JPH0521319B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えばシーズヒータの端子などのよ
うに高温で使用されるセラミツクシールに関す
る。

〔発明の技術的分野〕

セラミツクシールは、一般に、密封された容器
内の信号を取出すための端子、あるいは密封され
た容器内に信号を導くための導入端子として使用
されている。

まず、このようなセラミツクシールの従来のも
のを第５図ないし第８図により説明する。

第５図および第６図は従来のセラミツクシール
の一例を示すものであり、円筒形のセラミツクシ
ール１の内周面および外周面にそれぞれ金属製の
メタライズ層２，３を介して円筒状の封着金属
４，５をろう材６，６により接続して気密性を保
持でせきるようにしたものである。

第７図および第８図は従来のセラミツクシール
の他例を示すものであり、それぞれセラミツクシ
ール１の外周面に軸方向に間隔を隔ててメタライ
ズ層２，３（符号２は図示省略）を介した封着金
属４，５をろう材６により接続して気密性を保持
できるようにしたものである。

前述した二つの従来例においてろう材６は、セ
ラミツクシールの使用雰囲気並びに温度によつて
決定され、例えば400℃前後であれば銀製、550℃
前後であれば金製、さらにこれより高くなれば胴
製というように用途によつて選択的に使用され
る。

このようなセラミツクシールをシーズヒータの
端子として用いる場合、シーズヒータの発熱部は
約800℃まで昇温させて用いることがたびたびあ
り、その都度セラミツクシールは熱伝達によつて
300℃〜500℃に昇温させられることにより、温度
の上昇および下降が繰返されるいわゆる熱サイク
ルが加えられることになる。

〔背景技術の問題点〕

セラミツクシールはろう付けされたときに特に
封着金属４，５に対向したセラミツク１の内部、
すなわちメタライズ層２，３内のセラミツク１に
は残留応力が残り、たび重なる熱サイクルによつ
て、セラミツク１と封着金属４，５の熱膨張係数
差と残留応力の相乗効果によつて、例えば第６図
および第８図に示すようにセラミツク１に亀裂１
０が生じ、密封性を損うことになる。

この熱サイクルによるセラミツク１の物理的変
化を第９図および第１０図を参照して詳細に考察
すると、第９図に示す長手方向におけるセラミツ
ク１および封着金属４，５の熱膨張はＡ，A′と
なり、その差をＣとする。また、第１０図に示す
半径方向におけるセラミツク１および封着金属
４，５の熱膨張はＢ，B′となり、その差をＣと
する。すなわち、ろう付け範囲Ｅの全域に均等に
力Ｃが加わり、特に、端部Ｆについて考えると、
Ｇ点を支点として封着金属４，５のＨ点が力Ｃが
加わる。このときの力Ｃは封着金属４，５を剥離
せしめるような方向に加わるため強度的に弱いセ
ラミツク１に亀裂１０が生じやすい。

このようなセラミツク１の亀裂１０の発生を防
止するため種々の対策がとられており、代表的な
ものとして、例えばアルミナセラミツク１の熱膨
張係数と比較的近似的な熱膨張係数をもつ封着金
属４，５たるコバール（KOV）が開発され、使
用されている。また、実公昭58−5988号公報に示
されているように、封着金属４，５のセラミツク
１に対向する肉厚を薄肉にすることが行なわれて
いる。

しかしにながら、これらのいずれの対策におい
ても、残留応力の軽減は望めるものの十分に除去
されることはなく、たび重なる熱サイクルによつ
てセラミツク１に亀裂１が入り、密封性を損うこ
とになる。

例えばシーズヒータのセラミツクシール端子の
密封性が損われた場合には、シーズヒータの内部
に湿気が入り、シーズヒータの一部を構成してい
る例えばマグネシア（Mgo）粉末の絶縁性が損
われ、シーズヒータからの漏電が起きることにな
る。このようなシーズヒータをそのまま使用して
いると、人畜に悪影響を与えることが考えられる
ため、その都度、早い時期に変換をする必要があ
る。

〔発明の目的〕 本発明は、前述した点に鑑みてなされたもの
で、過酷な熱的条件によつても密封性が損われな
いようにしたセラミツクシールを提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、円筒状のセラミツクと封着金属とを
メタライズ層を介して気密に封着する耐熱用セラ
ミツクシールにおいて、前記セラミツクの両端面
にセラミツクの内周面および外周面に達するよう
に前記メタライズ層を被着し、このメタライズ層
の端面の厚さ方向のほぼ中央位置に前記封着金属
を接続したことを特徴としている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例を参照して説
明する。

第１図および第２図は本発明の実施例を示すも
のであり、円筒状のセラミツク１の両端面１ａ，
１ｂは、それぞれメタライズ層２，３により被覆
されており、各メタライズ層２，３はそれぞれセ
ラミツク１の内周面１ｃおよび１ｄに達してい
る。そして各メタライズ層２，３の端面の厚さ方
向のほぼ中央位置にろう材６により封着金属４，
５が接続されている。

つぎに作用を第３図および第４図を参照して説
明する。

第３図に示す長手方向におけるセラミツク１お
よび封着金属４，５の熱膨張はＡ，A′となり、
Ａ，A′は支点をどこにとつても同一方向に直列
で作用し、セラミツク１に力は加わらない。ま
た、第４図に示す半径方向におけるセラミツク１
および封着金属４，５の熱膨張はＢ，B′となり、
その差をＣとする。この場合、ろう付け部に加わ
る力は、Ｇ点を支点とする力Ｃである。このとき
の力Ｃはセラミツク１に対して封着金属４，５を
滑らす方向で作用するためセラミツク１は割れに
くい。

また、組立てによるセラミツクシールの残留応
力はろう材６の近傍にほんのわずかに残る程度で
あつてセラミツク１とメタライズ層３の間にはメ
タライズ層の全長にわたつて残留応力はなく、し
たがつてセラミツク１はこの残留応力により割れ
ることはない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るセラミツク
シールは、円筒状にセラミツクと封着金属とをメ
タライズ層を介して気密に封着する耐熱用セラミ
ツクシールにおいて、前記セラミツクの両端面に
セラミツクの内周面および外周面に達するように
前記メタライズ層を被着し、このメタライズ層の
端面の厚さ方向のほぼ中央位置に前記封着金属を
接続したので、組立による残留応力も少なく、ま
た熱応力もセラミツクに対して封着金属を滑らす
方向でしか作用しないのでセラミツクは割れにく
く、密封性を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセラミツクシールの実施例を
示す断面図、第２図は第１図の部分の拡大図、
第３図および第４図は第１図および第２図のセラ
ミツクシールの熱応力を示す説明図、第５図は従
来のセラミツクシールの一例を示す断面図、第６
図は第５図の部分の拡大図、第７図は従来のセ
ラミツクシールの他例を示す断面図、第８図は第
７図の部分の拡大図、第９図および第１０図は
従来例の熱応力示す説明図である。 １……セラミツク、３……メタライズ層、４，
５……封着金属、６……ろう材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒状セラミツクと封着金属とをメタライズ
   層を介して気密に封着する耐熱用セラミツクシー
   ルにおいて、前記セラミツクの両端面にセラミツ
   クの内周面および外周面に達するように前記メタ
   ライズ層を被着し、このメタライズ層の端面の厚
   さ方向のほぼ中央位置に前記封着金属を接続した
   ことを特徴とする耐熱用セラミツクシール。 ２ 封着金属はメタライズ層の端面にろう材等に
   より周方向に溶着された特許請求の範囲第１項に
   記載の耐熱用セラミツクシール。