JPS5831865Y2 - セラミツク体における金属パイプ取付構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はセラミック体に金属パイプを挿着する取付構造
に関する。

半導体素子例えば５ＣＲ（シリコン制御整流素子）の外
囲器には、優れた電気的特性および耐熱特性を利用して
セラミック外囲器が多く用いられている。

このセラミック外囲器は環状または筒状をなすセラミッ
ク体の内部にＳＣＲを収納するとともに、両端部に各々
電極を設けたもので、さらにセラミック体周壁にはＳＣ
Ｒのゲート端子を挿通するとともに、ＳＣＲ収納時にセ
ラミック体の空気抜きおよび保護ガス封入用の空気パイ
プとして利用される金属パイプが挿着しである。

しかして、このセラミック外囲器において、セラミック
体に金属パイプを挿着するためには、セラミック体周壁
の内外に貫通して形成した取付孔に金属パイプを挿通し
、セラミック体周壁面とパイプ外周面との間にろう付け
を施して金属パイプを固定する構造となっている。

しかるに、セラミック体と金属パイプとは互に熱膨張率
が異なっており、金属パイプの熱膨張率が大である。

このため、ろう付けにより金属パイプとセラミック体が
加熱され、その後の冷却過程で金属パイプに発生した熱
応力（引張応力）がセラミック体に加わり、セラミック
体の金属パイプ取付部分に亀裂や割れが生じる。

またＳＣＲを電気回路に組込んで使用する際には、ＳＣ
Ｒの熱により金属パイプとセラミック体が加熱されるが
、このヒートサイクルの場合にも同様にして金属パイプ
に発生した熱応力によりセラミック体に亀裂や割れが生
じている。

従って、従来はセラミック体における金属パイプ取付け
の信頼性が乏しかった。

本考案は前記事情に鑑みてなされたもので、金属パイプ
のセラミック体に挿通する部分の内径を他の部分に比し
て大きくすることにより、金属パイプに発生する熱応力
を減少させ、セラミック体の破損を防止して信頼性に優
れたセラミック体におかる金属パイプ取付構造を提供す
るものである。

以下本考案を図面で示す実施例について説明する。

第１図および第２図は本考案を適用したＳＣＲ用のセラ
ミック外囲器の一実施例を示している。

図中１は例えばアルミナ（Ａ１２０３）で形成された円
筒状をなすセラミック体である。

このセラミック体１の上端面１ａと下端面１ｂには電極
支持環２．３が各々メタライズ層を介してろう付けによ
り固定してあり、これら電極支持環２と電極支持環３に
は導電性金属からなる円板状の上部電極４と下部電極５
が各々ろう付げにより固定しである。

セラミック体１の内部には半導体素子としてＳＣＲ６が
収納してあり、このＳＣＲ６はその上部と下部を上部電
極４と下部電極５に接続して支持しである。

また、セラミック体１の周壁には半径方向に沿って内外
に貫通するように取付孔７が形成してあり、周壁の外面
１Ｃには取付孔７の開口部分周囲にメタライズ層８が形
成しである。

この取付孔７にはセラミック材料に近似した熱膨張率を
有する金１１．材料例エバコバール（鉄−ニッケルーコ
バルト系合金）からなる金属パイプ９が挿通してあり、
この金属パイプ９は取付孔７からセラミック体１の内部
には突出せずに外部へ突出するように所定長さを有する
とともに取付孔７に挿通されている。

金属パイプ９の内部はセラミック体１の取付孔７に挿通
した部分が相対的に大なる内径ｄ１を有する大径部９ａ
となり、取付孔７に挿通しない突出した部分が相対的に
小なる内径ｄ２を有する小径部９ｂとなっていて、これ
ら大径部９ａと小径部９ｂとが段付き状に連続した構成
となっている。

そして、セラミック体１周壁の外周面に取付孔７開口の
周囲に形成したメタライズ層８と、取付−７Ｌ７からセ
ラミック体１外部へ突出した金属パイプ９部分の外周面
との間に銀ろうなどのろう材１０を用いてろう付けを施
し、金属パイプ９をセラミック体１に固定する。

なお、この金属パイプ９はＳＣＲ６のゲート端子（図示
せず）を挿通して外部へ導出するために使用し、またＳ
ＣＲ６を収納して両端部を電極４，５を封着してなるセ
ラミック体１内部の空気を外部へ排出した後にセラミッ
ク体１内部に窒素ガスなどのガスを充填封入するパイプ
として使用する。

しかして、このようにセラミック体１の取付孔７に挿通
してろう付けにより固定した金属パイプ９は、取付孔７
に挿通した部分の内径ｄ１は他の部分の内径ｄ２に比し
て大であるから、この大径部９ａの周壁は小径部９ｂの
周壁に比して薄肉となっている。

すなわち、金属パイプ９の取付孔７に挿通する大径部９
ａは加熱された時に発生する引張応力は抑制されて大幅
に減少され、取付孔７に挿通しない小径部９ｂに比して
大変小さなものである。

このため、金属パイプ９はセラミック体１へろう付けを
施した時に、加熱された後に冷却する過程でセラミック
体１の取付孔７部分へ引張応力を加えることを最小限に
止めてセラミック体１の取付孔７部分（特に開口部分）
における亀裂や割れの発生を防止できる。

また、５ＣＲ６の電気回路に組込んで使用する時にＳＣ
Ｒ６の発熱に伴うし−トサイクルにより、金属パイプ７
に発生する圧縮応力を減少させ、取付孔７部分に亀裂や
割れが生ずることを防止できる。

従って、金属パイプ９は外部から熱を加えられた時に発
生する応力でセラミック体１の取付孔７部分を破損させ
ず、確実にセラミック体１に取付けることができる。

次にＳＣＲ用セクセラミック外囲器いて、本考案と従来
の金属パイプ取付構造を実施して比較した場合について
述べる。

セラミック体はアルミナ製で外径９９ｍｍ、内径６５．
５ｍｍ、長さ１３ｍｍであり、その周壁には直径１．６
５ｍｍの取付孔を形成した。

金属パイプはコバール製で、外径１．５ｍｍ、長さ１６
ｍｍで゛あり、本考案用として用いるものは内径１．Ｑ
ｍｍと０．７４ｍｍの２つの部分があり、従来用のもの
は内径０．７４ｍｍの部分が連続している。

そして、本考案用の金属パイプは内径１．Ｑｍｍの部分
を取付孔に挿通し、従来用の金属パイプはそのま・取付
孔に挿通し、銀ろうにより各々ろう付けを施して各金属
パイプを固定した。

その結果、本考案用の金属パイプを挿通した場合にはセ
ラミック体に何ら破損がなく、金属パイプの取付けに支
障がなかったが、従来用の金属パイプを挿通した場合に
は、セラミック体の取付孔開口に亀裂、割れが生じ金属
パイプの取付けが困難となった。

なお、ＳＣＲ用セクセラミック外囲器いて、セラミック
体端部に設けた金属キャップにセラミックリングを取付
け、このセラミックリングに金属パイプを挿着するよう
にしても良い。

この金属パイプ取付構造は他のセラミック外囲器は勿論
、セラミック体に金属パイプを取付ける場合に広く適用
できる。

本考案のセラミック体における金属パイプ取付構造は以
上説明したように、金属パイプのセラミック体に挿通す
る部分の内径を大きくして周壁を薄肉としたので、金属
パイプのろう付は時など外部から熱を加えられた場合に
、金属パイプの応力によりセラミック体が破損すること
を防止して、金属パイプを確実且つ高い信頼性をもって
セラミック体に取けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を適用したセラミック外囲器の一実施例
を示す縦断面図、第２図は金属パイプ取付部を拡大して
示す断面図である。 １・・・・・・セラミック体、４，５・・・・・・電極
、６・・・・・・５ＣＲ１７・・・・・・取付孔、８・
・・・・・メタライズ層、９・・・・・・金属パイプ、
１０・・・・・・ろう材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. セラミック体に金属パイプを挿通してろう付により固定
   する構造であって、前記金属パイプは前記セラミック体
   に挿通する部分の内径が他の部分の内径に比して大きく
   してなるセラミック体における金属パイプ取付構造。