JPH11203997A - Manufacturing method of vacuum valve - Google Patents
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- JPH11203997A JPH11203997A JP196198A JP196198A JPH11203997A JP H11203997 A JPH11203997 A JP H11203997A JP 196198 A JP196198 A JP 196198A JP 196198 A JP196198 A JP 196198A JP H11203997 A JPH11203997 A JP H11203997A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、真空バルブの製造
方法に係わり、特に絶縁容器と蓋体とを気密封着するろ
う材料に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a vacuum valve, and more particularly to a brazing material for hermetically sealing an insulating container and a lid.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、円筒の絶縁容器と金属製蓋体との
気密封着には、絶縁容器の両底面にMo−Mn等を高温
度で焼き付け、メタライジング層を形成させた後、銀ろ
う等で接合するMo−Mn法(高融点法)が知られてい
る。しかしながら、このような方法では、メタライジン
グの際、高温度(1700K以上)での熱処理を必要と
する等、煩雑な工程に問題がある。2. Description of the Related Art Conventionally, for airtight sealing between a cylindrical insulating container and a metal lid, Mo-Mn or the like is baked on both bottom surfaces of the insulating container at a high temperature to form a metallizing layer, and then silver is formed. The Mo-Mn method (high melting point method) for joining with a braze or the like is known. However, such a method has a problem in complicated steps, such as requiring a heat treatment at a high temperature (1700 K or more) at the time of metallizing.
【0003】そこで、Ti等の活性な金属を利用した活
性金属法による接合も試みられている。Ti等の金属は
セラミックと反応(還元反応)することにより、接合に
寄与しているので、セラミックとの接合面に直接に接触
させて使用することが多い。例えばTi粉末を有機溶剤
に溶いてぺ一スト状にしたものを中空円板のろう材(銀
ろう等)の片面に塗布する方法(ぺ一スト法)やろう材
の片面に蒸着等でTiを付着させる方法(蒸着法)があ
る。[0003] Therefore, an attempt has been made to join by an active metal method using an active metal such as Ti. Metals such as Ti and the like contribute to bonding by reacting (reducing reaction) with ceramic, and thus are often used in direct contact with the bonding surface with ceramic. For example, a method of dissolving Ti powder in an organic solvent and forming it in a cast form is applied to one surface of a brazing material (silver brazing or the like) of a hollow disk (ぺ 1st method), or a method in which Ti is formed on one surface of the brazing material by evaporation or the like. Is attached (evaporation method).
【0004】しかし、ぺ一スト法では、真空バルブを大
量に生産する場合、蒸発した有機溶剤が人体及び真空炉
に悪影響を及ぼすという問題が生ずる。また蒸着法で
は、Ti原子は目的とするろう材の片面だけでなく、側
面及び反対側の面までに僅かな隙間から回り込んで蒸着
されてしまう。この場合、絶縁容器との接合面とは反対
面に付着したTiは、気密接合に使用する金属製蓋体内
部(金属製蓋体には熱膨張率が小さいコバール等が良く
使われる。)に存在するNiと金属間化合物を形成し、
気密性や接合強度が低下するという問題が生じる。However, in the first method, when a large number of vacuum valves are produced, there is a problem that the evaporated organic solvent has a bad influence on a human body and a vacuum furnace. Further, in the vapor deposition method, Ti atoms are deposited not only on one side of the target brazing material but also on a side surface and a surface on the opposite side from a small gap. In this case, Ti adhering to the surface opposite to the bonding surface with the insulating container is deposited inside the metal lid used for hermetic bonding (a metal lid having a small thermal expansion coefficient such as Kovar is often used). Forming intermetallic compounds with existing Ni,
There arises a problem that airtightness and bonding strength are reduced.
【0005】この場合の解決策としては、中空円板の反
対面のマスキング、または、Tiを蒸着した後に中空円
板に打ち抜く等がある。しかしろう材1つ1つをマスキ
ングするのは工程が煩雑になり、またろう材に接着剤等
の有機物が付着すると接合性低下の原因となってしま
う。またAgとCuを主成分とするろう材料にTiを蒸
着後、中空円板に打ち抜く方式では、蒸着したTiが打
ち抜く際の衝撃で部分的にTiが剥がれてしまうことが
有り、その場合はTiが剥がれた部分だけが接合され
ず、接合性が低下してしまう。Ti層の厚さを意図的に
増加させて、打ち抜く際に下地が現れなくする方式も考
えられるが、この場合、絶縁容器との反応に寄与しない
Tiは金属製蓋体内のNiと金属間化合物を形成し、接
合性が低下するという問題点が生ずる。[0005] As a solution in this case, there is a method of masking the opposite surface of the hollow disk, or punching the hollow disk after depositing Ti. However, masking the brazing material one by one complicates the process, and if an organic substance such as an adhesive adheres to the brazing material, it causes a reduction in bonding property. In a method in which Ti is vapor-deposited on a brazing material mainly composed of Ag and Cu and then punched into a hollow disk, the deposited Ti may be partially peeled off due to the impact of the punching. Only the part where the flakes are peeled off is not joined, and the joinability is reduced. A method of intentionally increasing the thickness of the Ti layer so that the base does not appear when punching is considered, but in this case, Ti that does not contribute to the reaction with the insulating container is composed of Ni and the intermetallic compound in the metal lid. Is formed, and the problem that the joinability is reduced occurs.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、Ti
等の活性金属を使用して気密封着する場合、中空円板の
ろう材の片面に蒸着でTi等の活性金属の層を形成しよ
うとしたとき、目的の面とは反対の面及び側面にもTi
等の活性金属の原子が付着してしまい、気密性及び接合
強度が低下してしまうことが有り、信頼性の面で問題が
ある。SUMMARY OF THE INVENTION As described above, Ti
When using an active metal such as an active metal, airtight sealing is performed, and when an active metal layer such as Ti is formed on one surface of the brazing material of the hollow disk by vapor deposition, the surface and the side opposite to the target surface are formed. Also Ti
In some cases, atoms of an active metal such as a metal may be attached, and the hermeticity and bonding strength may be reduced, which is problematic in terms of reliability.
【0007】本発明は、このような問題点に鑑み為され
たもので、活性金属ろう材料を使用して気密性、接合強
度に優れた真空バルブを得ることのできる真空バルブの
製造方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such problems, and provides a method of manufacturing a vacuum valve capable of obtaining a vacuum valve having excellent airtightness and bonding strength by using an active metal brazing material. The purpose is to do.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、活性金属ろう
材料を真空雰囲気中で溶融させて、円筒の絶縁容器と電
極及び通電軸等を具備した蓋体とで気密接合して真空バ
ルブを製造する真空バルブの製造方法において、Agま
たはCuを主成分とする金属板の片面に活性金属を含む
層を形成する成膜工程と、活性金属を含む層と金属板と
の密着強度を向上させる為に、熱処理する熱処理工程
と、活性金属を含む層の形成された金属板を中空円板に
打ち抜く打ち抜き工程と、中空円板を活性金属ろう材料
として使用し、円筒の絶縁容器と蓋体とを接合する接合
工程とを備えたことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, an active metal brazing material is melted in a vacuum atmosphere, and hermetically bonded to a cylindrical insulating container and a lid provided with electrodes, a current-carrying shaft, and the like to form a vacuum valve. In the method of manufacturing a vacuum valve to be manufactured, a film forming step of forming a layer containing an active metal on one surface of a metal plate containing Ag or Cu as a main component, and improving the adhesion strength between the layer containing the active metal and the metal plate Therefore, a heat treatment step of heat treatment, a punching step of punching a metal plate on which a layer containing an active metal is formed into a hollow disk, and using the hollow disk as an active metal brazing material, forming a cylindrical insulating container and a lid. And a joining step of joining the two.
【0009】このような製法によれば、活性金属ろう材
料を使用して、気密性、接合強度に優れた真空バルブを
得ることができる。ここで、熱処理工程は、500℃以
下の温度で、成膜工程終了後または成膜工程と同時に実
施することができる。According to such a manufacturing method, a vacuum valve having excellent airtightness and bonding strength can be obtained using an active metal brazing material. Here, the heat treatment step can be performed at a temperature of 500 ° C. or lower after the completion of the film formation step or simultaneously with the film formation step.
【0010】また、熱処理工程は、1Pa以下の圧力を
有する真空雰囲気中、またはAr、He、若しくは窒素
雰囲気中で実施することもできる。また、活性金属を含
む層の厚さは、0.01〜10μmとすることができ
る。The heat treatment step can be performed in a vacuum atmosphere having a pressure of 1 Pa or less, or in an Ar, He, or nitrogen atmosphere. The thickness of the layer containing the active metal can be 0.01 to 10 μm.
【0011】更に、活性金属は、Ti、Zr、Hf、N
b、Ta、Crの内の少なくとも1つとすることができ
る。また、AgまたはCuを主成分とする金属板は、A
g−CuまたはAgまたはCuの少なくとも2つ以上の
層から成るクラッド材料とすることができる。Further, the active metals are Ti, Zr, Hf, N
It can be at least one of b, Ta, and Cr. Further, a metal plate containing Ag or Cu as a main component
It can be a clad material composed of at least two or more layers of g-Cu or Ag or Cu.
【0012】更に、AgまたはCuを主成分とする金属
板は、In、Sn、Mn、Zn、Cdの内少なくとも1
つを含有させたものとすることができる。また、蓋体
は、ステンレス、Fe−Ni合金、Fe−Ni−Co合
金、Ni−Cu合金のいずれかの材料からなること、ま
たはこの材料にNi、Cuのいずれかを被覆したものと
することができる。Further, the metal plate containing Ag or Cu as a main component is made of at least one of In, Sn, Mn, Zn and Cd.
One. The lid is made of any one of stainless steel, Fe-Ni alloy, Fe-Ni-Co alloy, and Ni-Cu alloy, or this material is coated with one of Ni and Cu. Can be.
【0013】また、円筒の絶縁容器は、Al2 O3 また
はSiO2 を主成分とすることができる。更に、円筒の
絶縁容器は、85wt%以上のAl2 O3 を含み、残部
が実質的にSiO2 で構成されているものとすることが
できる。The cylindrical insulating container can contain Al 2 O 3 or SiO 2 as a main component. Further, the cylindrical insulating container may contain 85 wt% or more of Al 2 O 3 , and the remainder may be substantially composed of SiO 2 .
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。はじめに、本発明によ
り製造される真空バルブについて、図1及び図2を参照
して説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, a vacuum valve manufactured according to the present invention will be described with reference to FIGS.
【0015】図1は、本発明により製造された接点材料
を適用する真空バルブの構成例を示すもので、同図に於
て、1は遮断室を示し、この遮断室1は、絶縁材料によ
りほぼ円筒状に形成された絶縁容器2と、この両端に封
着金具3a、3bを介して設けた金属性の蓋体4a、4
bとで真空気密に構成されている。(なお、封止金具3
aは蓋体4aと、また封止金具3bは蓋体4bと一体に
形成される場合もある。)そして、上記遮断室1内に
は、導電棒5、6の対向する端部に取り付けられた一対
の電極7、8が配設され、上部の電極7を固定電極、下
部の電極8を可動電極としている。FIG. 1 shows an example of the configuration of a vacuum valve to which a contact material manufactured according to the present invention is applied. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a shut-off chamber, and the shut-off chamber 1 is made of an insulating material. An insulating container 2 formed in a substantially cylindrical shape, and metallic lids 4a, 4a provided at both ends thereof via sealing fittings 3a, 3b.
and b. (Note that the sealing fitting 3
a may be formed integrally with the lid 4a, and the sealing fitting 3b may be formed integrally with the lid 4b. A pair of electrodes 7 and 8 attached to opposing ends of the conductive rods 5 and 6 are provided in the shut-off chamber 1. The upper electrode 7 is a fixed electrode, and the lower electrode 8 is movable. Electrodes.
【0016】また、この可動電極8の導電棒6には、ベ
ローズ9が取り付けられ遮断室1内を真空気密に保持し
ながら電極8の軸方向の移動を可能にし、このベローズ
9上部には金属性のアークシールド10が設けられ、ベ
ローズ9がアーク蒸気で覆われることを防止している。
11は、上記電極7、8を覆うようにして遮断室1内に
設けられた金属性のアークシールドで、絶縁容器2がア
ーク蒸気で覆われることを防止している。A bellows 9 is attached to the conductive rod 6 of the movable electrode 8 to enable the electrode 8 to move in the axial direction while keeping the inside of the cut-off chamber 1 airtight. An arc shield 10 is provided to prevent the bellows 9 from being covered with arc vapor.
Reference numeral 11 denotes a metallic arc shield provided in the shut-off chamber 1 so as to cover the electrodes 7 and 8, and prevents the insulating container 2 from being covered with the arc vapor.
【0017】さらに、電極8は、図2に拡大して示すよ
うに、導電棒6にろう付け部12によって固定される
か、また、かしめによって圧着接続されている。接点1
3aは、電極8にろう付け部14で固着されている。な
お、図1における13bは固定側接点である。Further, as shown in an enlarged manner in FIG. 2, the electrode 8 is fixed to the conductive rod 6 by a brazing portion 12, or is connected by crimping by crimping. Contact 1
3a is fixed to the electrode 8 by a brazing portion 14. In addition, 13b in FIG. 1 is a fixed side contact.
【0018】特にこの実施形態は、絶縁容器2と、蓋体
4a、4bとを封着金具3a、3bを介して活性金属ろ
う材料を使用して気密接合する方法に関する。上述した
ように、Ti等の活性金属を使用して、セラミック製絶
縁容器と金属製またはセラミック製の蓋体とで真空バル
ブを気密接合する為には、有機溶剤を使用せずに、銀ま
たは銅を主成分とするろう材料の片面のみに、Ti等の
活性金属を含む層を有する活性金属ろう材料を使用する
ことが望ましい。活性金属が中空円板の側面へ付着する
こと、あるいは僅かな隙間から目的面の反対面に回り込
むことを防止する方法としては、マスキングがあるが、
工程が煩雑になり、またろう材に接着剤等の有機物が付
着すると接合性低下の原因となってしまう。In particular, this embodiment relates to a method for hermetically joining the insulating container 2 and the lids 4a and 4b by using an active metal brazing material via the sealing fittings 3a and 3b. As described above, using an active metal such as Ti, in order to hermetically join a vacuum valve between a ceramic insulating container and a metal or ceramic lid, without using an organic solvent, silver or silver. It is desirable to use an active metal brazing material having a layer containing an active metal such as Ti on only one side of a brazing material containing copper as a main component. Masking is a method for preventing the active metal from adhering to the side surface of the hollow disk, or from escaping to the opposite surface of the target surface from a slight gap,
The process becomes complicated, and if an organic substance such as an adhesive adheres to the brazing material, it causes a reduction in bonding property.
【0019】そこで、例えば、目的形状よりも大きなろ
う材板にTi等の活性金属を成膜後打ち抜けば、目的以
外の部分にTi等の活性金属が存在することはない。本
発明の実施形態においては、まず、活性金属ろう材料を
次のような方法で製造する。 (1)成膜工程:AgまたはCuを主成分とする金属板
の片面に活性金属を含む層を形成する工程 (2)熱処理工程:活性金属を含む層とAgまたはCu
を主成分とする下地の金属との密着強度を向上させる為
に、熱処理する工程 (3)打ち抜き工程:中空円板に打ち抜く工程の3工程
より成る。Therefore, for example, if an active metal such as Ti is punched after forming a film on a brazing material plate larger than the target shape, the active metal such as Ti does not exist in a portion other than the target. In the embodiment of the present invention, first, an active metal brazing material is manufactured by the following method. (1) Film forming step: a step of forming a layer containing an active metal on one side of a metal plate containing Ag or Cu as a main component. (2) Heat treatment step: a layer containing an active metal and Ag or Cu
(3) Punching step: It consists of three steps of punching out a hollow disk.
【0020】即ち、Ti等の活性金属をろう材に成膜
し、中空円板に打ち抜く工程の間に、下地のろう材と活
性金属を含む層の密着強度を向上させる目的で、真空中
あるいは不活性ガス中で熱処理する。これにより打ち抜
く際に活性金属の層が剥がれることがなくなり、優れた
活性金属ろう材料を得ることができる。That is, during the process of forming an active metal such as Ti on a brazing material and punching it into a hollow disk, in order to improve the adhesion strength between the underlying brazing material and the layer containing the active metal, a vacuum or Heat treatment in an inert gas. This prevents the active metal layer from peeling off at the time of punching, so that an excellent active metal brazing material can be obtained.
【0021】次に、このようにして得た活性金属ろう材
料を用いて真空バルブを製造する方法について述べる。
基本的には、 (1)セラミック製絶縁容器、例えば外径50mm、内
径40mm、高さ50mmのAl2 O3 円筒容器の両底
面に、AgまたはCuを主成分とするろう材料の片面に
活性金属を含む層を有する中空円板の活性金属ろう材を
配置し、さらにその上に電極及び通電軸等を具備した蓋
体を配置する組立工程 (2)真空中で昇温して、活性金属ろう材料が溶解し始
める温度以上、例えば900℃で一定時間以上、例えば
10分、保持後、冷却する気密接合工程の2工程より成
る。Next, a method of manufacturing a vacuum valve using the active metal brazing material thus obtained will be described.
Basically, (1) Both sides of a ceramic insulating container, for example, an Al 2 O 3 cylindrical container having an outer diameter of 50 mm, an inner diameter of 40 mm, and a height of 50 mm are activated on one side of a brazing material mainly composed of Ag or Cu. An assembling step in which a hollow circular active metal brazing material having a metal-containing layer is disposed, and a lid body having electrodes, a current-carrying shaft, and the like is further disposed thereon. It consists of two steps of an air-tight joining step of holding at a temperature higher than the temperature at which the brazing material starts to melt, for example, 900 ° C. for a predetermined time, for example, 10 minutes, and then cooling.
【0022】この方法により、蒸着法、スパッタ、イオ
ンプレーティング、CVD(化学蒸着)、電気メッキ等
の成膜法を使用した活性金属ろう材料を用いて、より簡
便に安価に真空バルブの製造を可能とした。According to this method, a vacuum valve can be manufactured more easily and inexpensively by using an active metal brazing material using a film forming method such as a vapor deposition method, sputtering, ion plating, CVD (chemical vapor deposition), and electroplating. Made it possible.
【0023】以下、この実施形態における真空バルブの
製造方法の具体的実施例、及び比較例とその試験結果に
ついて、図3乃至図5を基にして述べる。試験結果にお
いて、気密性はリーク量により、3段階に分けて表し
た。即ち、10-10 Pa・m3 /s以下を○、10-10
〜10-5Pa・m3 /sを△、10-5Pa・m3 /s以
上を×とした(図3乃至図5の欄外参照)。引張強度は
目標値を1として、相対値で示した。Hereinafter, specific examples of the method of manufacturing the vacuum valve according to this embodiment, comparative examples, and test results thereof will be described with reference to FIGS. In the test results, the airtightness was expressed in three stages according to the leak amount. In other words, ○ the following 10 -10 Pa · m 3 / s , 10 -10
〜1010 −5 Pa · m 3 / s and × when 10 -5 Pa · m 3 / s or more (see margins in FIGS. 3 to 5). The tensile strength is shown as a relative value with the target value as 1.
【0024】試料数は、各製造条件に対して、10本と
した。 (比較例1、実施例1〜3)蓋体及び封着金具は表面に
Niメッキを施したSUS304L(ステンレス)と
し、セラミック容器はAl2 O3 −SiO2 とし、ろう
材料は厚さ300μmのAg−28Cu(元素記号の前
の数字は各元素の重量比を示す。)とし、活性金属を含
む層は厚さ0.1μmのTiとして、従来の方法とこの
実施形態による方法で、真空バルブを製造し、気密性と
接合強度を評価した(比較例1、実施例1)。The number of samples was 10 for each manufacturing condition. (Comparative Example 1, Examples 1 to 3) The lid and the sealing metal were SUS304L (stainless steel) with Ni plating on the surface, the ceramic container was Al 2 O 3 —SiO 2 , and the brazing material was 300 μm thick. Ag-28Cu (the number before the element symbol indicates the weight ratio of each element), the layer containing the active metal is 0.1 μm thick Ti, and the vacuum valve is formed by the conventional method and the method according to this embodiment. Was manufactured, and the airtightness and the bonding strength were evaluated (Comparative Example 1, Example 1).
【0025】比較例1の従来方法では、Ti成膜後熱処
理を施さず所定形状の中空円板に打ち抜いたところ、所
々Tiが剥げ落ち、下地のAg−Cuが見えていたが、
この活性金属ろう材料を使用し、真空バルブを製造した
ところ、リーク検査の結果は10-4Pa・m3 /s、接
合強度は目標値の0.8倍となり、両値共不十分であっ
た。In the conventional method of Comparative Example 1, after a Ti film was formed and punched into a hollow disk having a predetermined shape without heat treatment, Ti was peeled off in some places, and the underlying Ag—Cu was visible.
When a vacuum valve was manufactured using this active metal brazing material, the result of the leak test was 10 −4 Pa · m 3 / s, the bonding strength was 0.8 times the target value, and both values were insufficient. Was.
【0026】実施例1では、ろう材料Ag−28Cuに
Tiをイオンプレーティングで成膜し、0.1Paの真
空雰囲気中300℃で熱処理後、中空円板に打ち抜いた
ところ、Ti層は剥げ落ちておらず、この活性金属ろう
材を使用した結果、優れた気密性と接合強度を有する真
空バルブを得ることが出来た。In Example 1, a film was formed on a brazing material Ag-28Cu by ion plating, heat-treated at 300 ° C. in a vacuum atmosphere of 0.1 Pa, and punched into a hollow disk. However, as a result of using this active metal brazing material, it was possible to obtain a vacuum valve having excellent airtightness and bonding strength.
【0027】実施例2、3では、ろう材料としてそれぞ
れAg−10Cu、Ag−50Cuを使用し、0.1P
aの真空中300℃でTiを成膜しながら熱処理した
後、中空円板に打ち抜いたところ、Ti層は剥げ落ちて
おらず、この活性金属ろう材料を使用した結果、優れた
気密性と接合強度を有する真空バルブを得ることが出来
た。In Examples 2 and 3, Ag-10Cu and Ag-50Cu were used as brazing materials, respectively.
After heat-treated while forming a film of Ti at 300 ° C. in a vacuum, it was punched into a hollow disk, and the Ti layer did not peel off. As a result of using this active metal brazing material, excellent airtightness and bonding were obtained. A vacuum valve having strength was obtained.
【0028】(実施例4〜5、比較例2)前記比較例
1、実施例1〜3では、300℃で熱処理した事例につ
いて述べたが、熱処理温度はこれに限ることはない。(Examples 4 and 5, Comparative Example 2) In Comparative Example 1 and Examples 1 to 3, the case of heat treatment at 300 ° C. has been described, but the heat treatment temperature is not limited to this.
【0029】実施例4〜5では、それぞれ100、50
0℃で熱処理したところ、優れた気密性と接合強度を有
する真空バルブを得ることが出来た。しかし比較例2で
は、600℃で熱処理したところ、Ag−28Cuのろ
う材料が軟化してしまい、目的形状に打ち抜くことが出
来なかった。In Examples 4 and 5, 100, 50
As a result of heat treatment at 0 ° C., a vacuum valve having excellent airtightness and bonding strength was obtained. However, in Comparative Example 2, when heat-treated at 600 ° C., the brazing material of Ag-28Cu softened and could not be punched into a target shape.
【0030】(比較例3、実施例6〜10)前記比較例
1〜2、実施例1〜5では、0.1Paの真空雰囲気中
で熱処理した事例について述べたが、熱処理雰囲気はこ
れに限る必要はない。(Comparative Example 3, Examples 6 to 10) In Comparative Examples 1 to 2 and Examples 1 to 5, the case where heat treatment was performed in a vacuum atmosphere of 0.1 Pa was described, but the heat treatment atmosphere is not limited to this. No need.
【0031】比較例3では、10Paの真空雰囲気中で
熱処理したところ、表面のTiが酸化してしまい、活性
金属ろう材料と絶縁容器が反応せず、接合されていなか
った。In Comparative Example 3, when heat treatment was performed in a vacuum atmosphere of 10 Pa, Ti on the surface was oxidized, and the active metal brazing material and the insulating container did not react and were not joined.
【0032】実施例6〜7では、それぞれ1Pa、0.
01Paの真空雰囲気中で熱処理したところ、優れた気
密性、接合強度を有する真空バルブを得ることが出来
た。実施例8〜10では、熱処理雰囲気をそれぞれ、A
r、He、N2 としたところ、優れた気密性、接合強度
を有する真空バルブを得ることが出来た。In Examples 6 and 7, 1 Pa, 0.
When heat treatment was performed in a vacuum atmosphere of 01 Pa, a vacuum valve having excellent airtightness and bonding strength could be obtained. In Examples 8 to 10, the heat treatment atmosphere was changed to A
When r, He, and N 2 were used, a vacuum valve having excellent airtightness and bonding strength could be obtained.
【0033】(比較例4〜5、実施例11〜13)前記
比較例1〜3、実施例1〜10では、活性金属Tiの厚
さが0.1μmの事例について述べたが、活性金属Ti
の厚さはこれに限るものではない。(Comparative Examples 4 to 5, Examples 11 to 13) In Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 10, the case where the thickness of the active metal Ti is 0.1 μm has been described.
Is not limited to this.
【0034】比較例4では、Tiの厚さを0.005μ
mとしたところ、Tiとセラミックが反応せず、接合さ
れていなかった。実施例11〜13では、Tiの厚さ
を、それぞれ0.01μm、1μm、10μmとしたと
ころ、優れた気密性、接合強度を有する真空バルブを得
ることが出来た。In Comparative Example 4, the thickness of Ti was set to 0.005 μm.
At m, Ti and ceramic did not react and were not joined. In Examples 11 to 13, when the thickness of Ti was 0.01 μm, 1 μm, and 10 μm, respectively, a vacuum valve having excellent airtightness and bonding strength could be obtained.
【0035】比較例5では、Tiの厚さを20μmとし
たところ、接合部にNiとTiを主成分とする金属間化
合物が大量に生成してしまい、気密性、接合強度とも不
十分であった。In Comparative Example 5, when the thickness of Ti was set to 20 μm, a large amount of an intermetallic compound mainly composed of Ni and Ti was formed at the joint, and the airtightness and the joint strength were insufficient. Was.
【0036】(実施例14〜19)前記比較例1〜5、
実施例1〜13では、活性金属を含む層として、イオン
プレーティングで成膜したTiの事例について述べた
が、活性金属を含む層はこれに限るものではない。(Examples 14 to 19) Comparative Examples 1 to 5,
In the first to thirteenth embodiments, the case where Ti is formed by ion plating is described as a layer containing an active metal, but the layer containing an active metal is not limited to this.
【0037】実施例14〜18では、活性金属を含む層
として、それぞれ高周波スパッタで成膜したZr、H
f、Nb、Ta、Crとしたところ、優れた気密性、接
合強度を有する真空バルブを得ることが出来た。In Examples 14 to 18, Zr and H were formed by high frequency sputtering as layers containing an active metal.
When f, Nb, Ta, and Cr were used, a vacuum valve having excellent airtightness and bonding strength could be obtained.
【0038】実施例19では、活性金属を含む層とし
て、複合電気メッキで成膜した厚さ10μmのAg−1
Tiとしたところ、優れた気密性、接合強度を有する真
空バルブを得ることが出来た。In Example 19, a 10 μm thick Ag-1 film formed by composite electroplating was used as a layer containing an active metal.
When Ti was used, a vacuum valve having excellent airtightness and bonding strength could be obtained.
【0039】(実施例20〜22)前記比較例1〜5、
実施例1〜19では、AgまたはCuを主成分とするろ
う材料として単一層のAg−Cuを使用した事例につい
て述べたが、AgまたはCuを主成分とするろう材料は
これに限るものではない。Examples 20 to 22 Comparative Examples 1 to 5,
In Examples 1 to 19, the case where a single layer of Ag-Cu was used as the brazing material mainly composed of Ag or Cu was described, but the brazing material mainly composed of Ag or Cu is not limited to this. .
【0040】実施例20〜22では、AgまたはCuを
主成分とするろう材料として、それぞれAg/Cu(各
150μm)、Ag−72Cu/Ag/Ag−72Cu
(各100μm)、Ag/Cu/Ag(各100μm)
のクラッド材料としたところ、優れた気密性、接合強度
を有する真空バルブを得ることが出来た。In Examples 20 to 22, Ag / Cu (150 μm each), Ag-72Cu / Ag / Ag-72Cu were used as the brazing material mainly composed of Ag or Cu.
(Each 100 μm), Ag / Cu / Ag (each 100 μm)
As a result, a vacuum valve having excellent airtightness and bonding strength was obtained.
【0041】(実施例23〜27)前記比較例1〜5、
実施例1〜22では、AgまたはCuを主成分とするろ
う材料がAgとCuで構成されていた事例について述べ
たが、AgまたはCuを主成分とするろう材料はこれに
限るものではない。Examples 23 to 27 Comparative Examples 1 to 5,
In Examples 1 to 22, the case where the brazing material containing Ag or Cu as a main component was composed of Ag and Cu was described, but the brazing material containing Ag or Cu as a main component is not limited to this.
【0042】実施例23〜27では、AgまたはCuを
主成分とするろう材料として、Ag−27Cuにそれぞ
れ4wt%のIn、Sn、Mn、Zn、Cdを添加した
ろう材料を使用したところ、気密接合工程における熱処
理温度を50℃低下させることができ、優れた気密性、
接合強度を有する真空バルブを得ることが出来た。In Examples 23 to 27, as a brazing material containing Ag or Cu as a main component, a brazing material obtained by adding 4 wt% of In, Sn, Mn, Zn, and Cd to Ag-27Cu was used. The heat treatment temperature in the joining step can be reduced by 50 ° C.,
A vacuum valve having bonding strength was obtained.
【0043】なお、In、Sn、Mn、Zn、Cdが
0.1wt%未満では熱処理温度に差異はなく、20w
t%以上では素材の脆化が著しく、強度低下を招いてし
まった。When In, Sn, Mn, Zn, and Cd are less than 0.1% by weight, there is no difference in the heat treatment temperature.
At t% or more, the material was significantly embrittled, resulting in a decrease in strength.
【0044】(実施例28〜30)前記比較例1〜5、
実施例1〜27では、蓋体及び封着金具として表面にN
iメッキを施したSUS304Lを使用した事例につい
て述べたが、蓋体及び封着金具はこれに限るものではな
い。Examples 28 to 30 Comparative Examples 1 to 5
In Examples 1 to 27, the surface of the cover and the sealing metal were N
Although the case of using SUS304L subjected to i-plating has been described, the lid and the sealing metal are not limited to this.
【0045】実施例28〜30では、蓋体及び封着金具
として、それぞれFe−42Ni(表面にCuメッ
キ)、Fe−29Ni−17Co、Ni−45Cuを使
用したところ、優れた気密性、接合強度を有する真空バ
ルブを得ることが出来た。In Examples 28 to 30, Fe-42Ni (Cu plating on the surface), Fe-29Ni-17Co, and Ni-45Cu were used as the lid and the sealing metal, respectively. Was obtained.
【0046】(比較例6、実施例31〜33)前記比較
例1〜5、実施例1〜30では、セラミック製絶縁容器
としてAl2O3 −5wt%SiO2 を使用した事例に
ついて述べたが、セラミック製絶縁容器はこれに限るも
のではない。(Comparative Example 6, Examples 31 to 33) In Comparative Examples 1 to 5 and Examples 1 to 30, the case where Al 2 O 3 -5 wt% SiO 2 was used as a ceramic insulating container was described. However, the ceramic insulating container is not limited to this.
【0047】比較例6では、セラミック製絶縁容器とし
て、Al2 O3 −20wt%SiO2 を使用したとこ
ろ、気密性は満足したが、接合強度は小さかった。実施
例31〜33では、セラミック製絶縁容器として、それ
ぞれAl2 O3 −9wt%SiO2 、Al2 O3 −1w
t%SiO2 99.9wt%Al2 O3 を使用したとこ
ろ、優れた気密性、接合強度を有する真空バルブを得る
ことが出来た。これらのデータから、接合強度が1.0
以上となるのは、Al2 O3 が85wt%以上の場合で
あると考えられる。In Comparative Example 6, when the ceramic insulating container was made of Al 2 O 3 -20 wt% SiO 2 , the airtightness was satisfactory, but the bonding strength was low. In Examples 31 to 33, the insulating containers made of ceramic were Al 2 O 3 -9 wt% SiO 2 and Al 2 O 3 -1w, respectively.
When using t% SiO 2 99.9wt% Al 2 O 3, it was possible to obtain a vacuum valve having excellent airtightness, the bonding strength. From these data, it can be seen that the bonding strength is 1.0
This is considered to be the case when Al 2 O 3 is 85 wt% or more.
【0048】以上のように、AgまたはCuを主成分と
するろう材の片面のみにTi等の活性金属を含む層を有
するろう材料を介して、セラミック製絶縁容器と蓋体と
を封着金具を介して真空中で気密接合することによっ
て、気密性と接合強度のいずれも満足することが出来
た。As described above, the ceramic insulating container and the lid are sealed to each other through the brazing material having a layer containing an active metal such as Ti on only one side of the brazing material mainly composed of Ag or Cu. And airtight joining in a vacuum through the, both airtightness and joining strength could be satisfied.
【0049】なお、本実施形態には記載されていないセ
ラミック製絶縁容器、蓋体及び封着金具、ろう材料、活
性金属を使用しても、それに適する条件下で気密接合す
ることにより、本実施形態と同様に良好な真空バルブを
製造できる。Even if a ceramic insulating container, a lid, a sealing metal, a brazing material, and an active metal, which are not described in this embodiment, are used, they can be hermetically joined under appropriate conditions. A good vacuum valve can be manufactured in the same manner as the embodiment.
【0050】[0050]
【発明の効果】以上に述べた本発明によれば、成膜工
程、熱処理工程、打ち抜き工程の3工程を有することに
より、AgまたはCuを主成分とするろう材料の片面の
みに活性金属を含む層を有する中空円板の活性金属ろう
材を作製出来、その活性金属ろう材料を使用すること
で、気密性、接合強度に優れた真空バルブを製造するこ
とができる。According to the present invention described above, the active metal is contained on only one side of the brazing material containing Ag or Cu as a main component by having three steps of a film forming step, a heat treatment step, and a punching step. A hollow disk active metal brazing material having a layer can be manufactured, and by using the active metal brazing material, a vacuum valve having excellent airtightness and bonding strength can be manufactured.
【図1】 本発明により本発明により製造される真空バ
ルブの構成例を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a vacuum valve manufactured by the present invention according to the present invention.
【図2】 図1に示す真空バルブの接点部の拡大断面
図。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a contact portion of the vacuum valve shown in FIG.
【図3】 本発明の実施例1〜10及び比較例1〜3の
試験結果を示す表図。FIG. 3 is a table showing test results of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.
【図4】 本発明の実施例11〜19及び比較例4〜5
の試験結果を示す表図。FIG. 4 shows Examples 11 to 19 of the present invention and Comparative Examples 4 and 5.
FIG. 4 is a table showing test results of the test.
【図5】 本発明の実施例20〜33及び比較例6の試
験結果を示す表図。FIG. 5 is a table showing test results of Examples 20 to 33 of the present invention and Comparative Example 6.
1…遮断室 2…絶縁容器 3a、3b…封着金具 4a、4b…蓋体 5、6…導電棒 7…固定電極 8…可動電極 9…ベローズ 10、11…アークシールド 12、14…ろう付け部 13a…可動側接点 13b…固定側接点 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Interruption chamber 2 ... Insulating container 3a, 3b ... Sealing metal 4a, 4b ... Lid 5, 6 ... Conductive rod 7 ... Fixed electrode 8 ... Movable electrode 9 ... Bellows 10, 11 ... Arc shield 12, 14 ... Brazing Part 13a: movable contact 13b: fixed contact
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 経世 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 山本 敦史 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 長部 清 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Keiyo Seki 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo, Japan Inside the Toshiba Fuchu Plant, Inc. 72) Inventor Osamu Kiyoshi 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Inside the Fuchu plant of Toshiba Corporation
Claims (10)
せて、円筒の絶縁容器と電極及び通電軸等を具備した蓋
体とで気密接合して真空バルブを製造する真空バルブの
製造方法において、 AgまたはCuを主成分とする金属板の片面に活性金属
を含む層を形成する成膜工程と、 前記活性金属を含む層と前記金属板との密着強度を向上
させる為に、熱処理する熱処理工程と、 活性金属を含む層の形成された前記金属板を中空円板に
打ち抜く打ち抜き工程と、 前記中空円板を活性金属ろう材料として使用し、前記円
筒の絶縁容器と前記蓋体とを接合する接合工程とを備え
たことを特徴とする真空バルブの製造方法。1. A method of manufacturing a vacuum valve, comprising: melting an active metal brazing material in a vacuum atmosphere; and hermetically joining the cylindrical insulating container and a lid provided with electrodes and a current-carrying shaft to manufacture a vacuum valve. A film forming step of forming a layer containing an active metal on one side of a metal plate containing Ag or Cu as a main component; and a heat treatment of performing a heat treatment to improve the adhesion strength between the layer containing the active metal and the metal plate. And a punching step of punching the metal plate on which a layer containing an active metal is formed into a hollow disk, using the hollow disk as an active metal brazing material, and joining the cylindrical insulating container and the lid. A method of manufacturing a vacuum valve, comprising:
で、成膜工程終了後または成膜工程と同時に実施するこ
とを特徴とする請求項1に記載の真空バルブの製造方
法。2. The method according to claim 1, wherein the heat treatment step is performed at a temperature of 500 ° C. or less after completion of the film formation step or simultaneously with the film formation step.
する真空雰囲気中、またはAr、He、若しくは窒素雰
囲気中で実施することを特徴とする請求項1または請求
項2に記載の真空バルブの製造方法。3. The vacuum valve according to claim 1, wherein the heat treatment step is performed in a vacuum atmosphere having a pressure of 1 Pa or less or in an Ar, He, or nitrogen atmosphere. Production method.
〜10μmとしたことを特徴とする請求項1乃至請求項
3のいずれかに記載の真空バルブの製造方法。4. The thickness of the layer containing the active metal is 0.01
The method for manufacturing a vacuum valve according to claim 1, wherein the thickness is set to 10 μm to 10 μm.
b、Ta、Crの内の少なくとも1つとしたことを特徴
とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の真空バ
ルブの製造方法。5. The active metal is Ti, Zr, Hf, N
5. The method according to claim 1, wherein at least one of b, Ta, and Cr is used.
は、Ag−CuまたはAgまたはCuの少なくとも2つ
以上の層から成るクラッド材料としたことを特徴とする
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の真空バルブの
製造方法。6. The metal plate containing Ag or Cu as a main component is a clad material composed of at least two layers of Ag—Cu or Ag or Cu. The method for producing a vacuum valve according to any one of the above.
は、In、Sn、Mn、Zn、Cdの内少なくとも1つ
を含有させたものであることを特徴とする請求項1乃至
請求項6のいずれかに記載の真空バルブの製造方法。7. The metal plate containing Ag or Cu as a main component contains at least one of In, Sn, Mn, Zn, and Cd. 7. The method for manufacturing a vacuum valve according to any one of 6.
金、Fe−Ni−Co合金、Ni−Cu合金のいずれか
の材料からなること、またはこの材料にNi、Cuのい
ずれかを被覆したものであることを特徴とする請求項1
乃至請求項7のいずれかに記載の真空バルブの製造方
法。8. The lid body is made of any one of stainless steel, Fe-Ni alloy, Fe-Ni-Co alloy and Ni-Cu alloy, or this material is coated with Ni or Cu. 2. The method according to claim 1, wherein
A method for manufacturing a vacuum valve according to claim 7.
SiO2 を主成分とすることを特徴とする請求項1乃至
請求項8のいずれかに記載の真空バルブの製造方法。9. The method according to claim 1, wherein the cylindrical insulating container contains Al 2 O 3 or SiO 2 as a main component.
のAl2 O3 を含み、残部が実質的にSiO2 で構成さ
れていることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいず
れかに記載の真空バルブの製造方法。10. The cylindrical insulating container according to claim 1, wherein the cylindrical insulating container contains at least 85 wt% of Al 2 O 3 , and the remainder is substantially composed of SiO 2 . 3. The method for manufacturing a vacuum valve according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP196198A JPH11203997A (en) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | Manufacturing method of vacuum valve |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP196198A JPH11203997A (en) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | Manufacturing method of vacuum valve |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11203997A true JPH11203997A (en) | 1999-07-30 |
Family
ID=11516197
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP196198A Pending JPH11203997A (en) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | Manufacturing method of vacuum valve |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11203997A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007053043A (en) * | 2005-08-19 | 2007-03-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manifold structure of fuel cell and manufacturing method thereof |
| CN120715544A (en) * | 2025-08-27 | 2025-09-30 | 泉州市华瑞创新科技有限公司 | Angle valve welding equipment and working method thereof |
-
1998
- 1998-01-08 JP JP196198A patent/JPH11203997A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007053043A (en) * | 2005-08-19 | 2007-03-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manifold structure of fuel cell and manufacturing method thereof |
| CN120715544A (en) * | 2025-08-27 | 2025-09-30 | 泉州市华瑞创新科技有限公司 | Angle valve welding equipment and working method thereof |
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