JPS5915972B2 - ガラス封着用合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主としてリードスイッチ、トランジスタのリー
ドあるいは水晶振動子のリード等に使用されるガラス封
着用合金の改良に関するものである。

従来よりガラス封着用の合金としては４０〜５２％Ｎｉ
−Ｆｅ合金、４２％Ｎｉ−６％ＣｒＦｅ合金、２９Ｎｉ
−１７Ｃｏ−Ｆｅ合金あるいは１８〜２７％Ｃｒ
Ｆｅ合金等が知られている。

このうち４０〜５２％Ｎｉ−Ｆｅ合金はＣｒ含有合金に
（らべて加工性ならびにハンダ利は性の面で優れており
、また２９Ｎｉ−１７ｃｏ Ｆｅ合金にくらべて安価
であるためリードスイッチ、トランジスタのリードある
いは水晶振動子のリード等に多く用いられている。

この合金は一般的には冷間加工により仕上げられた素材
を所定の形状に加工し、脱脂洗浄を行なつたのち、その
ままかあるいは１戊温度でガロ黙し、合金表面にごく薄
い酸化層を形成させるかし、そののち中性ガス雰囲気中
にてガラスと封着される。

しかしながら本合金をこの方法でガラス封着した場合、
合金とガラスとの接着強度が非常に弱くガラス封着後の
作業工程中あるいは封着体の使用中に封着部の剥離不良
やスローリーク不良が発生し２易いという欠点があった
。

更に本合金はガラス封着時の加熱によシ軟化され合金の
硬さがビッカース硬度で１２０前後に下がるためガラス
封着後の製造工程中あるいは各種電子装置への組み込み
作業中にリードがわずかの外力によシ変形し易（なると
いう欠点があった。

本発明は４０〜５２％Ｎｉ−Ｆｅ合金の前記の欠点を解
消しガラスとの封着強度が強（、しかもガラス封着後の
硬さが高い高強度のガラス封着用合金を提供するもので
ある。

本発明合金の成分組成は重量％でＮｉ４０〜５２％ｔ
Ｍ ｎ ０．１〜１０％、ＳｉおよびＡＩを１種または
２種合計で０．１〜０．５係、 Ｍｇ ０．００１〜０
、１ ％ ＋ Ｔ ｔ ｒ Ｚ ｒおよびＮｂのうち１
種または２種以上を合計で０．２〜２．０％、残部Ｆｅ
からなるもので、この他に不可避的に混入する不純物と
して、ＣＯ，１％以下、Ｐｏ、０５係以下、８０．０５
チ以下を含有するものである。

以下本発明を実施例により詳細に説明する。

真空誘導炉により第１表に示す１４種類の合金を容解し
熱間引抜および冷間引抜により直径Ｏ，ａ朋の線材に仕
上げたのち３０ｍｍの長さに切断し、ガラス封着実験に
供した。

ガラス封着は穴のあいた軟質タブレットガラスおよびＦ
ｅリングを用い、窒素ガス雰囲気中にて１０００℃Ｘ２
０ｍ１ｎの加熱条件で行ない第１図のような形に封着し
た。

図中１は５ＯＮｉ−Ｆｅ合金線材、２は軟質ガラス、３
はＦｅリングを示す。

然るのち合金の硬さと封着強度とを測定した。

封着強度については第２図に示すようにリードな封着体
から矢印の方向に引き抜き、その時の引抜強度を測定す
るという方法をとった。

図中４は支え台を示す。

その結果を第２表に示す。第１表において試料番号１お
よび２は従来合金、試料番号３〜６は比較のために示し
た参考例であシ、試料番号７〜１４が本発明合金である
。

この結果から明らかなように５０％Ｎｉ−Ｆｅ合金にＳ
ｉおよびＡＩの１種または２種とＭｇとを複合的に含有
せしめることによりガラス封着強度は向上し、従来合金
の約１．２〜２倍になること、そして更にこの合金にＴ
ｉ ＊ Ｚ ｒおよびＮｂの１種ま鴫秦たは２種以上
を含有せしめることによりガラス封着強度がそこなわれ
ることなく合金の硬さが高くなることがわかる。

一般にＦｅ−Ｎｉ合金をガラスに封着した場合のガラス
合金との界面形態は、模式的に示すと第３図のようにガ
ラスが合金の結晶粒界に（い込んで密着した形をしてい
る。

図中５は５ＯＮｉ−Ｆｅ合金、６は結晶粒界、７は軟質
ガラスを示す。

従ってガラスと接する合金の最表面の結晶粒が小さく、
しかも粒界でのくい込みが多いほどガラス封着強度は強
くなると考えられる。

冷間加工された線材を中性ガス雰囲気中にて約１０００
℃近辺の温度でガラス封着する場合、合金の結晶粒は再
結晶によシ成長する。

しかしながら合金中にＳｔ、ＡＩおよびＭｇが複合的に
含有されていると中性雰囲気下（酸素分圧ＰＯ□キ１０
’〜１０１０１０ａｔでこれらの元素が選択的に酸化さ
れ合金表面の結晶粒界にクサビ状に侵入した形の微細な
酸化物粒子を形成し、表面層の結晶粒粗大化を抑制する
。

このためガラスに接する合金表面の結晶粒は微細になシ
、また粒界へのガラスの（い込みも多くなシ封着強度が
向上する。

その一例として試料番号ｌおよび試料番号１４の封着部
界面の形態（この場合、ガラス剥離後の合金表面を顕微
鏡観察した）を第４図に示すが試料番号１４の表面結晶
粒は試料番号１に（らべて非常に微細であることがわか
る。

次に化学組成範囲の限定理由について述べる。

Ｆｅ−Ｎｉ系封着合金の場合、よく知られているように
Ｎｉが４２％近辺のものは室温から３００℃までの平均
熱膨張係数が約４５Ｘ１０’／’Ｃ程度であり硬質ガラ
スとの封着に適しており、またＮｉが５０％近辺のもの
は室温から３００℃までの平均熱膨張係数が約９５Ｘｌ
Ｏ”℃程度であるため軟質ガラスとの封着に適している
。

しかしなからＮｉ含有量が４０％未満だと合金の変移点
が低（なシ過ぎ、また逆に５２％を越えると熱膨張が大
きくなり過ぎ、いずれの場合にもそれぞれ硬質ガラスあ
るいは軟質ガラスとのマツチング性が悪（なるため４０
〜５２％とした。

Ｍｎは合金の脱硫元素として若干鱈有させることが必要
であるが０．１％未満では脱硫効果が低（、合金の熱間
加工性が悪（なシ、１０％を越えると合金の熱膨張が太
き（なシ好ましくないため０．１〜１．０％に限定した
。

ＳｉおよびＡＩの含有量は１種または２種合計でも０．
１％未満ではガラス封着強度向上に効果がな（、また０
、５％を越えるとガラス封着時合金表面に形成される酸
化物が必要以上に多くなり過ぎ、ガラス封着後の外部端
子部の・・ンダ付は性やメッキ性に悪影響を及ぼすため
１種または２種合計で、０．１〜０．５％とした。

Ｍｇについても同様に０．００１％未満ではガラス封着
強度向上に効果がなく、また０、１％を越えるとハンダ
付は性やメッキ性に悪影響を及ぼすため０．００１〜０
．１％とした。

Ｔｉｔ Ｚｒｔ Ｎｂについてはいずれか１種または
２種以上合計でも０．２％未満では合金の硬さ向上に効
果がなく、逆に２．０％を越えると合金の熱膨張特性を
変化させ、ガラスとのマツチング性が悪（なるため、い
ずれか１種または２種以上合計で０．２〜２，０％と限
定した。

以上説明したように本発明合金はガラス封着強度が強く
しかもガラス封着加熱後の硬さが高いため、特にリード
スイッチ、トランジスタのリードあるいは水晶振動子の
リード等に使用された場合作業性に優れ、また非常に高
い信頼性を有する封着体を得ることができ、工業上の効
果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は５ ＯＮ ｉ −Ｆ ｅ合金線材と軟質ガラス
との封着状況を示す断面図、第２図は封着強度テスト方
法を示す断面図、第３図は封着部の合金とガラスとの界
面形態を示す断面図、第４図は封着部のガラスを剥離し
たあとの合金の表面形態を示す顕微鏡写真である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重ｔ％でＮｉ４０〜５２％ｔ Ｍ ｎ Ｏ，ｌ ”
   １．０％、ＳｉおよびＡＩを１種または２種合計で０
   ．１〜０．５％、 Ｍｇ ０．００１〜Ｏ，１％ｅ Ｔ
   １１ Ｚ ｒおよびＮｂのうち１種または２種以上を
   合計で０．２〜２．０％、残部Ｆｅおよび不可避的に混
   入する不純物からなることを特徴とするガラス封着用合
   金。