アルミナセラミックスの௷஢鋳被覆配線
田尻桂介1,A)、壁ૌ善三གྷB)、中村止C)、山中泰宏C)、金正倫‫ڐ‬D)、斎藤芳男E)A)
中菱エンジニアリング㈱ 実験総括൉
〒455-8515 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱重工業㈱名古屋航空宇宙製作所内B)
三菱重工業㈱ 名古屋航空宇宙システム製作所〒455-8515 愛知県名古屋市港区大江町10番地
C)
旭金属工業㈱〒503-01 岐ു県安八郡安八町牧字新ସ田4851-4
D)
日本原子力研究所 大強度ຨ子加速器施০開発センター〒319-1195 茨城県జ珂郡東海村白方2-4E)‫ݗ‬エネルギー加速器研究機構〒305-0801 茨城県つくば市大穂1-1

概要‫ݗ‬融点金属法で൉分的にメタライズしたアルミナセラミックスに௷஢鋳を施し、メタライズ൉を௷஢析物で被覆したRFシールド配線を形成させた。஢鋳法としては஢析物の஢気伝導度が‫ݗ‬いPR௷஢鋳[1] [2]を用いた。また、これらの被覆配線間を繋ぐ架橋配線についても開発し、日本原子力研究所が建০する大強度ຨ子加速器の3GeVシンクロトロン用真空ダクトに適用した。

１．はじめに日本原子力研究所の大強度ຨ子加速器‫ڐ‬画で建০中の3GeVシンクロトロン用真空ダクトはアルミナセラミックスで製作される。このダクトを௷஢鋳でストライプ状に被覆できれば、ISISのステンレスワイヤ・ダクト内組込方式に替わる、嵩張らずに、メンテナンスフリーなRFシールド配線をダクト外面に形成できる。そこで著者等はろう付け前処理として知られる‫ݗ‬融点金属法で形成させたメタライジング層を下地とする௷஢鋳被覆配線の開発に取り組んだ。
また、これらの配線間を繋ぐ架橋配線についても併せて開発した。

メタライジング
ニッケル保‫܅‬めっき
熱処理
ニッケルストライクめっき
ো化௷ストライクめっき
ো化௷めっき௷஢鋳
図１：被覆配線の形成プロセス１に示す。
メタライジング後のニッケル保‫܅‬めっきに対してアルミナセラミックス上に௷஢鋳で配線するには、は、下地めっきとして機能させるために、ろう付けセラミックスの被配線൉に導஢性の中間層を形成さの場合よりも‫ݗ‬い品ࡐが要求される。即ち、ニッケせる必要がある。著者等はこの中間層としてろう付
ルめっきは欠陥が無く、厚さが 2 ~ 3μm で、均一け前のメタライジング処理として行われている‫ݗ‬融にメタライジング層を覆っていなければならない。
点金属法(Mo-Mn 法)を用いた。この‫ݗ‬融点金属法は
このニッケルめっきは熱処理によりメタライジング
1950 年頃に真空管のガラス封止用に開発された技術層としっかり密着する。ো化௷めっきは௷஢鋳の密である。 [3]メタライズ層の表面は金属モリブデンで着性を良くするための下地めっきとしての役割を果覆われているので導஢性を有している。アルミナセたすとともに、஢鋳工程で用いる処理液からメタララミックス上の௷஢鋳被覆配線の形成プロセスを図
イジング層を保‫܅‬する。

２ ． ®¥¬¥の ௷ ஢ 鋳 被 覆 配 線

1E-mail: k-tajiri@churyo.co.jp

した。
஢鋳௷

3.1†°±法を応用した架橋஢鋳20μm

ো化௷めっき本方法にて製作した小型ダクトモデルの架橋൉外観を図４に示す。本法では一旦約0.5mmの厚さまでメタライジング層ストライプ൉配線を形成させておき、この配線間のアルミナ窪みにワックスを充填する。この後、金属粉を擦りセラミックス込む導஢処理を施し、再びストライプ൉ともども約
図２：アルミナ母材上の௷஢鋳断面0.5mm஢鋳する。最後にワックスを除去すると、架橋൉を有する所期のシールド配線が完成する。前述
図２にアルミナ小片上に形成させた௷஢鋳の断面観の様に、本法は被覆配線൉に目標厚みの半分程度ま察像を示す。12~15É !m 程度のメタライジング層、で஢鋳したうえで架橋஢鋳を行い、架橋൉のみなら数É !m のニッケルめっき、並びに約20É !mのো化௷
ず被覆配線全体に残りの厚みの஢鋳層を形成させる
めっきが௷஢鋳とアルミナ母材との間に観察される。 ので、配線は架橋൉で段差を生じない。
このࠟ験片の密着強度を調べたところ4㎏/mm2前後であった。図３に被覆配線を施したダクトモデル(ସさ１ｍ)の外観を示す。
ニッケルめっき

図３：被覆配線を施した1mダクトモデル

３ ． 被 覆 配 線 間 の 接 続 (架 橋 配 線 )ସいアルミナ管は入手し難いので、ダクトは複数のアルミナ管(単位ダクト)をろう付け接合して製作される。また、ダクトの両端には金属製フランジがろう付けで取り付けてある。従ってRFシールド配線はストライプ状の被覆配線とこれらを繋ぐ配線から構成されるが、この接続用配線は被覆配線を形成させた後、単位ダクト間のろう付け൉に接触しない様に架橋して形成させる必要がある。(架橋配線)
架橋配線の形成方法としては、ロストワックス法を応用した「架橋஢鋳」と金属細線を஢鋳で固着する「஢鋳接合」とをࠟみた。何れもろう付けや半田付けとは異なって೪加熱プロセスであり、ダクト本体やダクト本体と被覆配線との界面を傷める心配がない.前者ではストライプ൉と同じ幅、同じ‫ݗ‬さの見映えの良い架橋配線が得られるが、൉品サイズが大きくなるにつれて作業性が悪くなる。後者では、形成される架橋配線は前者に比し見映えは落ちるが、簡便で作業性が良く、架橋配線の中にダクトに必要なコンデンサーを容易に組み入れることが出来るという大きな利点がある。実機ダクトには後者を採用

図４：小型ダクトモデルの架橋஢鋳外観

3.2†金属細線を஢鋳で固着させる஢鋳接合
この方法は被覆配線完了後、被覆配線間に金属細線を渡し、その端൉を௷஢鋳で固着・接合させるものである。即ち、金属細線を包み込んで被覆配線と一体化させる様に௷஢鋳層を形成させる。஢析物がこの様に成ସする様子は接合൉断面の金属組織観察で確認することができる。

図７：²³² 組み込み¡´の架橋配線外観

４．むすび

図５：஢鋳接合൉断面
図５はこれを示したもので、予めো化௷めっきを施した直径 0.5mm のピアノ線を௷板に஢鋳接合したものの観察像である。ピアノ線と௷板の双方から成ସしてきた針状の஢鋳層がぶつかり合って境界を形成しているのが分かる。
本方法で製作した架橋配線の外観を図６、並びに図７に示す。図６は金属細線(予めো化௷めっきを施した直径 0.3mm の SUS316 線)を接合すると同時に接合൉以外でも同細線を௷஢鋳で被覆して架橋൉の通஢容量を増加させたもので、単位ダクト間の接続に用いられる。一方図７は金属細線(直径 0.5mm の௷線)の接合のみを行い、その後同細線内にコンデンサーを組み込んだものである。これはダクトとフランジとの間の接続に用いられ、渦஢流を遮断する機能を有する。

図６：௷஢鋳被覆タイプの架橋配線外観

アルミナセラミックスの௷஢鋳被覆配線がメタライジング技術の応用により可能となった。また、被覆配線間を繋ぐ架橋配線も௷஢鋳技術を応用して形成できた。これらの技術により、世界で初めての『௷஢鋳シールド配線を有するセラミックスダクト』が実現できた。本技術はシンクロトロン用ダク
トのみならず、ステアリングコイル等の磁石製品や各種モニター等、絶縁物（セラミックス、フェライト、プラスチック）の上に複ߙな配線（特に஢力配線）が必要なリニアック周辺機器への広範囲な適用が考えられる。

参考文献[1]田 尻 桂 介 、 壁 ૌ 善 三 གྷ 、 斎 藤 芳 男 ： 真 空 、 Vol.44,
No9(2001)[2] K. Tajiri and T. Imamura： Meeting Abstract, Seattle, 99-1,(The Electrochemical Soc. 1999)[3] H.Ｊ .Nolte et al.： Tele Vision Engineering, (1950)