专利名称：引线的制作方法
技术领域：
本发明涉及用作向冷阴极荧光灯的电极供电的电力供给线的引线、具备该引线的 引线部件、电极部件、冷阴极荧光灯、以及适合上述引线的金属线。特别是，涉及强度高并且 焊接强度及耐氧化性、导电性优异的引线。
背景技术：
作为图像扫描仪的原稿照射用光源、个人电脑的液晶监视器、液晶电视等液晶显 示装置(液晶显示器)的背光用光源等各种光源，利用了冷阴极荧光灯。如
图1所示，代表 性的冷阴极荧光灯10在内壁面上具有荧光体层11，并且具有封入有稀有气体和水银的玻 璃管12、配置在玻璃管12内的一对电极13、与电极13接合并用于向电极13供电的引线部 14。也有无水银冷阴极荧光灯，其中在玻璃管12中仅封入有稀有气体。引线部14具备一端接合有电极13的内部引线14i ；以及接合在内部引线14i 的另一端并且主要配置在玻璃管12外的外部引线14ο。由于内部引线14i焊接在玻璃部 15 (玻璃部15用于将玻璃管12的端部封闭，同时将电极13固定于玻璃管12内)上，所以 对于内部引线14i的构成材料，利用了其热膨胀系数被调节为与玻璃的热膨胀系数相同程 度的材料，例如，科瓦铁镍钴合金(KOV)等。对于外部引线14o (例如，在由58% Ni-42% Fe 合金构成的芯材的外周包覆有铜(芯材的20质量％左右)的线材(参见专利文献1、2)) 而言，代表性的是，利用了杜美丝线等。在外部引线14ο的外周涂抹焊料20，连接图中未示 出的端子，经由该端子及引线部14向电极13供电。发明_既述发明要解决的问题近年，人们期望液晶显示器等的大型化、并降低电力消耗，为了响应该要求，人们 正在研究使冷阴极荧光灯的玻璃管做成长条、或者为了减少搭载在一个液晶显示器等上的 冷阴极荧光灯的根数而使玻璃管或电极的直径增大。由于上述长条化、大直径化，冷阴极荧 光灯的重量趋于增加。由于这样的重量增加，施加在引线部、特别是外部引线上的负荷或振 动变大，所以，人们期望外部引线具有高强度。特别是，外部引线由于受到与内部引线焊接 时的热、或将玻璃部焊接于内部引线上时的热、将玻璃管封闭时的热等，存在着强度降低的 倾向。因而，人们期望开发这样的外部引线，该外部引线即使在受到这样的热过程的情况下 也具有高强度。而且，由于上述重量的增加，施加到引线部上的荷重或振动等变大，因此，如果外 部引线与内部引线的焊接部分的强度(焊接强度)降低，则存在着焊接部分破损、两者分离 的可能。因而，考虑到长条化、大直径化，人们期望引线部的焊接强度比目前更高。另外，由于上述重量的增加，施加到引线部上的负荷或振动等变大，因此，当与外 部引线的焊料的润湿性低的话，引线部与端子可能会分离。因而，考虑到长条化、大直径化， 人们期望引线部与外部引线的焊料的润湿性比目前更高。另外，通过减少搭载在液晶显示器等上的冷阴极荧光灯的根数，可以降低成本。但减少了，为了维持规定的亮度，就要增大流过每根冷阴极荧光灯的电流，所以， 对于引线，人们期望具有可以耐受大电流的导电性或导热性。因此，本发明的主要目的在于提供一种强度高、焊接强度高、与焊料的润湿性优 异、并且导电性和导热性高的引线。另外，本发明的其他目的在于提供具备上述引线的引线 部件、具备该引线部件的电极部件、具备该电极部件的冷阴极荧光灯、以及适合上述引线的
金属线。解决问题的手段本发明人在开发强度高、焊接部分的强度高、与焊料的润湿性优异的引线时，研究 了各种组成。结果发现通过将镍(Ni)作为母材、并且以特定的范围添加特定的元素，可以 得到高强度的线材。而且发现含有上述特定元素的镍合金由于耐氧化性优异，所以难以形 成氧化覆膜、或氧化覆膜少，结果与焊料的润湿性提高。另外发现含有上述特定元素的镍 合金由于材料的固有电阻不会变得过大，所以即使在导电性优异、大电流流过的情况下，引 线的发热也较少，可以抑制伴随发热的冷阴极荧光灯的电极附近的不良情况。而且发现通 过将碳(C)控制在特定的范围内，焊接时引线的表面张力降低等，使得润湿性提高，结果， 可以与内部引线牢固地焊接，并且可以提高焊接强度。本发明基于这些发现。本发明的引线是用于向冷阴极荧光灯的电极供电的线材，该引线由镍合金构成， 其中所述镍合金含有大于或等于0. 0001质量％而小于或等于0. 03质量％的C、合计为大于 或等于1. 0质量％而小于或等于9. 0质量％的选自MruSi及Cr中的一种以上的元素，剩余 部分由Ni以及不可避免的杂质组成。另外，本发明的金属线由这样的镍合金构成，该镍合 金含有大于或等于0. 0001质量％而小于或等于0. 03质量％的C、合计为大于或等于1. 0质 量％而小于或等于9.0质量％的选自Mn、Si及Cr中的一种以上的元素，剩余部分由Ni以 及不可避免的杂质组成，本发明的金属线可以适当地用于本发明所述引线的原料。具备上述构成的本发明引线、以及本发明金属线，由含有特定范围的特定元素的 镍合金构成，由此，通过上述元素的固溶强化，可以具有高的强度。因此，本发明引线或由本 发明金属线构成的引线，即使因焊接时的热或玻璃熔融时的热等而被软化，也可以维持高 的强度。另外，本发明引线以及本发明金属线由以镍为主体、含有特定元素的镍合金构成， 因此耐氧化性优异，从而减少了氧化覆膜的形成，与焊料的润湿性优异。而且，本发明引线 和本发明金属线含有较少的C，从而在焊接时，使熔融池的溶解氧增加以降低引线的表面张 力，并提高润湿性，由此可以牢固地焊接。因此，本发明引线或由本发明金属线构成的引线 与内部引线的焊接部分具有高强度。另外，本发明引线或由本发明金属线构成的引线通过 以镍作为构成材料的主体，可以起到以下效果⑴由于导电性优异，所以可以合适地用作 供电线；(2)由于导热性优异，所以即使在流过大电流的情况下也可以降低电极附近的发 热，并且可以防止随温度上升冷阴极荧光灯的亮度降低或电极周边的元件发生热劣化等。 而且，本发明引线，如上所述，机械特性或与焊料的润湿性、焊接时的润湿性、电特性等各种 特性均优异，这些特性的最低水平高。利用这样的本发明引线或本发明金属线，即使特性存 在一些偏差，也可以稳定地制造充分具有良好特性的冷阴极荧光灯或其构成品。因而，为了 提高冷阴极荧光灯或其构成品的生产性，即使在制造工序(焊接、玻璃熔融、焊料添加等) 自动化的情况下，也可以期待制得可靠度高的制品。发明效果
本发明引线的强度高且导电性高、与焊料的润湿性优异，并且焊接部分的强度高。附图简要说明[图1]图1是示出冷阴极荧光灯的概略构成的剖面图。 具体实施方案下面更详细地说明本发明。另外，附图的尺寸比率不一定和说明的一致。[引线、金属线](组成)构成本发明引线和本发明金属线的镍合金的特征之一在于C(碳)的含量较少，C 为大于或等于0. 0001质量％而小于或等于0. 03质量％。因为市售的纯Ni (99质量％以上 为Ni)中C的含量多为0. 10质量％以上，所以，如果直接使用市售的纯Ni作为原料，则得 到C的含量超过0. 03质量％的镍合金。而且，如果镍合金中C的含量超过0. 03质量％的 话，虽然由于C增多而强度提高，但是焊接时的润湿性低、且焊接部分的强度低。上述润湿 性变低的原因据认为是当C的含量变多时，在焊接时，易于与焊接池中的溶解氧结合而生 成CO(—氧化碳)或碳酸气这些含碳气体，由于产生了该气体，上述溶解氧的量变少，由此 引线的表面张力变高。另外，在外部引线中，当在玻璃熔融等情况下，与内部引线的接合部 分的附近有时会被玻璃覆盖。当在玻璃熔融时等情况下产生上述含碳气体的话，在冷阴极 荧光灯的玻璃部分的端部(引线部的附近)的内部有可能形成上述气体的气泡。上述气泡 在上述密封后的玻璃部分的端部成为裂缝的起点，裂缝扩展，由此被封入在玻璃管内的稀 有气体等气体沿裂缝向玻璃管外部泄漏，从而可能成为冷阴极荧光灯的寿命缩短的原因。 因而，在本发明中，C的含量的上限设置为0. 03质量％。另一方面据认为，当C的含量过少 时，焊接时环境中的氧被摄取到镍合金中、并析出该氧与镍合金中的添加元素等形成的氧 化物，因此使焊接部分的强度降低。因而，本发明中，将C的含量的下限设为0. 0001质量％。 C的更优选的含量为大于或等于0. 005质量％而小于或等于0. 01质量％。为了将C的含量 设于上述范围，可以列举以下方法利用C的含量少的材料作为原料、或者通过精炼以进行 调整(降低)。构成本发明引线和本发明金属线的镍合金的特征之一在于，作为添加元素的选自 MruSi及Cr中的一种以上的元素的含量合计为大于或等于1. 0质量％而小于或等于9. 0质 量％。更优选的合计含量为大于或等于2.0质量％而小于或等于5.0质量％。添加元素的 含量可以通过调整作为原料而添加的元素的量以设置在上述范围内。通过含有Mn，起到以下作用(1)可以提高耐氧化性及强度；(2)当在玻璃熔融等 时使用燃烧器的情况下，可以降低因燃烧气体中的硫成分引起的材料脆化。Mn的优选含量 为大于或等于0. 01质量％而小于或等于4. 0质量％。如果不足0. 01质量％，则难以充分 提高强度或耐氧化性；如果超过4. 0质量％，则易于使导电性或导热性降低。通过含有Si或Cr可以提高强度。特别是，如果含有Si和Cr中的一种以上的元 素，则与只含有Mn的情况相比，耐氧化性倾于优异。因而，优选含有Si及Cr中的至少一种 元素、或者Si和Cr中的至少一种元素以及Mn，更优选含有全部三种元素。Si和Cr中的一 种以上的元素的合计含量优选为大于或等于0. 01质量％而小于或等于6. 0质量％。如果 不足0. 01质量％，则难以充分提高强度或耐氧化性；如果超过6. 0质量％，则易于使导电性或导热性降低。此外，作为添加元素，可以含有合计为大于或等于0. 001质量％而小于或等于2. 0 质量％的选自Mg、Al及Ti中的一种以上的元素。这些元素起到上述Mn、Si、Cr的有效的 增强元素的作用。具体地说，通过含有Mg、Al、Ti，可以抑制熔融时Mn、Si、Cr的氧化，充分 发挥通过含有Mn、Si、Cr而造成的强度提高效果、耐氧化性提高效果。另外，通过含有Mg、 Al、Ti，可以提高镍合金的加工性(压延或拉丝等塑性加工性)，引线的制造性优异。如果 不足0. 001质量％，则难以充分获得上述效果；如果超过2. 0质量％，则易于使导电性或导 热性降低。更优选的合计含量为大于或等于0.003质量％而小于或等于1.5质量％。构成本发明引线和本发明金属线的镍合金含有上述添加元素，剩余部分由Ni以 及不可避免的杂质构成。由于Ni的含量为90质量％以上，如上所述，耐氧化性优异、难以 形成氧化覆膜，所以易于施加焊料，而且导热性也优异。[机械特性]如上所述，本发明引线和本发明金属线的强度高，具体地说，拉伸强度满足450MPa 以上。另外，本发明引线和本发明金属线不仅强度高而且韧性优异，具体地说，伸长率为 20%以上。尽管根据组成或拉丝加工条件、热处理条件等有所不同，但是作为本发明引线 和本发明金属线的一种方案，可以为满足拉伸强度为500MPa以上、伸长率为40%以上的线 材。[耐氧化性]如上所述，本发明引线和本发明金属线的耐氧化性优异。具体地说，将由上述特定 组成构成的引线或金属线在大气中于900°C下加热72小时后，在该加热后的引线或金属线 的表面上所形成的氧化覆膜的厚度为100 μ m以下。“于900°C下加热72小时”的条件为非 常严格的条件，因为该条件比通过上述焊接时的热或玻璃熔融时的热等施加给引线的热条 件的温度高并且加热时间长。即使在这样严格的条件下进行加热，氧化覆膜的厚度也薄的 话，就可以评价为耐氧化性优异。因此，在本发明中，作为耐氧化性的评价指标，采用“在大 气中于900°C下加热72小时”这样的条件。如上所述，在含有Si及Cr中的至少一种元素 作为添加元素的情况下，由于耐氧化性优异，所以，作为本发明引线的一种方案，可以形成 为在大气中于900°C下加热72小时后的氧化覆膜厚度为60 μ m以下的线材。另外，对于附 着有焊料等的线材，在除去焊料后，在上述条件下进行加热以测定氧化覆膜即可。[导电性、导热性]如上所述，本发明引线或本发明金属线的导电性、导热性优异。尽管随组成等而有 所不同，但是本发明引线或本发明金属线可以形成为满足比电阻为0. 2μ Ωπι以下、导热率 为45W/m · K以上的线材。[制造方法]本发明引线或本发明金属线(例如)可以通过熔融一铸造一热轧一冷拉丝及热处 理而得到。更具体地说，在真空中制作成分已被调节的镍合金的熔融物，将该熔融物精炼以 调整C的含量，或除去、减少杂质或内含物，或调节温度。对熔融物进行所谓真空铸造的铸 造，得到铸块。对该铸块实施热轧，得到压延线材。对该压延线材反复进行冷拉丝和热处 理，可以得到本发明引线或本发明金属线。也可以进行最终热处理(软化处理)，在该情况 下，在氢气气氛下或在氮气气氛下，在700 1000°C、特别是在800 900°C左右进行。另外，通过制作长条状本发明金属线、并且适当地切成规定的长度以制作本发明引线时，生产 性优异。[引线部件]本发明引线部件具备上述本发明引线以及通过焊接而接合在该引线一端的内部 引线。如上所述，本发明引线在焊接时表面张力降低等从而润湿性优异，所以与上述内部引 线牢固地接合。因而，本发明引线部件的焊接强度高。内部引线可以列举由科瓦铁镍钴合 金这样的!^e-Ni-Co合金形成的线材、杜美丝线、由Mo或W构成的线材等。[电极部件]本发明电极部件具备本发明引线部件(其具有上述本发明引线)、接合在上述内 部引线外周的玻璃部、以及接合在上述内部引线另一端的电极。如上所述，本发明引线部件 中，本发明引线与上述内部引线的焊接部分的强度高，而且上述本发明引线的C含量低，因 此，本发明引线部件难以由于将玻璃珠熔合在内部引线上以形成玻璃部时等的加热而生成 含有碳的气体。因此，该电极部件的焊接强度高、并且在玻璃部中基本上不存在气泡。玻璃 部以及后述的玻璃管可以列举由称为硼硅酸玻璃或硅铝酸盐玻璃的硬质玻璃、称为碱石灰 玻璃的软质玻璃构成的那些玻璃。除了纯Ni以外，电极还可以列举由专利文献1、2等所记 载的镍合金、Fe、i^e合金、W、Mo等构成的、并且为有底筒状的杯状或柱状的电极。[冷阴极荧光灯]本发明冷阴极荧光灯具备填充有封入气体的玻璃管、在该玻璃管的内壁上形成 的荧光体层、以及上述电极部件。上述电极部件的电极插入上述玻璃管内的端部，上述电极 经由上述玻璃部而固定在该玻璃管上。如上所述，本发明冷阴极荧光灯具备焊接强度高、与 焊料的润湿性优异、且强度高的本发明引线。因而，本发明冷阴极荧光灯中，即使上述玻璃 管或电极为大直径、或者玻璃管为长条状，该引线也不易断线、或焊接部分及焊料部分不易 分离，期待可以长期使用。另外，通过具备导电性或导热性优异的本发明引线，即使在大电 流流过的情况下，本发明冷阴极荧光灯也不易产生伴随着引线发热的不良情况，由此也可 期待能够长期使用。荧光体层(例如)可以列举由卤磷酸盐荧光体构成的那些。封入气体 (例如)可以列举稀有气体和水银、或者水银。在玻璃管内至少配置一个电极，并通过将上 述玻璃部与玻璃管的端部熔融而成为密封状态。作为代表性例子，可以列举在圆筒状玻璃 管内的两端分别设置电极的方案，即，具有一对电极的方案。以下进一步对本发明的实施方案进行说明。假定将外部引线用于冷阴极荧光灯，制作多个由镍合金构成的线材，评价各线材 的特性。如下制作试样No. 1 11。使用通常的真空熔炼炉，制作表1所示组成(单位为质 量％)的镍合金的熔融物，适当地调整熔融物的温度并通过真空铸造得到铸块。熔融物的 原料中使用了市售的纯M (99. 0质量％以上的Ni)、各添加元素的颗粒。为了降低、除去杂 质等，进行熔融物的精炼，通过调整该精炼的条件使C的含量变化。对所得到的铸块实施热 轧，得到线径为5. 5mm ρ的压延线材。对该压延线材组合实施冷拉丝及热处理，对所得到的 线材实施最终热处理(软化处理，温度800°C、氮气氛围)，得到线径为0.6mmp的软材。将 各软材切成合适的长度作为试样No. 1 11。用ICP发光分光分析装置测定所得到的各试 样的组成，结果与表1所示的组成相同，剩余部分为Ni以及不可避免的杂质。试样No. 1 11的Ni均为90质量％以上。除了上述ICP发光分光分析法之外，还可以通过原子吸收分 光光度法等进行组成的分析。另外，通过高频燃烧红外线吸收法测定所得到的各试样的碳 量。表1示出其结果。试样No. 100为市售的Mn-Ni合金线材，试样No. 102为市售的杜美丝线材(Cu覆 层以表1所示组成的芯材+Cu覆层作为100%，则Cu覆层为22. 5质量％ )。另外，试样 No. 101为添加元素少、且没有进行用于降低C含量的精炼的试样。试样No. 103为添加元素 多、并且与上述试样No. 1 11同样制作的试样。试样No. 100 103的线径都为0. 6讓识。[表 1]
权利要求
1.一种引线，其用于向冷阴极荧光灯的电极供电，其特征在于，该引线由镍合金构成，其中所述镍合金含有大于或等于0. 0001质量％而小于或等于 0. 03质量％的C、合计为大于或等于1.0质量％而小于或等于9.0质量％的选自Mn、Si和 Cr中的一种以上的元素，剩余部分由Ni以及不可避免的杂质构成。
2.权利要求1所述的引线，其特征在于，还含有合计为大于或等于0. 001质量％而小于或等于2. 0质量％的选自Mg、Al和Ti 中的一种以上的元素。
3.权利要求1或2所述的引线，其特征在于，所述引线的拉伸强度为450MPa以上，伸长率为20%以上。
4.权利要求1 3中任意一项所述的引线，其特征在于，将所述弓丨线在大气中于900°C下加热72小时后，在该加热后的引线的表面上所形成的 氧化覆膜的厚度为100 μ m以下。
5.—种引线部件，其特征在于，具有权利要求1 4中任意一项所述的引线、以及通过焊接而接合在所述弓丨线一端的内部引线。
6.一种电极部件，其特征在于，具有权利要求5所述的引线部件，接合在所述内部引线外周的玻璃部，以及接合在所述内部引线另一端的电极。
7.一种冷阴极荧光灯，其特征在于，具有填充有封入气体的玻璃管，在所述玻璃管的内壁形成的荧光体层，以及权利要求6所述的电极部件；所述电极部件的电极插入到所述玻璃管内的端部，并且所述电极经由所述玻璃部而固 定在所述玻璃管上。
8.一种金属线，其特征在于，由镍合金构成，该镍合金含有大于或等于0.0001质量％ 而小于或等于0. 03质量％的C、合计为大于或等于1. 0质量％而小于或等于9. 0质量％的 选自Mn、Si和Cr中的一种以上的元素，剩余部分由Ni以及不可避免的杂质构成。
全文摘要
本发明提供一种引线，该引线用于向冷阴极荧光灯的电极供电，该引线由镍合金构成，其中所述镍合金含有大于或等于0.0001质量％而小于或等于0.03质量％的C、合计为大于或等于1.0质量％而小于或等于9.0质量％的选自Mn、Si及Cr中的一种以上的元素，剩余部分由Ni以及不可避免的杂质组成。通过控制C的含量并且含有特定范围内的特定元素，可提高线材自身的强度、焊接部分的强度、与焊料的润湿性，并且导电性、导热性优异；本发明还提供具备该引线的引线部件、电极部件、冷阴极荧光灯、适合于上述引线的金属线。
文档编号H01J61/36GK102089850SQ201080002081
公开日2011年6月8日 申请日期2010年4月2日 优先权日2009年4月13日
发明者中井由弘, 丹治亮, 山崎和郎, 西川太一郎 申请人:住友电气工业株式会社, 住电精密导体有限公司