KR20100102039A

KR20100102039A - 세라믹제 방전 램프 및 세라믹제 방전 램프의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100102039A
Application number: KR1020100012374A
Authority: KR
Inventors: 겐고 모리야스; 유키히로 모리모토
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2010-09-20
Also published as: US20100231129A1; JP2010212075A; CN101834112A; US8212480B2; TW201034045A; JP4775461B2

Abstract

세라믹제의 발광관을 구비한 방전 램프를 메탈라이즈층을 형성하지 않고 납땜에 의해 시일링하며, 또한, 봉착부의 신뢰성을 높인 방전 램프 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
세라믹스 부재와 금속 부재를 갖춘 발광관을 구비하고, 상기 발광관의 내부에 방전 가스가 봉입된 세라믹제 방전 램프에 있어서, 상기 세라믹스 부재의 표면 상에, 상기 금속 부재에 덮이지 않고 납재가 고착 형성됨과 더불어, 상기 납재와 세라믹스 부재 표면의 사이에 티탄층을 구비하여 이루어지며, 상기 납재와 연속적으로 형성된 납재에 의해 상기 금속 부재의 일부가 덮여짐으로써, 상기 세라믹스 부재와 상기 금속 부재가 기밀하게 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

세라믹제 방전 램프 및 세라믹제 방전 램프의 제조 방법{CERAMIC DISCHARGE LAMP AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 발광관의 투광성 부분의 재질이 세라믹스로 이루어지는 세라믹제 방전 램프 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

방전 램프에 있어서, 발광관은, 방전 공간 내에서 발생한 광을 고효율로 투과하기 위해, 또, 방전 아크에 의한 고열에 견딜 수 있도록 석영 유리나 투광성의 세라믹스가 적합하게 사용되고 있다. 후자의 투광성 세라믹스는, 방전 공간의 내부에 봉입되는 가스의 특성상, 석영 유리를 사용할 수 없는 경우에는, 발광관의 구성 재료로서 필수의 구성이 된다. 물론, 그 밖의 경우에서도, 석영 유리가 램프의 동작 온도 여하에 따라 백탁을 발생하는 경우가 있는 등의 이유에서, 램프 종류나 용도에 따라, 적절히, 세라믹제 발광관이 선택되어 사용되고 있다.

이러한 램프의 구체예를 들면, 엑시머 램프(특허문헌 1), 메탈핼라이드 램프(특허문헌 2), 플래시 램프(특허문헌 3) 등이다.

세라믹제 발광관은, 투광성 부분에 있어서의 세라믹스의 재질은 YAG, 단결정 사파이어이며, 시일링용의 부재는, 대략 원판형상 뚜껑부재이고, 통형상 관의 단부에 은랍에 의해 기밀하게 접착되어 구성된다. 이 시일링 공정의 내용에 대해 도 9를 참조하면서 설명한다. 도 9는 시일링 공정의 순서를 설명하는 도면이다.

(1) 메탈라이즈층 형성용의 페이스트형상 재료(92)를 관형상의 세라믹스 부재(91)의 단부에 도포한다(도 9(a)).

(2) 세라믹 부재(91)를 1400℃ 이상으로 가열하여, 메탈라이즈층을 소성한다.

(3) 완성된 메탈라이즈층(92') 상에 페이스트형상의 납재(93)를 도포한다(도 9(b)).

(4) 세라믹스 부재(91)에 뚜껑부재(94)를 씌우고, 이들을 소성로에 넣어 소성한다(도 9(c)).

(5) 뚜껑부재(94)에 부설된 배기관을 사용하여 관 내부를 배기하고, 방전용 가스를 봉입하여 배기관을 시일링한다.

또한 도 9(c)에 있어서 부호 93'는, 소성으로 한 번 용융한 후 고착된 상태의 납재이다.

이와 같이, 방전 램프의 제조 방법에 있어서, 세라믹스 부재(91) 단부의 적어도 납재(93)(93')가 배치되는 부분에는 메탈라이즈 처리를 실시할 필요가 있다. 이 이유는, 납재의 습윤성에 관계되어 있고, 세라믹에 대해 납재는 습윤성이 낮으므로, 세라믹 표면 상의 납땜에는 하지(下地)로서 금속층을 형성할 필요가 있기 때문이다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 평8-236084호 공보

[특허문헌 2] 일본국 특허공개 평8-329896호 공보

[특허문헌 3] 일본국 특허공개 2006-318656호 공보

그러나, 납땜에 필수인 메탈라이즈 처리에는, 비산화성 분위기에서 1400℃ 이상의 고온으로 처리하는 것이 필요하다. 그 때문에, 이러한 방전 램프에 있어서는 납땜의 전 단계임에도 불구하고, 시간적 및 에너지적으로 비용이 드는 것이 문제가 된다.

또한, 메탈라이즈 처리하는 공정에서, 고온의 노(爐) 내에 발광관 구성 재료를 일정 시간 방치하는 것이 필수이다. 이 때, 메탈라이즈층의 성분으로부터 금속 등의 물질이 부유되어, 고온에서 발광관의 내부에 소부(燒付)를 발생할 가능성이 있다. 발광관 내에 미량 혼입된 물질이 방전에 노출되거나 하여 반응이 생긴 경우, 소기의 램프 성능을 발휘할 수 없는 사태도 일어날 수 있다.

본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 세라믹제의 발광관을 구비한 방전 램프에 있어서, 높은 기밀성을 유지할 수 있음과 더불어, 세라믹스 부재와 금속 부재의 접합부에 메탈라이즈층을 형성하지 않고, 납땜에 의해 접합한 방전 램프를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 다른 과제는, 세라믹제의 발광관을 구비한 방전 램프의 제조 방법에 있어서, 세라믹스 부재와 금속 부재의 접합부에 메탈라이즈층을 형성하지 않고, 납땜에 의해 접합한 경우에도, 높은 기밀성을 유지할 수 있는, 방전 램프의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은, 세라믹스 부재와 금속 부재를 갖춘 발광관을 구비하고, 상기 발광관의 내부에 방전 가스가 봉입된 세라믹제 방전 램프에 있어서,

상기 세라믹스 부재의 표면 상에, 상기 금속 부재에 덮이지 않고 납재가 고착 형성됨과 더불어, 상기 납재와 세라믹스 부재 표면의 사이에 티탄층을 구비하여 이루어지며,

상기 납재와 연속적으로 형성된 납재에 의해 상기 금속 부재의 일부가 덮여짐으로써, 상기 세라믹스 부재와 상기 금속 부재가 기밀하게 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 금속 부재는 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어지는 것이며,

상기 세라믹스 부재 상의 납재 및 티탄층은, 상기 금속 부재로부터 일정 거리 이간된 부분에 걸쳐 고착 형성되어 있는 것이 좋다.

또, 상기 납재로서 활성 은랍을 이용하는 것이 좋다.

또, 본 발명의 세라믹제 램프의 제조 방법에 있어서는, 세라믹스 부재와 금속 부재를 갖춘 발광관을 구비하여 이루어지는 세라믹제 방전 램프의 제조 방법으로서,

상기 세라믹스 부재의 표면 상에 티탄을 0.5∼10wt%의 비율로 포함하는 제1 납재를 배치하는 공정과,

상기 금속 부재의 표면 상에 제2 납재를 배치하는 공정을 구비하며,

상기 금속 부재를, 상기 제1 납재의 적어도 일부가 노출되도록 상기 세라믹스 부재의 단부에 위치함과 더불어, 상기 제1 납재와 상기 제2 납재를 연속적으로 형성한 상태로, 상기 세라믹스 부재와 상기 금속 부재를 납땜 온도까지 승온하여 납재를 용융, 고착하고, 그 후, 발광관의 내부에 방전 가스를 기밀하게 봉입하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 세라믹스 부재의 표면 상에 배치되는 제1 납재는 활성 은랍인 것이 좋다.

본 발명의 세라믹제 방전 램프 및 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 세라믹제 방전 램프에서는, 발광관의 기밀 시일링 구조를 티탄을 포함하는 납재를 사용하여 납땜하기 때문에, 안에 포함되는 티탄이 세라믹 표면 상에 얇은 층을 형성하여 납재의 습윤성을 해소하므로, 메탈라이즈층을 형성하지 않고 납땜 작업만으로 금속 부재를 세라믹에 접속할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태를 설명하는 방전 램프의 관축 방향 단면도이다.
도 2는 도 1 중의 A로 둘러싸인 납땜 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태를 설명하는 방전 램프 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태를 설명하는 방전 램프의 관축 방향 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태를 설명하는 방전 램프의 관축 방향 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태를 설명하는 방전 램프의 관축 방향 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태를 설명하는 방전 램프의 관축 방향 단면도이다.
도 8은 본 발명과는 다른 방전 램프의 제조 방법을 설명하는 주요부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 9는 종래 기술에 따른 방전 램프의 시일링 공정의 순서를 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명의 세라믹제 방전 램프의 실시 형태의 일례에 대해 설명한다. 여기에서 설명하는 세라믹제 방전 램프(이하 간단히 「방전 램프」라고 한다)는, 방전 가스로서 아르곤(Ar)과 불소(F)가 봉입되고, 발광관의 외표면 상에 한 쌍의 외부 전극을 형성한 엑시머 램프이다. 또한, 도 1은, 본 발명의 실시 형태를 설명하는 방전 램프의 관축 방향 단면도이며, 도 2는 그 주요부를 확대하여 도시한 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 방전 램프(1)는, 관형상의 세라믹스 부재(12)와 그 양쪽의 단면을 따라 배치된 캡형상의 금속 부재(14)를 구비하여 발광관(11)이 구성되어 있다. 세라믹스 부재(12)는, 상기 도면에 나타낸 바와 같이 직관형상이고, 재질로서 구체적으로는, 사파이어, YAG, 단결정 이트리아 등의 투광성 세라믹스 재료가 사용된다. 이 예에 따른 엑시머 램프에 있어서 세라믹스가 사용되는 이유는, 방전 가스에 불소가 사용되고 있으므로 유리를 사용할 수 없기 때문이다.

외부 전극(13a, 13b)은, 세라믹스 부재(12)의 외주면 상에서, 관(12)이 신장되는 방향으로 형성된 띠형상의 것이며, 서로 이간되어 형성된 도전체층으로 이루어진다. 여기에서는 도시를 생략하지만, 전극(13a, 13b)에는 리드선이 납땜 등으로 접속된다. 이 외부 전극(13a, 13b)(도전체층)을 형성하기 위한 도전 재료는, 공지의 도전 재료 중에서 임의로 선택할 수 있다. 또한, 발광관(11) 내에 있어서 전극 형성 개소로부터 광을 취출하는 경우에는 투명 전극(ITO)이 사용된다.

금속 부재(14)는, 열전도 특성이 양호한 금속으로 이루어지고, 바람직하게는 니켈 또는 니켈 합금이 선택된다. 니켈 합금으로서는, 예를 들면, Ni-Cr계 합금, Ni-Cu계 합금, Ni-Fe계 합금이며, 대체로 니켈을 25wt% 이상 포함하는 것이다.

금속 부재(14)는, 바닥이 있는 통형이며, 통부에 있어서의 내경이 세라믹스 부재(12)의 외경에 적합하고, 세라믹스 부재(12)의 단부에 캡형상으로 끼워 맞춰짐으로써, 개구부가 비기밀 상태로 막혀진다.

그리고, 이 금속 부재(14)의 외주 가장자리부의 근방에 있어서, 세라믹스 부재(12)와 금속 부재(14)의 외주면의 양쪽에 걸쳐지도록 납재(20)(구체적으로는, 미용융의 납재를 가열, 용융 후, 고착한 상태의 것)에 의해 기밀하게 접합된 상태가 되어, 발광관(11)이 구성된다.

또한, 한 쪽의 금속 부재(14)에는 배기관 잔부(15)가 일체적으로 구비되어 있다. 이 배기관 잔부(15)도 또한 열전도가 양호한 금속, 예를 들면 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어진다. 배기관과 금속 부재(14)는 모두 금속으로 이루어지므로, 용접, 납접 등의 공지의 수단으로 기밀하게 접속되어 있다.

도 2는, 도 1 중의 A로 둘러싸인 납땜 부분을 확대하여 도시한 도면이다.

납재(20)의 하부에는 세라믹스 부재(12)의 표면을 덮도록 치밀한 티탄(Ti) 층(201)이 형성되어 있다. 이 층(201)의 두께(t)는 예를 들면 0.1∼5μm이고, 납재(20)는 이 티탄층(201)을 피복함과 더불어, 금속 부재(14)의 외주면 상을 피복하도록 형성되어 있다. 납재(20) 및 티탄층(201)이 모두 형성되는 영역 P는, 이 실시 형태와 같이, 금속 부재(14)에 니켈계의 금속이 사용되고 있는 경우, 이 금속 부재(14)로부터 소정 거리 이간된 위치에 이를 때까지, 실용적으로는 2mm 이상 떨어진 부분에 이를 때까지, 연속적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 티탄층(201)을 형성하기 위해, 미용융의 납재로서는, Ag-Cu-Ti계 납재 또는 Ag-Cu-In-Ti계 납재 등의 활성 은랍을 사용함으로써 얻을 수 있다.

이 활성 은랍은, 모두 은-구리를 포함하는 은랍 성분 중에 티탄이 포함되어 있고, 납땜 온도(Ag-Cu-Ti계 납재 : 780∼800℃, Ag-Cu-In-Ti계 납재 : 620∼720℃)로 가열되었을 때에 티탄이 세라믹스 상에 응집됨으로써 치밀한 층을 형성한다.

이 결과, 고착 후의 납재(20)는 Ag-Cu, 또는 Ag-Cu-In 등의 이른바 은랍과 동일한 성분에 의해 구성되어 금속 부재(14) 상에 은랍이 피복됨으로써 금속(니켈 또는 니켈 합금)과 강하게 결합하고, 내열성, 내식성 등이 양호하며 강고하고 또한 기밀한 접착을 가능하게 한다.

그리고, 세라믹스 부재(12)의 표면에 있어서는, 납땜되는 부분에 티탄층(201)이 형성되어 있으므로, 납재(20)의 습윤성이 양호해지고, 메탈라이즈 처리를 실시하지 않고 세라믹 표면(엄밀하게는 티탄층 상)에, 납땜할 수 있게 된다.

이러한 방전 램프는, 예를 들면 다음의 공정에 의해 제조할 수 있다.

(1) 도 3a에 나타낸 바와 같이, 관형상의 세라믹스 부재(12)의 양쪽 단부를 덮도록 캡형상의 금속 부재(14)를 끼워 넣는다.

(2) 도 3b에 나타낸 바와 같이, 세라믹스 부재(12)의 단부 근방에서 금속 부재(14)에 덮여져 있지 않은 외표면 상에, 제1 납재(81)로서, 박형상의 활성 은랍(Ag-Cu-Ti계 납재, 혹은, Ag-Cu-In-Ti계 납재)을 관의 전체 둘레에 걸쳐 배치하고, 또한, 이 제1 납재(81) 및 금속 부재(14) 상에 제2 납재(82)를 배치한다. 제2 납재(82)는, 제1 납재(81)와의 결합이 용이한 것이면, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 은랍(Ag-Cu계 납재)이다. 이 제2 납재는 티탄을 포함하는 것이어도 되고 포함하지 않는 것이어도 된다. 즉 제2 납재에 활성 은랍을 이용해도 문제없다.

(3) 이어서 이 세라믹스 부재를, 제1, 제2 납재를 용융하기 위해 진공로 내에 배치하여 가열한다. 처리 조건은 예를 들면 도달 온도 800℃로서 10분간 유지한다. 이 결과, 박형상의 납재는 용융되며, 앞서 도 2에서 나타낸 바와 같은 티탄층(201)을 가진 상태로 납땜이 완료된다.

(4) 그리고 나서, 완성된 세라믹스 부재(12)의 내부를, 미리 금속 부재(14)에 접속해 둔 배기관(15)을 이용하여 배기하고, 소정의 가스를 봉입하여 배기관(15)을 팁 오프한다.

(5) 그 후, 외부 전극을 발광관(11) 외표면의 소정 위치에 형성한다.

이와 같이 하여, 세라믹스 부재(12) 상에 티탄을 포함하는 활성 은랍을 배치하여 납땜을 행한다. 납재(81) 중에 포함되는 티탄(Ti)은, 가열 중 세라믹의 표면 상에 응집되고, 치밀하고 또한 강고하게 티탄 층(201)을 형성하며, 납재와 세라믹 사이의 습윤성을 개선시켜 납땜을 가능하게 한다.

또한, 상기에서는 박형상의 납재를 이용하였지만, 동일한 성분의 페이스트형상의 납재를 이용해도 된다.

도 4는 페이스트형상의 납재를 세라믹스 부재에 도포 형성한 예이다.

도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 제1 납재에 대해서는 티탄을 포함하는 것을 사용하고, 이것을 세라믹스 부재의 표면 상에 도포하며, 금속 부재 상에 도포되는 제2 납재를 제1 납재와 연속되도록 형성하거나, 또는, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 제2 납재를 금속 부재 상에 형성하고, 당해 제2 납재와 세라믹스 부재의 양쪽을 덮도록 제1 납재를 형성해도 된다.

어느 경우에서나, 납땜 온도로 가열하면 세라믹 표면 상에 티탄층을 형성하고 이 티탄층 상에 납재가 고착 형성되며, 결과적으로 도 1, 도 2에서 나타낸 바와 같이 납땜에 의한 기밀 접합이 가능해진다.

그런데, 이와 같이 활성 은랍을 이용하는 경우에서도, 금속 부재에 니켈계의 금속이 사용되는 경우에는, 주의가 필요하다. 예를 들면, 도 8에 나타낸 바와 같이, 세라믹스 부재(61)와 캡형상 금속 부재(62)의 사이에 활성 은랍을 단순히 끼워 배치한 경우, 납땜 온도로 가열하면 티탄은 니켈에 유인되어 합금을 형성하고, 세라믹 표면의 티탄이 결핍되므로 세라믹 표면 상에 티탄층을 형성할 수 없으며, 세라믹스와 납재의 사이에 포러스가 형성되어 기밀 접합이 불가능해진다.

이러한 문제를 회피하기 위해, 본 발명의 도 3(b), 도 4와 같이, 세라믹스 부재(12) 상에 배치하는 제1 납재(활성 은랍, 티탄 함유 납재)(81)를 세라믹스 부재(12)의 표면만을 덮도록 배치하는 것이 필수가 된다. 그리고 또한, 금속 부재(14) 상에 배치하는 제2 납재(82)를 제1 납재(81)와 연속적으로 형성되도록 배치하는 것이 필요하다.

제1 납재(81)를 통상의 납땜 영역보다 넓은 범위에서, 금속 부재(14)로부터 어느 정도 이간된 위치까지 형성함으로써, 세라믹스 부재(12) 표면 상에 티탄층(201)을 형성할 수 있고, 발광관의 기밀 상태를 확실하고 또한 안정적으로 얻을 수 있게 된다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따른 램프의 제조 방법을 도 5를 참조하여 설명한다.

이 세라믹제 방전 램프는 앞서 설명한 것과 동일하게 엑시머 램프이지만, 발광관 구조가 다른 것이다. 이것은, 2개의 직경이 다른 2개의 관형상의 세라믹스 부재를 사용한 예이며, 직경이 비교적 큰 제1 세라믹스 부재(31)와, 그것보다 직경이 작은 제2 세라믹스 부재(32)를 구비하고 있다. 제1 세라믹스 부재(31)의 양단부 외주에 캡형상의 금속 부재(33)가 끼워 맞춰져 배치되어 있고, 이 금속 부재(33)의 중심부에 형성된 구멍(330)의 내부에 제2 세라믹스 부재(32)의 단부가 삽입됨으로써, 금속 부재(33)에 의해 제2 세라믹스 부재(32)가 지지되며, 제1, 제2 세라믹스 부재가 2중관 구조를 구성하고 있다.

또한, 한쪽의 금속 부재(34)에는 배기관(331)이 기밀하게 접속되어 있다.

이와 같이 제1, 제2 세라믹스 부재(31, 32)와 금속 부재(34)를 기계적으로 결합, 배치한 상태로, 제1 세라믹스 부재(31) 및 제2 세라믹스 부재(32)의 각각 표면 상에 티탄을 포함하는 납재(바람직하게는, 활성 은랍(Ag-Cu-Ti계 납재, 혹은, Ag-Cu-In-Ti계 납재))로 이루어지는 제1 납재(34)를 배치한다.

또한, 금속 부재(33)에 있어서의 개구측의 각각 표면 상에 제2 납재(35)를 배치한다. 이 예와 같이 금속 부재(33)에 어느 정도 두께가 있는 것이면, 제2 납재(35)를 금속 부재의 외주면 상까지 배치할 필요는 없다.

여기에서 사용되는 제2 납재(35)는, 한정되는 것은 아니지만, 제1 납재와 같은 것을 사용해도 되고, 다른 납재, 예를 들면 은랍 등을 이용해도 된다.

도 5(b)와 같이 제1, 제2 납재(34, 35)를 필요 부분에 배치한 상태로, 세라믹스 부재(31, 32)와 금속 부재(33)의 조립체를 진공로에 넣어, 1×10^-2Pa 이하의 진공 분위기에서, 온도 800℃, 10min 가열하여, 납땜 처리한다.

이 결과, 도 5(c)에 나타낸 바와 같이, 제1 납재에 포함되는 티탄이 세라믹 표면에 응집됨으로써, 티탄층(341)이 형성되고, 납재의 성분이 용융되어 티탄층(341)과 금속 부재(33)의 사이에 고착되어, 이들을 기밀하게 접합한다. 또한 상기 도면에 있어서 부호 36은 고착 후의 납재이다.

또한 이 실시 형태에 있어서는 미용융의 납재를 박형상(판형상)인 것을 사용한 예로 설명하였지만, 페이스트형상인 것을 이용해도 상관없다.

납땜 후, 앞서 도 5(a)에서 나타낸 배기관(331)을 이용하여 발광관 내가 배기되고, 소정의 방전 가스가 봉입된다. 이 배기관(331)이 팁 오프됨으로써, 발광관의 내부가 밀폐 상태가 된다. 봉입되는 방전 가스는, 예를 들면 F₂-Ar 혼합 가스이다.

이 실시 형태에 따른 세라믹제 방전 램프에 있어서는, 최종적으로 도 6에 나타낸 바와 같이, 제1 세라믹스 부재의 외주면 상에 한쪽의 외부 전극(371)이 배치되고, 제2 세라믹스 부재의 내주면 상에 다른 쪽의 외부 전극(372)이 배치된다. 외부 전극(371, 372)에 고주파 고전압이 인가되면, 세라믹의 벽(31, 32)을 개재시켜 반경 방향으로 유전체 배리어 방전이 형성되게 된다.

이상 설명한 제1, 제2 실시 형태에 있어서는, 세라믹스 부재와 접합되는 금속 부재로서 캡형상 부재의 예를 들었다. 본 발명은 이러한 금속 부재의 형상에 한정되지 않고, 그 밖의 구성에 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

도 7은, 또 다른 실시 형태를 설명하는 세라믹제 발광관의 단부를 확대하여 도시한 도면이다. 이 실시 형태에 따른 램프는, 앞서 도 1에서 설명한 것과 유사한 구조의 엑시머 램프의 예이다.

이 발광관(41)은, 관형상의 세라믹스 부재(42)의 단부에 원판형상의 세라믹스 부재(43)가 끼워 넣어진 상태로 일체화됨으로써, 거의 전체가 세라믹스에 의해 구성된 것이다. 이 판형상의 세라믹스 부재(43)의 중심부에는, 배기관 접속용의 구멍(431)이 형성되어 있고, 금속으로 이루어지는 배기관(44)의 일단이 이 구멍(431)의 내부에 삽입된다(도 7(a)).

도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 판형상의 세라믹스 부재(43) 상에 미용융 상태로 티탄을 함유하여 이루어지는 제1 납재(45)가 배치됨과 더불어, 배기관(44)의 외주에 제2 납재(46)가 배치되고, 제1, 제2 납재(45, 46)가 접합되도록 형성된 구조로 되어 있다.

여기에, 제1 납재(45)는 활성 은랍이고, 제2 납재(46)는 공지의 납재로부터 적절한 것을 사용할 수 있다.

그리고 나서, 제1, 제2 납재(45, 46)를 필요 부분에 배치한 상태로, 납땜 처리(1×10^-2Pa 이하의 진공 분위기에서, 온도 800℃, 10min 가열)를 행하면, 납재(45, 46)가 용융되어 세라믹스 부재(43) 상의 소정의 영역에 티탄층이 형성됨과 더불어, 납재 중의 은, 구리의 성분에 의해 배기관(44)을 구성하는 금속 부재에 접합된다. 도 7(c)는 이 상태를 나타낸 것이다.

이 발광관에 도 7(d)에서 나타낸 바와 같이 한 쌍의 외부 전극(47a, 47b)을 형성하고, 예를 들면, F₂-Ar 혼합 가스 등의 방전 가스를 배기관(44)으로부터 봉입하여 기밀하게 시일링하면, 이 실시 형태에 따른 엑시머 램프(40)가 완성된다.

이상, 본 발명에 대해 실시 형태를 설명하였지만 본 발명은 상술한 엑시머 램프의 용도에 한정되지 않고 그 밖의 방전 램프에 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

[실시예 1]

도 1에 나타낸 구성 및 하기의 조건에 따라, 본 발명에 따른 엑시머 램프를 제작하였다.

발광관(11) ; 발광관 전체 길이 : 200mm.

관형상의 세라믹스 부재(12) ; 투광성 Al₂O₃제, 외경 φ10mm, 내경 φ7.6mm(두께 1.2mm).

금속 부재(14) ; 니켈(Ni), 두께 0.1mm의 판을 딥 드로잉에 의해 내경 10.0mm, 외경 10.2mm, 높이 6mm의 바닥이 있는 원통으로 형성하였다.

외측 전극(13a, 13b) ; 금 전극, 두께 : 10μm, 폭 2mm, 전체 길이 100mm.

방전 가스 ; F₂-Ar 가스(40kPa).

제1 납재(미용융 상태) ; 활성 은랍

제2 납재(미용융 상태) ; 활성 은랍

세라믹스 부재의 단부에 금속 부재를 끼워 맞춘 상태로, 미용융 시에 있어서 두께 0.1mm의 박형상으로 성형된 제1 납재를 폭 3mm로 잘라내어, 세라믹스 부재 단부의 외주면 상에 직접적으로 감아 배치하였다. 다음에, 미용융 시에 있어서 두께 0.1mm의 판형상으로 성형된 제2 납재를 폭 5mm로 잘라내어, 금속 부재 및 제1 납재의 양자와 겹쳐지도록 감아 배치하였다.

그 후, 1×10^-2Pa 이하의 진공 분위기에서, 온도 800℃, 10min 가열하여 납재를 용융하고, 고착함으로써, 금속 부재와 세라믹스 부재를 접합하였다.

그리고 나서, 발광관 내부를 배기하고 방전용 가스를 소정량 봉입하여 기밀하게 시일링하고, 외부 전극을 형성하여 엑시머 램프를 제작하였다.

이 엑시머 램프를 8kV(p-p)의 전압으로 고주파를 가해 점등한 바, 발광관의 기밀성에 아무런 문제도 없고, 소정의 발광을 얻을 수 있으며, 확실하게 납땜되어 있는 것이 확인되었다.

10 : 세라믹제 방전 램프
11 : 발광관
12 : 세라믹스 부재
20 : 납재
201 : 티탄층
13a, 13b : 외부 전극
14 : 금속 부재
15 : 배기관
81 : 제1 납재
82 : 제2 납재
31 : 제1 세라믹스 부재
32 : 제2 세라믹스 부재
33 : 금속 부재
330 : 구멍
34 : 제1 납재
35 : 제2 납재
36 : 고착 후 납재
341 : 티탄층
42 : 세라믹스 부재
43 : 세라믹스 부재
431 : 구멍
44 : 금속 부재(배기관)
45 : 제1 납재
46 : 제2 납재

Claims

세라믹스 부재와 금속 부재를 갖춘 발광관을 구비하고, 상기 발광관의 내부에 방전 가스가 봉입된 세라믹제 방전 램프에 있어서,
상기 세라믹스 부재의 표면 상에, 상기 금속 부재에 덮이지 않고 납재가 고착 형성됨과 더불어, 상기 납재와 세라믹스 부재 표면의 사이에 티탄층을 구비하여 이루어지며,
상기 납재와 연속적으로 형성된 납재에 의해 상기 금속 부재의 일부가 덮여짐으로써, 상기 세라믹스 부재와 상기 금속 부재가 기밀하게 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹제 방전 램프.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 부재는 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어지는 것이며,
상기 세라믹스 부재 상의 납재 및 티탄층은, 상기 금속 부재로부터 일정 거리 이간된 부분에 걸쳐 고착 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹제 방전 램프.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 납재로서 활성 은랍을 이용한 것을 특징으로 하는 세라믹제 방전 램프.
세라믹스 부재와 금속 부재를 갖춘 발광관을 구비하여 이루어지는 세라믹제 방전 램프의 제조 방법으로서,
상기 세라믹스 부재의 표면 상에 티탄을 0.5∼10wt%의 비율로 포함하는 제1 납재를 배치하는 공정과,
상기 금속 부재의 표면 상에 제2 납재를 배치하는 공정을 구비하며,
상기 금속 부재를, 상기 제1 납재의 적어도 일부가 노출되도록 상기 세라믹스 부재의 단부에 위치함과 더불어, 상기 제1 납재와 상기 제2 납재를 연속적으로 형성한 상태로, 상기 세라믹스 부재와 상기 금속 부재를 납땜 온도까지 승온하여 납재를 용융, 고착하고,
그 후, 발광관의 내부에 방전 가스를 기밀하게 봉입하는 것을 특징으로 하는 세라믹제 방전 램프의 제조 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 세라믹스 부재의 표면 상에 배치되는 제1 납재는 활성 은랍인 것을 특징으로 하는 세라믹제 방전 램프의 제조 방법.