(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とのロウ付けの構造を提供する。【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。上記の接合用金属３の外面には、溶融したロウ材４の流れを規制する段差５が設けてある。上側に配置されるロウ材４が接合用金属３に沿って下方へ流れることを段差５で規制することができ、上側のロウ材４のフィレットが小さくなることを防ぐことができる。【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、接合用金属の外面に溶融したロウ材の流れを規制する段差を設け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。
【請求項２】
接合用金属の外面に突片を設けて段差を形成して成ることを特徴とする請求項１に記載のセラミックと金属のロウ付け構造。
【請求項３】
接合用金属の外面に凹部を設けて段差を形成して成ることを特徴とする請求項１に記載の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１０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１０（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１０（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
【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１０（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１０（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の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とのロウ付けの構造は、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４，４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、接合用金属３の外面に溶融したロウ材４の流れを規制する段差５を設けて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
また請求項２の発明は、請求項１において、接合用金属３の外面に突片５ａを設けて段差５を形成して成ることを特徴とするものである。
【００１１】
また請求項３の発明は、請求項１において、接合用金属３の外面に凹部５ｂを設けて段差５を形成し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９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９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９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２のように円筒状に形成してあり、その外周の中央部に全周に亘って鍔状の突片５ａが突設してある。この突片５ａによって接合筒１２の外周に段差５が形成されるものである。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。
【００１５】
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。そしてロウ材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を溶着すると共に接合筒１２と固定端子１１の鍔部１１ａにロウ材４のフィレット４ａを溶着することによって、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。
【００１６】
このようにロウ材４を溶融させると共に流動させることによっ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たロウ材４のうち、接合筒１２の上端位置に配置されたロウ材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の外面には突片５ａを突設して段差５が設けてあるので、接合筒１２の上端から接合筒１２の外面に沿って溶融したロウ材４が下方へ流れても、このロウ材４の流れは突片５ａによる段差５で堰き止められ、これ以上下方へ流れることを防ぐことができる。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ものであり、接合筒１２と封止容器１０あるいは固定端子１１との間に良好なフィレット４ａを形成して接合強度を高く確保することができるものである。ここで、図１のように固定端子１１が上向き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、接合筒１２と固定端子１１の鍔部１１ｂとの間のロウ材４が下方へ流れることを突片５ａによる段差５で堰き止め、接合筒１２と固定端子１１との間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。
【００１７】
図３は同上の実施の形態の他の一例を示すものであり、図４に示すように、接合筒１２の軸方向での一方の端部寄りの位置において突片５ａが設けてある。図３の実施例は固定端子１１が下向きになるようにした状態でロウ付けの作業を行なうようにしているが、このロウ付けの作業を行なう際の姿勢において、突片５ａが近い側の端部が上側になるように接合筒１２の向きを設定して、接合筒１２を封止容器１０と固定端子１１の鍔部１１ａの間に配置してある。このように突片５ａが近い側の端部が上側になるように接合筒１２を配置した状態で、上記と同様にしてロウ付けを行なうと、突片５ａは接合筒１２の上端に近い位置にあるので、接合筒１２の上端位置に配置したロウ材４が流れて堰き止められる距離が短くなり、ロウ材４の下方への流れをより小さくして、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より効果的に防ぐことができるものである。
【００１８】
図５は、本発明の他の実施の形態の一例を示すものである。接合筒１２は図６のように円筒状に形成してあり、その外周の中央部に全周に亘って溝状の凹部５ｂが凹設してある。この凹部５ｂによって接合筒１２の外周に段差５が形成されるものである。その他の構成は図１、図２のものと同じである。
【００１９】
そして、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にあたっては、まず図５（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。そしてロウ材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を溶着すると共に接合筒１２と固定端子１１の鍔部１１ａにロウ材４のフィレット４ａを溶着することによって、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。
【００２０】
このようにロウ材４を溶融させると共に流動させることによってロウ付けを行なうにあたって、接合筒１２の上端位置に配置したロウ材４が自重で接合筒１２の外面に沿って下方へ流れても、接合筒１２の外面には凹部５ｂを設けて段差５が形成してあるので、このロウ材４の流れの下端が凹部５ｂに入り込むと、これ以上下方へ流れなくなる。従って、接合筒１２の上端部のロウ材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ものであり、接合筒１２と封止容器１０あるいは固定端子１１との間に良好なフィレット４ａを形成して接合強度を高く確保することができるものである。ここで、図５のように固定端子１１が上向き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、接合筒１２と固定端子１１の鍔部１１ｂとの間のロウ材４が下方へ流れることを凹部５ｂによる段差５で止めることができ、接合筒１２と固定端子１１との間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。
【００２１】
図７は同上の実施の形態の他の一例を示すものであり、図８に示すように、接合筒１２の軸方向での一方の端部寄りの位置において凹部５ｂが設けてある。図７の実施例は固定端子１１が下向きになるようにした状態でロウ付けの作業を行なうようにしているが、このロウ付けの作業を行なう際の姿勢において、凹部５ｂが近い側の端部が上側になるように接合筒１２の向きを設定して、接合筒１２を封止容器１０と固定端子１１の鍔部１１ａの間に配置してある。このように凹部５ｂが近い側の端部が上側になるように接合筒１２を配置した状態で、上記と同様にしてロウ付けを行なうと、凹部５ｂは接合筒１２の上端に近い位置にあるので、接合筒１２の上端に配置したロウ材４の流れが止められる距離が短くなり、ロウ材４の下方への流れをより小さくして、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より効果的に防ぐことができるものである。
【００２２】
尚、本発明を上記の各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。
【００２３】
【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、接合用金属の外面に溶融したロウ材の流れを規制する段差を設けたので、セラミック部材と接合用金属の間のロウ材と、金属部材と接合用金属との間のロウ材のうち一方が上側に、他方が下側に配置される状態でロウ材を加熱溶融させてロウ付けを行なうにあたって、上側のロウ材が接合用金属に沿って下方へ流れることを段差で規制することができ、上側のロウ材のフィレットが小さくなることを防ぐことができるものであり、接合用金属とセラミック部材や金属部材との間に良好なフィレットを形成して、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。
【００２４】
また請求項２の発明は、請求項１において、接合用金属の外面に突片を設けて段差を形成するようにしたので、接合用金属の上側のロウ材が接合用金属に沿って下方へ流れることを突片で堰き止めることができ、ロウ材の流れを確実に規制することができるものである。
【００２５】
また請求項３の発明は、請求項１において、接合用金属の外面に凹部を設けて段差を形成するようにしたので、接合用金属の上側のロウ材が接合用金属に沿って下方へ流れてその下端が凹部に入り込むと、それ以上は流れなくなるものであり、ロウ材の流れを確実に規制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】同上の接合用金属からなる接合筒を示すものであり（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】同上の実施の形態の他の一例を示す断面図である。
【図４】同上の接合用金属からなる接合筒を示すものであり（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図５】本発明の他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６】同上の接合用金属からなる接合筒を示すものであり（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図７】同上の実施の形態の他の一例を示す断面図である。
【図８】同上の接合用金属からなる接合筒を示すものであり（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図９】封止接点装置の一例を示す断面図である。
【図１０】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  段差
５ａ  突片
５ｂ  凹部
１０  封止容器
１１  固定端子
１２  接合筒
【図１】
2004231437.tif 000003
【図２】
2004231437.tif 000004
【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】
2004231437.tif 000009
【図８】
2004231437.tif 000010
【図９】
2004231437.tif 000011
【図１０】
2004231437.tif 000012