リード線固定方法及び電子管
【課題】コストを低減しつつ、外囲器等でクラックが発生するのを抑制できるリード線固定方法及び電子管を提供する。
【解決手段】セラミックスから成る外囲器に貫通孔を設け、貫通孔内にリード線を挿入し、貫通孔とリード線の隙間にメタライズペーストを充填し、メタライズペーストを焼結することでリード線を貫通孔内に固定する。
【解決手段】セラミックスから成る外囲器に貫通孔を設け、貫通孔内にリード線を挿入し、貫通孔とリード線の隙間にメタライズペーストを充填し、メタライズペーストを焼結することでリード線を貫通孔内に固定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子管の外囲器にリード線を固定するためのリード線固定方法及び該外囲器を備えた電子管に関する。
【背景技術】
【０００２】
進行波管やクライストロン等の電子管は、電子銃から放出された電子ビームと高周波回路との相互作用によりＲＦ（Radio Frequency）信号の増幅や発振等を行うために用いられる。
【０００３】
進行波管１は、例えば図２に示すように、電子ビーム５０を放出する電子銃１０と、電子銃１０から放出された電子ビーム５０とＲＦ信号とを相互作用させる高周波回路であるヘリックス２０と、ヘリックス２０を通過した電子ビームを捕捉するコレクタ３０と、電子銃１０から電子を引き出すと共に電子銃１０から放出された電子ビーム５０をスパイラル状のヘリックス２０内に導くアノード４０とを有する構成である。電子銃１０は、熱電子を放出するカソード１１と、カソード１１に熱電子を放出させるための熱エネルギーを与えるヒータ１２とを備えている。
【０００４】
電子銃１０から放出された電子ビーム５０は、カソード１１とアノード４０の電位差によって加速されてヘリックス２０内に導入され、ヘリックス２０の一端から入力されたＲＦ信号と相互作用しながらヘリックス２０の内部を進行する。ヘリックス２０の内部を通過した電子ビーム５０はコレクタ３０で捕捉される。このとき、ヘリックス２０の他端からは電子ビーム５０との相互作用によって増幅されたＲＦ信号が出力される。
【０００５】
電源装置６０は、カソード１１に対してヘリックス２０の電位（HELIX）を基準に負の直流電圧であるヘリックス電圧（Ehel）を供給する。また、電源装置６０は、コレクタ３０に対してカソード１１の電位（H/K）を基準に正の直流電圧であるコレクタ電圧（Ecol）を供給し、ヒータ１２に対してカソード１１の電位（H/K）を基準に負の直流電圧であるヒータ電圧（Eh）を供給する。ヘリックス２０は、接地され、例えば進行波管１のケース（不図示）と接続されている。
【０００６】
なお、図２はコレクタ３０を１つ備えた進行波管１の構成例を示しているが、進行波管１には複数のコレクタ３０を備えた構成もある。また、図２では、電源装置６０内でアノード４０を接地した使用例を示しているが、進行波管１には、アノード４０にカソード１１の電位（H/K）を基準に正の直流電圧であるアノード電圧（Ea）を供給する使用例もある。
【０００７】
図２に示すような電子管（進行波管１）では、電子銃１０、ヘリックス２０、コレクタ３０、アノード４０が外囲器内に設置されて固定され、真空封止されている。外囲器には、通常、アルミナ（AlO3）等のセラミックスが用いられる。そのため、外囲器には、内部の電子銃１０、ヘリックス２０、コレクタ３０及びアノード４０と外部の電源装置６０とを接続するためのリード線、並びに内部のヘリックス２０に対してＲＦ信号を入出力するためのリード線を固定する必要がある。なお、図２は、外囲器内に、電子銃１０、ヘリックス２０、コレクタ３０、アノード４０が配置される様子を模式的に示したものであり、実際の外囲器の形状を示したものではない。電子銃１０、ヘリックス２０、コレクタ３０、アノード４０を含む外囲器は、通常、金属等から成るケース（不図示）に収容されている。
【０００８】
背景技術の電子管では、例えば図３や図４に示す構造で外囲器にリード線が固定されている。
【０００９】
図３は、外囲器１１に貫通孔１２を設け、該貫通孔１２周囲の表面を金属化（メタライズ）した後、その金属膜１５の表面に金属部品である封入皿１４をろう付けで固定し、さらにリード線１３を封入皿１４の挿入口にろう付け等で固定した構造を示している（以下、第１背景技術と称す）。
【００１０】
また、図４は、外囲器１１に貫通孔１２を設け、該貫通孔１２の内壁を金属化した後、リード線１３を貫通孔１２内の金属膜１５表面にろう付け等で固定した構造を示している（以下、第２背景技術と称す）。
【００１１】
通常、セラミックスから成る外囲器１１と金属部品であるリード線１３や封入皿１４とをろう付けで接合することはできない。そのため、外囲器１１の表面または貫通孔１２の内壁を金属化し、金属化された膜表面に封入皿１４あるいはリード線１３をろう付けしている。
【００１２】
なお、第１背景技術の構造は、例えば非特許文献１の図２４．５にも記載されている。非特許文献１の図２４．５では、セラミックスと金属とをろう付けにより接合する例として、図３と似た構造が示されている。
【００１３】
また、第２背景技術の構造は、例えば非特許文献１の図３．４７にも記載されている。非特許文献２の図３．４７では、外囲器内の真空度を維持しつつ外部との接続を可能にする例として、図４と似た構造が示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】AWS Technical Activities Committee, “Brazing Handbook", Fifth Edition, American Welding Society, 2007, pp. 466-467
【非特許文献２】A. S. Gilmour, Jr., "MICROWAVE TUBES", Artech House, 1986, pp. 80-81
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述した第１背景技術では、リード線固定後の外囲器が電子管の組み立て工程における後工程で高温下に置かれると、セラミックスである外囲器と金属である封入皿の熱膨張率の差によって、封入皿の周囲で外囲器やろう材にクラック等が発生するおそれがある。
【００１６】
同様に、上述した第２背景技術も、外囲器の貫通孔が熱膨張率の大きいろう材によって充填される構造であるため、リード線固定後の外囲器が電子管の組み立て工程における後工程で高温下に置かれると、外囲器とろう材の熱膨張率の差によって、貫通孔の周囲でクラック等が発生するおそれがある。
【００１７】
また、第１背景技術は、セラミックスである外囲器の表面を金属化する工程、その金属膜上に封入皿をろう付けして固定する工程、並びに該封入皿にリード線をろう付けして固定する工程が必要であり、第２背景技術もセラミックスである外囲器を金属化する工程、並びに該金属膜上にリード線をろう付けして固定する工程が必要であるため、工程数が多く、リード線及び外囲器を含む電子管のコストが上昇する問題もある。
【００１８】
なお、第１背景技術では、外囲器の貫通孔の表面周囲を封入皿の底面積よりも大きく金属化するため、リード線を密集して配置することが困難であり、配置可能なリード線の本数や配置面積が制約される問題もある。
【００１９】
本発明は上述したような背景技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、コストを低減しつつ、外囲器等でクラックが発生するのを抑制できるリード線固定方法及び電子管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため本発明のリード線固定方法は、セラミックスから成る外囲器に貫通孔を設け、
前記貫通孔内にリード線を挿入し、
前記貫通孔と前記リード線の隙間にメタライズペーストを充填し、
前記メタライズペーストを焼結することで前記リード線を前記貫通孔内に固定する方法である。
【００２１】
一方、本発明の電子管は、
セラミックスから成る外囲器と、
前記外囲器に設けられた貫通孔内に固定されるリード線と、
前記貫通孔と前記リード線の隙間に充填され、焼結されることで前記リード線を前記貫通孔内に固定するメタライズペーストと、
を有する構成である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、コストを低減しつつ、外囲器等でクラックが発生するのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の電子管の一構成例を示す側面図である。
【図２】電子管の一構成例を示す模式図である。
【図３】第１背景技術のリード線の固定構造を示す側面図である。
【図４】第２背景技術のリード線の固定構造を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に本発明について図面を用いて説明する。
【００２５】
図１は本発明の電子管の一構成例を示す側面図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態では、外囲器に設けた貫通孔内にメタライズペーストを用いてリード線を固定する。電子管のその他の構成は、図２に示した進行波等と同様であるため、その説明は省略する。
【００２７】
図１に示すような構造は、セラミックスから成る外囲器１に設けられた貫通孔２にリード線３を挿入し、該リード線３と貫通孔２の隙間にメタライズペースト４を充填塗布し、メタライズペースト４を乾燥後、例えば湿水素雰囲気中で焼結することで実現できる。
【００２８】
メタライズペースト４には、例えばモリブデン（Ｍｏ）やマンガン（Ｍｎ）等の金属の粉体およびガラス等の酸化物の粉体を、エチルセルロース等のバインダと共にエチレングリコール−モノブチルエーテル等の溶剤に分散した、粘性を有するものを用いればよい。
【００２９】
また、本実施形態のリード線３には、モリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）で形成したものを用いる。一般に、上記メタライズペースト４を焼結するには、１５００℃前後で熱処理する必要があるため、リード線３には該焼結温度でも溶融しないモリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）を用いることが望ましい。さらに、モリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）は、外囲器１の材料であるアルミナ等のセラミックスと熱膨張率の値が近いため、リード線３と外囲器１の熱膨張率の差により外囲器１等にクラック等が発生するのが抑制される。そのため、気密性に優れた外囲器１を得ることができる。
【００３０】
さらに、本実施形態で示すリード線３の固定方法では、上述した第１背景技術や第２背景技術で必要なろう付け工程が不要であり、ろう材も不要になるため、本実施形態のリード線３が固定された外囲器１を備えた電子管のコストを低減できる。
【符号の説明】
【００３１】
１ 外囲器
２ 貫通孔
３ リード線
４ メタライズペースト
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子管の外囲器にリード線を固定するためのリード線固定方法及び該外囲器を備えた電子管に関する。
【背景技術】
【０００２】
進行波管やクライストロン等の電子管は、電子銃から放出された電子ビームと高周波回路との相互作用によりＲＦ（Radio Frequency）信号の増幅や発振等を行うために用いられる。
【０００３】
進行波管１は、例えば図２に示すように、電子ビーム５０を放出する電子銃１０と、電子銃１０から放出された電子ビーム５０とＲＦ信号とを相互作用させる高周波回路であるヘリックス２０と、ヘリックス２０を通過した電子ビームを捕捉するコレクタ３０と、電子銃１０から電子を引き出すと共に電子銃１０から放出された電子ビーム５０をスパイラル状のヘリックス２０内に導くアノード４０とを有する構成である。電子銃１０は、熱電子を放出するカソード１１と、カソード１１に熱電子を放出させるための熱エネルギーを与えるヒータ１２とを備えている。
【０００４】
電子銃１０から放出された電子ビーム５０は、カソード１１とアノード４０の電位差によって加速されてヘリックス２０内に導入され、ヘリックス２０の一端から入力されたＲＦ信号と相互作用しながらヘリックス２０の内部を進行する。ヘリックス２０の内部を通過した電子ビーム５０はコレクタ３０で捕捉される。このとき、ヘリックス２０の他端からは電子ビーム５０との相互作用によって増幅されたＲＦ信号が出力される。
【０００５】
電源装置６０は、カソード１１に対してヘリックス２０の電位（HELIX）を基準に負の直流電圧であるヘリックス電圧（Ehel）を供給する。また、電源装置６０は、コレクタ３０に対してカソード１１の電位（H/K）を基準に正の直流電圧であるコレクタ電圧（Ecol）を供給し、ヒータ１２に対してカソード１１の電位（H/K）を基準に負の直流電圧であるヒータ電圧（Eh）を供給する。ヘリックス２０は、接地され、例えば進行波管１のケース（不図示）と接続されている。
【０００６】
なお、図２はコレクタ３０を１つ備えた進行波管１の構成例を示しているが、進行波管１には複数のコレクタ３０を備えた構成もある。また、図２では、電源装置６０内でアノード４０を接地した使用例を示しているが、進行波管１には、アノード４０にカソード１１の電位（H/K）を基準に正の直流電圧であるアノード電圧（Ea）を供給する使用例もある。
【０００７】
図２に示すような電子管（進行波管１）では、電子銃１０、ヘリックス２０、コレクタ３０、アノード４０が外囲器内に設置されて固定され、真空封止されている。外囲器には、通常、アルミナ（AlO3）等のセラミックスが用いられる。そのため、外囲器には、内部の電子銃１０、ヘリックス２０、コレクタ３０及びアノード４０と外部の電源装置６０とを接続するためのリード線、並びに内部のヘリックス２０に対してＲＦ信号を入出力するためのリード線を固定する必要がある。なお、図２は、外囲器内に、電子銃１０、ヘリックス２０、コレクタ３０、アノード４０が配置される様子を模式的に示したものであり、実際の外囲器の形状を示したものではない。電子銃１０、ヘリックス２０、コレクタ３０、アノード４０を含む外囲器は、通常、金属等から成るケース（不図示）に収容されている。
【０００８】
背景技術の電子管では、例えば図３や図４に示す構造で外囲器にリード線が固定されている。
【０００９】
図３は、外囲器１１に貫通孔１２を設け、該貫通孔１２周囲の表面を金属化（メタライズ）した後、その金属膜１５の表面に金属部品である封入皿１４をろう付けで固定し、さらにリード線１３を封入皿１４の挿入口にろう付け等で固定した構造を示している（以下、第１背景技術と称す）。
【００１０】
また、図４は、外囲器１１に貫通孔１２を設け、該貫通孔１２の内壁を金属化した後、リード線１３を貫通孔１２内の金属膜１５表面にろう付け等で固定した構造を示している（以下、第２背景技術と称す）。
【００１１】
通常、セラミックスから成る外囲器１１と金属部品であるリード線１３や封入皿１４とをろう付けで接合することはできない。そのため、外囲器１１の表面または貫通孔１２の内壁を金属化し、金属化された膜表面に封入皿１４あるいはリード線１３をろう付けしている。
【００１２】
なお、第１背景技術の構造は、例えば非特許文献１の図２４．５にも記載されている。非特許文献１の図２４．５では、セラミックスと金属とをろう付けにより接合する例として、図３と似た構造が示されている。
【００１３】
また、第２背景技術の構造は、例えば非特許文献１の図３．４７にも記載されている。非特許文献２の図３．４７では、外囲器内の真空度を維持しつつ外部との接続を可能にする例として、図４と似た構造が示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】AWS Technical Activities Committee, “Brazing Handbook", Fifth Edition, American Welding Society, 2007, pp. 466-467
【非特許文献２】A. S. Gilmour, Jr., "MICROWAVE TUBES", Artech House, 1986, pp. 80-81
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述した第１背景技術では、リード線固定後の外囲器が電子管の組み立て工程における後工程で高温下に置かれると、セラミックスである外囲器と金属である封入皿の熱膨張率の差によって、封入皿の周囲で外囲器やろう材にクラック等が発生するおそれがある。
【００１６】
同様に、上述した第２背景技術も、外囲器の貫通孔が熱膨張率の大きいろう材によって充填される構造であるため、リード線固定後の外囲器が電子管の組み立て工程における後工程で高温下に置かれると、外囲器とろう材の熱膨張率の差によって、貫通孔の周囲でクラック等が発生するおそれがある。
【００１７】
また、第１背景技術は、セラミックスである外囲器の表面を金属化する工程、その金属膜上に封入皿をろう付けして固定する工程、並びに該封入皿にリード線をろう付けして固定する工程が必要であり、第２背景技術もセラミックスである外囲器を金属化する工程、並びに該金属膜上にリード線をろう付けして固定する工程が必要であるため、工程数が多く、リード線及び外囲器を含む電子管のコストが上昇する問題もある。
【００１８】
なお、第１背景技術では、外囲器の貫通孔の表面周囲を封入皿の底面積よりも大きく金属化するため、リード線を密集して配置することが困難であり、配置可能なリード線の本数や配置面積が制約される問題もある。
【００１９】
本発明は上述したような背景技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、コストを低減しつつ、外囲器等でクラックが発生するのを抑制できるリード線固定方法及び電子管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため本発明のリード線固定方法は、セラミックスから成る外囲器に貫通孔を設け、
前記貫通孔内にリード線を挿入し、
前記貫通孔と前記リード線の隙間にメタライズペーストを充填し、
前記メタライズペーストを焼結することで前記リード線を前記貫通孔内に固定する方法である。
【００２１】
一方、本発明の電子管は、
セラミックスから成る外囲器と、
前記外囲器に設けられた貫通孔内に固定されるリード線と、
前記貫通孔と前記リード線の隙間に充填され、焼結されることで前記リード線を前記貫通孔内に固定するメタライズペーストと、
を有する構成である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、コストを低減しつつ、外囲器等でクラックが発生するのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の電子管の一構成例を示す側面図である。
【図２】電子管の一構成例を示す模式図である。
【図３】第１背景技術のリード線の固定構造を示す側面図である。
【図４】第２背景技術のリード線の固定構造を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に本発明について図面を用いて説明する。
【００２５】
図１は本発明の電子管の一構成例を示す側面図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態では、外囲器に設けた貫通孔内にメタライズペーストを用いてリード線を固定する。電子管のその他の構成は、図２に示した進行波等と同様であるため、その説明は省略する。
【００２７】
図１に示すような構造は、セラミックスから成る外囲器１に設けられた貫通孔２にリード線３を挿入し、該リード線３と貫通孔２の隙間にメタライズペースト４を充填塗布し、メタライズペースト４を乾燥後、例えば湿水素雰囲気中で焼結することで実現できる。
【００２８】
メタライズペースト４には、例えばモリブデン（Ｍｏ）やマンガン（Ｍｎ）等の金属の粉体およびガラス等の酸化物の粉体を、エチルセルロース等のバインダと共にエチレングリコール−モノブチルエーテル等の溶剤に分散した、粘性を有するものを用いればよい。
【００２９】
また、本実施形態のリード線３には、モリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）で形成したものを用いる。一般に、上記メタライズペースト４を焼結するには、１５００℃前後で熱処理する必要があるため、リード線３には該焼結温度でも溶融しないモリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）を用いることが望ましい。さらに、モリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）は、外囲器１の材料であるアルミナ等のセラミックスと熱膨張率の値が近いため、リード線３と外囲器１の熱膨張率の差により外囲器１等にクラック等が発生するのが抑制される。そのため、気密性に優れた外囲器１を得ることができる。
【００３０】
さらに、本実施形態で示すリード線３の固定方法では、上述した第１背景技術や第２背景技術で必要なろう付け工程が不要であり、ろう材も不要になるため、本実施形態のリード線３が固定された外囲器１を備えた電子管のコストを低減できる。
【符号の説明】
【００３１】
１ 外囲器
２ 貫通孔
３ リード線
４ メタライズペースト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスから成る外囲器に貫通孔を設け、
前記貫通孔内にリード線を挿入し、
前記貫通孔と前記リード線の隙間にメタライズペーストを充填し、
前記メタライズペーストを焼結することで前記リード線を前記貫通孔内に固定するリード線固定方法。
【請求項２】
前記リード線がモリブデンまたはタングステンから成る請求項１記載のリード線固定方法。
【請求項３】
セラミックスから成る外囲器と、
前記外囲器に設けられた貫通孔内に固定されるリード線と、
前記貫通孔と前記リード線の隙間に充填され、焼結されることで前記リード線を前記貫通孔内に固定するメタライズペーストと、
を有する電子管。
【請求項４】
前記リード線がモリブデンまたはタングステンから成る請求項３記載の電子管。
【請求項５】
前記電子管は、進行管である請求項３または４記載の電子管。
【請求項１】
セラミックスから成る外囲器に貫通孔を設け、
前記貫通孔内にリード線を挿入し、
前記貫通孔と前記リード線の隙間にメタライズペーストを充填し、
前記メタライズペーストを焼結することで前記リード線を前記貫通孔内に固定するリード線固定方法。
【請求項２】
前記リード線がモリブデンまたはタングステンから成る請求項１記載のリード線固定方法。
【請求項３】
セラミックスから成る外囲器と、
前記外囲器に設けられた貫通孔内に固定されるリード線と、
前記貫通孔と前記リード線の隙間に充填され、焼結されることで前記リード線を前記貫通孔内に固定するメタライズペーストと、
を有する電子管。
【請求項４】
前記リード線がモリブデンまたはタングステンから成る請求項３記載の電子管。
【請求項５】
前記電子管は、進行管である請求項３または４記載の電子管。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１９８５５２（Ｐ２０１１−１９８５５２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６２４３１（Ｐ２０１０−６２４３１）
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（３９６００７９８２）株式会社ネットコムセック (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（３９６００７９８２）株式会社ネットコムセック (13)
【Ｆターム（参考）】
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