(57)【要約】【課題】ガラスとの密着性に優れるリード線、及びこのリード線とガラス部とを具えるリード部材を提供する。【解決手段】冷陰極蛍光ランプのガラス管の封止部分に接合されるリード線であり、このリード線は、基材と、基材表面に施されたニッケル層とを具える。特に、ニッケル層は、平均粒径0.5μm以上の組織からなる。ニッケル層が平均粒径0.5μm以上の粗大組織からなることで、ガラス融着工程での酸化膜の成長速度を遅くして、過剰な厚さの酸化膜がニッケル層表面に形成されることを抑制する。ニッケル層の表面に適切な厚さの酸化膜が存在することで、ガラスとの濡れ性が高く、接合性に優れる。ニッケル層は、例えば、めっき法で形成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷陰極蛍光ランプのガラス管の封止部分に接合されるリード線であって、
基材と、基材表面の少なくとも一部に施されたニッケル層とを具え、
前記ニッケル層は、平均粒径0.5μm以上の組織からなることを特徴とするリード線。
【請求項２】
前記ニッケル層は、再結晶組織を有することを特徴とする請求項1に記載のリード線。
【請求項３】
前記ニッケル層中のCの含有量が0.1質量％以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のリード線。
【請求項４】
前記ニッケル層中のSの含有量が0.1質量％以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のリード線。
【請求項５】
前記ニッケル層中にMnが0.1質量％以上含有されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のリード線。
【請求項６】
前記基材は、Fe-Ni合金からなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のリード線。
【請求項７】
冷陰極蛍光ランプのガラス管の封止部分に接合されるリード部材であって、
請求項1〜6のいずれか1つに記載のリード線と、このリード線のニッケル層の外周に接合されたガラス部とを具えることを特徴とするリード部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極蛍光ランプのガラス管の封止部分に接合されるリード線及びリード部材に関する。特に、ガラスとの密着性に優れるリード線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷陰極蛍光ランプは、複写機やイメージスキャナなどの原稿照射用光源、パソコンの液晶モニタや液晶テレビなどの液晶表示装置のバックライト用光源といった種々の光源に利用されている。代表的には、内壁面に蛍光体層を有する円筒状のガラス管と、この管の両端に配置される一対のカップ状の電極とを具え、管内に希ガス及び水銀が封入される(例えば、特許文献1参照)。電極の端面には、通常、リード線が接合され、リード線には更にアウター線が接合され、これらリード線及びアウター線を介して電圧が印加される。
【０００３】
リード線は、ガラス管の封止部分に接合されるため、通常、ガラスと熱膨張係数が近い材料で構成される。例えば、ガラス管が硬質ガラスからなる場合、リード線は、コバール(Fe,Co,Niの合金)からなるものが代表的である。特許文献1には、モリブデンからなるリード線が開示されている。
【０００４】
リード線の外周にガラスビーズを融着させたリード部材を予め作製し、リード部材のガラス部分とガラス管とを溶融することでガラス管を封止することが行われている。また、コバール製のリード線では、ガラスとの密着性を高めるために、リード線の外周に予め酸化膜を形成することが行われている。
【０００５】
【特許文献１】特開2000-215849号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リード線の構成材料によっては、酸化膜を形成しても、ガラスとの密着性が不十分なことがある。
【０００７】
例えば、特許文献1に記載されるようにリード線がモリブデンからなる場合、モリブデンは酸化され易いことから、酸化膜が厚くなり易い。酸化膜が厚いと、ガラスとの接合後に、ガラスとリード線との接合界面に脆弱な酸化膜が残存し易く、脆い酸化膜が残存することで接合強度の低下を招く。特許文献1は、酸化防止のために、モリブデン製リード線の表面にニッケルめっきを施すことを開示している。しかし、本発明者らが検討した結果、単にニッケルめっきを施しただけでは、密着性が不十分になることがある、との知見を得た。
【０００８】
ガラスは、主として酸化物から構成されるため、ガラスに接するニッケルめっきの表面に酸化膜が存在すると、ガラスとの濡れ性が良好になり、接合強度を高められる。ニッケルめっきを施したリード線は、主として、ガラスビーズを融着するときの昇温工程で、その表面に酸化膜が形成される。このとき、酸化膜の生成は、めっきを構成する結晶組織の結晶粒界に沿って酸素がその深部に行き渡ることで進行するため、生成速度(成長速度)は、結晶粒の大きさに概ね比例する。一般的なニッケルめっきは、結晶粒が非常に微細(0.1μm以下)であることから、酸化膜が過剰に厚くなり易い。また、微細組織からなるニッケルめっきは、上記昇温工程で表面酸化と共に、組織の再結晶化による結晶粒の粗大化が進行し易く、その結果、酸化膜の成長速度にばらつきが生じて、厚さがばらつき易い。酸化膜の厚さがばらつくと、接合強度もばらつきが生じるため、できるだけ均一的な厚さの酸化膜が形成できる構成が望まれる。
【０００９】
そこで、本発明の目的の一つは、ガラスとの接合性に優れるリード線を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記リード線とガラスビーズとを具えるリード部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、特定の組織のニッケル層を具えることで上記目的を達成する。具体的には、本発明リード線は、冷陰極蛍光ランプのガラス管の封止部分に接合されるものであり、基材と、基材表面に施されたニッケル層とを具える。そして、このニッケル層は、平均粒径0.5μm以上の組織からなる。
【００１１】
本発明リード線は、基材表面に具えるニッケル層を比較的粗大な結晶粒からなる組織とすることで、酸化膜の成長速度を比較的遅くすることができる。そのため、ガラス融着時の昇温工程で、酸化膜が過剰に生成されることを抑制できる。また、ニッケル層を予め粗大な結晶粒としておくことで、再結晶時の粗大化を抑制し、再結晶粒の粗大化による酸化膜の厚さのばらつきを低減することができる。このようにニッケル層の組織を制御することで、本発明リード線は、ガラスビーズの融着時、ニッケル層の表面に適切な厚さの酸化膜が均一的に形成され易く、ガラス融着後、ガラスとの接合界面に酸化膜が残存し難く、ガラスとの接合性に優れる。また、上述のようにニッケル層を比較的粗大な組織とすることで、層表面が微視的に荒れている(梨地状である)ため、ガラスを接合の際、ガラスが滑ろうとすることに対するストッパーとしての効果も期待できる。以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１２】
＜リード線＞
[基材]
本発明リード線を構成する基材には、リード線に接合するガラスに対応した材質からなるものが好ましく、所望のガラスの熱膨張係数に近い材料からなる線材が好適に利用できる。例えば、ホウケイ酸ガラスやアルミノシリケートガラスといった硬質ガラス、コバールガラスといった半硬質ガラスに接合する場合、基材は、コバールと呼ばれるFe-Co-Ni合金(更にSi,Mnなどを含む場合もある)、Mo、Wなどからなる線材が利用できる。例えば、ソーダライムガラスといった軟質ガラスに接合する場合、基材は、Fe-Ni合金(Ni:41〜52質量％,残部:Fe及び不純物からなる合金)からなる線材や、銅(Cu)からなる芯材の外周にコバール層を有するジュメット線材などが利用できる。特に、軟質ガラスに接合する場合、Fe-Ni合金からなる基材が好適である。
【００１３】
従来、コバールからなるリード線では、上述のようにガラス融着前にリード線を直接酸化して、その表面に酸化膜を形成するが、この酸化膜は、厚さにばらつきが生じ易い。また、ガラスビーズ融着後、ビーズ融着部分以外の酸化膜を除去すると、電極溶接時の加熱により基材表面が変色する。これに対し、本発明リード線は、ニッケル層を後述のように特定の組織とすることで、酸化膜の厚さを制御し易く、かつ酸化膜が均一的に形成され易いため、接合強度に優れる上、上記電極接合時の変色を防止できる。これらの点でコバールからなる基材でも、後述のニッケル層を具えることが好ましい。
【００１４】
[ニッケル層]
上記基材の表面の少なくとも一部にニッケル層を具える。特に、基材においてガラスビーズの接合箇所は、ニッケル層を具える。基材表面の全面にニッケル層を具えてもよく、この場合、リード線に電極を溶接する際の加熱により、リード線が酸化して変色することを抑制できる。また、この場合、マスキングなどが不要であり、被覆作業性に優れると共に、電極やアウター線との接合箇所にニッケルが存在することで、電極やアウター線を接合し易い。
【００１５】
上記ニッケル層は、平均粒径を0.5μm以上の粗大な組織からなるものとする。平均粒径が0.5μm以上であることで、ガラス融着時に適切な厚さの酸化膜が形成され易く、かつガラス接合後にガラスとの界面に酸化膜が残存し難い。平均粒径の上限は特に設けないが、大き過ぎると、ガラス融着時に酸化膜が形成され難くなるため、100μm以下が好ましいと考えられる。より好ましい範囲は、1μm以上20μm以下である。
【００１６】
ニッケル層の形成方法は、代表的には、電気めっき法が挙げられる。めっき前に脱脂処理や活性化処理を行っておくと、めっきを形成し易い。ニッケルめっき層を構成する結晶粒の平均粒径を0.5μm以上とするには、例えば、1.めっき時の電流値(電流密度(mA/cm2))を小さくすることが挙げられる。ここで、電気めっき法でめっきする場合、電流値を下げると、所望の厚さのめっき層を形成するまでの時間が長くなるため、通常、電流値を高くする。これに対し、本発明リード線を製造する際は、敢えて電流値を低くして、結晶粒の粗大化を図る。或いは、2.めっき液の組成を調整することが挙げられる。ニッケルめっきを行う場合、一般にサッカリンナトリウムなどの光沢に寄与する有機物をめっき液に混合する。このような有機物を含むめっき液でニッケルめっきを行うと、結晶が微細になる。そこで、このような有機物を含まないめっき液を用いることで、平均粒径を粗大にすることができる。その他、ニッケル層の形成は、スパッタリング法などの気相法を用いることもできる。但し、単に気相法でニッケル層を形成すると、通常0.5μm未満の微粒であるため、後述する再結晶化を行って、粗大にすることが挙げられる。気相法ではこのような処理が必須であると考えられるため、生産性を考慮すると、めっき法が好適である。
【００１７】
ニッケル層をめっき法で形成する場合、ニッケルめっき層中には、通常、不純物としてCやSが存在する。Cは、主に粒界に偏析しており、ガラス融着のための昇温工程中にCOガスとなって離脱する。この結果、粒界近傍にミクロな空洞ができ、接合強度の低下を招く恐れがある。一方、Sは、ガラス融着のための昇温工程中にニッケルと結合して、脆弱なNiSを形成する。NiSの存在は、接合強度の低下の要因になり得る。従って、これらCやSは、できるだけ少ない方(濃度が低い方)が好ましく、C及びSはそれぞれ0.1質量％以下が好ましい。
【００１８】
C量を0.1質量％以下にするには、例えば、めっきに用いる試薬の量やめっき時の電流値(電流密度)を調整することで実現できる。ニッケルめっき層にCが含有される原因は、めっきに用いる2−ブチン1,4−ジオールといった試薬の一部が分解して生じたCが取り込まれることが挙げられる。この分解量は、上記試薬の量や電流値に依存し、上記試薬量を低減する、或いは電流値を大きくすることでC量を減少できる。
【００１９】
S量を0.1質量％以下にするには、例えば、めっきに用いる試薬の量を調整することで実現できる。ニッケルめっき層にSが含有される原因は、めっきに用いるサッカリンナトリウムといった試薬の一部が分解して生じたSが取り込まれることが挙げられる。この分解量は、上記試薬の量に依存し、上記試薬量を低減することでS量を減少できる。また、試薬にスルファミン酸ニッケルを用いると、S量が増加する傾向にあるため、他の試薬、例えば、硫酸ニッケルを用いることで、S量を低減し易い。
【００２０】
更に、ニッケル層をめっき法で形成する場合、ニッケルめっき層中にMnを含有すると、MnSを生成することで、NiSの生成を抑制する効果がある。このような効果を十分に得るには、Mnを0.1質量％以上含有することが好ましい。上限は特に設けないが、安定して良好なめっき層を得るためには、2質量％程度が含有の限界であると考えられる。
【００２１】
更に、ニッケル層を構成する組織は、再結晶組織であると、平均粒径が大きくなり易く、過剰な酸化膜の生成をより抑制し易い。再結晶組織にするには、ニッケル層をめっき法や気相法で形成後、熱処理を施せばよい。熱処理条件は、加熱温度:ニッケルの融点(絶対温度)の1/2(約590℃)±50℃の範囲、保持時間:1時間以上が挙げられる。なお、再結晶組織は、通常、双晶が存在する。
【００２２】
本発明リード線に具えるニッケル層は、ガラス融着時、ガラスとの接合に寄与する酸化膜が十分に形成できる厚さであればよく、具体的には、0.1μm以上10μm以下が好ましい。ニッケル層の厚さは、例えば、めっき法で形成する場合、電流値を同じとすると、めっき時間を長くするほど厚くなる傾向にあり、例えば、気相法で形成する場合、堆積時間を長くするほど厚くなる傾向にある。なお、ガラス融着後、酸化膜にならなかったニッケル層が残存していてもよい。
【００２３】
＜リード部材＞
上記本発明リード線のニッケル層上にガラスビーズを融着してガラス部を形成することで、本発明リード部材が得られる。ガラスビーズは、リード線の基材の材質に応じて適宜材質を選択する。ガラス部は、ニッケル層を具える本発明リード線の外周に筒状のガラスビーズを挿通配置した後、バーナーや電気炉により加熱し、ビーズを変形することで形成できる。ビーズの変形と同時にリード線にガラス部が融着される。融着条件は、例えば、電気炉で行う場合、加熱温度:700〜750℃、保持時間:10〜20分、雰囲気:N2といった非酸化性雰囲気が挙げられる。ガラスビーズを挿通配置して本発明リード線を昇温すると、基材に具えるニッケル層の表面側は、ガラスとの濡れ性の高い酸化膜が形成され、ビーズは上述のように変形してリード線に接する。このとき、酸化膜を構成する元素がガラス側に拡散することで酸化膜の厚さが薄くなり、究極的には酸化膜が存在しなくなる。本発明リード線は、酸化膜が過剰に生成され難いため、得られたリード部材は、ガラスとニッケル層との間に脆い酸化膜が残存せず、実質的にガラス拡散層のみが存在する状態を形成できるため、ガラスとの接合性に優れる。
【００２４】
＜用途＞
本発明リード部材は、冷陰極蛍光ランプのガラス管の封止部材に好適に利用することができる。本発明リード部材をガラス管の開口部に挿入し、ガラス部を開口部近傍に配置し、ガラス管においてリード部材との接触箇所を加熱してガラスを融着することで封止できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明リード線及びリード部材は、ガラスとの密着性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
基材表面にニッケル層を具えるリード線を作製し、ガラスとの接合強度を調べた。
【００２７】
リード線は、以下のように作製する。まず、表1に示す材料からなる基材(直径φ1mm×長さ14mm)を用意する。表1において「Ni-50Fe」は、Feを50質量％含有し、残部がNi及び不純物からなり、「コバール」は、市販のものである。なお、ここでは、後述する接合強度試験に利用できるように基材を長くしているが、冷陰極蛍光ランプのリード線に利用する場合、基材の長さは、2〜5mm程度にするとよい。
【００２８】
【表１】
2009037806.tif 000002
【００２９】
用意した基材に、エースクリーンA-220(奥野製薬工業株式会社製脱脂剤)の40g/L溶液に、50℃で5分間浸漬した後、十分に水洗して脱脂処理を行う。次に、コケイサンB(株式会社キザイ製活性化剤)の200g/L溶液に、室温で3分間浸漬した後、十分に水洗して活性化処理を行う。その後、表2に示す条件で、電気めっきを行った後、十分に水洗してニッケルめっき層を具えるリード線を得た。試料No.2のリード線は、めっき後、表2に示す条件で熱処理を行った。このような手順で、試料ごとに複数のリード線を作製した。
【００３０】
【表２】
2009037806.tif 000003
【００３１】
得られた各試料(リード線)について、ニッケルめっき層を構成する組織の平均粒径(μm)、双晶組織の有無、ニッケルめっき層中のC,S,Mn,Pの濃度(質量％)を調べた。その結果を表3に示す。なお、めっき層の厚さは、いずれの試料も2〜3μmである。
【００３２】
平均粒径は、以下のように求める。リード線の表面について、50μm×50μmの領域のSIM(Scanning Ion
Microscope)像を得る。上記領域の対角線を横切る結晶粒の数を測定し、対角線の長さ(μm)/結晶粒の数(個)を粒径とする。複数の領域(ここでは3個)について粒径を求め、その平均を平均粒径とする。双晶組織の有無は、上記リード線表面における50μm×50μmの領域のSIM像を観察することで行う。C,S,Mn,Pの濃度は、高周波加熱燃焼-赤外線吸収法によりC,S,Mn,Pの含有量を測定することで求めた。
【００３３】
【表３】
2009037806.tif 000004
【００３４】
その結果、サッカリンナトリウムなどの有機物を含有しためっき液を用い、大きな電流値(ここでは50mA)でめっき層を形成した試料No.4は、平均粒径が小さいことが分かる。これに対し、上記有機物を含有しないめっき液を用いてめっき層を形成した試料や、小さな電流値(ここでは10mA)でめっき層を形成した試料は、平均粒径が0.5μm以上と大きくなっていることが分かる。また、めっき後に熱処理を行った試料No.2は、結晶粒がより大きくなっていると共に、双晶を有しており、再結晶組織を有することが確認された。
【００３５】
スルファミン酸ニッケルを用いない試料は、S量が低いことが分かる。また、サッカリンナトリムを用いた試料No.3と試料No.4とを比較すると、電流値を大きくした試料No.4は、C量を低減できることが分かる。
【００３６】
得られた各試料(リード線)の外周に、表4に示す組成からなるガラスビーズを融着してガラス部を形成し、ガラス部を具えるリード部材を作製した。融着は、N2フロー炉を用い、750℃×15分間の条件で行った。試料ごとに10本ずつのリード部材を作製した。
【００３７】
得られた試料(リード部材)について、以下のようにして接合強度を調べた。接合強度は、図1に示すようにリード線101が挿通可能で、ガラス部102が挿通不可能な大きさの貫通孔を設けた治具200にリード線101を挿通してリード部材100を固定し、リード線101の一端に荷重を加えて引っ張った際、ガラス部102が破壊するときの力(N)を調べた。その結果を表4に示す。
【００３８】
【表４】
2009037806.tif 000005
【００３９】
表4から、平均粒径が0.5μm以上の組織を有するニッケル層が施されたリード線を具えた試料(リード部材)は、接合強度に優れることが分かる。特に、ニッケル層が再結晶組織であると、ばらつきが小さく接合強度も高いことが分かる。また、平均粒径が0.5μm以上の組織を有するニッケル層を具えることで、基材の材質やガラスの材質によらず、接合強度に優れることが分かる。更に、C,S量を低減したり、Mnを含有することで、接合強度に優れることが分かる。このようなリード部材は、冷陰極蛍光ランプのガラス管の封止部材に好適に利用できると期待できる。
【００４０】
なお、上述した実施例は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。例えば、ニッケル層は、気相法で形成した後、再結晶化させて形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明リード線及びリード部材は、例えば、液晶ディスプレイのバックライト用光源、小型ディスプレイのフロントライト用光源、複写機やスキャナなどの原稿照射用光源、複写機のイレイサー用光源といった種々の電気機器の光源に利用される冷陰極蛍光ランプの構成部材に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】接合強度試験を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
100  リード部材  101  リード線  102  ガラス部  200  治具
【図１】
2009037806.tif 000006