(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-06
(45)【発行日】2024-11-14
(54)【発明の名称】気密端子
(51)【国際特許分類】
H01R 9/16 20060101AFI20241107BHJP
【ＦＩ】
H01R9/16 101
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2023551627
(86)(22)【出願日】2022-09-28
(86)【国際出願番号】 JP2022036263
(87)【国際公開番号】W WO2023054512
(87)【国際公開日】2023-04-06
【審査請求日】2024-03-28
(31)【優先権主張番号】P 2021159883
(32)【優先日】2021-09-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006633
【氏名又は名称】京セラ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003029
【氏名又は名称】弁理士法人ブナ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大村 遥
【審査官】濱田 莉菜子
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－１１０２６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１４９３０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－０１６６２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５３－０５３５８０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実公昭４１－０２２３５０（ＪＰ，Ｙ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｒ４３／２０
Ｈ０１Ｒ９／００
Ｈ０１Ｒ９／１５－９／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
筒状の金属スリーブと、該金属スリーブの内周面に固定され、前記金属スリーブの軸方向に沿って第１貫通孔を有するセラミック基板と、
前記第１貫通孔と同軸上に位置する第２貫通孔を有する環状部材と、
前記第１貫通孔および前記第２貫通孔に挿入され、前記セラミック基板および前記環状部材にろう付けされた柱状の導通部材と、
を含み、
前記環状部材の前記導通部材に対向する内周面が、前記導通部材から離れる方向に向かって湾曲する第１領域を有する、
気密端子。
【請求項2】
前記環状部材の前記導通部材に対向する内周面は、前記第１領域を複数有する、請求項１に記載の気密端子。
【請求項3】
前記第１領域の曲率は、０．６（１／ｍｍ）以上である、請求項１に記載の気密端子。
【請求項4】
前記環状部材の前記導通部材に対向する内周面と前記導通部材の外周面との間に位置しているろう付け部の空隙率は、前記導通部材の軸を含む断面視で１％以下である、請求項１に記載の気密端子。
【請求項5】
前記環状部材の外周面は、前記環状部材の前記導通部材に対向する内周面方向に向かって湾曲する第２領域を有する、請求項１に記載の気密端子。
【請求項6】
前記環状部材の外周面は、前記第２領域を複数有する、請求項５に記載の気密端子。
【請求項7】
前記第２領域の曲率は、０．６（１／ｍｍ）以上である、請求項５に記載の気密端子。
【請求項8】
前記第１貫通孔は、前記環状部材が設置された側において、逆錐台状に開く第１開口部を有する、請求項１に記載の気密端子。
【請求項9】
前記第１貫通孔は、前記環状部材が設置された側と反対側において、逆錐台状に開く第２開口部を有する、請求項１に記載の気密端子。
【請求項10】
前記第１貫通孔は、前記環状部材が設置された側と反対側において、逆錐台状に開く第２開口部を有する、請求項８に記載の気密端子。
【請求項11】
前記第１開口部および前記第２開口部は、前記第１貫通孔の軸方向に垂直でセラミック基板の厚みの中心を通る仮想面に対して対称である、請求項１０に記載の気密端子。
【請求項12】
前記環状部材の上面の上方から前記環状部材の外周面よりも外側に向かって、ろう材がフィレットを備えている、請求項１に記載の気密端子。
【請求項13】
前記第１開口部の内部に、前記環状部材の一部が位置している、請求項８に記載の気密端子。
【請求項14】
前記フィレットは、凸面を備え、該凸面の平均曲率半径は６０μｍ以上１９０μｍ以下である、請求項１２に記載の気密端子。
【請求項15】
前記セラミック基板の表面に、前記導通部材を囲むように、メタライズ層と、該メタライズ層を被覆するメッキ層とを備えてなり、該メッキ層の表面の粗さ曲線における２５％の負荷長さ率の切断レベルと、前記粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す切断レベル差Ｒδｃ１の平均値は、前記セラミック基板の表面の露出している部分の粗さ曲線における２５％の負荷長さ率での切断レベルと、前記粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す切断レベル差Ｒδｃ２の平均値よりも大きい、請求項１に記載の気密端子。
【請求項16】
請求項１～１５のいずれかに記載の気密端子を備える、真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、気密端子に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプでは、真空ポンプの外部から真空空間である内部に電気信号を供給するため、気密端子が使用されている。このような気密端子は、一般的に、筒状の金属スリーブと、金属スリーブの内周面にろう付けされた軸方向に貫通孔を有する円板状の絶縁基体と、貫通孔に固定されたワッシャー（環状部材）を有するリードピン（導通部材）とを含む。
【0003】
このような気密端子として、例えば特許文献１には、絶縁基体の貫通孔周縁部および貫通孔の開口部から２００μｍ～５ｍｍの深さまで貫通孔の内周面に金属層（メタライズ層）が形成された気密端子が記載されている。この金属層に、ワッシャーおよびリードピンがろう付けによって固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平１１－１６６２０号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示に係る気密端子は、筒状の金属スリーブと、金属スリーブの内周面に固定され、金属スリーブの軸方向に沿って第１貫通孔を有するセラミック基板と、第１貫通孔と同軸上に位置する第２貫通孔を有する環状部材と、第１貫通孔および第２貫通孔に挿入され、セラミック基板および環状部材にろう付けされた柱状の導通部材とを含む。環状部材の導通部材に対向する内周面が、導通部材から離れる方向に向かって湾曲する第１領域を有する。本開示に係る真空ポンプは、この気密端子を備える。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】本開示の一実施形態に係る気密端子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
上記のように、金属層に、ワッシャーおよびリードピンをろう付けによって固定する際、ワッシャーの内周面の真直度が小さく、ワッシャーの内周面とリードピンの外周面との間隔が広い場合、リードピンが絶縁基体に対して傾いて固定されることがある。このような場合、リードピンの先端部に接続する配線作業が困難になることがある。一方、ワッシャーの内周面とリードピンの外周面との間隔が狭い場合、ワッシャーの内周面とリードピンの外周面との間に、十分なろう材を流すことができない。その結果、ワッシャーの内周面とリードピンの外周面との間に多くの空隙が残存し、接合強度および気密性が乏しくなる場合がある。
【0008】
本開示の課題は、リードピンの先端部に接続する配線作業が容易であり、かつ内周面と外周面との間に生じるおそれのある空隙が抑制される気密端子を提供することである。
【0009】
上記のように、本開示に係る気密端子において、環状部材の導通部材に対向する内周面が、外周面方向に向かって湾曲する第１領域を有する。このような構造を有することによって、環状部材の内周面に対するろう材の接触面積を増やすことができる。したがって、本開示に係る気密端子によれば、リードピンの先端部に接続する配線作業が容易であり、かつ内周面と外周面との間に生じるおそれのある空隙が抑制される。
【0010】
本開示の一実施形態に係る気密端子を、図１～３に基づいて説明する。図１に示す一実施形態に係る気密端子１は、金属スリーブ２、セラミック基板３および導通部材４を含む。図１は、一実施形態に係る気密端子１を示す平面図である。
【0011】
金属スリーブ２は筒状を有しており、筒状であれば、円筒状、角筒状（例えば、三角筒状、四角筒状、五角筒状、六角筒状など）など形状は限定されない。金属スリーブ２の大きさは、気密端子１を備える装置などに応じて適宜設定すればよい。金属スリーブ２の長さは、例えば、１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、最外周の外径は２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。角筒状の場合の外径は、最も長い外縁の長さを意味する。金属スリーブ２は、例えば、炭素鋼、低合金鋼、工具鋼、ステンレス鋼、鉄、銅、銅合金、チタン、チタン合金、モリブデン、モリブデン合金、Ｆｅ－Ｎｉ合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｒ－Ｔｉ－Ａｌ合金、Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｃｒ合金Ｆｅ－Ｃｏ系合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｃ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金またはＦｅ－Ｎｉ－Ｃｏ系合金などの金属で形成されている。
【0012】
炭素鋼とは、Ｆｅと０．０２～２．１４質量％のＣとの合金であり、Ｃ以外にＳｉ、Ｍｎ、ＰおよびＳが含まれる。このような炭素鋼としては、例えば、ＪＩＳ Ｇ ４０５１：２０１６で規定されるＳ１０Ｃ、Ｓ１２Ｃ、Ｓ１５Ｃ、Ｓ１７Ｃ、Ｓ２０Ｃ、Ｓ２２Ｃ、Ｓ２５Ｃ、Ｓ２８Ｃ、Ｓ３０Ｃ、Ｓ３３Ｃ、Ｓ３５Ｃ、Ｓ３８Ｃ、Ｓ４０Ｃ、Ｓ４３Ｃ、Ｓ４５Ｃ、Ｓ４８Ｃ、Ｓ５０Ｃ、Ｓ５３Ｃ、Ｓ５５Ｃ、Ｓ５８Ｃ、Ｓ６０Ｃ、Ｓ６５Ｃ、Ｓ７０Ｃ、Ｓ７５Ｃなどが挙げられる。
【0013】
低合金鋼とは、Ａｌ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｌａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｔｉ、Ｖ、ＷおよびＺｒの少なくともいずれかを含み、これらの元素の含有量の合計が５質量％以下の炭素鋼をいう。
【0014】
工具鋼は、ＪＩＳ Ｇ ４４０１：２００９で規定される炭素工具鋼材およびＪＩＳ Ｇ ４４０４：２００６で規定される合金工具鋼材をいう。
【0015】
ステンレス鋼とは、Ｆｅと１０．５質量％以上のＣｒとの合金であり、Ｃの含有量が１．２％以下のものをいい、これ以外の成分は、例えば、ＩＳＯ １５５１０:２０１４で規定される。ステンレス鋼は、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３０４ＵＬＣ、ＳＵＳ３１０ＵＬＣ、ＳＵＳＸＭ１５Ｊ１などが挙げられる。
【0016】
セラミック基板３は、金属スリーブ２内で、後述する導通部材４を固定するための部材である。セラミック基板３は、図１および２に示すように、セラミック基板３の外周面と金属スリーブ２の内壁面とで固定されている。すなわち、セラミック基板３は、金属スリーブ２の内径に応じて形成される。セラミック基板３の厚みは、導通部材４を固定し得る厚みであればよく、例えば、４ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。図２は、図１に示すＸ－Ｘ線で切断した際の断面を説明するための説明図である。
【0017】
セラミック基板３は、セラミックスで形成されていれば、限定されない。このようなセラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化珪素または窒化珪素を主成分とするセラミックスなどが挙げられる。
【0018】
本明細書において「主成分」とは、セラミックスを構成する成分の合計１００質量％における８０質量％以上を占める成分をいう。セラミックスに含まれる各成分の同定は、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折装置で行い、各成分の含有量は、例えばＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）発光分光分析装置または蛍光Ｘ線分析装置により求めればよい。
【0019】
セラミック基板３は、金属スリーブ２の軸方向に沿って第１貫通孔３ａを有する。第１貫通孔３ａは、導通部材４を挿入するための貫通孔であり、導通部材４の外径に応じて、第１貫通孔３ａの径は適宜設定される。第１貫通孔３ａは、セラミック基板３に少なくとも１つ形成されていればよく、挿入される導通部材４の数に応じて、適宜設定される。
【0020】
図２に示すように、セラミック基板３の表面に環状部材５が位置している。環状部材５は、ワッシャーに相当し、例えば、炭素鋼、低合金鋼、工具鋼、ステンレス鋼、鉄、銅、銅合金、チタン、チタン合金、モリブデン、モリブデン合金、Ｆｅ－Ｎｉ合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｒ－Ｔｉ－Ａｌ合金、Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｃｒ合金Ｆｅ－Ｃｏ系合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｃ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金またはＦｅ－Ｎｉ－Ｃｏ系合金などの金属で形成されている。炭素鋼、低合金鋼、工具鋼およびステンレス鋼の定義は、上述した通りである。
【0021】
環状部材５は、セラミック基板３の幅および厚みよりも小さく、導通部材４を挿入し得る大きさであれば限定されない。環状部材５の大きさは、例えば、環状部材５の外径は、導通部材４の外径の１．２倍以上２倍以下程度であり、特に、１．４倍以上１．８倍以下であるとよい。環状部材５の厚みは、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下程度である。
【0022】
環状部材５は、セラミック基板３に形成された第１貫通孔３ａと同軸上に位置する第２貫通孔５ａを有する。第２貫通孔５ａは、導通部材４を挿入するための貫通孔であり、導通部材４の外径に応じて、第２貫通孔５ａの径は適宜設定される。
【0023】
導通部材４はリードピンに相当し、円柱状、角柱状（例えば、三角柱状、四角柱状、五角柱状、六角柱状など）など柱状を有していれば、形状は限定されない。導通部材４の長さおよび外径は、例えば、金属スリーブ２の大きさに応じて適宜設定される。導通部材４は、例えば、銅、無酸素銅（例えば、ＪＩＳ Ｈ ３１００：２０１２に定める合金番号がＣ１０２０あるいはＪＩＳ Ｈ ３５１０：２０１２に定める合金番号がＣ１０１１など）などの金属で形成されている。導通部材４は、少なくとも１つ含まれていればよく、気密端子１の用途などに応じて、適宜設定すればよい。
【0024】
導通部材４は、セラミック基板３に形成された第１貫通孔３ａおよび環状部材５に形成された第２貫通孔５ａに挿入され、セラミック基板３に固定されている。具体的には、セラミック基板３の表面において、環状部材５を被覆するように、ろう材６を用いてろう付けされている。ろう材６としては、例えば、Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉろう、ＢＡｇ－８、ＢＡｇ－８Ａ、ＢＡｇ－８Ｂ、ＢＡｇ－９などが挙げられる。Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉろうは、例えば、Ａｇ、ＣｕおよびＴｉの合計１００質量％のうち、例えば、Ｃｕが３５～５０質量％、Ｔｉが１～８質量％、残部が銀（Ａｇ）である。
【0025】
気密端子１において環状部材５は、図３に示すように、導通部材４に対向する内周面が、外周面方向に向かって湾曲する第１領域５１を有する。図３は、図２に示す領域Ｙを説明するための拡大説明図である。環状部材５が、このような第１領域５１を有することによって、環状部材５の内周面に対するろう材６の接触面積を広げることができる。その結果、気密性および導通部材４に対する環状部材５の接合強度を向上させることができる。
【0026】
環状部材５の内周面において、第１領域５１は１か所のみであってもよく、複数存在していてもよい。環状部材５の内周面が、複数の第１領域５１を有することによって、環状部材５の内周面に対するろう材６の接触面積をより広げることができる。その結果、気密性および導通部材４に対する環状部材５の接合強度をより向上させることができる。
【0027】
第１領域５１の曲率は限定されず、例えば０．６（１／ｍｍ）以上であるのがよい。第１領域５１が複数存在している場合、それぞれの第１領域５１において、曲率が０．６（１／ｍｍ）以上であるのがよい。第１領域５１の曲率が０．６（１／ｍｍ）以上であると、環状部材５の内周面に対するろう材６の接触面積をより広げることができる。その結果、気密性および導通部材４に対する環状部材５の接合強度をより向上させることができる。第１領域５１の曲率の上限は、例えば１．２（１／ｍｍ）であってもよい。
【0028】
第１領域５１の曲率を求めるには、まず、走査型電子顕微鏡を用いて、導通部材４の軸を含む断面を対象にして環状部材５全体を撮影する。撮影された画像に表示された環状部材５の内周面をトレースすることによって第１領域５１の曲率を求めればよい。画像の倍率は、例えば、３５倍であるが、環状部材５全体が撮影されるように適宜倍率を調整すればよい。
【0029】
環状部材５を長期間にわたって固定するために、環状部材５の内周面と導通部材４の外周面との間に挟設されるろう付け部において、空隙は少ない方がよい。具体的には、環状部材５の内周面と導通部材４の外周面との間に挟設されるろう付け部の空隙率は、導通部材４の軸を含む断面視で１％以下であるのがよい。ここで、ろう付け部の面積とは、上記画像を対象とし、環状部材５の内周面と導通部材４の外周面との間に挟設された部分のみ（すなわち、環状部材５の上面より上側に位置するろう材６および環状部材５の下面より下側に位置するろう材６を含まない）の面積である。空隙率とは、ろう付け部の面積１００％とした場合、このろう付け部に内在する空隙の百分率である。
【0030】
図３に示すように、環状部材５の外周面には、内周面方向に向かって湾曲する第２領域５２が、さらに形成されていてもよい。環状部材５が、このような第２領域５２を有することによって、環状部材５の外周面に対するろう材６の接触面積を広げることができる。その結果、外周側から衝撃が加えられても、環状部材５を長期間にわたって固定することができる。
【0031】
環状部材５の外周面において、第２領域５２は１か所のみであってもよく、複数存在していてもよい。環状部材５の外周面が、複数の第２領域５２を有することによって、環状部材５の外周面に対するろう材６の接触面積をより広げることができる。その結果、外周側から衝撃が加えられても、環状部材５をより長期間にわたって固定することができる。
【0032】
第２領域５２の曲率は限定されず、例えば０．６（１／ｍｍ）以上であるのがよい。第２領域５２が複数存在している場合、それぞれの第２領域５２において、曲率が０．６（１／ｍｍ）以上であるのがよい。第２領域５２の曲率が０．６（１／ｍｍ）以上であると、環状部材５の外周面に対するろう材６の接触面積をより広げることができる。その結果、外周側から衝撃が加えられても、環状部材５をより長期間にわたって固定することができる。第２領域５２の曲率の上限は、例えば１．２（１／ｍｍ）であってもよい。第２領域５２の曲率は、第１領域５１の曲率を求めた方法と同じ方法によって求めることができる。
【0033】
図３に示すように、セラミック基板３に形成された第１貫通孔３ａは、環状部材５が設置された側において、逆錐台状に開く第１開口部３ａ’を有していてもよい。第１開口部３ａ’が逆錐台状に開く形状を有していると、逆錐台状以外の形状を有する場合よりも、第１開口部３ａ’付近におけるセラミック基板３の応力が分散される。その結果、加熱および冷却が繰り返されても、セラミック基板３にクラックなどが発生しにくくなり、長期間にわたって使用することができる。逆錐台状は、導通部材４の形状（第１貫通孔３ａの形状）に応じて、逆円錐台状、逆角錐台状などであり得る。図１に示すように、導通部材４が円柱状の場合、逆錐台状は逆円錐台状となる。
【0034】
図示していないが、セラミック基板３に形成された第１貫通孔３ａは、環状部材５が設置された側と反対側において、逆錐台状に開く第２開口部を有していてもよい。第２開口部が逆錐台状に開く形状を有していると、逆錐台状以外の形状を有する場合よりも、第２開口部付近におけるセラミック基板３の応力が分散される。その結果、加熱および冷却が繰り返されても、セラミック基板３にクラックなどが発生しにくくなり、長期間にわたって使用することができる。逆錐台状は、導通部材４の形状（第１貫通孔３ａの形状）に応じて、逆円錐台状、逆角錐台状などであり得る。図１に示すように、導通部材４が円柱状の場合、逆錐台状は逆円錐台状となる。
【0035】
セラミック基板３に形成された第１貫通孔３ａにおいて、第１開口部３ａ’と第２開口部とは、第１貫通孔３ａの軸方向に垂直でセラミック基板３の厚みの中心を通る仮想面に対して対称であるのがよい。このような構成によって、セラミック基板３の厚み方向（軸方向）における応力の偏在が抑制される。その結果、セラミック基板３にクラックなどが発生しにくくなり、長期間にわたって使用することができる。
【0036】
図３に示すように、環状部材５の上面の上方から環状部材５の外周面よりも外側に向かって、ろう材６がフィレットを形成していてもよい。ろう材６がフィレットを形成していることによって、セラミック基板３、導通部材４および環状部材５に対するろう材６の接触面積を広げることができる。セラミック基板３の表面に、メタライズ層（図示しない）と、メタライズ層を被覆するメッキ層（図示しない）とを備えている場合には、セラミック基板３に代え、メッキ層に対するろう材６の接触面積を広げることができる。その結果、外側に向かって引っ張る力が加わっても剥離しにくくなり、長期間にわたって使用することができる。
【0037】
セラミック基板３の表面に、導通部材４を囲むように、メタライズ層と、メタライズ層を被覆するメッキ層とを備えている場合には、メッキ層の表面の粗さ曲線における２５％の負荷長さ率の切断レベルと、粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す切断レベル差Ｒδｃ１の平均値は、セラミック基板３の表面の露出している部分の粗さ曲線における２５％の負荷長さ率での切断レベルと、粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す切断レベル差Ｒδｃ２の平均値よりも大きくてもよい。
【0038】
切断レベル差Ｒδｃ１の平均値が切断レベル差Ｒδｃ２の平均値よりも大きい場合、ろう付け部のアンカー効果が高くなるため、メッキ層に対するろう付け部の接合強度を高くすることができる。この場合、切断レベル差Ｒδｃ２の平均値は切断レベル差Ｒδｃ１の平均値よりも小さくなる。そのため、セラミック基板３の表面とメタライズ層との間に空隙が生じにくい状態になり、セラミック基板３に対するメタライズ層の密着性が向上する。さらに、メタライズ層の厚みのばらつきも抑制される。
【0039】
切断レベル差Ｒδｃ１およびＲδｃ２は、形状解析レーザ顕微鏡（（株）キーエンス製、超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡（ＶＫ－Ｘ１１００またはその後継機種））を用いて測定することができる。測定条件としては、照明方式を同軸照明、倍率を６０倍、カットオフ値λｓを無し、カットオフ値λｃを０．８ｍｍ、カットオフ値λｆを無し、終端効果の補正を有りとする。測定は、導通部材４の周囲のメッキ層の表面およびセラミック基板３の表面の露出している部分を対象とし、例えば、１か所当たりの測定範囲を５６５７μｍ×４２３２ｍとする。切断レベル差Ｒδｃ１を求める場合、メッキ層の表面に、導通部材４の軸心を中心とする測定対象となる円周Ｃ１を描く。円周１本当たりの長さは、例えば、６．２ｍｍ以上６．６ｍｍ以下である。切断レベル差Ｒδｃ２を求める場合、セラミック基板３の表面の露出している部分に、円周Ｃ１と同軸上に円周Ｃ２を描く。円周１本当たりの長さは、例えば、７．８ｍｍ以上８．３ｍｍ以下である。切断レベル差Ｒδｃ１およびＲδｃ２のそれぞれの測定値は、導通部材４の本数と同数になるように求め、それぞれの平均値を算出すればよい。導通部材４が１本の場合は、切断レベル差Ｒδｃ１の測定値と、切断レベル差Ｒδｃ２の測定値とを比べればよい。
【0040】
例えば、切断レベル差Ｒδｃ１の平均値は、４μｍ以上７μｍ以下であり、切断レベル差Ｒδｃ２の平均値は、１μｍ以上２μｍ以下である。特に、切断レベル差Ｒδｃ１の平均値と、切断レベル差Ｒδｃ２の平均値との差は、２μｍ以上５μｍ以下であるとよい。
【0041】
メタライズ層は、例えば、モリブデンを主成分とし、マンガンを含んでいる。この場合、メタライズ層を構成する成分１００質量％のうち、例えば、マンガンの含有量が１０質量％以上３０質量％以下であって、残部がモリブデンである。メタライズ層の厚みは、例えば、数１０μｍである。メッキ層は、例えば、ニッケルを主成分とし、リンやホウ素を含んでいてもよい。メッキ層の厚みは、例えば、数μｍである。
【0042】
図２に示す領域Ｙの他の実施形態を図４に基づいて説明する。図４は、図２に示す領域Ｙの他の実施形態を説明するための拡大説明図である。図４に示すように、ろう材６の断面の輪郭は、凹面７ａ、７ｂを有してもよい。凹面７ａ、７ｂを有しているので、凹面７ａ、７ｂが無い場合に比べて、ろう材６の体積を減少させることができる。このため、セラミック基板３にかかる応力が減少し、セラミック基板３のクラックの発生を特に抑制することができる。特に、凹面７ａを有しているので、セラミック基板３にかかる応力が小さくなる。
【0043】
凹面７ａと７ｂとの境界には、凸面８が形成される。凸面８の頂部は、環状部材５の上面と外周面との交線に近接していてもよい。凸面８の頂部が環状部材５の上面と外周面との交線に近接していると、凸面８に近い箇所は、ろう材の厚みが薄くなる。このため、セラミック基板３にかかる応力が減少し、セラミック基板３のクラックの発生を特に抑制することができる。
【0044】
凸面８の平均曲率半径は６０μｍ以上１９０μｍ以下であってもよい。凸面８の平均曲率半径が６０μｍ以上１９０μｍ以下であると、セラミック基板３に対する導通部材４の接合強度が向上する。さらに、導通部材４が金属スリーブ２の軸方向に沿って複数配置されている場合に、隣り合う導通部材４同士がろう材６によって短絡することを抑制することができる。ここで、導通部材４が円柱状であれば、凸面８は、導通部材４を囲む環状となる。
【0045】
凸面８の平均曲率半径は、形状解析レーザ顕微鏡（（株）キーエンス製、超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡（ＶＫ－Ｘ１１００またはその後継機種））を用いて測定することができる。測定条件としては、照明方式を同軸照明、倍率を１２０倍、凸面８を含む測定範囲を、例えば、１か所当たり、２７９２μｍ×２０９３μｍに設定して、プロファイル計測を行えばよい。具体的には、まず、１つの測定範囲において、導通部材４側からセラミック基板３側に向かって凸面８を含むように測定対象とする線を４本引く。
【0046】
この線１本当たりの長さは、例えば、２００μｍ以上３００μｍ以下である。測定範囲は、少なくとも３か所設定し、測定対象とする線は少なくとも１２本とする。測定対象とした１２本の線から得られた測定値の平均値を凸面８の平均曲率半径とする。
【0047】
図２に示す領域Ｙのさらに他の実施形態を図５に基づいて説明する。図５は、図２に示す領域Ｙの他の実施形態を説明するための拡大説明図である。図５に示すように、セラミック基板３の第１開口部３ａ’の内部に環状部材５の一部が位置してもよい。つまり、環状部材５の下面は、セラミック基板３の表面から第１開口部３ａ’側に第１貫通孔３ａの軸方向に距離Ｄの位置に位置してもよい。図５のような構造を有していると、貫通孔３ａ内のろう材６の体積が、環状部材５によって低減する。このため、貫通孔３ａに近接するセラミック基板３にかかる応力が低減し、セラミック基板３のクラックの発生を特に抑制することができる。
【0048】
図２に示す領域Ｙのさらに他の実施形態を図６に基づいて説明する。図６は、図２に示す領域Ｙの他の実施形態を説明するための拡大説明図である。図６に示すように、導通部材４の外周面と環状部材５の内周面との距離が、均一でなくてもよい。図６では、導通部材４の外周面と環状部材５の内周面との距離が紙面の左側ではＷ１であり、紙面の右側ではＷ２であり、Ｗ１＞Ｗ２である。このような構造を有していることが好ましい。その理由は次のように推定される。Ｗ１がＷ２よりも大きいと、紙面の左側の領域では、第１領域５１と導通部材４との間にあるろう材６の体積が増加する。Ｗ１がＷ２よりも大きいと、紙面の左側の領域では、環状部材５の上面と外周面との交線と凸面８との距離を小さくすることができる。
【0049】
一方、紙面の右側の領域では、第１領域５１と導通部材４との間にあるろう材６の体積が増加する。紙面の右側の領域では、第１領域５１と導通部材４との間にあるろう材６の体積が減少する。これらのように、ろう材６を不均一に分布させることによって、セラミック基板３の第１開口部３ａ’の一部分に局部的な応力が集中することが抑制される。その結果、セラミック基板３のクラックの発生を特に抑制することができる。
【0050】
一実施形態に係る気密端子１は、例えば、次の手順で製造される。まず、金属スリーブ２を準備する。次いで、この金属スリーブ２の内周面にセラミック基板３を固定する。セラミック基板３に形成された第１貫通孔３ａと、環状部材５に形成された第２貫通孔５ａとが重なるように、セラミック基板３に環状部材５を載置する。次いで、第１貫通孔３ａおよび第２貫通孔５ａに導通部材４を挿入し、環状部材５を被覆するように、ろう材６でセラミック基板３と、導通部材４および環状部材５とを固定する。ろう材６の質量やろう付けの温度を調整することにより、環状部材５の内周面と導通部材４の外周面との間に挟設されるろう付け部の空隙率、フィレットの形成形状を制御することができる。
【0051】
セラミック基板３の表面に、導通部材４を囲むように、メタライズ層と、メタライズ層を被覆するメッキ層とを備えている場合には、メッキ層の表面の粗さ曲線における２５％の負荷長さ率の切断レベルと、粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す切断レベル差Ｒδｃ１の平均値を、セラミック基板３の表面の露出している部分の粗さ曲線における２５％の負荷長さ率での切断レベルと、粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す切断レベル差Ｒδｃ２の平均値よりも大きくするには、セラミック基板３の表面に、予め、研削あるいは研磨を施しておけばよい。このようにして、一実施形態に係る気密端子１が得られる。
【0052】
次に、図４に示す凹部７ａ、７ｂおよび凸部８を有する他の実施形態に係る気密端子を製造するには、例えば、次の手順で製造される。まず、金属スリーブ２を準備する。次いで、この金属スリーブ２の内周面にセラミック基板３を固定する。別途、環状部材５には、予めろう材６を被覆しておく。ろう材６が被覆された環状部材５は、例えば、ろう材６の微粉末と有機溶剤等からなるペーストを、環状部材５の周囲全体すなわち上面、下面、内周面および外周面に塗布し、加熱冷却することによって作製することができる。
【0053】
セラミック基板３に形成された第１貫通孔３ａと、環状部材５に形成された第２貫通孔５ａ（予めろう材６が被覆されている。）とが重なるように、セラミック基板３に環状部材５を載置する。次いで、第１貫通孔３ａおよび第２貫通孔５ａに導通部材４を挿入し、環状部材５を被覆するように、ろう材６でセラミック基板３と、導通部材４および環状部材５とを固定する。このようにして、他の実施形態に係る気密端子が得られる。
【0054】
図５に示すセラミック基板３の第１開口部３ａ’の内部に環状部材５の一部が位置しているさらに他の実施形態に係る気密端子を製造するには、例えば、次の手順で製造される。まず、金属スリーブ２を準備する。次いで、この金属スリーブ２の内周面にセラミック基板３を固定する。セラミック基板３に形成された第１貫通孔３ａと、環状部材５に形成された第２貫通孔５ａとが重なるように、セラミック基板３に環状部材５を載置する。環状部材５を載置するときに、環状部材５の下面を、第１貫通孔３ａの第１開口部３ａ’の内側に位置させてから、環状部材５を固定する。次いで、第１貫通孔３ａおよび第２貫通孔５ａに導通部材４を挿入し、環状部材５を被覆するように、ろう材６でセラミック基板３と、導通部材４および環状部材５とを固定する。このようにして、さらに他の実施形態に係る気密端子が得られる。
【0055】
図６に示す距離Ｗ１とＷ２が異なる気密端子を製造するには、例えば、次の手順で製造される。第１の製造方法として、まず、金属スリーブ２を準備する。次いで、この金属スリーブ２の内周面にセラミック基板３を固定する。セラミック基板３に形成された第１貫通孔３ａと、環状部材５に形成された第２貫通孔５ａとが重なるように、セラミック基板３に環状部材５を載置する。次いで、第１貫通孔３ａおよび第２貫通孔５ａに、導通部材４と環状部材５の間の間隔が不均一となるように導通部材４を挿入する。その後、環状部材４と導通部材５をろう材６で固定する。
【0056】
第２の製造方法として、まず、金属スリーブ２を準備する。次いで、この金属スリーブ２の内周面にセラミック基板３を固定する。セラミック基板３に形成された第１貫通孔３ａと、環状部材５に形成された第２貫通孔５ａとが重なるように、セラミック基板３に環状部材５を載置する。次いで、第１貫通孔３ａおよび第２貫通孔５ａに導通部材４を挿入する。ろう材６で固定する前に、環状部材５の軸方向が鉛直方向に対して１０～３０°傾斜するようにセラミック基板３を傾斜させる。その後、環状部材５およびセラミック基板３の傾斜した状態を保持しながら、ろう材６を加熱、冷却し、導通部材４および環状部材５とを固定する。このようにして、距離Ｗ１とＷ２が異なる気密端子が得られる。
【0057】
あるいは、セラミック基板３に、導通部材４および環状部材５を予めろう材６で固定した後に、金属スリーブ２の内周面にセラミック基板３を固定してもよい。導通部材４に対向する内周面が、導通部材４から離れる方向に向かって湾曲する第１領域５１を有する環状部材５は、予め、金属の板状体を準備し、順次、レジスト塗布、マスク露光、現像、エッチング、レジスト剥離を行って得ることができる。
【0058】
一実施形態に係る気密端子１は、種々の装置において使用される。このような装置としては、例えば、真空ポンプや、プラズマ成膜装置、プラズマエッチング装置、プラズマアッシング装置等のプラズマ処理装置などが挙げられる。
【符号の説明】
【0059】
１ 気密端子
２ 金属スリーブ
３ セラミック基板
３ａ 第１貫通孔
３ａ’ 第１開口部
４ 導通部材
５ 環状部材
５ａ 第２貫通孔
５１ 第１領域
５２ 第２領域
６ ろう材
７ａ、７ｂ 凹面
８ 凸面
２ 金属スリーブ
３ セラミック基板
３ａ 第１貫通孔
３ａ’ 第１開口部
４ 導通部材
５ 環状部材
５ａ 第２貫通孔
５１ 第１領域
５２ 第２領域
６ ろう材
７ａ、７ｂ 凹面
８ 凸面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】