JP2004273358A

JP2004273358A - ガラス封着用金属線および管球ならびに電気部品

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Publication number: JP2004273358A
Application number: JP2003065135A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Yagi; 章弘八木; Ujiyasu Kihara; 氏康木原; Minoru Ochi; 稔越智
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】軟質ガラスとの密着性がよくリークやクラックなどの発生の虞がないとともにＰｔ（白金）などの貴金属を用いても使用量が僅かで材料費の高騰が抑制できる封着作業が容易な気密封着用の金属線およびこの金属線を用いた管球ならびに電気部品を提供することを目的とする。
【解決手段】芯線２と、上記芯線２の表面に金、銀または白金族元素のうちから選ばれた少なくとも一種の金属で形成された一層ないしは多層の金属層５とを備えているガラス封着用金属線１Ａ（１１）およびこの金属線１Ａ（１１）を用いた管球Ｌ１ならびに電気部品である。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は軟質ガラスに気密封着される封着用金属線、この封着用金属線を封着した軟質ガラスバルブに代表される透光性気密容器内に発光源を封入した電球や蛍光ランプなどの管球あるいは気密容器内に整流素子を封装したダイオードなど、容器内の気密保持をはかるとともに導電機能を必要とする電気部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管球たとえば電球では、透光性容器を形成するガラスバルブ内にフィラメントの蒸発を抑え発光効率を高めるためアルゴンなどの希ガスを封入し、このバルブ内を気密に保っている。管球を構成するバルブとステムやビーズとは、ほぼ同じ熱膨張率を有するガラスを用いているため融着して容易に気密が保持できるが、フィラメントへの通電を行う導入導体（導入線）としては金属線が必要で、軟質ガラス封着用の金属線としては耐蝕性や耐酸化性に優れガラス部材と熱膨張率が近似した白金線が知られている。
【０００３】
しかし、この白金線は高価であるため、これに変わるガラス材質に熱膨張率を近ずけたジュメット線がよく知られ、また、多く用いられている。
【０００４】
このジュメット線はガラスに対する熱膨張率および融着性の点から完成されたもので、Ｆｅ（鉄）−Ｎｉ（ニッケル）合金芯線の上にＣｕ（銅）層が形成され、さらに、このＣｕ（銅）層の表面にはガラスとの融着の際その酸化速度を鈍らせ過度の酸化を防ぐため水分のない硼砂（Ｂ_４Ｏ_７Ｎａ_２）の薄膜が形成、いわゆるボレーション処理がなされている。
【０００５】
このボレーション処理したジュメット線と軟質ガラスとの封着は７８０〜８２０℃程度で行なわれ、ガラス質の硼砂（Ｂ_４Ｏ_７Ｎａ_２）がステムのガラスと融合するとともに封着用金属線の表面のＣｕ_２Ｏ（亜酸化銅）膜がガラス中に拡散してガラスと密着した高気密度の封着を行うことができる。
【０００６】
そして、管球の導入導体（導入線）として、たとえば口金付電球などにおいては、バルブ内のフィラメントを保持する内部導入線部分、ガラスとの封着線部分およびバルブ外の口金の端子に接続される外部導入線部分の各部を別部材の３部品で構成し、ガラスとの封着部分に上記封着用金属線（ジュメット線）を用いる場合もあるが、表示用の無口金形の小形電球などの場合は、内部導入線部分および外部導入線部分をも上記封着用の金属線を共通して用いる単一の線材で構成した導入導体（導入線）が多用されている。
【０００７】
この導入導体（導入線）を単一の部材で構成する場合、フィラメントは内部導入線に叩き込みあるいは挟み込むクランプなどの手段により継線保持されるのが一般的であるが、最外表面に形成された硼砂（Ｂ_４Ｏ_７Ｎａ_２）は電気絶縁物であり、この硼砂（Ｂ_４Ｏ_７Ｎａ_２）膜を破壊してＣｕ（銅）層などの導電体と直接接触していないとフィラメントと内部導入線との接続が不確実、かつ、不安定であって、この継線部における電気抵抗に瞬間的な変動が起こり易いということがあった。すなわち、導入導体（導入線）に通電してもフィラメントが不所望に点滅することがあった。特に、この点滅は電球に振動が加わったときなどに多く発生していた。
【０００８】
また、導入導体（導入線）の内部導入線部分は、ステムやビーズなどに封着線部分を封着する際の加熱で酸化され脆くなることがある。そして、フィラメントとの継線の際に表面の酸化膜や硼砂（Ｂ_４Ｏ_７Ｎａ_２）が剥がれ、これらの脱落物がフィラメントに付着するとフィラメントを短絡して、フィラメントの蒸発が加速されて早期に光束の低下やフィラメント断線を招く不具合がある。
【０００９】
また、外部導入線は口金やプリント基板などの端子部と半田付けや溶接などの手段で接続されたり、無口金電球の場合は封着部に添設した外部導入線と端子とが単なる圧接による接続で、導入線の表面に酸化膜や絶縁膜があるとこれまた電気的な接続が不安定で、振動などが加わったときに電球に不所望な点滅を起こすなどの問題があった。
【００１０】
また、導入線を内部、外部導入線および封着用金属線の３パーツ（部品）線で構成したものは、互いの端面を突合わせ溶接によって接合しているが、溶接部に硼砂（Ｂ_４Ｏ_７Ｎａ_２）分の混融があると接合強度の低下を招くことがあった。
【００１１】
さらに、上記硼砂（Ｂ_４Ｏ_７Ｎａ_２）膜を形成した封着線は、硼砂（Ｂ_４Ｏ_７Ｎａ_２）膜の吸湿性が高いため、保管状態が悪いと変質して気密性の高い封着ができないなど、乾燥庫などでの格別の保管器具を要し長期保管が好ましくないなどのこともある。
【００１２】
そこで、電気的な接続部分となる部位に形成された硼砂（Ｂ_４Ｏ_７Ｎａ_２）膜を酸処理により除去することが行われていたが、除去処理や除去した後にメッキ処理などの後処理を行う作業が環境問題などで実施困難な状態にある。
【００１３】
また、バルブ内にＨｇ（水銀）を封入した蛍光ランプなどにおいては、上記封着線あるいはボレーション処理を施していない最外層をＣｕ（銅）層とした封着線では還元作用によって表面に清浄なＣｕ（銅）層があらわれ、Ｈｇ（水銀）と反応してＣｕ（銅）・Ｈｇ（水銀）アマルガムが形成され、このアマルガムの結晶化応力によりＣｕ_２Ｏ（亜酸化銅）膜層の剥離が起こり封着線の表面に黒しみができ、これが起因して封着線とガラスとの封着部にリークを発生することがある。
【００１４】
さらに、外部導入線として最外層をＣｕ（銅）層とした封着線を用いた場合、Ｃｕ（銅）層は酸化し易く、また、化学的にも耐蝕性に劣り上述したと同様に早期に電気的な導通が不具合になることがあった。
【００１５】
そこで、上記硼砂（Ｂ_４Ｏ_７Ｎａ_２）を用いた場合の問題を解消するものとして、Ｆｅ（鉄）−Ｎｉ（ニッケル）合金芯線の表面あるいは芯線上のＣｕ（銅）層の表面にＮｉ（ニッケル）層を形成した封着線が開発、実用化され、このことはたとえば特公昭４６−３６５５号公報や特開昭５０−１０２６１号公報に開示されている。
【００１６】
このＮｉ（ニッケル）層を形成した封着線もガラスとの封着に際しては、Ｎｉ（ニッケル）層を酸化させガラスとの気密封着性をよくするようにしている。
【００１７】
しかし、ガラスとの封着作業における加熱により同時にＮｉ（ニッケル）層を有する封着線に酸化膜を形成させることは、加熱条件が微少に変化しても酸化膜の量や質が変わりそのコントロールが難しかった。また、Ｎｉ（ニッケル）の酸化物は下地層との密着性が悪いうえにガラス中への拡散がしにくいことから、ガラスに溶解し難くリークなどが発生して気密性が低下するなど、信頼性の高い封着ができないことがあった。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を除去し、軟質ガラスとの密着性がよくリークやクラックなどの発生の虞がないとともにＰｔ（白金）などの貴金属を用いても使用量が僅かで材料費の高騰を抑制できる封着作業が容易な気密封着用の金属線およびこの金属線を用いた管球ならびに電気部品を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のガラス封着用金属線は、芯線と、上記芯線の表面に金、銀または白金族元素のうちから選ばれた少なくとも一種の金属で形成された一層ないしは多層の金属層とを備えていることを特徴としている。
【００２０】
芯線の最外表面にたとえばＰｔ（白金）などの金属層を形成したガラス封着用金属線からなる導入線は、ガラス部材と封着させる際、両者の熱膨脹率が近似していたりあるいはガラスを溶融加熱するバーナ熱がガラスに近接する金属線部分にもおよび、大気中にある金属線の最外表面に緻密な酸化物層を形成して、この酸化物がガラスに拡散していき両者が密着して気密性の高い封着を行うことができる。
【００２１】
そして、この封着用金属線の最外表面に形成される金属層は、Ｐｔ（白金）に限らず、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）またはＲｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｏｓ（オスミウム）やＩｒ（イリジウム）などの白金族元素のうちから選ばれた金属であってもよい。
【００２２】
また、芯線の外表面側に形成する上記選ばれた金属からなる金属層は１層に限らず、異種の金属を２層以上の複数層重層形成してもこれらが合金層を形成して不具合はない。
【００２３】
なお、本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味はつぎによる。
【００２４】
本発明に関わるガラス封着用金属線は、少なくともガラスと封着される部位の最外表面にＡｕ（金）、Ａｇ（銀）あるいはＰｔ（白金）などの上記白金族元素のうちから選ばれた少なくとも一種の金属層からなる、軟質ガラスとその熱膨脹率差が近似しているなじみのよい材料の被層が形成されている。
【００２５】
この最外表面の金属層の層厚は、薄過ぎると熱膨脹率差を吸収できなかったりあるいは酸化層が形成できずガラスとの密着力が弱く引張力が加わると封着線が抜けでるものが発生し、また、厚過ぎるとガラス部材と金属層との間が多孔質状となって封着線部周囲からのリークが生じる虞が多くなり、水銀を封入した管球では、この多孔質状部に水銀が浸透拡散してリークを促進して好ましくない。
【００２６】
本発明では、上記事情から最外金属層の層厚は０．０５μｍ〜０．７μｍ程度、好ましくは０．１μｍ〜０．６μｍ、ばらつきなどを考慮した実用的には０．１μｍ〜０．４μｍの範囲内であればよい。
【００２７】
また、このガラス封着用金属線が気密封着用として適用できるガラス部材は、熱膨張率（３０〜３００℃）がこの金属線と近似している８５〜１０５×１０^−７／℃ ^−１の範囲内にあるソーダライムガラスや鉛ガラスなどの軟質ガラスを用いることができる。
【００２８】
さらに、このガラス封着用金属線は、気密容器が軟質ガラスで形成される管球や電気部品に用いられ、管球としては汎用の電球や蛍光ランプ、点灯管、ネオン管などの放電ランプなど種々のランプに、さらにまた、電気部品としては耐塵埃性、耐湿性、耐水性、耐酸化性などが求められるガラス製などの容器内に主要機能部が収容されるダイオード素子、スイッチング素子やセンサなどの密封を行うことができる。
【００２９】
本発明の請求項２記載のガラス封着用金属線は、芯線と、上記芯線の表面に形成された銅またはニッケルからなる中間金属層と、上記中間金属層の表面に金、銀または白金族元素のうちから選ばれた少なくとも一種の金属で形成された一層ないしは多層の金属層とを備えていることを特徴としている。
【００３０】
封着用金属線（導入線）をガラス部材と封着させる際の加熱で、下地層のＣｕ（銅）またはＮｉ（ニッケル）部分が外表面側の薄層のＰｔ（白金）などの金属層に拡散してくる。そして、軟質ガラスとの封着時にＣｕ−Ｐｔ合金層やＮｉ−Ｐｔ合金層は、Ｃｕ（銅）やＮｉ（ニッケル）およびＰｔ（白金）がガラスとの封着性のよい緻密な酸化物すなわちＣｕ_２Ｏ（亜酸化銅）やＮｉＯ（酸化ニッケル）となってガラス中に拡散していき、気密性の高い封着が行える。
【００３１】
また、芯線２の表面にＣｕ（銅）またはＮｉ（ニッケル）からなる中間金属層を介在させることにより芯線とＰｔ（白金）などの金属層との熱膨張率差を吸収でき、芯線表面側に形成した被層に発生し易い剥離などを低減できる作用を奏する。
【００３２】
また、中間金属層は一層に限らず、芯線や金属層の保護のため、あるいは熱膨張率差を段階的に合わせるなどのため、さらに第二の中間金属層など、下層の外側表面に順次重層した複数層であってもよい。
【００３３】
また、芯線の表面にＣｕ（銅）からなる中間金属層を形成し、この中間金属層の外表面にＰｔ（白金）などの金属層を被層した場合は、最外表面のＰｔ（白金）などの金属層の層厚さがＣｕ（銅）からなる中間金属層の層厚に比べて薄層とすることによって、ガラスとの封着時に封着状態を正確に把握できる。
【００３４】
すなわち、封着用金属線（導入線）をガラス部材と封着させる際の加熱で、封着用金属線も最外表面に露出しているＰｔ（白金）などの金属層とともにその下地層のＣｕ（銅）層も加熱される。この加熱によりＣｕ（銅）層のＣｕ（銅）が表面側の薄層のＰｔ（白金）などの金属層に拡散し、さらにこのＰｔ（白金）などの最外表面の金属層がガラス中に拡散して高気密度の封着が行われる。
【００３５】
この封着状態の確認は、加熱前の封着用金属線の最外表面がたとえばＰｔ（白金）金属層の場合、表面色が光沢のある灰白色であるのが、良好な封着であれば下層のＣｕ（銅）層の拡散により薄いＰｔ（白金）がＣｕ_２Ｏ（亜酸化銅）特有の黄金色または薄桃色したＣｕ（銅）色に変化することにより分かる。
【００３６】
そして、ガラス中に封着した金属線の封着線部の表面の色が原色に近いままの略灰白色であれば、加熱が不足していて封着線部はＣｕ（銅）層の拡散がないことを示し、また、封着線部の表面が黒色（ＣｕＯ）を呈している場合は、逆に加熱し過ぎ酸化したＣｕ（銅）が表面に拡散していることを現し、この色調の変化を限度見本などにより対比し封着状態の判断基準として、気密性に対する良否を判定することができる。
【００３７】
本発明の請求項３記載のガラス封着用金属線は、芯線と、上記芯線の表面に形成された銅からなる第１の中間金属層と、上記第１の中間金属層の表面に形成されたニッケルからなる第２の中間金属層と、上記第２の中間金属の表面に金、銀または白金族元素のうちから選ばれた少なくとも一種の金属で形成された一層ないしは多層の金属層とを備えていることを特徴としている。
【００３８】
下地層のＣｕ（銅）層部分が外表面側のＮｉ（ニッケル）層部分に拡散してＮｉ−Ｃｕ合金をつくるとともに外表面側にもＣｕ（銅）が拡散してくる。そして、軟質ガラスとの封着時にＮｉ−Ｃｕ合金層は、Ｃｕ（銅）がガラスとの封着性のよい緻密な酸化物すなわちＣｕ_２Ｏ（亜酸化銅）となってガラス中に拡散していき、気密性の高い封着が行える。また、耐酸化性の高い表面のＮｉ（ニッケル）は薄いのでＣｕ（銅）と合金化することで適度に酸化して、ガラスとの気密封着を阻害することが少ない。
【００３９】
本発明の請求項４記載のガラス封着用金属線は、単一線であることを特徴としている。
【００４０】
一本のガラス封着用金属線を封着部、内部導入線部および外部導入線部と共通して使用しても、フィラメントや外部端子との接続時に導電的になんら支障が生じない。また、この場合は他の線材との溶接などが不要で製作が容易であるとともに材料も節約できる。
【００４１】
本発明の請求項５記載のガラス封着用金属線は、最外側に金、銀または白金族元素からなる金属層が形成されていない部分を有していることを特徴としている。
【００４２】
封着部以外の内部導入線部や外部導入線部の最外面に金、銀または白金族元素からなる被層が形成されていなくても、芯線や下地層の金属がそれぞれ電気的な接続部材としての機能を有するとともに上記請求項５に記載したと同様な作用を奏する。
【００４３】
本発明の請求項６記載のガラス封着用金属線は、少なくとも一方の端部に内部導入線または／および外部導入線を接続していることを特徴としている。
【００４４】
封着線の端面が金属面であるので端部に内部導入線またはおよび外部導入線を溶接等の手段で容易に接続することができる。すなわち、導入線を封着線の端部に内部導入線および外部導入線の３つの線材を接続した３パーツ（部品）線や、封着線と内部導入線を共用しこれに外部導入線を接続したものや封着線と外部導入線を共用しこれに内部導入線を接続した２パーツ（部品）線であってもよい。
【００４５】
本発明の請求項７記載のガラス封着用金属線は、芯線が、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｃｏ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｐｔから選ばれたものであることを特徴としている。
【００４６】
上記材質から選ばれ、線材の半径方向の熱膨張率が８５〜１０５×１０ ^−７ ℃ ^−１の範囲内にあり、封着される軟質ガラスの熱膨張率と同じか近似した値のものであればよい。また、被封着物のガラス材質や価格などに応じ種々の芯線や金属層材料を選べばよい。
【００４７】
本発明の請求項８記載のガラス封着用金属線は、全体の熱膨張率（３０〜３００℃）が８５〜１０５×１０ ^−７／℃ ^−１の範囲内にあることを特徴としている。
【００４８】
封着線の熱膨張率を封着するガラスの熱膨張率と合わせてあり、これが範囲外となるとリーク発生や歪力大による気密封着および強固な封着部の形成ができなくなる。
【００４９】
本発明の請求項９記載の管球は、軟質ガラスからなる透光性容器と、上記透光性容器の端部に封着された上記請求項１ないし請求項８のいずれか一に記載されたガラス封着用金属線と、上記容器内の封着用金属線に電気的に接続された電極とを具備していることを特徴としている。
【００５０】
上記請求項１ないし請求項８に記載されたように、このガラス封着用金属線を軟質ガラス製の透光性容器（バルブ）に封着した場合は、気密性の高い封着を行うことができ、管球を長寿命化できる。
【００５１】
また、透光性容器（バルブ）に封着される導入線の形態としては、導入線の封着線部が直接に容器（バルブ）のガラスと封着されるものであっても、あるいはバルブのガラスと近似した熱膨張率を有するビーズ（ガラス片）中に一対の導入線の封着線部を貫通して気密封着させたビーズマウントを用いた場合も、本発明は適用されるものである。
【００５２】
すなわち、透光性容器（バルブ）にビーズマウントを封着する場合ではなく、フィラメントなど電極を所定間隔で支持させておく必要があるなどのことから一対の導入線をバルブのガラスと近似した熱膨張率を有するビーズ（ガラス片）中に貫通し気密封着させてマウントを構成しておき、このマウントのビーズ部分と容器（バルブ）とを封着することも多く採用されていて、このようにビーズ部分に導入線の封着線部を封着する場合も上述したと同様な作用を奏し、本発明はこのビーズを用いた管球も包含するものである。
【００５３】
また、蛍光ランプなどの放電ランプの場合はフィラメントは電極と呼び変えられ、また、フィラメント電極ではなく、金属などの導電体の板、管棒や塊からなる冷陰極であってもよい。また、これらフィラメント（電極）は、封着線に直接継線せずに他の部材を介して電気的接続と機械的な保持がなされていてもよい。
【００５４】
本発明の請求項１０記載の管球は、軟質ガラスからなる透光性容器と、上記透光性容器の端部に封着されるとともに最外金属層を形成していない部分を封着部外に延在した上記請求項５または６に記載のガラス封着用金属線と、上記容器内の封着用金属線に電気的に接続された電極とを具備していることを特徴としている。
【００５５】
上記導入線が封着線部の端部に内部導入線および外部導入線の３つの線材を接続した３パーツ（部品）線や、封着線と内部導入線を共用しこれに外部導入線を接続したものや封着線と外部導入線を共用しこれに内部導入線を接続した２パーツ（部品）線を用いて管球を構成した場合も、上記請求項９記載と同様な作用を奏する。
【００５６】
本発明の請求項１１記載の管球は、軟質ガラスからなる透光性容器と、上記透光性容器の端部に封止された軟質ガラス製のステムと、上記ステムに封着された上記請求項１ないし８のいずれか一に記載のガラス封着用金属線と、上記容器内の封着用金属線に電気的に接続された電極とを具備していることを特徴としている。
【００５７】
軟質ガラス製のステムと気密性の高い封着を行うことができ、管球を長寿命化できる。
【００５８】
本発明の請求項１２記載の管球は、軟質ガラスからなる透光性容器と、上記透光性容器の端部に封着された軟質ガラス製のステムと、上記ステムに封着されるとともに最外金属層を形成していない部分をステムの封着部外に延在した請求項５または６に記載のガラス封着用金属線と、上記容器内の封着用金属線に電気的に接続された電極とを具備していることを特徴としている。
【００５９】
上記３パーツ（部品）線や２パーツ（部品）線を封着したステムを用いて管球を構成した場合も、上記請求項１１記載と同様な作用を奏する。
【００６０】
本発明の請求項１３記載の電気部品は、軟質ガラスからなる容器と、上記容器に封着された上記請求項１ないし８の一に記載されたガラス封着用金属線と、上記容器内の封着用金属線に電気的に接続された電子部品素子とを具備していることを特徴としている。
【００６１】
軟質ガラス製の容器などと気密性の高い封着を行うことができ、電気部品を長寿命化できる。本発明は管球のほか耐塵埃性、耐湿性、耐水性、耐酸化性などガラス製などの容器内に主要機能部が収容されるダイオード素子、スイッチング素子やセンサなどの電子部品の密封に対しても適用ができるものである。そして、上記素子類は封着線に直接あるいは封着線に他の線材や部材を接続した上記３パーツ（部品）線や２パーツ（部品）線などで電気的接続がなされていればよい。
【００６２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図３を参照して説明する。図１は各種導入線の形態を示す正面図で、（ａ）図は単一線、（ｂ）図は２パーツ（部品）線、（ｃ）図は３パーツ（部品）線である。また、図２（ａ）および（ｂ）は被層構造が異なるガラス封着用金属線の図１において矢視ａ−ａ線に沿って切断した部分の横断面図、図３は図２に示す封着用金属線を用いた表示用などの小形電球の縦断面図である。
【００６３】
図１（ａ）は単一線からなる導入線１Ａで全体がガラス封着用金属線１１で構成されている。この導入線１Ａ（ガラス封着用金属線）は図２（ａ）または（ｂ）に示す断面構造をなす。
【００６４】
図２（ａ）の導入線１Ａ（ガラス封着用金属線１１）は、中心にたとえばＦｅ（鉄）５０重量％−Ｎｉ（ニッケル）５０重量％の合金からなる直径約０．２５ｍｍで半径方向の熱膨脹率（３０〜３００℃）が９５〜１００×１０ ^−７／℃⁻ ^１の芯線２を有し、この芯線２の外周囲表面には最外側層としてたとえばＰｔ（白金）からなる層厚が約０．２μｍの金属層５が形成してある。
【００６５】
また、図２（ｂ）も図２（ａ）と同様な導入線１Ａ（ガラス封着用金属線１１ａ）で、中心にはたとえばＦｅ（鉄）５０重量％−Ｎｉ（ニッケル）５０重量％の合金からなる直径約０．２５ｍｍで半径方向の熱膨脹率（３０〜３００℃）が９５〜１００×１０ ^−７／℃ ^−１の芯線２を有し、この芯線２の外周囲表面にはＣｕ（銅）またはＮｉ（ニッケル）、ここではたとえば層厚が約２０μｍのＣｕ（銅）からなる中間金属層３が形成され、さらに、このＣｕ（銅）層の外側表面にはたとえば層厚が約０．２μｍのＰｔ（白金）からなる最外金属層５が重層形成してある。
【００６６】
この図２（ａ）および（ｂ）に示すような構造のガラス封着用金属線１１，１１ａの製造は、外径を所定寸法に仕上げた芯線２の外側表面に直接所定層厚のＰｔ（白金）をめっき（金属線１１）またはＣｕ（銅）およびＰｔ（白金）を重層めっき（金属線１１ａ）することによって得たり、あるいは所定寸法より大径の芯線２をＰｔ（白金）製のスリーブやテープで覆ったり（金属線１１）、芯線２をＣｕ（銅）製のスリーブやテープで覆うとともにさらにこの上をＰｔ（白金）製のスリーブやテープで覆い（金属線１１ａ）、この被覆された金属部材を圧延することにより所定の径および層厚さを有する線状の封着用金属線１１，１１ａが造られ、これを所定長さで切断することにより単一線からなる導入線１Ａが得られる。
【００６７】
また、図３は上記導入線１Ａを使用してなる小形電球Ｌ１で、この電球Ｌ１は外径が約５ｍｍ、全長が約１０ｍｍのソーダライムガラスまたは鉛ガラスなどの軟質ガラス（熱膨脹率（３０〜３００℃）が８５〜１０５×１０ ^−７／℃ ^−１）製の透光性気密容器を形成するバルブ６を備え、このガラスバルブ６端部の閉塞した封着部６１内には一対の上記導入線１Ａが封着されている。
【００６８】
なお、このガラスバルブ６と導入線１Ａとは、導入線１Ａを直接にバルブ６と封着することもあるが、フィラメント７を所定間隔で支持させておく必要があるなどのことから一対の導入線１Ａ，１Ａをバルブのガラスと近似した熱膨張率を有するビーズ（ガラス片）中に貫通させ気密封着してマウントを構成しておき、このマウントのビーズ部分とバルブ６とを封着することも多く採用されている。
【００６９】
上記導入線１Ａ（封着用金属線１１，１１ａ）は、全体の熱膨脹率（３０〜３００℃）がたとえば９５〜１００×１０ ^−７／℃ ^−１で、所定長さたとえば約１５ｍｍに切断され、封着線（被封着部）１１（または１１ａ）部分とバルブ６内に延在する内部導入線１２部分およびバルブ６外に延在する外部導入線１３部分とが共通する単一線からなる。
【００７０】
そして、バルブ６内の内部導入線１２、１２の先端部間には発光源としてタングステン細線を巻回したコイル状のフィラメント７がクランプや溶接などの手段で継線してあるが、最外表面のＰｔ（白金）層５は良好な導電体でありこの間において接触不良とはならず、確実な電気的接続とフィラメント７の保持を果す。
【００７１】
また、封着部６１からバルブ１外に延出した外部導入線１３、１３は互いに接触しないよう分けられている。なお、上記バルブ６内にはアルゴンなどの不活性ガスが封入されるか、あるいは真空雰囲気にしてある。
【００７２】
上記小形電球Ｌ１は、バルブ６の閉塞と導入線１Ａ，１Ａを封着（ビーズを用いる場合はビーズと導入線１Ａ．１Ａを封着）する作業時に、封着部６１においてバルブ６（またはビーズ）を溶融加熱するバーナ熱がバルブ６（またはビーズ）に近接する封着線１１（または１１ａ）（被封着部）部分にもおよび、大気中にある導入線１Ａ．１Ａの最外表面のＰｔ（白金）金属層５部分をも昇温してバルブ６（またはビーズ）のガラス中に埋没させ両者が密着して気密性の高い封着が行われる。
【００７３】
また、図２（ｂ）に示されるガラス封着用金属線１１ａの場合は、芯線２と最外表面のＰｔ（白金）金属層５との間に、Ｃｕ（銅）またはＮｉ（ニッケル）からなる中間金属層３が形成してある。このように芯線２上にＣｕ（銅）などからなる中間金属層３を介在させることにより芯線２とＰｔ（白金）金属層５との熱膨張率差を吸収でき、芯線２表面側に形成した被層に発生し易い剥離などを低減できる作用効果を奏する。
【００７４】
また、このガラス封着用金属線１１ａは、最外表面のＰｔ（白金）の金属層５の下地層としてＰｔ（白金）より耐酸化性および耐蝕性に優れたＣｕ（銅）またはＮｉ（ニッケル）からなる中間金属層３が形成してあるので、大気中における通常の加熱では問題なくＰｔ（白金）の金属層５部分がガラスと融着でき、また、たとえ加熱が強すぎて上記封着線（被封着部）１１ａ部分の最外表面のＰｔ（白金）の金属層５部分が過酸化しても下地層のＣｕ（銅）またはＮｉ（ニッケル）からなる中間金属層３は過酸化されず、ガラスは上記最外表面のＰｔ（白金）金属層５部分およびＣｕ（銅）やＮｉ（ニッケル）からなる中間金属層３に拡散していき高い気密性の封着が行える。
【００７５】
また、中間金属層３としてＣｕ（銅）を、最外表面の金属層５としてＰｔ（白金）を重層した封着線（被封着部）１１ａの場合は、ガラスとの封着状態を封着線（被封着部）１１ａの最外表面の色調の変化により判断して、良否の判定を容易に行うことができる。
【００７６】
そして、この導入線１Ａは、封着線（被封着部）１１または１１ａ部に形成される最外金属層５がＰｔ（白金）からなり、このＰｔ（白金）の熱膨張率が９２．５×１０^−７／℃ ^−１であって、封着されるバルブ６のガラスの熱膨張率と近似しているので、生じる応力もないかあっても僅かであり、最外金属層５の形成に際してその層厚は芯線２の熱膨張率に合わせ適宜決めれば、封着部６１にリークや歪みによるクラックなどの発生がない。
【００７７】
また、上記導入線１Ａの封着部６１に封着された封着線１１または１１ａ部分から封着部６１外に延出した外部導入線１３部分は、封着作業時などに封着線１１または１１ａ部分ほど昇温しないのとＰｔ（白金）を用いていることで、酸化や腐蝕に優れた耐性を有し、この外部導入線１３部分を直接に口金や配線基板などの端子部材に圧接させたりあるいはろう付けや溶接などの手段で接続することが可能である。
【００７８】
つぎに、上記小形電球Ｌ１の構成において、導入線１Ａ部分に関係する種々の強度試験を行った結果を比較用の従来電球と対比して表１に示す。なお、比較用の従来電球に使用した導入線（封着用金属線）は、芯線（Ｆｅ（鉄）−Ｎｉ（ニッケル）合金）の外表面にＣｕ（銅）層と無水ホウ砂（Ｂ_４Ｏ_７Ｎａ_２）膜とを重層形成したジュメット線で、導入線以外は同一材料で同一構成としてある。
【００７９】
試験１）は、電球の封着部を固定し外部導入線１３部分を延出方向に２ｋｇｆ（１９．６Ｎ）で引張った後の封着線１１部分の界面部分におけるリークの発生数を調べた（試験個数１００個）。試験２）は、試験１と同じ方法で２ｋｇｆ（１９．６Ｎ）で引張った後、封着部６１から導入線１Ａの封着線１１がガラス中から剥がれ抜けでる発生数を調べた（試験個数１０個）。試験３）は、試験１と同じ方法で３．５ｋｇｆ（３４．３Ｎ）で引張ったときの強度を調べた（封着部破壊とは導入線１Ａが切断せず導入線とガラスとの界面から破壊したもの、また、導入線１Ａ切断とは封着部６１に破壊が起こらず導入線１Ａが切断したものを指す。）。試験４）は、小形電球Ｌ１を液温２０℃の１０％シアン化カリウム（ＫＣＮ）水溶液中に浸漬してのリーク（検査は高周波による。）の発生数を調べた（試験個数１００個）。試験５）は、導入線（封着線１１）を大気中で約６００℃、３分間加熱経過後の重量変化（％）を測定した（試験個数１０００個の平均値）。
【００８０】
なお、この試験５）において、加熱後の重量増加は酸化物が生成されたことによるもので、酸化物が存在しているとバルブ内に不純ガスの発生があって好ましくなく、重量変化がないことはガスの吸蔵がないことを示す。また、これらの諸試験１）〜５）の条件は実使用に比べ相当過酷なものである。
【００８１】
【表１】

これらの試験１）〜５）の結果から、本発明に係わる電球Ｌ１は従来電球と比較して各種強度が向上でき、封着線１１部の最外金属層をＰｔ（白金）で形成しても、従来品に比べガラスとの気密封着性に優れていることが確認できた。
【００８２】
なお、本発明者等の考察によると上記封着用金属線１Ａの最外側表面に形成したＰｔ（白金）層の層厚は、０．０５μｍ〜０．７μｍ程度、好ましくは０．１μｍ〜０．６μｍ、ばらつきなどを考慮した実用的には０．１μｍ〜０．４μｍの範囲内であればよく、層厚が０．７μｍを超すと封着線１１部分とガラスとの界面からのリークを生じるものがあった。
【００８３】
また、図４は本発明に係わるガラス封着用金属線の他の実施の形態を示す横断面図で、図中、図２（ｂ）と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。この実施の形態のものは図２（ｂ）の封着用金属線１１ａと相違する点は、芯線２の外周囲表面のＣｕ（銅）からなる層厚が約２０μｍの第１の中間金属層３の外側表面に、さらにたとえばまたはＮｉ（ニッケル）からなる層厚が約０．２μｍの第２の中間金属層４を形成し、このＮｉ（ニッケル）からなる中間金属層４の外側表面にたとえば層厚が約０．２μｍのＰｔ（白金）からなる最外金属層５が重層形成され封着用金属線１１ｂを構成している。
【００８４】
このように芯線２上にＣｕ（銅）およびＮｉ（ニッケル）からなる２層の中間金属層３，４を介在させＰｔ（白金）からなる最外金属層５を形成した封着用金属線１１ｂは、剥離などを低減できる作用効果を奏する。
【００８５】
また、上記実施の形態では封着用金属線１１，１１ａ，１１ｂの最外金属層５をＰｔ（白金）で形成したが、この最外金属層５はＰｔ（白金）に限らず、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）あるいはＲｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｏｓ（オスミウム）やＩｒ（イリジウム）などの白金族元素であっても、上記実施の形態に示したＰｔ（白金）と同様な作用効果を奏する。
【００８６】
また、上記実施の形態の小形電球Ｌ１では、導入線１Ａとして図１（ａ）に示すガラス封着用金属線１１や１１ａが内外導入線１２，１３を兼ねる単一線を用いた場合について述べたが、導入線１Ａとしては単一線に限らず図１（ｂ）および（ｃ）に示すような構成であってもよい。
【００８７】
この図１（ｂ）に示す導入線１Ｂは、封着線部分と内部導入線部分または外部導入線部分ここでは内部導入線部分とが同じガラス封着用金属線１１や１１ａからなり、封着線１１や１１ａと外部導入線１３の各端面が突合わせ溶接により接合一体化して形成された２パーツ（部品）線と呼ばれる２つの線材から構成されている。なお、図中１ｗは溶接部である。
【００８８】
また、図１（ｃ）に示す導入線１Ｃは、封着線１１や１１ａの一端に内部導入線１２を、他端に外部導入線１３の端面を突合わせて溶接などの手段で接合一体化して形成された３パーツ（部品）線と呼ばれる３つの線材から構成されている。
【００８９】
図５はこの図１（ｃ）に示す導入線１Ｃを用いた本発明の管球の他の実施の形態を示し、図中図１ないし図３と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。この図５はバルブ端部を閉塞する構造の一般照明用の電球や蛍光ランプなどの管球に用いられるステム８部分を主体に示す、ここでは蛍光ランプＬ２のバルブ端部の縦断面である。
【００９０】
このステム８は、たとえば鉛ガラス製のステムチューブ８１の一端をバルブ６の開口部と適合するよう拡開されたフレア部８２を有し、他端側の溶融圧潰されたピンチシール部８３内には一対の導入線１Ｃ、１Ｃの封着線１１や１１ａを気密に封着している。なお、８４は排気管、９はバルブ６の内面に形成された蛍光体膜である。
【００９１】
この導入線１Ｃは３つの線材、すなわち被封着部に埋設される部分のみを封着線１１や１１ａとし、一般的にピンチシール部８３や封着部はガラスと金属との異質の部材の接合であり、封着線１１や１１ａ部は電流容量などを勘案してできる限り細いものがよい。
【００９２】
また、内部導入線１２はフィラメントや電極などを支持して振動や衝撃に耐えねばならないのでその抵抗値、外径や材料を選別するなどして強靭性を保たねばならない。また、外部導入線１３はそのまま端子部材としてあるいは口金などに接続されランプＬ２を安全に点灯し、異常発生時には溶断してヒューズ作用をなし他への影響を防止するなど、この導入線１Ｃにおいては単なる電力供給だけでなく他の役割を備えているものである。
【００９３】
そして、この３つの線材からなる導入線１Ｃのうち、封着線部は図２（ａ）や（ｂ）に示す構成の線材からなり、内部導入線１２はたとえばＮｉ（ニッケル）線で端部にフィラメント７が継線され、外部導入線１３はたとえばＣｕ（銅）線からなる。そして、このステム８のピンチシール部８３内に封着された導入線１Ｃ、１Ｃの封着線１１，１１ａも上述した実施の形態と同様にステムガラスと高い気密性を保って封着され、そのシール部８３にリークやクラックの発生がないとともに内部および外部導入線１２、１３がフィラメント７の支持および安定した電気的な接続をなさしめる長寿命の蛍光ランプＬ２を提供できる。
【００９４】
また、本発明のガラス封着用金属線は、上記管球のほか耐塵埃性、耐湿性、耐水性、耐酸化性などガラス製などの容器内に主要機能部が収容されるダイオード素子、スイッチング素子やセンサなどの電子部品素子の密封に対しても適用ができるものである。
【００９５】
すなわち軟質ガラスからなる容器内に上記封着用金属線を接続した電子部品素子を収容するとともにこの容器を密封し、容器を気密に貫通した金属線を介し内部の電子部品素子と電気的に接続させるなどのことも行え、この場合も高い気密性が得られるので電子部品の劣化を抑制して長寿命化がはかれる。
【００９６】
なお、本発明は上記実施の形態に限るものではなく、たとえばガラス封着用金属線およびこの封着用金属線が封着されるガラスの熱膨張率は、８５〜１０５×１０ ^−７ ℃^−１の範囲内にあるか近似した値のものであれば、熱膨張率差に起因するリークやガラスにクラックの発生がない、高い気密性および強度を有する封着が行われる。
【００９７】
また、導入線の各線材は管球や電子部品などの構造、目的、形式、定格、負荷、用途、価格などに応じて適宜選択して決めればよい。
【００９８】
さらに、ガラス封着用金属線の封着は、ガラス製容器を圧潰封着（ピンチシール、ボタンステムなど）、焼き細め封着など、その手段は問わない。
【００９９】
【発明の効果】
請求項１の発明では、芯線外表面のガラスと封着される部位の最外表面にＡｕ（金）、Ａｇ（銀）あるいはＰｔ（白金）などの上記白金族元素のうちから選ばれた少なくとも一種の金属層を形成しておくことにより、封着される軟質ガラスとの熱膨脹率が近似していて応力が低減できたり、最外金属層が軟質ガラスとの封着性のよい緻密な酸化膜となり、溶融したガラスがよく酸化膜中に拡散して気密性の高い封着が得られる。
【０１００】
したがって、封着部にリークやクラックの発生の虞がないとともにＰｔ（白金）や金（Ａｕ）などの貴金属を用いても最外金属層のみとしてあるので無空の場合に比べて、その材料使用量が少なく高価になることを抑制できるガラス封着用金属線を提供できる。
【０１０１】
請求項２および請求項３の発明では、上記請求項１に記載と同様な効果を奏するほか、芯線と最外表面の金属層との間に中間金属層を介在させることにより、芯線と金属層との熱膨張率差を吸収して、被層に発生し易い剥離などを低減できる。
【０１０２】
請求項４の発明では、封着線の最外表面が金属層であるので、単一の導入線で内部導入線部や外部導入線部を共用させても、フィラメントや外部端子との接続時に作業性や導電性になんら支障を生じることがない。
【０１０３】
請求項５の発明では、最初から導入線の一部には金属層を形成しておかないかあるいは酸化膜などとなって後での剥離が容易に行え、単一の導入線で内部導入線部や外部導入線部の製作を容易にできる。
【０１０４】
請求項６の発明では、金属線からなる封着線の端部に、この封着線と異径や強靭性のある内部導入線またはおよび外部導入線を接続でき、容器内のマウントの保持を強固にしたり、容器外の外部導入線にヒューズ機能を持たすことなどができる。
【０１０５】
請求項７の発明では、ガラス材質や価格などに応じ種々の芯線や金属層材料を選ぶことができる。
【０１０６】
請求項８の発明では、ガラスおよび封着用金属線の互いの熱膨脹率が合っているので、封着に起因するリークの発生や歪力によるクラックの発生などがなく、信頼性の高い気密封着が得られる。
【０１０７】
請求項９ないし請求項１２の発明では、上記請求項１ないし請求項８に記載した効果を奏する封着用金属線を用いているので、軟質ガラス製の透光性容器やステムと気密性の高い封着を行うことができ、長寿命化した管球を提供できる。
【０１０８】
請求項１３の発明では、上記請求項１ないし請求項８に記載した効果を奏する封着用金属線を用いているので、軟質ガラス製の容器などと気密性の高い封着を行うことができ、長寿命化した密封形の電気部品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係わる各種導入線の実施の形態を示す正面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、被層構造が異なるガラス封着用金属線の図１において矢視ａ−ａ線に沿って切断した部分の横断面である。
【図３】本発明に係わる管球（小形電球）の実施の形態を示す拡大縦断面図である。
【図４】本発明に係わるガラス封着用金属線の他の実施の形態を示す拡大横断面図である。
【図５】本発明に係わる管球（蛍光ランプ）の他の実施の形態を示す要部の一部切欠断面図である。
【符号の説明】
Ｌ１：小形電球（管球）
Ｌ２：蛍光ランプ（管球）
１Ａ〜１Ｃ：導入線
１１，１１ａ，１１ｂ：ガラス封着用金属線
１１：封着線部（被封着部）
１２：内部導入線
１３：外部導入線
２：芯線
３，４：中間金属層
５：最外金属層
６：バルブ（透光性気密容器）
６１：封着部
７：フィラメント（電極）

Claims

芯線と；
上記芯線の表面に金、銀または白金族元素のうちから選ばれた少なくとも一種の金属で形成された一層ないしは多層の金属層と；
を備えていることを特徴とするガラス封着用金属線。
芯線と；
上記芯線の表面に形成された銅またはニッケルからなる中間金属層と；
上記中間金属層の表面に金、銀または白金族元素のうちから選ばれた少なくとも一種の金属で形成された一層ないしは多層の金属層と；
を備えていることを特徴とするガラス封着用金属線。
芯線と；
上記芯線の表面に形成された銅からなる第１の中間金属層と；
上記第１の中間金属層の表面に形成されたニッケルからなる第２の中間金属層と；
上記第２の中間金属の表面に金、銀または白金族元素のうちから選ばれた少なくとも一種の金属で形成された一層ないしは多層の金属層と；
を備えていることを特徴とするガラス封着用金属線。
単一線であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載のガラス封着用金属線。
最外側に金、銀または白金族元素からなる金属層が形成されていない部分を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載のガラス封着用金属線。
少なくとも一方の端部に内部導入線または／および外部導入線を接続していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載のガラス封着用金属線。
芯線が、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｃｏ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｐｔから選ばれたものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一に記載のガラス封着用金属線。
全体の熱膨張率（３０〜３００℃）が８５〜１０５×１０^−７／℃ ^−１の範囲内にあることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一に記載のガラス封着用金属線。
軟質ガラスからなる透光性容器と；
上記透光性容器の端部に封着された上記請求項１ないし請求項８のいずれか一に記載のガラス封着用金属線と；
上記容器内の封着用金属線に電気的に接続された電極と；
を具備していることを特徴とする管球。
軟質ガラスからなる透光性容器と；
上記透光性容器の端部に封着されるとともに最外金属層を形成していない部分を封着部外に延在した上記請求項５または６に記載のガラス封着用金属線と；
上記容器内の封着用金属線に電気的に接続された電極と；
を具備していることを特徴とする管球。
軟質ガラスからなる透光性容器と；
上記透光性容器の端部に封止された軟質ガラス製のステムと；
上記ステムに封着された上記請求項１ないし８のいずれか一に記載のガラス封着用金属線と；
上記容器内の封着用金属線に電気的に接続された電極と；
を具備していることを特徴とする管球。
軟質ガラスからなる透光性容器と；
上記透光性容器の端部に封着された軟質ガラス製のステムと；
上記ステムに封着されるとともに最外金属層を形成していない部分をステムの封着部外に延在した請求項５または６に記載のガラス封着用金属線と；
上記容器内の封着用金属線に電気的に接続された電極と；
を具備していることを特徴とする管球。
軟質ガラスからなる容器と；
上記容器に封着された上記請求項１ないし８の一に記載されたガラス封着用金属線と；
上記容器内の封着用金属線に電気的に接続された電子部品素子と；
を具備していることを特徴とする電気部品。