專利名稱：引線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用作向冷陰極熒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、冷陰極熒光燈、以及適合上述引線的金屬線。特別是，涉及強度高并且 焊接強度及耐氧化性、導電性優(yōu)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(jiān)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，利用了冷陰極熒光燈。如

圖1所示，代表 性的冷陰極熒光燈10在內壁面上具有熒光體層11，并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接合并用于向電極13供電的引線部 14。也有無水銀冷陰極熒光燈，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 的另一端并且主要配置在玻璃管12外的外部引線14ο。由于內部引線14i焊接在玻璃部 15 (玻璃部15用于將玻璃管12的端部封閉，同時將電極13固定于玻璃管12內)上，所以 對于內部引線14i的構成材料，利用了其熱膨脹系數(shù)被調節(jié)為與玻璃的熱膨脹系數(shù)相同程 度的材料，例如，科瓦鐵鎳鈷合金(KOV)等。對于外部引線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的外周涂抹焊料20，連接圖中未示 出的端子，經(jīng)由該端子及引線部14向電極13供電。發(fā)明_既述發(fā)明要解決的問題近年，人們期望液晶顯示器等的大型化、并降低電力消耗，為了響應該要求，人們 正在研究使冷陰極熒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 冷陰極熒光燈的根數(shù)而使玻璃管或電極的直徑增大。由于上述長條化、大直徑化，冷陰極熒 光燈的重量趨于增加。由于這樣的重量增加，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，外部引線由于受到與內部引線焊接 時的熱、或將玻璃部焊接于內部引線上時的熱、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(fā)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，由于上述重量的增加，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，由于上述重量的增加，施加到引線部上的負荷或振動等變大，因此，當與外 部引線的焊料的潤濕性低的話，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濕性比目前更高。另外，通過減少搭載在液晶顯示器等上的冷陰極熒光燈的根數(shù)，可以降低成本。但減少了，為了維持規(guī)定的亮度，就要增大流過每根冷陰極熒光燈的電流，所以， 對于引線，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(fā)明的主要目的在于提供一種強度高、焊接強度高、與焊料的潤濕性優(yōu) 異、并且導電性和導熱性高的引線。另外，本發(fā)明的其他目的在于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熒光燈、以及適合上述引線的
金屬線。解決問題的手段本發(fā)明人在開發(fā)強度高、焊接部分的強度高、與焊料的潤濕性優(yōu)異的引線時，研究 了各種組成。結果發(fā)現(xiàn)通過將鎳(Ni)作為母材、并且以特定的范圍添加特定的元素，可以 得到高強度的線材。而且發(fā)現(xiàn)含有上述特定元素的鎳合金由于耐氧化性優(yōu)異，所以難以形 成氧化覆膜、或氧化覆膜少，結果與焊料的潤濕性提高。另外發(fā)現(xiàn)含有上述特定元素的鎳 合金由于材料的固有電阻不會變得過大，所以即使在導電性優(yōu)異、大電流流過的情況下，引 線的發(fā)熱也較少，可以抑制伴隨發(fā)熱的冷陰極熒光燈的電極附近的不良情況。而且發(fā)現(xiàn)通 過將碳(C)控制在特定的范圍內，焊接時引線的表面張力降低等，使得潤濕性提高，結果， 可以與內部引線牢固地焊接，并且可以提高焊接強度。本發(fā)明基于這些發(fā)現(xiàn)。本發(fā)明的引線是用于向冷陰極熒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于或等于0. 0001質量％而小于或等于0. 03質量％的C、合計為大于 或等于1. 0質量％而小于或等于9. 0質量％的選自MruSi及Cr中的一種以上的元素，剩余 部分由Ni以及不可避免的雜質組成。另外，本發(fā)明的金屬線由這樣的鎳合金構成，該鎳合 金含有大于或等于0. 0001質量％而小于或等于0. 03質量％的C、合計為大于或等于1. 0質 量％而小于或等于9.0質量％的選自Mn、Si及Cr中的一種以上的元素，剩余部分由Ni以 及不可避免的雜質組成，本發(fā)明的金屬線可以適當?shù)赜糜诒景l(fā)明所述引線的原料。具備上述構成的本發(fā)明引線、以及本發(fā)明金屬線，由含有特定范圍的特定元素的 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(fā)明引線或由本 發(fā)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(fā)明引線以及本發(fā)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(yōu)異，從而減少了氧化覆膜的形成，與焊料的潤濕性優(yōu)異。而且，本發(fā)明引線 和本發(fā)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，并提高潤濕性，由此可以牢固地焊接。因此，本發(fā)明引線或由本發(fā)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(fā)明引線或由本發(fā)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由于導電性優(yōu)異，所以可以合適地用作 供電線；(2)由于導熱性優(yōu)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(fā) 熱，并且可以防止隨溫度上升冷陰極熒光燈的亮度降低或電極周邊的元件發(fā)生熱劣化等。 而且，本發(fā)明引線，如上所述，機械特性或與焊料的潤濕性、焊接時的潤濕性、電特性等各種 特性均優(yōu)異，這些特性的最低水平高。利用這樣的本發(fā)明引線或本發(fā)明金屬線，即使特性存 在一些偏差，也可以穩(wěn)定地制造充分具有良好特性的冷陰極熒光燈或其構成品。因而，為了 提高冷陰極熒光燈或其構成品的生產(chǎn)性，即使在制造工序(焊接、玻璃熔融、焊料添加等) 自動化的情況下，也可以期待制得可靠度高的制品。發(fā)明效果
本發(fā)明引線的強度高且導電性高、與焊料的潤濕性優(yōu)異，并且焊接部分的強度高。附圖簡要說明[圖1]圖1是示出冷陰極熒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(fā)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(fā)明引線和本發(fā)明金屬線的鎳合金的特征之一在于C(碳)的含量較少，C 為大于或等于0. 0001質量％而小于或等于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，雖然由于C增多而強度提高，但是焊接時的潤濕性低、且焊接部分的強度低。上述潤濕 性變低的原因據(jù)認為是當C的含量變多時，在焊接時，易于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，由于產(chǎn)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(chǎn)生上述含碳氣體的話，在冷陰極 熒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泄漏，從而可能成為冷陰極熒光燈的壽命縮短的原因。 因而，在本發(fā)明中，C的含量的上限設置為0. 03質量％。另一方面據(jù)認為，當C的含量過少 時，焊接時環(huán)境中的氧被攝取到鎳合金中、并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(fā)明中，將C的含量的下限設為0. 0001質量％。 C的更優(yōu)選的含量為大于或等于0. 005質量％而小于或等于0. 01質量％。為了將C的含量 設于上述范圍，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(fā)明引線和本發(fā)明金屬線的鎳合金的特征之一在于，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于或等于1. 0質量％而小于或等于9. 0質 量％。更優(yōu)選的合計含量為大于或等于2.0質量％而小于或等于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范圍內。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(yōu)選含量 為大于或等于0. 01質量％而小于或等于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％，則易于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，耐氧化性傾于優(yōu)異。因而，優(yōu)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(yōu)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(yōu)選為大于或等于0. 01質量％而小于或等于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％，則易于使導電性或導熱性降低。此外，作為添加元素，可以含有合計為大于或等于0. 001質量％而小于或等于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(fā)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)，引線的制造性優(yōu)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％，則易于使導電性或導 熱性降低。更優(yōu)選的合計含量為大于或等于0.003質量％而小于或等于1.5質量％。構成本發(fā)明引線和本發(fā)明金屬線的鎳合金含有上述添加元素，剩余部分由Ni以 及不可避免的雜質構成。由于Ni的含量為90質量％以上，如上所述，耐氧化性優(yōu)異、難以 形成氧化覆膜，所以易于施加焊料，而且導熱性也優(yōu)異。[機械特性]如上所述，本發(fā)明引線和本發(fā)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(fā)明引線和本發(fā)明金屬線不僅強度高而且韌性優(yōu)異，具體地說，伸長率為 20%以上。盡管根據(jù)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(fā)明引線 和本發(fā)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(fā)明引線和本發(fā)明金屬線的耐氧化性優(yōu)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于900°C下加熱72小時后，在該加熱后的引線或金屬線 的表面上所形成的氧化覆膜的厚度為100 μ m以下?！坝?00°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 件的溫度高并且加熱時間長。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(yōu)異。因此，在本發(fā)明中，作為耐氧化性的評價指標，采用“在大 氣中于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，由于耐氧化性優(yōu)異，所以，作為本發(fā)明引線的一種方案，可以形成 為在大氣中于900°C下加熱72小時后的氧化覆膜厚度為60 μ m以下的線材。另外，對于附 著有焊料等的線材，在除去焊料后，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(fā)明引線或本發(fā)明金屬線的導電性、導熱性優(yōu)異。盡管隨組成等而有 所不同，但是本發(fā)明引線或本發(fā)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。[制造方法]本發(fā)明引線或本發(fā)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，在真空中制作成分已被調節(jié)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(jié)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。對該壓延線材反復進行冷拉絲和熱處 理，可以得到本發(fā)明引線或本發(fā)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，通過制作長條狀本發(fā)明金屬線、并且適當?shù)厍谐梢?guī)定的長度以制作本發(fā)明引線時，生產(chǎn) 性優(yōu)異。[引線部件]本發(fā)明引線部件具備上述本發(fā)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(fā)明引線在焊接時表面張力降低等從而潤濕性優(yōu)異，所以與上述內部引 線牢固地接合。因而，本發(fā)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(fā)明電極部件具備本發(fā)明引線部件(其具有上述本發(fā)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(fā)明引線部件 中，本發(fā)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(fā)明引線的C含量低，因 此，本發(fā)明引線部件難以由于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、并且在玻璃部中基本上不存在氣泡。玻璃 部以及后述的玻璃管可以列舉由稱為硼硅酸玻璃或硅鋁酸鹽玻璃的硬質玻璃、稱為堿石灰 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、并且為有底筒狀的杯狀或柱狀的電極。[冷陰極熒光燈]本發(fā)明冷陰極熒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 的熒光體層、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(jīng)由上述玻璃部而固定在該玻璃管上。如上所述，本發(fā)明冷陰極熒光燈具備焊接強度高、與 焊料的潤濕性優(yōu)異、且強度高的本發(fā)明引線。因而，本發(fā)明冷陰極熒光燈中，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(yōu)異的本發(fā)明引線，即使在大電 流流過的情況下，本發(fā)明冷陰極熒光燈也不易產(chǎn)生伴隨著引線發(fā)熱的不良情況，由此也可 期待能夠長期使用。熒光體層(例如)可以列舉由鹵磷酸鹽熒光體構成的那些。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，并通過將上 述玻璃部與玻璃管的端部熔融而成為密封狀態(tài)。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(fā)明的實施方案進行說明。假定將外部引線用于冷陰極熒光燈，制作多個由鎳合金構成的線材，評價各線材 的特性。如下制作試樣No. 1 11。使用通常的真空熔煉爐，制作表1所示組成(單位為質 量％)的鎳合金的熔融物，適當?shù)卣{整熔融物的溫度并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(fā)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，剩余部分為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(fā)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、且沒有進行用于降低C含量的精煉的試樣。試樣No. 103為添加元素 多、并且與上述試樣No. 1 11同樣制作的試樣。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，其用于向冷陰極熒光燈的電極供電，其特征在于，該引線由鎳合金構成，其中所述鎳合金含有大于或等于0. 0001質量％而小于或等于 0. 03質量％的C、合計為大于或等于1.0質量％而小于或等于9.0質量％的選自Mn、Si和 Cr中的一種以上的元素，剩余部分由Ni以及不可避免的雜質構成。
2.權利要求1所述的引線，其特征在于，還含有合計為大于或等于0. 001質量％而小于或等于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，其特征在于，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，其特征在于，將所述弓丨線在大氣中于900°C下加熱72小時后，在該加熱后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，其特征在于，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，其特征在于，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。
7.一種冷陰極熒光燈，其特征在于，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熒光體層，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，并且所述電極經(jīng)由所述玻璃部而固 定在所述玻璃管上。
8.一種金屬線，其特征在于，由鎳合金構成，該鎳合金含有大于或等于0.0001質量％ 而小于或等于0. 03質量％的C、合計為大于或等于1. 0質量％而小于或等于9. 0質量％的 選自Mn、Si和Cr中的一種以上的元素，剩余部分由Ni以及不可避免的雜質構成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種引線，該引線用于向冷陰極熒光燈的電極供電，該引線由鎳合金構成，其中所述鎳合金含有大于或等于0.0001質量％而小于或等于0.03質量％的C、合計為大于或等于1.0質量％而小于或等于9.0質量％的選自Mn、Si及Cr中的一種以上的元素，剩余部分由Ni以及不可避免的雜質組成。通過控制C的含量并且含有特定范圍內的特定元素，可提高線材自身的強度、焊接部分的強度、與焊料的潤濕性，并且導電性、導熱性優(yōu)異；本發(fā)明還提供具備該引線的引線部件、電極部件、冷陰極熒光燈、適合于上述引線的金屬線。
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(yōu)先權日2009年4月13日
發(fā)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(yè)株式會社, 住電精密導體有限公司