JPH0159223B2 - - Google Patents
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- JPH0159223B2 JPH0159223B2 JP59028394A JP2839484A JPH0159223B2 JP H0159223 B2 JPH0159223 B2 JP H0159223B2 JP 59028394 A JP59028394 A JP 59028394A JP 2839484 A JP2839484 A JP 2839484A JP H0159223 B2 JPH0159223 B2 JP H0159223B2
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- oxidation
- alloy
- glass
- atmosphere
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C27/00—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
- C03C27/04—Joining glass to metal by means of an interlayer
- C03C27/042—Joining glass to metal by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, glass-ceramic or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
- C03C27/046—Joining glass to metal by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, glass-ceramic or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts of metals, metal oxides or metal salts only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C27/00—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
- C03C27/02—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing by fusing glass directly to metal
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
- Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Description
本発明は金属へのガラス封着法に関し、特にハ
ーメチツクシールした電子部品の製造に関する。 ガラス部品にハーメチツクシール（気密封着）
した金属は電子産業においては広く使用されてい
る。主に、これらは雰囲気炉内で予備処理した金
属リードおよび電子部品本体にガラスを溶融する
ことによつて作られる。その封着温度はガラスを
溶かして流動させ予備処理した金属に接着させる
のに十分な高温に保たれる。冷却時に、ガラスと
周囲の金属との間には強固なハーメチツクシール
が形成される。そのシールは内部パツケージから
水分および他の汚染物質を排除するために気密で
あると共に、組立、接続および使用中に遭遇する
応力に耐えるのに十分な強さでなければならな
い。気密性に対しては、最近のMILの基準883B
（ヘリウムの漏洩速度を１×10-8MTM−cm3／sec.
以下に規定している）のような基準が確立されて
いる。 気密封着された電子部品の高信頼性はガラスと
金属間のシールの完全さに依存する。高性能のシ
ールを終始変らず確実に製造するためには、材料
の選択、いくつかの処理パラメータ、特に金属の
予備処理中に採用される炉雰囲気の観察、および
ガラスの金属えの封着に注意しなければならな
い。 主として、工業的に用いられているシールには
「マツチド・シール」と「圧縮シール」の２種類
がある。これら２種類のシールの製造には若干の
相違があるけれども、同一順序の工程としては、
(1)脱ガスまたは脱炭、(2)酸化、および(3)封着があ
る。脱ガス工程および封着工程に用いられる雰囲
気は圧縮シール法およびマツチド・シール法共、
実質的に同一であるが、酸化工程に用いられる雰
囲気は若干異なる。 １ 脱ガス 脱炭またはガス抜きとしても知られる脱ガス
は、封着中にガラスにまたはガラスと金属との
界面に気泡が形成されるのを防ぐために、金属
からの全ての炭素または吸着ガスを除去する目
的でマツチド・シールおよび圧縮シールの両方
共金属リードおよび部品本体について行う。そ
の脱ガスは一般にバツチ炉または連続炉中にお
いて900〜1100℃（1650〜2000〓）の温度で普
通10〜30分間行なう。脱ガスに用いられる雰囲
気は一般に湿性水素、解離アンモニア、リツチ
発熱ガス（６％〜８％の一酸化炭素、露点＝＋
16℃）、または加湿した水素−窒素混合体であ
る。その雰囲気は金属を酸化することなく脱炭
性でなければならない。この工程中、金属の不
十分な脱炭または酸化は望ましくなく、後続の
金属の酸化およびガラスの金属えの封着に悪影
響を与える。不十分な脱炭または脱ガスは密着
中に気泡を形成したり、強度および気密性が低
下する。脱炭中における金属の酸化は金属の終
始一貫していない酸化をして、ガラスの酸化物
飽和によつて最終の封着における気密性の低下
や後続の処理工程での問題をもたらす。 長く続いている先行技術の方法は、湿性脱ガ
ス雰囲気によつて金属の酸化を防止するのに必
要な高水素レベルを得るために、びん詰め水
素、解離アンモニア、またはリツチ発熱ガスの
ような容易に入手できる雰囲気源を使用してき
た。 ２ 酸化 金属−ガラスのハーメチツクシールの製造に
おける次の工程は酸化工程であつて、その目的
は金属リードおよび部品本体の表面に金属酸化
物の薄い層を生成することである。その酸化物
層は表面のスケール層と粒間酸化物の下層から
なる。粒間酸化物層は化学結合によるガラスの
金属えの密着を促進する。ある種の圧縮シール
の製造においては若干の酸化が行われるけれど
も、酸化工程は主にマツチド・シールの製造と
協同する、そして本発明は特にマツチド・シー
ルに関係する。 マツチド・シールに広く使用される金属合金
はコバールなるトレードマークで市販されてお
り、それは主成分の鉄と、28〜30％Ni、15〜
18％Co、小数％のMn、および微量の他元素か
らなる。コバール合金は一般にバツチ炉または
連続炉内において750゜〜1040℃の温度で酸化さ
れる。コバール合金を十分に酸化するための加
熱に必要な時間は炉内における部品の質量に多
少依存するが、さらに重要なことは必要な酸化
の深さに依存する。コバール合金の酸化にこれ
まで使用された雰囲気はリーン発熱ガス、空気
および湿性の水素−窒素の混合体などである。
多くのハーメチツク・シール・プラントにおけ
る製品の高不合格率は一般に酸化レベルの制御
不足にある。 コバール合金および類似の金属合金の酸化不
足は望ましくない低強度のガラス−金属シール
の生成をもたらす。この低強度は比較的薄い酸
化物層とガラスとの界面のためであつて、それ
は弱い（または外表的な）化学結合だけの形成
をもたらす。Pask（Pask、Joseph A.New
Techniques in Glass−to−Metal Sealing；
Proceedings of IRE、vol.36、No.２、
Feb.1948、pp286−289）およびZakraysekら
（Alternative Method for the Evaluation of
Fused Glass to Metal Seals.Syracuse、N.
Y.；G.E.Co.、Feb.1979、pp43）の行つた研究
は、マツチド・シールの性質は金属に析出した
粒間酸化物の量によつて決まると結論してい
る。 コバール合金の過酸化も有害な結果をもたら
す。通常の封着中にガラスは酸化物層に完全に
浸透できないので、リーク体となり、ガスが容
器内へ浸入することができる多孔質の連続通路
を提供する。過酸化もガラスの飽和をもたら
し、その結果として封着工程中に気泡ができ
る。PaskおよびZakraysekは最適のシール強
度および気密性に望ましい酸化量に関する定義
をしている。種々の雰囲気組成および特定温度
でのサイクル時間を用いて得られた酸化度の研
究に基いて、Zakraysekは最適の強度および気
密性に必要な粒間酸化物レベル（または深さ）
は2.0〜6.5μであると結論を下した。さらに高
い酸化物レベルはシール強度を高めるけれど
も、限定された範囲が、ミル・スペツクを満た
すと共に過酸化に供う問題を生じることなく洗
浄およびろう付けのような後続の工程ができる
ことにおいて望ましい。 前記の研究から、特定温度における酸化度は
サイクル時間と雰囲気の酸化ポテンシヤルの両
方を厳密に制御することによつて調整できると
推論される。通常、炉温およびサイクル時間は
固定されるから、どんな金属を使用しても一定
の酸化物レベルを得るには終始変らぬ雰囲気が
必要である。発熱ガスや空気のような雰囲気の
酸化ポテンシヤルは大気の湿度の日毎の変動や
発熱ガス発生装置において反応に使用される天
然ガスの性質によつて変わるし、その発生装置
の年令および状態も発生ガスの組成に変動をも
たらす。炉雰囲気における数ある制御できない
変数の中で、これらがとりわけ、コバールや他
の合金の酸化で得られる酸化物レベルの変動を
もたらす。 ３ 封着 圧縮シール並びにマツチド・シールの製造過
程における封着工程は連続炉内において950〜
1060℃（1750〜1950〓）の範囲内の温度で行わ
れる。封着工程中に予備処理したリードおよび
部品本体は、溶融ガラスを流動させて所望のハ
ーメチツク結合を形成さすことによつて接合さ
れる。封着工程中に使用される炉雰囲気は普通
リーン発熱ガスまたはN2を主成分とした雰囲
気である。選択した雰囲気組成は金属リードの
過酸化を防ぐと共に、炉内に弱酸化状態を存在
させてガラスの流動および密着性を促進するた
めである。封着工程に使用されてきた代表的な
雰囲気組成は空気とガスの割合が８：１〜13：
１の発熱ガスまたはN2を主成分としたガス組
成体である。 本発明により、電子部品におけるガラス−金属
の高性能ハーメチツク・シールを常に得るため
に、特に加工封着前の金属の酸化工程中に用いら
れる条件を慎重に制御する必要があることがわか
つた。そのような酸化工程中に用いるべき必要な
条件は、主にFe3O4からなる粒間酸化物の深さ
（またはレベル）の形成をシールの最適強度およ
び気密性を与える所望の範囲内に確実にすること
であつて、その酸化物の深さは2.0〜10.0μが望ま
しい範囲である。Fe3O4は、溶解する前に先ず
Fe3O4に転化しなければならないFe2O3とは異な
り変態することなく直接ガラスに溶解することが
できるので、Fe3O4は最も望ましいタイプの酸化
物である。この転化には時間を要し、完全転化し
ないと悪い性質のシールとなる。酸化物の深さが
さらに増すとシール強度も増すが、製品がミル−
スペツクを満たすと共に後続の処理工程で起きる
可能性のある問題を回避できることにおいて、約
10μまでの深さが望ましい。本発明は特にコバー
ルとガラスとのマツシド・シールに適用される。
本発明による所望シールの製造は、(1)脱ガスまた
は脱炭、(2)酸化（予備酸化とも呼ぶ場合がある）、
および(3)封着からなる従来の処理サイクルを利用
する。 脱ガス工程は、バツチ炉または連続炉内におい
てこれまで先行技術によつて用いられてきた温度
およびガス雰囲気で行うことができる、ただしそ
の炉の雰囲気は脱ガス工程中に著しい酸化が生じ
ないことを保証するものである。これは、例えば
炉内に100％水素と約５（体積）％以下の水分を含
んだ雰囲気を用いることによつて達成される。良
好な脱ガス（脱炭）はH2／H2Oの体積比が約50
以上のときに得らる。 同様に、封着工程はこれまで採用されてきた温
度および条件、例えば950〜1060℃の温度でリー
ン発熱ガスまたは窒素を主成分とした雰囲気を用
いて実施される。 本発明による処理サイクルにおける重要な工程
は、コバール（または他の合金）の脱ガス（また
は脱炭）後で、ガラス絶縁物へのコバールの加熱
封着前に行う酸化工程である。金属−ガラスの信
頼性のあるハーメチツク・シールを保証する所望
のタイプおよび深さの粒間酸化物を得るために、
炉内の酸化雰囲気は、水、二酸化炭素、窒素酸化
物などのような酸化剤を酸素がFe2O3の生成が最
少でFe3O4が酸化の主生成物であるような値に減
少する量有するキヤリヤー・ガスからなる。 本発明の一実施態様における酸化雰囲気は酸化
剤およびキヤリヤー・ガスとして役立つ二酸化炭
素と水素のガス状混合体からなる。そのような混
合体は体積％で約0.25〜99％の水素と、約１〜99
％の二酸化炭素と、必要ならば残りが不活性ガス
からなる。 望ましい実施態様における水のような酸化剤
は、水の量（体積）が遊離水素の約5.0倍以下に
なり、水の含量が約0.6〜１体積％（望ましくは
0.9％）の範囲内であるような少量の水素を含む
窒素のような不活性ガスに制御自在に添加され
る。これらの条件下で、粒間酸化物層は良好金属
−ガラス密着を与える望ましいFe3O4タイプのも
のが少なくとも主成分であつて、金属−ガラスの
良好な結合を保証するのに十分な深さを有する。 望ましい実施態様の説明 電子部品にガラス−封着金属リードを製造する
ため、種々のガス雰囲気下で実物大の連続炉を備
えた商業プラントで多くの実験を行つた。酸化条
件の最適化を目的とした制御実験の殆んどにおい
て、コバール合金の初期脱炭は脱炭工程の終端で
コバール合金が酸化物を含まないような条件下で
行つた。従つて、この一連の実験における脱炭工
程は約1060℃の温度において100％水素で露点が
＋30℃（水含量4.18（体積）％に対応する）の雰
囲気で行つた。 一連の実験における酸化工程は、1038℃に設定
した温度制御器を備えた連続炉内において、ベル
ト速度25.4cm／分で、0.25％水素（露点3.3℃、水
含量0.765体積％に相当する）、残り窒素からなる
炉雰囲気を採用して行つた。炉内の温度プロフイ
ール（グラフ）を第１表に示す。
ーメチツクシールした電子部品の製造に関する。 ガラス部品にハーメチツクシール（気密封着）
した金属は電子産業においては広く使用されてい
る。主に、これらは雰囲気炉内で予備処理した金
属リードおよび電子部品本体にガラスを溶融する
ことによつて作られる。その封着温度はガラスを
溶かして流動させ予備処理した金属に接着させる
のに十分な高温に保たれる。冷却時に、ガラスと
周囲の金属との間には強固なハーメチツクシール
が形成される。そのシールは内部パツケージから
水分および他の汚染物質を排除するために気密で
あると共に、組立、接続および使用中に遭遇する
応力に耐えるのに十分な強さでなければならな
い。気密性に対しては、最近のMILの基準883B
（ヘリウムの漏洩速度を１×10-8MTM−cm3／sec.
以下に規定している）のような基準が確立されて
いる。 気密封着された電子部品の高信頼性はガラスと
金属間のシールの完全さに依存する。高性能のシ
ールを終始変らず確実に製造するためには、材料
の選択、いくつかの処理パラメータ、特に金属の
予備処理中に採用される炉雰囲気の観察、および
ガラスの金属えの封着に注意しなければならな
い。 主として、工業的に用いられているシールには
「マツチド・シール」と「圧縮シール」の２種類
がある。これら２種類のシールの製造には若干の
相違があるけれども、同一順序の工程としては、
(1)脱ガスまたは脱炭、(2)酸化、および(3)封着があ
る。脱ガス工程および封着工程に用いられる雰囲
気は圧縮シール法およびマツチド・シール法共、
実質的に同一であるが、酸化工程に用いられる雰
囲気は若干異なる。 １ 脱ガス 脱炭またはガス抜きとしても知られる脱ガス
は、封着中にガラスにまたはガラスと金属との
界面に気泡が形成されるのを防ぐために、金属
からの全ての炭素または吸着ガスを除去する目
的でマツチド・シールおよび圧縮シールの両方
共金属リードおよび部品本体について行う。そ
の脱ガスは一般にバツチ炉または連続炉中にお
いて900〜1100℃（1650〜2000〓）の温度で普
通10〜30分間行なう。脱ガスに用いられる雰囲
気は一般に湿性水素、解離アンモニア、リツチ
発熱ガス（６％〜８％の一酸化炭素、露点＝＋
16℃）、または加湿した水素−窒素混合体であ
る。その雰囲気は金属を酸化することなく脱炭
性でなければならない。この工程中、金属の不
十分な脱炭または酸化は望ましくなく、後続の
金属の酸化およびガラスの金属えの封着に悪影
響を与える。不十分な脱炭または脱ガスは密着
中に気泡を形成したり、強度および気密性が低
下する。脱炭中における金属の酸化は金属の終
始一貫していない酸化をして、ガラスの酸化物
飽和によつて最終の封着における気密性の低下
や後続の処理工程での問題をもたらす。 長く続いている先行技術の方法は、湿性脱ガ
ス雰囲気によつて金属の酸化を防止するのに必
要な高水素レベルを得るために、びん詰め水
素、解離アンモニア、またはリツチ発熱ガスの
ような容易に入手できる雰囲気源を使用してき
た。 ２ 酸化 金属−ガラスのハーメチツクシールの製造に
おける次の工程は酸化工程であつて、その目的
は金属リードおよび部品本体の表面に金属酸化
物の薄い層を生成することである。その酸化物
層は表面のスケール層と粒間酸化物の下層から
なる。粒間酸化物層は化学結合によるガラスの
金属えの密着を促進する。ある種の圧縮シール
の製造においては若干の酸化が行われるけれど
も、酸化工程は主にマツチド・シールの製造と
協同する、そして本発明は特にマツチド・シー
ルに関係する。 マツチド・シールに広く使用される金属合金
はコバールなるトレードマークで市販されてお
り、それは主成分の鉄と、28〜30％Ni、15〜
18％Co、小数％のMn、および微量の他元素か
らなる。コバール合金は一般にバツチ炉または
連続炉内において750゜〜1040℃の温度で酸化さ
れる。コバール合金を十分に酸化するための加
熱に必要な時間は炉内における部品の質量に多
少依存するが、さらに重要なことは必要な酸化
の深さに依存する。コバール合金の酸化にこれ
まで使用された雰囲気はリーン発熱ガス、空気
および湿性の水素−窒素の混合体などである。
多くのハーメチツク・シール・プラントにおけ
る製品の高不合格率は一般に酸化レベルの制御
不足にある。 コバール合金および類似の金属合金の酸化不
足は望ましくない低強度のガラス−金属シール
の生成をもたらす。この低強度は比較的薄い酸
化物層とガラスとの界面のためであつて、それ
は弱い（または外表的な）化学結合だけの形成
をもたらす。Pask（Pask、Joseph A.New
Techniques in Glass−to−Metal Sealing；
Proceedings of IRE、vol.36、No.２、
Feb.1948、pp286−289）およびZakraysekら
（Alternative Method for the Evaluation of
Fused Glass to Metal Seals.Syracuse、N.
Y.；G.E.Co.、Feb.1979、pp43）の行つた研究
は、マツチド・シールの性質は金属に析出した
粒間酸化物の量によつて決まると結論してい
る。 コバール合金の過酸化も有害な結果をもたら
す。通常の封着中にガラスは酸化物層に完全に
浸透できないので、リーク体となり、ガスが容
器内へ浸入することができる多孔質の連続通路
を提供する。過酸化もガラスの飽和をもたら
し、その結果として封着工程中に気泡ができ
る。PaskおよびZakraysekは最適のシール強
度および気密性に望ましい酸化量に関する定義
をしている。種々の雰囲気組成および特定温度
でのサイクル時間を用いて得られた酸化度の研
究に基いて、Zakraysekは最適の強度および気
密性に必要な粒間酸化物レベル（または深さ）
は2.0〜6.5μであると結論を下した。さらに高
い酸化物レベルはシール強度を高めるけれど
も、限定された範囲が、ミル・スペツクを満た
すと共に過酸化に供う問題を生じることなく洗
浄およびろう付けのような後続の工程ができる
ことにおいて望ましい。 前記の研究から、特定温度における酸化度は
サイクル時間と雰囲気の酸化ポテンシヤルの両
方を厳密に制御することによつて調整できると
推論される。通常、炉温およびサイクル時間は
固定されるから、どんな金属を使用しても一定
の酸化物レベルを得るには終始変らぬ雰囲気が
必要である。発熱ガスや空気のような雰囲気の
酸化ポテンシヤルは大気の湿度の日毎の変動や
発熱ガス発生装置において反応に使用される天
然ガスの性質によつて変わるし、その発生装置
の年令および状態も発生ガスの組成に変動をも
たらす。炉雰囲気における数ある制御できない
変数の中で、これらがとりわけ、コバールや他
の合金の酸化で得られる酸化物レベルの変動を
もたらす。 ３ 封着 圧縮シール並びにマツチド・シールの製造過
程における封着工程は連続炉内において950〜
1060℃（1750〜1950〓）の範囲内の温度で行わ
れる。封着工程中に予備処理したリードおよび
部品本体は、溶融ガラスを流動させて所望のハ
ーメチツク結合を形成さすことによつて接合さ
れる。封着工程中に使用される炉雰囲気は普通
リーン発熱ガスまたはN2を主成分とした雰囲
気である。選択した雰囲気組成は金属リードの
過酸化を防ぐと共に、炉内に弱酸化状態を存在
させてガラスの流動および密着性を促進するた
めである。封着工程に使用されてきた代表的な
雰囲気組成は空気とガスの割合が８：１〜13：
１の発熱ガスまたはN2を主成分としたガス組
成体である。 本発明により、電子部品におけるガラス−金属
の高性能ハーメチツク・シールを常に得るため
に、特に加工封着前の金属の酸化工程中に用いら
れる条件を慎重に制御する必要があることがわか
つた。そのような酸化工程中に用いるべき必要な
条件は、主にFe3O4からなる粒間酸化物の深さ
（またはレベル）の形成をシールの最適強度およ
び気密性を与える所望の範囲内に確実にすること
であつて、その酸化物の深さは2.0〜10.0μが望ま
しい範囲である。Fe3O4は、溶解する前に先ず
Fe3O4に転化しなければならないFe2O3とは異な
り変態することなく直接ガラスに溶解することが
できるので、Fe3O4は最も望ましいタイプの酸化
物である。この転化には時間を要し、完全転化し
ないと悪い性質のシールとなる。酸化物の深さが
さらに増すとシール強度も増すが、製品がミル−
スペツクを満たすと共に後続の処理工程で起きる
可能性のある問題を回避できることにおいて、約
10μまでの深さが望ましい。本発明は特にコバー
ルとガラスとのマツシド・シールに適用される。
本発明による所望シールの製造は、(1)脱ガスまた
は脱炭、(2)酸化（予備酸化とも呼ぶ場合がある）、
および(3)封着からなる従来の処理サイクルを利用
する。 脱ガス工程は、バツチ炉または連続炉内におい
てこれまで先行技術によつて用いられてきた温度
およびガス雰囲気で行うことができる、ただしそ
の炉の雰囲気は脱ガス工程中に著しい酸化が生じ
ないことを保証するものである。これは、例えば
炉内に100％水素と約５（体積）％以下の水分を含
んだ雰囲気を用いることによつて達成される。良
好な脱ガス（脱炭）はH2／H2Oの体積比が約50
以上のときに得らる。 同様に、封着工程はこれまで採用されてきた温
度および条件、例えば950〜1060℃の温度でリー
ン発熱ガスまたは窒素を主成分とした雰囲気を用
いて実施される。 本発明による処理サイクルにおける重要な工程
は、コバール（または他の合金）の脱ガス（また
は脱炭）後で、ガラス絶縁物へのコバールの加熱
封着前に行う酸化工程である。金属−ガラスの信
頼性のあるハーメチツク・シールを保証する所望
のタイプおよび深さの粒間酸化物を得るために、
炉内の酸化雰囲気は、水、二酸化炭素、窒素酸化
物などのような酸化剤を酸素がFe2O3の生成が最
少でFe3O4が酸化の主生成物であるような値に減
少する量有するキヤリヤー・ガスからなる。 本発明の一実施態様における酸化雰囲気は酸化
剤およびキヤリヤー・ガスとして役立つ二酸化炭
素と水素のガス状混合体からなる。そのような混
合体は体積％で約0.25〜99％の水素と、約１〜99
％の二酸化炭素と、必要ならば残りが不活性ガス
からなる。 望ましい実施態様における水のような酸化剤
は、水の量（体積）が遊離水素の約5.0倍以下に
なり、水の含量が約0.6〜１体積％（望ましくは
0.9％）の範囲内であるような少量の水素を含む
窒素のような不活性ガスに制御自在に添加され
る。これらの条件下で、粒間酸化物層は良好金属
−ガラス密着を与える望ましいFe3O4タイプのも
のが少なくとも主成分であつて、金属−ガラスの
良好な結合を保証するのに十分な深さを有する。 望ましい実施態様の説明 電子部品にガラス−封着金属リードを製造する
ため、種々のガス雰囲気下で実物大の連続炉を備
えた商業プラントで多くの実験を行つた。酸化条
件の最適化を目的とした制御実験の殆んどにおい
て、コバール合金の初期脱炭は脱炭工程の終端で
コバール合金が酸化物を含まないような条件下で
行つた。従つて、この一連の実験における脱炭工
程は約1060℃の温度において100％水素で露点が
＋30℃（水含量4.18（体積）％に対応する）の雰
囲気で行つた。 一連の実験における酸化工程は、1038℃に設定
した温度制御器を備えた連続炉内において、ベル
ト速度25.4cm／分で、0.25％水素（露点3.3℃、水
含量0.765体積％に相当する）、残り窒素からなる
炉雰囲気を採用して行つた。炉内の温度プロフイ
ール（グラフ）を第１表に示す。
【表】
【表】
第１表からわかるように、一定のベルト速度に
おいて金属は約750〜1060℃の範囲の温度で約９
分間酸化を受けた。これらの実験条件で粒間酸化
物の深さは4.0〜9.0μの範囲内であつた、そして
実質的にFe3O4からなつた。 別の系列の酸化実験は前述の実験と同じ条件で
行つたが、一定の水素含量（0.25体積％）で炉の
ガス雰囲気に添加される水の量を変えた。そのプ
ロツトした結果を添加図面の第１図と第２表に示
す。
おいて金属は約750〜1060℃の範囲の温度で約９
分間酸化を受けた。これらの実験条件で粒間酸化
物の深さは4.0〜9.0μの範囲内であつた、そして
実質的にFe3O4からなつた。 別の系列の酸化実験は前述の実験と同じ条件で
行つたが、一定の水素含量（0.25体積％）で炉の
ガス雰囲気に添加される水の量を変えた。そのプ
ロツトした結果を添加図面の第１図と第２表に示
す。
【表】
一連の別の実験では、酸化炉を通過するコバー
ル合金の速度を変化させて、５℃から19℃に及ぶ
種々の露点での粒間酸化物の深さを測定した。こ
の粒間酸化物は実質的にFe3O4からなつた。その
結果を第２図と第３表に示す。
ル合金の速度を変化させて、５℃から19℃に及ぶ
種々の露点での粒間酸化物の深さを測定した。こ
の粒間酸化物は実質的にFe3O4からなつた。その
結果を第２図と第３表に示す。
【表】
前記の実験で製造された被酸化コバール合金の
試料は100％窒素（露点＋18.3℃）からなる炉雰
囲気内において1040℃の温度でガラス（Kimble
EN1）に封着された。これらの封着された製品
は標準の方法（MIL−Std−883B、方法1010、条
件Ｂ）で試験した、そして許容される気密性を有
し、ヘリウムの漏洩速度が１×10-8ATM×cm3／
秒以下であることがわかつた。 得られた結果に基いて、、電子部品用の金属と
ガラスのマツチド・シールの製造に使用した被脱
炭のコバール合金および類似の金属合金を酸化す
ることによつて、前記酸化が酸化剤を計算した水
素を含む不活性キヤリヤー・ガスに添加しその酸
化剤が適量の酸化ポテンシヤルを提供するのに十
分な量添加されている制御された炉雰囲気で行わ
れるとき、合金に粒間酸化物が少なくとも2μか
ら約9μ以下の深さに常に析出することが確認さ
れた。前記の値（望ましくは約10μまでの深さで
粒間酸化物を終始変らず製造することによつて、
強度および気密性に関して良好なガラス−合金シ
ールの製造が保証される。 本発明は特にマツチド・シールの製造に適用さ
れるが、それに限定されるものではない。圧縮シ
ールに対しては、合金の予備酸化がH2／N2／Ｘ
の雰囲気（ここでＸは必要な酸化剤である）内で
行われる。
試料は100％窒素（露点＋18.3℃）からなる炉雰
囲気内において1040℃の温度でガラス（Kimble
EN1）に封着された。これらの封着された製品
は標準の方法（MIL−Std−883B、方法1010、条
件Ｂ）で試験した、そして許容される気密性を有
し、ヘリウムの漏洩速度が１×10-8ATM×cm3／
秒以下であることがわかつた。 得られた結果に基いて、、電子部品用の金属と
ガラスのマツチド・シールの製造に使用した被脱
炭のコバール合金および類似の金属合金を酸化す
ることによつて、前記酸化が酸化剤を計算した水
素を含む不活性キヤリヤー・ガスに添加しその酸
化剤が適量の酸化ポテンシヤルを提供するのに十
分な量添加されている制御された炉雰囲気で行わ
れるとき、合金に粒間酸化物が少なくとも2μか
ら約9μ以下の深さに常に析出することが確認さ
れた。前記の値（望ましくは約10μまでの深さで
粒間酸化物を終始変らず製造することによつて、
強度および気密性に関して良好なガラス−合金シ
ールの製造が保証される。 本発明は特にマツチド・シールの製造に適用さ
れるが、それに限定されるものではない。圧縮シ
ールに対しては、合金の予備酸化がH2／N2／Ｘ
の雰囲気（ここでＸは必要な酸化剤である）内で
行われる。
第１図は、酸化剤として水を使用した実験条件
下で炉のN2−H2雰囲気の露点を関数として、コ
バール合金の酸化時に形成された粒間酸化物層の
深さを示すグラフ、第２図は種々のベルト速度お
よび酸化剤とした種々の露点を関数とした粒間酸
化物の深さを示すグラフである。
下で炉のN2−H2雰囲気の露点を関数として、コ
バール合金の酸化時に形成された粒間酸化物層の
深さを示すグラフ、第２図は種々のベルト速度お
よび酸化剤とした種々の露点を関数とした粒間酸
化物の深さを示すグラフである。
Claims (1)
- １ 電子部品における金属合金への溶融ガラス封
着法において、その合金が酸化されない条件を高
められた温度の炉雰囲気中で該金属合金を脱炭す
ること、その脱炭された合金を炉雰囲気中で1400
〜1940〓（760〜1060℃）の範囲内の温度で９分
までの時間的条件下に酸化されてその合金に2.0
〜10.0ミクロンの範囲内の深さの粒間酸化物層を
形成させること、およびその酸化された合金をガ
ラス絶縁部品に加熱封着することから成り、上記
酸化が主成分の窒素、少なくとも0.25容量％の水
素および酸化剤として、遊離水素の五客量倍以下
の水準の容量に保たれた水より成る炉雰囲気中で
行われる金属合金へのガラス封着法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US46799283A | 1983-02-18 | 1983-02-18 | |
| US467992 | 1983-02-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59156943A JPS59156943A (ja) | 1984-09-06 |
| JPH0159223B2 true JPH0159223B2 (ja) | 1989-12-15 |
Family
ID=23857981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59028394A Granted JPS59156943A (ja) | 1983-02-18 | 1984-02-17 | 金属へのガラス封着法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59156943A (ja) |
| KR (1) | KR880001255B1 (ja) |
| BR (1) | BR8400636A (ja) |
| FR (1) | FR2543131A1 (ja) |
| GB (1) | GB2135297B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7310222B2 (en) | 1997-03-21 | 2007-12-18 | Chunghwa Picture Tubes, Ltd. | Flat-panel display mounting system for portable computer |
| US7492421B1 (en) | 1997-07-03 | 2009-02-17 | Lg Display Co., Ltd. | Case for liquid crystal display |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU601294B2 (en) * | 1987-10-05 | 1990-09-06 | Boc Group, Inc., The | Glass to metal sealing process |
| FR2643362B1 (fr) * | 1989-02-22 | 1993-04-09 | Air Liquide | Procede d'elaboration d'une liaison verre-metal et appareil pour sa mise en oeuvre |
| CN111850538A (zh) * | 2020-08-03 | 2020-10-30 | 广东格斯泰气密元件有限公司 | 一种提高玻璃和金属封接强度的方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3141753A (en) * | 1961-03-29 | 1964-07-21 | Philco Corp | Process of making glass-to-metal seals |
| US3374076A (en) * | 1964-09-28 | 1968-03-19 | Corning Glass Works | Method for producing hermetic glass to metal seals |
| JPS4937567A (ja) * | 1972-08-08 | 1974-04-08 | ||
| JPS56125228A (en) * | 1980-03-07 | 1981-10-01 | Hitachi Medical Corp | Bonding between metal and glass |
-
1984
- 1984-02-10 FR FR8402075A patent/FR2543131A1/fr not_active Withdrawn
- 1984-02-13 GB GB08403743A patent/GB2135297B/en not_active Expired
- 1984-02-14 BR BR8400636A patent/BR8400636A/pt unknown
- 1984-02-17 KR KR1019840000765A patent/KR880001255B1/ko not_active Expired
- 1984-02-17 JP JP59028394A patent/JPS59156943A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7310222B2 (en) | 1997-03-21 | 2007-12-18 | Chunghwa Picture Tubes, Ltd. | Flat-panel display mounting system for portable computer |
| US7492421B1 (en) | 1997-07-03 | 2009-02-17 | Lg Display Co., Ltd. | Case for liquid crystal display |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR880001255B1 (ko) | 1988-07-16 |
| JPS59156943A (ja) | 1984-09-06 |
| BR8400636A (pt) | 1984-09-25 |
| FR2543131A1 (fr) | 1984-09-28 |
| GB8403743D0 (en) | 1984-03-14 |
| GB2135297A (en) | 1984-08-30 |
| KR840007710A (ko) | 1984-12-10 |
| GB2135297B (en) | 1987-03-18 |
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