(57)【要約】【課題】導入線の破断を抑制し、電極と導入線との接合強度を向上することができる電極組立体を提供する。【解決手段】電極組立体１は、底壁４とその周囲に立設した筒状の側壁５とを有し、底壁４の外面から内面に向かって円柱形状の空間を形成する凹部６が形成されたカップ形状の電極２と、凹部６よりも小さな直径を有し、先端部が凹部６に嵌入され、先端面３ａが凹部６の底面６ａに溶着された円柱形状の導入線３と、凹部６の内周面６ｂと導入線３の外周面３ｂとの間を埋めて凹部６と導入線３とを接合する接合部７とを備え、導入線３の先端面３ａから他端方向に向かって形成された再結晶化部３ｃの外周面３ｂにおける凹部６の底面６ａから中心軸Ａ方向の長さｂ、接合部７の導入線３の外周面側における凹部６の底面６ａから中心軸Ａ方向の長さｃとすると、ｃ＞ｂの関係を満たすように形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底壁とその周囲の側壁とを有し、前記底壁の外面から内面に向かって円柱形状の空間を形成する凹部が形成された電極と、
前記凹部よりも小さな直径を有し、その先端部が前記凹部に嵌入され、その先端面が前記凹部の底面に溶着された円柱形状の導入線と、
前記凹部の内周面と前記導入線の外周面との間に形成され、前記凹部と前記導入線とを接合する接合部とを備え、
前記導入線の先端面から他端方向に向かって形成された、前記導入線を構成する金属が再結晶化された再結晶化部の、前記導入線の外周面における前記凹部の底面から前記導入線の中心軸方向の長さが、前記接合部の前記導入線の外周面側における前記凹部の底面から前記中心軸方向の長さよりも小さいことを特徴とする電極組立体。
【請求項２】
前記凹部の深さが前記再結晶化部の、前記導入線の外周面における前記凹部の底面から前記導入線の中心軸方向の長さ以上であって、
前記凹部が前記導入線と前記接合部とで埋められていることを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。
【請求項３】
前記再結晶化部の前記凹部の底面から前記中心軸方向の最長の長さが、前記接合部の前記導入線の外周面側における前記凹部の底面から前記中心軸方向の最大の長さ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電極組立体。
【請求項４】
底壁とその周囲に立設した筒状の側壁とを有するカップ形状の電極と、
円柱形状を有し、その先端面が前記底壁の外面に溶着された導入線と、
前記底壁の外面から前記導入線の外周面に沿って突起して形成され、前記底壁と前記導入線とを接合する接合部とを備え、
前記導入線の先端面から他端方向に向かって形成された、前記導入線を構成する金属が再結晶化された再結晶化部の、前記導入線の外周面における前記底壁の外面から前記導入線の中心軸方向の長さが、前記接合部の前記導入線の外周面側における前記底壁の外面から前記中心軸方向の長さよりも小さいことを特徴とする電極組立体。
【請求項５】
前記再結晶化部の前記底壁の外面から前記中心軸方向の最長の長さが、前記接合部の前記導入線の外周面側における前記底壁の外面から前記中心軸方向の最大の長さ以下であることを特徴とする請求項４に記載の電極組立体。
【請求項６】
前記底壁の厚さが前記側壁の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電極組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極放電管に用いられる電極に導入線を接続した電極組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
希ガスおよび水銀蒸気が充填されたガラス管の内部に１対の電極が対向して配置され、かつガラス管の内壁に蛍光膜が被覆された冷陰極放電管は、液晶ディスプレイのバックライト用光源等として広く使用されている。冷陰極放電管の１対の電極には導入線（リード）の一端が接続され、導入線の他端はガラス管の両端から外部に導出される。１対の電極間に電圧を印加すると、一方の電極から電子が放出され、ガラス管内の水銀原子に電子が衝突して紫外線を発生する。この紫外線は、ガラス管の内壁に形成された蛍光膜で可視光線に波長変換され、可視光線がガラス管の外部に放出される。
【０００３】
このような冷陰極放電管において、導入線と電極との溶接は、カップ形状を有する電極の底面に導入線の先端が当接した状態で、電極の開口側からレーザ光を照射するレーザ溶接などによって行なわれている。
【０００４】
従来、電極と導入線との接続を強固にするために、種々の技術が提案されている。例えば特許文献１には、カップ形状の電極の底部における中央部分に外壁面側から内壁面側に向かって凸部（外壁面側から見ると凹部）が形成されており、この凹部に導入線を誘導することで、カップ形状の電極と導入線との間でより強固な接合部にした電極組立体の構造が記載されている。
【特許文献１】実用新案登録第３１０１３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、レーザ溶接に使用するレーザのエネルギー分布は、径方向に一定ではなく、レーザ光の中心に向かうほど強いエネルギーが照射される。このため、特許文献１のように電極の厚さがほぼ均一である場合、導入線を溶接する際に導入線の外周面側まで良好に溶接されるような高いエネルギーを有するレーザを照射すると、導入線の中心部は再結晶温度に達する。その結果、導入線を構成する金属の再結晶が深部まで広がる。再結晶化すると、金属の結晶組織は網目状となり、粒界破断して機械的強度が低下するため、導入線が破断したり、電極が脱落したりする問題があった。なお、スパッタリング性能を上げるために、タングステン等は鍛造加工を施して密度を増すと、再結晶温度を１８００℃〜２４００℃に上げることが可能であるが、加工費用がかかる。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、導入線の破断を抑制し、電極と導入線との接合強度を向上することができる電極組立体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、底壁とその周囲の側壁とを有し、前記底壁の外面から内面に向かって円柱形状の空間を形成する凹部が形成された電極と、前記凹部よりも小さな直径を有し、その先端部が前記凹部に嵌入され、その先端面が前記凹部の底面に溶着された円柱形状の導入線と、前記凹部の内周面と前記導入線の外周面との間に形成され、前記凹部と前記導入線とを接合する接合部とを備え、前記導入線の先端面から他端方向に向かって形成された、前記導入線を構成する金属が再結晶化された再結晶化部の、前記導入線の外周面における前記凹部の底面から前記導入線の中心軸方向の長さが、前記接合部の前記導入線の外周面側における前記凹部の底面から前記中心軸方向の長さよりも小さいことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電極組立体において、前記凹部の深さが前記再結晶化部の、前記導入線の外周面における前記凹部の底面から前記導入線の中心軸方向の長さ以上であって、前記凹部が前記導入線と前記接合部とで埋められていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電極組立体において、前記再結晶化部の前記凹部の底面から前記中心軸方向の最長の長さが、前記接合部の前記導入線の外周面側における前記凹部の底面から前記中心軸方向の最大の長さ以下であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、底壁とその周囲に立設した筒状の側壁とを有するカップ形状の電極と、円柱形状を有し、その先端面が前記底壁の外面に溶着された導入線と、前記底壁の外面から前記導入線の外周面に沿って環状に突起して形成され、前記底壁と前記導入線とを接合する接合部とを備え、前記導入線の先端面から他端方向に向かって形成された、前記導入線を構成する金属が再結晶化された再結晶化部の、前記導入線の外周面における前記底壁の外面から前記導入線の中心軸方向の長さが、前記接合部の前記導入線の外周面側における前記底壁の外面から前記中心軸方向の長さよりも小さいことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の電極組立体において、前記再結晶化部の前記底壁の外面から前記中心軸方向の最長の長さが、前記接合部の前記導入線の外周面側における前記底壁の外面から前記中心軸方向の最大の長さ以下であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電極組立体において、前記底壁の厚さが前記側壁の厚さよりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電極組立体によれば、導入線の破断を抑制し、電極と導入線との接合強度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る電極組立体を示す断面図、図２は図１に示す電極組立体の接合部分の部分拡大断面図、図３は図１に示す電極組立体の電極と導入線とを接合する前の分解断面図、図４はレーザ光により電極と導入線とを溶接する工程を示す電極組立体の断面図である。
【００１６】
図１〜図３に示すように、第１の実施の形態に係る電極組立体１は、電極２と、電極２に接合された導入線３とを備える。
【００１７】
電極２は、底壁４と、底壁４の内面４ｂの周囲に立設した筒状の側壁５とからなるカップ形状を有し、底壁４には、その外面４ａから内面４ｂに向かって、円柱形状の空間を形成する凹部６が形成されている。
【００１８】
電極２は、例えばニッケル、ニオブ、モリブデン、タングステン、タンタルから選択される金属またはこれらの金属の少なくとも１つを含む合金によって構成される。しかしながら、例えば、ニオブ、モリブデン、タングステン、タンタルから選択される耐スパッタ性の金属粒子で電極２を形成することが望ましい。また、耐スパッタ性の金属粒子の担体を担持する結着材として耐スパッタ性の金属粒子よりも融点が低いニッケル等の低融点金属を含んでいてもよい。
【００１９】
導入線３は、円柱形状を有し、凹部６に嵌入され、導入線３の先端面３ａが凹部６の底面６ａに溶着されるとともに、凹部６の内周面６ｂと導入線３の外周面３ｂとの間を埋めるように形成された接合部７により、電極２に接合されている。導入線３の直径は、凹部６の直径よりも小さく、凹部の直径が例えば１．０ｍｍであるとき、導入線３の直径は、例えば０．９ｍｍである。
【００２０】
接合部７は、レーザ溶接により導入線３を溶接する際、レーザ光による熱エネルギーで溶融した電極２を構成する金属が、凹部６の内周面６ｂと導入線３の外周面３ｂとの間の隙間に流入することにより形成されたものである。
【００２１】
導入線３の先端部分には、レーザ溶接により導入線３を溶接する際に導入線３を構成する金属が再結晶化された再結晶化部３ｃが、先端面３ａから他端方向に向かって形成されている。
【００２２】
導入線３は、ニオブ、モリブデン、タングステンから選択される金属またはこれらの金属の少なくとも１つを含む合金によって構成される。導入線３は、電極２と同一の金属または合金であってもよい。
【００２３】
なお、導入線３は、ニオブ、モリブデン、タングステンから選択される金属の粉末金属をプレス加工し、加圧してＣＩＰ（冷間等方圧加圧）処理し、燒結を行なった燒結金属で形成されていることが望ましい。なお、ニオブ、モリブデン、タングステンはスパッタ性に強いという特徴を有する。また、導入線３は、ニオブ、モリブデン、タングステンから選択される金属に添加物を加えてもよい。また、成形時に粉末金属を有機バインダで保持してから燒結・脱脂してもよい。
【００２４】
ここで、側壁５の開口側からレーザを当てて溶接すると、図２に示すように、凹部６の深さａ、再結晶化部３ｃの外周面３ｂにおける凹部６の底面６ａから中心軸Ａ方向（先端面３ａから他端方向）の長さｂ、長さｂの部分に接する接合部７の導入線３の外周面３ｂ側における凹部６の底面６ａから中心軸Ａ方向の長さｃ、再結晶化部３ｃの凹部６の底面６ａから中心軸Ａ方向の最大長さｄとすると、本発明の実施の形態の電極組立体１は、ｃ＞ｂの関係を満たし、さらに好ましくはｃ≧ｄの関係を満たすように形成されている。
【００２５】
電極組立体１には、電極２と導入線３との接合部分に、振動等により応力が生じることがある。そこで、本発明の実施の形態の電極組立体１では、上記寸法を満たすため、接合部７は機械的強度の低い再結晶化部３ｃの外周面３ｂだけではなく、機械的強度の低い再結晶化部３ｃとなっていない外周面３ｂとも接合されており、導入線３の破断を抑制し、電極２と導入線３との接合強度を向上することができる。
【００２６】
さらに、ａ≧ｂ、さらに好ましくはａ≧ｄの関係も満たすことが望ましい。これにより、内面４ｂから外面４ａに向かって電極２がスパッタにより削られていっても、凹部６が導入線３および接合部７で埋まっているため、電極２の底壁４に穴が生じることを抑制するとともに、接合部７の電極２側への広がりを抑制し、ｃ＞ｂの関係、さらに好ましくはｃ≧ｄの関係に導くことができる。さらに、電極２の底壁４にスパッタによる穴が生じることを抑制するため、電極２の底壁４の厚さｔ１（例えば２ｍｍ）が、側壁５の厚さｔ２（例えば０．２ｍｍ）よりも厚く形成されていることが望ましい。なお、底壁４を厚く形成すると、溶接する際のレーザ光のエネルギーを上げる必要があり、導入線３に再結晶化部３ｃがより深くまで生じるが、本発明の実施の形態の電極組立体１では上記ｃ＞ｂ、さらに好ましくはｃ≧ｄの関係を満足しているため、導入線３の破断を抑制し、電極２と導入線３との接合強度を向上することができる。
【００２７】
次に、電極２と導入線３とをレーザ溶接により接合して電極組立体１を製造する工程について説明する。
【００２８】
まず、導入線３の先端を電極２の凹部６に嵌入して、導入線３の先端面３ａを凹部６の底面６ａに当接させて、電極２に対し導入線３を押圧する。
【００２９】
次に、図４に示すように、電極２の開口部を通じて、底壁４の内面４ｂと側壁５とで囲まれた空間１０から底壁４の内面４ｂに向かってレーザ光を照射することにより、導入線３の先端面３ａと凹部６の底面６ａとが溶着される。また、この際、レーザ光による熱エネルギーで溶融した電極２を構成する金属が、凹部６の内周面６ｂと導入線３の外周面３ｂとの間の隙間に流入し、この隙間は溶融金属で充填されて接合部７が形成され、電極２と導入線３とが接合される。
【００３０】
レーザ光を照射することにより、導入線３では、先端面３ａから他端方向に向かって、導入線３を構成する金属が再結晶化され、再結晶化部３ｃが形成されるが、照射するレーザ光のエネルギーを適切に設定することにより、上述したｃ＞ｂ、より好ましくはｃ≧ｄの関係を満たすようにすることができる。
【００３１】
また、第１の実施の形態の電極組立体１では、底壁４に凹部６を設け、レーザ光が照射される部分の底壁４の厚さ（ｔ１−ａ）を、その周囲の底壁４の厚さ（ｔ１）よりも小さくしたことで、電極２の底壁４にスパッタによる穴が生じることを抑制することができる。なお、底壁４を厚く形成すると、溶接する際のレーザ光のエネルギーを上げるため、導入線３に再結晶化部３ｃがより深くまで生じるが、本発明の実施の形態の電極組立体１では導入線３の破断を抑制し、電極２と導入線３との接合強度を向上することができる。なお、外周面３ｂの全周囲でなく、外周面３ｂの一部でもｃ＞ｂ、より好ましくはｃ≧ｄの関係を満たしていればよい。
【００３２】
なお、レーザ溶接の際には、ニッケル等の金属製で円板状の接合材を凹部６内に装着し、この接合材を介して電極２と導入線３とを溶接してもよい。この場合、電極２を構成する金属材料と接合材の金属とが互いに拡散し、または混合する金属により、接合部７が構成される。
【００３３】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、電極２の底壁４に設けた凹部６に導入線３を嵌入して、電極２と導入線３とを接合したが、第２の実施の形態では、凹部を設けていない電極の底壁の外面に導入線を溶接する。
【００３４】
図５は本発明の第２の実施の形態に係る電極組立体を示す断面図である。図５に示すように、第２の実施の形態に係る電極組立体１１は、電極１２と、電極１２に接合された導入線１３とを備える。
【００３５】
電極１２は、底壁１４と、底壁１４の内面４ｂの周囲に立設した筒状の側壁１５とからなるカップ形状を有する。
【００３６】
導入線１３は、円柱形状を有し、その先端面１３ａが電極１２の底壁１４の外面１４ａに溶着されるとともに、底壁１４の外面１４ａから導入線１３の外周面１３ｂに沿って環状に突起して形成された接合部１６により、電極１２に接合されている。
【００３７】
接合部１６は、レーザ溶接により導入線３を溶接する際、レーザ光による熱エネルギーで溶融した電極２を構成する金属の、導入線１３の外周面１３ｂに対する表面張力により形成される。
【００３８】
導入線１３の先端部分には、レーザ溶接により導入線１３を溶接する際に導入線１３を構成する金属が再結晶化された再結晶化部１３ｃが、先端面１３ａから他端方向に向かって形成されている。
【００３９】
電極１２、導入線１３は、それぞれ第１の実施の形態の電極２、導入線３と同様の金属または合金により構成されている。
【００４０】
ここで、図５に示すように、再結晶化部１３ｃの外周面１３ｂにおける底壁１４の外面１４ａから中心軸Ｂ方向の長さｅ、長さｅの部分に接する接合部１６の底壁１４の外面１４ａから中心軸Ｂ方向の長さｆ、再結晶化部１３ｃの底壁１４の外面１４ａから中心軸Ｂ方向の最大長さｇとすると、電極組立体１１は、ｆ＞ｅ、さらに好ましくはｆ≧ｇの関係を満たすように形成されている。
【００４１】
本発明の第２の実施の形態の電極組立体１１では、上記のような寸法を満たすため、接合部１６は機械的強度の低い再結晶化部１３ｃの外周面１３ｂだけではなく、機械的強度の低い再結晶化部１３ｃとなっていない外周面１３ｂとも接合されており、導入線１３の破断を抑制し、電極１２と導入線１３との接合強度を向上することができる。
【００４２】
なお、第１の実施の形態と同様に、電極１２の底壁１４にスパッタによって穴が生じることを抑制するため、電極１２の底壁１４の厚さｔ３（例えば２ｍｍ）が、側壁５の厚さｔ４（例えば０．２ｍｍ）よりも厚く形成されていることが望ましい。なお、底壁１４を厚く形成すると、溶接する際のレーザ光のエネルギーを上げる必要があり、導入線１３に再結晶化部１３ｃがより深くまで生じるが、本発明の第２の実施の形態の電極組立体１１では上記ｆ＞ｅ、さらに好ましくはｆ≧ｇの関係を満足しているため、導入線１３の破断を抑制し、電極１２と導入線１３との接合強度を向上することができる。
【００４３】
次に、電極１２と導入線１３とをレーザ溶接により接合して電極組立体１１を製造する工程について説明する。
【００４４】
まず、導入線１３の先端面１３ａを電極１２の底壁１４の外面１４ａに当接させて、電極１２に対し導入線１３を押圧する。
【００４５】
次に、電極１２の開口部を通じて、底壁１４の内面１４ｂと側壁１５とで囲まれた空間２０から底壁１４の内面１４ｂに向かってレーザ光を照射することにより、導入線１３の先端面１３ａと底壁１４の外面１４ａとが溶着される。また、この際、レーザ光による熱エネルギーで溶融した電極１２を構成する金属の、導入線１３の外周面１３ｂに対する表面張力により、底壁１４の外面１４ａから導入線１３の外周面１３ｂに沿って環状に突起する接合部１６が形成され、電極１２と導入線１３とが接合される。
【００４６】
レーザ光を照射することにより、導入線１３では、先端面１３ａから他端方向に向かって、導入線１３を構成する金属が再結晶化され、再結晶化部１３ｃが形成されるが、照射するレーザ光のエネルギーを適切に設定することにより、上述したｆ＞ｅ、さらに好ましくはｆ≧ｇの関係を満たすようにすることができる。
【００４７】
なお、レーザ溶接の際には、ニッケル等の金属製で円板状の接合材を電極１２と導入線１３との間に挟み、この接合材を介して電極１２と導入線１３とを溶接してもよい。この場合、電極１２を構成する金属材料と接合材の金属とが互いに拡散し、または混合する金属により、接合部１６が構成される。なお、外周面３ｂの全周囲でなく、外周面３ｂの一部でもｃ＞ｂ、より好ましくはｃ≧ｄの関係を満たしていればよい。
【００４８】
また、本発明の第１および第２の実施の形態において、電極２，１２は筒状の側壁を有するカップ形状に限定せず、円柱形状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態に係る電極組立体を示す断面図である。
【図２】図１に示す電極組立体の接合部分の部分拡大断面図である。
【図３】図１に示す電極組立体の電極と導入線とを接合する前の分解断面図である。
【図４】レーザ光により電極と導入線とを溶接する工程を示す電極組立体の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電極組立体を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  電極組立体
２  電極
３  導入線
３ｃ  再結晶化部
４  底壁
５  側壁
６  凹部
７  接合部
１１  電極組立体
１２  電極
１３  導入線
１３ｃ  再結晶化部
１４  底壁
１５  側壁
１６  接合部
【図１】
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【図２】
2009217983.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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