JPS6253458B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は金属外環の透孔内にガラスを気密に
封着してなるガラス封着体の製造方法に関し、特
に従来製造不可能であつた金属外環の外径と内径
の比が1.3未満のガラス封着体の製造方法に関す
る。

金属外環内に透明ガラスを気密に封着してなる
気密窓や、金属外環内にガラスを介してリード線
を気密かつ絶縁して封着した気密端子等のガラス
封着体において、金属外環を構成する金属材料の
膨張係数をガラスの膨張係数よりも大きく設定し
て、ガラスに対して金属外環による圧縮応力が加
わるようにした圧縮封止型のものがある。この種
の圧縮封止型のガラス封着体では、金属外環の圧
縮応力に対するガラスの抗圧縮力の反作用が金属
外環に引張応力として作用するので、この引張応
力で金属外環が破壊しないためには、金属外環の
外径と内径の比が1.3以上必要であるとされてい
た。

例えば、第１図および第２図に示すような、透
明窓および気密端子を備えるガラス封着体におい
て説明すると、図において、１は鉄または低炭素
鋼よりなる金属外環で、中心点Ｏからやゝ偏心し
た位置O′に中心点を持つ１個の大径の透孔２
と、３個の小径の透孔３とを有し、前記大径の透
孔２には、ソーダバリウムガラスまたはソーダラ
イムガラス等のソーダガラスよりなる透明ガラス
４が気密に封着されて透明窓が形成されており、
一方３個の小径の透孔３には、それぞれソーダガ
ラスよりなるガラス５を介して鉄・ニツケル合金
よりなるリード線６が気密かつ絶縁して封着され
て気密端子が形成されている。上記のガラス封着
体において、金属外環１の膨張係数は132×10^-7
程度であり、一方透明ガラス４およびガラス５の
膨張係数は92×10^-7程度であり、透明ガラス４お
よびガラス５には金属外環１による圧縮応力が加
わつており、共に圧縮封止型のガラス封着体を構
成している。

上記のガラス封着体においては、透明ガラス４
に対して金属外環１の最も薄い部分は、金属外環
１の半径Ｒと、金属外環１の中心点Ｏから透孔２
の最遠内面までの距離Ｌとの比Ｒ／Ｌが最小にな
る部分１ａであり、前記Ｒ／Ｌが1.3以上要求さ
れるのである。一方各気密端子部においても、透
孔３を中心点とした金属外環１の内接円（図示二
点鎖線）の半径ｒと、透孔３の半径ｌとの比も、
同様に1.3以上要求される。後者のｒ／ｌは透孔
３の半径ｌが小さいので容易に実現できるが、前
者のＲ／Ｌは金属外環１および透孔２の寸法上の
制約等によつて1.3以上を満足できない場合があ
り、そのような場合ガラス封着体は製造できなか
つた。

それゆえに、この発明の主たる目的は、圧縮封
止型のガラス封着体を製造するに際して、金属外
環の半径Ｒと、金属外環の中心点から透孔の最遠
内面までの距離Ｌとの比Ｒ／Ｌが1.3よりも小さ
い場合においても、所期のガラス封着体を製造で
きる方法を提供することである。

この発明は要約すると、金属外環の外周に微小
間隙を介して補助金属環を配置した状態でガラス
封着し、ガラス封着後補助金属環を除去すること
を特徴とする。

以下、この発明の一実施例を図面により説明す
る。

第３図はこの発明によるガラス封着前の要部を
断面で示したもので、グラフアイト製の封着治具
６上に金属外環１を載置し、その透孔２内に透明
ガラス円板４ａを配置するとともに、各透孔３内
にガラス微粉末を有機バインダと共に混練し円筒
状にプレス成型後酸化性雰囲気中で約500℃で仮
焼して有機バインダを焼失せしめた焼結ガラスタ
ブレツト５ａを挿入配置し、各焼結ガラスタブレ
ツト５ａにリード線６を挿通する。さらに、金属
外環１の外周に、金属外環１と膨張係数が等しい
か若干小さい金属材料よりなる補助金属環８を配
置する。この状態で全体を中性もしくは弱還元性
雰囲気中において約1000℃程度の温度に加熱する
と、第４図に示すように、透明ガラス円板４ａが
溶融した透明ガラス４が透孔２内に気密に融着し
て封着されるとともに、焼結ガラスタブレツト５
ａが溶融したガラス５を介してリード線６が気密
かつ絶縁して封着される。このとき、金属外環１
が膨張し外径が大きくなるが、その外側に補助金
属環８が配置されているので、金属外環１はあた
かも金属外環１の厚さに補助金属環８の厚さが加
算されたと同様の圧縮応力および機械的強度を有
すると考えることができ、したがつて、金属外環
１の半径Ｒと、金属外環１の中心点Ｏから透孔２
の最遠内面までの距離Ｌとの比Ｒ／Ｌが1.3未満
であつても、金属外環１が破壊されることが防止
できるのである。その後全体を冷却し、補助金属
環８を除去すると、第５図に示すガラス封着体が
得られる。

なお、前記金属外環１と補助金属環８との微小
間隙ｇは、金属外環１の外径Ｒによつて適宜設定
されるが、Ｒ≧10mm以上であれば、ｇ＝0.05〜
0.15mm程度が適当である。

また、上記実施例は透孔２が金属外環１の中心
点Ｏより偏心して設けられる場合について説明し
たが、同心状に設けられる場合は、金属外環の半
径Ｒと透孔の半径Ｌとの比Ｒ／Ｌが1.3未満の場
合も同様に実施できる。

実施例 外径が50mmでその中心点Ｏから５mmだけ偏心し
た位置に中心点O′を有する内径が32mmの透孔２
を設けた、金属外環１の半径Ｒ（＝25mm）と、金
属外環１の中心点Ｏから透孔２の最遠内面までの
距離Ｌ（＝21mm）との比Ｒ／Ｌが1.2の金属外環
１の透孔２内に透明ガラス円板４ａを配置し、金
属外環１の外周に、金属外環１と同一金属材料よ
りなる外径が70mm、内径が50.2mmの補助金属環８
を配置して、中性または弱還元性雰囲気中で約
1000℃で加熱してガラス封着したところ、試料50
個中で金属外環１の破壊したものは零であつた。

これに対して、補助金属環８を除去した他は同
一条件とした場合は、試料50個中で47個に金属外
環１の破壊が認められた。

この結果から言えることは、従来金属外環の外
径と内径との比が1.3以上必要であるとの論拠
は、常温時または使用時において、金属外環の圧
縮応力に対するガラスの抗圧縮応力の反作用とし
て金属外環に働く引張応力に金属外環が負けない
ようにすることが必要と考えられていたが、実際
には金属外環にガラス封着した後の冷却過程にお
いては、内側にあるガラスが未だ熱い状態におい
て、外側の金属外環のみが冷却され、しかもこの
金属外環の膨張係数がガラスのそれよりも大きい
ため、過渡的に常温時または使用時よりも大きい
圧縮応力がガラスに加えられており、かつ従つて
金属外環に大きい引張応力が加えられるため、金
属外環が破壊されると考えられる。このため、こ
の冷却過程において補助金属環によりみかけ上の
金属外環の機械的強度を増大して、金属外環の破
壊を防止できれば、冷却後に補助金属環を除去し
ても、もはや金属外環が破壊されることがなくな
るものと推定される。もちろん、冷却後において
も、金属外環は自己の圧縮応力に対するガラスの
抗圧縮応力の反作用として金属外環に加わる引張
応力に耐えるだけの機械的強度が要求されること
はいうまでもない。

この発明は以上のように、ガラス封着の際に金
属外環の外周に微小間隙を介して補助金属環を配
置するだけの非常に簡単な方法で、従来製造不可
能であつたガラス封着体の製造が可能になるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はガラス封着体の一例で、
第１図は平面図、第２図は第１図の―線に沿
う断面図を示す。第３図ないし第５図はこの発明
により第１図および第２図に示すガラス封着体を
製造する場合の各段階の断面図を示す。 １……金属外環、２，３……透孔、４……透明
ガラス、５……ガラス、６……リード線、７……
封着治具、８……補助金属環。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属外環の透孔内にガラスを気密に封着した
   ガラス封着体を製造するに際して、金属外環の半
   径Ｒと、金属外環の中心から透孔の最遠内面まで
   の距離Ｌとの比Ｒ／Ｌが1.3よりも小さい場合に
   おいて、前記金属外環の外周に微小間隙を介して
   補助金属環を配置した状態でガラス封着し、ガラ
   ス封着後補助金属環を除去することを特徴とする
   ガラス封着体の製造方法。