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公開番号2024016326
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-07
出願番号2022118348
出願日2022-07-26
発明の名称セラミックス封着部品およびその製造方法
出願人株式会社東芝,東芝マテリアル株式会社
代理人個人
主分類C04B 37/02 20060101AFI20240131BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】気密特性に優れたセラミックス封着部品およびその製造方法を提供する。
【解決手段】
セラミックス部品と金属部品を活性金属ろう材で接合するセラミックス封着部品において
、金属部品の先端にあるフランジ部分の側面とセラミックス部品端面が活性金属ろう材に
より接合しており、接合したフランジ部分の反対面がセラミックスバックアップリングと
活性金属ろう材により接合している。また、フランジ部分の幅Wfがセラミックス部品の
厚さTcに占める割合であるWf/Tcは0.5以上であり、セラミックスバックアップ
リングの幅Wbがセラミックス部品の厚さTcに占める割合であるWb/Tcは0.5以
上であり、セラミックスバックアップの厚さTbが金属部品の厚さTfに占める割合であ
るTb/Tfが0.8以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
セラミックス部品と金属部品を活性金属ろう材で接合するセラミックス封着部品におい
て、金属部品の先端にあるフランジ部分の側面とセラミックス部品端面が活性金属ろう材
により接合しており、接合したフランジ部分の反対面がセラミックスバックアップリング
と活性金属ろう材により接合していることを特徴とするセラミックス封着部品。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
フランジ部分の幅Ｗｆがセラミックス部品の厚さＴｃに占める割合であるＷｆ／Ｔｃは
０．５以上であり、セラミックスバックアップリングの幅Ｗｂがセラミックス部品の厚さ
Ｔｃに占める割合であるＷｂ／Ｔｃは０．５以上であり、セラミックスバックアップの厚
さＴｂが金属部品の厚さＴｆに占める割合であるＴｂ／Ｔｆが０．８以上であることを特
徴とする請求項１に記載のセラミックス封着部品。
【請求項３】
セラミックスバックアップリングの熱膨張率αｂがセラミックス部品の熱膨張率αｃに
占める割合であるαｂ／αｃが０．７以上１．３以下であることを特徴とする請求項１お
よび請求項２のいずれか１項に記載のセラミックス封着部品。
【請求項４】
金属部品が鉄または鉄系合金、ないし銅または銅系合金であることを特徴とする請求項１
および請求項２のいずれか１項に記載のセラミックス封着部品。
【請求項５】
活性金属ろう材が、チタン、ジルコニウム、ハフニウムから選ばれる１種以上の活性金属
と、銅および銀から選ばれる１種以上のろう材金属であることを特徴とする請求項１ない
し請求項２のいずれか１項に記載のセラミックス封着部品。
【請求項６】
セラミックス部品が、アルミナであることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれ
か１項に記載のセラミックス封着部品。
【請求項７】
活性金属ろう材の厚さが、２０μｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項２
のいずれか１項に記載のセラミックス封着部品。
【請求項８】
セラミックス部品の活性金属ろう材の厚さＡｃがセラミックスバックアップリングの活性
金属ろう材の厚さＡｂに占める割合であるＡｃ／Ａｂは０．３以上３．０以下であること
を特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれか１項に記載のセラミックス封着部品。
【請求項９】
セラミックス部品と金属部品を接合するセラミックス封着部品の製造方法において、セラ
ミックス部品端面およびセラミックスバックアップリング表面に活性金属ろう材からなる
ペーストを印刷乾燥し、セラミックス部品端面に先端がセラミックス部品端面に略平行に
なるように略垂直方向に屈曲したフランジ部分がある金属部品を設置し、セラミックスバ
ックアップリングの印刷した面を金属部品のフランジ部分表面に配置し、加熱処理をする
ことにより、セラミックス部品端面に金属部品とセラミックスバックアップリングを同時
に接合することを特徴とするセラミックス封着部品の製造方法。
【請求項１０】
フランジ部分の長さＬｆがセラミックス部品の厚さＴｃに占める割合であるＬｆ／Ｔｃは
０．５以上であり、セラミックスバックアップリングの幅Ｗｂがセラミックス部品の厚さ
Ｔｃに占める割合であるＬｆ／Ｔｃは０．５以上であり、セラミックスバックアップリン
グの厚さＴｂが金属部品の厚さＴｆに占める割合であるＴｂ／Ｔｆが０．８以上であるこ
とを特徴とする請求項９に記載のセラミックス封着部品の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
実施形態は、おおむね、電力管などに用いられるセラミックス部品と金属部品を接合し
たセラミックス封着部品（以下セラミックス封着部品）に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
マグネトロン、電力管、電子管用のセラミックス封着部品として、モリブデン（Ｍｏ）
などの高融点金属を主成分とするメタライズ層を、アルミナ（酸化アルミニウム：Ａｌ2
Ｏ3）などのセラミックス部品に形成したセラミックス封着部品が使用されている。セラ
ミックス封着部品は、セラミックスと金属を接合させ外気を遮断して部品内部を気密封止
することにより、外部の環境から内部を保護しセラミックスにより電気絶縁をすることが
可能である。例えば、図１に示すような形状のセラミックス封着部品は、アルミナ焼結体
からなる円筒形状のセラミックス部品の上端面および下端面のリング部に、モリブデンを
主成分とするメタライズ層が形成されている。このメタライズ層の表面には、他の金属部
品との接合強度を向上させ、封着を行うために所定厚さのニッケル（Ｎｉ）層が形成され
る。このニッケル部分と円筒形状の金属部品が銀ろう（例えばＢＡｇ－８）により接合さ
れている。
【０００３】
セラミックス封着部品として、セラミックス円筒体にモリブデンによる金属面を形成し
鉄金属円筒体をろう材にて接合した真空気密封着構造を有する電子管が開示されている（
特許文献１）。特許文献１によると、金属円筒体をコバールから鉄に代えることにより低
コストの電子管を製造することができる。
【０００４】
また、モリブデンなどの高融点金属を使用せずに活性金属によりセラミックスにニッケ
ル系合金を接合した真空スイッチ外管が開示されている（特許文献２）。特許文献２によ
ると、接合状態の不安定の原因となる金属間化合物を作ることなく接合強度の高い真空ス
イッチ外管を製造することができる。
【０００５】
さらに、セラミックス部品とスペーサリング（セラミックス部品と同質）の間にある金
属製部品のそれぞれの面にろう接により接合されているセラミックス封着部品が開示され
ている（特許文献３）。特許文献３によると、封着金属リングが、真空領域側で金属支持
板に電気的に短絡接触されスペーサリングを含む空間を間から高周波的に遮蔽することが
できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特願平１－４６９７８号公報
特開２００１－２２０２５３号公報
特公平６－９７６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
セラミックス表面をモリブデンなどの高融点金属を使用してメタライズする場合は、１
４００℃以上の高温に加熱するための炉が必要であり、かつ高温で処理を行うためにエネ
ルギーコストが掛かっていた。また、形成された高融点金属メタライズ層のまま金属部品
とろう付けすることが難しく、ニッケルなどのめっき処理を行う必要があり工程が複雑で
あった。
【０００８】
また、活性金属法を用いて金属部品と接合する場合には、活性金属ペーストの有機バイ
ンダーの分解ガスを防止するために、活性金属を箔形状などに加工することが必要であっ
た。さらには金属部品との接合をエッジシールとした場合は接合面積が小さくなるため、
ペーストで形成された活性金属ろう材層では十分な真空度が保てずリーク不良が発生する
可能性があった。また、接合面積を大きくするために面シールとした場合は金属部品とセ
ラミックス部品の熱膨張差によりクラック不良が発生する可能性があった。
【０００９】
実施形態は、このような課題を解決するものであり、リーク不良やクラック不良の発生
を抑制し生産性の高いセラミックス封着部品およびその製造方法に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するために、実施形態にかかるセラミックス封着部品は、セラミックス
部品と金属部品を活性金属ろう材で接合する。この金属部品の先端にはセラミックス部品
端面に略平行になるように略垂直方向に屈曲したフランジ部分があり、フランジ部分の下
面（側面）とセラミックス部品端面が活性金属ろう材により接合している。接合したフラ
ンジ部分の反対面（上面）がセラミックスバックアップリングと活性金属ろう材により接
合していることを特徴とするものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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