(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属外環と、この金属外環に設けた貫通孔に挿通したリードと、このリードと金属外環とを気密封着した封止ガラスとを備え、金属外環は、少なくとも封止ガラスの封着面の一部から貫通孔の開口全周を囲む露出面にかけてガラス焼成膜を設け、前記ガラス焼成膜を施す前記金属外環や前記リードの下地表面を予めひだ状に加工して沿面距離をさらに拡張したことを特徴とする琺瑯被覆付き気密端子。
【請求項２】
金属外環と、この金属外環の外周端部を延伸させて設けたフランジ部と、金属外環の貫通孔に挿通したリードと、貫通孔を封止して前記金属外環と前記リードとを気密封着した封止ガラスとを備え、前記金属外環は、前記貫通孔の開口全周を囲む露出面と、前記封止ガラスの封着面とにガラス焼成膜を設け、さらに前記金属外環のフランジ裏面の露出表面に前記ガラス焼成膜を設けてあり、前記ガラス焼成膜を施した前記金属外環や前記リードの下地表面を予めひだ状に加工して沿面距離をさらに拡張したことを特徴とする琺瑯被覆付き気密端子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気・電子装置に用いられる絶縁被覆付き気密端子に関し、特に金属外環の絶縁被覆としてガラス焼成膜を施した気密端子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
気密端子は、金属外環とこれに挿通したリードとを絶縁材で気密封着したもので、気密容器内に収容された電気機器や素子に電流を供給したり、電気機器や素子から信号を外部に導出したりする配線用の端子であり、ハーメチックシールともいう。特に金属外環とリードを絶縁ガラスで封着するＧＴＭＳ（Ｇｌａｓｓ−ｔｏ−Ｍｅｔａｌ−Ｓｅａｌ）タイプの気密端子は、例えば、エアコンや冷蔵庫のコンプレッサー等に使用され、金属外環と複数のリードピンおよびガラスで構成されている。ガラスは主にソーダバリウムガラスなどが用いられ、高気密、高耐圧、また高電気絶縁特性を有する。以下に背景技術の説明のため、冷凍機などのコンプレッサーに適用される気密端子を例示するが、本発明はコンプレッサー用の気密端子に限定されない。
【０００３】
気密端子の耐電圧は、金属外環とリードとの間に敷設された絶縁材表面の沿面距離によって左右される。特に高い耐電圧が要求される製品は、金属外環とリードとの間の沿面距離を大きくして耐電圧が高くなるように設計することがある。例えば、特許文献１に記載されるように、金属外環のリード貫通孔から円錐状にガラスを突設したり、該リードにセラミック・スリーブを挿通させ、封止ガラスから碍管端をさらに突出させたり、あるいは特許文献２に記載されるように、封止パッケージの内方リードにセラミック・スリーブを装着させ、さらに金属外環の天板面と外方リードの一部をエポキシ樹脂やシリコーンゴムなどで被覆して出来るだけ沿面距離を大きくする構成が採られている。この他にも特許文献３に記載されるように、漏斗形の絶縁スリーブを金属外環とリードとの間に装着した気密端子がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−００８５７４号公報
【特許文献２】特開昭５７−０２７５８２号公報
【特許文献３】特開平０７−３２６４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の気密端子は、リードにセラミック・スリーブを被せる、あるいは気密端子を組み立てた後に、金属外環とリードの上部にシリコーンゴムなどを成形被覆することで、金属外環とリードとの間の沿面距離を大きくして耐高電圧特性を確保していた。これら従来型の気密端子では、リード毎にセラミック製スリーブを挿着したり、リード封着後シリコーンゴムなどの型成形が必要であったり、必ずしも経済的に効率がよい構成ではなかった。特にシリコーンゴムやエポキシ樹脂などの有機系高分子材料で表面被覆した気密端子は、耐熱性の低さが問題となることがあった。
【０００６】
また、従来の気密端子は、金属外環とリードを封止ガラス材によって絶縁封着する封着工程で、溶融した封止ガラス材が所定封着面の一部でも濡れない箇所が発生すると、製品外観上の理由のほか、特に著しい場合は所定の沿面距離が確保できなくなるため、不濡れや流れ不良として廃棄せざるを得なかった。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解消するため提案するものであり、より経済的に耐高電圧特性を有する気密端子を実現し、併せて従来構成に起因する耐熱性や封着ガラス濡れ性などの諸問題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、金属外環と、この金属外環に設けた貫通孔に挿通した貫通リードと、このリードと金属外環とを気密に封着した封止ガラスとを備え、金属外環は、少なくとも貫通孔の開口全周を囲む露出面と、封止ガラスの封着面とにガラス焼成膜（琺瑯）を設けたことを特徴とする琺瑯被覆付き気密端子が提供される。金属外環の露出面に設けるガラス焼成膜は、この気密端子を筐体容器等に取り付ける際の溶接代を除く所望の表面を被覆する。封止ガラスの封着面に設けるガラス焼成膜は、封止ガラスが充填される貫通孔内周壁の径円周を途切れなく周回被覆してあれば、貫通孔内周壁の全面を被覆するか、あるいは開口端に接する片端周壁面または両端周壁面のみを部分被覆するか、何れかの被覆方式を選択できる。また、本発明の琺瑯被覆付き気密端子のリードは、必要に応じて琺瑯が金属外環の端面からリードの軸方向に突出するように、リードの周壁面にガラス焼成膜を設けてもよい。ガラス焼成膜は、封止ガラスと化学組成、分相、結晶化度などの性状が異なるガラス材またはセラミック粉末などの封止ガラスと異なる耐熱絶縁材をフィラーとして含有したガラス材を用いてもよい。これら封止ガラスと性状が異なるガラス焼成膜（例えば、結晶化ガラスやセラミックフィラーを含むことで強靭化したガラス材からなる琺瑯被膜）を金属外環の表面と封着孔の内面とに設けることで、封止ガラスに発生したクラックの進行を琺瑯被膜で拒止できる。封止ガラスのクラックは、熱応力が集中し易い封着孔の開口部に発生する。このため、封止ガラスの封着面に設けるガラス焼成膜は、少なくとも封着孔開口端に接する片端周壁面または両端周壁面を部分被覆し、開口端の内径円周を途切れなく周回被覆してあればよい。
【０００９】
本発明の第２の観点によれば、前記ガラス焼成膜は、少なくともこのガラス焼成膜を施す金属基材よりも熱膨張係数（α）が小さいガラス材を用いてガラス焼成膜を強化ガラスとしたことを特徴とする琺瑯被覆付き気密端子が提供される。本発明のガラス焼成膜は、それを施す金属基材よりもαが小さいガラス材を用いる。該ガラス材を金属基材に融着するときに熱せられた金属基材は、冷却される際に収縮するので、ガラス焼成膜に強い圧縮応力を与えてガラス被膜を強化する。ガラス焼成膜を施す金属基材には、溶接代を除く金属外環の表面およびリードの周壁面の２つがある。金属外環に施すガラス焼成膜は金属外環よりもαが小さいガラス材を用い、リードに施すガラス焼成膜はリードよりもαが小さいガラス材を用いる。そして、各部のαの関係を、大きい順にα金属外環＞α金属外環琺瑯＞＞α封止ガラス≒αリード＞αリード琺瑯となるように構成すれば、金属基材の冷却に伴う収縮を利用して、皮膜状のガラス焼成膜に強い圧縮応力を与えて、このガラス焼成膜を強化することができる。このようにして強化されたガラス焼成膜は、非常に強靭な強化ガラスとなるのでヒビ割れたり、剥離したりし難くなる。
【００１０】
第３の観点によれば、本発明の琺瑯被覆付き気密端子は、金属外環の溶接代を除いた所望面にガラスを塗布するガラスコーティング工程、ガラスコーティングを施した金属外環を加熱炉に通してガラス焼成膜を金属外環に形成させる焼成工程、ガラス焼成膜を有する金属外環と、この金属外環に設けた貫通孔に挿通したリードと、このリードと金属外環とを封着する絶縁ガラスのタブレットとを組み合わせて封着治具にセットする部品振込工程、封着治具にセットした各部品を加熱炉に通してリードと金属外環とを絶縁ガラスによって封着するガラス封着工程により組み立てたことを特徴とする。
【００１１】
さらに第４の観点によれば、本発明の琺瑯被覆付き気密端子は、金属外環の溶接代を除いた所望面およびリード周壁の所望面にガラスを塗布するガラスコーティング工程、ガラスコーティングを施した金属外環およびリードを加熱炉に通してガラス焼成膜を金属外環およびリードに形成させる焼成工程、ガラス焼成膜を有する金属外環と、この金属外環に設けた貫通孔に挿通したガラス焼成膜を有するリードと、このリードと金属外環とを封着する絶縁ガラスのタブレットとを組み合わせて封着治具にセットする部品振込工程、封着治具にセットした各部品を加熱炉に通してリードと金属外環とを絶縁ガラスによって封着するガラス封着工程により組み立てたことを特徴とする。
【００１２】
前述したガラスコーティング工程におけるガラスのスリップ（湿式スラリー）またはフリット粉末（乾式粉体）の塗布方法は、金属外環およびリードにガラス粒子をコーティングできればよく、特に塗布方法は限定されない。例えば、ディツピング、掛け流し、スプレー、静電スプレー、電着法、粉末ふるい掛けなどの方法が利用できる。焼成工程におけるガラス焼成温度は、絶縁ガラスを封着するガラス封着工程より低温で行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の琺瑯被覆付き気密端子の金属外環は、封止ガラスが融着される封着面を予めガラス焼成膜で下地処理してあるので、封着工程で溶融した封止ガラス材の封着面への濡れ性、親和性を著しく向上させ不濡れや流れ不良を改善する。金属外環およびリードの所望表面をガラス焼成膜で絶縁被覆するので、金属外環とリードを樹脂またはゴム材などで追加施工する必要が無くなる。耐熱性が劣る樹脂またはゴム材などを使用しないので気密端子の耐熱性が向上する。
【００１４】
封止ガラスと化学組成、分相、結晶化度などの性状が異なるガラス焼成膜またはセラミック粉末などの封止ガラスと異なる耐熱絶縁材をフィラーとして含有したガラス焼成膜を、金属外環の表面と封着孔の内面とに設けることで、封止ガラスに発生したクラックの進行を、封止ガラスと性状が異なる琺瑯被膜で拒止する。また、従来は沿面距離を大きく取るため金属外環の端面からリードの軸方向に封着ガラスを突出させて厚く盛り付けていたが、これを薄膜の琺瑯とするのでガラス被覆の耐熱衝撃性が向上し、よりいっそう開口部周辺のガラスクラックの発生を抑制できる。しかも、金属外環の露出面はガラス焼成膜で被覆してあるので、極めて滑らかなガラス表面を有し異物の付着を防いで耐トラッキング性、耐高電圧特性が向上する。
【００１５】
本発明の琺瑯被覆付き気密端子は、金属材とガラス材のαを、α金属外環＞α金属外環琺瑯＞＞α封止ガラス≒αリード＞αリード琺瑯に傾斜配置することで、ガラス焼成膜を強化して被覆のヒビ割れや剥離を防止する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る琺瑯被覆付き気密端子１０を示し、（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面図および（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断した部分断面図を示す。
【図２】本発明に係る琺瑯被覆付き気密端子２０を示し、（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面図および（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断した部分断面図を、（ｃ）は下面図を示す。
【図３】本発明に係る琺瑯被覆付き気密端子３０を示し、（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面図および（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断した部分断面図を、（ｃ）は下面図を示す。
【図４】本発明に係る琺瑯被覆付き気密端子の工程フロー図４０を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の気密端子について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
本発明に係る琺瑯引き気密端子１０は、図１に示すように鉄または鉄合金の金属外環１１と、金属外環１１に設けた貫通孔に挿通したリード１２と、貫通孔を封止して金属外環１１とリード１２とを気密封着した封止ガラス１３とを備え、金属外環１１は、少なくとも貫通孔の開口全周を囲む露出面１４−１と、封止ガラスの封着面１４−２とにガラス焼成膜１４を設けたことを特徴とする。金属外環１１は、貫通孔内の封着面１４−２から貫通孔外の露出面１４−１にかけてガラス焼成膜１４で一様に被覆し、リード１２は、琺瑯が金属外環１１の貫通孔内から上下軸方向にかけて突出するようにガラス焼成膜１４を設け、金属外環１１とリード１２とを封止ガラス１３で封着する。
【００１９】
図１の例では、ガラス焼成膜１４は金属外環１１とリード１２の上下の露出面に設けているが、金属外環１１またはリード１２の表面に露出させるガラス焼成膜１４−１は、金属外環１１の上下何れか片面だけに施してもよい。封止ガラスのクラックは、熱応力が集中し易い封着孔の開口部に発生する。従って、封止ガラスの封着面１４−２に設けるガラス焼成膜１４は、少なくとも封着孔開口端に接する片端周壁面または両端周壁面を部分被覆し、開口端の内径円周を途切れなく周回被覆してあればよい。
【００２０】
本発明に係る琺瑯引き気密端子２０は、図２に示すように複数の貫通孔を有し周壁にフランジを設けた鉄または鉄合金の金属外環２１と、金属外環２１の貫通孔に挿通した複数のリード２２と、貫通孔を封止して金属外環２１とリード２２とを気密封着した封止ガラス２３とを備え、金属外環２１は、貫通孔の開口全周を囲む露出面２４−１と、封止ガラス２３の封着面２４−２とにガラス焼成膜２４を設けたことを特徴とする。封止ガラス２３の封着面２４−２に設けたガラス焼成膜２４は、貫通孔内周壁の上端部を途切れなく周回被覆してある。貫通孔の封着面２４−２は、貫通孔に設けた座繰り部または面取り部の径内周壁を含む。
【００２１】
図示しないが、必要なら琺瑯引き気密端子２０を更に変形して、リード２２の周壁面に、図１の如く琺瑯が金属外環２１の貫通孔内から上下軸方向にかけて突出するようにガラス焼成膜２４を設けてもよい。また、ガラス焼成膜２４を施す金属外環２１やリード２２の下地表面を予めひだ状に加工して沿面距離を拡張してもよい。図２の例では、金属外環２１の上板面のみを露出面としてガラス焼成膜２４を設けているが、この気密端子を密閉容器等に取り付ける際の溶接代とリード２２の電極接続部を除く表面全体を露出面としてガラス焼成膜２４を施してもよい。上述の封止ガラスとガラス焼成膜（琺瑯）は、ガラス材の組成または種類が互いに異なった構成とするのが望ましい。
【００２２】
本発明に係る琺瑯引き気密端子３０は、図３に示すように複数の貫通孔を有し周壁にフランジを設けた鉄または鉄合金の金属外環３１と、金属外環３１の貫通孔に挿通した複数のリード３２と、貫通孔を封止して金属外環３１とリード３２とを気密封着した封止ガラス３３とを備え、金属外環３１は、貫通孔の開口全周を囲む露出面３４−１と、封止ガラス３３の封着面３４−２とにガラス焼成膜３４を設け、さらに金属外環３１のフランジ裏面にガラス焼成膜３４を設けたことを特徴とする。封止ガラス３３の封着面３４−２に設けたガラス焼成膜３４は、貫通孔内周壁の上端部を途切れなく周回被覆してある。貫通孔の封着面３４−２は、貫通孔に設けた座繰り部または面取り部の径内周壁を含む。フランジ裏面に設けたガラス焼成膜３４は、封止容器内側のリード３２と金属外環３１との間に付着する導電性屑等に起因したトラッキングを防止する。ガラス焼成膜３４を金属外環３１の表面に設けたことにより沿面距離が大きく取れるのでリード軸方向にガラスを這い上がらせたりする必要が無い。従って琺瑯引き気密端子３０の封止ガラス３３は、リード軸方向の高さが金属外環３１の板面を越えないように貫通孔に充填して封着すれば良い。リード軸方向にガラス上りを設けない分、リード長を短くできる。さらに該リードの両端部は必要に応じて配線コードを接続するタブ（端子板）を設ける。琺瑯引き気密端子３０は、短リード化によりリード部の電気抵抗を低減して、大電流への対応を容易とし、通電発熱を抑制してガラス溶融抜けを防ぐ効果がある。
【００２３】
本発明に係る琺瑯引き気密端子のガラス焼成膜は、少なくともこのガラス焼成膜を施す金属基材よりも熱膨張係数（α）が小さいガラス材を用いてガラス焼成膜を強化ガラスにできる。すなわちガラス焼成膜は、それを施す金属基材よりもαが小さいガラス材を用い、該ガラス材の融着時における金属基材の収縮を利用して、ガラス焼成膜に強い圧縮応力を与えてガラス被膜を強化する。このガラス焼成膜は、特に溶接代を除く金属外環の表面およびリードの周壁面に施すとよい。金属外環に施すガラス焼成膜は、金属外環よりもαが小さいガラス材を用い、リードに施すガラス焼成膜はリードよりもαが小さいガラス材を用いる。そして、各部のαの関係を、大きい順にα金属外環＞α金属外環琺瑯＞＞α封止ガラス≒αリード＞αリード琺瑯となるように構成すれば、金属基材の冷却に伴う収縮を利用して、皮膜状のガラス材に強い圧縮応力を与えガラスを強化できる。該ガラス焼成膜は、非常に強靭な強化ガラスに変化しヒビ割れや剥離を防止する。
【００２４】
本発明の琺瑯被覆付き気密端子１０は、図４の工程フロー図４０に示すように、金属外環の溶接代を除く表面およびタブ等電気接属部を除くリード周壁面にガラス・フリットを塗布する湿式または乾式のガラスコーティング工程４１、ガラスフリット・コーティングを施した金属外環およびリードを絶縁ガラスの軟化点未満の温度に調整した加熱炉に通してガラス焼成膜を金属外環およびリードに形成させる焼成工程４２、ガラス焼成膜を有する金属外環と、この金属外環に設けた貫通孔に挿通したガラス焼成膜を有するリードと、このリードと金属外環とを封着する絶縁ガラスのタブレットとを組み合わせて封着治具にセットする部品振込工程４３、封着治具にセットした各部品を絶縁ガラスの軟化点以上の温度に調整した加熱炉に通してリードと金属外環とを絶縁ガラスによって封着するガラス封着工程４４により組み立てる。
【００２５】
さらに、本発明の琺瑯被覆付き気密端子２０または琺瑯被覆付き気密端子３０は、図４の工程フロー図４０に示すように、金属外環の溶接代を除く表面にガラス・フリットを塗布する湿式または乾式のガラスコーティング工程４１、ガラスフリット・コーティングを施した金属外環を絶縁ガラスの軟化点未満の温度に調整した加熱炉に通してガラス焼成膜を金属外環に形成させる焼成工程４２、ガラス焼成膜を有する金属外環と、この金属外環に設けた貫通孔に挿通したリードと、このリードと金属外環とを封着する絶縁ガラスのタブレットとを組み合わせて封着治具にセットする部品振込工程４３、封着治具にセットした各部品を絶縁ガラスの軟化点以上の温度に調整した加熱炉に通して前記リードと前記金属外環とを前記絶縁ガラスによって封着するガラス封着工程４４により組み立てる。
【００２６】
ガラスコーティング工程４１におけるガラス・フリットの塗布方法には、ガラス・スリップ（スラリー状フリット）をスプレーする方法またはフリットをふるい掛けする方法が好適に利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は密閉容器内の配線に用いる気密端子、各種電力用設備、二次電池などを含む電源装置に用いる気密端子に適用でき、特に高電圧・高電流に対して耐久性が要求される高出力用の気密端子に利用できる。
【符号の説明】
【００２８】
１０，２０，３０・・・琺瑯引き気密端子、
１１，２１，３１・・・金属外環、
１２，２２，３２・・・リード、
１３，２３，３３・・・封止ガラス、
１４−１，２４−１，３４−１・・・露出面、
１４−２，２４−２，３４−２・・・封着面、
１４，２４，３４・・・ガラス焼成膜、
４０・・・琺瑯被覆付き気密端子の工程フロー図、
４１・・・ガラスコーティング工程、
４２・・・焼成工程、
４３・・・部品振込工程、
４４・・・ガラス封着工程。
【図１】
0006663154.tif 000002
【図２】
0006663154.tif 000003
【図３】
0006663154.tif 000004
【図４】
0006663154.tif 000005