JP2006185859A - Sealing line for discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パソコン等の液晶表示装置(LCD)のバックライトとして使用される冷陰極蛍光ランプ等の放電ランプに関し、より詳しくは前記放電ランプの封着線に関するものである。 The present invention relates to a discharge lamp such as a cold cathode fluorescent lamp used as a backlight of a liquid crystal display device (LCD) such as a personal computer, and more particularly to a sealing line of the discharge lamp.
パソコンやワープロ等のOA機器に用いられている液晶表示装置(LCD)には、該LCDを照明するためのバックライトが組み込まれている。このバックライトの光源としては、冷陰極蛍光ランプが使用されている。 A liquid crystal display (LCD) used for OA equipment such as a personal computer or a word processor has a backlight for illuminating the LCD. A cold cathode fluorescent lamp is used as the light source of the backlight.
冷陰極蛍光ランプ等の電極部分は、電極部と封着線と外部リード線とで構成されている。電極部はカップ形状で、その材質は、ニオブ、モリブデン、ニッケル、タングステン等である。また、封着線は、ガラスシールされるため、石英ガラスと熱膨張係数が近似するタングステン、モリブデン、コバールやジメット線である。さらに外部リード線の材質はニッケルやジメット線等である。これら各部は通常抵抗溶接で接合され電極を構成している。 An electrode portion such as a cold cathode fluorescent lamp is composed of an electrode portion, a sealing wire, and an external lead wire. The electrode portion has a cup shape, and the material is niobium, molybdenum, nickel, tungsten, or the like. Further, since the sealing wire is glass-sealed, it is tungsten, molybdenum, kovar, or zimet wire having a thermal expansion coefficient similar to that of quartz glass. Furthermore, the material of the external lead wire is nickel, dimethyl or the like. These parts are usually joined by resistance welding to constitute an electrode.
図1はこの種の放電ランプを表すもので、電極部2と封着線3とが別体として製作され、溶接で接合されている。これら電極部2及び封着線3として従来広く使用されてきたものは、カップ形の電極部がニッケル、封着線(ピン)3は延性に富むコバールを材質とするものであった。その後電極部の材質として、耐スパッタリング性に優れたモリブデンが採用されるようになった。なお、コバールの熱伝導度は17W/m・Kであるのに対し、モリブデンのそれは160W/m・K程度である。同様に電気伝導度もモリブデンの方が高い。さらに、モリブデンとコバールは、熱膨張係数が近似しているので、封着用のガラスとして、コバールの場合と同様なガラス(いわゆるコバールガラス)を使用できる。
FIG. 1 shows a discharge lamp of this type, in which an
上記放電ランプにおいて、カップ形の電極部と封着線(ピン)は、電気抵抗溶接により一体化されるが、電極部の材質がニッケルである場合は封着線の材質が融点の高いモリブデンであっても、比較的低温で溶接することができるので、封着線の脆化等の問題は生じない。また、電極部がモリブデンであっても、封着線がコバールの場合も、コバールの融点が低く、延性が高いので、同様に脆化の問題は生じない。 In the above discharge lamp, the cup-shaped electrode part and the sealing wire (pin) are integrated by electric resistance welding, but when the electrode part material is nickel, the sealing wire material is molybdenum having a high melting point. Even if it exists, since it can weld at comparatively low temperature, problems, such as embrittlement of a sealing wire, do not arise. Even when the electrode portion is molybdenum, even when the sealing wire is Kovar, the melting point of Kovar is low and the ductility is high, so that the problem of embrittlement does not occur.
しかしながら、カップ形の電極部がモリブデンで、封着線もモリブデンの場合は、両者の融点が高いので、溶接温度も高温となり、さらにガラスによる封着時にも1000℃以上に加熱されるので、これら2回にわたる加熱により、モリブデンで作られた封着線が再結晶して脆化するという問題点があった。この種の放電ランプは、液晶ディスプレイに組み付けられるとき、封着線が折り曲げられるので、この封着線が脆化していると、折り曲げ時に折損するおそれがある。 However, when the cup-shaped electrode part is molybdenum and the sealing wire is also molybdenum, since the melting point of both is high, the welding temperature becomes high, and further, even when sealed with glass, it is heated to 1000 ° C. or higher. There was a problem that the sealing wire made of molybdenum was recrystallized and embrittled by heating twice. When this type of discharge lamp is assembled to a liquid crystal display, the sealing wire is bent, so that if this sealing wire is brittle, it may be broken during bending.
高温に加熱しても脆化が生じにくい耐熱性を有するモリブデン材料として、本願出願人による特許文献1に示すようなカルシウムを添加したモリブデン材料がある。この材料は、カルシウムを重量比で0.02〜0.2%含有するモリブデンであり、耐熱性が要求される管球用材料等の用途に使用されて好評を博している。また、加工性が良好で、従来のモリブデン材料よりも耐熱性に優れた材料として、本願出願人による特許文献2に示すような耐熱性モリブデン材料が知られている。この耐熱性モリブデン材料の材質は、カルシウムをCaO換算で0.05〜0.3重量%、ニッケルを0.02〜0.1重量%含み、残部がモリブデンである。
As a molybdenum material having heat resistance that hardly causes embrittlement even when heated to a high temperature, there is a molybdenum material added with calcium as shown in Patent Document 1 by the present applicant. This material is molybdenum containing 0.02 to 0.2% by weight of calcium, and has been used well for applications such as a tube material that requires heat resistance. In addition, a heat-resistant molybdenum material as shown in
しかしながら、上記特許文献1、2に記載の材料は、もっぱら電子管のアンカー、サポート、グリッド等、電子管自体の内部に組み込まれる材料として使用されてきたもので、放電ランプのガラス封着部に使用されたことはなかった。また、上記特許文献2に記載の材料は、ニッケルを0.02〜0.1重量%含有しているので、加工性に問題があり、線引き加工時に線表面に伸線方向の微細な筋がつくという問題点があった。このような筋が表面に存在すると、ガラス封着後にガスのリークが生じるという致命的な問題点があった。
However, the materials described in
そこで、本発明は、モリブデン製電極部に対する溶接強度が高く、かつ溶接やガラス封着時の加熱によっても脆化しにくく、しかもガスリーク等の問題が生じない封着線を提供することを課題としている。 Therefore, the present invention has an object to provide a sealing wire that has high welding strength with respect to an electrode portion made of molybdenum, is not easily embrittled even by heating during welding or glass sealing, and does not cause problems such as gas leakage. .
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本発明にかかる放電ランプ用封着線は、その材質が、重量比でCaOを0.05〜0.3%を含有するモリブデンであることを特徴としている。この封着線としては、請求項2に記載のように、ニッケルを重量比で0.005〜0.01%含有するものが好ましい。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration. That is, the discharge lamp sealing wire according to the present invention is characterized in that the material is molybdenum containing 0.05 to 0.3% of CaO by weight. As this sealing wire, the one containing 0.005 to 0.01% by weight of nickel as described in
この放電ランプ用封着線は、上記のとおりCaOを0.05〜0.3wt%含有するモリブデンである。このように、微量のCaOを含有するモリブデンは、再結晶温度が高く、1400℃程度まで再結晶しない。このため、抵抗溶接時の加熱(1400〜1500℃程度)によっても再結晶がそれほど進行せず、脆化しないのである。 This discharge lamp sealing wire is molybdenum containing 0.05 to 0.3 wt% of CaO as described above. Thus, molybdenum containing a trace amount of CaO has a high recrystallization temperature and does not recrystallize to about 1400 ° C. For this reason, recrystallization does not progress so much even by heating at the time of resistance welding (about 1400 to 1500 ° C.) and does not become brittle.
また、モリブデンに微量のニッケルを含有させると、延性が向上し、曲げ強度(繰り返し曲げ回数)が向上するが、ニッケルの量が多くなると、加工性が悪くなるので、スエージング及び線引き加工によって表面に微細な長手方向のクラックが発生する。例えば、上記特許文献2に記載の材質のように、ニッケル含有量が0.02〜0.1wt%であると、このような問題が生じるため、封着線としては適していないのである。
In addition, when a small amount of nickel is contained in molybdenum, ductility is improved and bending strength (number of repeated bendings) is improved. However, if the amount of nickel is increased, workability is deteriorated. Fine cracks in the longitudinal direction occur. For example, when the nickel content is 0.02 to 0.1 wt% as in the material described in
そこで、種々試験を行った結果、本発明では、ニッケル量を0.005〜0.01wt%とした。この量であると、延性の点でも加工性の点でも問題はなく、表面に傷のない曲げ強度の高いモリブデン線が得られることを見出したのである。 Therefore, as a result of various tests, in the present invention, the nickel amount is set to 0.005 to 0.01 wt%. It has been found that when this amount is used, there is no problem in ductility and workability, and a molybdenum wire having a high bending strength with no scratches on the surface can be obtained.
以上に説明したように、本発明にかかる放電ランプ用封着線は、その材質が、モリブデンに微量の酸化カルシウムを添加したものであるから、比較的簡単に製造することができるものである。そして、再結晶温度が高いため、繰り返し加熱され、加熱後に折り曲げられることの多い封着線として使用した場合に、従来では得られなかった優れた性能を発揮するものである。なお、上記酸化カルシウムの他に、ごく微量のニッケルを添加しておくことにより、強度的にさらに優れたものとなる。 As described above, the discharge lamp sealing wire according to the present invention is made of a material obtained by adding a trace amount of calcium oxide to molybdenum, and therefore can be manufactured relatively easily. And since the recrystallization temperature is high, when used as a sealing wire that is repeatedly heated and often bent after heating, it exhibits excellent performance that has not been obtained in the past. In addition to the above calcium oxide, the addition of a very small amount of nickel can further improve the strength.
以下本発明の実施形態について、具体的に説明する。本発明の封着線は、図1に例示するような放電ランプ(放電冷陰極蛍光ランプ)に使用される。この蛍光ランプ1は、例えば外径が約2.6mm、内径が1.6mm、長さが約200mmの直管形である。材質的は、線膨張係数が5〜5.5ppmの硼珪酸ガラスやアルミノシリケートガラスからなる管形のガラスバルブ2の両端に、封着部5,5が設けられ、この封着部に電極部4と封着線3が溶接10で一体化した電極が封止されている。ガラスバルブ2の内面には蛍光膜11が設けられている。
Embodiments of the present invention will be specifically described below. The sealing wire of the present invention is used in a discharge lamp (discharge cold cathode fluorescent lamp) as illustrated in FIG. The fluorescent lamp 1 has, for example, a straight tube shape with an outer diameter of about 2.6 mm, an inner diameter of 1.6 mm, and a length of about 200 mm. In terms of material, sealing
この種の電極は、タングステン、モリブデン又はそれらの合金からなるものが多いが、タングステンに適合するガラスの価格が高いため、最近はモリブデンを使用する傾向にある。このため、以下の説明ではモリブデンを材質とするものを例にとって説明する。この電極部4と封着線3とが接合一体化された電極における封着線3は、例えば外径約0.8mmで、図2に示すように、コバールガラスからなるビードガラス被覆層7によって封着されている。
This type of electrode is often made of tungsten, molybdenum or alloys thereof, but recently there is a tendency to use molybdenum because of the high price of glass that is compatible with tungsten. For this reason, in the following description, an example using molybdenum as a material will be described. The sealing
また、電極部4は、中空部4aが形成されたカップ状であり、寸法は、例えば外径1.2mm、内径0.9mmであり、長さは約5mmである。外部リード線8はニッケル線であり、封着線3の後端部に溶接される。
Moreover, the electrode part 4 is a cup shape in which the
この封着線3は、公知の粉末冶金法によって製造される。すなわち、原料であるモリブデン粉末にカルシウムとニッケルを添加混合し、非酸化性雰囲気例えば水素雰囲気中で加熱して、予備燒結、本燒結を行い、所定寸法のインゴットを得る。このインゴットにスエージング加工と線引き加工を施して、所定寸法の線材とする。本発明では、主原料であるモリブデンに微量の酸化カルシウムとニッケルを添加するが、この添加は、公知のドーピングと同様に、水溶性の化合物の形で添加すればよい。
The sealing
得られた線材は、切断、研磨等の必要な加工を施し、所定寸法の封着線とする。この封着線は、カップ形の電極部の外側端部に電気抵抗溶接で接合する。この溶接時には、カップ形電極部と封着線の先端面との間にコバール箔等を挟んで溶接するのが一般的である。 The obtained wire is subjected to necessary processing such as cutting and polishing to obtain a sealed wire having a predetermined size. This sealing wire is joined to the outer end portion of the cup-shaped electrode portion by electric resistance welding. At the time of this welding, it is common to perform welding with a Kovar foil or the like sandwiched between the cup-shaped electrode portion and the front end surface of the sealing wire.
溶接により電極部と一体化した封着線の外周部をガラスで封着する。このガラスとしては、熱膨張係数がモリブデンのそれとほぼ等しいガラスを使用する。この封着時には、ガラスを溶融するため、封着線は1000℃以上に加熱される。なお、封着線の後端部には、リード線であるニッケル線が溶接される。この時の溶接温度は比較的低く、モリブデンの再結晶は生じない。 The outer peripheral part of the sealing wire integrated with the electrode part by welding is sealed with glass. As this glass, a glass having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of molybdenum is used. At the time of sealing, the sealing wire is heated to 1000 ° C. or higher in order to melt the glass. A nickel wire as a lead wire is welded to the rear end portion of the sealing wire. The welding temperature at this time is relatively low, and molybdenum recrystallization does not occur.
この封着線は、耐熱性と対スパッタリング性に優れたモリブデンの電極部に溶接されるが、再結晶温度が高いので、溶接や封着による脆化が生じない。また、ニッケルを添加しても、その添加量がごく微量であるから、加工性が著しく低下することはなく、表面にスエージングや線引き加工によるクラックが発生しにくい。このため、ガスリークの問題が生じないのである。また、液晶デイスプレイのバックライトとして使用される放電ランプは、組み付け時にリード線を直角以上の角度に折り曲げることが多いが、この折り曲げ力が封着線や溶接部に作用しても、ニッケルによって延性が改良されているため、傷や折損等の事故は生じない。 This sealing wire is welded to a molybdenum electrode portion having excellent heat resistance and resistance to sputtering, but since the recrystallization temperature is high, embrittlement due to welding or sealing does not occur. Further, even if nickel is added, the amount added is very small, so that the workability is not significantly reduced, and cracks due to swaging or drawing are hardly generated on the surface. For this reason, the problem of gas leak does not arise. In addition, discharge lamps used as backlights for liquid crystal displays often bend the lead wire at a right angle or more when assembled, but even if this bending force acts on the sealing wire or welded part, it is ductile by nickel. Has improved, so there will be no accidents such as scratches or breakage.
平均粒度2.5ミクロンのモリブデン粉末に0.01wt%相当のニッケル量になるように硝酸ニッケルを水又はエタノールに溶解してドーピングした。ニッケルの量は、上記のとおり、0.005〜0.01wt%とするのが好ましかった。Ni量がこれよりも多くなると、加工性が悪くなり、線表面に傷がつきやすくなる。また、ニッケル量がこれよりも少ないと、燒結性、延性等が向上しない。 Doping was performed by dissolving nickel nitrate in water or ethanol so that a nickel amount equivalent to 0.01 wt% was added to molybdenum powder having an average particle size of 2.5 microns. As described above, the amount of nickel was preferably 0.005 to 0.01 wt%. When the amount of Ni is larger than this, workability is deteriorated and the surface of the wire is easily damaged. On the other hand, if the amount of nickel is less than this, the sintering property, ductility and the like are not improved.
上記のようにニッケルをドープしたモリブデン粉末に、さらに酸化カルシウム(CaO)を添加した。添加量は、0.1wt%とした。CaOの量は0.05〜0.3%とするのが好ましく、この範囲よりも少な過ぎると脆化防止効果は期待できなくなり、多過ぎると加工性が悪くなってクラック等が生じやすくなるのでいずれも好ましくない。この添加は、粉末で混合してもよく、液状として振りかけて混合してもよい。 Calcium oxide (CaO) was further added to the molybdenum powder doped with nickel as described above. The amount added was 0.1 wt%. The amount of CaO is preferably 0.05 to 0.3%, and if it is less than this range, the effect of preventing embrittlement can not be expected, and if it is too much, workability deteriorates and cracks are likely to occur. Neither is preferred. This addition may be mixed as a powder or may be sprinkled and mixed as a liquid.
得られた粉末を乾燥し、所定の金型内でプレス成形した後、水素気流中で予備燒結と本燒結を行った。得られたインゴットをスエージング加工した後、線引き加工し、所定寸法の線とした。この線の表面を化学的に洗浄(電解研磨でもよい)して、加工用の潤滑材を除去した後、所定長さに切断して封着線とした。 The obtained powder was dried and press-molded in a predetermined mold, followed by preliminary sintering and main sintering in a hydrogen stream. The obtained ingot was swaging processed and then drawn to obtain a line having a predetermined dimension. The surface of this wire was chemically cleaned (electropolishing may be performed) to remove the processing lubricant, and then cut into a predetermined length to obtain a sealed wire.
得られた封着線を電極部に溶接(10で示す)し、さらに外部リード線であるニッケル線8を抵抗溶接で接合した。その後、封着線部3を無酸化雰囲気中でヒーターで加熱してコバールガラス(日本電気硝子(株)社製、品番BFK)を溶着(封着)した。これによって、電極部とガラス巻き部(封着部)が物理的に気密に接着した。ガラス巻き部の長さは2〜3mm、外径は約2mmであった。
The obtained sealing wire was welded to the electrode part (denoted by 10), and the
上記ガラス巻き部に発光管(ガラスバルブ)の端部を溶着して封止し、つづいてアンニーリング処理を行った。ついで、発光管内の排気工程、水銀導入工程、及びリード線半田仕上げ工程を経て冷陰極蛍光ランプが完成した。この放電ランプは、ガスリークが生じず、封着部の強度が高いため、実用上優れたものであった。 The end portion of the arc tube (glass bulb) was welded and sealed to the above-mentioned glass winding portion, followed by annealing treatment. Subsequently, a cold cathode fluorescent lamp was completed through an exhaust process in the arc tube, a mercury introduction process, and a lead wire solder finishing process. This discharge lamp was practically excellent because no gas leak occurred and the strength of the sealing portion was high.
以上の説明から明らかなように、本発明にかかる放電ランプ用封着線は、粉末冶金法によって比較的簡単に製造することが可能で、電気伝導度、熱伝導度、熱膨張係数等の面で優れたものであり、しかも折り曲げ強度等に優れたものである。この封着線を、耐脆化性や耐熱性が要求される他の用途に使用することができることは言うまでもない。 As is clear from the above description, the sealing wire for a discharge lamp according to the present invention can be manufactured relatively easily by powder metallurgy, and has aspects such as electrical conductivity, thermal conductivity, and thermal expansion coefficient. And excellent in bending strength and the like. It goes without saying that this sealing wire can be used for other applications requiring brittleness resistance and heat resistance.
1 放電ランプ
2 ガラスバルブ
3 封着線
4 電極部
5 封着部
7 封着用ガラス
8 外部リード線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
Priority Applications (1)
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JP2004380866A JP2006185859A (en) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | Sealing line for discharge lamp |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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JP2004380866A Pending JP2006185859A (en) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | Sealing line for discharge lamp |
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2004
- 2004-12-28 JP JP2004380866A patent/JP2006185859A/en active Pending
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