WO2014174927A1 - 放電防止構造体 - Google Patents

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真実 田口
内藤　孝
梶原　悟
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株式会社日立製作所
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Definitions

  • the present invention relates to discharge prevention of a structure in which a conductor (metal) and an insulator (ceramics) are joined.
  • a vacuum valve, a semiconductor power module, etc. are structures in which a metal responsible for conductivity and ceramics responsible for insulation are joined.
  • solder or brazing material is used. Since solder and brazing filler metal have poor wettability with respect to ceramics, the bonding surface of the ceramics is subjected to metallization. The metallization process improves the wetting of the solder and brazing material and improves the bonding strength.
  • electric field concentration occurs at the tip of the metallization part and causes discharge. If the end of the conductor is aligned with the end of the ceramic so as to conceal the tip of the metallized portion, the residual stress increases remarkably and the ceramic is likely to crack. For this reason, at present, in order to alleviate the electric field concentration at the tip of the metallized portion, a mechanism for relaxing the electric field is provided at a position away from the joint portion.
  • Patent Document 1 As a method for reducing the electric field concentration at the tip of the metallized portion, for example, a method of covering with a conductive rubber as in Patent Document 1 has been proposed.
  • Patent Document 1 since the conductive rubber of Patent Document 1 is inferior in adhesion to the metallized part, there is a problem that discharge is generated in the part by forming a part where the electric field is easily concentrated.
  • An object of the present invention is to alleviate electric field concentration in the metallized portion and prevent discharge.
  • the present invention provides a discharge preventing structure including a ceramic member having a metallized portion, a metal member in contact with the metallized portion, and a brazing material for joining the ceramic member and the metal member.
  • a built-up portion that covers the tip of the metallized portion is formed of glass containing V and having conductivity.
  • a method for manufacturing a discharge preventing structure in which a ceramic member having a metallized portion, a metal member in contact with the metallized portion, and the ceramic member and the metal member are joined with a brazing material, glass containing V and having conductivity Characterized by comprising a step of heating the glass transition point to a temperature not lower than the crystallization temperature and a step of forming a built-up portion covering the tip of the metallized portion.
  • electric field concentration in the metallized portion can be relaxed and discharge can be prevented.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a vacuum insulated switchgear in the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a vacuum insulated switchgear in the third embodiment.
  • the tip of the metallized part is a pointed end of the metallized part, and is composed of a conductor metal, an insulating ceramic, a joining medium solder or a brazing material.
  • a conductor metal an insulating ceramic
  • a joining medium solder or a brazing material.
  • conductive glass containing V vanadium
  • V glass Glass containing V
  • ceramics such as Al 2 O 3 without metallization. For this reason, it has extremely high adhesion compared to conventional conductive or insulating rubber.
  • V glass has a melting point lower than that of metal, it can be applied at a lower temperature than when the metallized portion tip is built up with metal, and ceramics can be prevented from cracking due to thermal stress.
  • V is mainly an oxide, for example, V 2 O 5 (divanadium pentoxide).
  • Glass, for example, V 2 O 5 and Ag 2 O (silver oxide (I)) and TeO 2 contains at least a (tellurium dioxide) and as a main component, V 2 in terms of oxide O 5 and Ag 2 O and TeO 2 When the total content of is 75% by mass or more, a glass having a softening point of 320 ° C. is obtained.
  • the softening point is a temperature at which deformation is possible with an external force of several Pa, and is between the glass transition point and the crystallization temperature obtained by suggested thermal analysis.
  • the viscosity of the glass can be controlled widely depending on the temperature, and dripping of the glass can be prevented in the temperature range between the glass transition point and the crystallization temperature. Therefore, it is easy to build up a desired shape as compared with a metal having a low melting point but a low melting point of Pb (lead).
  • the glass covers the tip of the metallized portion and forms a smooth surface so that electrolysis does not concentrate.
  • the conductivity of the conductor is further improved.
  • the metal particles include silver, silver alloy (eg, Ag—Cu alloy), aluminum, aluminum alloy (eg, Al—Cu alloy, Al—Si alloy), copper, or copper alloy (eg, Cu—Ag alloy, Cu— Al alloy) is preferred.
  • metal particles of iron or stainless steel Fe—Cr alloy, Fe—Cr—Ni alloy. Since the structure of the present invention is applied with an alternating high voltage, Al or austenitic stainless steel is desirable from the viewpoint of conductivity and cost.
  • vacuum valves and power modules are often molded with insulating resin.
  • the interface between the build-up material and the build-up material must withstand the stress generated during the solidification / shrinkage of the resin to be molded, and the required adhesion is about 1 to 3 MPa. Since the V glass has a close contact of 5 MPa or more to the target material to be built, it is not necessary to install an electric field relaxation ring or the like, so that the structure can be simplified.
  • Fig. 1 shows an overall view of the vacuum circuit breaker that is covered with glass at the joint between the Al 2 O 3 cylinder and the end plate.
  • Two metal end plates 1 are joined to the top and bottom of the Al 2 O 3 cylinder 2.
  • the joint surface between the end plate 1 and the Al 2 O 3 cylinder 2 is metallized and the metallized portion 5 exists.
  • the glass 2 is built up on the portion sandwiched between the side surface of the end plate 1 and the metallized portion 5. In particular, the glass 2 is covered so as to cover the tip of the metallized portion 5.
  • the method of building up the glass is to pre-fire the build-up material (glass 2) into a ring shape, set it in a heated mold 4 and apply it to the build-up material (end plate 1, Al 2 O 3 cylinder 2).
  • the structure can be manufactured by press molding.
  • Figure 1 shows after pressing.
  • the pressing surface of the mold 4 is formed with a curved surface having no sharp portions. If the mold 4 is preheated in the vicinity of the softening point of the glass, the glass 2 can be easily pressed and formed into a desired shape without dripping. At this time, depending on the type of glass, it is also effective to apply a release material to the mold.
  • V-type glass as the glass, even if a build-up material adheres to the mold, it can be easily removed with chemicals such as water or acid.
  • FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional view of the built-up portion.
  • a joining medium for joining the end plate 1 and the Al 2 O 3 cylinder 2 is attached to the tip of the metallized part 5 of the build-up part.
  • a vacuum valve since Ag-Cu-based or Cu-Mn-Ni-based brazing materials are often used as bonding media, adhesion to these bonding media is required.
  • V glass is made of these Ag-Cu-based or Cu-Mn-Ni-based brazing filler metals, Cu, which is often used as a material for end plates, Al 2 O 3 which is often used as a material for ceramic cylinders, and Mo-Mn, which is used as a metallization layer.
  • the build-up portion 2 is formed from a position on the side face of the end plate 1 so as to cover the brazing material 6 so as to draw a downwardly curved arc so that the tip of the metallized portion that is in contact with the brazing material is not exposed. That is, the exposed surface of the built-up part is formed with a curved surface.
  • the target joined body is a product that handles a high voltage ranging from several kV to several tens of kV, such as a vacuum valve
  • the build-up thickness is thick.
  • a vacuum valve it depends on the capacity of the electric power, but if it can secure a conductivity of 1 ⁇ 10 6 S / m, which is the same as austenitic stainless steel, or 1/10 of that, 1 ⁇ 10 5 S / m, By setting the build-up thickness to about 1 to 10 mm, it is possible to suppress discharge from the tip of the metallized portion.
  • glass powder and a solvent can be mixed, pasted into a paste, and then applied to the part, followed by softening or melting the glass at a predetermined temperature.
  • a natural curved surface can be constituted by the surface tension of the glass by adjusting the treatment temperature.
  • the discharge prevention structure of the present invention can also be applied to a power semiconductor device or the like.
  • a conductor is joined on a ceramic substrate by solder.
  • metallization is performed on the ceramic substrate in order to improve the wettability of the solder, and discharge is often a problem as with the tip of the metallized portion of the vacuum valve.
  • the semiconductor module is composed of ceramics and conductors (Cu, Al, etc.) that are responsible for heat dissipation and insulation, but the ceramic surface is metallized in order to join the ceramics and the conductors.
  • a solder or brazing material is used as a joining medium, and the solder or brazing is often Sn—Pb, Sn—Ag—Bi, or Ag—Cu.
  • the electric field relaxation at the tip of the metallized portion can be suppressed by the build-up of the conductive glass by the same method as described above.
  • V glass is excellent for Al 2 O 3 , SiC, AlN, Si 3 N 4 , Cu, Al, Sn-Pb, Sn-Ag-Bi, and Ag-Cu solder and brazing materials. It is a suitable overlay material that exhibits workability and adhesion.
  • the heat dissipation substrate 8 of the semiconductor module is made of Al 2 O 3 , SiC, AlN, Si 3 N 4 or the like, and a metallized layer 9 made of Mo-Mn or the like is provided on the surface thereof, and a conductor made of Cu, Al or the like 11 is joined by Sn—Pb, Sn—Ag—Bi, Ag—Cu solder or brazing material 10.
  • the conductive glass 12 is built up so as to cover the tip of the metallized layer 9.
  • the objects to be bonded of No. 1 to No. 6 are materials constituting the ceramic valve / conductor bonding portion of the vacuum valve and the semiconductor module.
  • a paste made by adding a solvent to glass is applied to a thickness of 20 ⁇ m and dried, and then the other object to be bonded is stacked, and a constant temperature of 250 ° C. It was put in the tank and held for 10 minutes. The atmosphere was air.
  • Table 1 shows the tensile test results of each joined body. It was confirmed that any of the joined bodies had a tensile strength of 5 MPa or more.
  • a vacuum insulated switchgear In this embodiment, a vacuum insulated switchgear will be described.
  • the vacuum insulated switchgear has an insulating mold for a vacuum valve and further has various functions.
  • Fig. 4 shows the configuration of the vacuum insulated switchgear.
  • the vacuum insulation switch gear 13 is installed in the load cable 16 and the load cable 16 connected to the switch unit 14 and supplying power to the load side, and the three-phase bus 15 supplying power to the switch unit 14 It consists of an alternator 24 and an instrument chamber 17 provided in the upper part of the insulated switchgear.
  • the switch unit 14 is connected to the load side via a vacuum switch 18 in which two contacts for breaking and disconnecting (two-point cut) are housed in one vacuum container, and the vacuum switch 18 and a conductor.
  • the ceramics and the joints 20, 21 of the vacuum switch 18 and the ground switch 19 each employ a discharge prevention structure made of conductive glass.
  • the operation mechanism 22 is an operation mechanism for a cutoff / disconnection unit
  • the operation mechanism 23 is an operation mechanism for a ground opening / closing unit.
  • FIG. 25 Since the vacuum insulation switchgear 25 according to the present embodiment has the same configuration except for the switch unit 26 described in the second embodiment, a detailed description thereof is omitted here.
  • the switch unit 26 is provided with two contact points for breaking and disconnecting (two-point cut), and the vacuum switches 27 and 28, each of which is housed in a separate vacuum vessel for each contact, the vacuum switches 27 and 28, and the conductors. And a ground switch 19 connected to the load side, and a solid insulating resin obtained by integrally molding them.
  • a discharge prevention structure using conductive glass is used at the joint portions 20 and 21 of the respective switches.
  • the switch unit 26 may have, for example, a two-point cut configuration as in this embodiment, and a vacuum container may be provided for each contact. In this case, there is an advantage that the degree of freedom of production increases.

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  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
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Abstract

　メタライズ部を有するセラミックス部材と、前記メタライズ部と接する金属部材と、前記セラミックス部材と前記金属部材とを接合するろう材とを備えた放電防止構造体において、Vを含み導電性を有するガラスで前記メタライズ部の先端を被覆する肉盛部を形成する。また、メタライズ部を有するセラミックス部材と、前記メタライズ部と接する金属部材と、前記セラミックス部材と前記金属部材とをろう材で接合する放電防止構造体の製造方法において、Vを含み導電性を有するガラスをガラス転移点以上、結晶化温度未満に加熱する工程と、前記メタライズ部の先端を被覆する肉盛部を形成する工程を備える。

Description

放電防止構造体
　本発明は導体（金属）と絶縁体（セラミックス）を接合する構造の放電防止に関する。
　真空バルブおよび半導体パワーモジュールなどは、導電性を担う金属と絶縁性を担うセラミックスを接合した構造体である。金属とセラミックスを接合する場合、一般に、はんだやろう材などが用いられる。はんだやろう材は、セラミックスに対し濡れ性が悪いため、セラミックスの接合面にはメタライズ処理が施される。メタライズ処理により、はんだやろう材の濡れを改善し接合強度が向上するが、導体部に高電圧が負荷された場合、メタライズ部先端に電界集中が生じ放電の原因となる。メタライズ部先端を隠すように、導体部端部をセラミックス端部とそろえて接合すると、残留応力が著しく増大しセラミックスに割れが生じやすくなる。このため、現状ではメタライズ部先端の電界集中を緩和するために、接合部とは離れた位置に電界を緩和する機構を設けている。
　メタライズ部先端の電界集中を緩和する方法として、例えば特許文献１のように導電性ゴムで覆う手法が提案されている。
特開2001-167673号公報
　しかし、特許文献１の導電性ゴムはメタライズ部との密着性に劣るため、電界集中しやすい部位ができることで、当該部位で放電が生じるという課題がある。
　本発明の目的は、メタライズ部での電界集中を緩和して放電を防止することにある。
　上記目的を達成するために、本発明は、メタライズ部を有するセラミックス部材と、前記メタライズ部と接する金属部材と、前記セラミックス部材と前記金属部材とを接合するろう材とを備えた放電防止構造体において、Vを含み導電性を有するガラスで前記メタライズ部の先端を被覆する肉盛部を形成することを特徴とする。
　また、メタライズ部を有するセラミックス部材と、前記メタライズ部と接する金属部材と、前記セラミックス部材と前記金属部材とをろう材で接合する放電防止構造体の製造方法において、Vを含み導電性を有するガラスをガラス転移点以上、結晶化温度未満に加熱する工程と、前記メタライズ部の先端を被覆する肉盛部を形成する工程を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、メタライズ部での電界集中を緩和して放電を防止することができる。
真空遮断器のセラミック筒と金属端板との接合部にガラスで肉盛りした全体図。 肉盛り部分の拡大断面図。 半導体モジュールの模式図。 実施例2における真空絶縁スイッチギヤの構成を示す図。 実施例3における真空絶縁スイッチギヤの構成を示す図。
　メタライズ部先端は、メタライズ部の端部のとがった部分であり、導体の金属、絶縁体のセラミックス、接合媒体のはんだやろう材などから構成される。メタライズ部先端の電界集中を緩和し、確実に放電を防止するために、メタライズ部先端を覆う導電体の密着性を改善し、かつその構造と形状を単純化する。
　本発明では、電界緩和のための導電体に、V（バナジウム）を含む導電性のガラスを用いる。Vを含むガラス（以下、Vガラスと称する）は金属や金属酸化物との濡れ性が良く密着性に優れるので、Al2O3等のセラミックスにメタライズ無しでも接合可能である。このため、従来の導電性あるいは絶縁性ゴムに比べ、極めて高い密着性を有する。また、Vガラスは金属よりも融点が低いので、メタライズ部先端を金属で肉盛りするのと比較して、より低温で施工することができ、セラミックスが熱応力によって割れることを防止できる。
　Vは主に酸化物であり、例えばV2O5（五酸化二バナジウム）である。ガラスは例えば、主要成分としてV2O5とAg2O（酸化銀（I））とTeO2（二酸化テルル）とを少なくとも含有し、酸化物換算でV2O5とAg2OとTeO2との合計含有率が75質量％以上にすると、軟化点320℃のガラスが得られるので、更に低温施工できる点で好ましい。
　軟化点とは、数Paの外力で変形できる温度を差し、示唆熱分析によって得られるガラス転移点と結晶化温度の間にある。ガラスは温度により粘度を幅広くコントロールすることが可能であり、ガラス転移点と結晶化温度の間の温度域であればガラスの垂れなどを防止することができる。従って、Pb（鉛）のよいに低融点ではあるものの粘度の低い金属と比較して、所望の形状に肉盛りすることが容易となる。ガラスはメタライズ部の先端を被覆し、電解が集中しないように表面を滑らかに形成する。
　このようなガラスに導電性の金属粒子を70～95体積％含ませることにより、導電体の導電性が更に向上する。金属粒子としては、例えば、銀、銀合金（例えばAg-Cu合金）、アルミニウム、アルミニウム合金（例えばAl-Cu合金、Al-Si合金）、銅、または銅合金（例えばCu-Ag合金、Cu-Al合金）が好ましい。また、コストを考えた場合は、鉄系やステンレス鋼（Fe-Cr合金、Fe-Cr-Ni合金）の金属粒子を使用することも有効である。本発明の構造体は、特に交流の高電圧が印加されるため、導電性とコストの面から、Alあるいはオーステナイト系ステンレス鋼などが望ましい。
　例えば真空バルブやパワーモジュールは、絶縁樹脂によりモールドされることが多い。肉盛り材と被肉盛り材との界面は、モールドされる樹脂の凝固・収縮時に発生する応力に耐えなければならず、必要とされる密着力はおよそ1～3MPa程度である。Vガラスは、対象となる被肉盛り材に対して5MPa以上の密着を有するので、電界緩和リングなどの設置も不要となるため、構造を簡素化することが可能となる。
　図1に真空遮断器のAl2O3筒と端板との接合部にガラスで肉盛りした全体図を示す。2つの金属製の端板1をAl2O3筒2の上下に接合する。端板1とAl2O3筒2の接合面はメタライズ処理され、メタライズ部5が存在する。端板1の側面とメタライズ部5で挟まれる部分にガラス2を肉盛りする。特に、メタライズ部5の先端を覆うようにガラス2を被覆する。
　ガラスの肉盛り方法は、肉盛り材（ガラス2）をあらかじめリング状に仮焼成し、加熱された金型4にセットし、被肉盛り材（端板1、Al2O3筒2）にプレス成形することで、当該構造体を作製することができる。図1はプレス後を示す。金型4のプレス面は尖った部分のない曲面で形成される。金型4はあらかじめガラスの軟化点近傍に加熱しておけば、ガラス2を容易にプレスすることができ、垂れることなく所望の形状に成形できる。この時、ガラスの種類によっては金型に離型材を塗布しておくことも有効である。ガラスにV系ガラスを用いることにより、例え金型に肉盛り材が付着しても、水あるいは酸などの薬品によって簡単に除去することが可能である。
　図2に肉盛り部分の拡大断面図を示す。被肉盛り部のメタライズ部5先端には端板1とAl2O3筒2を接合する接合媒体が付着している。真空バルブの場合は、接合媒体としてAg-Cu系あるいはCu-Mn-Ni系のろう材が多く用いられているため、これら接合媒体に対しての密着性が要求される。VガラスはこれらAg-Cu系あるいはCu-Mn-Ni系ろう材や、端板の材質と多く用いられるCu、セラミックス筒の材質として多く用いられるAl2O3、メタライズ層として用いられるMo-Mnに対して優れた密着性を示すため、好適な肉盛り材である。肉盛部2は端板1側面のある位置から、下に湾曲した弧を描くようにろう材6を覆い、ろう材が接するメタライズ部の先端が露出しないように形成される。即ち、肉盛部の露出面は曲面で形成される。
　また、対象となる接合体が真空バルブのように数kV～数十kVにおよぶ高電圧を扱う製品である場合、肉盛り厚さは厚い方が好ましい。真空バルブの場合では電力の容量にもよるが、オーステナイト系ステンレス鋼並みの1×106 S/mあるいはその1/10程度の1×105 S/mの導電率を確保することができれば、肉盛り厚さを1～10mm程度とすることにより、メタライズ部先端からの放電を抑制することが可能である。
　金型を使用する以外のガラス肉盛り方法として、ガラス粉末と溶媒を混ぜ、ペースト状にして当該部に盛った後、所定の温度でガラスを軟化あるいは溶融させることで施工することができる。この時、処理温度を調整することにより、ガラスの表面張力により自然な曲面を構成することができる。
　本発明の放電防止構造は、電力用半導体装置などにも適用することができる。半導体モジュールなどはセラミック基板の上に導体がはんだにより接合されている。そのため、セラミックス基板上には、はんだの濡れ性を改善するため、メタライズが施されており、前述の真空バルブのメタライズ部先端と同様に放電が問題となることが多い。半導体モジュールは、放熱や絶縁を担うセラミックスおよび導体（Cu、Alなど）で構成されるが、セラミックスと導体を接合するために、セラミックス表面はメタライズされる。半導体モジュールでは、接合媒体にはんだやろう材が使用され、はんだやろうはSn-Pb系、Sn-Ag-Bi系、Ag-Cu系などが用いられていることが多い。半導体モジュールにおいても、上記と同様の手法によりメタライズ部先端の電界緩和が導電性ガラスの肉盛りにより抑制することができる。特にVガラスなどはAl2O3、SiC、AlN、Si3N4、Cu、Al、Sn-Pb系、Sn-Ag-Bi系、Ag-Cu系のはんだやろう材に対しても優れた施工性と密着性を示す好適な肉盛り材である。半導体モジュールを構成する放熱板と導体の接合体の模式図を図3に示す。半導体モジュールの放熱基板8はAl2O3、SiC、AlN、Si3N4などで構成され、その表面にはMo-Mnなどによるメタライズ層9が設けられ、Cu、Alなどで構成される導体11とは、Sn-Pb系、Sn-Ag-Bi系、Ag-Cu系はんだやろう材10によって接合される。この構造体では、メタライズ層9の先端部を覆うように導電性のガラス12が肉盛りされる。半導体モジュールへガラスを肉盛りする場合は、前述の真空バルブの方法と同様に金型を作製して肉盛りすることも可能だが、ガラス粉末と溶媒を混ぜ、ペースト状にして当外部に盛った後、所定の温度でガラスを軟化あるいは溶融させることで施工することができる。半導体モジュールに対する必要な肉盛り厚さはそのデバイスの電圧等に依存するが、メタライズ層の厚さの2倍～250倍程度を確保できれば放電を防止することができる。メタライズ厚さは一般的には10μm程度であるので、具体的には20μm～2500μm（0.02mm～2.5mm）あれば放電を防止することができる。この時、処理温度を調整することにより、ガラスの表面張力により自然な曲面を構成することもできる。
　導電性ガラスと各構成部品との密着力を検証するため、導電性ガラスと各構成部品との接合試験を行った。導電性ガラスには、低融点Vガラスに粉末粒子径10μmのオーステナイト系ステンレスSUS304を80vol%添加した。当該ガラスの導電率は約5.0×105 S/mであった。導電性ガラスを接合媒体とし、それぞれNo.1がAl2O3/Al2O3、No.2がSi3N4/Si3N4、No.3がAlN/AlN、No.4がCu/Cu、No.5が72wt%Ag-28wt%/72wt%Ag-28wt%、No.6がMo/Moの引張試験片を作製した。No.1～No.6の被接合体は、真空バルブおよび半導体モジュールのセラミックス/導体接合部を構成する材料である。試験片となる被接合体の接合面には、ガラスに溶媒を加えペースト状にしたものを厚さ20μmになるよう塗布し乾燥させた後、もう片方の被接合体を重ね、250℃の恒温槽に入れ10min保持した。雰囲気は大気中とした。各接合体の引張試験結果を表1に示す。いずれの接合体でも引張強度が5MPa以上を有することを確認することができた。
　本実施例では真空絶縁スイッチギヤについて説明する。真空絶縁スイッチギヤは真空バルブを絶縁モールドし、さらに種々の機能を有している。真空絶縁スイッチギヤの構成を図4に示す。真空絶縁スイッチギヤ13は、開閉器ユニット14に電力を供給する三相の母線15と、開閉器ユニット14に接続され、負荷側に電力を供給する負荷ケーブル16と、負荷ケーブル16に設置される交流器24と、絶縁スイッチギヤ内上部に供えられた計器室17とから構成される。開閉器ユニット14は、遮断・断路を行う接点を2箇所設ける（2点切り）構成を一つの真空容器に納める真空開閉器18と、当該真空開閉器18と導体を介して負荷側に接続される接地開閉器19と、これらを一体にモールドしたエポキシ系の固体絶縁樹脂から構成される。真空開閉器18および接地開閉器19のセラミックスと接合部20、21には、それぞれ導電性ガラスによる放電防止構造が採用されている。操作機構のうち、操作機構22は、遮断・断路部用の操作機構であり、操作機構23は、接地開閉部用の操作機構である。本実施形態によれば、接合部20、21に導電性ガラスによる放電防止構造を用いた耐絶縁性能の向上した開閉器ユニット14を使用したことにより、絶縁性信頼性の高い真空絶縁スイッチギヤを提供することができる。
　本実施例では、上記の実施例２と異なる真空絶縁スイッチギヤについて説明する。真空絶縁スイッチギヤの構成を図5に示す。本実施例に係る真空絶縁スイッチギヤ25は、実施例２で説明した開閉器ユニット26を除いては、同一の構成をとるため、ここでの詳細な説明は省略する。
　開閉器ユニット26は、遮断・断路を行う接点を2箇所設ける（2点切り）構成を接点ごとに別々の真空容器内に納める真空開閉器27、28と当該真空開閉器27および28と導体を介して負荷側に接続される接地開閉器19と、これらを一体にモールドした固体絶縁樹脂とから構成される。真空開閉器27、28および接地開閉器19には、それぞれの開閉器の接合部20、21に導電性ガラスによる放電防止構造が用いられている。開閉器ユニット26は、本実施例のように例えば2点切り構成で、接点ごとに真空容器を設けてもよい。この場合、製作の自由度が増すという利点がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
１：端板
２：ガラス（肉盛部）
３：Al2O3筒（セラミックス筒）
４：金型
５：メタライズ部
６：ろう材
８：放熱基板
９：メタライズ層
１０：ろう材
１１：導体
１２：ガラス
１３、２５：真空絶縁スイッチギヤ
１４、２６：開閉器ユニット
１５：母線
１６：負荷ケーブル
１７：計器室
１８、２７、２８：真空開閉器
１９：接地開閉器
２０：接合部
２１：接合部
２２：操作機構
２３：操作機構
２４：交流器

Claims (15)

  1. 　メタライズ部を有するセラミックス部材と、前記メタライズ部と接する金属部材と、前記セラミックス部材と前記金属部材とを接合するろう材とを備えた放電防止構造体において、
    　Vを含み導電性を有するガラスで前記メタライズ部の先端を被覆する肉盛部を形成することを特徴とする放電防止構造体。
  2. 　請求項１において、前記肉盛部の露出面は曲面で形成されることを特徴とする放電防止構造体。
  3. 　請求項１において、前記肉盛部は金属粒子を含むことを特徴とする放電防止構造体。
  4. 　請求項１において、前記肉盛部の導電率が1.00×105 S/m以上であることを特徴とする
    放電防止構造体。
  5. 　請求項１において、前記ガラスと前記金属部材との間の接合強度、又は前記ガラスと前記セラミックス部材との間の接合強度が5MPa以上であることを特徴とする放電防止構造体。
  6. 　請求項１において、前記ガラスは更にAgとTeとを含むことを特徴とする放電防止構造体。
  7. 　請求項１において、前記ガラスはV2O5とAg2OとTeO2とを含み、酸化物換算でV2O5とAg2OとTeO2の合計含有率が75質量％以上であることを特徴とする放電防止構造体。
  8. 　請求項１において、前記セラミックス部材が放熱基板であることを特徴とする半導体モジュール。
  9. 　請求項１の放電防止構造体を備えた真空バルブ。
  10. 　請求項９の真空バルブをエポキシモールドした真空開閉器。
  11. 　請求項９の真空バルブをエポキシモールドした真空絶縁スイッチギヤ。
  12. 　メタライズ部を有するセラミックス部材と、前記メタライズ部と接する金属部材と、前記セラミックス部材と前記金属部材とをろう材で接合する放電防止構造体の製造方法において、
    　Vを含み導電性を有するガラスをガラス転移点以上、結晶化温度未満に加熱する工程と、前記メタライズ部の先端を被覆する肉盛部を形成する工程を備えることを特徴とする放電防止構造体の製造方法。
  13. 　請求項１２において、前記肉盛部を形成する工程は、金型で前記ガラスをプレスする工程を含むことを特徴とする放電防止構造体の製造方法。
  14. 　請求項１２において、前記肉盛部を形成する工程は、プレス面が曲面の金型で前記ガラスをプレスする工程を含むことを特徴とする放電防止構造体の製造方法。
  15. 　請求項１２において、前記肉盛部を形成する工程は、前記ガラスと溶媒とを含むペーストを塗布する工程を含むことを特徴とする放電防止構造体の製造方法。
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