(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，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金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、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金とを容易に、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合金を接合するにカソードたるモリブデンの一部を溶かし、封着金属たるモリブデン、タングステン、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金との界面にモリブデンを供給する。その供給量をモリブデンカソード底部にあけた穴の大きさでコントロールするものである。【選択図】図２
2007207694.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底面に深さ４０μｍ〜カソードの底部の厚さまで、最長径は封着金属の直径の５％〜６５％までの円形あるいは楕円形の穴を開けたことを特徴とする蛍光放電灯用電極。
【請求項２】
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底面に深さ４０μｍ〜カソードの底部の厚さまで、最長径は封着金属の直径の５％〜６５％までの円形あるいは楕円形の穴を開けたことを特徴とする蛍光放電灯用電極製造方法。
【請求項３】
モリブデンカソードとガラス封止金属の間にニッケルあるいはニッケル合金を挟んで加熱することを特徴とする請求項２記載の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】
請求項４において、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蛍光放電灯用電極製造方法。
【請求項６】
前記ニッケル合金はニッケル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。
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放電灯用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。
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管理は大変である。
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挟んで行われている。
ニッケルをロー材として使用する場合はニッケルの融点１４５５℃と約１００℃余り高い１６００℃の間の温度に加熱し、モリブデンとニッケルをなじませロー付け（接合）するのが普通である。
【特許文献１】特開２００３−２８８８５８号公報
【特許文献２】特開２００５−０７１９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金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、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金とを容易に、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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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底面に深さ４０μｍ〜カソードの底部の厚さまで、最長径は封着金属の直径の５％（但し４０μｍ以上）〜６５％までの円形あるいは楕円形の穴を開けたものである。
【０００５】
本発明の蛍光放電灯用電極方法は、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底面に深さ４０μｍ〜カソードの底部の厚さまで、最長径は封着金属の直径の５％（但し４０μｍ以上）〜６５％までの円形あるいは楕円形の穴を開けたものである。
【０００６】
モリブデンカソードとガラス封止金属の間にニッケルあるいはニッケル合金を挟んで加熱するものである。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
ニッケル合金はニッケル２０ｗｔ％以上含有しているものである。
【発明の効果】
【００１０】
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着金属を接合するにモリブデンカソード底面に深さは４０μｍ〜カソードの底部の厚さまで、外径は封着金属の直径の５％（最小径４０μｍ）〜６５％までの円形あるいは楕円形の穴を開けることにより良好な接合体を提供するものである。
ニッケル粉体、ニッケル合金粉体をモリブデンカソードと封着金属の間に挟み、さらにその粒径、塗布面積、塗布厚さ、ニッケル合金中のニッケル量の調整により良好な接合体が得られる事を見出した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
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。
【００１２】
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０．７〜２０ｍｍ２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。
【００１３】
本発明では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合金を接合するにカソードたるモリブデンの一部を溶かし、封着金属たるモリブデン、タングステン、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金との界面にモリブデンを供給する。
その供給量をモリブデンカソード底部にあけた穴の大きさでコントロールするものである。
【００１４】
モリブデンカソード、封着金属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するか、ニッケル箔、ニッケル合金箔をカソードと封着合金の間に挟んで行う。
カソード、封着金属にニッケルあるいはニッケル合金をメッキしても同様である。
冷陰極たるモリブデンの一部を溶かし、その溶融モリブデンを接合界面に供給する。
モリブデンとニッケルの合金を作り、その合金で持って接合する場合もある。
冷陰極たるモリブデンに、接合部にモリブデン供給痕たる穴を開けその穴の大きさでモリブデンの供給量を管理するものである。
【００１５】
使用するニッケル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最低２０ｗｔ％で適切な接合が出来ることを見出した。
【００１６】
ニッケル合金、純ニッケルをアトマイズ法、切削法などで粒径０．１〜３００μｍの粒子とし、ＰＶＡなどのバインダー、アセトン、アルコールなどの希釈剤をまぜモリブデンカソード、封着用モリブデン、タングステン、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の接合部のいずれか片側あるいは両側に塗布する。
【００１７】
モリブデンカソードと封着金属の溶接面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象面に付くことが求められる。
【００１８】
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であることが望ましい。
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多くなり、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。
粒径が０．１μｍ未満のものが２０％を超えると表面酸化の問題が起こりやすく、粒径が３００μｍのものが２０％を超えると回りが過熱されすぎる問題が起こる。
また粒径が５００μｍを超えるものが混じると作業性に問題を起こす。
【００１９】
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。
【００２０】
塗布面積は、電極側は溶接面の４０％以上１３０％まで、封着金属側は４０％〜１００％塗布することが望ましい。
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。
【００２１】
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、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金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。
【００２２】
ニッケル箔を使用する場合、メッキを行う場合もその厚さ（供給Ｎｉ量）は粉末使用に準じて行う。
【００２３】
本発明の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断面積の４０％以上とする。
但しモリブデンカソード側は１３０％を上限とし、封着金属は１００％が望ましいが少々あふれても（１３０％）かまわない。
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、希釈剤を加熱蒸発させた後、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、溶接する。
【００２４】
その際、冷陰極たるモリブデンカソードの底（底面）に円形あるいは楕円形の穴をあけるものである。
これはモリブデンの溶接部への供給痕であり、この穴の大きさでモリブデンの供給量をコントロールするものである。
図２にその断面写真を示す。（ａ）は従来例、（ｂ）は本発明の例である。
【００２５】
モリブデンカソード底面の穴の深さは４０μｍ未満ではモリブデン供給量以外に熱伝達の関係で接合界面の熱量不足をきたす。
深い方では板厚一杯に開けても問題は無い。
広さは長径で封着金属の直径の５％以上が良好である。
但し、絶対値で４０μｍ以上が必要である。
また封着金属の直径の６５％を越すとその形状を保つことが難しくなる。
よってその穴の大きさは深さ４０μｍ〜モリブデンカソードの底部板厚まで、間口の長径は封着金属の直径の５％（但し４０μｍ以上）〜６５％が適切である。
【００２６】
通常使用されるモリブデンカソードの底部（接合部）の厚さは約０．２ｍｍが多い。
また封着金属は線材で供給されその直径は０．５〜０．８ｍｍが多い。
よってカソード底部にあける穴の深さは実質的には０．２ｍｍ（２００μｍ）まで、穴の直径は０．５２ｍｍ（５２０μｍ）までとなる。
【００２７】
ここでのモリブデンの最小必要供給量は深さ４０μｍ、直径４０μｍであり約０．００００５ＣＣとなる。
モリブデンカソードと封着金属の間に厚さ約０．２μｍのモリブデンーニッケル合金層を作ることになる。
最大供給量は深さ２００μｍ、円直径は５２０μｍで約０．０４２ＣＣとなる。
この場合はモリブデンカソードと封着金属の間に厚さ約１６０μｍのモリブデンーニッケル合金層を作ることになる。
【００２８】
評価は接合後の形状で図３（ａ）の形状を持って良とする。
図３（ｂ）は供給不足である。
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】
【００２９】
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、底部面積２．３ｍｍ２（平面部１．５ｍｍ２）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。
【００３０】
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。
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
【００３１】
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.１〜７は本発明の実施例である。
試料ＮＯ.８〜１１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。
穴の直径はパーセント（％）と絶対値（μｍ）を示す。
表１は封着金属としてモリブデンを使用したときの実施例である。
【００３２】
【表１−１】
2007207694.tif 000003
【００３３】
【表１−２】
2007207694.tif 000004
【実施例２】
【００３４】
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。
【００３５】
【表２−１】
2007207694.tif 000005
【００３６】
【表２−２】
2007207694.tif 000006
【実施例３】
【００３７】
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。
表３は封着金属としてＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を使用した時の実施例である。
【００３８】
【表３−１】
2007207694.tif 000007
【００３９】
【表３−２】
2007207694.tif 000008
【００４０】
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ニッケル粉体、ニッケル合金粉体を間に挟んで接合するに、モリブデンカソード底面に深さ４０μｍ〜カソードの底部の厚さまで、長径は封着金属の直径の５％（最小４０μｍ）〜６５％までの円形あるいは楕円形の穴を開ける事により良好な接合体が得られることがわかる。
【００４１】
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するとより適切な接合ができることも分かった。
ニッケル箔を挟む、あるいはメッキを施しても粉末塗布量と同等のニッケル量が供給されれば同様の効果が得られる。
【００４２】
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ニッケルの供給量は十分である。
【００４３】
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。
合金箔を用いる場合も同じである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】冷陰極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断面図でカソードに作った穴を表わす。
【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形状良否を表わす。
【符号の説明】
【００４５】
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
【図１】
2007207694.tif 000009
【図２】
2007207694.tif 000010
【図３】
2007207694.tif 000011