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公開番号2025100002
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023217070
出願日2023-12-22
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B23K 1/19 20060101AFI20250626BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
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】
実施形態に係るセラミック封着部品は、セラミックス部品とニッケルめっきをした金属部品とを、銀、銅、活性金属、および低融点金属を含む接合層により接合したセラミックス封着部品であり、接合層にはニッケルと活性金属の化合物が形成され、前記化合物と接合層表面との距離が10μm以上である。また、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、セラミックス部品に、少なくとも、銅、活性金属、低融点金属を含む活性金属ペーストを印刷乾燥して活性金属ペースト印刷部品を得る工程と、前記活性金属ペースト印刷部品の表面に、少なくとも、銀、銅を含むろう材ペーストを印刷乾燥してろう材ペースト印刷部品を得る工程と、前記ろう材ペースト印刷部品に金属部品を設置し加熱処理をする接合工程と、を具備する。
【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ニッケルめっきをした金属部品とを、銀、銅、活性金属、および低融点金属を含む接合層により接合したセラミックス封着部品において、
接合層にニッケルと活性金属の化合物が形成され、
前記化合物と接合層表面との距離が１０μｍ以上であ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 880 文字）【請求項２】
前記活性金属が、チタン、ジルコニウム、ハフニウムから選ばれる１種以上の金属であり、前記低融点金属が、インジウム、スズ、ビスマス、アンチモン、亜鉛から選ばれる１種以上の金属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】
前記金属部品が、鉄、鉄合金、鉄－ニッケル系合金、銅、銅合金から選ばれる1種以上の金属部品であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミックス封着部品。
【請求項４】
前記ニッケルめっきの厚さが０．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミックス封着部品。
【請求項５】
セラミックス部品が、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、ないしジルコニア添加アルミナであることを特徴とする請求項１または請求項２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、セラミックス部品に、少なくとも、銅、活性金属、低融点金属を含む活性金属ペーストを印刷乾燥して活性金属ペースト印刷部品を得る工程と、
前記活性金属ペースト印刷部品の表面に、少なくとも、銀、銅を含むろう材ペーストを印刷乾燥してろう材ペースト印刷部品を得る工程と、
前記ろう材ペースト印刷部品に金属部品を設置し加熱処理をする接合工程と、
を具備することを特徴とするするセラミックス封着部品の製造方法。
【請求項７】
前記加熱処理が一次加熱温度と一次加熱温度よりも高い二次加熱温度からなり、一次加熱温度Ｔ１と二次加熱温度Ｔ２の差（Ｔ２－Ｔ1）が１２０℃以下であることを特徴とする請求項６に記載のセラミックス封着部品の製造方法。
【請求項８】
前記活性金属ペーストの印刷厚さが３０μｍ以下であり、ろう材ペーストの厚さが７０μｍ以上であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のセラミックス封着部品の製造方法。

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 1,900 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：Ａｌ
２
Ｏ
３
）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。また、ニッケルを含まないステンレス鋼を使用した接合体が開示されている（特許文献３）。特許文献３によると活性金属とニッケルの化合物を形成しないため気密性や接合強度を維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特願平１－４６９７８号公報
特開２００１－２２０２５３号公報
国際公開第２０２３／０６３３９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、１４００℃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、表面に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。
【０００７】
これに対して活性金属ろう材の接合では加熱温度が１０００℃以下とエネルギーコストの面ではメリットがある。しかしながら、防錆性・濡れ性の向上のために金属部品にニッケルめっきをすると、ニッケルと活性金属が化合物を形成して接合強度を低下させリーク不良が発生するという課題があった。
【０００８】
実施形態は、このような課題を解決するものであり、活性金属ろう材でセラミックス部品と金属部品を接合したときに、接合不良やリーク不良を抑制した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】
【０００９】
実施形態に係るセラミック封着部品は、セラミックス部品とニッケルめっきをした金属部品とを、銀、銅、活性金属、および低融点金属を含む接合層により接合したセラミックス封着部品であり、接合層にはニッケルと活性金属の化合物が形成され、前記化合物と接合層表面との距離が１０μｍ以上である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態に係るセラミックス封着部品の一例を示す斜視図
実施形態に係るセラミックス封着部品の一例を示す断面図
実施形態に係るセラミックス封着部品の接合部の断面の一例を示す図
実施形態に係るセラミックス封着部品の接合部の断面の拡大図の一例を示す図
実施形態に係るセラミックス封着部品の接合部断面の質量％の一例を示す図
実施形態に係るセラミックス封着部品の製造工程の一例を示す断面図
実施形態に係るセラミックス封着部品の加熱プロファイルの一例を示す図
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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