JP2016152183A - 両端封止型ショートアークフラッシュランプ - Google Patents

Abstract

【課題】発光管内に一対の主電極と、始動補助電極を有し、前記発光管の第１封止管には、第１主電極の芯線が封止されて発光管外に導出され、第２封止管には封止用ガラス管が溶着され、該封止用ガラス管には、第２主電極の芯線が封止されて発光管外に導出されてなる両端封止型ショートアークフラッシュランプにおいて、前記第２封止管と前記封止用ガラス管の溶着作業時において、前記始動補助電極の内部リード、外部リード、金属箔などの正確な固定位置が得られて、封着作業を極めて簡略化することができる構造を提供する。【解決手段】封止用ガラス管４における第２封止管３との溶着領域の外周面には、内部リード１２、１５、外部リード１３、１６および金属箔１４、１７を被覆するように一次封止用ガラス部材２０が溶着されている。【選択図】図１

Description

この発明は両端封止型ショートアークフラッシュランプに関するものであり、特に、一方の封止管部分が二重管構造とされた両端封止型ショートアークフラッシュランプに係わるものである。

フラッシュ点灯を行う放電灯は、半導体製造工程におけるフラッシュアニールをはじめとした産業用途に広く用いられていて、本発明のランプは、特に真空紫外光を用いた露光工程に使用されるものである。
上記露光工程においては、小領域に高密度な光を短時間で照射でき、光の方向性や分布にムラが比較的少ない、平行光に近い光を使用することが求められる。
そのためには、フラッシュランプを、凹面反射鏡等により集光して平行光を形成することが望ましく、集光効率を高めるためには封止部の径が小さい両端封止型ショートアークフラッシュランプが有利である。

このような両端封止型ショートアークフラッシュランプが、特許第５３６００３３号公報に開示されている。
図４にその概略構造が示されていて、両端封止型ショートアークフラッシュランプにおいて、発光管１の両端に第１封止管２と第２封止管３が連設されている。そして、前記第２封止管３には封止用ガラス管４が挿入されていて、両者は溶着されている。
発光管１内に一対の第１主電極５と第２主電極６とが対向配置されている。前記第１主電極５は、その芯線７が第１封止管２に段継ガラスなどの手段により支持・封止されてその外方に導出されており、一方、前記第２主電極６は、その芯線８が前記封止用ガラス管４に段継ガラスなどの手段により支持・封止されてその外方に導出されている。

発光管１内の主電極５、６の間には、一対の第１始動補助電極１０と第２始動補助電極１１が配設されていて、それぞれの内部リード１２、１５と外部リード１３、１６とが、前記第２封止管３と封止用ガラス管４との間の溶着領域において、金属箔１４、１７を介して電気的に接続されている。
そして、発光管部１内には、発光ガスとして、例えばキセノンガスが封入されている。
この両端封止型ショートアークフラッシュランプは、所定の電圧が印加されることにより、まず始動補助電極１０、１１間で予備放電し、主電極５、６間の放電を補助する荷電粒子を発光管１内に発生させる構成となっている。

このような両端封止型ショートアークフラシュランプは、例えば放物反射面鏡の焦点にランプの発光点（輝点）を一致させて配置することにより、ランプから放射される光を平行光として照射する光源装置が構成される。

ところで、こうした二重管構造をとる第２封止部側においては、その溶着工程において、封止用ガラス管４の外周面に、始動補助電極１０、１１の内部リード１２、１５と外部リード１３、１６および金属箔１４、１７を配置して、これを第２封止管３内に挿入して、その外周からバーナーにより加熱し、封止用ガラス管４と第２封止管とを溶着するという作業が行われている。
このような溶着作業では、封止用ガラス管４の外周の内部リード１２、１５や外部リード１３、１６および金属箔１４、１７を正確な位置に保った状態で溶着することが困難であり、溶着後に正確な位置での組み立て構造が得られないという問題があった。

特許第５３６００３３号公報

この発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑みて、ガラス製の発光管の内部に一対の主電極と、始動補助電極を有し、当該発光管の両端に第１封止管と第２封止管とを備え、前記第１封止管には、第１主電極の芯線が封止されて発光管外に導出され、前記第２封止管には、当該第２封止管の内部に挿入された封止用ガラス管が溶着され、該封止用ガラス管には、第２主電極の芯線が封止されて発光管外に導出されてなる両端封止型ショートアークフラシュランプにおいて、前記第２封止管と前記封止用ガラス管の溶着作業時において、前記始動補助電極の内部リード、外部リード、金属箔などの正確な固定位置が得られて、封着作業を極めて簡略化することができる構造を提供することである。

上記課題を解決するために、この発明に係る両端封止型ショートアークフラッシュランプは、前記封止用ガラス管における前記第２封止管との溶着領域の外周面には、前記内部リード、外部リードおよび金属箔を被覆するように一次封止用ガラス部材が溶着されていることを特徴とする。
また、前記一次封止用ガラス部材の材料が無水石英ガラスであり、前記第２封止管のガラスが有水石英ガラスであることを特徴とする。

この発明の両端封止型ショートアークフラッシュランプによれば、第２封止管に挿入溶着される封止用ガラス管の外周面に一次封止用ガラス部材を被覆して溶着したので、封止用ガラス管の外周にある始動補助電極の内部リード、外部リードおよび金属箔が当該一次封止用ガラス部材によって正確に位置決めされて被覆され、この状態の封止用ガラス管を第２封止管に溶着するときに、その溶着作業が極めて簡略化される。そのため、最終ランプ形状に成形されたとき、内部リード、外部リード、金属箔が正確に位置決め固定される。
また、一次封止用ガラス部材を無水石英ガラス、第２封止管を有水石英ガラスとしたことにより、溶着後の溶着部において、その界面には圧縮応力が作用することになるので、例えば０．１ＭＰａ以上、すなわちほぼ大気圧以上となるような高圧の希ガスを封入する場合でも、封止部の耐圧性が向上してランプの破裂の危険性が低下するという効果を奏する。

本発明の両端封止型ショートアークフラッシュランプの断面図 図１の要部の分解拡大断面図 本発明のランプの製造工程図 従来の両端封止型ショートアークフラッシュランプの断面図

図１は本発明の口金を固定した両端封止型ショートアークフラッシュランプの全体の断面図であり、図２は、図１の要部の分解拡大断面図である。
このショートアーク型フラッシュランプは、いわゆる両端封止型のものであって、その基本的構成については図４に示す従来例と同様である。つまり、発光空間を形成する例えば楕円球形状の発光管１と、その発光管１の一端に連続して管軸方向に沿って外方に延びる第１封止管２と、発光管１の他端に連続して管軸方向に沿って外方に延びる第２封止管３を有していて、前記第２封止管３には封止用ガラス管４が挿入されており、その重なり領域において両者は溶着されている。

前記発光管１内には、一対の第１主電極５と第２主電極６とが対向配置されている。前記第１主電極５は、その芯線７が第１封止管２に段継ガラスなどの手段により封着されて外方に気密に導出されており、一方、前記第２主電極６は、その芯線８が前記封止用ガラス管４に段継ガラスなどの手段により封着されて外方に気密に導出されている。

そして、前記発光管１内の一対の主電極５、６の間には、一対の第１始動補助電極１０と第２始動補助電極１１が配設されていて、それぞれの内部リード１２、１５と外部リード１３、１６とが、前記第２封止管３と封止用ガラス管４との間の溶着領域において、金属箔１４、１７を介して電気的に接続されている。
なお、この実施例では、前記封止用ガラス管４は、前記第２封止管４内に挿入されて重なり溶着される領域において、その外径が縮径されていて、指導補助電極１０、１１からの外部リード１３、１６は、この縮径された領域から第２封止管３の外部に導出されている。

図２の分解拡大図でも明らかなように、封止用ガラス管４の先端側の第２封止管３との重なり領域、つまり、溶着領域において、その外周には、前記内部リード１２、１５、外部リード１３、１６および金属箔１４、１７を被覆するように一次封止用ガラス部材２０が溶着されている。
こうして、先端領域において一次封止用ガラス部材２０が溶着された封止用ガラス管４が、第２封止管４内に挿入されて、当該第２封止管４と封止用ガラス管４とが溶着されるものである。

ところで、本発明の説明においては、第１主電極５が陽極を構成し、第２主電極６が陰極を構成しているが、第１封止管２および第２封止管３との関係においては、逆の関係であってもよく、陰極である第２主電極６の芯線８が第１封止管２側から導出され、陽極である第１主電極５の芯線７が第２封止管３に溶着された封止用ガラス管４側から導出されるものであってもよい。
換言すれば、始動補助電極１０、１１の内部リード１２、１５や外部リード１３、１６は、陰極６側から導出されているものが示されているが、反対の陽極側５側から導出される構成であってもよい。

そして、前記第２封止管３の材料としては有水石英ガラスを用い、前記一次封止用ガラス部材２０の材料としては無水石英ガラスを用いるのが好適である。
なおここで、有水石英ガラスとは、一般的に水、すなわちＯＨ基が５０重量ｐｐｍ以上含有されている石英ガラスをいい、無水石英ガラスとはＯＨ基が５０ｐｐｍ未満含有された石英ガラスをいう。
石英ガラスは、ＯＨ基が多く含有されるほどガラスの軟化温度が低くなり、熱膨張率が大きくなることが知られており、前記のような組み合わせとすることで、熱膨張率の大きい第２封止管３と熱膨張率の小さい一次封止用ガラス部材２０の熱膨張率の差によって、冷却時に、その溶着界面においては一次封止用ガラス部材２０側に圧縮応力が作用することになる。
この一次封止用ガラス部材２０への圧縮応力の作用により、発光管１内に大気圧以上の高圧の希ガスを封入する場合にあっても、溶着部での耐圧性が向上してランプの破裂の危険性が低下する。

本発明の両端封止型ショートアークフラシュランプの製造方法を図３により説明する。
（Ａ）封止用ガラス管４の内部に陰極６の芯線８を挿通し、その端部において段継シールする。
（Ｂ）封止用ガラス管４の先端側の溶着領域に、始動補助電極１０、１１の内部リード１２、１５と金属箔１４、１７および外部リード１３、１６を配置する。
（Ｃ）封止用ガラス管４の溶着領域に一次封止用ガラス部材２０を被嵌させる。これを加熱して溶着し一次封止する。
（Ｄ）これにより、封止用ガラス管４の溶着領域には、内部リード１２、１５、金属箔１４、１７、外部リード１３、１６を被覆するように一次封止用ガラス部材２０が溶着された陰極マウント２１が形成される。
一方、発光管１に第１封止管２と第２封止管３が連設されてなるバルブ２２には陽極５の芯線７が挿通されて、第１封止管２の端部において段継シールされている。
このバルブ２２の第２封止管３内に前記陰極マウント２１を挿入して、一次封止用ガラス部材２０を第２封止管３の端部に位置させる。
（Ｅ）次いで、第２封止管３の外周から酸水素バーナーなどにより加熱し、該第２封止管３と封止用ガラス管４の一次封止用ガラス部材２０とを溶着（シュリンクシール）する。

以上説明したように、本発明に係る両端封止型ショートアークフラッシュランプでは、封止用ガラス管の先端側の溶着領域に一次封止用ガラス部材を溶着し、これを第２封止管内に溶着する構成としたことにより、封止用ガラス管の外周に位置させた始動補助電極の内部リード、外部リードおよび金属箔が正確に位置決めされ、これを第２封止管に溶着するので、その溶着作業が極めて簡略化され、しかも、内部リード、外部リード、金属箔の位置決めが正確になされる。
なお、封止用ガラス管に、単なる円筒管である一次封止用ガラス部材を溶着する場合と、陽極が封止された長尺の発光管、第１封止管、第２封止管からなるバルブを溶着する場合とでは、本願発明のように一次封止用ガラス部材を溶着する場合の方が、作業が容易であることは明らかである。そして一次封止用ガラス部材が溶着された封止用ガラス管は、前記内部リード、外部リード金属箔が正確に位置決め固定されて、第２封止管に容易に溶着できるものである。

１ 発光管
２ 第１封止管
３ 第２封止管
４ 封止用ガラス管
５ 第１主電極
６ 第２主電極
７ 第１主電極の芯線
８ 第２主電極の芯線
１０ 第１始動補助電極
１１ 第２始動補助電極
１２ 第１始動補助電極の内部リード
１３ 第１始動補助電極の外部リード
１４ 金属箔
１５ 第２始動補助電極の内部リード
１６ 第２始動補助電極の外部リード
１７ 金属箔
２０ 一次封止用ガラス部材
２１ 陰極マウント
２２ バルブ

Claims (2)

1. ガラス製の発光管の内部に一対の主電極と、始動補助電極を有し、当該発光管の両端に第１封止管と第２封止管とを備え、
   前記第１封止管には、第１主電極の芯線が封止されて発光管外に導出され、
   前記第２封止管には、当該第２封止管の内部に挿入された封止用ガラス管が溶着され、該封止用ガラス管には、第２主電極の芯線が封止されて発光管外に導出されてなり、
   前記第２封止管と前記封止用ガラス管との間で、前記始動補助電極の内部リードと外部リード、およびこれらを電気的に接続する金属箔とが封止されてなる両端封止型ショートアークフラシュランプにおいて、
   前記封止用ガラス管における前記第２封止管との溶着領域の外周面には、前記内部リード、外部リードおよび金属箔を被覆するように一次封止用ガラス部材が溶着されていることを特徴とする両端封止型ショートアークフラシュランプ。
2. 前記一次封止用ガラス部材の材料が無水石英ガラスであり、
   前記第２封止管のガラスが有水石英ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の両端封止型ショートアークフラシュランプ。
   
   
   

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