び外部に
設置されている装置とを配線導体を介して接続させる
際、リードピン２に外力が印加されると該外力によって
リードピン２が金属層６とともに外れてしまい、また５
ｍｍを超えると絶縁基体１に被着させた金属層６にリー
ドピン２をロウ材７を介して接合させる際、リードピン
２と絶縁基体１との間に両者の熱膨張係数の相違に起因
して大きな応力が発生し、該応力によって絶縁基体１に
クラックや割れ等を発生してしまう。従って、前記絶縁
基体１の貫通孔１ａ内壁に被着されている金属層６は開
口部からの長さが２００μｍ乃至５ｍｍの範囲に特定さ
れる。

【００２６】また一方、前記絶縁基体１はその外周部に
金属層４が被着されており、該金属層４には金属製スリ
ーブ３が銀ロウ等のロウ材５を介してロウ付けされ、こ
れによって金属製スリーブ３が絶縁基体１の外周部に取
着される。

【００２７】前記絶縁基体１の外周部に被着させた金属
層４は絶縁基体１に金属製スリーブ３をロウ付け取着す
る際の下地金属層として作用し、モリブデンーマンガン
により形成されている。

【００２８】前記金属層４は前述した金属層６と同様、
モリブデン粉末とマンガン粉末に適当な有機溶剤、溶媒
を添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体１の外周部
にスクリーン印刷法等、従来周知の厚膜形成技術により
所定厚み（１０μｍ〜１００μｍ）に塗布するとともに
これを約１５００℃の温度で焼き付けることによって絶
縁基体１の外周部に被着される。

【００２９】なお、前記金属層４はその表面にロウ材に
対して濡れ性が良いニッケルを電解もしくは無電解メッ
キ法により厚さ１μｍ〜１０μｍに被着させておくと、
金属層４に対するロウ材５の濡れ性が大幅に改善され、
金属層４と金属性スリーブ３とをロウ材５を介してロウ
付けする際、ロウ材５が金属層４の全体に広がって金属
層４と金属製スリーブ３とを強固に接合させることが可
能となる。従って、前記金属層４はその表面にロウ材に
対して濡れ性が良いニッケルをメッキ法により厚さ１μ
ｍ〜１０μｍに被着させておくことが好ましい。

【００３０】更に前記金属層４にロウ付けされる金属製
スリーブ３は気密端子を理化学機器の真空容器（不図
示）に取着する作用を為し、例えば、鉄ーニッケルーコ
バルト合金等の金属材料で形成されている。

【００３１】前記金属製スリーブ３は筒状をなし、その
内周の一部を絶縁基体１の外周部に被着させた金属層４
に銀ロウ等のロウ材５で接合させることによって絶縁基
体１に取着される。

【００３２】前記金属製スリーブ３は、例えば、真空容
器の容器壁に穴を形成しておき、該穴に外周をロウ付け
することによって真空容器に取着される。

【００３３】なお、前記金属製スリーブ３は、鉄ーニッ
ケルーコバルト合金等のインゴット（塊）を圧延加工法
及び打ち抜き加工法を採用することによって所定厚み、
所定寸法の板状に成形し、しかる後、前記板状体に折り
曲げ加工を施すとともに両端を接合させることによって
所定の筒状に形成される。

【００３４】かくして本発明の気密端子によれば金属製
スリーブ３を理化学機器の真空容器に取着し、リードピ
ン２の突出する両端に真空容器の内部に設置されている
装置と真空容易の外部に設置されている装置をそれぞれ
電気的に接続させれば、真空容器内外の装置間に電気信
号を伝達させる端子として機能する。

【００３５】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能である。

【００３６】

【発明の効果】本発明の気密端子によれば、リードピン
がロウ付けされる金属層を絶縁基体の表面の貫通孔周辺
部から貫通孔内にかけて被着形成したことからリードピ
ンの絶縁基体に対するロウ材を介しての接合固定はリー
ドピンの長さ方向と、該長さ方向に対し直交する方向の
２方向となり、その結果、リードピンの両端に真空容器
の内部及び外部に設置されている装置を電気的に接続さ
せる際、リードピンに対し、該リードピンの長さ方向に
沿った外力が作用したとしても、該外力によってリード
ピンが絶縁基体より外れることはなく、リードピンを絶
縁基体に極めて強固に固定させ、気密端子としての信頼
性を極めて高いものとなすことが可能となる。

【００３７】また本発明の気密端子によれば、絶縁基体
表面の貫通孔周辺部から貫通孔内にかけて被着されてい
る金属層のうち貫通孔内に被着されている金属層の長さ
を２００μｍ〜５ｍｍの短いものにしたことから絶縁基
体に被着させた金属層にリードピンをロウ材を介し接合
させる際、リードピンと絶縁基体との間には両者の熱膨
張係数の相違に起因する大きな応力が発生することはな
く、該応力によって絶縁基体にクラックや割れ等が発生
することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の気密端子の一実施例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

． １・・・・・・絶縁基体 １ａ・・・・・貫通孔 ２・・・・・・リードピン ３・・・・・・金属製スリーブ ４、６・・・・金属層 ５、７・・・・ロウ材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】貫通孔を有し、表面の貫通孔周辺部から貫
   通孔内にかけて金属層が被着されている絶縁基体と、前
   記絶縁基体の外周部に取着される金属スリーブと、前記
   絶縁基体の貫通孔内に両端を突出させた状態で挿入さ
   れ、かつ前記金属層にロウ付けによって固定されている
   リードピンとから成る気密端子であって、前記金属層の
   貫通孔内長さが２００μｍ〜５ｍｍであることを特徴と
   する気密端子。