气密结构及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种气密结构及其制造方法，该气密结构包括：气密主体，其具有贯穿高压侧和低压侧的通孔，该通孔具有直径从低压侧朝向高压侧增加的渐扩部分；导体，其插通通孔；保护器构件，其配合在渐扩部分中，保护器构件具有用于插入导体的孔；以及玻璃部件，其在保护器构件的低压侧上设置在通孔中，从而密封导体。

【技术实现步骤摘要】
气密结构及其制造方法
本专利技术涉及气密结构(密封结构)，并更具体地说涉及具有提高的抗压性的气密结构。
技术介绍
气密结构是用于完全地阻挡外部空气的气密式密封结构，并且用于诸如电子设备和仪器设备等各种设备。图7是示意性地示出使用气密结构的压力变送器的传感器单元310的实例的视图。如图7所示，具有安装于其中的硅压力传感器350的传感器单元310通过焊接固定在具有压力导入部分381的囊状压力容器380上。传感器单元310使用多个气密结构以用于从硅压力传感器350引出电信号。用在压力变送器中的气密结构需要是即使压力容器380的内部被施以高压也不会损坏的结构。传感器单元310不仅包括硅压力传感器350，还包括：气密主体320：其由Fe-Ni基合金等形成；磁体340；陶瓷部件330，其保持磁体340等；引线脚(leadpin)324，其插入在形成于气密主体320中的通孔321中；引线352，其将引线脚324和硅压力传感器350电连接起来；以及玻璃部件326，其填充通孔321与引线脚324之间的间隙，使得间隙被以气密的方式密封。在该构造中，具有通孔321的气密主体320、引线脚324以及玻璃部件326构成气密结构部分。图8是示出气密结构部分的视图。如图8所示，具有要暴露于高压的表面X和要暴露于大气压的表面Y的每个气密结构部分被玻璃部件326分隔。通过这样来构造气密结构部分：使玻璃部件326的材料在高温下熔化以附着于引线脚324和气密主体320，从而固定引线脚324和气密主体320。玻璃部件在高温下附着于引线脚和气密主体以固定它们，从而在温度较低时，抑制了拉应力施加在玻璃部件326上，从而防止了裂缝。具体地说，选择玻璃部件326、引线脚324和气密主体320的材料，使得它们的热膨胀系数具有适当的关系。如果向压力容器380的内部施加压力，则引线脚324和表面X受到应力。在此时，在玻璃部件326与气密主体320之间的边界(即，柱状玻璃附着表面)处产生高的拉应力。如果拉伸强度超过玻璃部件326的断裂应力或超过玻璃附着表面的附着强度，则气密结构遭到损坏。因此，通常根据玻璃部件326的断裂应力或玻璃附着表面的附着强度来确定引线脚324和表面X上的容许应力的值，并且根据该容许应力值确定气密结构的断裂压力。气密主体320的通孔321的直径(面积)与当向玻璃部件326施加压力时施加于玻璃部件326的应力成比例，并且随着通孔321的直径的增加，玻璃部件326上的应力增加。当向杨氏模量低于引线脚324和气密主体320的玻璃部件326施加压力时，玻璃部件在表面X处的收缩率增加，从而在玻璃附着表面上产生拉应力。另外，玻璃部件326在表面X处的变形量取决于玻璃部件326的长度(从表面X到表面Y的长度)。如果将玻璃部件326的长度设定为较短，则由于变形量增加，在玻璃附着表面上产生更高的拉应力。[专利文献1]日本专利申请公开No.07-312244[专利文献2]日本专利申请公开No.2014-175069如果延长玻璃部件326以便增加玻璃附着面积，或减小气密主体320的通孔321的直径以便减小玻璃部件326上的压力，则可以在一定程度上提高抗压性。在日本专利申请公开No.07-312244中，披露了通过这样来提高抗压性的技术：除了玻璃部件326之外，还在气密主体320的通孔321中的高压侧布置柱状陶瓷构件328，并且使用玻璃部件326实施玻璃密封(玻璃封接)(如图9所示)。如果陶瓷构件328具有高于玻璃部件326的杨氏模量，则可以抑制玻璃部件326的变形。然而，由于陶瓷构件的表面Z上的全部压力都沿气密主体320的通孔321施加在玻璃附着表面上，因此不可能达到足够的抗压性。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例提供具有高抗压性的气密结构。根据示例性实施例的气密结构包括：气密主体，其具有贯穿高压侧和低压侧的通孔，所述通孔具有直径从所述低压侧朝向所述高压侧增加的渐扩部分(锥形部分)；导体，其插通所述通孔；保护器构件，其配合在所述渐扩部分中，所述保护器构件具有用于插入所述导体的孔；以及玻璃部件，其在所述保护器构件的低压侧上设置在所述通孔中，从而密封所述导体。所述玻璃部件可以填充所述保护器构件与所述通孔之间的间隙。可以形成多个渐扩部分。所述气密结构可以还包括：第二玻璃部件，其在所述保护器构件的高压侧上设置在所述通孔中，从而密封所述导体。所述保护器构件可以由杨氏模量大于所述气密主体的材料形成。一种制造气密结构的方法，所述气密结构包括：气密主体，其具有贯穿高压侧和低压侧的通孔，并且所述通孔具有直径从所述低压侧朝向所述高压侧增加的渐扩部分；以及导体，其插通所述通孔，所述方法包括：将具有用于插入所述导体的孔的保护器构件配合在所述渐扩部分中；以及在所述导体插通所述孔的状态下，使布置在所述通孔的低压侧上的玻璃部件熔化，从而密封所述导体。根据本专利技术，可以提供具有高抗压性的气密结构。附图说明图1是示出根据实施例的气密结构的实例的视图。图2是示出保护器构件的形状的视图。图3是示出气密结构的另一实例的视图。图4是示出气密结构的另一实例的视图。图5是示出气密结构的另一实例的视图。图6是示出气密结构的另一实例的视图。图7是示出现有技术的传感器单元的实例的视图。图8是示出现有技术的气密结构的实例的视图。图9是示出构造为通过布置陶瓷构件而具有提高的抗压性的现有技术的气密结构的实例的视图。具体实施方式下面，将参考附图描述本专利技术的实施例。图1是示出本实施例的气密结构的实例的视图。气密结构适于需要处理大的压差和具有高的S/N特性的传感器，并且可以应用于诸如压力变送器、流量计、温度计、压缩机和压力试验机等各种设备。如图1所示，气密结构100包括：气密主体110，其具有贯穿高压侧和低压侧的通孔111；以及引线脚120，其是插穿通孔111的导体。另外，在图1中，上侧被称为高压侧，并且下侧被称为低压侧。气密主体110可以由例如Fe-Ni基合金等形成。气密主体110的通孔111具有形成为使得直径从低压侧朝向高压侧增加的渐扩部分(表面D)。在通孔111的渐扩部分中，配合有保护器构件140，引线脚120插在保护器构件140中。此外，通孔111的位于保护器构件140的低压侧的部分填充有玻璃部件130，从而密封引线脚120。如图2所示，保护器构件140形成为与通孔111的包括渐扩部分的高压侧端部分对应的形状。在保护器构件中，高压侧表面、低压侧表面、侧表面以及渐扩部分的表面分别被称为表面A、表面C、表面B和表面D。通过将用于密封的玻璃配合在引线脚120上并且在图1所示的状态的倒转状态下以高温熔化玻璃而形成玻璃部件130，从而同时地密封气密主体110、引线脚120以及保护器构件140。换言之，在密封期间，高温下被熔化的玻璃在保护器构件140与气密主体110之间的间隙以及保护器构件140与引线脚120之间的间隙中流动，并且被牢固地固定在这些间隙中。另外，玻璃部件130和保护器构件140(表面C)彼此牢固地固定而不存在间隙。因此，可以通过包括以下步骤的方法来制造气密结构100：将具有用于插入引线脚120的孔的保护器构件140配合在通孔111的渐扩部分中的步骤；以及将引线脚120插穿该孔，并且将布置在通孔111的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气密结构，其包括：气密主体，其具有贯穿高压侧和低压侧的通孔，所述通孔具有直径从所述低压侧朝向所述高压侧增加的渐扩部分；导体，其插通所述通孔；保护器构件，其配合在所述渐扩部分中，所述保护器构件具有用于插入所述导体的孔；以及玻璃部件，其在所述保护器构件的低压侧上设置在所述通孔中，从而密封所述导体。

【技术特征摘要】
2016.06.15 JP 2016-1191891.一种气密结构，其包括：气密主体，其具有贯穿高压侧和低压侧的通孔，所述通孔具有直径从所述低压侧朝向所述高压侧增加的渐扩部分；导体，其插通所述通孔；保护器构件，其配合在所述渐扩部分中，所述保护器构件具有用于插入所述导体的孔；以及玻璃部件，其在所述保护器构件的低压侧上设置在所述通孔中，从而密封所述导体。2.根据权利要求1所述的气密结构，其中：所述玻璃部件填充所述保护器构件与所述通孔之间的间隙。3.根据权利要求1或2所述的气密结构，其中：形成有多个渐扩部分。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：关森幸满，
申请(专利权)人：横河电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP