JP5887837B2

JP5887837B2 - 紫外線蛍光ランプ

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Publication number: JP5887837B2
Application number: JP2011238448A
Authority: JP
Inventors: 弘喜日野; 純藤岡; 亮彦田内
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2031-10-31
Also published as: JP2013097952A

Description

本発明の実施形態は、紫外線蛍光ランプに関する。

紫外線蛍光ランプは、半導体、液晶、ＰＤＰ、ＥＬ等の製造工程の紫外線処理等に使用されている。例えば、半導体用途では、ウェハを複数の半導体チップに分割する工程で使用されるウェア保持部材の交換作業の際に使用される。ウェハ保持部材の構成部材は、紫外線照射により接着力が低下する粘着剤で接着されており、これに紫外線照射を行い、粘着体の剥離を行う。

上記の蛍光ランプは、効率よく紫外線処理を行うと同時に、紫外線蛍光ランプの長寿命化が求められている。

特開平１０−２７７６８号公報特開２００３−１０９５４１号公報

本発明が解決しようとする課題は、紫外線照射により接着力が低下する粘着剤の剥離工程用途において、粘着剤の剥離性が高く、また、寿命時間が長い紫外線蛍光ランプを提供することである。

本実施形態の紫外線蛍光ランプは、紫外線照射により接着力が低下する粘着剤の剥離工程に使用する紫外線蛍光ランプであって、放電容器と、放電容器に封入される放電媒体と、前記放電媒体に電力を供給する電極と、前記放電容器の内側に塗布された蛍光体層と、を具備し、第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅと、第２の蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕとを有する前記蛍光体層における前記第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅと前記第２の蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕの総量に対する、前記第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅの重量比が６０〜９５％である。

紫外線蛍光ランプの第１の実施形態について説明するための断面図である。図１の紫外線蛍光ランプに使用する２種類の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅと蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕの、分光分布図である。蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅと蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕを混合した紫外線蛍光ランプの分光分布図である。蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅと蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕを混合した紫外線蛍光ランプの波長別の相対エネルギーとその強度比を説明するための表である。紫外線照射により接着力が低下する粘着剤の剥離工程を説明するための概略図である紫外線照射後の粘着剤の剥離状況および紫外線蛍光ランプの寿命時間を説明するための表である。

以下、発明を実施するための実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態の紫外線蛍光ランプを、図面を参照して説明する。図１は紫外線蛍光ランプの断面図、図２は紫外線蛍光ランプに使用する２種類の蛍光体の分光分布図、図３は２種類の蛍光体を混合した紫外線蛍光ランプの分光分布図である。

紫外線蛍光ランプ１００の構成を以下に説明する。紫外線蛍光ランプ１００は、例えば、図１に示す熱陰極蛍光ランプである。紫外線蛍光ランプ１００の放電容器１０１は、例えば、ソーダガラス等の軟質ガラス製のガラス管で、その両端１０１ａ、１０１ｂをステム等で気密に封止し、内部空間１０２を形成した構成である。内部空間１０２には放電媒体として、例えば、封入圧力１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒのアルゴンと、封入量１ｍｇ〜１０ｍｇの水銀が封入される。放電容器１０１のガラス管の寸法は、例えば、外径が１４ｍｍ〜３４ｍｍ、肉厚が０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、長さが１３５ｍｍ〜２４００ｍｍ程度である。

放電容器１０１の両端１０１ａ及び１０１ｂには、夫々、２本の導入線１０３ａと１０４ａ、及び、１０３ｂと１０４ｂが気密に封止されている。導入線１０３ａ、１０４ａ、１０３ｂ、１０４ｂは、放電容器１０１に使用されるガラス管の膨張係数との調整を図った金属線で、例えば、ジュメット線や鉄・ニッケル合金線等を用いる。

導入線１０３ａと１０４ａ、及び、導入線１０３ｂと１０４ｂの内部空間１０２側の先端には、それぞれ、電極１０５ａ、１０５ｂが電気的に接続されている。電極１０５ａ、１０５ｂは、例えば、熱陰極で、線径１５μｍ〜３０μｍのタングステン、レニューム・タングステン合金等を、ダブルコイルまたはトリプルコイル状に加工し、その表面にエミッタ材料を塗布した構成である。エミッタ材料は、例えば、仕事関数が低いＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯの混合体や、更に、エミッタ材料の蒸発を抑制するＺｒＯ_２等を添加した材料を使用する。電極１０５ａ、１０５ｂのフィラメントに電流を流すと、フィラメントが温度６００℃〜１１００℃に加熱され、その表面に塗布されたエミッタから熱電子放出が放出され、紫外線蛍光ランプ１００の始動電圧や管電圧を低減することができる。

放電容器１０１の両端には、例えば、口金１０６ａと１０６ｂが、セメント（図示無）等を介して接続・固定されている。口金１０６ａ及び１０６ｂには、夫々、２本の電力供給ピン１０７ａと１０８ａ及び１０７ｂと１０８ｂとが装着されており、これらは、導入線１０３ａと１０４ａ及び導入線１０３ｂと１０４ｂと電気的に接続されている。

放電容器１０１の両端を除く内壁には、例えば、アルミナやシリカ等の保護膜１０９が膜厚０．５μｍ〜５μｍ形成され、更にその内面側には、蛍光体層１１０が膜厚５〜３０μｍで形成されている。

蛍光体層１１０には、図２（ａ）に示す分光分布を有する第１の蛍光体のＹＰＯ_４：Ｃｅ（セリウム賦活リン酸イットリウム）と、図２（ｂ）に示す分光分布を有する第２の蛍光体のＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕ（ユーロピウム賦活ホウ酸ストロンチウム）が混合して塗布されている。また、蛍光体層１１０には、上述した蛍光体以外に、蛍光体層１１０の膜強度を向上させるため、例えば、０．３ＣａＯ・０．７ＢａＯ・１．６Ｂ_２Ｏ_３等のボレート系結着材、Ｃａ_２Ｐ_２Ｏ_７等のカルシウム系結着材、またはＡｌ_２Ｏ_３等のアルミナ系結着剤が、単体または混合されて、添加されている。その他に、暗黒中の放電遅れを改善するためのＡｌ_２Ｏ_３も添加することができる。

点灯回路（図示無）により、電極１０５ａと１０５ｂとの間に、例えば、周波数２０ｋＨｚ〜８０ｋＨｚで、電圧実効値が５０〜１０００Ｖの正弦波電圧を印加すると、内部空間１０２内の水銀とアルゴンが放電し、水銀から波長１８５ｎｍと２５４ｎｍの紫外線が放射される。この水銀からの紫外線が、蛍光体層１１０に当たると、蛍光体が励起され、蛍光体層１１０から紫外線が放射される。

蛍光体層１１０に含まれる第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅと、第２の蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕとの重量比別の、紫外線蛍光ランプから放射される分光分布図を図３に示す。第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅと第２の蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕとの総和に対する第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅの重量比が９０％の場合を図３（ａ）に、８０％の場合を図３（ｂ）に、６０％の場合を図３（ｃ）に、４０％の場合を図３（ｄ）に、２０％の場合を図３（ｅ）に示している。蛍光体層１１０に含まれる蛍光体の重量比は、紫外線蛍光ランプ１００を破壊して、蛍光体層１１０の粉末を取り出し、例えば、電子プローブマイクロアナライザ（日本電子株式会社製ＪＸＡ―８２００）による定性分析法等により、各蛍光体成分及び含有比率を測定し、このデータより重量比の換算を行うことができる。

第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅと第２の蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕとを混合させることで、これらの蛍光体から放射させる紫外線発光が合成されるため、これら蛍光体を単体で使用した場合より、波長３２０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の幅広い紫外線放射を得ることができる。

第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅの放射のピーク波長３３７ｎｍと３５５ｎｍ、及び、第２の蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕの放射のピーク波長３６９ｎｍの相対エネルギーを、それぞれ、Ａ、Ｂ、Ｃとして、図４に示す。また、波長３６９ｎｍの相対エネルギーＣに対する、波長３３７ｎｍの相対エネルギーＡの比率Ａ／Ｃ（％）も同時に示す。紫外線の相対エネルギーの相対値は、例えば、分光器（株式会社オプトリサーチ製ＭＳＲ―７０００）等で測定し、得られた強度を相対エネルギーで値付けされた値との間で補正することにより、得ることができる。

第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅの重量比を増加させることで、長波長の紫外線に対する短波長の紫外線の比率を増加させることができる。

紫外線蛍光ランプ１００は、例えば、図５（ａ）に示すように、接着対象物２００と３００との間に介在し、両者を接着した粘着体４００に、図５(ｂ)に示すように紫外線照射５００を行い、図５(ｃ)に示すように粘着体４００の接着力を低下させて、接着対象物２００と３００を分離させる工程で使用される。

粘着体４００は、例えば、粘着剤支持体４０１の両面に、第１の粘着剤４０２ａと第２の粘着剤４０２ｂをコートした両面テープで、少なくとも一方の粘着剤に紫外線照射により接着力を失う粘着剤を使用している。

粘着剤支持体４０１は、紫外線の透過率が高い樹脂シート、例えば、ポリ塩化ビニール、ポリエステル、ポリブデン、ポリブタジエン、ポリエチレン等である。粘着剤支持体４０１の厚みは、例えば、５μｍ〜１００μｍである。また、粘着剤支持体４０１を省略し、直接、紫外線照射により接着力が低下する粘着剤を、接着対象物２００または３００に塗布して、接着させる構成でも良い。

第１の粘着剤４０２ａは、例えば、紫外線照射により硬化して接着力を失う紫外線硬化樹脂である。紫外線硬化樹脂は、例えば、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂などで、これらに、粘着付与樹脂、紫外線架橋性オリゴマ及び／又はモノマ、光重合開始剤を添加した構成である。第１の粘着剤４０２ａの厚みは、例えば、５〜１００μｍである。第２の粘着剤４０２ｂは、これと同構成としても良いし、紫外線硬化しない粘着剤とすることもできる。

粘着付与樹脂は、粘着性を向上させるための樹脂で、例えば、テンペル系樹脂、ロジン系樹脂等が使用される。

紫外線架橋性オリゴマ及び／又はモノマは、紫外線照射受けた重合開始剤によって粘着剤全体を硬化させて、その接着力を低下させるためのものである。紫外線架橋性オリゴマ及び／又はモノマは、例えば、アクリレート系化合物、ウレタンアクリレート系オリゴマ等を用いる。重合開始剤は、例えば、ベンゾイン、ベンゾイメチルエーテル、ベンゾイエチルエーテル、ベンゾイイソプロピルエーテル、ベンジルジフエニルサルファイド、テトラメチルチウラムモノサルファイド、アゾビスイソブチロニトリル、ジベンジル、ジアセチル、β―クロールアンスラキノン等を用いる。

蛍光体の重量比別に、紫外線蛍光ランプ１００からの紫外線を粘着体４００に照射し、第１の粘着剤４０２ａの剥離状況を評価した結果を図６に示す。図中の印◎は第１の粘着剤４０２ａと接着対象物３００が綺麗に剥離した状態を示し、印○は接着対象物３００上に第１の粘着剤４０２ａが少量残存するものの剥離する状態を示し、これらが実用上問題無い状態である。一方、印×は接着対象物３００上に第１の粘着剤４０２ａが多量に残存する状態や、第１の粘着剤４０２ａが接着対象物３００と剥離しない状態で、剥離が不十分で実用上使用できない状態を示す。

蛍光体層１１０の第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅと第２の蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕとの総和に対する第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅの重量比が６０％〜９５％の範囲において、実用上問題無い剥離特性が得られ、更に、重量比が８０％〜９０％の範囲において、良好な剥離特性が得られる。

また、図４との関係により、波長３６９ｎｍの相対エネルギーＣに対する、波長３３７ｎｍの相対エネルギーＡの比率Ａ／Ｃが６０％〜２２５％の範囲において、実用上問題無い剥離特性が得られ、更に、比率Ａ／Ｃが１２０％〜１８０％の範囲において、良好な剥離特性が得られる。

紫外線蛍光ランプ１００からの放射のうち、短波長側の紫外線は、光エネルギーが強いものの、第１の粘着剤４０２ａで吸収されやすいため、第１の粘着剤４０２ａの光照射側の表面硬化に寄与する。一方、紫外線放射の長波長側の紫外線は、短波長の紫外線より光エネルギーが弱いものの、第１の粘着剤４０２ａの内部に浸透するため、第１の粘着剤４０２ａの光照射面から内側部の硬化に寄与する。上述した短波長と長波長の比率を得ることが出きる蛍光体の重量比に設定することで、第１の粘着剤４０２ａの表面と内側の両方の紫外線硬化を促進でき、剥離特性を向上させることができる。

初期の紫外線照度値に対して７０％の値まで低下したときの寿命時間を図６に示す。比較例の蛍光体ＢａＳｉ_２Ｏ_３：Ｐｂの場合が約１０００時間に対して、第１の実施形態における第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅと第２の蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕを混合した構成では約１７００Ｈｒと長くなる。蛍光体ＢａＳｉ_２Ｏ_３：Ｐｂは、Ｐｂが水銀とアマルガムを反応しやすい材料のため、点灯中に水銀が蛍光体に付着して、水銀からの紫外線吸収及び蛍光体からの紫外線放出を阻害する。一方、蛍光体ＹＰＯ_４：ＣｅとＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕは、水銀とのアマルガム形成を低減することができため、寿命時間を長くすることができる。

また、第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅと第２の蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕには、比較例の蛍光体ＢａＳｉ_２Ｏ_３：Ｐｂのように環境負荷物質のＰｂ等が含まれない構成のため、例えば、紫外線蛍光ランプの廃棄時に環境を汚染する恐れがない。

上述したように、第１の実施形態の紫外線蛍光ランプは、紫外線照射により接着力が低下する粘着剤の剥離工程用途において、粘着体の剥離性が高く、また、寿命時間が長い特性を有する。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

紫外線蛍光ランプ１００は、熱陰極蛍光ランプ以外に、冷陰極蛍光ランプや、外部電極蛍光ランプ、無電極蛍光ランプ等の形態も採ることができる。また、紫外線蛍光ランプの形状は、直管形状以外に、ランプを熱加工して、Ｕ字形状、Ｃ字形状、コ字形状、Ｌ字形状、Ｗ字形状、平板形状等、任意の形状を採ることが出来る。放電媒体は、水銀と共に添加するアルゴンの代わりに、ネオン、アルゴン、クリプトン、またはキセノンを単体または少なくとも１種類以上混合した構成とすることができる。また、水銀を封入せずに、紫外線を照射するキセノンとその他の希ガスを混合する構成も採ることができる。

蛍光体層１１０には、第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅと、第２の蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕに加えて、更に、その他の蛍光体を添加する構成でも構わない。この場合、第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅと、第２の蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕの重量比と、波長３６９ｎｍの相対エネルギーＣに対する、波長３３７ｎｍの相対エネルギーＡの比率Ａ／Ｃの関係は満足するものとする。

半導体用途の一例を示したが、紫外線を照射すると接着力を低下する粘着剤を接着させた対象物の剥離を行う工程であればよく、液晶、ＰＤＰ、ＥＬ等の他分野の工程に応用できるものである。

紫外線照射により接着力が低下する粘着剤は、紫外線硬化樹脂を記載したが、その他、紫外線照射により発泡して接着力を低下させる紫外線発泡樹脂を使用することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００紫外線蛍光ランプ
１０１放電容器
１０２内部空間
１０３ａ、１０３ｂ導入線
１０４ａ、１０４ｂ導入線
１０５ａ、１０５ｂ電極
１０６ａ、１０６ｂ口金
１０７ａ、１０７ｂ供給ピン
１０８ａ、１０８ｂ供給ピン
１０９保護膜
１１０蛍光体層

Claims

紫外線照射により接着力が低下する粘着剤の剥離工程に使用する紫外線蛍光ランプであって、
放電容器と、放電容器に封入される放電媒体と、前記放電媒体に電力を供給する電極と、前記放電容器の内側に塗布された蛍光体層と、を具備し、第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅと、第２の蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕとを有する前記蛍光体層における前記第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅと前記第２の蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕの総量に対する、前記第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅの重量比が６０〜９５％である紫外線蛍光ランプ。
放電容器と、放電容器に封入される放電媒体と、前記放電媒体に電力を供給する電極と、前記放電容器の内側に塗布された蛍光体層と、を具備し、第１の蛍光体ＹＰＯ_４：Ｃｅと、第２の蛍光体ＳｒＢ_４Ｏ_７：Ｅｕとを有する前記蛍光体層における前記第１の蛍光体ＹＰＯ _４：Ｃｅと前記第２の蛍光体ＳｒＢ _４Ｏ _７：Ｅｕの総量に対する、前記第１の蛍光体ＹＰＯ _４：Ｃｅの重量比が６０〜９５％であり、前記蛍光体層からの波長３６９ｎｍの放射の相対エネルギーＣに対する、波長３３７ｎｍの放射の相対エネルギーＡの比率Ａ／Ｃが６０〜２２５％である紫外線蛍光ランプ。