(57)【要約】【課題】ロウ付けの接合強度を高く確保することができるセラミックと金属のロウ付構造を提供する。【解決手段】セラミック部材１と金属部材２との間に４２アロイ又はコバールのような鉄−ニッケル合金からなる接合用金属３を配置し、接合用金属３を介してセラミック部材１と金属部材２とをロウ付けする。この際に、接合用金属３で形成した筒状の接合筒１２及び金属製のドーナツ状接合板１３を用い、金属部材２と接合筒１２、接合筒１２と接合板１３、接合板１３とセラミック部材１をそれぞれロウ材４で溶着する。そして、接合板１３として外周端部ほど厚みが薄くなるように形成したものを用いる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック部材と金属部材との間に４２アロイ又はコバールのような鉄−ニッケル合金からなる接合用金属を配置し、接合用金属を介してセラミック部材と金属部材とをロウ付けするにあたって、接合用金属で形成した筒状の接合筒及び金属製のドーナツ状接合板を用い、金属部材と接合筒、接合筒と接合板、接合板とセラミック部材をそれぞれロウ材で溶着すると共に、接合板として外周端部ほど厚みが薄くなるように形成したものを用いて成ることを特徴とするセラミックと金属のロウ付け構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック部材と金属部材とをロウ材でロウ付け接合する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リレーや電磁開閉器などの封止接点装置において、セラミック製の封止容器に金属製の固定端子をロウ付けすることによって、封止容器に固定端子を気密接合することが行なわれている（例えば特許文献１、特許文献２等参照）。
【０００３】
このようにセラミック製の封止容器に金属製の固定端子をロウ付けする場合、固定端子を形成している銅系などの金属と封止容器を形成しているセラミックとは、熱膨張率が大きく異なる。従って、ロウ材を加熱溶融してロウ付けを行なった後、冷却する際のセラミックと金属の寸法変化の差による応力がロウ付け部分に作用し、ロウ付けの接合強度が低下するおそれがある。
【０００４】
そこで、セラミック部材と金属部材とをロウ付けする場合、セラミック部材と金属部材の間の熱膨張率を有する４２アロイ（Ｆｅ５８％、Ｎｉ４２％）やコバール（Ｆｅ５４％、Ｎｉ２９％、Ｃｏ１７％）のような鉄−ニッケル合金からなる接合用金属を用い、この接合用金属をセラミック部材と金属部材との間に配置して、接合用金属を介してセラミック部材と金属部材をロウ付け接合することによって、寸法変化による応力の作用を小さくし、ロウ付けの接合強度が低下することを防ぐことが行なわれている（例えば特許文献２、特許文献３等参照）。
【０００５】
図５は、封止接点装置において、セラミック部材１からなる封止容器１０に銅系などの金属部材２からなる固定端子１１をロウ付けするにあたって、封止容器１０と固定端子１１の間に、４２アロイやコバールのような鉄−ニッケル合金の接合用金属３からなる接合筒１２を配置し、封止容器１０と固定端子１１を接合筒１２を介してロウ付けするようにした例を示すものである。すなわち、図５（ａ）に示すように、固定端子１１の先部の外周に張り出して設けた鍔部１１ａと封止容器１０との間において、固定端子１１の外周に接合筒１２を配置すると共に、接合筒１２と封止容器１０との間及び接合筒１２と鍔部１１ａとの間において、固定端子１１の外周にそれぞれリング状のロウ材４，４を配置する。そして封止容器１０に形成した貫通孔１０ａに固定端子１１の基部を差し込むと共に、ロウ材４，４を加熱して溶融させ、ロウ材４を流動させることによって、図５（ｂ）に示すように、接合筒１２の外面から封止容器１０の外面にかけてロウ材４のフィレット４ａを形成させて溶着すると共に、接合筒１２の外面から固定端子１１の鍔部１１ａの外面にかけてロウ材４のフィレット４ａを形成させて溶着し、接合筒１２を介して封止容器１０と固定端子１１をロウ付けすることができるものである。
【０００６】
この場合、接合筒１２はその端面の狭い面積で封止容器１０や固定端子１１に線状に接しているだけである。そして金属部材２からなる固定端子１１と接合筒１２とは金属同士であるので、この両者間の接合強度には問題は生じないが、セラミック部材１からなる封止容器１０と接合筒１２とは異種材料であるので、封止容器１０に対する接合筒１２の接合強度に問題が生じるおそれがある。
【０００７】
そこで図６のように、接合用金属３からなる接合筒１２の他に、接合用金属３その他の金属でドーナツ状に形成した接合板１３を用てロウ付けを行なうことが検討されている。すなわち、図６（ａ）に示すように、接合筒１２と封止容器１０との間に、両側にロウ材４，４を重ねた接合板１３を配置し、そして各ロウ材４を加熱して溶融させることによって、図６（ｂ）に示すように、接合筒１２と封止容器１０の間にロウ材４のフィレット４ａを形成させて溶着し、また接合筒１２と接合板１３の間にロウ材４のフィレット４ａを形成させて溶着すると共に、接合板１３を封止容器１０との間に挟まれるロウ材４によって溶着するようにしてある。このものでは、接合筒１２と接合板１３とは接合筒１２の端面の狭い面積で線状に接しているだけであるが、接合筒１２と接合板１３は金属同士であるので高い強度で接合させることができ、また接合板１３と封止容器１０とは金属とセラミックの異種材料であるが、接合板１３は封止容器１０に面状に接しており、封止容器１０に対して接合板１３を高い強度で接合させることができる。このようにして、接合筒１２と接合板１３を介して、封止容器１０と固定端子１１を高い接合強度で接合することができるのである。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１６２６７６号公報
【特許文献２】
特開平９−６９３２９号公報
【特許文献３】
特開平１１−２７８９５１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように接合用金属３からなる接合筒１２と金属製の接合板１３を用いて、封止容器１０と固定端子１１のロウ付け接合を行なうにあたって、接合板１３は板状であるために、温度変化に応じてその板面方向に伸び縮みが発生し易い。そして接合板１３を封止容器１０を構成するセラミック部材１の熱膨張率に近い接合用金属３で形成しても、ロウ付け時の加熱・冷却によって接合板１３が板面方向に発生する伸縮は、封止容器１０の伸縮よりもかなり大きなものになる。このため、接合板１３と封止容器１０の伸縮の差による応力が、接合板１３と封止容器１０の間のロウ材４に作用し、ロウ材４に作用する残留応力で接合強度が低下するおそれがあるという問題を有するものであった。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ロウ付けの接合強度を高く確保することができるセラミックと金属のロウ付構造を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るセラミックと金属のロウ付構造は、セラミック部材１と金属部材２との間に４２アロイ又はコバールのような鉄−ニッケル合金からなる接合用金属３を配置し、接合用金属３を介してセラミック部材１と金属部材２とをロウ付けするにあたって、接合用金属３で形成した筒状の接合筒１２及び金属製のドーナツ状接合板１３を用い、金属部材２と接合筒１２、接合筒１２と接合板１３、接合板１３とセラミック部材１をそれぞれロウ材４で溶着すると共に、接合板１３として外周端部ほど厚みが薄くなるように形成したものを用いて成ることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
セラミック部材１と金属部材２とを接合用金属３を介してロウ材４でロウ付けする実施の形態を、リレーや電磁開閉器などの封止接点装置について説明する。図４は封止接点装置の一例を示すものであり、セラミック部材１からなる封止容器１０と、封止容器１０にロウ付けにより気密接合される金属部材２からなる固定端子１１と、固定端子１１に設けた固定接点１４に接離する可動接点１５を設けた可動接触子１６と、固定接点１４に可動接点１５が接離するよう可動する可動鉄芯１７が底部側に収納される有底筒部１８と、有底筒部１８に気密接合される金属材料製の第１の接合部材１９と、水素又は水素を主体とするガスあるいは電気絶縁性ガスが気密封止されるよう封止容器１０及び第１の接合部材１９に気密接合されることによって固定接点１４及び可動接点１５並びに可動鉄芯１７を収容するための気密空間を形成する金属材料製の第２の接合部材２０と、可動接触子１６と可動鉄芯１７を連結する可動軸２１と、接点開離方向へ可動鉄芯１７を付勢する復帰ばね２２と、接点当接方向へ可動接触子１６を付勢する接圧ばね２３と、可動鉄芯１７を駆動するよう励磁されるコイルブロック２４とを備えて形成されるものである。図４において２５は固定鉄芯、２６はヨーク、２７は上記の各部材が収容されるハウジングである。図４の実施の形態では、固定端子１１としてねじ２８が螺着される態様のものを用いているが、固定端子１１としてはこの他に種々の態様のものを用いることができるものである。
【００１４】
図１は、上記のような封止接点装置において、セラミック部材１からなる封止容器１０に銅系などの金属部材２からなる固定端子１１を、接合筒１２及び接合板１３を介してロウ付けして接合する実施の形態の一例を示すものである。接合筒１２は４２アロイやコバールのような鉄−ニッケル合金の接合用金属３から形成されるものである。この接合用金属３の鉄−ニッケル合金としては、熱膨張率が固定端子１１を形成する金属部材２の熱膨張率より小さいものであればよく、特に限定されないが、４２アロイやコバールは熱膨張率が特に小さく、封止容器１０を形成するセラミック部材１の熱膨張率に近いので特に好ましい。接合筒１２は図３のように円筒状に形成してある。
【００１５】
また接合板１３は４２アロイやコバールのような鉄−ニッケル合金の接合用金属３で形成することができるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、他の任意の金属、例えば残留応力を緩和するような薄い金属板を用いることもできる。そして接合板１３は内径が接合筒１２の内径より小さく、外径が接合筒１２の外径より大きいドーナツ状の円板で形成してあるが、図２に示すように、接合板１３の外周部は外側ほど厚みが薄くなって外周端縁が尖るナイフ状に形成してある。さらにロウ材４としては、従来から周知の任意の材質のものを用いることができるが、リング状に形成して使用するようにしてある。
【００１６】
そして、封止容器１０と固定端子１１とを接合筒１２を介してロウ付けするにあたっては、まず図１（ａ）に示すように、先部の外周に鍔部１１ａを張り出して設けた固定端子１１の基部に、ロウ材４、接合筒１２、ロウ材４、接合板１３、ロウ材４をこの順に被挿した状態で、封止容器１０に形成した貫通孔１０ａに固定端子１１の基部を差し込む。従って、固定端子１１の鍔部１１ａと封止容器１０の間に接合筒１２と接合板１３が配置されると共に、鍔部１１ａと接合筒１２の間、接合筒１２と接合板１３の間、接合板１３と封止容器１０の間にそれぞれロウ材４，４，４が配置される。そして各ロウ材４を加熱して溶融させ、ロウ材４を流動させることによって、図１（ｂ）に示すように、固定端子１１の鍔部１１ａから接合筒１２にかけてロウ材４のフィレット４ａを形成させて固定端子１１と接合筒１２を溶着し、接合筒１２から接合板１３にかけてロウ材４のフィレット４ａを形成させて接合筒１２と接合板１３を溶着させると共に、接合板１３と封止容器１０を両者間のロウ材４で溶着させ、接合筒１２と接合板１３を介して封止容器１０と固定端子１１をロウ材４でロウ付けして気密接合することができるものである。
【００１７】
ここで、接合板１３はドーナツ状の円板として形成してあるので、温度変化に応じてその板面方向（直径方向）に伸び縮みが発生し易く、ロウ付け時の加熱・冷却によって接合板１３の板面方向に発生する伸縮は、封止容器１０の伸縮よりも大きなものになる。このため、この接合板１３と封止容器１０の伸縮の差による応力が、接合板１３と封止容器１０の間のロウ材４に作用することになるが、接合板１３の外周部はナイフ状に厚みが薄く形成されているので、この厚みが薄い部分が変形することによって、接合板１３と封止容器１０の伸縮の差による応力が吸収され、接合板１３と封止容器１０の間のロウ材４に作用する残留応力を緩和して、このロウ材４による接合板１３と封止容器１０の接合強度が低下することを防ぐことができるものである。
【００１８】
尚、本発明について上記の実施の形態のように、封止接点装置における封止容器１０と固定端子１１のロウ付けについて説明したが、本発明はこれに限定されるものでないのはいうまでもなく、本発明はセラミックと金属のロウ付けの技術一般に適用されるものである。
【００１９】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係るセラミックと金属のロウ付け構造は、セラミック部材と金属部材との間に４２アロイ又はコバールのような鉄−ニッケル合金からなる接合用金属を配置し、接合用金属を介してセラミック部材と金属部材とをロウ付けするにあたって、接合用金属で形成した筒状の接合筒及び金属性のドーナツ状接合板を用い、金属部材と接合筒、接合筒と接合板、接合板とセラミック部材をそれぞれロウ材で溶着すると共に、接合板として外周端部ほど厚みが薄くなるように形成したものを用いるようにしたので、接合用金属からなる接合板はセラミック部材に広い面積で接して高い強度で接合させることができるものであり、接合用金属からなる接合筒と接合板を介してセラミック部材と金属部材とを高い接合強度で接合することができるものである。しかも接合板の外周部の厚みが薄い部分が変形することによって、接合板とセラミック部材の伸縮の差による応力が吸収され、接合板とセラミック部材の間のロウ材に作用する残留応力を緩和することができるものであり、接合板とセラミック部材のロウ付けの接合強度を高く確保することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ断面図である。
【図２】同上の接合板を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】同上の接合筒を示すものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図４】封止接点装置の一例を示す断面図である。
【図５】従来例を示すものであり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ断面図である。
【図６】他の従来例を示すものであり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ断面図である。
【符号の説明】
１  セラミック部材
２  金属部材
３  接合用金属
４  ロウ材
１０  封止容器
１１  固定端子
１２  接合筒
１３  接合板
【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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