引線的製作方法

2023-04-26 20:07:06

專利名稱：引線的製作方法
技術領域：
本發明涉及用作向冷陰極螢光燈的電極供電的電力供給線的引線、具備該引線的 引線部件、電極部件、冷陰極螢光燈、以及適合上述引線的金屬線。特別是，涉及強度高並且 焊接強度及耐氧化性、導電性優異的引線。
背景技術：
作為圖像掃描儀的原稿照射用光源、個人電腦的液晶監視器、液晶電視等液晶顯 示裝置(液晶顯示器)的背光用光源等各種光源，利用了冷陰極螢光燈。如

圖1所示，代表 性的冷陰極螢光燈10在內壁面上具有螢光體層11，並且具有封入有稀有氣體和水銀的玻 璃管12、配置在玻璃管12內的一對電極13、與電極13接合併用於向電極13供電的引線部 14。也有無水銀冷陰極螢光燈，其中在玻璃管12中僅封入有稀有氣體。引線部14具備一端接合有電極13的內部引線14i ；以及接合在內部引線14i 的另一端並且主要配置在玻璃管12外的外部引線14ο。由於內部引線14i焊接在玻璃部 15 (玻璃部15用於將玻璃管12的端部封閉，同時將電極13固定於玻璃管12內)上，所以 對於內部引線14i的構成材料，利用了其熱膨脹係數被調節為與玻璃的熱膨脹係數相同程 度的材料，例如，科瓦鐵鎳鈷合金(KOV)等。對於外部引線14o (例如，在由58% Ni-42% Fe 合金構成的芯材的外周包覆有銅(芯材的20質量％左右)的線材(參見專利文獻1、2)) 而言，代表性的是，利用了杜美絲線等。在外部引線14ο的外周塗抹焊料20，連接圖中未示 出的端子，經由該端子及引線部14向電極13供電。發明_既述發明要解決的問題近年，人們期望液晶顯示器等的大型化、並降低電力消耗，為了響應該要求，人們 正在研究使冷陰極螢光燈的玻璃管做成長條、或者為了減少搭載在一個液晶顯示器等上的 冷陰極螢光燈的根數而使玻璃管或電極的直徑增大。由於上述長條化、大直徑化，冷陰極熒 光燈的重量趨於增加。由於這樣的重量增加，施加在引線部、特別是外部引線上的負荷或振 動變大，所以，人們期望外部引線具有高強度。特別是，外部引線由於受到與內部引線焊接 時的熱、或將玻璃部焊接於內部引線上時的熱、將玻璃管封閉時的熱等，存在著強度降低的 傾向。因而，人們期望開發這樣的外部引線，該外部引線即使在受到這樣的熱過程的情況下 也具有高強度。而且，由於上述重量的增加，施加到引線部上的荷重或振動等變大，因此，如果外 部引線與內部引線的焊接部分的強度(焊接強度)降低，則存在著焊接部分破損、兩者分離 的可能。因而，考慮到長條化、大直徑化，人們期望引線部的焊接強度比目前更高。另外，由於上述重量的增加，施加到引線部上的負荷或振動等變大，因此，當與外 部引線的焊料的潤溼性低的話，引線部與端子可能會分離。因而，考慮到長條化、大直徑化， 人們期望引線部與外部引線的焊料的潤溼性比目前更高。另外，通過減少搭載在液晶顯示器等上的冷陰極螢光燈的根數，可以降低成本。但減少了，為了維持規定的亮度，就要增大流過每根冷陰極螢光燈的電流，所以， 對於引線，人們期望具有可以耐受大電流的導電性或導熱性。因此，本發明的主要目的在於提供一種強度高、焊接強度高、與焊料的潤溼性優 異、並且導電性和導熱性高的引線。另外，本發明的其他目的在於提供具備上述引線的引線 部件、具備該引線部件的電極部件、具備該電極部件的冷陰極螢光燈、以及適合上述引線的
金屬線。解決問題的手段本發明人在開發強度高、焊接部分的強度高、與焊料的潤溼性優異的引線時，研究 了各種組成。結果發現通過將鎳(Ni)作為母材、並且以特定的範圍添加特定的元素，可以 得到高強度的線材。而且發現含有上述特定元素的鎳合金由於耐氧化性優異，所以難以形 成氧化覆膜、或氧化覆膜少，結果與焊料的潤溼性提高。另外發現含有上述特定元素的鎳 合金由於材料的固有電阻不會變得過大，所以即使在導電性優異、大電流流過的情況下，引 線的發熱也較少，可以抑制伴隨發熱的冷陰極螢光燈的電極附近的不良情況。而且發現通 過將碳(C)控制在特定的範圍內，焊接時引線的表面張力降低等，使得潤溼性提高，結果， 可以與內部引線牢固地焊接，並且可以提高焊接強度。本發明基於這些發現。本發明的引線是用於向冷陰極螢光燈的電極供電的線材，該引線由鎳合金構成， 其中所述鎳合金含有大於或等於0. 0001質量％而小於或等於0. 03質量％的C、合計為大於 或等於1. 0質量％而小於或等於9. 0質量％的選自MruSi及Cr中的一種以上的元素，剩餘 部分由Ni以及不可避免的雜質組成。另外，本發明的金屬線由這樣的鎳合金構成，該鎳合 金含有大於或等於0. 0001質量％而小於或等於0. 03質量％的C、合計為大於或等於1. 0質 量％而小於或等於9.0質量％的選自Mn、Si及Cr中的一種以上的元素，剩餘部分由Ni以 及不可避免的雜質組成，本發明的金屬線可以適當地用於本發明所述引線的原料。具備上述構成的本發明引線、以及本發明金屬線，由含有特定範圍的特定元素的 鎳合金構成，由此，通過上述元素的固溶強化，可以具有高的強度。因此，本發明引線或由本 發明金屬線構成的引線，即使因焊接時的熱或玻璃熔融時的熱等而被軟化，也可以維持高 的強度。另外，本發明引線以及本發明金屬線由以鎳為主體、含有特定元素的鎳合金構成， 因此耐氧化性優異，從而減少了氧化覆膜的形成，與焊料的潤溼性優異。而且，本發明引線 和本發明金屬線含有較少的C，從而在焊接時，使熔融池的溶解氧增加以降低引線的表面張 力，並提高潤溼性，由此可以牢固地焊接。因此，本發明引線或由本發明金屬線構成的引線 與內部引線的焊接部分具有高強度。另外，本發明引線或由本發明金屬線構成的引線通過 以鎳作為構成材料的主體，可以起到以下效果⑴由於導電性優異，所以可以合適地用作 供電線；(2)由於導熱性優異，所以即使在流過大電流的情況下也可以降低電極附近的發 熱，並且可以防止隨溫度上升冷陰極螢光燈的亮度降低或電極周邊的元件發生熱劣化等。 而且，本發明引線，如上所述，機械特性或與焊料的潤溼性、焊接時的潤溼性、電特性等各種 特性均優異，這些特性的最低水平高。利用這樣的本發明引線或本發明金屬線，即使特性存 在一些偏差，也可以穩定地製造充分具有良好特性的冷陰極螢光燈或其構成品。因而，為了 提高冷陰極螢光燈或其構成品的生產性，即使在製造工序(焊接、玻璃熔融、焊料添加等) 自動化的情況下，也可以期待製得可靠度高的製品。發明效果
本發明引線的強度高且導電性高、與焊料的潤溼性優異，並且焊接部分的強度高。附圖簡要說明[圖1]圖1是示出冷陰極螢光燈的概略構成的剖面圖。 具體實施方案下面更詳細地說明本發明。另外，附圖的尺寸比率不一定和說明的一致。[引線、金屬線](組成)構成本發明引線和本發明金屬線的鎳合金的特徵之一在於C(碳)的含量較少，C 為大於或等於0. 0001質量％而小於或等於0. 03質量％。因為市售的純Ni (99質量％以上 為Ni)中C的含量多為0. 10質量％以上，所以，如果直接使用市售的純Ni作為原料，則得 到C的含量超過0. 03質量％的鎳合金。而且，如果鎳合金中C的含量超過0. 03質量％的 話，雖然由於C增多而強度提高，但是焊接時的潤溼性低、且焊接部分的強度低。上述潤溼 性變低的原因據認為是當C的含量變多時，在焊接時，易於與焊接池中的溶解氧結合而生 成CO(—氧化碳)或碳酸氣這些含碳氣體，由於產生了該氣體，上述溶解氧的量變少，由此 引線的表面張力變高。另外，在外部引線中，當在玻璃熔融等情況下，與內部引線的接合部 分的附近有時會被玻璃覆蓋。當在玻璃熔融時等情況下產生上述含碳氣體的話，在冷陰極 螢光燈的玻璃部分的端部(引線部的附近)的內部有可能形成上述氣體的氣泡。上述氣泡 在上述密封后的玻璃部分的端部成為裂縫的起點，裂縫擴展，由此被封入在玻璃管內的稀 有氣體等氣體沿裂縫向玻璃管外部洩漏，從而可能成為冷陰極螢光燈的壽命縮短的原因。 因而，在本發明中，C的含量的上限設置為0. 03質量％。另一方面據認為，當C的含量過少 時，焊接時環境中的氧被攝取到鎳合金中、並析出該氧與鎳合金中的添加元素等形成的氧 化物，因此使焊接部分的強度降低。因而，本發明中，將C的含量的下限設為0. 0001質量％。 C的更優選的含量為大於或等於0. 005質量％而小於或等於0. 01質量％。為了將C的含量 設於上述範圍，可以列舉以下方法利用C的含量少的材料作為原料、或者通過精煉以進行 調整(降低)。構成本發明引線和本發明金屬線的鎳合金的特徵之一在於，作為添加元素的選自 MruSi及Cr中的一種以上的元素的含量合計為大於或等於1. 0質量％而小於或等於9. 0質 量％。更優選的合計含量為大於或等於2.0質量％而小於或等於5.0質量％。添加元素的 含量可以通過調整作為原料而添加的元素的量以設置在上述範圍內。通過含有Mn，起到以下作用(1)可以提高耐氧化性及強度；(2)當在玻璃熔融等 時使用燃燒器的情況下，可以降低因燃燒氣體中的硫成分引起的材料脆化。Mn的優選含量 為大於或等於0. 01質量％而小於或等於4. 0質量％。如果不足0. 01質量％，則難以充分 提高強度或耐氧化性；如果超過4. 0質量％，則易於使導電性或導熱性降低。通過含有Si或Cr可以提高強度。特別是，如果含有Si和Cr中的一種以上的元 素，則與只含有Mn的情況相比，耐氧化性傾於優異。因而，優選含有Si及Cr中的至少一種 元素、或者Si和Cr中的至少一種元素以及Mn，更優選含有全部三種元素。Si和Cr中的一 種以上的元素的合計含量優選為大於或等於0. 01質量％而小於或等於6. 0質量％。如果 不足0. 01質量％，則難以充分提高強度或耐氧化性；如果超過6. 0質量％，則易於使導電性或導熱性降低。此外，作為添加元素，可以含有合計為大於或等於0. 001質量％而小於或等於2. 0 質量％的選自Mg、Al及Ti中的一種以上的元素。這些元素起到上述Mn、Si、Cr的有效的 增強元素的作用。具體地說，通過含有Mg、Al、Ti，可以抑制熔融時Mn、Si、Cr的氧化，充分 發揮通過含有Mn、Si、Cr而造成的強度提高效果、耐氧化性提高效果。另外，通過含有Mg、 Al、Ti，可以提高鎳合金的加工性(壓延或拉絲等塑性加工性)，引線的製造性優異。如果 不足0. 001質量％，則難以充分獲得上述效果；如果超過2. 0質量％，則易於使導電性或導 熱性降低。更優選的合計含量為大於或等於0.003質量％而小於或等於1.5質量％。構成本發明引線和本發明金屬線的鎳合金含有上述添加元素，剩餘部分由Ni以 及不可避免的雜質構成。由於Ni的含量為90質量％以上，如上所述，耐氧化性優異、難以 形成氧化覆膜，所以易於施加焊料，而且導熱性也優異。[機械特性]如上所述，本發明引線和本發明金屬線的強度高，具體地說，拉伸強度滿足450MPa 以上。另外，本發明引線和本發明金屬線不僅強度高而且韌性優異，具體地說，伸長率為 20%以上。儘管根據組成或拉絲加工條件、熱處理條件等有所不同，但是作為本發明引線 和本發明金屬線的一種方案，可以為滿足拉伸強度為500MPa以上、伸長率為40%以上的線 材。[耐氧化性]如上所述，本發明引線和本發明金屬線的耐氧化性優異。具體地說，將由上述特定 組成構成的引線或金屬線在大氣中於900°C下加熱72小時後，在該加熱後的引線或金屬線 的表面上所形成的氧化覆膜的厚度為100 μ m以下。「於900°C下加熱72小時」的條件為非 常嚴格的條件，因為該條件比通過上述焊接時的熱或玻璃熔融時的熱等施加給引線的熱條 件的溫度高並且加熱時間長。即使在這樣嚴格的條件下進行加熱，氧化覆膜的厚度也薄的 話，就可以評價為耐氧化性優異。因此，在本發明中，作為耐氧化性的評價指標，採用「在大 氣中於900°C下加熱72小時」這樣的條件。如上所述，在含有Si及Cr中的至少一種元素 作為添加元素的情況下，由於耐氧化性優異，所以，作為本發明引線的一種方案，可以形成 為在大氣中於900°C下加熱72小時後的氧化覆膜厚度為60 μ m以下的線材。另外，對於附 著有焊料等的線材，在除去焊料後，在上述條件下進行加熱以測定氧化覆膜即可。[導電性、導熱性]如上所述，本發明引線或本發明金屬線的導電性、導熱性優異。儘管隨組成等而有 所不同，但是本發明引線或本發明金屬線可以形成為滿足比電阻為0. 2μ Ωπι以下、導熱率 為45W/m · K以上的線材。[製造方法]本發明引線或本發明金屬線(例如)可以通過熔融一鑄造一熱軋一冷拉絲及熱處 理而得到。更具體地說，在真空中製作成分已被調節的鎳合金的熔融物，將該熔融物精煉以 調整C的含量，或除去、減少雜質或內含物，或調節溫度。對熔融物進行所謂真空鑄造的鑄 造，得到鑄塊。對該鑄塊實施熱軋，得到壓延線材。對該壓延線材反覆進行冷拉絲和熱處 理，可以得到本發明引線或本發明金屬線。也可以進行最終熱處理(軟化處理)，在該情況 下，在氫氣氣氛下或在氮氣氣氛下，在700 1000°C、特別是在800 900°C左右進行。另外，通過製作長條狀本發明金屬線、並且適當地切成規定的長度以製作本發明引線時，生產 性優異。[引線部件]本發明引線部件具備上述本發明引線以及通過焊接而接合在該引線一端的內部 引線。如上所述，本發明引線在焊接時表面張力降低等從而潤溼性優異，所以與上述內部引 線牢固地接合。因而，本發明引線部件的焊接強度高。內部引線可以列舉由科瓦鐵鎳鈷合 金這樣的!^e-Ni-Co合金形成的線材、杜美絲線、由Mo或W構成的線材等。[電極部件]本發明電極部件具備本發明引線部件(其具有上述本發明引線)、接合在上述內 部引線外周的玻璃部、以及接合在上述內部引線另一端的電極。如上所述，本發明引線部件 中，本發明引線與上述內部引線的焊接部分的強度高，而且上述本發明引線的C含量低，因 此，本發明引線部件難以由於將玻璃珠熔合在內部引線上以形成玻璃部時等的加熱而生成 含有碳的氣體。因此，該電極部件的焊接強度高、並且在玻璃部中基本上不存在氣泡。玻璃 部以及後述的玻璃管可以列舉由稱為硼矽酸玻璃或矽鋁酸鹽玻璃的硬質玻璃、稱為鹼石灰 玻璃的軟質玻璃構成的那些玻璃。除了純Ni以外，電極還可以列舉由專利文獻1、2等所記 載的鎳合金、Fe、i^e合金、W、Mo等構成的、並且為有底筒狀的杯狀或柱狀的電極。[冷陰極螢光燈]本發明冷陰極螢光燈具備填充有封入氣體的玻璃管、在該玻璃管的內壁上形成 的螢光體層、以及上述電極部件。上述電極部件的電極插入上述玻璃管內的端部，上述電極 經由上述玻璃部而固定在該玻璃管上。如上所述，本發明冷陰極螢光燈具備焊接強度高、與 焊料的潤溼性優異、且強度高的本發明引線。因而，本發明冷陰極螢光燈中，即使上述玻璃 管或電極為大直徑、或者玻璃管為長條狀，該引線也不易斷線、或焊接部分及焊料部分不易 分離，期待可以長期使用。另外，通過具備導電性或導熱性優異的本發明引線，即使在大電 流流過的情況下，本發明冷陰極螢光燈也不易產生伴隨著引線發熱的不良情況，由此也可 期待能夠長期使用。螢光體層(例如)可以列舉由滷磷酸鹽螢光體構成的那些。封入氣體 (例如)可以列舉稀有氣體和水銀、或者水銀。在玻璃管內至少配置一個電極，並通過將上 述玻璃部與玻璃管的端部熔融而成為密封狀態。作為代表性例子，可以列舉在圓筒狀玻璃 管內的兩端分別設置電極的方案，即，具有一對電極的方案。以下進一步對本發明的實施方案進行說明。假定將外部引線用於冷陰極螢光燈，製作多個由鎳合金構成的線材，評價各線材 的特性。如下製作試樣No. 1 11。使用通常的真空熔煉爐，製作表1所示組成(單位為質 量％)的鎳合金的熔融物，適當地調整熔融物的溫度並通過真空鑄造得到鑄塊。熔融物的 原料中使用了市售的純M (99. 0質量％以上的Ni)、各添加元素的顆粒。為了降低、除去雜 質等，進行熔融物的精煉，通過調整該精煉的條件使C的含量變化。對所得到的鑄塊實施熱 軋，得到線徑為5. 5mm ρ的壓延線材。對該壓延線材組合實施冷拉絲及熱處理，對所得到的 線材實施最終熱處理(軟化處理，溫度800°C、氮氣氛圍)，得到線徑為0.6mmp的軟材。將 各軟材切成合適的長度作為試樣No. 1 11。用ICP發光分光分析裝置測定所得到的各試 樣的組成，結果與表1所示的組成相同，剩餘部分為Ni以及不可避免的雜質。試樣No. 1 11的Ni均為90質量％以上。除了上述ICP發光分光分析法之外，還可以通過原子吸收分 光光度法等進行組成的分析。另外，通過高頻燃燒紅外線吸收法測定所得到的各試樣的碳 量。表1示出其結果。試樣No. 100為市售的Mn-Ni合金線材，試樣No. 102為市售的杜美絲線材(Cu覆 層以表1所示組成的芯材+Cu覆層作為100%，則Cu覆層為22. 5質量％ )。另外，試樣 No. 101為添加元素少、且沒有進行用於降低C含量的精煉的試樣。試樣No. 103為添加元素 多、並且與上述試樣No. 1 11同樣製作的試樣。試樣No. 100 103的線徑都為0. 6讓識。[表 1]
權利要求
1.一種引線，其用於向冷陰極螢光燈的電極供電，其特徵在於，該引線由鎳合金構成，其中所述鎳合金含有大於或等於0. 0001質量％而小於或等於 0. 03質量％的C、合計為大於或等於1.0質量％而小於或等於9.0質量％的選自Mn、Si和 Cr中的一種以上的元素，剩餘部分由Ni以及不可避免的雜質構成。
2.權利要求1所述的引線，其特徵在於，還含有合計為大於或等於0. 001質量％而小於或等於2. 0質量％的選自Mg、Al和Ti 中的一種以上的元素。
3.權利要求1或2所述的引線，其特徵在於，所述引線的拉伸強度為450MPa以上，伸長率為20%以上。
4.權利要求1 3中任意一項所述的引線，其特徵在於，將所述弓丨線在大氣中於900°C下加熱72小時後，在該加熱後的引線的表面上所形成的 氧化覆膜的厚度為100 μ m以下。
5.—種引線部件，其特徵在於，具有權利要求1 4中任意一項所述的引線、以及通過焊接而接合在所述弓丨線一端的內部引線。
6.一種電極部件，其特徵在於，具有權利要求5所述的引線部件，接合在所述內部引線外周的玻璃部，以及接合在所述內部引線另一端的電極。
7.一種冷陰極螢光燈，其特徵在於，具有填充有封入氣體的玻璃管，在所述玻璃管的內壁形成的螢光體層，以及權利要求6所述的電極部件；所述電極部件的電極插入到所述玻璃管內的端部，並且所述電極經由所述玻璃部而固 定在所述玻璃管上。
8.一種金屬線，其特徵在於，由鎳合金構成，該鎳合金含有大於或等於0.0001質量％ 而小於或等於0. 03質量％的C、合計為大於或等於1. 0質量％而小於或等於9. 0質量％的 選自Mn、Si和Cr中的一種以上的元素，剩餘部分由Ni以及不可避免的雜質構成。
全文摘要
本發明提供一種引線，該引線用於向冷陰極螢光燈的電極供電，該引線由鎳合金構成，其中所述鎳合金含有大於或等於0.0001質量％而小於或等於0.03質量％的C、合計為大於或等於1.0質量％而小於或等於9.0質量％的選自Mn、Si及Cr中的一種以上的元素，剩餘部分由Ni以及不可避免的雜質組成。通過控制C的含量並且含有特定範圍內的特定元素，可提高線材自身的強度、焊接部分的強度、與焊料的潤溼性，並且導電性、導熱性優異；本發明還提供具備該引線的引線部件、電極部件、冷陰極螢光燈、適合於上述引線的金屬線。
文檔編號H01J61/36GK102089850SQ201080002081
公開日2011年6月8日 申請日期2010年4月2日 優先權日2009年4月13日
發明者中井由弘, 丹治亮, 山崎和郎, 西川太一郎 申請人:住友電氣工業株式會社, 住電精密導體有限公司