(57)【要約】【課題】線材に対して封止用タブレット部材の配置を容易に行うことを可能にした封止用タブレット部材及びその製造方法を提供する。【解決手段】封止用タブレット部材１１は、ガラス、セラミックス、及び樹脂から選ばれる少なくとも一種を含有する柱状部１２を備える。封止用タブレット部材１１の柱状部１２は、柱状部１２の上面１２ａから下面１２ｂにわたって延在する溝１３を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス、セラミックス、及び樹脂から選ばれる少なくとも一種を含有する柱状部を備え、
前記柱状部は、前記柱状部の上面から下面にわたって延在する溝を有する、封止用タブレット部材。
【請求項２】
前記溝は、湾曲状の底面と、前記底面から前記溝の開口部にわたって延在する一対の平坦面とを有する溝を含む、請求項１に記載の封止用タブレット部材。
【請求項３】
前記柱状部は、複数の前記溝を有する、請求項１又は請求項２に記載の封止用タブレット部材。
【請求項４】
前記複数の溝は、第１溝と、前記第１溝の底面に対して反対側の面となる底面を有する第２溝と、を含む、請求項３に記載の封止用タブレット部材。
【請求項５】
前記第１溝の前記底面と前記第２溝の前記底面との間の最小間隔寸法をＷとし、前記柱状部の最大直径Ｄとした場合、下記式（１）：
Ｒ１＝Ｗ／Ｄ・・・（１）
で表される比率Ｒ１は、０．１以上である、請求項４に記載の封止用タブレット部材。
【請求項６】
前記柱状部の最大直径をＤとし、前記柱状部の最大高さをＨとした場合、下記式（２）：
Ｒ２＝Ｈ／Ｄ・・・（２）
で表される比率Ｒ２は、７．５以下である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の封止用タブレット部材。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の封止用タブレット部材の製造方法であって、
ガラス粉末、セラミックス粉末、及び樹脂粉末から選ばれる少なくとも一種の粉末を含む封止用材料をプレス成形する工程を備える、封止用タブレット部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封止用タブレット部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されるように、例えば、ステムと、このステムに挿通されるリードとを備える端子を気密に封止するために、ガラス等の封止材料から形成された封止用タブレット部材が用いられる場合がある。この封止用タブレット部材は、リードを挿通可能な貫通孔を有している。この封止用タブレット部材を使用するには、まず、封止用タブレット部材の貫通孔にリードを挿通させ、ステムの端部に配置する。このように配置した封止用タブレット部材を加熱により軟化させることで、ステムとリードとの間を封止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０８６５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような封止用タブレット部材の貫通孔にリード等の線材を挿入する際に、貫通孔と線材との位置決めを行う必要がある。例えば、より微細な部分を封止するために封止用タブレット部材を微小化するにつれて、貫通孔と線材との位置決めをより高い精度で行う必要があり、線材に対して封止用タブレットを配置する作業が煩雑となるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、線材に対して封止用タブレット部材の配置を容易に行うことを可能にした封止用タブレット部材及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する封止用タブレット部材は、ガラス、セラミックス、及び樹脂から選ばれる少なくとも一種を含有する柱状部を備え、前記柱状部は、前記柱状部の上面から下面にわたって延在する溝を有する。
【０００７】
この構成によれば、柱状部の溝に線材を挿入して配置することができる。このように線材が挿入可能な部分を貫通孔ではなく溝とすることで、溝の底部から溝の開口部側への線材の位置ずれを許容することができる。
【０００８】
上記封止用タブレット部材において、前記溝は、湾曲状の底面と、前記底面から前記溝の開口部にわたって延在する一対の平坦面とを有する溝を含むことが好ましい。
この構成によれば、溝の底部から溝の開口部側への線材の位置ずれをさらに許容することができる。
【０００９】
上記封止用タブレット部材において、前記柱状部は、複数の前記溝を有することが好ましい。
この構成によれば、複数の線材の周囲を封止する用途に用いることができる。
【００１０】
上記封止用タブレット部材において、前記複数の溝は、第１溝と、前記第１溝の底面に対して反対側の面となる底面を有する第２溝と、を含むことが好ましい。
この構成によれば、少なくとも一組の線材に対して配置される柱状部の形状を比較的簡素な形状とすることができる。
【００１１】
上記封止用タブレット部材において、前記第１溝の前記底面と前記第２溝の前記底面との間の最小間隔寸法をＷとし、前記柱状部の最大直径Ｄとした場合、下記式（１）で表される比率Ｒ１は、０．１以上であることが好ましい。
【００１２】
Ｒ１＝Ｗ／Ｄ・・・（１）
この構成によれば、柱状部における第１溝の底面と第２溝の底面との間の部分の強度をより高めることができる。
【００１３】
上記封止用タブレット部材において、前記柱状部の最大直径をＤとし、前記柱状部の最大高さをＨとした場合、下記式（２）で表される比率Ｒ２は、７．５以下であることが好ましい。
【００１４】
Ｒ２＝Ｈ／Ｄ・・・（２）
この構成によれば、高い歩留まりで上記封止用タブレット部材を製造することができる。
【００１５】
上記封止用タブレット部材の製造方法は、ガラス粉末、セラミックス粉末、及び樹脂粉末から選ばれる少なくとも一種の粉末を含む封止用材料をプレス成形する工程を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、線材に対して封止用タブレット部材の配置を容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は、実施形態における封止用タブレット部材を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の１ｂ−１ｂ線に沿った断面図である。
【図２】封止用タブレット部材の使用方法を説明する斜視図である。
【図３】封止用タブレット部材の使用方法を説明する斜視図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、封止用タブレット部材の変更例を示す平面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、封止用タブレット部材の変更例を示す平面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、封止用タブレット部材の変更例を示す断面図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、封止用タブレット部材の変更例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、封止用タブレット部材の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、封止用タブレット部材１１は、ガラス、セラミックス、及び樹脂から選ばれる少なくとも一種を含有する柱状部１２を備えている。柱状部１２は、柱状部１２の上面１２ａから下面１２ｂにわたって延在する溝１３を有している。本実施形態の溝１３は、第１溝１４と第２溝１５とから構成されている。第１溝１４は、湾曲状の底面１４ａと、底面１４ａから第１溝１４の開口部にわたって延在する一対の平坦面１４ｂ,１４ｃとを有する溝（Ｕ溝）である。一対の平坦面１４ｂ,１４ｃは、底面１４ａから互いに平行となるように延在している。第２溝１５についても、湾曲状の底面１５ａと、底面１５ａから第２溝１５の開口部にわたって延在する一対の平坦面１５ｂ,１５ｃとを有する溝（Ｕ溝）である。
【００１９】
柱状部１２の第１溝１４の底面１４ａに対して、第２溝１５の底面１５ａは反対側の面となるように形成されている。すなわち、第１溝１４の底面１４ａと第２溝１５の底面１５ａとは表裏の関係となっている。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、第１溝１４の底面１４ａと第２溝１５の底面１５ａとの間の最小間隔寸法をＷとし、柱状部１２の最大直径をＤとした場合、下記式（１）で表される比率Ｒ１は、０．１以上であることが好ましく、より好ましくは０．１２以上である。この比率Ｒ１は、０．７以下であることが好ましく、より好ましくは０．２以下である。
【００２１】
Ｒ１＝Ｗ／Ｄ・・・（１）
上記比率Ｒ１をより大きくすることで、柱状部１２における第１溝１４の底面１４ａと第２溝１５の底面１５ａとの間の強度をより高めることができる。一方、上記比率Ｒ１をより小さくすることで、溝１３において線材を挿入可能な空間をより十分に確保することが可能となる。
【００２２】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、柱状部１２の最大直径をＤとし、柱状部１２の最大高さをＨとした場合、下記式（２）で表される比率Ｒ２は、７．５以下であることが好ましく、より好ましくは４．０以下である。この比率Ｒ２は、０．１５以上であることが好ましく、より好ましくは０．３以上である。
【００２３】
Ｒ２＝Ｈ／Ｄ・・・（２）
上記比率Ｒ２をより大きくすることで、封止する領域をより広くすることができる。一方、上記比率Ｒ２をより小さくすることで、高い歩留まりで封止用タブレット部材１１を製造することができる。
【００２４】
柱状部１２の最大直径Ｄは、より微細な部分を封止するという観点から、１０ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５ｍｍ以下である。なお、柱状部１２の最大直径Ｄの下限値は、特に限定されないが、例えば、０．３ｍｍ以上である。
【００２５】
柱状部１２（封止材料）に含有されるガラスとしては、例えば、封着用途に用いられる鉛系ガラスや、ビスマス系ガラス等を用いることができる。鉛系ガラスとしては、例えば、ガラス組成として、質量％で、ＰｂＯ：６０〜８０％、Ｂ２Ｏ３：５〜２０％、ＳｉＯ２：３〜２５％、Ａｌ２Ｏ３：０〜１１％、ＺｎＯ：０〜５％を含むガラスを使用可能である。ビスマス系ガラスとしては、例えば、ガラス組成として、質量％で、Ｂｉ２Ｏ３：２０〜８０％、Ｂ２Ｏ３：５〜３５％、ＢａＯ：０〜３５％、ＳｒＯ：０〜３０％、ＢａＯ＋ＳｒＯ：５〜４０％、ＺｎＯ：０〜９％、ＣａＯ：０〜１０％、Ｆｅ２Ｏ３：０〜５％、ＣｕＯ：０〜１０％、ＺｎＯ＋ＣａＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋ＣｕＯ：０．１〜２０％、ＳｉＯ２：０〜８％、Ａｌ２Ｏ３：０〜５％、Ｃｓ２Ｏ：０〜５％、Ｆ２：０〜５％を含むガラスを使用可能である。なお、ビスマス系ガラスにおいては、ＰｂＯを実質的に含まないこと、すなわち、ＰｂＯの含有量が１％未満であることが好ましい。
【００２６】
柱状部１２（封止材料）に含有されるセラミックスとしては、例えば、チタン酸鉛系セラミックス、ウイレマイト系セラミックス、β−ユークリプタイト、コーディエライト、ジルコン系セラミックス、酸化錫系セラミックス、ムライト、石英ガラス、アルミナ、窒化アルミ等を単独、又は組み合わせて使用することができる。
【００２７】
柱状部１２（封止材料）は、ガラス及びセラミックスの双方を含有してよい。例えば、柱状部１２（封止材料）は、質量％で、上述の鉛系ガラス４０〜８０％、上述のセラミックス２０〜６０％を含む構成としてよい。また、柱状部１２（封止材料）は、例えば、上述のビスマス系ガラス４５〜９５％、上述のセラミックスの５〜５５％を含む構成としてよい。
【００２８】
柱状部１２（封止材料）は、例えば、樹脂を含有していてもよい。また、柱状部１２（封止材料）は、ガラスや、セラミックスの成形体を樹脂コーティングして構成されていてもよい。樹脂としては、封着用途に使用される周知の材料を任意に選択可能である。
【００２９】
封止用タブレット部材１１の製造方法は、ガラス粉末、セラミックス粉末、及び樹脂粉末から選ばれる少なくとも一種の粉末を含む封止用材料をプレス成形する工程を備える。
プレス成形する工程では、成形用金型内に充填した上記粉末をプレスすることで、柱状部１２を成形する。プレスに用いられる金型は、例えば、柱状部１２の外周面に対応した湾曲面、および上下面に対応した平面、溝１３に対応した突条部等を備えている。封止用タブレット部材１１の製造方法は、プレス成形で得られた成形体をさらに焼成する工程を備えていてもよい。
【００３０】
次に、封止用タブレット部材１１の使用方法について作用とともに説明する。
図２に示すように、封止用タブレット部材１１は、一対の線材１６が挿通されている筒状部材１７の筒内に配置して用いられる。このような封止用タブレット部材１１は、筒状部材１７と、筒状部材１７に挿通される一対の線材１６との間を封止する用途に用いられる。
【００３１】
線材１６としては、例えば、センサにおける電気配線や発光素子等の半導体素子における電気配線が挙げられる。線材１６は、電気配線以外に用いられるものであってもよい。筒状部材１７は、例えば、線材１６を保護するために設けられる。筒状部材１７としては、例えば、センサのシース、気密端子のステム等が挙げられる。筒状部材１７は、耐熱性や耐久性を高めるという観点から、金属又はセラミックスから構成されることが好ましい。
【００３２】
封止用タブレット部材１１を使用するには、封止用タブレット部材１１の柱状部１２を筒状部材１７の端部に挿入する。このとき、柱状部１２の溝１３に線材１６を挿入して配置することができる。このように線材１６が挿入可能な部分を貫通孔ではなく溝１３とすることで、例えば、一方の線材１６が図２及び図３に二点鎖線で示すように位置ずれしたとしても、溝１３に線材１６を挿入することが可能となる。すなわち、線材１６が挿入可能な部分を貫通孔ではなく溝１３とすることで、溝１３の底部から溝１３の開口部側への線材１６の位置ずれを許容することができる。
【００３３】
また、線材１６が挿入可能な部分を貫通孔ではなく溝１３とすることで、柱状部１２において壁厚の比較的薄い部分を削減することが可能となる。このため、微細な部分を封止するように封止用タブレット部材１１の柱状部１２を微小化した場合であっても、柱状部１２の強度を容易に確保することが可能となる。
【００３４】
次に、図３に示すように、封止用タブレット部材１１の柱状部１２は、筒状部材１７の端部に挿入された後に加熱により軟化させる。このように軟化した柱状部１２によって筒状部材１７と線材１６との隙間を封止する封止部１８を形成することができる。
【００３５】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）封止用タブレット部材１１は、ガラス、セラミックス、及び樹脂から選ばれる少なくとも一種を含有する柱状部１２を備えている。封止用タブレット部材１１の柱状部１２は、柱状部１２の上面１２ａから下面１２ｂにわたって延在する溝１３を有している。
【００３６】
この構成によれば、柱状部１２の溝１３に線材１６を挿入して配置することができる。このように線材１６が挿入可能な部分を貫通孔ではなく溝１３とすることで、溝１３の底部から溝１３の開口部側への線材１６の位置ずれを許容することができる。従って、線材１６に対して封止用タブレット部材１１の配置を容易に行うことが可能となる。
【００３７】
また、封止用タブレット部材１１の柱状部１２を微小化した場合であっても、柱状部１２の強度を容易に確保することが可能となる。従って、線材１６が配置される微細な部分の封止に好適に用いることができる。
【００３８】
ここで、微小化した柱状部に貫通孔を形成する場合、柱状部を成形する成形用金型において、貫通孔を形成するための微細径のピン構造が必要となる。このような微細径のピン構造は比較的破損し易く、成形用金型の耐久性が十分に得られないおそれがある。本実施形態の柱状部１２は、貫通孔ではなく溝１３を有するため、成形用金型において微細径のピン構造を回避することができるため、成形用金型の耐久性を高めることも可能となる。
【００３９】
（２）封止用タブレット部材１１の柱状部１２における溝１３は、例えば、湾曲状の底面１４ａと、底面１４ａから溝１３の開口部にわたって延在する一対の平坦面１４ｂ，１４ｃとを有する溝である第１溝１４を含むことが好ましい。この場合、第１溝１４の底部から第１溝１４の開口部側への線材１６の位置ずれをさらに許容することができる。従って、線材１６に対して封止用タブレット部材１１の配置をさらに容易に行うことが可能となる。
【００４０】
（３）封止用タブレット部材１１の柱状部１２は、複数の溝１３を有している。この構成によれば、複数の線材１６の周囲を封止する用途に用いることができる。
（４）封止用タブレット部材１１の柱状部１２における複数の溝１３は、第１溝１４と、第１溝１４の底面１４ａに対して反対側の面となる底面１５ａを有する第２溝１５とを含む。この場合、少なくとも一組の線材１６に対して配置される柱状部１２の形状を比較的簡素な形状とすることができる。これにより、柱状部１２の強度を確保することが容易となる。
【００４１】
（５）上記式（１）で表される比率Ｒ１は、０．１以上であることが好ましい。この場合、柱状部１２における第１溝１４の底面１４ａと第２溝１５の底面１５ａとの間の部分の強度をより高めることができる。従って、封止用タブレット部材１１の取り扱い性を高めることができる。
【００４２】
（６）上記式（２）で表される比率Ｒ２は、７．５以下であることが好ましい。この場合、高い歩留まりで封止用タブレット部材１１を製造することができる。
（変更例）
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【００４３】
・図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、封止用タブレット部材１１の柱状部１２における溝１３は、湾曲状の面のみから形成されてもよい。ここで、図４（ａ）及び図４（ｂ）には、上記実施形態の柱状部１２の形状を二点鎖線で示している。上記実施形態の柱状部１２では、図４（ａ）の変更例の柱状部１２よりも狭い開口幅を有するため、封止材料の容量を増して封止性能を高めることができる。また、上記実施形態の柱状部１２の溝１３は、図４（ｂ）の変更例の柱状部１２の溝１３よりも広い開口幅を有するため、線材１６の位置ずれを許容する範囲を拡張することが可能となる。
【００４４】
・図５（ａ）に示すように、封止用タブレット部材１１の柱状部１２における溝１３の数は、単数であってもよい。また、図示を省略するが、柱状部１２における溝１３の数は、３つ以上であってもよい。
【００４５】
・封止用タブレット部材１１の柱状部１２において、第２溝１５の底面１５ａは、第１溝１４の底面１４ａに対して反対側の面に限定されない。例えば、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、第２溝１５の底面１５ａを第１溝１４の底面１４ａに対して反対側とならないように形成することもできる。
【００４６】
・封止用タブレット部材１１における柱状部１２の溝１３は、Ｕ溝に限定されず、例えば、丸溝、角溝等であってもよい。
・図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、封止用タブレット部材１１の柱状部１２における第１溝１４の底面１４ａと第２溝１５の底面１５ａとの間隔寸法は、柱状部１２の上面１２ａから下面１２ｂに向かうにつれて変化させることもできる。すなわち、柱状部１２の上下方向において第１溝１４又は第２溝１５の深さ寸法を適宜変更してもよい。
【００４７】
・封止用タブレット部材１１において、柱状部１２の全体を筒状部材１７に配置してもよいし、柱状部１２の一部が筒状部材１７の筒外に突出した状態で柱状部１２を筒状部材１７に配置してもよい。
【００４８】
・図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、封止用タブレット部材１１の柱状部１２は、筒状部材１７の筒内に配置される柱状部本体１９と、筒状部材１７の筒外に配置され、筒状部材１７の端部に係止する係止部２０とを有していてもよい。これにより、封止用タブレット部材１１を筒状部材１７の端部を基準に位置決めすることができるため、所定の位置で封止部１８が形成され易くなる。
【００４９】
・上記実施形態の封止用タブレット部材１１の柱状部１２は、柱状部１２の上面１２ａから下面１２ｂにわたって一定の外形寸法を有しているが、例えば、図７（ａ）に示すように、上面１２ａから下面１２ｂに向けて外形寸法が変化する柱状部１２に変更することもできる。
【００５０】
・封止用タブレット部材１１の柱状部１２の全体形状は、円柱状に限らず、角柱状等であってもよい。すなわち、柱状部１２の全体形状は、例えば筒状部材１７の内周形状に対応させて変更することもできる。
【００５１】
・封止用タブレット部材１１は、上記柱状部１２とは異なる材料からなる機能部を備えていてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１１…封止用タブレット部材、１２…柱状部、１２ａ…上面、１２ｂ…下面、１３…溝、１４…第１溝、１４ａ，１５ａ…底面、１４ｂ，１４ｃ，１５ｂ，１５ｃ…平坦面、１５…第２溝、Ｄ…最大直径、Ｈ…最大高さ、Ｗ…最小間隔寸法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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