电极、电极组装体及电极组装体的制造方法

专利名称：电极、电极组装体及电极组装体的制造方法
技术领域：
本发明涉及冷阴极放电管的电极及把导线牢固焊接在电极上的电 极组装体及电极组装体的制造方法。
背景技术：
现有技术中，把下述冷阴极放电管广泛用作液晶显示器的背景灯 用光源等，该冷阴极放电管在充填了惰性气体和水银蒸汽的玻璃管的 内部两端相向地配置一对电极，并在玻璃管的内壁覆盖荧光膜。把导 线的一端与配置在冷阴极放电管的玻璃管内的一对电极分别连接，把 导线的另一端从玻璃管的两端导出至外部，在一对电极间施加电压， 由此，从一方的电极放出电子，放出的电子与玻璃管内的水银原子撞 击而产生紫外线。该紫外线由玻璃管的内壁形成的荧光膜转变成可视 光线的波长。
下述专利文献1示出了一种电极组装体，该电极组装体设置了把 分离壁面(底壁)隔开的第一空间部和第二空间部，把导线嵌入第二 空间部，将导线的一端与电极的底壁固定。按照这样的结构，即使放 电管长时间点亮，具有充分的耐賊射(久Z少夕)性的电极也不会从 导线脱落，可以长期稳定地点亮放电管。
专利文献l日本特开2002-279931 (图2)
但是，在把导线嵌入电极，将导线的一端与电极的底壁固定的专 利文献1公开的电极组装体中，导线的端面仅仅与电极的底壁接合， 在形成第二空间部的轴向上突出的电极的侧壁与导线外周面之间形成 间隙，导线的端部的外周面与电极的侧壁不接合。因此存在这样的难 点，即在放电管点亮时发生的溅射的作用下，电极的底壁容易被蚀刻、 出现孔洞。
如图7所示，在激光焊接中使用的激光的能量分布，在径向上不
恒定，越是靠近激光的中央所照射的能量越强。现有的激光焊接中，
如图7所示，在电极2上形成厚的底壁5，则在导线3沿电极2的底 壁与导线3的边界的外周面3b侧不能被充分加热到构成电极2和导线 3的金属的熔点，因而导线3与电极2的焊接不充分。所以，为了把 导线3的外周面3b侧也加热到熔点，使电极2与导线3良好悍接，就 必须以大的输出功率照射激光。相反，如果沿导线3的端面3a与电极 2的边界照射大功率的激光以使导线3更宽的区域达到熔点的话，则 如图8所示，会出现激光的中心轴上的电极2与导线3的中心部高温 过热而远远超过熔点的弊端。如果对金属粉末烧结形成的导线进行激 光照射，超过构成导线的金属的熔点而加热到再结晶温度的话，被加 热的金属的结晶组织会变成网状，晶界断裂而使机械强度降低。这样， 激光的强度大的话，存在着下述二律背反的问题，即，激光强度大的 话，会因为在宽阔的区域再结晶化而降低导线3的机械强度，相反激 光强度小的话，焊接会不充分因而得不到足够的焊接强度。

发明内容
本发明的目的是提供能以足够的焊接强度和机械强度将电极与导 线焊接的电极、电极组装体及其制造方法。而且，本发明的目的是提 供实际上具有壁厚较厚的底壁的电极、电极组装体及其制造方法。
本发明的电极设有环状的侧壁4和将所述侧壁4的内面4a的一端 4b封住的底壁5。该底壁5的外面5b具有与导线3的端面3a嵌合并 固定的凹部6;从凹部6的环状的内周面6b向径向内侧和/或从凹部6 的径向的底面6a向轴向外侧突出了多个凸部7，因而，在把电极2的 底壁5与导线3焊接时，与凸部7相向的导线3的外周面3b跟凸部7 的接合部被集中加热而熔化。因此，该接合部成为构成底壁5或导线 3的金属的熔化起点，然后，向周向、轴向和径向内侧进行熔化，扩 大焊接的晕染性，同时，包围凸部7的金属或配置在凸部7周边的底 壁5或构成导线3的金属自身熔化。因此，熔化了的金属展开或移动 到底壁5与导线3的整个边界以及底壁5与导线3间形成的间隙9内， 可以把凹部6的径向的底面6a与导线3的端面3a可靠焊接。这样，
导线3的端面3a的外周面3b与底壁5的凹部6的环状的内周面6b 焊接而扩大了焊接区域，因此，能充分并可靠地进行底壁5与导线3 的焊接。换言之，把作为构成电极2的金属材料熔化，用构成电极2 的金属材料填充第二空间11中的与导线3的间隙9，这样实际上加厚 了设有底壁5的凹部6以及突起12的底壁5的厚度，因此，可以提高 电极组装体l的耐溅射性。在此情况下，把底壁5形成的足够厚并把 加热能量设定成最适合的水平，则通过熔化金属相对于导线3的外周 面3b的表面张力，在底壁5与导线3的外周面3b之间沿导线3的外 周面3b形成隆起的加强筋5d,由加强筋5d扩大了底壁5与导线3的 焊接区域，因此可以提高焊接强度。
本发明的电极組装体，设有电极2和固定在该电极2上的导线3。 电极2具有环状的侧壁4和将侧壁4的内面4a的一端4b封住并在外 面形成有凹部6的底壁5。同轴地配置在电极2的側壁4上的导线3 被嵌合并固定在电极2的凹部6内。导线3的端面3a熔敷在电极2 的凹部6的径向的底面6a，而且，导线3的外周面3b熔敷在电极2 的凹部6的环状的内周面6b，因而通过导线3的外周面3b与电极2 的内周面6b的熔敷可以扩大熔敷区域。
本发明的电极組装体的制造方法，包括准备电极2的工序，该 电极2具有环状的側壁4和将侧壁4的内壁4a的一端4b封住的底壁 5，在该底壁5的外面5b形成凹部6并在该凹部6的径向的底面6a 和/或凹部6的环状的内周面6b形成有多个凸部7;把导线3的端面 3a嵌入包括多个凸部7的凹部6内的空间11并使导线3与凹部6的 底面6a抵接的工序；通过从电极2的側壁4的另一端4c侧向内壁4a 照射的激光或把电极2作为高电位側把导线3作为低电位侧对电极2 和导线3施加高电压进行电阻焊，而把导线3的端面3a焊接在上述电 极2上的工序。
把形成在电极的凹部内的凸部作为熔化的基点进行熔化，将凹部 的径向的底面与导线的端部焊接，同时，把凹部的环状的内周面6b 与导线的外周面焊接，使得电极与导线的焊接区域较之现有技术得到
放大，可以牢固并可靠地进行电极与导线的焊接。


图l是表示本发明的第一实施例的电极组装体的截面图。
图2是图1的侧面图。
图3是第一实施例的电极组装体焊接前的分解截面图。
图4是3所示电极的侧面图。
图5是表示本发明第二实施例的电极组装体悍接前的分解截面图。
图6是表示本发明第三实施例的焊接前的分解截面图。
图7是把导线用激光焊接在设有厚底壁的电极上的现有电极组装 体的截面图。
图8是把导线用激光焊接在设有薄底壁的电极上的现有电极组装 体的截面图。
具体实施例方式
下面根据图1~图6说明本发明涉及的电极、使用该电极的电极 组装体及其制造方法的实施方式。
如图1和图2所示，本发明的电极组装体1设有电极2和固定在 电极2上的导线3。电极2具有环状的側壁4，和将侧壁4的内面4a 的一端4b封住并在外面形成凹部6的底壁5。同轴配置在电极2的侧 壁4上的导线3被固定在电极2的凹部6内。导线3的端面3a被焊接 在电极2的凹部6的径向的底面6a,而且，导线3的外周面3b焊接 在电极2的凹部6的环状的内周面6b上，因而可以通过导线3的外周 面3b与电极2的内周面6b的径向边界和周向边界的焊接来扩大焊接 区域。另外，在焊接时，如果把底壁5形成的足够厚并把加热能量设 定成最适合的水平，则可通过熔化金属相对于导线3的外周面3b的表 面张力，在底壁5与导线3的外周面3b之间形成从底壁5沿导线3 的外周面3b自环状内周面6b向轴向环状突出隆起的加强筋5d。底壁 5与导线3的轴向边界的焊接区域通过加强筋5d进一步得到扩大，可 提高焊接强度。
在图3和图4所示本发明的第一实施例的电极组装体1中，电极 2具有环状的侧壁4和将侧壁4的内面4a的一端4b封住的底壁5。底 壁5的外面5a具有与导线3的端面3a嵌合并固定的凹部6，从凹部6 的环状内周面6b向径向内侧突出了多个凸部7。多个凸部7在周向隔 开一定的角度间隔从凹部6的内周面6b向径向内侧突出。从凹部6 的环状的内周面6b向径向内侧突出多个凸部7，也可以取而代之或者 在此基础上，如图5所示那样，从凹部6的底面6a向轴向外侧突出形 成多个凸部7，该多个凸部7在凹部6的径向的底面6a上沿径向或周 向隔开一定的间隔形成。
另外如图6所示，也可以把凹部6的中心部5c处的底壁5的厚度 形成的比中心部5c的侧方处的底壁5的厚度厚，在底壁5的内面5a 上形成突起12。突起12的直径比凹部6的直径小，比导线3的直径 小。另外，与图6不同地，不在第一空间10的底壁5的内面5a上设 置突起12，而是在第二空间11的凹部6的底面6a上形成在与电极2 的中心轴A-A的同轴上具有顶点的突起12，也可以取得相同的效果。 当然，同时在底壁5的内面5a和外面5b的凹部6内设置突起12也可 以取得相同的效果。通过烧结形成的导线3通过现有的焊接方法等再 结晶的话，结晶组织变成网眼状，有可能导致晶界断裂造成导线3断 裂，但是形成了突起12的话，可以緩和热能向电极2的底壁5和导线 3的中心部的集中，使得热能在径向均匀化、能抑制中心部的再结晶 化。
为了使由激光在电极2的内面4a上产生的热能从导线3的端面 3a容易地传递到端部3b的内侧，希望把电极2的突起12的直径形成 得比凹部6的直径小。例如优选为，当电极2的侧壁4的直径为2.7mm、 电极2的侧壁4的厚度为0.2mm、电极2的凹部6的直径为0.9 ~ l.Omm 时，电极2的突起7的直径为0.4~0.6mm、未形成底壁5的凹部6和 突起12的底壁5厚度为2.0mm、底壁5的形成有凹部6和突起12的 部位的厚度为1.5mm(側壁侧)~1.8mm (中央部)，如图6所示，使 突起12的厚度按照近似于正规分布的緩慢曲线变化。在图示的电极
2b中，把突起12在导线3的端面3a的中心部3c的厚度形成得比侧 壁3b側的厚度厚。可形成越是底壁5厚的电极2的底壁5的中心部越 能阻碍激光焊接的热能的、近似于高斯(力'々，>7*》)能量分布的形 状的突起12。
在激光焊接时，可以通过形成在电极2b上的突起12抑制导线3 的端面3a的升温或延迟其升温，使导线3的一端3b的加热速度和升 温在径向均匀化。因此，即使增加激光的输出功率，把导线3的侧壁 3b侧的端面3a的温度加热到熔点以上，由于导线3的中心部3c不被 加热，因而与现有的电极组装体1相比，可以抑制从导线3的端面3a 向深处的再结晶化、金属组织的网眼状化、由晶界断裂造成的导线3 的机械强度降低，可以把导线3牢固焊接在杯形的电极2b上、防止电 极组装体1的导线3的机械强度降低。
在制造本发明的电极组装体时，首先，准备电极2和导线3。电 极2设有环状的側壁4和把侧壁4的内壁4a的一端4b封住的底壁5， 在底壁5的外面5b形成凹部6。凹部6,如图3和图4所示，在凹部 6的环状的内周面6b上形成朝凹部6的中心轴向内侧突出的多个凸部 7，如图4所示，也可以形成为在凹部6的内周面6b的整周反复形成 的S字状圆弧。在此情况下，也可以沿径向截面在凹部6的内周面6b 上反复按照一定的角度间隔设置三角形截面或四边形截面的凸部7。 不论哪种情况，优选为按照相等间隔并按照相等高度把凸部7向径向 内侧突出。在图4所示的实施例中，是按照90度的角度间隔相互隔开 地设置大致相同形状的四个凸部7，但是也可以按照120度的角度间 隔相互隔开形成三个凸部7或五个以上的凸部7。另一方法为，如图5 所示，也可以在凹部6的径向的底面6a上形成在轴向朝外侧突出的多 个凸部7。优选为按照相等间隔在凹部6的内周面6b上形成多个相同 高度相同截面的凸部7，而优选为设置成在凹部6的内周面6b的整周 上都一样。在此情况下，可以在沿轴向截面的三角形截面或四边形截 面上，把凸部7形成为沿径向截面的圆形截面或三角形截面、四边形 截面等多边形截面。
优选为，通过把镍等的低熔点金属用作金属组织的基底，在基底
中分散多个硬颗粒构架起来的烧结金属从而形成电极2。硬颗粒例如 由从铌、钼、鴒、钽及这些金属的合金构成的群中选择的一种或两种 以上的耐'减射性的金属构成。本发明的实施例中，由镍形成基底，由 铌形成的电极2的硬颗粒保持作为决定材料的镍。
大致圆柱形的导线3的直径，是可以将导线3的端面3a嵌入或压 入包含电极2的凸部7的顶点的凹部6的空间中的直径，例如为0.9mm 以下。导线3由与电极2相同或不同的金属形成，例如优选为，由比 构成杯形的电极2的金属的熔点高、膨胀系数小的金属，例如钼(Mo) 或鴒(W)形成。钼或钨，即便在电极组装体1使用过程中借助溅射 在电极2的底壁5上形成孔、导线3的端面3a露出，也可以保持电极 组装体l的高耐溅射性。钼或鵠的粉末金属由于熔点高，所以对粉末 金属加压加热进行烧结而形成导线3。本实施例中，导线3由钨形成。
可以在凹部6的径向的底面6a或凹部6的环状内周面6b中的任 一个或者也可以在径向的底面6a与内周面6b双方形成凸部7。在此 情况下进行下述两个工序中的任一个或进行下述两个工序，即，在凹 部6的内周面6b上形成沿周向隔开一定的角度间隔向电极2的径向内 侧突出的多个凸部7的工序，和在凹部6的底面6a上沿电极2的径向 和周向隔开一定的间隔形成多个凸部7的工序。另外，可以同时或单 独地，把凹部6的中心部5c处的底壁5的厚度形成得比中心部5c的 侧方处的底壁5的厚度厚，设置突起12。
然后，在由包含多个凸部7的凹部6形成的第二空间11中嵌入导 线3的端面3a并使其与凹部6的底面6a抵接。如图4所示，电极2 的凹部6形成为直径与导线3的直径相同或者比其稍大的圆形截面， 穿过电极2的凹部6的径向中心的纵向中心轴与形成第一空间10的电 极2的环状侧壁4的中心轴A-A重合。由此，在把导线3的端面3a 插入电极2的凹部6内时，可以把电极2的中心轴与导线3的端面3a 的中心轴配置在同一直线上，把电极2的底壁5的中心部5c与导线3 的端面3a的中心部3c整合在同一条直线上。
在把导线3的端面3a插入电极2的凹部6内时，考虑到制造误差 和组装误差，需要把不包含凸部7的凹部6的直径D,形成的比导线3 的直径D2大。但是，如果凹部6的直径D,形成得比导线3的端面3a 的直径D2过于大的话，在焊接的时候，电极2的凹部6与导线3之间 的间隙有时也无法被周边的熔化金属充分填充。为了使电极2的凹部 6与导线3之间的间隙9完全被周边的熔化金属填充，使凸部7的高 度为0.01~0.5mm，例如导线3的直径为0.9mm时，使凹部6的直径 为l.Omm、凸部7的高度为0.02~0.03mm。
然后， 一边把导线3向电极2的底壁5按压， 一边通过从电极2 的侧壁4的另一端4c侧向内壁4a照射激光或通过电阻焊把导线3的 端面3a与电极2焊在一起。由于从凹部6的环状内周面6b向径向内 侧或/并从凹部6的径向的底面6a向轴向外侧突出多个凸部7,因而在 把导线3与电极2的底壁5熔敷时，导线3对着凸部7的外周面3b 与凸部7的接合部集中被加热而熔化。在此情况下，在如图3和图4 所示的实施例中，把电极2的底壁5与导线3熔敷时，凸部7与导线 3的对着向径向内侧突出的凸部7的外周面3b之间的距离近。而且， 在如图5所示的实施例中，向轴向突出地形成在凹部6的底面6a上的 凸部7与导线3的端面3a最近。因此，在任一个实施例中，凸部7 都成为构成底壁5或导线3的金属的熔敷起点，然后，熔化金属向周 向、轴向以及径向内侧推进，熔敷的晕染性扩大，同时，包围凸部7 或将构成凸部7的周边与导线3的金属自身熔敷。因此，熔化金属展 开或移动到底壁5与导线3的边界整体以及底壁5与导线3之间形成 的间隙9内，如图2所示，可将凹部6的径向的底面6a与导线3的端 面3a可靠熔敷。由于导线3的端面3a的外周面3b与底壁5的凹部6 的环状的内周面6b熔敷而扩大了熔敷区域，因此可以充分并可靠地进 行底壁5与导线3的焊接。
照射激光焊接时，与图7和图8所示的情况相同，从第一空间10 向电极2的底壁5的内面5a照射激光。在此情况下，激光焊接中使用 的光纤，优选采用径向能量分布较为均匀的SI光纤。但是，即使采用
SI光纤，出射光的能量分布也是中心部尖出的高斯分布。在此，在图 3~图5所示的本发明的第一和第二实施例的电极2中，把电极2与导 线3焊接时，电极2的凸部7的顶点突出而与导线3的距离最近，因 此，电极2的凸部7成为焊接晕染的起点，激光产生的热能熔敷了构 成电极2的金属以凸部7为中心向其周向推进。因此，熔化了的金属 流到凹部6与导线3的间隙9中，将电极2与导线3焊接。结果，如 图l和图2所示，在焊接电极2与导线3之后，导线3的端面3a周围 的间隙9被熔化金属填充，凸部7消失。
本发明中，在由熔化金属将凹部6与导线3的间隙9填充后降低 激光的输出水平或缩短输出时间，减少赋予电极2与导线3的激光的 总热能，由此可以抑制导线3深处的再结晶化造成的导线3的机械强 度的降低，可制造具有高的耐溅射性的电极组装体1。在此情况下， 优选为在侧面6b的底面6a侧或侧面6b的总截面整体上形成凸部7， 而容易由熔化金属填充凹部6与导线3的间隙9。另外，也可以与将 凹部6的径向的底面6a与导线3的端面3a熔敷的同时，把凹部6的 环状内周面6b与导线3的外周面3b熔敷，使电极2与导线3的焊接 区域比现有技术更为扩大，牢固并可靠地将电极2与导线3焊接。
另夕卜，即使不能由熔化金属将凹部6与导线3的间隙9完全填充， 也可以一边充分确保凹部6与导线3的焊接强度一边降低激光的输出 功率或缩短激光的输出时间。结果，只要抑制由激光输出的赋予到导 线3的热能能量，就可以从导线3的端面3a防止深处的再结晶化产生 的网眼状组织，抑制晶界断裂产生的导线3的局部机械强度降低。
另外，激光焊接前的电极2的突起7成为激光焊接时金属熔化的 基点，激光焊接后的电极2的突起7为消失了的状态、缩小了的状态、 高度减少的状态、与凹部6内的熔化金属一体化而无法区别开的状态、 与焊接前的初期状态相同或稍稍变形了的状态。
本发明的实施方式可以进行各种改变。例如，如图1~图5所示 在电极2上设置突起12,也可获得与图6相同的效果。另外，在图1~ 图6所示的实施例中，也可以在凹部6内安装镍等的金属制成的圆板
状的接合件，隔着接合件把电极2与导线3焊接。在此情况下，能够 获得由构成电极2的金属材料与接合件的金属相互扩散或混合而成的 金属把电极2与导线3焊接而成的电极组装体。
也可以取代激光焊接法，把电极2作为高电位侧、把导线3作为 低电位侧在电极2和导线3上施加高电压而进行的电阻焊接方法，使 电流从电极2向导线3流动而将电极2与导线3焊接。
工业可利用性
本发明可以适用于在冷阴极放电管的电极上牢固焊接导线的电极 组装体。
权利要求
1.一种电极，其特征在于，具有环状的侧壁和将所述侧壁的内面的一端封住的底壁；该底壁的外面具有与导线的端面嵌合并固定的凹部；从所述凹部的环状的内周面向径向内侧和/或从所述凹部的径向的底面向轴向外侧突出了多个凸部。
2. 如权利要求l所述的电极，其特征在于，所述多个凸部在周向 隔开一定的角度间隔从所述凹部的内周面向径向内侧突出。
3. 如权利要求l所述的电极，其特征在于，所述多个凸部在径向 和周向隔开一定的间隔从所述凹部的底面向轴向突出。
4. 一种电极组装体，设有电极和固定在该电极上的导线，其特征 在于，所述电极具有环状的側壁和将所述側壁的内面的一端封住并在 外面形成有凹部的底壁；同轴地配置在所述电极的侧壁上的所述导线被嵌合并固定在所述 电才及的凹部内；所述导线的端面焊接在所述电极的凹部的径向的底面，而且所述 导线的外周面焊接在所述电极的凹部的环状的内周面。
5. 如权利要求4所述的电极组装体，其特征在于，在所述底壁与 所述导线的外周面之间形成有从底壁沿导线的外周面隆起的加强筋。
6. 如权利要求4或5所述的电极组装体，其特征在于，底壁在所 述凹部的中心部的厚度比底壁在该中心部侧方的厚度厚。
7. —种电极组装体的制造方法，其特征在于，包括 准备电极的工序，该电极具有环状的侧壁和将所述侧壁的内壁的一端封住的底壁，在该底壁的外面形成凹部并在该凹部的径向的底面 和/或所述凹部的环状的内周面形成有多个凸部；把导线的端面嵌入包括多个所述凸部的所述凹部内的空间并使导 线与所述凹部的底面抵接的工序；通过从所述电极的侧壁的另一端侧向内壁照射的激光或把所述电 极作为高电位侧把所述导线作为低电位侧对所述电极和导线施加高电压的电阻焊，而把所述导线的端面焊接在所述电极上的工序。
8. 如权利要求7所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，包 括在所述凹部的内周面形成多个所述凸部的工序，所述凸部在周向隔 开一定的角度间隔向所述电极的径向内侧突出。
9. 如权利要求7所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，包 括沿所述电极的径向和周向隔开一定的间隔在所述凹部的底面形成多 个所述凸部的工序。
10. 如权利要求7所述的电极组装体的制造方法，其特征在于， 包括把所述底壁在所述凹部的中心部的厚度形成得比所述底壁在所述 凹部的中心部侧方的厚度厚的工序。
11. 如权利要求7~10中的任一项所述的电极组装体的制造方法， 其特征在于，包括在将构成所述电极的金属热熔化而把所述导线焊接 在所述电极上时，使熔化了的所述电极的金属移动到所述凹部与所述 导线的端面间环状的间隙内，由熔化了的金属填充所述环状的间隙的 工序。
全文摘要
本发明提供电极、电极组装体及电极组装体的制造方法，把冷阴极放电管的杯形的电极与导线牢固焊接。该电极(2)设有环状的侧壁(4)和将所述侧壁(4)的内面(4a)的一端(4b)封住的底壁(5)。该底壁(5)的外面(5b)具有与导线(3)的端面(3a)嵌合并固定的凹部(6)；从凹部(6)的环状的内周面(6b)向径向内侧和/或从凹部(6)的径向的底面(6a)向轴向外侧突出了多个凸部(7)，因而，在把电极(2)的底壁(5)与导线(3)焊接时，与凸部(7)相向的导线(3)的外周面(3b)跟凸部(7)的接合部被集中加热而熔化。
文档编号G02F1/1335GK101345174SQ200810135679
公开日2009年1月14日 申请日期2008年7月9日 优先权日2007年7月9日
发明者三井一树, 鲸井正义 申请人:三垦电气株式会社