(57)【要約】誘導加熱を用いて集成部品を電気照明ランプに封着する方法が開示される。集成部品は、電極リード線のような部品及びソルダーガラスプリフォームを有する。この方法は、例えば、電気リード線及び排気管状部のようなランプ部品の、蛍光体コーティングが既に施されている低圧蛍光放電ランプへの気密な封着及び固定に有用である。本発明は、０〜３００℃で３０〜４５×１０−７℃−１の範囲のＣＴＥを有するホウケイ酸ガラスでつくられたランプ外囲器に特に適する。
2006516794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０〜３００℃でＣ１のＣＴＥを有するガラスでつくられた照明ランプのランプ外囲器に部品を気密封着する方法において、
（i）   前記ガラスランプ外囲器に封着されるべき前記部品及び前記ランプ外囲器に気密に封着及び固定されるべき前記部品の一部を囲んで接合されたソルダーガラスプリフォームを有する集成部品を提供する工程、ここで前記プリフォームのソルダーガラスは５００℃をこえる封着前軟化点Ｔｓ，０〜３００℃でＣ１±１０×１０−７℃−１の範囲の封着後ＣＴＥ，Ｃ２を有し、前記封着前軟化点をこえる温度に加熱されると、前記ランプ外囲器との前記部品の気密封着を形成することができる、
（ii）  それを通して前記部品が前記ランプ外囲器に封着及び固定されるべき前記ランプ外囲器の孔に前記集成部品を取り付ける工程、及び
（iii） 気密封着を実施するために、誘導加熱装置の、誘導によって加熱される、サセプタダイに前記ソルダーガラスプリフォームを接近させて、前記ソルダーガラスの前記封着前軟化点Ｔｓより高い温度への前記ソルダーガラスプリフォームの加熱を可能にする工程、
を有してなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記工程（iii）において、（ａ）前記ダイが前記ソルダーガラスプリフォームに直接接触せず、（ｂ）前記ソルダーガラスプリフォームが加熱されるときの前記サセプタダイと前記プリフォームの間の距離が５ｍｍより短く、（ｃ）前記ソルダーガラスプリフォームが前記加熱されたサセプタダイから放射される輻射によって加熱されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プリフォームの前記ソルダーガラスが赤外線吸収性であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ガラス外囲器が０〜３００℃で３０〜４５×１０−７℃−１の範囲のＣＴＥ，Ｃ１を有するホウケイ酸ガラスでつくられ、前記ガラス外囲器への前記部品の封着の前に、蛍光体コーティングが前記ガラス外囲器に施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記ソルダーガラスプリフォームが、基本的にＣｕＯ及び／またはＦｅ２Ｏ３を含有するＢ２Ｏ３-ＳｉＯ２-ＰｂＯ-ＺｎＯガラスからなり、５５０〜７００℃の範囲の封着前軟化点、０〜３００℃で３２〜４０×１０−７℃−１の封着後ＣＴＥ，Ｃ２及び６３０〜７５０℃の範囲の失透温度Ｔｄを有する、失透性ソルダーガラスで形成されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ソルダーガラスプリフォームが、基本的に、酸化物ベースの重量％で、０〜２％のＡｌ２Ｏ３，１５〜２５％のＢ２Ｏ３，１〜５％のＣｕＯ，０〜５％のＦｅ２Ｏ３，０〜７％のＰｂＯ，１０〜１６％のＳｉＯ２及び５５〜６５％のＺｎＯからなり、６００〜６５０℃の範囲の封着前軟化点、０〜３００℃で３４〜３８×１０−７℃−１の封着後ＣＴＥ，Ｃ２及び６５０〜７００℃の範囲の失透温度Ｔｄを有する、ソルダーガラスで形成されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ガラス外囲器に封着及び固定されるべき前記部品が、
（i）  内部リード、外部リード及び中間リードを有し、前記中間リードが前記中間リードに気密封着されたソルダーガラスビードを有する、ビード付電極リード線、または
（ii） Ｃ１±１０×１０−７℃−１の範囲のＣＴＥ，Ｃ３を有するホウケイ酸ガラス管状部、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ビード付リード線の前記ソルダーガラスビードまたは前記ガラス管状部が前記ソルダーガラスプリフォームの前記封着前軟化温度Ｔｓより低い温度での焼結により前記ソルダーガラスプリフォームに接合及び固着されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ソルダーガラスプリフォームが、それを通して前記ソルダーガラスプリフォーム−ビード付電極リード線集成部品または前記集成ガラス管状部が前記ランプ外囲器に封着及び固定されるべき前記ガラス外囲器の前記孔に直接に受け入れられるかまたは前記孔を覆うことができる形状を有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ソルダーガラスプリフォームが異なる断面寸法を有する２つの一体化された部分Ｐ１及びＰ２からなり、前記部分Ｐ１は、それを通して前記集成部品が封着及び固定されるべき前記ランプ外囲器の前記孔に受け入れられることが可能な、より小さな断面寸法を有し、前記部分Ｐ２は、前記部分Ｐ１が前記孔に挿入されて受け入れられたときに前記孔を覆うことができる、より大きな断面寸法を有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記ランプ外囲器に封着及び固定されるべき前記集成部品がガラス管状部を有し、前記ガラス管状部が前記ガラス管状部内部に配置されたビード付電極リード線をさらに有し、前記ビード付リード線及び前記ガラス管状部が、前記ガラス管状部の前加熱または後加熱時に、前記集成部品が封着及び固定されるべき前記ガラス外囲器を実質的に加熱することなく、前記ビード付リード線と前記ガラス管状部の間に気密封着が行われ得るような態様で選ばれ、配置されることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱を用いることによって、電気照明装置のガラス外囲器に集成部品を封着及び固定する方法に関する。特に、本発明は、ソルダーガラスプリフォーム及びランプ部品を有する集成部品を、誘導加熱を用いることによって封着及び固定する方法に関する。本発明は、例えば、電気リード線及び排気管状部などのランプ部品を蛍光体コーティングが既に施されている低圧蛍光放電ランプに気密に封着及び固定するために有用である。
【背景技術】
【０００２】
白熱電球、蛍光灯、高輝度放電ランプ及びハロゲンランプを含む電気照明ランプならびに陰極線管は、通常、気密封止されたガラス外囲器を有する。電極、白熱フィラメント、排気管及びその他の部品がガラス外囲器に気密に封着及び固定される。電極及び白熱フィラメントは一般にガラス外囲器内に収められる。電極のリード線はガラス外囲器に気密に封着されなければならない。上記の多くの照明装置においては、ガラス−金属封着を実施するため、ビード付リードが従来用いられている。図１は、ニッケルまたはタングステンの内部リード１３、ニッケルの外部撚線リード１１及びタングステンの中間リード１５の３つの部分からなる、従来のビード付リードの構成を簡略に示す。ガラスビード１７が中間タングステンリードの周りに気密封着される。ホウケイ酸ガラス製ランプの応用例の場合、ビードは一般に同じくホウケイ酸ガラスでつくられる。従来、ガラス外囲器へのビードの封着には火炎バーナー技術が用いられる。２つのガラス部品を合せて軟化させ、融着して、気密封止を形成するために必要な熱をバーナーが供給する。ガラスとガラスを接触させることにより、電気的貫通接続が照明装置内で十分に気密であることが保証される。
【０００３】
一般的な蛍光灯は封入された放電チャネルを有するガラス外囲器を備える。放電チャネルの内部に、電極、水銀、ゲッタ、蛍光体コーティング及び不活性ガスが入れられる。電気エネルギーで励起された、チャネル内部に封入されている不活性ガス及び／または水銀蒸気が紫外光を少量の可視光とともに放射する。通常ミクロンレベルの大きさである蛍光体粒子が、蛍光と称される機構により紫外光を可視光に変換する。他のランプでの適用におけるように、排気管がガラスランプ外囲器の外側に封着される。最近、特にＬＣＤディスプレイのような情報ディスプレイ及び照明源を必要とするその他のディスプレイのためのバックライトユニットとして用いるために、新しい世代の蛍光灯が開発された。これらのランプの特徴は回旋型放電チャネルが内部に封入された平面構造である。高い照明効率及び映える色を達成するため、これらのランプの外囲器の放電チャネル内壁上には一般に三希土類蛍光体が塗布される。他の蛍光照明装置におけるように、ゲッタ、電極、水銀及び不活性ガスがガラス外囲器内に気密封入され、排気管もガラス外囲器に気密に封着される。そのようなフラットパネルランプ外囲器を作成する方法が特許文献１に開示されている。その方法にしたがって作成されるガラス外囲器は一体型構造を有する。すなわち、フェースプレートとバックプレートが封着し合されて回旋型チャネルを有する一体型ランプ体を形成する。多くの応用例、特に、ノートブック型コンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ等のような、携帯型装置の応用例の要件を満たすため、軽量フラットパネルバックライトユニットがつくられた。これらのランプ外囲器は、壁厚が１ｍｍより薄くさえあることが多い、非常に薄い基板を有することがある。
【０００４】
これらのフラットパネルランプ外囲器、特に特許文献１において作成される一体型ランプ外囲器については一般に、蛍光体コーティングが施された後に、電極およびゲッタがランプ外囲器内に封入され、排気管がランプ外囲器に封着される。ランプ外囲器への電極、排気管及びその他の部品の気密封入及び封着は難題であることがわかっている。従来の照明装置に適する火炎封着技術は、不可能ではないにしても、従来の態様でそのような用途に直接用いることは困難であることがわかっている。第１に、バーナー炎でつくられる過剰な熱がガラス外囲器を軟化させて、薄いガラス壁を垂下させ、変形を生じさせるであろう。蛇行チャネル構造は、ガラス厚が１ｍｍより薄いことが多い、平坦表面上で封止されることが必要である。可能ではあるが、平坦表面上へのガラス部品の火炎加工では一般に封着領域の変形が生じ、引き続いてランプの総厚及び機械的強度に影響する。第２に、大面積及び複雑な幾何学的構造を有するこれらのランプ外囲器は温度差に非常に敏感である。火炎封着にともなう温度差はランプ外囲器に容易にクラックを生じさせ得る。第３に、蛍光体コーティング、ゲッタ及び電極は高温に敏感である。６００℃をこえる温度に蛍光体コーティングをさらすと、その機能が大きく低下し、光出力及び継続寿命が低下するであろう。ゲッタは、チャネルが排気されて気密に封止される前に高温にさらされると、活性化が早過ぎて、チャネル内の大気と反応し、したがって目的の機能を失う。電極鐘（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｂｅｌｌ）の外表面は通常、特殊な電子放出コーティング材料層で被覆される。６００℃をこえる温度に加熱されると、同じく、コーティングは損なわれるかまたは悪影響を受けるであろう。従来の態様で直接火炎封着技術を用いると、通常は封着領域から遠くはない場所におかれる、蛍光体、ゲッタ及び電極の加熱を避けることはできないことが多い。したがって、当然の結果のいくつかは、例えば、損なわれたかまたは劣化したランプ部品、ランプの機能障害またはランプの短寿命化、及び低下したランプ照度一様性である。第４に、多くのランプ応用例において、封止されるべき孔はビード付リード線上のソルダーガラスビードよりかなり大きく、不可能ではないにしても、従来の火炎封着技術を用いるビード付リード線のガラス外囲器への直接封着を困難にしている。最後に、バーナー炎を用いると、ランプ照度、照度一様性及びランプ寿命に有害な、炭化水素のような望ましくない不純物がランプ放電チャネル内に導入され得る。
【０００５】
したがって、肝要で敏感なランプ部品に影響を与えることなく、電極リード及び管状部のような、ランプ部品の気密封着及び固定を実施するために局所加熱が用いられ得る、従来の直接火炎封着技術に代わる、フラットパネルランプを封着するための新しい手法が真に必要とされている。
【０００６】
ガラス−ガラスまたはガラス−金属封着を達成するためにソルダーガラスが用いられてきた。ソルダーガラスはガラス質または失透性とすることができる。ガラス質ソルダーガラスは封着後もガラス状態のままである。ガラス質ソルダーガラスは、溶融される毎に同じ温度で溶融及び流動する熱可塑性材料である。一般にフリットと称される、失透性ソルダーガラスは、封着後はもはやガラス状態にはないが、ガラス相及び結晶相のいずれをも含むことを意味する、熱硬化性である。その熱硬化性のため、失透性ソルダーガラスはガラス質ソルダーガラスに対して多くの利点を有し、多くの用途に好ましい。結晶化すると、失透性ソルダーガラスは、ガラス質前駆体及び相当品の約２.１〜３.５×１０−６ｍｇ・ｍ−２に比較してさらに高い約４.２〜５.６×１０−６ｋｇ・ｍ−２の破壊係数を有する。さらに、失透したフリットの軟化点は基本的にガラス質前駆体の初期軟化点より上まで高くなる。総合効果は、高温でより強固で、より安定な、封着であろう。
【０００７】
ソルダーガラスにより、気密封着を実施するための局所加熱の使用が可能になる。さらに、ソルダーガラスはビード付リード線のビード及び排気管のような管状部などの部品と、この部品が気密に封着されるべき、より大きな孔の周の間の空隙を満たすために用いることができる。したがって、ソルダーガラスはフラットパネルランプの封着において魅力的である。
【０００８】
電気ランプは動作中に熱を発生するから、ガラス外囲器を製作するためには低膨張ガラスを用いることが望ましい。０〜３００℃で３０〜４５×１０−７℃−１の範囲の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するホウケイ酸ガラスが、フラットパネルランプ外囲器を含む、照明装置に用いられてきた。しかし、ランプ部品をホウケイ酸ガラスランプ外囲器と封着するに適するソルダーガラス及び封着方法を見いだすことは難題であることがわかった。
【０００９】
本発明は、誘導加熱を用いることによりソルダーガラスプリフォーム及び封着されるべき部品を有する集成部品を封着及び固定する方法を提供することによって、上で略述した問題を処理する。
【特許文献１】米国特許第６３０１９３２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ランプ部品の気密封着及び固定を実施するために局所加熱が用いられ得る、従来の直接火炎封着技術に代わるフラットパネルランプを封着するための手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、０〜３００℃でＣ１のＣＴＥを有するガラスでつくられた照明装置のランプ外囲器に部品を気密に封着するための、
（i） ガラスランプ外囲器に封着されるべき部品及びガラスランプ外囲器に気密に封着及び固定されるべき部品の一部を囲んで接合されたソルダーガラスプリフォームを有する集成部品を提供する工程、ここでプリフォームのソルダーガラスは５００℃をこえる封着前軟化点Ｔｓ，０〜３００℃でＣ１±１０×１０−７℃−１の封着後ＣＴＥ，Ｃ２を有し、封着前軟化点Ｔｓをこえる温度に加熱されると、ランプ外囲器との部品の気密封着を形成することができる、
（ii） それを通して集成部品がランプ外囲器に封着及び固定されるべきランプ外囲器の孔に集成部品を取り付ける工程、
（iii） 気密封着を実施するために、誘導加熱装置の、誘導によって加熱されるサセプタダイにソルダーガラスプリフォームを接近させて、ソルダーガラスの封着前軟化点Ｔｓより高い温度までのソルダーガラスプリフォームの加熱を可能にする工程、
を含む方法を提供する。
【００１２】
本発明の方法は、０〜３００℃で３０〜４５×１０−７℃−１の範囲にあるＣＴＥ，Ｃ１を有するホウケイ酸ガラスでつくられたランプ外囲器に用いられることが好ましい。
【００１３】
本発明の一実施形態にしたがえば、工程（iii）において、サセプタダイはソルダーガラスプリフォームに直接に接触せず、ソルダーガラスプリフォームの上方の、５ｍｍより短く、好ましくは３ｍｍより短く、さらに好ましくは１〜２ｍｍの間の距離に配置され、加熱されたサセプタダイから放射される輻射によってソルダーガラスプリフォームが加熱されることが好ましい。本実施形態において、本発明の方法に用いられるようなプリフォームのソルダーガラスは赤外線吸収性であることが好ましい。
【００１４】
本発明の方法に用いられるプリフォームのソルダーガラスは、基本的に、ＣｕＯ及び／またはＦｅ２Ｏ３を含有するＢ２Ｏ３-ＳｉＯ２-ＰｂＯ-ＺｎＯガラスからなり、５５０〜７００℃の範囲の封着前軟化点、０〜３００℃で３２〜４０×１０−７℃−１の封着後ＣＴＥ，Ｃ２及び６３０〜７５０℃の範囲の失透温度Ｔｄを有する、失透性ソルダーガラスで形成されることが好ましい。本発明の集成部品におけるソルダーガラスプリフォームは、基本的に、バッチから計算される酸化物ベースの重量％で、０〜２％のＡｌ２Ｏ３，１５〜２５％のＢ２Ｏ３，１〜５％のＣｕＯ，０〜５％のＦｅ２Ｏ３，０〜７％のＰｂＯ，１０〜１６％のＳｉＯ２及び５５〜６５％のＺｎＯからなり、５５０〜７００℃，好ましくは６００〜６５０℃の範囲の封着前軟化点、０〜３００℃で３２〜４０×１０−７℃−１，好ましくは３４〜３８×１０−７℃−１の封着後ＣＴＥ，Ｃ２、及び６３０〜７５０℃，好ましくは６５０〜７００℃の範囲の失透温度Ｔｄを有する、ソルダーガラスで形成されることがさらに好ましい。ソルダーガラスは、とりわけ、ＣｕＯ及び／またはＦｅ２Ｏ３を含むから、良好な赤外線吸収能力を有する。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態の１つにしたがえば、ガラス外囲器に気密に封着及び固定されるべき部品は、ビード付電極リード線である。ビード付リード線は、外部リード線、内部リード線及び中間リード線を有することが好ましく、中間リード線にソルダーガラスビードが気密封着されることが好ましい。
【００１６】
本発明の別の好ましい実施形態にしたがえば、ガラス外囲器に気密に封着及び固定されるべき部品は、ガラス外囲器と同様のＣＴＥを有するガラス管状部である。管状部はガラス外囲器の排気管とすることができる。あるいは、本発明の一実施形態にしたがえば、ビード付電極リード線を管状部内部に配置することができ、前加熱または後加熱時に、管状部とビードの間の気密封着を形成することができる。
【００１７】
本発明の一実施形態において、本発明の集成部品のソルダーガラスプリフォームは、それを通して部品が封着及び固定されるべきガラス外囲器の孔に受け入れられるか、または孔を覆うことができる形状を有する。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態の１つにおいて、ソルダーガラスプリフォームは一体化された２つの部分Ｐ１及びＰ２からなるシングル段差構造を有し、ここで、Ｐ１はＰ２より小さい断面寸法を有し、それを通して部品がランプ外囲器に封着及び固定されるべき孔に受け入れられることができ、Ｐ２は、Ｐ１が孔に挿入されて孔に受け入れられたときに孔を覆うことができる、より大きな断面寸法を有する。
【００１９】
誘導加熱装置のサセプタダイを用いて局所態様で本発明の集成部品のソルダーガラスプリフォームを加熱することにより、部品とガラス外囲器の間の気密封着を隣接ランプ領域に実質的な温度上昇を生じさせることなく短時間で実施することができ、よって、おこり得るランプ外囲器の変形、蛍光体コーティング、ゲッタ及び電極の損壊が回避される。本発明は、高温に敏感であり、従来の火炎封着技術を用いることができない、フラットパネルランプ外囲器、例えば蛍光体コーティングが既に施されているフラットパネルランプ外囲器の封着に特に適する。
【００２０】
本発明の別の特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、ある程度は、当業者には説明から容易に明らかであろうし、あるいは、記載された説明及び本発明の特許請求の範囲にも、添付図面にも示されるように本発明を実施することにより理解されるであろう。
【００２１】
上述の全般的説明及び以下の詳細な説明及び図面は本発明の例示に過ぎず、特許請求される本発明の性質及び特徴の理解のための概要または枠組みの提供が目的とされていることは当然である。
【００２２】
添付図面は本発明のさらなる理解のために含められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の目的のため、“集成部品”とは、（i）ガラスランプ外囲器に封着及び固定されるべき、電極リード線、管状部等のような電気ランプ部品及び（ii）ソルダーガラスプリフォームを有する集成体を意味する。ランプ外囲器に気密に封着及び固定されると、部品はランプ外囲器の構造部分及び機能部分となる。
【００２４】
上述したように、電極リード、ゲッタ、排気管及びその他のランプ部品のフラットパネルランプ外囲器、特に蛍光体コーティングが既に施されているフラットパネルランプ外囲器への気密封着は難題であることがわかっている。白熱電球及び管状蛍光灯のような、より簡単なランプ外囲器構造の場合、図１に示されるようなビード付リード線または排気用管状部をガラス外囲器に気密封着するために、従来の火炎封着法を便宜よく用いることができる。しかし、上で詳述した理由のため、直接火炎封着を同様の態様でフラットパネルランプの気密封着に適用することは、不可能ではないにしても、困難であることがわかった。最近、フラットパネルランプ外囲器の新しい作成方法が特許得文献１に開示された。この方法にしたがって作成されるランプ外囲器の特徴は一体構造である。すなわち、フェースプレート及びバックプレートが内部に回旋型放電チャネルを封入する一部品に形成される。このランプ構造に対しては、電極、ゲッタ及び排気用管状部を封着する前に、蛍光体コーティングが放電チャネル内壁上に施されなければならない。蛍光体コーティングを施すため並びに電極及び排気用管状部を封着及び固定するためのガラスランプ外囲器の孔は一般にビード付リード線のソルダーガラスビードより大きい。この一体型ガラスランプ外囲器への電極及び排気用管状部の気密封着を、ランプ体を変形させるか、ゲッタ及び電極部品を含む肝要なランプ部品並びに６００℃をこえる温度に非常に敏感な三希土類蛍光体で通常形成される蛍光体コーティングを損なうかまたはそうでなくとも悪影響を与えることなく、行うことは特に困難であることがわかった。
【００２５】
電気ランプは通常の動作中に熱を発生する。したがって、ホウケイ酸ガラスのような低膨張ガラスがランプ用途に使用されている。
【００２６】
ソルダーガラスプリフォーム及びランプ外囲器に封着及び固定されるべきランプ部品を有する新しい集成部品が最近開発された。この新しい集成部品は、誘導加熱装置のサセプタダイによって与えられる局所加熱を用いることにより、蛍光体が既に塗布されているホウケイ酸ガラス外囲器の気密封着及び電極リード線及び排気用管状部のようなランプ部品の固着に便宜よく用いることができる。
【００２７】
ソルダーガラスは多年にわたりガラス−ガラス封着及びガラス−金属封着を実現するために用いられてきた。例えば、米国特許第４２３８７０４号、米国特許第３１２７２７８号、米国特許第３９７５１７６号及び米国特許第３０８８８３４号の明細書は全て、ガラス部品を接合して複合ガラス体を形成するためのソルダーガラスの組成を開示している。しかし、これらの参照文献に開示されるソルダーガラス及び／またはソルダーガラスの使用方法では、フラットパネル蛍光放電ランプ、特に蛍光体コーティングが既に施されているフラットパネル蛍光放電ランプに必要であるような厳密な加熱条件が満たされず、必要な封着条件の下で気密封着が形成されることもない。ある用途に対する正しいソルダーガラスの選択には、多くの技術的要因を考慮する必要がある。まず第１に、用途の動作時温度範囲で、封着されるべき部品とソルダーガラスのＣＴＥが一致するべきである。すなわち、ＣＴＥ差が大きすぎてはならない。第２に、気密性が必要である場合に、封着温度に加熱されたときのソルダーガラスのレオロジーが強固で気密な封着を生じさせ得るように、封着されるべき部品及びソルダーガラスの組成が適合しなければならない。第３に、赤外光のような特殊な加熱源が用いられる場合には、ソルダーガラスが十分なレートで局所加熱され得ることも重要である。全てのソルダーガラスが同じ赤外光吸収能力を有するとは限らない。いくつかのソルダーガラスは全く赤外線吸収性ではない。
【００２８】
本発明の方法に用いられる集成部品は、ランプ外囲器に封着されるべき、電極リード線のような部品及び、ガラスランプ外囲器に気密に封着及び固定されるべき部品の一部を囲んでその部分に接合されているソルダーガラスプリフォームを有する。ランプの集成部品は、３０〜４５×１０−７℃−１の範囲のＣＴＥ，Ｃ１を有するホウケイ酸ガラスでつくられたランプ外囲器に特に適する。しかし、誘導加熱の使用による本発明の封着方法は異なるガラス組成を有するランプ外囲器に適用可能であることに注意すべきである。封着されるべき部品を囲むソルダープリフォームは、Ｃ１±１０×１０−７℃−１の範囲の封着後ＣＴＥ，Ｃ２を有し、封着前軟化点Ｔｓをこえる温度に加熱された後に気密封着を形成することができる。
【００２９】
本発明にしたがう方法に用いられるプリフォームのソルダーガラスは、ガラス質ソルダーガラスまたは失透性ソルダーガラスとすることができる。ガラス質ソルダーガラスは封着後もガラス状態のままである。その封着前軟化温度Ｔｓと封着後軟化温度Ｔｓ'は、軟化及び封着方法中の相変化がないから、実質的に同じである。しかし、失透性ソルダーガラスは軟化及び封着方法中に少なくともある程度の相変化を受け、その結果元のガラス相内に結晶相が生じる。したがって、失透性ソルダーガラスに対する封着後軟化温度Ｔｓ'は封着前軟化温度Ｔｓより高い。ソルダーガラスがガラス質であるか失透性であるかにかかわらず、その封着温度は、ランプ部品とランプ外囲器の間に良好な気密封着を生じさせるため、封着前軟化点Ｔｓより高くなければならない。一般に、失透性ソルダーガラスが用いられる場合には、良好で耐久性のある封着を達成するため、失透温度Ｔｄより高い温度に加熱される。
【００３０】
３０〜４５×１０−７℃−１の範囲のＣＴＥ，Ｃ１を有するホウケイ酸ガラス外囲器の場合、本発明の方法に用いられる集成部品のプリフォームの好ましいソルダーガラスは、基本的に、ＣｕＯ及び／またはＦｅ２Ｏ３を含有し、５５０〜７００℃の範囲の封着前軟化点Ｔｓ、０〜３００℃で３２〜４０×１０−７℃−１の封着後ＣＴＥ，Ｃ２、及び６３０〜７５０℃の範囲の失透温度Ｔｄを有する、失透性のＢ２Ｏ３-ＳｉＯ２-ＰｂＯ-ＺｎＯソルダーガラスからなる。さらに好ましくは、本発明の集成部品のプリフォームのソルダーガラスは、基本的に、バッチ材料から計算される酸化物ベースの重量％で表して、０〜２％のＡｌ２Ｏ３，１５〜２５％のＢ２Ｏ３，１〜５％のＣｕＯ，０〜５％のＦｅ２Ｏ３，０〜７％のＰｂＯ，１０〜１６％のＳｉＯ２及び５５〜６５％のＺｎＯからなり、５５０〜７００℃，好ましくは６００〜６５０℃の範囲の封着前軟化温度Ｔｓ、０〜３００℃で３２〜４０×１０−７℃−１，好ましくは３４〜３８×１０−７℃−１の封着後ＣＴＥ，Ｃ２及び６３０〜７５０℃，好ましくは６５０〜７００℃の範囲の失透温度を有する。これらのソルダーガラスにより、ランプ外囲器の基板ガラスとのＣＴＥの一致が保証される。さらに、失透温度より高い温度まで加熱されたときのソルダーガラスのレオロジー及びランプ外囲器の基板ガラスとの組成適合性により、封着されるべき部品とガラスランプ外囲器の間の気密封着の形成が可能になる。これらの好ましいソルダーガラスは、ＣｕＯ及び／またはＦｅ２Ｏ３を含有しているから、良好な赤外線吸収能力を有する。しかし、誘導加熱を用いる本発明の方法の場合、赤外線吸収能力は必要ではない。したがって、本発明に対して他のソルダーガラスも同様に用いることができる。
【００３１】
ガラス外囲器のためのホウケイ酸ガラスの非限定的例は、バッチ材料から計算される酸化物ベースの重量％で表して、７７.４％のＳｉＯ２，１５.４％のＢ２Ｏ３，１.９％のＡｌ２Ｏ３及び５.３％のＮａ２Ｏからなり、０〜３００℃でほぼ３８×１０−７℃−１のＣＴＥを有する。
【００３２】
本発明の一実施形態において、本発明の集成部品のガラスランプ外囲器に封着されるべき部品は電極リード線である。したがって、得られる集成部品はガラス外囲器に封着されるべき集成リード線である。照明装置の電極に用いるための代表的な電極リード線の断面図が図１に簡略に示される。このリード線は、電源との接続のためのニッケルの撚線外部リード１１，タングステンの中間リード１５及びニッケルまたはタングステンの内部リード１３の、３つの部分を有する。製造業者から供給されたときに、中間タングステンリード１５にはソルダーガラスビードが気密封着されている。ガラスビードは、０〜３００℃で約３６.０×１０−７℃−１のＣＴＥを有する、タングステン封着のための透明ソーダ鉛ホウケイ酸ガラスである、ＮＯＮＥＸ（登録商標）でつくることができる。
【００３３】
白熱電球及び単純な管状蛍光灯のような従来の照明装置では、中間タングステンリードを囲むガラスビードが、例えば火炎封着技術を用いて、ガラスランプ外囲器に直接封着される。しかし、上に挙げた理由のため、この技術はフラットパネルランプ、特に電極リード線を封着する前に蛍光体コーティングが施されているフラットパネルランプに直接適用できない。本発明では、集成部品をフラットパネルランプ外囲器に封着するために、火炎封着はもはや必要とされない。ソルダーガラスプリフォームがビード付電極リード線のビードを囲みビードに接合する。封着前軟化温度Ｔｓより高い温度及び／または失透性ソルダーガラスが用いられる場合には失透温度より高い温度に加熱されると、ソルダーガラスプリフォームと中間タングステンリード線上のガラスビードの間に気密封着が生じる。本発明の集成部品のビード付電極リード線とソルダーガラスプリフォームの間の接合は、封着処理後に得られる封着ほど強固かつ気密である必要はない。封着前のソルダーガラスプリフォームとビード付リード線の間の接合は、実際上、多孔性かつ不連続であり得る。接合されているので、リ−ド線及びこのリード線に溶接される電極は方法動き回らず、よって精確な封着が実現され得るという点で、ソルダーガラスプリフォームとリード線のビードの間のある程度の強さの機械的接合が、封着方法に便利である。ビード付集成リードをランプ外囲器に封着する前に、図面には示されていない、電極鐘が通常、ニッケルまたはタングステンの内部リードの末端に溶接され、ランプ外囲器の孔を通して挿入される。
【００３４】
図２は、本発明にしたがうビード付電極リード線及びソルダーガラスプリフォーム１９を有する集成部品の断面図を簡略に示す。本図に示されるように、ビード付電極リード線の中間タングステンリード１５を覆うガラスビード１７はソルダーガラスプリフォーム１９に接合されている。理解されるように、ガラスビード１７とソルダーガラスプリフォーム１９の間の接合は多孔性及び／または不連続であってよく、本図に示されるほど密接していなくてもよい。本図に示されるように、本実施形態におけるソルダーガラスプリフォームは、それを通して集成部品がランプ外囲器に封着されるべきランプ外囲器の孔に受け入れられるかまたは孔を覆うことができる一様な形状を有する。集成部品をガラス外囲器に封着する前に、ゲッタがランプ外囲器の放電チャネル内におかれ、電極鐘が内部リード線１３の下端上に溶接される。引き続いて、電極及び内部リード線１３が孔を通して放電チャネルに挿入され、ソルダーガラスプリフォーム１９が孔に受け入れられて孔内におかれるかまたは孔の上におかれて孔を覆う。好ましくは、上から見たソルダーガラスプリフォームの形は、孔に受け入れられるように、孔と同じ形をとるべきであり、ソルダーガラスプリフォームと孔の周の間に実質的な空隙が残らないように、実質的に孔と同じ寸法をもつべきである。例えば、説明の目的のためだけに、孔が円形である場合、ソルダーガラスプリフォームは円筒形であることが有利である。あるいは、ソルダーガラスプリフォームが上におかれたときに孔が覆われ得るように、ソルダーガラスプリフォームは孔より大きい寸法を有することができる。ソルダーガラスプリフォームに局所加熱が施され、ソルダーガラスが封着前軟化温度Ｔｓより高い温度に加熱された後に、気密封着が孔にわたって生じる。
【００３５】
図３は、ビード付リード線及びソルダーガラスプリフォームを有する本発明の別の集成部品の断面図を簡略に示す。本図において、中間リード１５を覆うガラスビード１７は、シングル段差構造を有するソルダーガラスプリフォーム２１に接合されている。シングル段差構造は断面寸法が異なる２つの一体化された部分Ｐ１及びＰ２からなり、Ｐ２がＰ１より大きい。Ｐ１は、それを通してビード付リードが封着及び固定されるべき孔に受け入れられる、形状及び寸法を有することが有利である。しかし、Ｐ２の寸法及び形状は、Ｐ１が孔に挿入されたときにＰ２が孔の周を覆うことができるように選ばれるべきである。図３は、本発明のビード付リード線−ソルダーガラスプリフォーム集成部品の好ましい構成である。図２の構成と比較すれば、図３のシングル段差構造は封着方法中の孔の周に対する電極リード線の動きを小さくするかまたは防止し、よって孔の中心へのより精確な電極リード線の封着を達成することができる。封着されたリード線が孔の中心からずれていると、ガラス外囲器にクラック及び／または大きなリークが生じ得ることがわかっている。
【００３６】
本発明の別の実施形態において、集成部品のガラス外囲器に封着されるべき部品は、Ｃ１±１０×１０−７℃−１の範囲のＣＴＥ，Ｃ３を有するホウケイ酸ガラス管状部である。図４及び５は本実施形態の断面図を示し、ここで、参照数字２３はガラス管状部の断面図を表す。この管状部はランプ外囲器の排気管状部としてはたらくことができる。同様に、本実施形態に対して２つのソルダーガラスプリフォーム構成が考えられ、それぞれが図４及び５に示される。図４のソルダーガラスプリフォーム１９は、それを通して管状部が封着及び固定されるべき、ガラス外囲器の孔に受け入れられるかまたは孔を覆うことができる一様な形状及び寸法を有する。図５のソルダーガラスプリフォーム２１は図３と実質的に同じシングル段差構造を有する。同様に、図５の構成は部品が管状部である場合に本発明の好ましい実施形態である。図４の構成と比較すれば、図５のシングル段差構造は封着方法中の孔の周に対する管状部の動きを小さくするかまたは防止し、よって、より精確な管状部の封着を達成することができる。ランプ外囲器に封着されるべき管状部が排気管状部である場合、管状部は通常、電極リード線を封着及び固定するための孔とは別の独立の孔に封着される。ゲッタが放電チャネル内部におかれた後に、電極リード線及び排気管状部が全て気密封着され、排気管状部を通してチャネルが排気され、水銀及び不活性ガスがチャネルに入れられ、肝要かつ敏感なランプ部品を実質的に加熱することなく完成放電ランプ構成を得るために火炎加熱またはその他の加熱手段を用いて排気管状部が圧潰され得る。排気管状部は基本的にソルダーガラスプリフォームよりランプ部品から離れているから、ランプ外囲器を損壊または変形させることなく、火炎封着を、注意を払えば、排気管状部を圧潰させるために用いることができる。火炎封着は、用いることもできるが、本発明ではガラス外囲器に直接に適用されることはない。
【００３７】
図４及び５に示される管状部は、排気管状部としての使用に加えて、電極をガラス外囲器に封着するために用いることができる。図６及び７は、ホウケイ酸ガラス管状部、ソルダーガラスプリフォーム及びビード付電極リード線を有する集成部品の２つの構成の断面図を簡略に示す。同様に、図７の構成はシングル段差構造を特徴とするソルダーガラスプリフォームを有し、本発明の好ましい実施形態を表す。図６の構成と比較すれば、図７のシングル段差構造は、封着方法中にそれを通して管状部が封着されるべき孔の周に対する管状部２３の動きを小さくするかまたは防止し、よって、より精確な管状部の封着を達成することができる。
【００３８】
図６及び７に示される集成部品では、ガラスランプ外囲器に封着されるべき管状部に、管状部の封着の前に、ビード付電極リード線が挿入される。ガラスビード１７は、ガラスランプ外囲器への管状部の封着の前に、例えば火炎封着方法により、管状部２３に気密に封着しておくことができる。このシナリオでは、管状部２３がガラスランプ外囲器に気密封着されるときにビード付電極リード線の気密封着が達成される。あるいは、管状部がガラスランプ外囲器に気密封着される前に、ビード付電極リード線を、管状部２３との間で気密封着せずに、管状部２３に挿入することができる。ソルダーガラスプリフォーム１９及び２１を局所加熱することによって管状部をランプ外囲器に封着した後、ガラスビード１７と管状部１３の間の気密封着を後加熱を用いて行うことができる。同じく、火炎封着場所とランプ外囲器の肝要かつ敏感な部品の間の距離が長い場合には、注意を払えば、火炎封着を用いることができる。
【００３９】
ソルダーガラスプリフォームの様々な作成方法が当業者に知られている。ガラス質ソルダーガラス及び失透性ソルダーガラスのいずれもが、特定の用途の要求を満たすように設計された様々な粒子分布の粉末形態で入手可能である。ガラス質ソルダーガラスは、封着枠の作成のためにロッドの形につくることができる。しかし、失透性ソルダーガラスは、再延伸方法中に結晶化する傾向があるため、封着枠用にロッドの形につくることはできない。いずれのタイプのソルダーガラスについても、例えば管状部封着に用いるための様々な所望の形状及び構造の封着カラーを形成するため、有機結合剤を用いるか用いずに、乾式プレスで成形することができる。あるいは、いずれのソルダーガラスも、所望の形状及び構造の封着ストリップを形成するために、押し出して焼結することができる。ビード付リード線及び管状部のようなランプ部品を受け入れるための孔は、乾式プレス及び／または押出方法中に直接に形成することができ、あるいは乾式プレス及び／または押出し方法後にドリルで開けることができる。その後、部品が孔に挿入されて、本発明の部品−ソルダーガラスプリフォーム集成部品が形成される。以降の方法の便宜のため、部品とソルダーガラスの間にはある程度の強さの機械的接合が望ましく、これはソルダーガラスの封着前軟化温度Ｔｓより低い温度で集成部品全体を焼結することによって行うことができる。プリフォームの形成においてソルダーガラスに有機結合剤が添加される場合、封着後に有害な有機不純物がランプ外囲器の放電チャネルに導入されることのないようにするため、焼結温度及び時間はプリフォームから有機結合剤を実質的に除去するに十分であるべきである。例えば、本発明の好ましい実施形態において、少量のエタノールが添加された、失透性ソルダーガラス粉末が初めに、円筒形及び上述した二段重ね形状のような、所望の形状にプレス成形される。次いでプリフォームを貫通する穴がドリルで開けられ、次いで孔を通してビード付電極リード線またはガラス管状部が挿入される。引き続いて、ソルダーガラスプリフォームの焼結が行われ、これによってエタノールが除去され、ソルダーガラスプリフォームと部品の間の接合が達成される。このようにして作成された本発明の集成部品は、ガラスランプ外囲器との封着にいつでも用いることができる。一般に、一体構造のガラス外囲器については特に、蛍光体コーティングが施され、放電チャネル内にゲッタがおかれた後に、本発明の集成部品のランプ外囲器への封着が行われる。集成部品をランプ外囲器に封着する前に、電極鐘等のような付加ランプ部品がビード付電極リードの内部リードの末端に溶接される。
【００４０】
上述したように、フラットパネルランプ外囲器、特に蛍光体コーティングが既に施されているフラットパネルランプ外囲器に対しては、蛍光体コーティング、ゲッタのような熱に敏感な部品の損壊及び／またはランプ外囲器自体の変形を回避するため、局所加熱がランプ外囲器への電極リード及び排気管状部の封着に望ましい。本発明に用いられる部品−ソルダーガラスプリフォーム集成部品により、部品の封着に局所加熱を用いることが可能になる。ガラス外囲器に集成部品を封着するときに、局所加熱源が主にソルダーガラスプリフォームに当てられる。必要があれば、それに応じてプリフォームに圧力がかけられる。部品とガラスランプ外囲器の間に気密封着を形成するため、短い時間内に、ソルダーガラスが、軟化し、必要に応じて流動する、及び／または、失透性ソルダーガラスが用いられる場合には、失透する、封着温度Ｔｓより高い温度にソルダーガラスの温度が上げられる。蛍光体コーティング、ゲッタ等のような近くのランプ部品への過剰な熱伝達を回避するため、５分以内、好ましくは３分以内、さらに好ましくは１分以内、最も好ましくは秒単位の時間に封着時間が制御されることが好ましい。必要に応じて、ランプ外囲器の残り部分を遮蔽して、封着に用いられる熱源によるランプ外囲器の残り部分の過剰な加熱を防止するために、遮蔽板、反射板及び／または熱吸収カバー材料を用いることができる。気密封着がなされると、加熱源は集成部品から外され、封着済ガラス外囲器は室温まで徐冷される。冷却過程中にソルダーガラスは硬化し、強固で気密な封着が形成される。
【００４１】
本発明の発明者等は局所加熱を提供するために誘導加熱の使用を考えた。誘導加熱は交番磁場内への導電体の配置を含む。交番磁場は、簡単な変圧器の一次巻線として作用する誘導コイルを通して交流電流を流すことによってつくられる。加熱されるべき、通常は金属の、導電体は磁場内におかれ、二次巻線またはサセプタとして作用する。交番磁場によってサセプタ内に発生する電流がサセプタを加熱することができる。コイルの形状を適切に定めることにより、熱を局限したり、導電体全体に広げたりすることができる。導電体の所望の熱パターンに依存して、誘導コイルを単巻とするかまたは複巻とすることができる。比較的大きな電流及び電流に対する高い実効抵抗により、かなりの熱損失が誘導コイル内で生じ得る。相当な熱損失がある場合、誘導コイルを水または他の手段で冷却することができる。誘導加熱には多くの顕著な利点がある。例えば、熱をサセプタの表面に局限することが可能である。さらに、電源とサセプタの間に電気的接続がなく、周囲大気を加熱することなく、サセプタを極めて急速に、火炎加熱及び／または赤外線加熱のような従来の加熱手段で可能なレートの数倍の、１０〜１０００℃/秒のレートで加熱することができる。高度に集中される高速な加熱を行い、容易に調節可能なこの手法は、低圧蛍光灯の封着に求められる要件に極めてよく適している。サセプタの末端に連結された金属サセプタダイが、ソルダーガラスプリフォーム及び封着領域に接触させられたときに、極めて短い時間内に、発生した熱をソルダーガラスに伝え、ソルダーガラスを軟化させて、気密封着を生じさせることができる。しかし、高温に加熱されたサセプタダイをソルダーガラスプリフォームに直接に接触させずに、ガラスプリフォームを加熱することが好ましい。ダイをソルダーガラスプリフォームに直接に接触させなければ、いくつかの問題を回避することができる。第１に、ダイがソルダーガラスプリフォームを汚染する可能性が低くなるであろう。第２に、作業中にダイがソルダーガラスプリフォームに粘着することがなく、ダイの清掃作業が軽減されるであろう。ダイがプリフォームの極めて近くに保持されていれば、赤外線、紫外線及びその他の輻射を含む、高温のダイによって発生する輻射がプリフォームを極めて急速に封着温度まで加熱することができる。ダイとガラスプリフォームの間の距離は、５ｍｍ以内、好ましくは３ｍｍ以内、さらに好ましくは１〜２ｍｍの間に自動制御されることが有利である。したがって、本発明の方法にしたがうプリフォームのソルダーガラスは、隣接ランプ領域の温度を高めることなく急速にソルダーガラスの温度が高められ得るように赤外線吸収性であることが有利である。
【００４２】
サセプタは、鉄、ステンレス鋼、清浄な封着が必要な場合には白金、などの金属でつくることができる。高融点及び約１２００℃より低い温度において空気中で優れた耐酸化性をもつ金属が、長期使用に好ましい。ダイは、周囲のガラスランプ外囲器の温度を高めることなく有効で急速なソルダーガラスプリフォームの加熱を行うことができる、寸法及び形状を有することが有利である。輻射をガラスプリフォームに集束させるような輪郭に形成された内表面をもつダイが用いられることが有利である。ダイの構造は、ダイと、放電チャネルの外壁のような、隣接ランプ外囲器領域の間の接触を回避すべきである。例えば、ダイは、それを通して、電極リード線または排気管状部のようなランプ部品が挿入され、受け入れられ得る、孔またはスロットを有することができる。以下のことが考えられる。（ｉ）１つより多くのサセプタを単一の誘導コイル内に配置することができるか、または（ii）１つより多くのサセプタダイを単一の誘導コイル内のサセプタに連結することができるか、または（iii）必要であれば、複数の場所及び／または複数の部品を加熱してガラスランプ外囲器に封着するために１つより多くの誘導コイルを用いることができる。
【００４３】
図８及び９は本発明の方法のための装置構成設計を示す。図８を参照すれば、誘導コイル５１で加熱される３つのサセプタに連結された３つのサセプタダイ４９が３つのソルダーガラスプリフォームの上方に５ｍｍより短い距離で同時に配置される。ガラスランプ外囲器は図８に参照数字４５で示される。誘導コイルに電力が与えられて交番磁場が発生すると、サセプタに電流が誘起され、よってサセプタ及びダイの温度が急速に高められる。したがって、１回の加熱サイクルにおいて、放電チャネルの両端における２つの電極及び中間の排気管状部の封着を行うことができる。図９は、図８に示される装置構成の、ランプ外囲器４５を収める、断熱素子４１及び加熱素子４３を備える加熱チャンバをさらに含めた側面図である。図９に示されるように、サセプタダイ４９は上下に移動できる。すなわち、初めにダイを上部位置からソルダーガラスプリフォーム４７に近いが直接には接触しない位置に降下させる。ソルダーガラスプリフォームに近づける前に、ダイを高温に加熱しておくことができる。あるいは、ダイがソルダーガラスプリフォームに近接してから、誘導コイルの電源を入れることによってダイを極めて急速に高温まで加熱することもできる。いずれの場合にも、ソルダーガラスプリフォームを約５８０℃から８００〜９００度程度の温度まで、１分以内のような、３０秒以内が有利である、非常に短い時間内に加熱することができ、よって気密封着が達成される。実験により、そのような加熱が１５秒以内になされ得ることが示された。これは、他の加熱方法と比較すると驚くほど速い。気密封着が達成されると、封着方法に必要ではない余分の熱がソルダーガラスプリフォームに、ひいては、蛍光体コーティング、ゲッタ及び電極鐘のような近隣のランプ部品に伝わることのないように、誘導コイルの電源を切るか切らずに、ダイを上昇させてソルダーガラスプリフォームから離すことができる。本発明の封着方法は、電極及び管状部を、電極及び管状部の封着の前に蛍光体コーティングが既に施されているフラットパネルランプ外囲器に封着するに特に適する。ダイとソルダーガラスプリフォームが近接するため、ダイからの輻射は実質的にプリフォームだけに向けられ、近くの敏感なランプ部品は影響を受けない。本発明の封着方法は高速かつ効果的である。さらに、本発明の方法に用いられる誘導加熱装置は、ゲッタを無線周波数波磁場で活性化させることができれば、ランプが封着されてから、放電チャネル内のゲッタを活性化するために用いることができる。
【００４４】
集成部品のランプ外囲器への封着方法中は、封着されているガラス外囲器とソルダーガラスプリフォームの間の温度差を小さくすることが望ましい。封着温度がランプ外囲器の基板の温度より高すぎると、封着方法中にクラックが入る危険がある。したがって、集成部品をランプ外囲器に封着する前にランプ外囲器を予備加熱することが望ましい。予備加熱は、ランプ外囲器に施された蛍光体コーティングを含む、ランプ外囲器を高温ではあるが蛍光体コーティングには安全な温度にする、オーブン内で行われることが有利である。三希土類蛍光体コーティングを用いるランプの場合、上記の温度は、蛍光体コーティングを害することなく封着温度と基板温度の間で最小の温度差が得られるように、６００℃以下、好ましくは約５００〜５８５℃とすべきである。ホウケイ酸ガラスの比較的小さい膨張により、本方法中に、封着部でガラス基板にクラックが入る可能性が小さくなるという利点が見られる。封着及びその後の徐冷方法には温度プロファイルがプログラムされたオーブンが用いられることが有利であり得る。図９は、断熱材料４１で定められ、加熱素子４３をもつ、加熱チャンバが用いられる、本発明の実施形態を示す。
【００４５】
以下の実施例で本発明をさらに説明する。以下の実施例は説明だけを目的とし、特許請求される本発明を限定する意味は全くないことは当然である。
【実施例】
【００４６】
本実施例では、図２に示されるようなビード付電極リード−ソルダーガラスプリフォーム集成部品を作成し、一体型ホウケイ酸ガラスフラットパネルランプ外囲器に封着した。
【００４７】
０〜３００℃で３５×１０−７℃−１の概ＣＴＥ，６３２℃の概封着前軟化点及び６７０℃の概失透温度Ｔｄを有する、米国オハイオ州トレド（Toledo）のＳＥＭ-ＣＯＭ Ｃｏｍｐａｎｙによる、製品名がＳＣＣ-７の、失透性ソルダーガラス粉末を本実施例に用いた。図１に示されるようなビード付リードを用いて集成部品を形成した。リードは、ニッケル撚線外部リード１１、ＮＯＮＥＸが気密封着されているタングステン中間リード１５及びニッケル内部リード１３を有していた。ビード付リード線は米国ペンシルバニア州ハンティングトン（Huntington）のＴｈｅ Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋｓ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている。
【００４８】
１.０グラムのソルダーガラス粉末を一滴のエタノールと混合し、プレスダイに一杯に入れ、円板形にプレスして、直径が１２.８ｍｍ，厚さが３.２ｍｍの、円筒型プリフォーム生地を作成した。プリフォームを５９０℃で３０分間予備焼結した。その後、図１に示されるリード線のビード１７を入れるにちょうど十分な大きさの孔を円板の中心にドリルで開けた。次いで、ビード付リード線を孔に挿入し、ビード１７が円板内の中央にくるような態様で配置した。次いで、得られた集成部品を６２０℃で３０分間焼結して、ビード１７を円板に接合したが、緊密で気密な封着は形成されていない。次いで、電極を内部リード１３に溶接した。こうして電極−ソルダーガラスプリフォーム集成部品を完成させた。
【００４９】
本実施例に用いたガラスランプ外囲器は特許文献１に説明される方法を用いて作成し、一体型構造とした。三希土類蛍光体コーティングをランプ外囲器の放電チャネルの内壁に施した。ランプ外囲器のガラスは、基本的に、バッチ材料から計算される酸化物ベースの重量で、７７.４％のＳｉＯ２，１５.４％のＢ２Ｏ３，１.９％のＡｌ２Ｏ３及び５.３％のＮａ２Ｏからなる組成を有し、０〜３００℃でほぼ３８×１０−７℃−１のＣＴＥを有していた。半径が約６ｍｍの３つの孔を設け、電極及び／または管状部で封止した。集成電極の封入の前に、ランプ外囲器をオーブンに入れ、約５８０℃に予備加熱した。
【００５０】
上で作成した電極−ソルダーガラスプリフォーム集成部品を、ゲッタを放電チャネル内に入れた後に、予備加熱したランプ外囲器の孔の１つに挿入した。リード線を孔の中心において、ソルダーガラスプリフォームを孔の上に配置した。次いで、誘導加熱したサセプタダイをソルダーガラスプリフォームの上方約１〜２ｍｍの間の距離においた。ソルダーガラスプリフォームは軟化し、この結果失透し、１５秒内に気密封着を得た。引き続いてサセプタダイをソルダーガラスプリフォーム上方から外し、ランプ外囲器を室温まで徐冷した。その後の検査は、封着が気密であり、蛍光体コーティング及びゲッタが封着によって損なわれてはいないことを示した。ランプ外囲器にクラックは見られなかった。光学顕微鏡検査は、ソルダーガラス内に所望のガラス／結晶相が、本発明の方法を用いて秒単位の時間内に得られたことを示した。
【００５１】
本発明の範囲及び精神を逸脱することなく本発明に様々な改変及び変更がなされ得ることが当業者には明らかであろう。したがって、本発明の改変及び変形が添付される特許請求項またはそれらの等価物の範囲内に入れば、本発明はそれらの改変及び変形を包含すると目される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】外部リード、内部リード及びソルダーガラスビードが気密封着されている中間リードからなるビード付電極リード線の簡略な断面図である
【図２】ビード付電極リード線及び、それを通して集成部品が封着及び固定されるべき、ランプ外囲器の孔に受け入れられるかまたは孔を覆うことができる一様な形状を有するソルダーガラスプリフォームからなる本発明の集成部品の簡略な断面図である
【図３】ビード付電極リード線及び、一体化された２つの部分Ｐ１及びＰ２を有するシングル段差構造をもつ、ソルダーガラスプリフォームを備え、Ｐ１は、それを通して集成部品が封着及び固定されるべき孔より小さく、孔に受け入れられることができ、Ｐ２は孔より大きく、Ｐ１が孔に挿入されて受け入れられたときに孔を覆うことができる、本発明の集成部品の簡略な断面図である
【図４】管状部及び、それを通して集成部品が封着及び固定されるべきランプ外囲器の孔に受け入れられるかまたは孔を覆うことができる形状を有するソルダーガラスプリフォームを備える本発明の集成部品の簡略な断面図である
【図５】管状部及び、一体化された２つの部分Ｐ１及びＰ２を有するシングル段差構造をもつ、ソルダーガラスプリフォームを備え、Ｐ１は、それを通して集成部品が封着及び固定されるべき孔より小さく、孔に受け入れられることができ、Ｐ２は孔より大きく、Ｐ１が孔に挿入されて受け入れられたときに孔を覆うことができる、本発明の集成部品の簡略な断面図である
【図６】管状部及び、それを通して集成部品が封着及び固定されるべきランプ外囲器の孔に受け入れられるかまたは孔を覆うことができる形状を有する、ソルダーガラスプリフォームを備え、ビード付リード線が管状部に挿入されて配置されている、本発明の集成部品の簡略な断面図である
【図７】管状部及び、一体化された２つの部分Ｐ１及びＰ２を有するシングル段差構造をもつ、ソルダーガラスプリフォームを備え、Ｐ１は、それを通して集成部品が封着及び固定されるべき孔より小さく、孔に受け入れられ、Ｐ２は孔より大きく、Ｐ１が孔に挿入されて受け入れられたときに孔を覆うことができ、ビード付リード線が管状部に挿入されて配置されている、本発明の集成部品の簡略な断面図である
【図８】本発明の方法を用いてフラットパネルランプ外囲器に部品を封着するための３つのサセプタダイが用いられている、装置構成の簡略な平面図である
【図９】本発明の方法を用いてフラットパネルランプ外囲器に部品を封着するための、ガラス外囲器が予備加熱オーブン内部におかれ、誘導加熱装置のサセプタダイが上下に移動可能である、装置構成の簡略な側面図である
【符号の説明】
【００５３】
４１    断熱材料
４３    加熱素子
４５    ガラスランプ外囲器
４７    ソルダーガラスプリフォーム
４９    サセプタダイ
５１    誘導コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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