JP3913764B2 - エキシマランプの電極製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、エキシマランプ（誘電体バリア放電ランプ）の製造方法に関し、特にエキシマランプの外管の外表面に形成する網状の外側電極の製造方法に関する。

エキシマランプは、半導体集積回路、液晶表示パネルおよびプリント回路基板などの電子部品の製造工程における紫外線露光装置等に広く使用されている。エキシマランプに関する従来技術は、例えば特許文献１に記載の「高輝度光照射装置」および特許文献２に記載の「誘電体バリア放電ランプ」などに開示されている。

従来のエキシマランプは、基本的には、同軸の内管および外管よりなる放電管を備え、内管の内表面の内側電極と外管の外表面の外側電極との間に高電圧を印加して、内管と外管との間の空間に封入された希ガスをエキシマ放電させて発光させる。

従来のエキシマランプの外側電極は、例えば穿孔した金属板を放電管に螺旋状に巻きつけて密着している。このような電極では巻き付け時の緩み、電極の一部の盛り上がりなどが不可避的に生じて、電極と放電管の表面との間に隙間が生じる。

このように隙間において放電が発生すると、電力を浪費させ、発光効率を低下させる。また、金属線を編組したシームレス状の網状電極を使用しても金属線の交差部に隙間が生じ、放電管と電極を密着させることは困難である。また、金属線のように太さのある電極を使用すると、角度を有する放射光線に対して障壁となり、発光効率を低下させる。
特開2000-223078号公報 特開2001- 23577号公報

このような不具合を解決するために、エキシマランプにおいて、金属薄膜を放電管に密着させて電極を形成している。この金属薄膜は、印刷、メッキ、蒸着、スパッタ技法などで形成している。これらの技法のうち、蒸着およびスパッタ技法は、作業が煩雑であり高価なものとなる。また、印刷技術では、オフセット印刷が一般的であるが、曲面の印刷には曲面印刷機を使用しなければならない。しかし、長尺の放電管になると作業性が非常に悪く、高価になるとともに電極の精度が著しく低下する。さらに、インクの種類によっては、膨張係数の違いによりマイクロクラックを生じ、ランプ点灯中に電極が剥がれてランプの寿命を低下させる。

また、導電性物質とガラス（二酸化珪素）とを混合した複合体を使用した導電性インクは、ガラス質が存在するために、放電管に使用されている誘電体内に極度に接合し、食い込み、密着性を向上させることができる。この極度の食い込みにより、この誘電体と膨張率の異なる導電性物質も同様に食い込んで、放電管にマイクロクラックなどを生じ、破損を促進することがあるので、ランプの寿命を低下させる。また、ガラス質が混合された複合体では、印刷電極の焼結時にガラス質が電極の開口部に残留して、ランプの照度を低下させる。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するために考えられたものであって、作業性が優れ、製造したランプ寿命および発光効率の低下を阻止可能なエキシマランプの電極製造方法を提供することを目的としている。

本発明のエキシマランプの電極製造方法は、同軸円筒状に形成された内管および外管よりなる放電管を含み、前記内管の内側に配置された内側電極と前記外管の外表面に配置された外側電極との間に高電圧を印加し、前記内管と前記外管との間の空間に封入されたガスを放電発光させるエキシマランプの電極製造方法であって、表面に予め澱粉質を塗布した転写紙に導電性物質により電極パターンを形成する第一の工程と、前記澱粉質および電極パターンを覆うカバーコートを形成する第二の工程と、前記第二の工程で得た転写紙を湿らせて前記外管の表面に貼り付ける第三の工程と、転写紙を剥離して前記外管の表面に前記カバーコートととともに電極パターンを残存させる第四の工程と、前記第四の工程で残存させた電極パターンを焼成する第五の工程を経る方法である。

本発明の電極製造方法における電極パターンは、金、銀、プラチナ、ニッケル、クロムの金属またはこれら２以上の金属の合金で形成される。

本発明のエキシマランプの電極製造方法によると、外側電極は、転写紙に印刷された電極パターンを放電管の外表面に転写して焼き付けるので、製造工程が極めて簡単である。また、転写シートの幅および長さを変更することにより、任意の長さおよび直径の放電管に簡単に対応可能である。さらに、外側電極を放電管の外表面に対して密着形成が可能であるから、良好な発光特性が得られるという実用上の顕著な効果を奏することができる。

以下、本発明によるエキシマランプの電極製造方法の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の電極製造方法を適用するエキシマランプの縦断面図であり、図２は、エキシマランプの外側電極の一部を拡大して示した図である。このエキシマランプは、図１に示すように、同軸状に配置された内管11および外管12よりなり、その両端を接合部16により接合して閉端とした放電管10、内管11の内表面に設けた内側電極13および外管12の外表面に設けた外側電極14により構成される。

これら内側電極13および外側電極14の間に、高電圧交流電源９から高電圧を印加することにより、放電管10の内部空間15に封入された放電用ガス（アルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガス）をエキシマ放電させて紫外線を発光させる。

図２に示すように、外側電極14は、例えば６角形の細線14ｂによる多数の開口14ａを有するハニカム構造の網状電極である。この外側電極14は、好ましくは金、銀、プラチナ、ニッケルまたはクロムなどの金属またはこれら２種類以上の金属の合金により形成される。また、この外側電極14の開口率は、７０％以上に選定される。

図１に示すエキシマランプの一例においては、放電管10は、透明な石英で形成され、その全長が約３８０ｍｍであり、内管11の外径は約２０ｍｍおよび外管12の外径は約３０ｍｍである。そして、エキシマランプの発光長は、約３００ｍｍである。

次に、図３（ａ）〜（ｆ）に基づいて、図２に示すエキシマランプの外側電極14の製造工程を説明する。

図３（ａ）に示すように、表面に予め澱粉質31を塗布した転写紙３を用意し、 図３（ｂ）に示すように、澱粉質31の表面に導電性物質により電極パターン14ｃをガリ版印刷またはシルク印刷により印刷する。

図３（ｃ）に示すように、電極パターン14ｃを印刷した表面にカバーコート17を形成して澱粉質31を覆う。

図３（ｄ）に示すように、カバーコート17で覆われた転写紙３を湿らせて外管12に巻回して貼り付ける。

水に漬けると、澱粉質31が溶けて、転写紙３を剥離することができる。転写紙３を剥離すると、図３（ｅ）に示すように、カバーコート17ととともに電極パターン14ｃが外管12の表面に残存する。

そして、電極パターン14ｃが転写された放電管10を６００℃〜７００℃の高温炉内で焼き付け（焼成）すると、カバーコート17が燃焼して消失し、図３（ｆ）に示すように、網状電極14を形成することができる。

以上の工程を経て形成したエキシマランプの網状電極14の膜厚は約２.０〜２.５μｍであり、線幅は約４００μｍである。従って、この網状電極14の開口率は、約７７％である。

次に、図４（Ａ）に示す従来の金属線を編組して形成した電極を有するエキシマランプと、図４（Ｂ）に示す本発明の電極製造方法により形成した網状電極を有するエキシマランプの動作を比較する。

図４（Ａ）に示す従来の網状電極においては、放電管10の外管12の外表面に金属線40が配置されている。また、交差部では、この金属線40上に破線で示すように交差する金属線41が重ねられる。交差部以外の場所では、角度θ₁で示す角度の放射光線が外部に放射可能であるが、交差部では、θ₁より狭いθ₂の放射光線のみが外部へ放射されることになり、発光量が制限され、発光効率が低下する。

一方、図４（Ｂ）に示す本発明の網状電極14においては、放電管10の外径に対して網状電極14の厚みが約０.１ｍｍ以下に抑えられるので、図示するように広い放射角度θ₃までの光線が外部へ放射可能であり、発光効率が大幅に改善される。

本発明の電極製造方法を適用するエキシマランプの一例の構成を示す縦断面図、 図１に示すエキシマランプに適用する外側電極の拡大図、 本発明によるエキシマランプの電極製造工程を示す断面図、 従来の金属線の編組電極を使用した外側電極（Ａ）と本発明により製造したエキシマランプの外側電極（Ｂ）との特性比較図である。

符号の説明

10 放電管
11 内管
12 外管
13 内側電極
14 外側電極（網状電極）
14ａ 開口
14ｂ 細線
14ｃ 電極パターン
17 カバーコート
３ 転写紙

Claims (2)

1. 同軸円筒状に形成された内管および外管よりなる放電管を含み、前記内管の内側に配置された内側電極と前記外管の外表面に配置された外側電極との間に高電圧を印加し、前記内管と前記外管との間の空間に封入されたガスを放電発光させるエキシマランプの電極製造方法であって、
   表面に予め澱粉質を塗布した転写紙に導電性物質により電極パターンを形成する第一の工程と、
   前記澱粉質および電極パターンを覆うカバーコートを形成する第二の工程と、
   前記第二の工程で得た転写紙を湿らせて前記外管の表面に貼り付ける第三の工程と、
   転写紙を剥離して前記外管の表面に前記カバーコートととともに電極パターンを残存させる第四の工程と、
   前記第四の工程で残存させた電極パターンを焼成する第五の工程を経ることを特徴とするエキシマランプの電極製造方法。
2. 前記電極パターンは、金、銀、プラチナ、ニッケル、クロムの金属またはこれら２以上の金属の合金で形成されることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプの電極製造方法。
   

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