(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け構造を提供する。【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、セラミック部材１と接合用金属３、金属部材２と接合用金属３をそれぞれロウ材４で溶着することによって、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。このものにおいて、セラミック部材１と金属部材２の少なくとも一方に凹部５を設け、凹部５に接合用金属３の端部を嵌め込むと共に凹部５に充填されたロウ材４でロウ付けする。接合用金属３の端部を凹部５に嵌め込むことによってロウ材４は凹部５内に充填保持される。【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、セラミック部材と接合用金属、金属部材と接合用金属をそれぞれロウ材で溶着することによって、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、セラミック部材と金属部材の少なくとも一方に凹部を設け、凹部に接合用金属の端部を嵌め込むと共に凹部に充填されたロウ材でロウ付けし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、ロウ材を加熱溶融させ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４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４（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４（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】
【特許文献１】
特開平９−２５９７２８号公報
【特許文献２】
特開平９−６９３２９号公報
【特許文献３】
特公平７−１１５９５９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにロウ材４を溶融させて流動させることによってロウ付けを行なうにあたって、ロウ材４は接合筒１２の上端位置と下端位置に配置されることになるが、この接合筒１２の上端位置と下端位置にそれぞれ配置したロウ材４のうち、接合筒１２の上端位置のロウ材４はその自重で接合筒１２の外面に沿って下方へ流れ易い。従って、図４（ｂ）にみられるように、接合筒１２と固定端子１１の鍔部１１ｂとの間に形成されるロウ材４のフィレット４ａが小さくなり、接合筒１２と固定端子１１の間の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。尚、図４（ｂ）の場合とは逆に、固定端子１１が下向きになるように上下逆にした状態でロウ付けの作業を行なうようにした場合には、接合筒１２と封止容器１０との間に形成されるロウ材４のフィレット４ａが小さくなり、接合筒１２と封止容器１０との間の接合強度が低下するものである。
【０００８】
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け構造を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【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け構造は、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、セラミック部材１と接合用金属３、金属部材２と接合用金属３をそれぞれロウ材４で溶着することによって、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、セラミック部材１と金属部材２の少なくとも一方に凹部５を設け、凹部５に接合用金属３の端部を嵌め込むと共に凹部５に充填されたロウ材４でロウ付けして成ることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
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３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３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３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。
【００１２】
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は円筒状に形成してある。またロウ材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。
【００１３】
一方、封止容器１０の外面には貫通孔１０ａを囲むように溝状の凹部５が凹設してある。この凹部５は接合筒１２の円筒形と同じ直径のリング状に形成されるものであり、凹部５の溝開口幅は接合筒１２の厚みよりも少し大きい寸法に形成してある。
【００１４】
しかして、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と接合筒１２とロウ材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が配置されると共に、接合筒１２と封止容器１０の間及び接合筒１２と鍔部１１ａの間にそれぞれロウ材４，４が配置される。このとき、接合筒１２と封止容器１０の間のロウ材４は封止容器１０の凹部５内に入れておいてもよく、このようにすればロウ材４の位置決めを行なうことができるものである。そして封止容器１０の凹部５に接合筒１２を嵌め込みながら、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１（ｂ）に示すように、接合筒１２から封止容器１０にかけてロウ材４のフィレット４ａを形成させると共に、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を形成させる。このようにして、接合筒１２と封止容器１０にロウ材４のフィレット４ａを溶着させると共に接合筒１２と固定端子１１の鍔部１１ａにロウ材４のフィレット４ａを溶着させることによって、接合筒１２を介して封止容器１０と固定端子１１をロウ付けして気密接合することができるものである。
【００１５】
ここで、上記のロウ付けの作業は、凹部５を設けた封止容器１０が接合筒１２の上側に、固定端子１１の鍔部１１ａが接合筒１２の下側になるように、上下の向きを設定した状態で行なわれるものであり、ロウ材４を溶融させると共に流動させてロウ付けを行なうにあたって、接合筒１２の上端位置と下端位置にそれぞれ配置されるロウ材４のうち、接合筒１２の上端に配置されるロウ材４は、その自重で接合筒１２の外面に沿って下方へ流れ易いが、接合筒１２の上端部を封止容器１０の凹部５に嵌め込むことによって、接合筒１２の上端位置に配置されたロウ材４は凹部５に押し込まれた状態で、図２に示すように凹部５内に充填保持されるものであり、溶融したロウ材４が接合筒１２に沿って下方へ流れてしまうことを防ぐことができるものである。従って、接合筒１２の上端のロウ材４のフィレット４ａが小さくなることを防ぐことができると共に、凹部５内のロウ材４によっても接合筒１２と封止容器１０を接合することができるものであり、接合筒１２と封止容器１０の接合強度を高く確保することができるものである。特に、セラミック部材１からなる封止容器１０と金属の接合筒１２とは材質が異なるのでロウ付けの接合強度が弱くなり易いが、このように封止容器１０に凹部５を設けて接合筒１２との接合箇所からロウ材４が流れることを防ぐことによって、接合強度が弱くなることを防ぐ効果を高く得ることができるものである。
【００１６】
尚、図１の実施の形態では、封止容器１０が接合筒１２の上側に、固定端子１１の鍔部１１ａが接合筒１２の下側になるように、固定端子１１を下向きにした姿勢でロウ付けの作業を行なうようにしたが、これとは逆に固定端子１１を上向きにした姿勢で、固定端子１１の鍔部１１ａが接合筒１２の上側に、封止容器１０が接合筒１２の下側になるようにした状態でロウ付けの作業を行なう場合には、固定端子１１の鍔部１１ａに接合筒１２の端部が嵌め込まれる凹部５が形成されるものである。さらに、凹部５は封止容器１０と固定端子１１の鍔部１１ａの両方に設けてもよい。
【００１７】
また、本発明を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、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。
【００１８】
【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、セラミック部材と接合用金属、金属部材と接合用金属をそれぞれロウ材で溶着することによって、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、セラミック部材と金属部材の少なくとも一方に凹部を設け、凹部に接合用金属の端部を嵌め込むと共に凹部に充填されたロウ材でロウ付けするようにしたので、凹部を設けた部分が接合用金属の上側に配置される状態でロウ付けの作業を行なうにあたって、接合用金属の端部を凹部に嵌め込むことによってロウ材は凹部に押し込まれた状態で凹部内に充填保持されるものであり、溶融したロウ材が自重で下方へ流れてしまうことを防ぐことができ、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】同上の一部の拡大した断面図である。
【図３】封止接点装置の一例を示す断面図である。
【図４】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
５  凹部
１０  封止容器
１１  固定端子
１２  接合筒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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