JP3778125B2 - Airtight terminal manufacturing method - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス端子とその製造方法ならびにそれを用いた気密端子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品用の気密端子は、水晶振動子や水晶発振器など、様々な電子機器に用いられている。近年、ダイオードやコンデンサなどの電子部品同様に、小型化および薄型化と共に、気密端子に搭載される電子部品の高密度化、高集積化による多端子化が要求されている。これを解決する手段として、特開２０００−９１４６１号公報に記載された方法が提案されている。
【０００３】
図５（ａ）は従来の気密端子の斜視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＹ−Ｙ′線に沿った断面図であり、図５（ｃ）は図５（ｂ）のＡ部拡大図である。１０１は鉄−ニッケル−コバルト合金（以下コバールと呼ぶ）や鉄−ニッケル合金などからなる金属板材で成形されたベース、１０２はベース１０１に形成された貫通孔、１０３はコバールや鉄−ニッケル合金などからなる金属リード、１０４はベース１０１と金属リード１０３とを封止するバインダー成分を含んだガラス粉末をプレス加工により、タブレット成形されたガラスタブレットである。
【０００４】
詳細の構成を下記に説明する。ベース１０１に形成された貫通孔１０２に、予めガラスタブレット１０４が仮焼結し形成された金属リード１０３を挿通し、ベース１０１と金属リード１０３とをガラスタブレット１０４を介して封止し気密端子を形成している。この時、金属リード１０３の外径と、タブレット成形されたガラスタブレット１０４の内側面とのクリアランスαを零として、その分、ガラスタブレット１０４の外径を小径化している。また、ガラスタブレット１０４の外径が小径化した事に伴って、ベースの貫通穴の径も小径化する事ができ、小型の気密ガラス端子を形成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記構成では、ガラスタブレット付きリードを作製するのに、プレス成形したガラスタブレットが必要である。ガラスタブレット作製には、プレス加工時に粉末ガラス間の繋ぎ役を果たす、バインダー成分を含んだプレス成形用ガラス顆粒が必要となり、その粒径は０．１ｍｍ程度である。ガラスタブレットの周壁は、現時点ですでに、プレス成形用のガラス顆粒の粒径に近い、０．１〜０．１５ｍｍの極限値まで薄肉化されている。そのため、ガラスタブレットの周壁を、それ以上に薄肉化し、その高さを小さくする事で、小体積化を図る事は不可能であると言う問題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、プレス成形したガラスタブレットを用いずに、小径で、小体積の気密ガラス端子を製造する事を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の気密端子の製造方法は、金属製リードに酸化膜を形成する工程と、リードに形成された酸化膜をＹＡＧレーザを用いて選択的に除去する工程と、リードに粒径が０．０１〜０．１ｍｍでかつバインダーを含まない粉末ガラスからなる絶縁ガラスを周着する工程と、リードに周着した絶縁ガラスを焼結してガラス端子を得る工程と、該ガラス端子と金属ベースとをカーボン治具に位置決めさせて加熱炉にて加熱して封着する工程と、を含む事を特徴とする。
これによれば、プレス成形によるガラスタブレットを使用すること無く、気密端子を製造する事ができる。また、酸化膜の在る部分にはガラスが融着し、酸化膜を除去した部分にはガラスが融着せず、選択的にガラスを融着する事ができ、ガラスの融着位置を任意に制御する事ができる。さらに、粉末ガラスにバインダーを含まないので金属製ベースに形成する貫通孔の径を小径にすることができ、気密端子の小型化、薄型化、多端子化が図れるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。 図１（ａ）は本発明に係る気密端子の構成を示した斜視図であって、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ′線に沿った断面図を示したものである。図１（ａ）、図１（ｂ）において、１は気密端子を構成するコバールや鉄−ニッケル合金などからなる板材をプレス成形によって形成された金属ベース、２はベース１に形成された貫通孔、３はコバールや鉄−ニッケル合金を、任意外径になるよう、例えばφ０．２ｍｍになるように円柱状に加工し、酸化膜処理が施された金属リード、４はリード３に、熱膨張係数をコバール等の金属材料に合わせ込んだ粉末ガラスを周着し、焼結させた絶縁ガラスでガラス端子５が構成されている。このとき、ガラス粉末粒径が０．０１〜０．１ｍｍであり、かつ、バインダーが添加されていないガラス粉末を用いて絶縁ガラスが形成されている。これは、バインダー添加でガラス粉末が顆粒状態となり、粒径が０．１５ｍｍ以上になることを防ぐものであり、金属リード３に周着する粉末ガラスの量を抑制し、金属リード３に焼結する絶縁ガラス４の外形および体積を小さくするものである。
【００１１】
次に、ガラス端子の製造方法を図２の断面図を用いて説明する。６は凹形状に溝が形成された位置決め用カーボン治具、７はカーボン製マスク、８はカーボン製マスクに形成されたマスク貫通孔、９は絶縁ガラスを形成する粉末ガラス、５はガラス端子である。位置決め用カーボン治具６の凹形状に形成された所定の位置にコバールからなる金属リード３を載置する（図２（ａ））。このとき、リード位置決め用のカーボン治具６には、金属リード３を載置する溝と、金属リード３に周着する粉末ガラスを一定量装填するように溝が形成されている。また、設置する金属リードには、予め酸化処理を行い、酸化膜を形成している。ガラス周着における位置制御のための、酸化膜除去方法については後述する。次に、位置決めカーボン治具６の上面部に、粉末ガラス装填用の、カーボン製マスク７を設置する（図２（ｂ））。このとき、粉末ガラス装填用カーボン製マスク７に形成された貫通孔８は、周着する粉末ガラス量に合わせた孔径としている。次に、必要箇所にカーボン製マスク７を介して熱膨張係数をコバールに合わせ込んだ、粉末径が０．０１〜０．０２mm程度の粉末ガラス９を位置決め用カーボン治具６の溝に装填する（図２（ｃ））。次に、通炉加熱し周着したガラス粉末９を球状に焼結する（図示せず）。位置決め用カーボン治具６から取り出しガラス端子となる（図２（ｄ））。ガラス端子５の形成に用いられる粉末ガラス９は、プレス成形用ガラス顆粒に含まれるバインダー成分を含んでいないため、プレス成形用ガラス顆粒の粒径に束縛されることなく、小径化を図ることができる。
【００１２】
次に、上記で説明したガラス周着における位置制御のための、酸化膜除去について図３で詳細に説明する。図３は、酸化処理を施された金属リード３の、任意の部分の酸化膜を除去した状態を示しており、１０は酸化膜を除去した部分である。金属リード３に形成された酸化膜に、ＹＡＧレーザ照射等を用いて除去する。これは、金属リード３に形成された酸化膜は、金属リード３とガラスとの濡れ性や密着性が良好であることから、金属リード３と絶縁ガラス封着に高信頼性を得ることができる。さらに、金属リード３に形成された酸化膜の任意の箇所にＹＡＧレーザを照射し、酸化膜を取り除くことで、絶縁ガラスの濡れ性を制御する事ができるものである。これは、酸化膜の形成されていない部分よりも、酸化膜が形成された部分にはガラスの濡れ性や溶融ガラスを吸着する作用が有り、金属リード３の任意の箇所に必要に応じた絶縁ガラスを形成することができる。このため、プレス成形によるガラスタブレットを形成しなくても、封着に必要なガラス量を制御し、高信頼度のガラス端子を製造することができる。
【００１３】
図４は、ガラス端子を用いた、気密端子を示したものであり、図４（ａ）は、金属ベース１とリード３との封着工程の断面図、図４（ｂ）にはガラス端子を用いた気密端子を示す。金属ベース１に形成した貫通孔２に、絶縁ガラス４が焼結された金属リード３が挿通し、絶縁ガラス４で金属ベース１とリード３は、貫通孔２部で気密的、絶縁的に封着している。封止用カーボン治具１１には、ガラス端子５の位置決め用溝１２と、金属ベース位置決め用溝１３が設けられている。金属ベース１を金属ベース位置決め用溝１３に載置し、金属ベース１の貫通孔にガラス端子５を挿通し、絶縁ガラス付きリードの位置決め用溝１２に挿入するように載置し、９５０℃で窒素雰囲気の加熱炉にて加熱する。このとき、絶縁ガラス４の外径を小さくしたガラス端子５を用いることで、金属ベース１の貫通孔２の径も小さくすることができる。また、貫通孔２を小径にすることで、金属ベース１に貫通孔２を多数個形成することができ、気密端子の多端子化が実現できるものである。
【００１４】
なお、以上の説明では金属リード３の形状を、図１に示すような、ストレートの形状で構成したものを示したが、ストレート形状に限定したものではなく、リベットタイプのリードや折り曲げ加工されたリードなどについても同様に実施可能である。
【００１５】
以上、本発明によるガラス端子とその製造方法ならびにそれを用いた気密端子の一実施形態について説明したが、本発明の思想に逸脱しない限り適宜変更可能である。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ガラスタブレットを用いずに、ガラス端子を形成することができ、絶縁ガラス部を小径化したガラス端子を提供することができる。また、本発明の気密端子によれば、絶縁ガラスの外形を小径化したガラス端子を用いることで、小型化、薄型化、多端子化した気密端子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の気密ガラス端子製造方法における気密ガラス端子の断面図
【図２】本発明の融着用ガラス付きリードの製造工程図
【図３】本発明の部分的に酸化膜を除去したリードの図
【図４】本発明の気密ガラス端子の断面図
【図５】従来の気密ガラス端子の製造工程図
【符号の説明】
１ 金属ベース
２ 貫通孔
３ 金属リード
４ 絶縁ガラス
５ ガラス端子
６ 位置決め用カーボン治具
７ カーボン製マスク
８ マスク貫通孔
９ 粉末ガラス
１０ 酸化膜除去部分
１１ 封止用カーボン治具
１２ 絶縁ガラス付きリード位置決め用溝
１３ 金属ベース位置決め用溝
１０１ 金属ベース
１０２ 貫通孔
１０３ 金属リード
１０４ ガラスタブレット
１０５ 封止用カーボン治具[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a glass terminal, a manufacturing method thereof, and an airtight terminal using the glass terminal.
[0002]
[Prior art]
Airtight terminals for electronic components are used in various electronic devices such as crystal resonators and crystal oscillators. In recent years, as with electronic components such as diodes and capacitors, there has been a demand for downsizing and thinning, as well as increasing the density and integration of electronic components mounted on airtight terminals. As means for solving this, a method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-91461 has been proposed.
[0003]
5A is a perspective view of a conventional hermetic terminal, FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line YY ′ of FIG. 5A, and FIG. 5C is FIG. It is the A section enlarged view of b). 101 is a base formed of a metal plate made of iron-nickel-cobalt alloy (hereinafter referred to as Kovar) or iron-nickel alloy, 102 is a through hole formed in base 101, 103 is Kovar, iron-nickel alloy, or the like. The metal lead 104 is a glass tablet formed by tableting a glass powder containing a binder component for sealing the base 101 and the metal lead 103 by pressing.
[0004]
A detailed configuration will be described below. A metal lead 103 formed by pre-sintering a glass tablet 104 is inserted into a through hole 102 formed in the base 101, and the base 101 and the metal lead 103 are sealed via the glass tablet 104 to provide an airtight terminal. Forming. At this time, the clearance α between the outer diameter of the metal lead 103 and the inner surface of the tablet-formed glass tablet 104 is set to zero, and the outer diameter of the glass tablet 104 is reduced accordingly. Further, as the outer diameter of the glass tablet 104 is reduced, the diameter of the through hole of the base can be reduced, thereby forming a small airtight glass terminal.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above configuration, a press-molded glass tablet is required to produce a lead with a glass tablet. For glass tablet production, glass granules for press molding containing a binder component that play a role of connecting between powdered glasses at the time of press processing are required, and the particle size is about 0.1 mm. The peripheral wall of the glass tablet has already been thinned to the limit value of 0.1 to 0.15 mm, which is close to the particle size of the glass granules for press molding. For this reason, there has been a problem that it is impossible to reduce the volume of the peripheral wall of the glass tablet by making it thinner and reducing its height.
[0006]
This invention solves the said subject, and it aims at manufacturing an airtight glass terminal of a small diameter and a small volume, without using the press-molded glass tablet.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the manufacturing method of the hermetic terminal of the present invention includes a step of forming an oxide film on a metal lead, a step of selectively removing the oxide film formed on the lead using a YAG laser, A step of surrounding an insulating glass made of powdered glass having a particle size of 0.01 to 0.1 mm and no binder on the lead; a step of sintering the insulating glass around the lead to obtain a glass terminal ; A step of positioning the glass terminal and the metal base on a carbon jig and heating and sealing in a heating furnace.
According to this, an airtight terminal can be manufactured without using a glass tablet by press molding. Also, the glass is fused to the portion where the oxide film is present, the glass is not fused to the portion where the oxide film is removed, and the glass can be selectively fused. Can be controlled. Furthermore, since the powder glass does not contain a binder, the diameter of the through hole formed in the metal base can be reduced, and the hermetic terminal can be reduced in size, thickness, and number of terminals.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a perspective view showing a configuration of an airtight terminal according to the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line XX ′ of FIG. is there. 1 (a) and 1 (b), 1 is a metal base formed by press forming a plate material made of Kovar, an iron-nickel alloy, or the like constituting an airtight terminal, and 2 is a through-hole formed in the base 1. 3 is a metal lead processed into a cylindrical shape with an arbitrary outer diameter, for example, φ0.2 mm, and subjected to an oxide film treatment, and 4 is thermally expanded to the lead 3. A glass terminal 5 is composed of insulating glass obtained by surrounding and sintering powder glass in which a coefficient is adjusted to a metal material such as Kovar. At this time, the insulating glass is formed using the glass powder having a glass powder particle size of 0.01 to 0.1 mm and no binder added. This is to prevent the glass powder from becoming a granular state by adding a binder and to prevent the particle size from becoming 0.15 mm or more, and suppress the amount of powdered glass that surrounds the metal lead 3 and sinter to the metal lead 3. The outer shape and volume of the insulating glass 4 to be reduced are reduced.
[0011]
Next, the manufacturing method of a glass terminal is demonstrated using sectional drawing of FIG. 6 is a positioning carbon jig in which grooves are formed in a concave shape, 7 is a carbon mask, 8 is a mask through-hole formed in the carbon mask, 9 is a powder glass forming insulating glass, and 5 is a glass terminal. is there. The metal lead 3 made of Kovar is placed at a predetermined position formed in the concave shape of the positioning carbon jig 6 (FIG. 2A). At this time, the lead positioning carbon jig 6 is formed with a groove on which the metal lead 3 is placed and a groove so as to load a certain amount of powdered glass around the metal lead 3. In addition, the metal lead to be installed is preliminarily oxidized to form an oxide film. A method for removing the oxide film for controlling the position in the glass periphery will be described later. Next, a carbon mask 7 for loading powder glass is placed on the upper surface of the positioning carbon jig 6 (FIG. 2B). At this time, the through-hole 8 formed in the carbon mask 7 for loading powder glass has a hole diameter that matches the amount of powder glass to be attached. Next, a powder glass 9 having a powder diameter of about 0.01 to 0.02 mm, in which a thermal expansion coefficient is adjusted to Kovar through a carbon mask 7 at a required portion, is loaded into the groove of the positioning carbon jig 6. (FIG. 2 (c)). Next, the glass powder 9 that has been heated and passed through a furnace is sintered into a spherical shape (not shown). It is taken out from the positioning carbon jig 6 and becomes a glass terminal (FIG. 2D). Since the powder glass 9 used for forming the glass terminal 5 does not contain the binder component contained in the glass granules for press molding, the diameter can be reduced without being restricted by the particle diameter of the glass granules for press molding. it can.
[0012]
Next, the removal of the oxide film for position control in the above-described glass periphery will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 shows a state where the oxide film of an arbitrary part of the metal lead 3 subjected to the oxidation treatment is removed, and 10 is a part where the oxide film is removed. The oxide film formed on the metal lead 3 is removed using YAG laser irradiation or the like. This is because the oxide film formed on the metal lead 3 has good wettability and adhesion between the metal lead 3 and the glass, so that high reliability can be obtained in sealing the metal lead 3 and the insulating glass. . Furthermore, the wettability of the insulating glass can be controlled by irradiating an arbitrary portion of the oxide film formed on the metal lead 3 with a YAG laser and removing the oxide film. This is because the portion where the oxide film is formed has an action of adsorbing the glass wettability and the molten glass rather than the portion where the oxide film is not formed. Glass can be formed. For this reason, even if it does not form the glass tablet by press molding, the glass amount required for sealing can be controlled and a highly reliable glass terminal can be manufactured.
[0013]
FIG. 4 shows an airtight terminal using a glass terminal. FIG. 4A is a sectional view of a sealing process between the metal base 1 and the lead 3, and FIG. 4B shows a glass terminal. An airtight terminal using is shown. A metal lead 3 sintered with insulating glass 4 is inserted into the through hole 2 formed in the metal base 1, and the metal base 1 and the lead 3 are hermetically sealed in an insulating glass 4 at the through hole 2 portion. I wear it. The sealing carbon jig 11 is provided with a positioning groove 12 for the glass terminal 5 and a metal base positioning groove 13. The metal base 1 is placed in the metal base positioning groove 13, the glass terminal 5 is inserted into the through hole of the metal base 1, and the metal base 1 is placed so as to be inserted into the positioning groove 12 of the lead with insulating glass. Heat in a nitrogen atmosphere furnace. At this time, the diameter of the through hole 2 of the metal base 1 can also be reduced by using the glass terminal 5 having a reduced outer diameter of the insulating glass 4. Moreover, by making the through-hole 2 small in diameter, a large number of through-holes 2 can be formed in the metal base 1, and the number of airtight terminals can be increased.
[0014]
In the above description, the shape of the metal lead 3 is shown as a straight shape as shown in FIG. 1. However, the shape is not limited to the straight shape, and is a rivet type lead or bent. The same can be applied to leads and the like.
[0015]
The glass terminal according to the present invention, the manufacturing method thereof, and the airtight terminal using the glass terminal have been described above, but can be appropriately changed without departing from the concept of the present invention.
[0016]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a glass terminal can be formed without using a glass tablet, and a glass terminal having a reduced diameter insulating glass portion can be provided. In addition, according to the hermetic terminal of the present invention, it is possible to provide a hermetic terminal that is reduced in size, thickness, and number of terminals by using a glass terminal having a reduced outer diameter of the insulating glass.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a hermetic glass terminal in the method for producing a hermetic glass terminal of the present invention. FIG. 2 is a production process diagram of a lead with a glass for fusing according to the present invention. Drawing of lead [FIG. 4] Cross-sectional view of hermetic glass terminal of the present invention [FIG. 5] Manufacturing process diagram of conventional hermetic glass terminal [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal base 2 Through-hole 3 Metal lead 4 Insulating glass 5 Glass terminal 6 Carbon jig for positioning 7 Carbon mask 8 Mask through-hole 9 Powder glass 10 Oxide film removal part 11 Carbon jig for sealing 12 Lead positioning with insulating glass Groove 13 metal base positioning groove 101 metal base 102 through hole 103 metal lead 104 glass tablet 105 sealing carbon jig

Claims (1)

金属製リードに酸化膜を形成する工程と、前記リードに形成された前記酸化膜をＹＡＧレーザを用いて選択的に除去する工程と、前記リードに粒径が０．０１〜０．１ｍｍでかつバインダーを含まない粉末ガラスからなる絶縁ガラスを周着する工程と、前記リードに周着した前記絶縁ガラスを焼結してガラス端子を得る工程と、該ガラス端子と金属ベースとをカーボン治具に位置決めさせて加熱炉にて加熱して封着する工程と、を含む事を特徴とする気密端子の製造方法。A step of forming an oxide film on the metal lead; a step of selectively removing the oxide film formed on the lead using a YAG laser; and a particle size of 0.01 to 0.1 mm on the lead; A step of surrounding an insulating glass made of powdered glass not containing a binder, a step of sintering the insulating glass around the lead to obtain a glass terminal , and the glass terminal and the metal base as a carbon jig. And a step of positioning and heating and sealing in a heating furnace.

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