JP2024016326A - Ceramic-sealed component and method for producing the same - Google Patents
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- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Description
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。
The embodiments generally relate to a ceramic sealed component (hereinafter referred to as a ceramic sealed component) in which a ceramic component and a metal component are bonded together for use in power tubes and the like.
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。
Molybdenum (Mo) is used as ceramic sealing parts for magnetrons, power tubes, and electron tubes.
A metallized layer whose main component is a high-melting point metal such as alumina (aluminum oxide: Al2
Ceramic sealed parts formed on ceramic parts such as O3) are used. Ceramic sealed components can protect the interior from the external environment and provide electrical insulation using ceramics by bonding ceramics and metal, blocking outside air, and hermetically sealing the interior of the component. For example, a ceramic sealed part having a shape as shown in Fig. 1 has a metallized layer mainly composed of molybdenum formed on the ring portions of the upper and lower end surfaces of a cylindrical ceramic part made of an alumina sintered body. There is. A nickel (Ni) layer of a predetermined thickness is formed on the surface of this metallized layer in order to improve the bonding strength with other metal parts and perform sealing. This nickel portion and the cylindrical metal part are joined with silver solder (BAg-8, for example).
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。
As a ceramic sealed component, an electron tube has been disclosed that has a vacuum sealed structure in which a metal surface made of molybdenum is formed on a ceramic cylindrical body and an ferrous metal cylindrical body is bonded with a brazing material (
Patent Document 1). According to
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。
Further, a vacuum switch outer tube is disclosed in which a nickel-based alloy is bonded to ceramics using an active metal without using a high-melting point metal such as molybdenum (Patent Document 2). According to
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。
Furthermore, a ceramic sealing component is disclosed in which each surface of a metal component between a ceramic component and a spacer ring (same quality as the ceramic component) is joined by brazing (Patent Document 3). According to
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。
When metalizing the ceramic surface using a high melting point metal such as molybdenum, 1
A furnace for heating to a high temperature of 400° C. or higher is required, and energy costs are high due to processing at high temperatures. In addition, it is difficult to braze the formed high-melting point metal metallized layer to a metal component, and the process is complicated because it requires plating with nickel or the like.
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。
Furthermore, when joining metal parts using the active metal method, it is necessary to process the active metal into a foil shape or the like in order to prevent decomposition gas from the organic binder of the active metal paste. Furthermore, if edge seals are used to join metal parts, the joint area will be smaller, so
An active metal brazing material layer made of paste cannot maintain a sufficient degree of vacuum, which may cause leakage defects. Furthermore, if a face seal is used to increase the bonding area, cracks may occur due to the difference in thermal expansion between the metal part and the ceramic part.
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。
The embodiments solve these problems and relate to a ceramic sealed component that suppresses the occurrence of leak defects and crack defects and has high productivity, and a method for manufacturing the same.
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。
In order to achieve the above object, the ceramic sealed component according to the embodiment joins a ceramic component and a metal component using an active metal brazing material. At the tip of this metal component, there is a flange portion bent in a substantially perpendicular direction so as to be substantially parallel to the end surface of the ceramic component, and the lower surface (side surface) of the flange portion and the end surface of the ceramic component are joined by an active metal brazing material. This is characterized in that the opposite surface (upper surface) of the joined flange portion is joined to the ceramic backup ring by an active metal brazing material.
また、実施形態のセラミックス封着部品の前記フランジ部分の長さＬｆが前記セラミッ
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、前記セラミック
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。
Further, Lf/Tc, which is a ratio of the length Lf of the flange portion of the ceramic sealed component of the embodiment to the thickness Tc of the ceramic component, is 0.5 or more, and the width Wb of the ceramic backup ring is Lf/ which is the proportion to the thickness Tc of the part
Tc is 0.5 or more, and Tb/Tf, which is the ratio of the thickness Tb of the ceramic backup ring to the thickness Tf of the metal component, is 0.8 or more.
また、実施形態のセラミックス封着部品の前記セラミックスバックアップリングの熱膨
張率αｂが前記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。
Further, αb/αc, which is the ratio of the thermal expansion coefficient αb of the ceramic backup ring of the ceramic sealed component of the embodiment to the thermal expansion coefficient αc of the ceramic component, is 0.7.
The above value is 1.3 or less.
また、実施形態のセラミックス封着部品の前記金属部品は鉄または鉄系合金、ないし銅
または銅系合金である。
Further, the metal component of the ceramic sealed component of the embodiment is iron or an iron-based alloy, or copper or a copper-based alloy.
また、実施形態のセラミックス封着部品の前記活性金属ろう材は、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。
Further, the active metal brazing material of the ceramic sealed component of the embodiment is one or more active metals selected from titanium, zirconium, and hafnium, and one or more brazing metals selected from copper and silver.
また、実施形態のセラミックス封着部品の前記セラミックス部品は、アルミナである。 Further, the ceramic component of the ceramic sealed component of the embodiment is alumina.
また、実施形態のセラミックス封着部品の前記活性金属ろう材の厚さは、２０μｍ以上
である。
Further, the thickness of the active metal brazing material of the ceramic sealed component of the embodiment is 20 μm or more.
また、実施形態のセラミックス封着部品の前記セラミックス部品の活性金属ろう材の厚
さＡｃが前記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。
Moreover, Ac/Ab, which is a ratio of the thickness Ac of the active metal brazing material of the ceramic component of the ceramic sealing component of the embodiment to the thickness Ab of the active metal brazing material of the ceramic backup ring, is 0.3 or more and 3 .0 or less.
また、上記課題を達成するための、実施形態の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では、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する。次にセラミックス
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面を金属部品
のフランジ部分表面（上面）に配置し、加熱処理をする。この加熱処理により、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接合する。
Further, in order to achieve the above-mentioned problems, in the method for manufacturing a ceramic sealed component for joining a ceramic component and a metal component according to an embodiment, a paste made of an active metal brazing material is printed and dried on the end face of the ceramic component and the surface of the ceramic backup ring. . Next, place a metal component with a flange bent in a substantially vertical direction so that the tip is approximately parallel to the end surface of the ceramic component on the end surface of the ceramic component, and place the printed surface of the ceramic backup ring on the flange surface (top surface) of the metal component. and heat-treated. This heat treatment joins the metal component and the ceramic backup ring to the end face of the ceramic component.
また、実施形態の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
方法では、前記フランジ部分の長さＬｆが前記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以上である。また、前記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以上である。
さらに、セラミックスバックアップリングの厚さＴｂが前記金属部品の厚さＴｆに占める
割合であるＴｂ／Ｔｆが０．８以上である。
Further, in the method for manufacturing a ceramic sealed component for joining a ceramic component and a metal component according to the embodiment, Lf/Tc, which is a ratio of the length Lf of the flange portion to the thickness Tc of the ceramic component, is 0.5 or more. It is. Also, the width of the ceramic backup ring
Lf/Tc, which is the ratio of Wb to the thickness Tc of the ceramic component, is 0.5 or more.
Furthermore, Tb/Tf, which is the ratio of the thickness Tb of the ceramic backup ring to the thickness Tf of the metal component, is 0.8 or more.
また、実施形態の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
方法では、前記セラミックスバックアップリングの熱膨張率αｂが前記セラミックス部品
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。
Further, in the method for manufacturing a ceramic sealing component for joining a ceramic component and a metal component according to the embodiment, αb/αc, which is a ratio of the coefficient of thermal expansion αb of the ceramic backup ring to the coefficient of thermal expansion αc of the ceramic component, is 0. .7 or more and 1.3 or less.
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。
The ceramic sealed component according to the embodiment joins a ceramic component and a metal component using an active metal brazing material. At the tip of this metal component, there is a flange portion bent in a substantially perpendicular direction so as to be substantially parallel to the end surface of the ceramic component, and the lower surface (side surface) of the flange portion and the end surface of the ceramic component are joined by an active metal brazing material. This is characterized in that the opposite surface (upper surface) of the joined flange portion is joined to the ceramic backup ring by an active metal brazing material.
図１に実施形態にかかるセラミックス封着部品１の斜面図の一例を示す。３は円筒形状
のセラミックス部品、２は円筒形状の金属部品である。図１では、セラミックス部品３の
上側端面および下側（反対側）端面に金属部品２を接合した例を示したものである。実施
形態は、このような形に限定されるものではなく、角筒形状のセラミックス部品や金属部
品でもよく、下側底面がセラミックス部品であり上側（片側）だけ金属部品に接合された
形態、片方の面に２以上の開口部をもったセラミックス部品に金属部品を接合してもよい
ものとする。
FIG. 1 shows an example of a perspective view of a ceramic sealed
実施形態にかかるセラミックス封着部品１では、例えばセラミックス部品３は円筒形状
のアルミナからなるセラミックス本体部と、このセラミックス本体部の一部の表面上に設
けられた活性金属ろう材がある。ここでいう活性金属ろう材とは、チタン（Ｔｉ）、ジル
コニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）などの活性金属に、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ア
ルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）などのろう材金属を混合したものである。また、
例えば金属部品２は鉄製の円筒形状の金属部品であり、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内向き、または外向きに屈曲したフランジ部分（以下フラ
ンジ）がある。
In the ceramic sealed
For example, the
図２に実施形態にかかるセラミックス封着部品の断面図の一例を示す。１はセラミック
ス封着部品、２は金属部品、３はセラミックス部品である。セラミックス部品３は、アル
ミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、ジルコニア添加アルミナ（アルジル）のいずれか１
種であることが好ましい。アルミナには、アルミナに他のセラミックスなどを添加したア
ルミナ系のセラミックスを含む。例えばジルコニア添加アルミナは、アルミナと酸化ジル
コニウムを混合した焼結体である。また、アルミナにはジルコニア以外の焼結助剤を添加
してもよい。これは添加した焼結助剤がガラス相からなる粒界相を形成してアルミナ焼結
体を緻密化するためである。焼結助剤としては、マンガン（Ｍｎ）、珪素（Ｓｉ）、マグ
ネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）などの化合物が挙げられ、これらを、Ｍｎ、Ｓｉ
、ＭｇおよびＣａの少なくとも１種以上を金属元素単体換算で合計１～１５ｗｔ％添加す
ることが好ましい。セラミックス部品は絶縁封着部品としてコストパフォーマンスがよい
アルミナであることが好ましい。
FIG. 2 shows an example of a cross-sectional view of the ceramic sealed component according to the embodiment. 1 is a ceramic sealed part, 2 is a metal part, and 3 is a ceramic part. The
Preferably it is a seed. Alumina includes alumina-based ceramics made by adding other ceramics to alumina. For example, zirconia-doped alumina is a sintered body that is a mixture of alumina and zirconium oxide. Further, a sintering aid other than zirconia may be added to alumina. This is because the added sintering aid forms a grain boundary phase consisting of a glass phase and densifies the alumina sintered body. Examples of sintering aids include compounds such as manganese (Mn), silicon (Si), magnesium (Mg), and calcium (Ca).
, Mg, and Ca in a total amount of 1 to 15 wt% in terms of a single metal element. The ceramic component is preferably alumina, which has good cost performance as an insulating sealing component.
セラミックス部品３と接合する金属部品２の材質は、鉄（Ｆｅ）および鉄系合金、銅（
Ｃｕ）および銅系合金、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、４２アロイ（Ｎｉ４
２ｗｔ％、Ｍｎ０．８ｗｔ％以下、残Ｆｅ）、コバール（Ｎｉ２９ｗｔ％、Ｃｏ１７ｗｔ
％、残Ｆｅ）などが挙げられる。コストパフォーマンスに優れているのは鉄および鉄系合
金であり、鉄および鉄系合金による金属部品を形成することが好ましい。鉄系合金には、
圧延鋼などの炭素鋼、クロム鋼などの合金鋼などが挙げられる。また、熱膨張差による応
力を緩和するために変形しやすいのは銅および銅系合金であり、熱による影響が大きい場
合は銅および銅系合金により金属部品を形成することが好ましい。銅系合金は、無酸素銅
、タフピッチ銅、脱酸銅などの純銅、ベリリウム銅、チタン銅などの高銅合金などである
。また、金属部品は片側が鉄、反対側が銅など２種類以上の金属部品を使用することが可
能である。また、金属部品はプレスなどにより所定の形状に加工を行うことにより製造さ
れる。さらに耐食性や濡れ性の向上のためにニッケルなどのめっきを行うことが可能であ
る。
The materials of the
Cu) and copper-based alloys, tungsten (W), molybdenum (Mo), 42 alloy (Ni4
2 wt%, Mn 0.8 wt% or less, remaining Fe), Kovar (Ni 29 wt%, Co 17 wt%
%, residual Fe), etc. Iron and iron-based alloys have excellent cost performance, and it is preferable to form metal parts from iron and iron-based alloys. For iron-based alloys,
Examples include carbon steel such as rolled steel, and alloy steel such as chrome steel. Copper and copper-based alloys are easily deformed to relieve stress due to differences in thermal expansion, and when the influence of heat is large, it is preferable to form metal parts from copper and copper-based alloys. Copper-based alloys include pure copper such as oxygen-free copper, tough pitch copper, and deoxidized copper, and high copper alloys such as beryllium copper and titanium copper. Furthermore, it is possible to use two or more types of metal parts, such as iron on one side and copper on the other side. Further, metal parts are manufactured by processing into a predetermined shape using a press or the like. Furthermore, it is possible to perform plating with nickel or the like to improve corrosion resistance and wettability.
図３（ａ）に図２のＡ部の拡大図である実施形態にかかるセラミックス封着部品の接合
部の断面の一例を示す。また、図３（ｂ）は、（ａ）の寸法を示した断面図である（寸法
を示すために金属部品２と活性金属ろう材５は離れて図示している）。金属部品２の側壁
２ａの先端にはフランジ２ｂが形成されている。フランジ２ｂは活性金属ろう材５により
セラミックス部品端面３ａと接合している。このとき、フランジの幅（長さ）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以上である。フランジは
セラミックス部品との接合距離（面積）を大きくして、セラミックス封着部品内部の気密
を得ることを目的としている。このため、フランジの幅Ｗｆが短く、Ｗｆ／Ｔｃが０．５
未満であると十分な接合距離が得られなくリーク不良の原因となる。Ｗｆ／Ｔｃの上限は
特に設けるものではないが、フランジを必要以上に長くすることに意味がない場合は、部
品コストの削減と部品全体重量の軽量化のためセラミックス部品の厚さＴｃと同じ長さが
好ましい。このため、好ましいＬｆ／Ｔｃは０．６以上である。さらに好ましくは０．７
以上である。
FIG. 3A shows an example of a cross section of the joint portion of the ceramic sealed component according to the embodiment, which is an enlarged view of section A in FIG. Further, FIG. 3(b) is a cross-sectional view showing the dimensions of FIG. 3(a) (the
If it is less than that, a sufficient bonding distance cannot be obtained, causing leakage defects. There is no particular upper limit for Wf/Tc, but if there is no point in making the flange longer than necessary, the length should be the same as the thickness Tc of the ceramic part in order to reduce part cost and reduce the overall weight of the part. is preferable. Therefore, Lf/Tc is preferably 0.6 or more. More preferably 0.7
That's all.
前記セラミックス部品３の厚さＴｃは、例えば円筒形であれば、外周径と内周径の差に
より求めることができ、垂直方向の２カ所を測定して平均することにより簡易的に得るこ
とができる。また、四辺を有する角筒形であれば、四辺の厚みと４カ所の角部の厚みを測
定して平均して求めることができる。また、前記金属部品のフランジ幅Ｗｆも、同様な測
定により簡易的に得ることができる。
For example, if the
また、セラミックスバックアップリング４は活性金属ろう材６により金属部品のフラン
ジ２ｂと接合している。このとき、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以上である。 セラミックス
バックアップリングは、セラミックス部品３と金属部品２の熱膨張差を緩和することを目
的としている。このため、セラミックスバックアップリングの幅Ｗｂが短く、Ｗｂ／Ｔｃ
が０．５未満であると十分な熱膨張差の緩和をすることができずに、接合不良の原因やセ
ラミックス部品のクラック不良の原因となる。Ｗｂ／Ｔｃの上限は特に設けるものではな
いが、セラミックスバックアップリングの幅を必要以上に広くすることに意味がない場合
は、部品コストの削減と部品全体重量の軽量化のためセラミックス部品の厚さＴｃと同じ
長さが好ましい。このため、好ましいＷｂ／Ｔｃは０．６以上である。さらに好ましくは
０．７以上である。
Further, the
If it is less than 0.5, the difference in thermal expansion cannot be sufficiently alleviated, leading to poor bonding and cracking of ceramic parts. There is no particular upper limit for Wb/Tc, but if there is no point in making the width of the ceramic backup ring wider than necessary, the thickness of the ceramic component may be changed to reduce component cost and overall component weight. The same length as Tc is preferred. Therefore, Wb/Tc is preferably 0.6 or more. More preferably, it is 0.7 or more.
また、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。 セラミックスバックアップリングは、セラミックス部
品３と金属部品２の熱膨張差を緩和することを目的としている。このため、セラミックス
バックアップリングの幅Ｔｂが薄く、Ｔｂ／Ｔｆが０．５未満であると十分な熱膨張差の
緩和をすることができずに、接合不良の原因やセラミックス部品のクラック不良の原因と
なる。Ｔｂ／Ｔｃの上限は特に設けるものではないが、セラミックスバックアップリング
を必要以上に厚くすることに意味がない場合は、部品コストの削減と部品全体重量の軽量
化のためセラミックス部品の厚さＴｃの３倍程度の厚さまでが好ましい。このため、好ま
しいＴｂ／Ｔｆは１．０以上である。さらに好ましくは１．５以上である。
Further, Tb/Tf, which is the ratio of the thickness Tb of the ceramic backup to the thickness Tf of the metal component, is 0.8 or more. The purpose of the ceramic backup ring is to alleviate the difference in thermal expansion between the
前記セラミックスバックアップリングの幅Ｗｂは、例えば円型リングであれば、外周径
と内周径の差により求めることができ、垂直方向の２カ所を測定して平均することにより
簡易的に得ることができる。また、四辺を有する四角リングであれば、四辺の幅を測定し
て平均して求めることができる。また、セラミックスバックアップリングの厚さＴｂは、
例えば円型リングであれば、垂直方向の４カ所の厚さを測定して平均することにより簡易
的に得ることができる。また、四辺を有する四角リングであれば、四辺の中央部分の厚さ
を測定して平均して求めることができる。
For example, in the case of a circular ring, the width Wb of the ceramic backup ring can be determined by the difference between the outer diameter and the inner diameter, and can be easily obtained by measuring two positions in the vertical direction and averaging them. can. Furthermore, if it is a square ring with four sides, the width can be determined by measuring the widths of the four sides and averaging them. In addition, the thickness Tb of the ceramic backup ring is
For example, a circular ring can be easily obtained by measuring the thickness at four locations in the vertical direction and averaging the thickness. Further, in the case of a square ring having four sides, the thickness can be determined by measuring the thickness at the center of the four sides and averaging it.
また、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。セラミックスバック
アップリングは、セラミックス部品３と金属部品２の熱膨張差を緩和することを目的とし
ている。このため、セラミックスバックアップリングの熱膨張率が小さく、αｂ／αｃが
０．７未満であると熱膨張差を十分に緩和することができずに、接合不良の原因やセラミ
ックス部品のクラック不良の原因となる。また、セラミックスバックアップリングの熱膨
張率が大きく、αｂ／αｃが１．３より大きいと、同様に熱膨張差を十分に緩和すること
ができない。このため、好ましい、αｂ／αｃは０．８以上１．２以下である。さらに好
ましくは０．９以上１．１以下である。なお、ここでいう熱膨張率はJISR1618:2002「フ
ァインセラミックスの熱機械分析による熱膨張の測定方法」に準拠するものとする。
Further, αb/αc, which is the ratio of the coefficient of thermal expansion αb of the ceramic backup ring to the coefficient of thermal expansion αc of the ceramic component, is 0.7 or more and 1.3 or less. The purpose of the ceramic backup ring is to alleviate the difference in thermal expansion between the
セラミックスバックアップリング４に使用するセラミックス材質はセラミックス部品３
の材質による。例えばセラミックス部品３がアルミナ（酸化アルミニウム）であれば、セ
ラミックスバックアップリング４の材質は、同じアルミナや、イットリア、ステアタイと
などが挙げられる。また、純粋なセラミックスではないが、セラミックスと金属の複合材
料であるサーメットも熱膨張率を満足すれば使用することが可能である。また、アルミナ
部品にアルミナバックアップリングを使用する場合でも、同じグレード（純度）を使用す
る必要はなく、コスト削減のためにバックアップリングには低グレードのアルミナを使用
することが可能である。
The ceramic material used for ceramic
Depends on the material. For example, if the
活性金属ろう材５および６は、Ｔｉ（チタン）などの活性金属を用いたものである。Ｔ
ｉ以外の活性金属は、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）が挙げられる。活性金
属ろう材としては、Ｔｉと銅（Ｃｕ）の混合物が挙げられる。Ｔｉは０．１～１０ｗｔ％
、Ｃｕは残部である。また、他の活性金属ろう材として、Ｔｉ、Ａｇ、Ｃｕの混合物が挙
げられる。Ｔｉは０．１～１０ｗｔ％、Ｃｕは１０～６０ｗｔ％、Ａｇは残部である。ま
た、接合時の活性金属ろう材の拡散を制御する場合には、必要に応じ、インジウム（Ｉｎ
）、錫（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、けい素（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）、マグネシウム（
Ｍｇ）から選ばれる１種以上を１～１５ｗｔ％添加してもよい。ペーストによる活性金属
ろう材接合では、セラミックス部品表面やセラミックスバックアップリング表面に活性金
属ろう材ペーストを印刷した後に乾燥する。
The active
Examples of active metals other than i include Zr (zirconium) and Hf (hafnium). The active metal brazing material includes a mixture of Ti and copper (Cu). Ti is 0.1-10wt%
, Cu is the remainder. Other active metal brazing materials include mixtures of Ti, Ag, and Cu. Ti is 0.1 to 10 wt%, Cu is 10 to 60 wt%, and Ag is the balance. In addition, when controlling the diffusion of active metal brazing material during bonding, indium (Indium)
), tin (Sn), aluminum (Al), silicon (Si), carbon (C), magnesium (
1 to 15 wt% of one or more selected from Mg) may be added. In active metal brazing paste bonding using paste, an active metal brazing paste is printed on the surface of a ceramic component or a ceramic backup ring and then dried.
活性金属ろう材を用いた活性金属接合法では、セラミックス部品に活性金属ろう材ペー
ストを印刷後に乾燥し金属部品を配置し、さらにセラミックスバックアップリングを配置
する。これを７００～９００℃で加熱して接合するものである。
In the active metal bonding method using an active metal brazing material, an active metal brazing material paste is printed on a ceramic component, dried, and the metal component is placed, followed by a ceramic backup ring. This is heated at 700 to 900° C. and bonded.
図４に実施形態にかかるセラミックス封着部品の図３の製造方法の工程図を示す。図４
（ａ）はセラミックス部品３に活性金属ろう材５を形成した接合前の状態である。接合前
の活性金属ろう材は、例えば活性金属ろう材ペーストをセラミックス部品端面３ａに印刷
で形成することが可能である。平面であるセラミックス部品端面３ａに印刷で形成するこ
とにより接合前の活性金属ろう材５の表面は略平面である。このとき、（ａ）では端面に
活性金属ろう材を印刷していないプルバックがあるが、プルバックがなく端面の全面に印
刷することも可能である。また、セラミックス部品端面３ａの外周面３ｂおよび内周面３
ｃにそって面取りが形成されていることも可能である。セラミックス部品の端面の周辺部
は外部からの衝撃等により欠けやすく、欠け防止のために有効である。活性金属ろう材ペ
ーストを印刷する場合に、この面取り部にまで活性金属ろう材を印刷することも可能であ
る。
FIG. 4 shows a process diagram of the manufacturing method of FIG. 3 for the ceramic sealed component according to the embodiment. Figure 4
(a) shows a state in which active
It is also possible that a chamfer is formed along c. The periphery of the end face of a ceramic component is prone to chipping due to external impact, etc., and this is effective for preventing chipping. When printing the active metal brazing material paste, it is also possible to print the active metal brazing material even onto this chamfer.
図４（ｂ）はセラミックスバックアップリング４に活性金属ろう材６を形成した接合前
の状態である。接合前の活性金属ろう材は、例えば活性金属ろう材ペーストをセラミック
スバックアップリング表面に印刷で形成することが可能である。平面であるセラミックス
バックアップリング表面に印刷で形成することにより接合前の活性金属ろう材６の表面は
略平面である。このとき、（ｂ）ではセラミックスバックアップリング表面に活性金属ろ
う材を全面に印刷しているが、内周側および外周側に印刷していない箇所であるプルバッ
クを形成することも可能である。また、セラミックスバックアップリングの外周部および
内周部のエッジ部分に面取りが形成されていることも可能である。セラミックスバックア
ップリングのエッジ部分の周辺部は外部からの衝撃等により欠けやすく、欠け防止のため
に有効である。活性金属ろう材ペーストを印刷する場合に、この面取り部にまで活性金属
ろう材を印刷することも可能である。
FIG. 4(b) shows a state in which the active
図４（ｃ）は（ａ）および（ｂ）で活性金属ろう材を印刷乾燥したセラミックス部品３
およびセラミックスバックアップリング４の間に金属部品２を配置した接合前の状態であ
る。このとき位置ずれ等を防止し、隙間なく強固に接合するためろう付け治具７により上
方から荷重をかけることが可能である。重ねた状態で加熱することにより活性金属ろう材
６を介してセラミックス部品３と金属部品２とセラミックスバックアップリング４とを接
合する。
Figure 4(c) shows the
and a state before joining, in which the
図４（ｄ）は接合後のセラミックス封着部品である。セラミックス部品端面３ａに略平
行になるように金属部品のフランジ２ｂを接合することにより接合面積が大きくなる。こ
れにより、セラミックス部品３と金属部品２の内外部間での気密に必要な距離を得ること
および接合強度を向上させることが可能である。
FIG. 4(d) shows the ceramic sealed part after bonding. By joining the
図５に実施形態にかかるセラミックス封着部品の製造方法の工程図を示す。図５は図２
のＢ部拡大図部分の製造方法の工程図である。図５の前半の工程は図４（ａ）および（ｂ
）と同じである。図５（ｅ）は（ａ）および（ｂ）で活性金属ろう材を印刷乾燥したセラ
ミックス部品３およびセラミックスバックアップリング４の間に金属部品２を配置した接
合前の状態である。このとき部品を組み立てるためにろう付け治具７の上にセラミックス
バックアップリング４、金属部品２、セラミックス部品３の順に配置する。部品の自重に
より位置ずれ等は防止されるが、隙間なく強固に接合するため上方から荷重をかけること
が可能である。重ねた状態で加熱することにより活性金属ろう材６を介してセラミックス
部品３と金属部品２とセラミックスバックアップリング４とを接合する。
FIG. 5 shows a process diagram of a method for manufacturing a ceramic sealed component according to an embodiment. Figure 5 is Figure 2
It is a process diagram of the manufacturing method of the enlarged view part of B part. The first half of the process in Figure 5 is shown in Figures 4(a) and (b).
) is the same as FIG. 5(e) shows a state before bonding in which the
図５（ｆ）は接合後のセラミックス封着部品である。セラミックス部品端面３ａに略平行
になるように金属部品のフランジ２ｂを接合することにより接合面積が大きくなる。これ
により、セラミックス部品３と金属部品２の内外部間での気密に必要な距離を得ることお
よび接合強度を向上させることが可能である。
FIG. 5(f) shows the ceramic sealed part after bonding. By joining the
図４および図５の製造工程による接合は、一度に接合してもよく、片側ずつ接合するこ
とも可能である。一度に接合した場合は、接合工程が一回で済むため製造工程を短縮する
ことが可能である。この場合、通常であれば上部の接合部分の荷重より下部の接合部分の
荷重が大きくなるため、上下の接合状態に差がでる可能性があり、治具形状や荷重方法等
に工夫が必要である。片側ずつ接合した場合は、接合工程は一度に接合した場合と比較し
て２倍かかる。しかしながら、図４のように接合した後に、上下を反転させて図４の接合
を繰り返すことができる。このため、接合部分にかかる加重を同じにすることができ、上
下の接合時に複雑な調整をすることなく同等の状態にすることが可能である。
The bonding according to the manufacturing process shown in FIGS. 4 and 5 may be performed at one time, or may be performed on one side at a time. If they are joined at once, the manufacturing process can be shortened because the joining process only needs to be done once. In this case, the load on the lower joint is normally greater than the load on the upper joint, so there is a possibility that there will be a difference in the state of the upper and lower joints, and it is necessary to consider the shape of the jig, the loading method, etc. be. When joining one side at a time, the joining process takes twice as long as when joining one side at a time. However, after joining as shown in FIG. 4, the joining shown in FIG. 4 can be repeated by inverting the top and bottom. Therefore, the load applied to the joining portions can be made the same, and it is possible to achieve the same state without making complicated adjustments when joining the upper and lower parts.
また、図４および図５の接合時に、金属部品２の濡れ性が良いと、金属部品の表面に活
性金属ろう材が広がる場合がある。図６に、図３の濡れ性が良い場合の断面図を示す。金
属部品２の内周面とバックアップリング４の側面、フランジ２ｂの先端、側壁２ａに活性
金属ろう材５および６が広がった状態である。このような状態であっても、実施形態にか
かる条件を満足すれば効果が得られる。
Furthermore, when the
このように上部および下部の金属部品の接合は、一度に接合することも、順番に接合す
ることも可能であるが、セラミックス部品３、金属部品２、およびセラミックスバックア
ップリング４は同時に接合する必要がある。図７にセラミックス部品３と金属部品２を先
に接合した比較例を示す。図７に示すように、セラミックス部品３を先に接合した場合は
、セラミックス部品３と金属部品２の熱膨張差が大きくなり、金属部品２の直下のセラミ
ックス部品にクラックが発生する可能性がある。
In this way, the upper and lower metal parts can be joined at once or sequentially, but the
また、図８にセラミックスバックアップリング４と金属部品２を先に接合した比較例を
示す。図８に示すように、セラミックスバックアップリング４を先に接合した場合は、フ
ランジ２ｂは熱膨張差により上に凸形状に反りが発生する。このため、セラミックス部品
３との接合時には接合面に空間が発生して隙間なく接合することが困難である。また、反
りが大きくなりすぎた場合には、セラミックスバックアップリング４にクラックが発生す
る可能性がある。
Further, FIG. 8 shows a comparative example in which the
次に、実施形態にかかるセラミックス封着部品の製造方法について説明する。セラミッ
クス封着部品は前述の構成を有していれば、その製造方法は特に限定されるものではない
が、歩留まり良く得るための方法として次のものが挙げられる。
Next, a method for manufacturing a ceramic sealed component according to an embodiment will be described. The manufacturing method of the ceramic sealed component is not particularly limited as long as it has the above-described configuration, but the following method can be cited as a method for obtaining the ceramic sealed component with a high yield.
実施形態にかかるセラミックス部品の一例は円柱形状であり、例えば、外径５０ｍｍ、
内径３８ｍｍ、高さ５０ｍｍである。セラミックス部品は外部からの衝撃などにより角部
に欠けやクラックが発生しやすい。このため端面の外周部および内周部に面取り加工をし
ておくことが好ましい。面取りの形状は例えばＣ面取りやＲ面取りがあり、面取りの大き
さは０．１～２ｍｍであることが好ましい。
An example of the ceramic component according to the embodiment has a cylindrical shape, for example, an outer diameter of 50 mm,
The inner diameter is 38 mm and the height is 50 mm. Ceramic parts are prone to chips and cracks at the corners due to external impacts. For this reason, it is preferable to chamfer the outer and inner peripheral portions of the end faces. The shape of the chamfer may be, for example, a C chamfer or an R chamfer, and the size of the chamfer is preferably 0.1 to 2 mm.
実施形態にかかる金属部品の材質は、鉄および鉄系合金、銅および銅系合金、タングス
テン、モリブデン、４２アロイ、コバールなどが挙げられる。コストパフォーマンスに優
れているのは鉄および鉄系合金であり、鉄および鉄系合金による金属部品を形成すること
が好ましい。実施形態にかかる金属部品の形状の一例は略円筒形状であり、例えば、高さ
２０ｍｍであり、先端加工されていない部分は外径４９ｍｍ、内径４７ｍｍである。先端
部は略垂直に内側に曲がっているフランジであり長さは５ｍｍである。上記形状の金属部
品は、プレスなどにより円筒形状にした後、先端部分をプレス加工や絞り加工によりフラ
ンジ形状にする。また、有底円筒形から曲げ部分を残してプレスにて打ち抜いて曲げ形状
を得ることも可能である。これらの金属部品は耐食性や濡れ性の向上のためにニッケルな
どのめっきを行うことが可能である。
Examples of the material of the metal parts according to the embodiment include iron and iron-based alloys, copper and copper-based alloys, tungsten, molybdenum, 42 alloy, Kovar, and the like. Iron and iron-based alloys have excellent cost performance, and it is preferable to form metal parts from iron and iron-based alloys. An example of the shape of the metal component according to the embodiment is a substantially cylindrical shape, for example, the height is 20 mm, and the portion where the tip is not processed has an outer diameter of 49 mm and an inner diameter of 47 mm. The tip portion is a flange bent inward in a substantially vertical direction and has a length of 5 mm. The metal part having the above shape is made into a cylindrical shape by pressing or the like, and then the tip part is made into a flange shape by pressing or drawing. It is also possible to obtain a bent shape by punching out a bottomed cylindrical shape with a press leaving a bent portion. These metal parts can be plated with nickel or the like to improve corrosion resistance and wettability.
実施形態にかかるセラミックスバックアップリングの材質は、セラミックス部品の材質
により選択する。セラミックス部品と同じ材質のセラミックスバックアップリングである
ことが好ましい。例えば、セラミックス部品がアルミナである場合は、同じ材質のアルミ
ナや、イットリア、ステアタイトなどが挙げられる。また、セラミックス部品が窒化アル
ミニウムである場合は、同じ材質の窒化アルミニウムや炭化ケイ素などが挙げられる。セ
ラミックスバックアップリングの形状の一例はリング形状であり、厚さ１ｍｍ、外径４７
ｍｍ、内径３９ｍｍである。また、これらのリング形状は、分割されても良く、２～４分
割に分割された形状でもよい。セラミックス部品や金属部品が略角筒形状の場合は、辺ご
とにプレート形状でもよい。
The material of the ceramic backup ring according to the embodiment is selected depending on the material of the ceramic component. Preferably, the ceramic backup ring is made of the same material as the ceramic component. For example, if the ceramic part is made of alumina, examples of the same material include alumina, yttria, steatite, etc. Further, when the ceramic part is made of aluminum nitride, aluminum nitride, silicon carbide, etc., which are made of the same material, may be used. An example of the shape of a ceramic backup ring is a ring shape, with a thickness of 1 mm and an outer diameter of 47 mm.
mm, and the inner diameter is 39 mm. Further, these ring shapes may be divided, or may be divided into 2 to 4 parts. If the ceramic part or metal part has a substantially rectangular tube shape, each side may have a plate shape.
活性金属ろう材の形態は、ペースト、シート、ワイヤーなどがある。シートやワイヤー
は活性金属ろう材を溶融してシートやワイヤー形状に加工してから、製品形状に合わせて
所定の寸法に加工するための工程が必要である。これに対してペーストは、ペーストを製
造する工程はあるものの、製品形状に合わせて必要な箇所に印刷するなど取り扱いに優れ
ている。また、どの形態であっても、活性金属ろう材の量は少なすぎると未接合箇所であ
るろう切れが発生し、多すぎるとろう溜まりが起こり応力破壊の原因となるため、ろう付
け面積にあわせて使用する活性金属ろう材の量を調整する。
The active metal brazing material may be in the form of a paste, sheet, wire, etc. Sheets and wires require a process in which active metal brazing material is melted and processed into a sheet or wire shape, and then processed into predetermined dimensions to match the product shape. On the other hand, although there is a process to manufacture paste, paste is easier to handle, as it can be printed in the necessary areas according to the shape of the product. In addition, regardless of the form, if the amount of active metal brazing material is too small, brazing will occur at unbonded areas, and if it is too much, a pool of solder may occur, causing stress fracture. Adjust the amount of active metal braze used.
活性金属ろう材ペーストは、活性金属粉末にろう材金属粉末を混合したものに、有機バ
インダーと有機溶剤を加えたものである。有機バインダーは乾燥工程や接合（加熱）工程
により焼失するものであれば特に限定されるものではない。好ましい一例としてはエチル
セルロースが挙げられる。有機溶剤は乾燥工程や焼成工程により焼失するものであれば特
に限定されるものではない。好ましい一例としてはテレピネオールやブチルカルビトール
が挙げられる。活性金属ろう材ペーストは、例えば活性金属粉末とろう材金属粉末とを解
砕混合をした後、有機バインダーおよび有機溶剤と混合して調製されたものである。また
、活性金属ろう材成分に含まれる活性金属の比率は０．１～１５ｗｔ％、好ましくは０．
５～１０ｗｔ％である。
The active metal brazing paste is a mixture of active metal powder and brazing metal powder, to which an organic binder and an organic solvent are added. The organic binder is not particularly limited as long as it can be burned out during the drying process or bonding (heating) process. A preferred example is ethylcellulose. The organic solvent is not particularly limited as long as it can be burned out during the drying process or baking process. Preferable examples include terpineol and butyl carbitol. The active metal brazing paste is prepared by, for example, crushing and mixing active metal powder and brazing metal powder, and then mixing the mixture with an organic binder and an organic solvent. Further, the ratio of active metal contained in the active metal brazing material component is 0.1 to 15 wt%, preferably 0.1 to 15 wt%.
It is 5 to 10 wt%.
ペーストの印刷厚さは２０～１００μｍが好ましい。印刷厚さが２０μｍ未満であると
活性金属ろう材層の厚さにばらつきができ接合強度を低下させる。一方、１００μｍを越
えるとそれ以上の効果が得られない。また、ペーストはスクリーン印刷法などによりセラ
ミックス部品端面に均一な厚さで印刷する。印刷厚さが不均一であると厚い部分では活性
金属ろう材が過剰になり、ろう材溜まりができ熱応力によるクラックが発生する。また、
薄い部分では活性金蔵ろう材切れによりリーク不良が発生する。このため、厚い部分と薄
い部分の印刷厚さの差は１５μｍ以下、さらには１０μｍ以下であることが好ましい。
The printing thickness of the paste is preferably 20 to 100 μm. If the printing thickness is less than 20 μm, there will be variations in the thickness of the active metal brazing material layer, which will reduce the bonding strength. On the other hand, if the thickness exceeds 100 μm, no further effect can be obtained. Further, the paste is printed with a uniform thickness on the end face of the ceramic component using a screen printing method or the like. If the printing thickness is uneven, there will be an excess of active metal brazing material in thicker areas, resulting in pooling of the brazing material and cracks due to thermal stress. Also,
In thin parts, leakage failure occurs due to the active Kinzo brazing filler metal being cut off. For this reason, it is preferable that the difference in printing thickness between the thick part and the thin part is 15 μm or less, more preferably 10 μm or less.
また、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
あることが好ましい。活性金属ろう材が高温で溶融・凝固した後に冷却されるとその熱膨
張差が残留応力として残るため、活性金属ろう材を片側だけ厚く印刷することにより、残
留応力によりセラミックスバックリングの効果が減少するためである。このため、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未満であるとセラミックスバック
アップリング側に大きな残留応力がかかり反りやクラックの原因となる。またＡｃ／Ａｂ
が３．０よりも大きいとセラミックス部品側に大きな残留応力が残り、同様に反りやクラ
ックの原因となる。このため、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
．５以上２．０以下、さらには０．７以上１．５以下であることが好ましい。
Further, Ac/Ab, which is the ratio of the thickness Ac of the active metal brazing material of the ceramic component to the thickness Ab of the active metal brazing material of the ceramic backup ring, is preferably 0.3 or more and 3.0 or less. When the active metal brazing material is melted and solidified at a high temperature and then cooled, the difference in thermal expansion remains as residual stress, so by printing the active metal brazing material thickly on one side only, the residual stress reduces the effectiveness of ceramic buckling. This is to do so. Therefore, if Ac/Ab, which is the ratio of the thickness Ac of the active metal brazing filler metal of the ceramic component to the thickness Ab of the active metal brazing filler metal of the ceramic backup ring, is less than 0.3, a large amount of residue will remain on the ceramic backup ring side. This applies stress and causes warping and cracks. Also Ac/Ab
If is larger than 3.0, large residual stress remains on the ceramic component side, which also causes warping and cracks. Therefore, Ac/Ab, which is the ratio of the thickness Ac of the active metal brazing filler metal of the ceramic component to the thickness Ab of the active metal brazing filler metal of the ceramic backup ring, is 0.
．． It is preferably 5 or more and 2.0 or less, more preferably 0.7 or more and 1.5 or less.
セラミックス部品に印刷されたペーストは大気雰囲気などで乾燥する。乾燥温度が低く
、乾燥時間が短いとペーストの溶液成分が十分に揮発されず、接合時にボイドが発生する
可能性がある。これとは逆に、乾燥温度が高く、乾燥時間が長いとペーストの表面の酸化
が進み、接合温度条件が変化する可能性がある。このため、乾燥温度は５０～１００℃、
好ましくは６０～８０℃である。また、乾燥時間は５～３０分、好ましくは１０～２０分
である。
The paste printed on ceramic parts dries in the atmosphere. If the drying temperature is low and the drying time is short, the solution components of the paste will not be sufficiently volatilized, and voids may occur during bonding. On the other hand, if the drying temperature is high and the drying time is long, oxidation of the surface of the paste will progress, potentially changing the bonding temperature conditions. Therefore, the drying temperature is 50-100℃,
Preferably it is 60-80°C. Further, the drying time is 5 to 30 minutes, preferably 10 to 20 minutes.
ペースト乾燥後に金属部品をペースト乾燥面上に設置して加熱することにより接合を行
う。接合温度は６００～１０００℃、好ましくは７００～９００℃である。また、接合時
間は接合温度に到達した状態で５～６０分間の範囲が好ましい。接合温度が低く接合時間
が短いと活性金属ろう材が十分に溶融せずに接合しない場合がある。これとは逆に、接合
温度が高く接合時間が長いと活性金属ろう材が溶融しすぎて広がりボイドが発生する場合
がある。また、活性金属接合雰囲気は必要に応じ、真空中や非酸化性雰囲気で行うものと
する。真空中で行う場合は、１×１０－２Ｐａ以下であることが好ましい。また、非酸化
性雰囲気は窒素雰囲気やアルゴン雰囲気が挙げられる。真空中または非酸化性雰囲気とす
ることにより、接合層が酸化されるのを抑制することができる。これにより、接合強度の
向上が図られる。ろう付けに使用する炉は連続炉やバッチ炉が使用される。量産性におい
て優れているのは連続炉である。上記の雰囲気で部品を所定時間加熱することによりろう
付けが行われる。
After the paste has dried, the metal parts are placed on the paste drying surface and heated to join them. The bonding temperature is 600-1000°C, preferably 700-900°C. Further, the bonding time is preferably in the range of 5 to 60 minutes when the bonding temperature is reached. If the bonding temperature is low and the bonding time is short, the active metal brazing material may not be sufficiently melted and bonding may not occur. On the contrary, if the bonding temperature is high and the bonding time is long, the active metal brazing material may melt too much and spread, creating voids. The active metal bonding atmosphere may be a vacuum or a non-oxidizing atmosphere, if necessary. When it is carried out in a vacuum, the pressure is preferably 1×10 −2 Pa or less. Further, examples of the non-oxidizing atmosphere include a nitrogen atmosphere and an argon atmosphere. By setting it in a vacuum or a non-oxidizing atmosphere, oxidation of the bonding layer can be suppressed. This improves the bonding strength. The furnace used for brazing is a continuous furnace or a batch furnace. Continuous furnaces are superior in terms of mass production. Brazing is performed by heating the parts in the above atmosphere for a predetermined period of time.
以上ではセラミックス部品とセラミックスバックアップリングにペーストを印刷乾燥し
た後に金属部品を接合しているが、予めセラミックス部品やセラミックスバックアップリ
ングにペーストを印刷乾燥した後に加熱処理を行って活性金属ろう材層を形成することも
可能である。この場合も、前述の接合条件で活性金属ろう材層を形成した後に金属部品を
配置して接合する。
In the above, the metal parts are bonded after printing and drying the paste on the ceramic parts and the ceramic backup ring, but in advance, the paste is printed and drying on the ceramic parts and the ceramic backup ring, and then heat treatment is performed to form an active metal brazing material layer. It is also possible to do so. In this case as well, after forming the active metal brazing material layer under the above-mentioned bonding conditions, the metal parts are arranged and bonded.
以上本発明の実施形態におけるセラミックス封着部品の製造方法によれば、封着部品と
しての気密性能を保持したまま、コストパフォーマンスに優れたセラミックス封着部品を
得ることができる。
According to the method for manufacturing a ceramic sealed component according to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain a ceramic sealed component with excellent cost performance while maintaining the airtight performance as a sealed component.
（実施例１～８、比較例１～８）
アルミナに酸化マンガン（ＭｎＯ２）、酸化ケイ素（シリカ：ＳｉＯ２）、酸化マグネ
シウム（マグネシア：ＭｇＯ）の助剤を加えて、９２ｗｔ％アルミナ、９９ｗｔ％アルミ
ナ、８５ｗｔ％アルミナの組成をそれぞれ有するアルミナ造粒粉を準備した。造粒粉を金
型プレスで成型し１５００℃大気中で焼結することにより、表１にあるようにセラミック
ス厚さＴｃが６ｍｍである、外径５０ｍｍ、内径３８ｍｍ、高さ５０ｍｍ、端面Ｃ面取り
０．５ｍｍの円筒形状のセラミックス部品を得た。この場合の面取りは、外径Ｃ面取り０
．５ｍｍおよび内径Ｃ面取り０．５ｍｍである。また、窒化アルミニウムにイットリア（
酸化イットリウム：Ｙ2Ｏ3）の助剤を３ｗｔ％加えて、窒化アルミニウム造粒粉を準備し
た。造粒粉を金型プレスで成型し１８００℃窒素中で焼結することにより、表１にあるよ
うにセラミックス厚さＴｃが６ｍｍである、外径５０ｍｍ、内径３８ｍｍ、高さ５０ｍｍ
、端面Ｃ面取り０．５ｍｍの円筒形状のセラミックス部品を得た。なお、表１中で窒化ア
ルミニウムはＡｌＮと表記した。
(Examples 1 to 8, Comparative Examples 1 to 8)
Alumina granulated powder is made by adding auxiliary agents such as manganese oxide (MnO2), silicon oxide (SiO2), and magnesium oxide (magnesia: MgO) to alumina to have a composition of 92wt% alumina, 99wt% alumina, and 85wt% alumina, respectively. prepared. By molding the granulated powder with a mold press and sintering it in the atmosphere at 1500°C, a ceramic product with a ceramic thickness Tc of 6 mm, an outer diameter of 50 mm, an inner diameter of 38 mm, a height of 50 mm, and an end face with a C chamfer is formed as shown in Table 1. A 0.5 mm cylindrical ceramic part was obtained. The chamfer in this case is the outer diameter C chamfer 0
．． 5mm and the inner diameter C chamfer is 0.5mm. In addition, yttria (
A granulated aluminum nitride powder was prepared by adding 3 wt% of yttrium oxide (Y2O3) as an auxiliary agent. By molding the granulated powder with a mold press and sintering it in nitrogen at 1800°C, a ceramic product with a ceramic thickness Tc of 6 mm, an outer diameter of 50 mm, an inner diameter of 38 mm, and a height of 50 mm is obtained as shown in Table 1.
A cylindrical ceramic part with an end face C chamfer of 0.5 mm was obtained. Note that in Table 1, aluminum nitride is expressed as AlN.
金属部品は、外径５０ｍｍのセラミックス部品接合用に外径４９ｍｍ、内径４７ｍｍ、
高さ２０ｍｍの鉄製と銅製の円筒形状として片側先端部を内側方向にプレス加工して、表
１にあるようなフランジ幅Ｗｆを形成した。加工した鉄部品の表面に２μｍのニッケルめ
っきを施した。
The metal parts have an outer diameter of 49 mm and an inner diameter of 47 mm for joining ceramic parts with an outer diameter of 50 mm.
A cylindrical shape made of iron and copper with a height of 20 mm was pressed inward at one end to form a flange width Wf as shown in Table 1. The surface of the processed iron parts was plated with 2 μm nickel.
また、前述のアルミナ造粒粉および窒化アルミニウム造粒粉を金型成型後に焼結して、
表２にあるように幅Ｗｂ、厚さＴｂである、外径４７ｍｍのリング形状のセラミックスバ
ックアップリングを得た。さらに、タルク（３ＭｇＯ・４ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ）にアルミナ、
酸化カルシウム（カルシア：ＣａＯ）の助剤を合計で８ｗｔ％添加したステアタイト造粒
粉を得た。造粒粉を金型プレスで成型し１３００℃大気中で焼結することにより、表２に
あるように幅Ｗｂ、厚さＴｂである、外径４７ｍｍのリング形状のセラミックスバックア
ップリングを得た。また、ジルコニア（酸化ジルコニウム：ＺｒＯ2）にイットリア（酸
化イットリウム：Ｙ2Ｏ3）の助剤を３ｗｔ％加えて、ジルコニア造粒粉を準備した。造粒
粉を金型プレスで成型し１５００℃大気中で焼結することにより、表２にあるように幅Ｗ
ｂ、厚さＴｂである、外径４７ｍｍのリング形状のセラミックスバックアップリングを得
た。
In addition, the above-mentioned alumina granulated powder and aluminum nitride granulated powder are sintered after molding,
As shown in Table 2, a ring-shaped ceramic backup ring with a width Wb and a thickness Tb and an outer diameter of 47 mm was obtained. Furthermore, alumina, talc (3MgO・4SiO2・H2O),
Granulated steatite powder was obtained in which a total of 8 wt % of an auxiliary agent of calcium oxide (calcia: CaO) was added. The granulated powder was molded using a mold press and sintered at 1300° C. in the atmosphere to obtain a ring-shaped ceramic backup ring with a width Wb and a thickness Tb and an outer diameter of 47 mm as shown in Table 2. Further, 3 wt% of yttria (yttrium oxide: Y2O3) as an auxiliary agent was added to zirconia (zirconium oxide: ZrO2) to prepare zirconia granulated powder. By molding the granulated powder with a mold press and sintering it in the atmosphere at 1500°C, the width W is as shown in Table 2.
A ring-shaped ceramic backup ring with an outer diameter of 47 mm and a thickness Tb was obtained.
活性金属ろう材ペーストに用いた金属粉末は、Ｔｉ２ｗｔ％、Ｓｎ１０ｗｔ％、Ｃｕ３
０ｗｔ％、Ａｇ残部、とした。活性金属ろう材ペーストは、金属粉末に有機成分を混合す
ることによりペースト化した。セラミックス部品端部表面に、スクリーンメッシュを用い
て厚さ５０μｍになるように活性金属ろう材ペーストを印刷した。活性金属ろう材ペース
トの印刷部分は内周と外周にある面取り部分を除いたセラミックス部品端面全面とした。
次に活性金属ろう材ペーストを印刷したセラミックス部品本体を空気中にて１００℃にて
５分間乾燥して活性金属ろう材ペーストを硬化した。反対側の端面についても同様にして
硬化した活性金属ろう材ペーストを形成した。また、セラミックスバックアップリングに
ついても、同様にして片面にペーストを印刷乾燥した。
The metal powder used for the active metal brazing paste was Ti2wt%, Sn10wt%, Cu3
0 wt%, Ag balance. The active metal brazing paste was made into a paste by mixing metal powder with an organic component. An active metal brazing paste was printed on the end surface of the ceramic component using a screen mesh to a thickness of 50 μm. The active metal brazing paste was printed on the entire end surface of the ceramic component, excluding the chamfered portions on the inner and outer peripheries.
Next, the ceramic component body printed with the active metal brazing paste was dried in air at 100° C. for 5 minutes to harden the active metal brazing paste. A hardened active metal brazing paste was formed on the opposite end face in the same manner. Furthermore, a paste was printed and dried on one side of the ceramic backup ring in the same manner.
（表１）
表１から分かるとおり、実施例では、フランジ幅／セラミックス厚さ（Ｗｆ／Ｔｃ）の値
は好ましい範囲内であった。一方、比較例１では、好ましい範囲外となった。
As can be seen from Table 1, in the Examples, the value of flange width/ceramic thickness (Wf/Tc) was within a preferable range. On the other hand, in Comparative Example 1, it was outside the preferable range.
次に、実施例１～８および比較例１～６については、図４（ｃ）および図５（ｅ）にあ
るように治具に金属部品、セラミックス部品、セラミックスバックアップリングを配置し
た。次に接合温度８２０℃、接合時間１０分間、窒素雰囲気で加熱することによりろう付
け接合をしてセラミックス封着部品を得た。比較例７では、図７に示すようにセラミック
スバックアップリングを同時に接合せずにセラミックス部品と金属部品を前述の条件にて
接合した。また、比較例８では、図８に示すようにセラミックス部品を同時に接合せずに
、金属部品とセラミックスバックアップリングを前述の条件にて接合した。
Next, for Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6, metal parts, ceramic parts, and ceramic backup rings were placed on the jig as shown in FIGS. 4(c) and 5(e). Next, brazing was performed by heating in a nitrogen atmosphere at a bonding temperature of 820° C. for a bonding time of 10 minutes to obtain a ceramic sealed component. In Comparative Example 7, as shown in FIG. 7, the ceramic component and the metal component were bonded under the above-mentioned conditions without bonding the ceramic backup ring at the same time. Furthermore, in Comparative Example 8, as shown in FIG. 8, the metal component and the ceramic backup ring were bonded under the above-mentioned conditions without bonding the ceramic components at the same time.
（表２）
表２から分かるとおり、実施例では、バックアップリング幅／セラミックス厚さ（Ｗｂ
／Ｔｃ）、バックアップリング厚さ／フランジ厚さ（Ｔｂ／Ｔｆ）の値は好ましい範囲内
であった。一方、比較例２および３では、それらの値が好ましい範囲外となった。
また、比較例７および８は、それぞれの部品接合後に残りの部品との接合を行う予定であ
った。しかしながら、比較例７では金属部品直下のセラミックス界面にクラックが発生し
、比較例８では大きく反りが発生しセラミックスバックアップリングにクラックが発生し
たため、残りの部品との接合を中止した。
As can be seen from Table 2, in the example, backup ring width/ceramic thickness (Wb
/Tc) and backup ring thickness/flange thickness (Tb/Tf) were within preferred ranges. On the other hand, in Comparative Examples 2 and 3, these values were outside the preferable range.
Furthermore, in Comparative Examples 7 and 8, the remaining parts were scheduled to be joined after each part was joined. However, in Comparative Example 7, cracks occurred at the ceramic interface directly under the metal component, and in Comparative Example 8, large warpage occurred and cracks occurred in the ceramic backup ring, so joining with the remaining components was discontinued.
次に、セラミックス部品の熱膨張率αｃおよびセラミックスバックアップリングの熱膨
張率αｂからセラミックス部品熱膨張率αｃ／セラミックスバックアップリング熱膨張率
αｂ（αｂ／αｃ）を求めた。
Next, ceramic component thermal expansion coefficient αc/ceramic backup ring thermal expansion coefficient αb (αb/αc) was determined from the thermal expansion coefficient αc of the ceramic component and the thermal expansion coefficient αb of the ceramic backup ring.
次に得られた上下のセラミックス封着部品の金属部品をインストロン引張試験機に固定
して垂直方向に引っ張ることにより接合強度試験を行った。また、セラミックス封着部品
の金属部品上端部にシリコーンを塗布してバイトンゴム製の円形治具で蓋をして下部をヘ
リウムリークディテクターに固定した。ヘリウムリーク試験を行って不良率を得た。また
、ＴＣＴ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｙｃｌｅ Ｔｅｓｔ：温度サイクル試験）を低温条件－４
０℃×３０分、高温条件１２５℃×３０分で６０サイクル行った後にヘリウムリーク試験
を行ってＴＣＴ不良率を得た。実施例と比較例のそれぞれの測定結果を表２に示す。
Next, a bonding strength test was conducted by fixing the metal parts of the upper and lower ceramic sealed parts obtained in an Instron tensile testing machine and pulling them in the vertical direction. In addition, silicone was applied to the upper end of the metal part of the ceramic sealed part, a lid was placed with a circular jig made of Viton rubber, and the lower part was fixed to a helium leak detector. A helium leak test was conducted to obtain the defect rate. In addition, TCT (Thermal Cycle Test) was performed under low temperature conditions -4.
After performing 60 cycles at 0° C. for 30 minutes and a high temperature condition of 125° C. for 30 minutes, a helium leak test was conducted to obtain the TCT failure rate. Table 2 shows the measurement results of Examples and Comparative Examples.
（表３）
表３から分かる通り実施例では、セラミックス部品熱膨張率αｃ／セラミックスバック
アップリング熱膨張率αｂ（αｂ／αｃ）の値は好ましい範囲となった。一方、比較例４
～６は好ましい範囲外となった。
As can be seen from Table 3, in the examples, the value of ceramic component thermal expansion coefficient αc/ceramic backup ring thermal expansion coefficient αb (αb/αc) was within a preferable range. On the other hand, comparative example 4
-6 was outside the preferable range.
また、実施例に係るセラミックス封着部品は、ヘリウムリーク試験でリーク不良が発生
しなかった。これはセラミックス部品および金属部品に対して接合距離が十分にあったた
めと、セラミックスバックアップリングにより熱膨張差が軽減されたためである。それに
対して比較例では、リーク不良が発生した。これはセラミックス部品と金属部品の接合部
分の接合距離が十分に確保できなかったため、セラミックス部品と金属部品の熱膨張差に
より接合部分にダメージがあり気密性が保てなかったため、である。
Further, the ceramic sealed parts according to the examples did not cause any leak failure in the helium leak test. This is because there was a sufficient bonding distance between the ceramic parts and the metal parts, and because the difference in thermal expansion was reduced by the ceramic backup ring. On the other hand, in the comparative example, a leak failure occurred. This is because a sufficient bonding distance between the ceramic and metal parts could not be secured, and the difference in thermal expansion between the ceramic and metal parts caused damage to the joint, making it impossible to maintain airtightness.
また、実施例に係るセラミックス封着部品は、ＴＣＴ後のヘリウムリーク試験でリーク
不良が発生しなかった。これはセラミックス部品および金属部品に対して接合距離が十分
にあったことに加えて、セラミックス部品と金属部品の熱膨張差についてセラミックスバ
ックアップリングを接合することにより、加熱冷却の熱応力による接合層へのダメージを
低減したためである。それに対して比較例では、ＴＣＴ後のヘリウムリーク不良が発生し
た。これはセラミックス部品および金属部品に対して接合距離が十分に確保できなかった
ことに加えてセラミックスバックアップリングによる熱膨張差の緩和が十分でなかったた
め接、加熱冷却の熱応力により接合層にダメージが入りリーク経路が発生したためである
。
In addition, the ceramic sealed parts according to the examples did not exhibit any leak defects in the helium leak test after TCT. In addition to having a sufficient bonding distance for ceramic parts and metal parts, by joining a ceramic backup ring to account for the difference in thermal expansion between ceramic parts and metal parts, the thermal stress caused by heating and cooling can reduce the bonding layer. This is because the damage was reduced. On the other hand, in the comparative example, a helium leak failure occurred after TCT. This was because not only was it not possible to secure a sufficient bonding distance between the ceramic and metal parts, but also because the ceramic backup ring was not able to sufficiently alleviate the difference in thermal expansion. This is because an incoming leak path has occurred.
上記に示す結果から明らかなように、実施例は比較例と比べて、リーク特性およびＴＣ
Ｔでの信頼性の向上が認められた。
As is clear from the results shown above, the example has better leakage characteristics and TC than the comparative example.
An improvement in reliability was observed at T.
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示
したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は
、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、
種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、
発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範
囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
Although several embodiments of the present invention have been illustrated above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms without departing from the gist of the invention.
Various omissions, substitutions, changes, etc. can be made. These embodiments and their variations are as follows:
It is included within the scope and gist of the invention, and is included within the scope of the invention described in the claims and its equivalents. Further, each of the embodiments described above can be implemented in combination with each other.
１…セラミックス封着部品
２…金属部品、２ａ…側壁、２ｂ…フランジ
３…セラミックス部品、３ａ…端面、３ｂ…外周面、３ｃ…内周面
４…セラミックスバックアップリング
５、６…活性金属ろう材
７…ろう付け治具
1... Ceramic sealed
また、実施形態のセラミックス封着部品の前記フランジ部分の長さＬｆが前記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、前記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。
Further, Lf/Tc, which is a ratio of the length Lf of the flange portion of the ceramic sealed component of the embodiment to the thickness Tc of the ceramic component, is 0.5 or more, and the width Wb of the ceramic backup ring is Wb /Tc, which is the proportion of the thickness Tc of the component, is 0.5 or more, and Tb/Tf, which is the proportion of the thickness Tb of the ceramic backup ring to the thickness Tf of the metal component, is 0.8 or more. .
また、実施形態の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では、前記フランジ部分の長さＬｆが前記セラミックス部品の厚さＴｃに占める割合あるＬｆ／Ｔｃは０．５以上である。また、前記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以上である。さらに、セラミックスバックアップリングの厚さＴｂが前記金属部品の厚さＴｆに占める割合であるＴｂ／Ｔｆが０．８以上である。
Further, in the method for manufacturing a ceramic sealed component for joining a ceramic component and a metal component according to the embodiment, Lf/Tc, which is the ratio of the length Lf of the flange portion to the thickness Tc of the ceramic component, is 0.5 or more. be. Further, Wb /Tc, which is the ratio of the width Wb of the ceramic backup ring to the thickness Tc of the ceramic component, is 0.5 or more. Furthermore, Tb/Tf, which is the ratio of the thickness Tb of the ceramic backup ring to the thickness Tf of the metal component, is 0.8 or more.
また、実施例に係るセラミックス封着部品は、ＴＣＴ後のヘリウムリーク試験でリーク不良が発生しなかった。これはセラミックス部品および金属部品に対して接合距離が十分にあったことに加えて、セラミックス部品と金属部品の熱膨張差についてセラミックスバックアップリングを接合することにより、加熱冷却の熱応力による接合層へのダメージを低減したためである。それに対して比較例では、ＴＣＴ後のヘリウムリーク不良が発生した。これはセラミックス部品および金属部品に対して接合距離が十分に確保できなかったことに加えてセラミックスバックアップリングによる熱膨張差の緩和が十分でなかったため、加熱冷却の熱応力により接合層にダメージが入りリーク経路が発生したためである。 In addition, the ceramic sealed parts according to the examples did not exhibit any leak defects in the helium leak test after TCT. In addition to having a sufficient bonding distance for ceramic parts and metal parts, by joining a ceramic backup ring to account for the difference in thermal expansion between ceramic parts and metal parts, the thermal stress caused by heating and cooling can reduce the bonding layer. This is because the damage was reduced. On the other hand, in the comparative example, a helium leak failure occurred after TCT. This was because not only was it not possible to secure a sufficient bonding distance between ceramic and metal parts, but also the ceramic backup ring was not sufficient to alleviate the difference in thermal expansion, which caused damage to the bonding layer due to thermal stress from heating and cooling. This is because a leak path occurred.
Claims (11)
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。 In ceramic sealed parts where a ceramic part and a metal part are joined using an active metal brazing material, the side of the flange part at the tip of the metal part and the end face of the ceramic part are joined by the active metal brazing material, and the opposite side of the joined flange part A ceramic sealed part characterized in that its surfaces are joined by a ceramic backup ring and an active metal brazing filler metal.
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。 Wf/Tc, which is the ratio of the width Wf of the flange portion to the thickness Tc of the ceramic component, is 0.5 or more, and Wb/Tc, the ratio of the width Wb of the ceramic backup ring to the thickness Tc of the ceramic component, is 0.5 or more. 0.5 or more, and the ratio Tb/Tf of the thickness Tb of the ceramic backup to the thickness Tf of the metal component is 0.8 or more. .
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。 Either of claims 1 and 2, characterized in that αb/αc, which is a ratio of the coefficient of thermal expansion αb of the ceramic backup ring to the coefficient of thermal expansion αc of the ceramic component, is 0.7 or more and 1.3 or less. The ceramic sealed part according to item 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。 Claim 1, wherein the metal part is made of iron or iron-based alloy, or copper or copper-based alloy.
and a ceramic sealed component according to claim 2.
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。 Claims 1 and 2, wherein the active metal brazing metal is one or more active metals selected from titanium, zirconium, and hafnium, and one or more brazing metals selected from copper and silver. The ceramic sealed component according to any one of the items.
か１項に記載のセラミックス封着部品。 3. The ceramic sealed component according to claim 1, wherein the ceramic component is made of alumina.
のいずれか１項に記載のセラミックス封着部品。 Claims 1 and 2, wherein the active metal brazing material has a thickness of 20 μm or more.
The ceramic sealed component according to any one of the above.
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。 A claim characterized in that Ac/Ab, which is the ratio of the thickness Ac of the active metal brazing material of the ceramic component to the thickness Ab of the active metal brazing material of the ceramic backup ring, is 0.3 or more and 3.0 or less. The ceramic sealed component according to any one of claims 1 to 2.
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。 In a method of manufacturing a ceramic sealed part that joins a ceramic part and a metal part, a paste made of an active metal brazing material is printed and dried on the end face of the ceramic part and the surface of the ceramic backup ring, and the tip is approximately parallel to the end face of the ceramic part. A metal part with a flange bent in an approximately vertical direction is installed, and the printed side of the ceramic backup ring is placed on the surface of the flange part of the metal part, and by heat treatment, the metal part is attached to the end face of the ceramic part. A method for manufacturing ceramic sealed parts, characterized by simultaneously joining parts and a ceramic backup ring.
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。 Lf/Tc, which is the ratio of the length Lf of the flange portion to the thickness Tc of the ceramic component, is 0.5 or more, and Lf/Tc, which is the ratio of the width Wb of the ceramic backup ring to the thickness Tc of the ceramic component. is 0.5 or more, and Tb/Tf, which is the ratio of the thickness Tb of the ceramic backup ring to the thickness Tf of the metal component, is 0.8 or more. Method of manufacturing wearing parts.
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９お
よび請求項１０のいずれか１項に記載のセラミックス封着部品の製造方法。 Either of claims 9 and 10, characterized in that αb/αc, which is a ratio of the coefficient of thermal expansion αb of the ceramic backup ring to the coefficient of thermal expansion αc of the ceramic component, is 0.7 or more and 1.3 or less. A method for manufacturing a ceramic sealed component according to item 1.
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