(57)【要約】【課題】本発明は、冷陰極蛍光放電灯の電極として冷陰極にモリブデンを使用し、ガラス封着金属としてモリブデン、タングステンを使用するとき冷陰極たるモリブデンとガラス封着金属たるモリブデン、タングステンとを容易に、経済的に、高信頼性を持って接合する方法を提供するものである。【解決手段】本発明ではモリブデンとモリブデン、モリブデンとタングステン、モリブデンとＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を接合するに冷陰極たるモリブデン、封着金属たるモリブデン、タングステン、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のいずれかあるいはその両方にニッケル粉、ニッケル合金粉を塗布し、冷陰極たるモリブデンと封着金属たるモリブデン、タングステン、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金との間にニッケルーモリブデンの相対比率でモリブデンが３７．５〜６１ｗｔ％のニッケルーモリブデン共晶層を作ることにより容易に強固に接合せんとするものである。【選択図】図２
2007207695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モリブデンをカソードとしモリブデン、タングステンあるいは鉄−ニッケル−コバルト合金をガラス封着金属とする蛍光放電灯用電極において、モリブデンカソードとガラス封着金属を接合するにニッケルあるいはニッケル合金をカソードと封着金属の間に挟み加熱し、モリブデンが３７．５〜６１ｗｔ％のニッケルーモリブデン共晶相を接合部に作ったことを特徴とする蛍光放電灯用電極。
【請求項２】
ニッケルを０．５〜２５ｗｔ％含有したニッケルーモリブデン合金相を併せ持つことを特徴とする請求項１記載の蛍光放電灯用電極。
【請求項３】
モリブデンをカソードとしモリブデン、タングステンあるいは鉄−ニッケル−コバルト合金をガラス封着金属とする蛍光放電灯用電極において、モリブデンカソードとガラス封着金属を接合するにニッケルあるいはニッケル合金をカソードと封着金属の間に挟み加熱し、モリブデンが３７．５〜６１ｗｔ％のニッケルーモリブデン共晶相を接合部に作ったことを特徴とする蛍光放電灯用電極製造方法。
【請求項４】
請求項３において、その粒径は０．１〜３００ μｍであるニッケル粉、ニッケル合金粉を用いたことを特徴とする蛍光放電灯用電極製造方法。
【請求項５】
ニッケル粉、ニッケル合金粉を封着金属の接合部表面積の４０％以上、１３０％以下の範囲でカソード、封着金属のいずれか、あるいはその両者に厚さは３μｍ〜１ｍｍの範囲で塗布し、接合部表面全体に延ばした時、最低３μｍの厚さが確保されていることを特徴とする請求項３記載の蛍光放電灯用電極製造方法。
【請求項６】
ニッケル合金粉はニッケル２０ｗｔ％以上含有していることを特徴とする請求項３記載の蛍光放電灯用電極製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極蛍光放電灯用電極に関し、特に液晶ディスプレー、テレビ用バックライトとして使用される冷陰極蛍光放電灯用の電極、およびその製造方法に関わるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＲＴに変わり薄型ディスプレー、薄型テレビとして液晶ディスプレー、テレビが大きく伸びてきている。
冷陰極蛍光放電灯の効率を上げるべくその電極にモリブデンが使用されるようになってきた。
そのモリブデンとガラス封着金属の接合方法に関わるものである。
これまで冷陰極蛍光灯の電極として冷陰極にニッケルスリーブを使用し、ガラス封着金属としてＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金が多く使われてきた。
ニッケルスリーブとＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を溶着するにニッケルの溶融温度は１４５５℃であり、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のそれは１４５０℃である。
よって抵抗溶接、アーク溶接、レーザー溶接、エレクトロンビーム溶接など容易に行える。
【０００３】
最近、放電効率を上げる為、カソードにモリブデンが使用されるようになってきた（特許文献１を参照）。
また封着金属としてより熱伝導性の良いモリブデン、タングステンが使用されるようになってきた（特許文献２を参照）。
モリブデンの溶融温度は２６２０℃、タングテンのそれは３４１０℃と高く、モリブデンーモリブデン、モリブデンータングテンの溶接方法は限定される。
一般的にはアーク溶接、レーザー溶接、エレクトロンビーム溶接が行われるが作業、管理は大変である。
【０００４】
溶接ロー材としてニッケルを使用することは知られている。
この場合はロー付けせんとする部材の片側、あるいは両側にニッケルをメッキするかニッケル箔をはさんで行われていた。
メッキの場合は局部メッキとする必要がありコストが高くなる。
ニッケル箔を挟む場合は熱伝導の関係で多大の加熱が必要となり、モリブデン電極を傷めることが多いと言う欠点がある。
【０００５】
ニッケルをロー材として使用するとき、ニッケルの融点は１４５５℃であり、１５００℃位に加熱しニッケルを溶かし、モリブデンとなじませる。
この場合モリブデンの融点２６２０℃と大きくかけ離れている為、モリブデンはほとんどニッケル中には溶け込まない。
モリブデンにニッケルが濡れるのみである。
【特許文献１】特開２００３−２８８８５８号公報
【特許文献２】特開２００５−０１７９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、冷陰極蛍光放電灯の電極として冷陰極にモリブデンを使用し、ガラス封着金属としてモリブデン、タングステンを使用するとき冷陰極たるモリブデンとガラス封着金属たるモリブデン、タングステンとを容易に、経済的に、高信頼性を持って接合する方法を提供するものである。
また、ガラス封着合金としてＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を使用した際もモリブデンカソードとの溶着を容易にするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の蛍光放電灯用電極は、モリブデンをカソードとしモリブデン、タングステンあるいは鉄−ニッケル−コバルト合金をガラス封着金属とする蛍光放電灯用電極において、モリブデンカソードとガラス封着金属を接合するにニッケルあるいはニッケル合金をカソードと封着金属の間に挟み加熱し、モリブデンが３７．５〜６１ｗｔ％のニッケルーモリブデン共晶相を接合部に作ったものである。
【０００８】
ニッケルを０．５〜２５ｗｔ％含有したニッケルーモリブデン合金相を併せ持つものである。
【０００９】
本発明の蛍光放電灯用電極製造方法は、モリブデンをカソードとしモリブデン、タングステンあるいは鉄−ニッケル−コバルト合金をガラス封着金属とする蛍光放電灯用電極において、モリブデンカソードとガラス封着金属を接合するにニッケルあるいはニッケル合金をカソードと封着金属の間に挟み加熱し、モリブデンが３７．５〜６１ｗｔ％のニッケルーモリブデン共晶相を接合部に作ったものである。
【００１０】
その粒径は０．１〜３００ μｍであるニッケル粉、ニッケル合金粉を用いたものである。
【００１１】
ニッケル粉、ニッケル合金粉を封着金属の接合部表面積の４０％以上、１３０％以下の範囲でカソード、封着金属のいずれか、あるいはその両者に厚さは３μｍ〜１ｍｍの範囲で塗布し、接合部表面全体に延ばした時、最低３μｍの厚さが確保されているものである。
【００１２】
ニッケル合金粉はニッケル２０ｗｔ％以上含有しているものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、モリブデンをカソードとしモリブデン、タングステンあるいは鉄−ニッケル−コバルト合金をガラス封着金属とする蛍光放電灯用電極において、モリブデンカソードとガラス封止金属を接合するにニッケル粉体、ニッケル合金粉体を間に挟んで加熱することによりニッケルを０．５〜２５ｗｔ％含有したニッケルーモリブデン合金相、モリブデンが３７．５〜６１ｗｔ％のニッケルーモリブデン共晶相を作ることにより信頼性の高い接合体を提供するものである。
これにより蛍光放電灯の電極が容易に製造できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
冷陰極蛍光放電灯の電極部は図１のごとき構成となっている。
図１の１はモリブデンカソード、２はガラス封着金属、３は封着ガラス、４は外部リードの構成で出来ている。
通常、２のガラス封着金属と４の外部リードは抵抗溶接で接合される。
本発明は図１の１のモリブデンカソード（電極）と２の封着金属の接合方法に関わるものである。
【００１５】
モリブデンカソードの板厚は通常０．０５〜０．４ｍｍで底部（封着金属との接合部５）の面積は０．７〜２０．０ｍｍ２である。
片や封着金属の接合に関わる断面積は０．２〜０．８ｍｍ２である。
【００１６】
本発明ではモリブデンとモリブデン、モリブデンとタングステン、モリブデンとＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を接合するに冷陰極たるモリブデン、封着金属たるモリブデン、タングステン、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のいずれかあるいはその両方にニッケル粉、ニッケル合金粉を塗布し、冷陰極たるモリブデンと封着金属たるモリブデン、タングステン、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金との間にニッケルーモリブデンの相対比率でモリブデンが３７．５〜６１ｗｔ％のニッケルーモリブデン共晶層を作ることにより容易に強固に接合せんとするものである。
【００１７】
このとき、モリブデンカソード側にニッケルを０．５〜２５ｗｔ％含有したニッケルーモリブデン合金層を作ることにより接合の安定性を上げることが出来る。
【００１８】
使用するニッケル分としては純ニッケルで供給しても合金の形で供給しても良い。
合金の種類としては基本成分としてＮｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｃｕ合金がある。
Ｎｉ−Ｆｅ合金では６０ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金でその融点は１４３０℃と最も低く、２０ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金でその融点は１４６０℃とニッケルの融点（１４５５℃）とほぼ等しくなる。
Ｎｉ−Ｃｕ合金は全率固溶体でありＣｕパーセントが増えるにしたがってその融点は下がる。
ニッケル２０ｗｔ％で液相線は１２００℃、固相線は１１７０℃である。
いずれの合金も主として接合に効くのはニッケルである。
そのニッケル含有量は２０ｗｔ％以上で適切な接合が出来ることを見出した。
【００１９】
ニッケル合金、純ニッケルをアトマイズ法、切削法などでその粒径が０．１〜３００μｍの粒子とし、ＰＶＡなどのバインダー、アセトン、アルコール類などの希釈剤を混ぜモリブデンカソード、封着用モリブデン、タングステンの接合部のいずれか片側あるいは両側に塗布する。
【００２０】
モリブデンカソードと封着金属の大きさの関係は、溶接面のみを比較するとモリブデンカソードの溶接対象面の広さはガラス封着部材（モリブデン、タングステン、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）の溶接対象面積（断面全域）の２倍以上はある。
よって、ガラス封着部材の溶接対象面全域がモリブデンカソードの溶接対称面に付くことが求められる。
【００２１】
ここで使用するニッケル粉、ニッケル合金粉はその粒径の８０％以上が０．１〜３００μｍであることが必要である。
粒径０．１μｍ以下では高価になり経済性にそぐわない、また細粒であるがための表面酸化の問題も起こってくる。
粒径が３００μｍを超えると加熱時に溶融温度に達する時間が永くなり、周りが過熱されすぎ、モリブデンカソードが脆化すると言う問題も起こってくる。
粒径０．１μｍ未満のものが２０％未満含まれていても特性には影響を与えない。
また粒径が３００μｍを超えるものが２０％未満含まれても影響は少ないが５００μｍを超えるものが含まれることは作業性上望ましくない。
【００２２】
ニッケル粉、ニッケル合金粉の塗布厚さは接合部で３μｍ必要である。
それ以下では瞬時の加熱でニッケル分が溶接面に良好に作用しない。
また１ｍｍ以上になると溶接面よりあふれ出て周りに付着したり、スプラッシュしたりする問題が起こる。
【００２３】
塗布面積は、電極側、封着金属側とも溶接面の４０％以上１３０％まで塗布することが望ましい。
封着金属側で１００％を超える分は接合対象平面をはみ出し、側面についた分である。
４０％以下では全体に回り込ませるにより長時間の加熱、圧力が必要になる。
電極側で１３０％を超えるとニッケルにより脆い層を多く作る危険が増す。
また塗布量は溶接対象面全域平均で厚さ３μｍ確保する必要がある。
【００２４】
ニッケル合金粉中のニッケル分は合金の安定性、モリブデン、タングステンとの接合強度を得ることから２０ｗｔ％以上必要である。
２０ｗｔ％未満では特にニッケル合金粉の塗布量が少ない場合接合強度不足となるケースが多い。
【００２５】
本発明の冷陰極蛍光放電灯の電極部は以下のごとくして製造される。
モリブデンカソード底面、封着金属接合部の両方、あるいは一方にニッケル粉あるいはニッケル合金粉を合わせて３μｍ以上、１ｍｍ以下の厚さに塗布する。
塗布面積は封着金属接合部分面積の４０％以上、１３０％までとする。
【００２６】
ニッケル粉、ニッケル合金粉塗布にはＰＶＡなどをバインダーとし、アセトン、アルコール類など容易に蒸発し溶接後に残渣の残らないものを希釈剤として使用する。
バインダー、希釈剤を蒸発させた後、モリブデンカソードと封着金属をつき合わせレーザー、電子ビームなどで加熱しモリブデンの一部を溶解させる。
【００２７】
カソードたるモリブデンと封着金属たるモリブデン、タングステン、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金との接合部にモリブデンが３７．５〜６１ｗｔ％のニッケルーモリブデン（ＭｏＮｉ３とＭｏＮｉ）の共晶相を作ることにより強固な接合を得るものである。
ニッケルを０．５〜２５ｗｔ％含有したニッケルーモリブデン合金相を併せ持つことにより、より安定性のある接合体が得られ、最大の強度が得られることを見出した。
【００２８】
図２にＥＰＭＡによるモリブデン、ニッケルのＸ線像を示す。
図２（１）はＭｏのＸ線像であり、図２（２）はＮｉのＸ線像である。
このＸ線像では湯流れ部はＮｉ４５．７ｗｔ％、Ｍｏ５４．３ｗｔ％の共晶となっている。
この共晶域は温度条件によりＮｉ−Ｍｏ状態図のＭｏＮｉ３とＭｏＮｉの共晶域すなわちモリブデンは３７．５〜６１ｗｔ％の範囲内で温度条件、Ｎｉ，Ｍｏの供給量によりそのパーセントは変化する。
この共晶相の融点は１３１５℃であり、湯流れがよく接合時に次に言う良好な形状を作るに大きく貢献する。
純金属は融点に達すると一瞬で溶け、一瞬で凝固する。
このためロー材に純金属を使用した場合、良好な形状を得ることは大変難しい。
これに対し、共晶を利用すると液相−固相の共存域が存在する為、凝固時間が長くなり容易に良好な形状（双曲線的形状）を得ることが出来る。
【００２９】
Ｍｏ中のＮｉ含有量が０．５ｗｔ％未満ではその融点はほぼＭｏのそれと同じで２６２０℃近辺である。
０．５％〜２５ｗｔ％のニッケルを含む相はＭｏＮｉ３とＭｏＮｉの共晶を作るに良好に作用するものである。
また、Ｍｏ３７．５〜６１ｗｔ％の範囲は状態図上の共晶域（融点１３１５℃）でありその前後のＭｏ％はここで言う共晶域の範囲外であり、融点が上がり、良好な接合が出来ない。
【００３０】
この共晶相を作るにモリブデンの融点２６２０℃を若干超えるまで加熱する。
このときモリブデンとニッケルは合金となるがカソードたるモリブデン側でよりモリブデンリッチな固溶体を作る場合も有るが、封着金属との界面にはモリブデンの３７．５〜６１ｗｔ％の範囲の共晶相を作ることを特徴とする。
【００３１】
評価は接合後の形状で図３（１）の形状を持って良とする。
図３（２）は形状不良である。
また、接合部の強度は絶対値で引っ張り強さは３ｋｇ以上が求められている。
【実施例１】
【００３２】
本発明の実施例の一例を以下に説明する。
モリブデンカソード（電極）として直径１．７ｍｍ、長さ５ｍｍ、底部２．３ｍｍ２のものを、封着金属として直径０．８ｍｍのモリブデン線（断面積０．５ｍｍ２）を使用した。
封着金属たるモリブデン線に封着に適切な洗浄、酸化を施しガラス封着し、表面洗浄し酸化膜などを除去し試料に供した。
【００３３】
アトマイズ法で製作したニッケル粉およびニッケル合金粉はＰＶＡをバインダーとし、アセトンを希釈剤として、乾燥上がりで所望の厚さになるようモリブデンカソード、モリブデン封着部材それぞれ、あるいはいずれか片方の接合部に塗布した。
【００３４】
バインダーおよび希釈剤を蒸発させた後モリブデンカソード、モリブデン封着部材をつき合わせレーザー溶接機によりレーザー光線で加熱溶接した。
レーザー溶接条件は次のとおりである。
使用溶接機  ＹＡＧレーザー溶接機  最大出力  ５０Ｗ
溶接条件    出力  １０〜３０Ｗ
パルス幅    １０〜３０ｍｓ
【００３５】
上記実施例およびそのほかの条件で実施した結果を表１−１、表１−２に示す。
塗布厚さはいずれか片側に塗布する場合はその厚さ、両側に塗布する場合はその合計値である。
表１−１は純度９９．６％の電解ニッケルの場合である。
試料ＮＯ.１〜６は本発明の実施例である。
試料ＮＯ.７〜１０は比較実験値である。
表１−２はニッケル合金の場合である．
試料ＮＯ.１〜３、５〜８は本発明の実施例である。
試料ＮＯ.４、９は比較実験値である。
【００３６】
【表１−１】
2007207695.tif 000003
【００３７】
【表１−２】
2007207695.tif 000004
【実施例２】
【００３８】
封着金属としてタングテンを使用した場合の結果を表２−１、表２−２に示す。
他の条件は実施例１と同じである。
【００３９】
【表２−１】
2007207695.tif 000005
【００４０】
【表２−２】
2007207695.tif 000006
【実施例３】
【００４１】
封着金属としてＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を使用した場合の結果を表３−１、表３−２に示す。
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金中のＮｉは２９．７ｗｔ％、Ｃｏは１７．６ｗｔ％であり、添加物としてのＭｎ，Ｓｉ併せて０．３ｗｔ％、不可避の不純物を若干含むが残りは実質的にＦｅである。
他の条件は実施例１と同じである。
【００４２】
【表３−１】
2007207695.tif 000007
【００４３】
【表３−２】
2007207695.tif 000008
【００４４】
実施例１，２，３からモリブデンをカソードとしモリブデン、タングステンあるいは鉄−ニッケル−コバルト合金をガラス封着金属とする蛍光放電灯用電極において、モリブデンカソードとガラス封止金属を接合するにその間にニッケル粉体あるいはニッケル合金粉体を間に挟んで加熱し、モリブデンーニッケルの共晶を作る事により良好な接合体が得られることがわかる。
【００４５】
粒径０．１〜３００ μｍのニッケル粉、ニッケル合金粉を挟んで接合し、ニッケルを０．５〜２５ｗｔ％含有したニッケルーモリブデン合金層とモリブデンが３７．５〜６１ｗｔ％のニッケルーモリブデン共晶相を作ることにより適切な接合ができることが示されている。
【００４６】
ニッケル粉、ニッケル合金粉を封着金属の接合部表面積の４０％以上、カソード、封着金属のいずれか、あるいはその両者に厚さは３μｍ〜１ｍｍの範囲で塗布し、接合部表面全体に延ばした時、最低３μｍの厚さが確保されていると良好な接合体が得られた。
【００４７】
ニッケル合金粉の場合は  ニッケル２０ｗｔ％以上含有していることにより良好な接合体が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】蛍光放電灯の電極の断面図である。
【図２】モリブデンカソードと封着金属の接合部のＥＰＭＡ解析結果である。
【図３】モリブデンカソードと封着金属の接合部の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  モリブデンカソード
２  ガラス封着金属
３  封着ガラス
４  外部リード
５  モリブデンカソード・ガラス封着金属接合部
６  接合部
７  モリブデン封着金属
【図１】
2007207695.tif 000009
【図２】
2007207695.tif 000010
【図３】
2007207695.tif 000011