DE69913204T2

DE69913204T2 - Elektronenröhre

Info

Publication number: DE69913204T2
Application number: DE69913204T
Authority: DE
Inventors: Motohiro Hamamatsu-shi Suyama; Akihiro Hamamatsu-shi KAGEYAMA; Masaharu Hamamatsu-shi MURAMATSU
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1999-01-21
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2019-01-22
Also published as: US6586877B1; WO2000044026A1; EP1154457A4; AU1983199A; EP1154457B1; DE69913204D1; EP1154457A1

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochempfindliche Elektronenröhre zur quantitativen Messung eines äußerst schwachen Lichts.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Dieser Bereich der Technologie ist beispielsweise in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. HEI-7-95434 beschrieben. Eine Elektronenröhre, die in dieser Veröffentlichung beschrieben ist, weist ein Gehäuse auf, in dem eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD) einer von hinten beleuchteten Art vorgesehen ist. Bei dieser Art von Elektronenröhre wird ein von einer Photokathode als Reaktion auf einen Einfall von Licht ausgesandtes Elektron in eine Rückseite einer Vorrichtungsbildungsfläche zum Erfassen eines Signals geleitet. Diese Elektronenröhre wird auf Grund ihrer hohen Empfindlichkeit und ihrer hohen Bilderzeugungsqualität weithin verwendet.
In der nicht geprüften Japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. HEI-6-29506 ist eine Bilderzeugungsvorrichtung beschrieben, bei der eine von hinten beleuchtete Halbleitervorrichtung verwendet wird. Die Halbleitervorrichtung ist auf einem Substrat befestigt, dessen Wärmedehnungskoeffizient gleich dem der Halbleitervorrichtung ist. An der Halbleitervorrichtung ist eine Mehrzahl von Erhebungen ausgebildet, wobei jede Erhebung mit einem auf dem Substrat (einem Siliciumwafer) ausgebildeten Metalldraht verbunden ist. Der Zwischenraum zwischen der Halbleitervorrichtung und dem Substrat ist mit einem nichtleitenden Harz gefüllt, damit kein Siliciumätzmittel in diesen eintreten kann. Da der Zwischenraum vor dem Dünnen der Halbleitervorrichtung befüllt wird, darf das Harz kein Alkalimetall enthalten, muß eine geeignete Kontraktionsspannung beim Aushärten aufweisen, um einen ausreichenden Kontakt des verklebenden Teils der Erhebungen aufrechtzuerhalten, und muß während des Chipbondens und des Drahtbondens Hitze bis etwa 150°C aushalten können.
Jedoch weisen herkömmliche Elektronenröhren und Bilderzeugungsvorrichtungen auf Grund der oben beschriebenen Konstruktion die folgenden Probleme auf. Bei der in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. HEI-7-95434 beschrieben Elektronenröhre ist die Halbleitervorrichtung durch Verkleben von metallischen Kontaktkissen mit Kontakten an dem Fuß befestigt. Die metallischen Kontaktkissen weisen jedoch eine Neigung auf, von den Kontakten zu rutschen, um eine ausreichende Verbindung einzubüßen, wenn die Elektronenröhre in einer Umgebung mit hoher Temperatur zusammengebaut wird.
Bei der in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. HEI-6-29506 beschrieben Bilderzeugungsvorrichtung wird die Halbleitervorrichtung mit Lösungsmittel gedünnt, nachdem die Halbleitervorrichtung auf dem Substrat befestigt ist. Demgemäß ist der Zwischenraum zwischen der Halbleitervorrichtung und dem Substrat vollständig mit Harz gefüllt, damit kein Siliciumätzmittel in diesen eintreten kann. Da das Harz direkt auf dem Elektroneneinfallteil der Halbleitervorrichtung befestigt wird, wird in dem Elektroneneinfallteil Spannung erzeugt, wenn das Harz aushärtet oder härtet. Das Elektroneneinfallteil läuft Gefahr, verformt zu werden, was zu mangelhaften Bildern oder in manchen Fällen zum Bruch führt.
Angesichts des Vorstehenden liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Probleme zu lösen und eine Elektronenröhre zu schaffen, die mangelhafte Verbindungen, zu denen es während des Zusammenbauvorgangs kommen kann, sowie Verformungen oder Schäden an der Halbleitervorrichtung, zu denen es ebenfalls während des Zusammenbauvorgangs kommen kann, vermeiden kann.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgaben und andere werden mit einer Elektronenröhre erfüllt, mit: einer Nebenröhre; einer an dem einen Ende der Nebenröhre vorgesehenen Front platte mit einer Photokathode, die entsprechend einfallendem Licht Elektronen aussendet; einem an dem anderen Ende der Nebenröhre vorgesehenen Fuß, wobei der Fuß und die Frontplatte einen Vakuumbereich bilden und der Fuß einen Erhebungsverbindungsabschnitt auf seiner Oberfläche aufweist; und einer an dem Fuß an seinem Vakuumbereich befestigten Halbleitervorrichtung, wobei die Halbleitervorrichtung eine fußseitig positionierte Vorderseite und eine frontplattenseitig positionierte Rückseite aufweist, wobei die Halbleitervorrichtung ein Elektroneneinfallteil zur Aufnahme von aus der Photokathode ausgesendeten Elektronen und ein an einem Außenumfang des Elektroneneinfallteils vorgesehenes Umfangsteil umfaßt, wobei das Elektroneneinfallteil die Form einer dünnen Platte aufweist, deren Dicke kleiner als die des Umfangsteils ist, und wobei das Umfangsteil eine Erhebung aufweist, die von der Vorderseite desselben vorsteht, wobei die Erhebung an dem Erhebungsverbindungsabschnitt befestigt ist und die Erhebung einen Zwischenraum zwischen der Vorderseite der Halbleitervorrichtung und der Oberfläche des Fußes bildet, wobei ein Füllstoff mit Isolierungseigenschaft zum Teil in den Zwischenraum an dem Umfangsteil eingefüllt wird, wodurch der Zwischenraum an dem Umfangsteil zum Teil geschlossen wird.
Daher umfaßt die Elektronenröhre gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Nebenröhre; eine an dem einen Ende der Nebenröhre vorgesehene Frontplatte mit einer Photokathode, die als Reaktion auf einfallendes Licht Elektronen aussendet; einen an dem anderen Ende der Nebenröhre vorgesehenen Fuß, wobei der Fuß und die Frontplatte einen Vakuumbereich bilden; und eine an der evakuierten Seite des Fußes befestigte Halbleitervorrichtung mit einem Elektroneneinfallteil zur Aufnahme von aus der Photokathode ausgesendeten Elektronen. Die Halbleitervorrichtung ist als von hinten beleuchtete Art einer Halbleitervorrichtung konfiguriert. Das heißt, die Halbleitervorrichtung weist eine fußseitig positionierte Vorderseite und eine frontplattenseitig positionierte Rückseite auf. Die Halbleitervorrichtung besitzt ein plattenförmiges Elektroneneinfallteil, das dünner als das Umfangsteil ausgebildet ist, das um das Elektroneneinfallteil herum ausgebildet ist. Von der Vorderseite des Umfangsteils vorstehend ist eine Erhebung ausgebildet. Die Erhebung ist an einem Erhebungsverbindungsabschnitt befestigt, der auf der Oberfläche des Fußes vorgesehen ist. Die Erhebung bildet einen Zwischenraum zwischen der Vorderseite der Halbleitervorrichtung und der Oberfläche des Fußes. Der Zwischenraum an dem Umfangsteil ist zum Teil mit einem Füllstoff mit Isolierungseigenschaften befüllt. Demgemäß wird der Zwischenraum an dem Umfangsteil zum Teil mit dem Füllstoff mit Isolierungseigenschaften geschlossen.
Demgemäß wird in der Elektronenröhre gemäß der vorliegenden Erfindung der isolierende Füllstoff zum Teil in den Zwischenraum zwischen dem Umfangsteil der Halbleitervorrichtung und dem Fuß eingefüllt, während die an der Halbleitervorrichtung ausgebildete Erhebung mit dem auf der Oberfläche des Fußes vorgesehenen Erhebungsverbindungsabschnitt verbunden ist. Daher fungiert der Füllstoff als Verstärkungselement, damit sich die Erhebung selbst dann nicht von dem Erhebungsverbindungsabschnitt trennen kann, wenn die Elektronenröhre unter einer Umgebung mit hoher Temperatur zusammengebaut wird.
Der am Umfang der Halbleitervorrichtung gebildete Zwischenraum ist mit isolierendem Füllstoff gefüllt, während der an dem Elektroneneinfallteil gebildete Zwischenraum nicht mit dem isolierendem Füllstoff gefüllt ist. Demgemäß besteht keine Gefahr, daß das Elektroneneinfallteil auf Grund der Spannung, die während des Härtens des isolierenden Füllstoffs erzeugt wird, verformt oder beschädigt wird.
Ferner ist die Belüftung zwischen der Halbleitervorrichtung und dem Fuß sichergestellt, weil der Zwischenraum zwischen der Halbleitervorrichtung und dem Fuß nur zum Teil von dem Füllstoff geschlossen wird. Wenn der gesamte Umfang des Umfangsteils der Halbleitervorrichtung vollständig von dem Füllstoff geschlossen würde, würde ein Luftreservoir zwischen dem Elektroneneinfallteil und der Oberfläche des Fußes gebildet. Bei dem Vorgang des Zusammenbauens der Elektronenröhre in einem Vakuum würde sich diese Luft ausdehnen und könnte zu Schäden an dem Elektroneneinfallteil führen, das als dünne Platte auf der von hinten erleuchteten Halbleitervorrichtung ausgebildet ist. Dagegen kann durch die vorliegende Erfindung Luft zwischen die Halbleitervorrichtung und den Fuß strömen, wodurch sichergestellt ist, daß Luft in der Vakuum-Umgebung abgesaugt werden kann, wenn die Elektronenröhre zusammengebaut wird.
Mithin ist gemäß der vorliegenden Erfindung die von der Vorderseite des Umfangsteils der Halbleitervorrichtung vorstehende Erhebung an dem Erhebungsverbindungsabschnitt befestigt, der auf der Oberfläche des Fußes vorgesehen ist. Diese Erhebung bildet den Zwischenraum zwischen der Vorderseite der Halbleitervorrichtung und der Oberfläche des Fußes. Der Zwischenraum längs dem Umfangsteil der Halbleitervorrichtung ist zum Teil mit einem Füllstoff mit Isolierungseigenschaften gefüllt. Demgemäß wird der Zwischenraum nur zum Teil mit dem isolierenden Füllstoff geschlossen. Infolgedessen kann eine mangelhafte Erhebungsverbindung vermieden werden, die möglicherweise entstehen kann, wenn die Elektronenröhre zusammengebaut wird, und können Schäden an der Halbleitervorrichtung vermieden werden, zu denen es bei dem gleichen Vorgang kommen kann.
Der Füllstoff mit Isolierungseigenschaft kann mit Ausnahme von mindestens einer Stelle längs dem gesamten Umfang des Umfangsteils in den Zwischenraum an dem Umfangsteil der Halbleitervorrichtung eingefüllt werden, wobei der Zwischenraum an dem Umfangsteil mit dem Füllstoff mit Isolierungseigenschaft mit Ausnahme von der mindestens einen Stelle gefüllt werden kann.
Beispielsweise kann der Füllstoff mit Isolierungseigenschaft vorzugsweise in den Zwischenraum an mindestens einer Stelle längs dem gesamten Umfang des Umfangsteils der Halbleitervorrichtung eingefüllt werden, wobei ein Belüftungsbereich an wenigstens einer Stelle längs dem gesamten Umfang des Umfangsteils der Halbleitervorrichtung gebildet wird, um eine Fluidverbindung zwischen dem Zwischenraum und dem Vakuumbereich bereitzustellen. Mit dieser Konstruktion kann mit dem isolierenden Füllstoff eine mangelhafte Erhebungsverbindung vermieden werden, die bewirkt werden kann, wenn die Elektronenröhre zusammengebaut wird, und Schäden an der Halbleitervorrichtung, zu denen es bei dem gleichen Vorgang kommen kann, können durch Sicherstellung der Belüftung durch den Belüftungsbereich ausgeschlossen werden.
Der Füllstoff kann eine elektrisch isolierendes Material aufweisen. Der Füllstoff kann eine Schmelzeigenschaft aufweisen, bei Erhitzung kann der Füllstoff jedoch härten und sich mit einer geeigneten Kontraktionsspannung zusammenziehen, um an einem umgebenden Material zu haften. Als isolierender Füllstoff ist ein isolierendes Harz zu bevorzugen. Es kann jedoch Wasserglas oder niedrigschmelzendes Glas verwendet werden.
Des weiteren kann der Fuß vorzugsweise ein tragendes Substrat auf seiner Oberfläche aufweisen, wobei das tragende Substrat aus dem gleichen Siliciummaterial wie ein Grundmaterial der Halbleitervorrichtung gebildet ist und der Erhebungsverbindungsabschnitt an dem tragenden Substrat vorgesehen ist. Mit dieser Konfiguration kann der Wärmedehnungskoeffizient des tragenden Substrats, das den Erhebungsverbindungsabschnitt aufweist, annähernd gleich demjenigen der Halbleitervorrichtung, welche die Erhebung aufweist, gemacht werden. Deshalb trennt sich die Erhebung während des Brennvorgangs (Erhitzungsvorgangs) in der Elektronenröhre nicht von dem Erhebungsverbindungsabschnitt, wodurch ein besserer Verbindungszustand aufrechterhalten wird.
Die Erhebung kann vorzugsweise aus Material bestehen, das Gold als Hauptbestandteil umfaßt. Wenn die Erhebung aus Material besteht, dessen Hauptbestandteil Gold ist, schmilzt die Erhebung nicht während des Brennvorgangs in dem Herstellungsverfahren. Da das isolierende Material, das zum Teil in den Zwischenraum zwischen dem Umfangsteil der Halbleitervorrichtung und den Fuß eingefüllt wird, als Verstärkungsmaterial dient, kann das isolierende Material ferner während des Brennvorgangs einen Bruch in der Erhebung verhindern, dessen Hauptbestandteil Gold ist.
Der Fuß kann auf seiner Oberfläche einen Kanal zum Steuern der Teileinfüllung des Füllstoffs mit Isolierungseigenschaft in den Zwischenraum an dem Umfangsteil aufweisen. Mit dieser Konfiguration kann man einen überschüssigen isolierenden Füllstoff in den Kanal fließen lassen, wenn der isolierende Füllstoff von außerhalb des Umfangsteils in den Zwischenraum zwischen dem Umfangsteil der Halbleitervorrichtung und den Fuß eingebracht wird. Deshalb kann verhindert werden, daß der isolierende Füllstoff an dem Elektroneneinfallteil der Halbleitervorrichtung haften bleibt, wodurch die Möglichkeit beseitigt wird, daß das Elektroneneinfallteil beschädigt wird, wenn der Füllstoff aushärtet oder härtet. Demgemäß kann erreicht werden, daß der isolierende Stoff in geeigneter Weise ohne genaue Steuerung der Menge des isolierenden Füllstoffs eingefüllt wird. Insbesondere dann, wenn der Zwischenraum zwischen der Halbleitervorrichtung und dem Fuß äußerst schmal ist, kann die Kapillarwirkung benutzt werden, um den isolierenden Füllstoff zum Einfließen in den Zwischenraum zu zwingen. Der überschüssige isolierende Füllstoff fließt automatisch in den Kanal.
Demgemäß kann die Steuerung des Stroms leicht und wirksam gemacht werden.
Beispielsweise kann der Kanal vorzugsweise eine Breite aufweisen, durch die sich der Kanal über eine Grenze zwischen dem Umfangsteil und dem Elektroneneinfallteil hinweg erstrecken kann. Wenn der Kanal, dessen Breite einen Wert aufweist, durch den sich der Kanal über die Grenze zwischen dem Umfangsteil und dem Elektroneneinfallteil hinweg erstrecken kann, auf der Oberfläche des Fußes ausgebildet ist, um den isolierenden Füllstoff in den Zwischenraum zwischen dem Umfangsteil der Halbleitervorrichtung und dem Fuß einzufüllen, kann man den Füllstoff von außerhalb des Umfangsteils einbringen und dabei den überschüssigen Füllstoff in den Kanal fließen lassen. Deshalb kann leicht verhindert werden, daß der Füllstoff an dem Elektroneneinfallteil haften bleibt. Insbesondere dann, wenn der Zwischenraum äußerst schmal ist, kann die Kapillarwirkung genutzt werden, um den Füllstoff in den Zwischenraum zu saugen, wodurch der Vorgang zum Einbringen des Füllstoffs leicht und effektiv wird. Wenn die Breite des Kanals auf eine Größe eingestellt wird, daß die Grenze zwischen dem Umfangsteil und dem Elektroneneinfallteil überspannt wird, können mehrere Kanäle entsprechend den mehreren mit Füllstoff zu füllenden Bereichen einzeln ausgebildet werden.
Der Kanal kann vorzugsweise an einem Bereich ausgebildet werden, der nur nach dem Umfangsteil weist. Wenn der Kanal auf der Oberfläche des Fußes ausgebildet ist, um nur dem Umfangsteil gegenüber zu liegen, kann zum Einfüllen des isolierenden Füllstoffs in den Zwischenraum zwischen dem Umfangsteil der Halbleitervorrichtung und dem Fuß der Füllstoff von außerhalb des Umfangsteils in den Zwischenraum eingefüllt werden, wodurch ein überschüssiger Füllstoff in den Kanal fließen kann. Deshalb läßt sich leicht vermeiden, daß der Füllstoff an dem Elektroneneinfallteil haften bleibt. Insbesondere dann, wenn der Zwischenraum äußerst schmal ist, kann die Kapillarwirkung genutzt werden, um den Füllstoff in den Zwischenraum zu saugen, wodurch der Vorgang zum Einbringen des Füllstoffs leicht und effektiv wird. Des weiteren kann die anfängliche Aufgabe erfüllt werden, indem der Kanal einfach so ausgebildet wird, daß er nur dem Umfangsteil entspricht.
Der Kanal kann vorzugsweise eine Breite aufweisen, durch die sich der Kanal quer über einen Seitenabschnitt des Umfangsteils und den anderen, gegenüberliegenden Abschnitt des Umfangsteils spannen kann. Wenn der Kanal, durch dessen Breite sich der Kanal quer über einen Seitenabschnitt des Umfangsteils und den anderen, gegenüberliegenden Abschnitt des Umfangsteils spannen kann, auf der Oberfläche des Fußes ausgebildet ist, um den isolierenden Füllstoff in den Zwischenraum zwischen dem Umfangsteil der Halbleitervorrichtung und dem Fuß einzufüllen, kann der Füllstoff von außerhalb des Umfangsteils in den Zwischen raum eingefüllt werden, wodurch ein überschüssiger Füllstoff in den Kanal fließen kann. Deshalb läßt sich leicht vermeiden, daß der Füllstoff an dem Elektroneneinfallteil haften bleibt. Insbesondere dann, wenn der Zwischenraum äußerst schmal ist, kann die Kapillarwirkung genutzt werden, um den Füllstoff in den Zwischenraum zu saugen, wodurch der Vorgang zum Einbringen des Füllstoffs leicht und effektiv wird. Des weiteren kann, wenn die Breite des Kanals auf eine Größe eingestellt wird, daß er sich auf diese Weise über einen Seitenabschnitt des Umfangsteils und den anderen, gegenüberliegenden Seitenabschnitt des Umfangsteils spannen kann, ein Kanal ausgebildet werden, welcher der Größe und der Form des Elektroneneinfallteils der Halbleitervorrichtung entspricht.
Der von der Erhebung gebildete Zwischenraum kann an dem Umfangsteil vorzugsweise eine Höhe aufweisen, die klein genug ist, damit der Füllstoff mit Isolierungseigenschaft eine Kapillarwirkung erzeugen kann, wenn der Füllstoff in das Umfangsteil gesaugt wird, wobei der Kanal eine Tiefe von einem Ausmaß aufweist, durch das der Füllstoff, der auf Grund der Kapillarwirkung fließt, gestoppt werden kann. Mit dieser Konstruktion tritt der Füllstoff, wenn der gemäß der Kapillarwirkung fließende Füllstoff an den Rand des Kanals gelangt, nicht in den Kanal ein, sondern sammelt sich auf Grund der Oberflächenspannung in dem Stoff längs dem Rand. Deshalb läßt sich der Füllstoff leicht in den Zwischenraum saugen, und gleichzeitig kann leicht und effektiv verhindert werden, daß er an dem Elektroneneinfallteil der Halbleitervorrichtung haften bleibt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen ist:
1 eine Querschnittsansicht, die eine Elektronenröhre gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Abschnitt zeigt, wo die Halbleitervorrichtung an den Fuß der Elektronenröhre gemäß der ersten Ausführungsform verklebt ist;
3 ist eine Drauf- und Seitenansicht, welche die in der Elektronenröhre gemäß der ersten Ausführungsform verwendete Halbleitervorrichtung zeigt;
4 eine Querschnittsansicht, welche die in der Elektronenröhre gemäß der ersten Ausführungsform verwendete Halbleitervorrichtung zeigt;
5 eine vergrößerte Ansicht von Aluminiumdrähten, die in der in der Elektronenröhre gemäß der ersten Ausführungsform verwendeten Halbleitervorrichtung vorgesehen sind;
6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die ein Kontaktkissen und eine Erhebung zeigt, die in der Elektronenröhre gemäß der ersten Ausführungsform verwendet werden;
7 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines wesentlichen Abschnitts von 2, die zeigt, wie eine Erhebung auf der Halbleitervorrichtung an einem Erhebungsverbindungsabschnitt des Fußes die in der Elektronenröhre gemäß der ersten Ausführungsform verklebt ist;
8 eine Draufsicht auf einen verklebten Abschnitt der Halbleitervorrichtung, die einen die an der Elektronenröhre gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehenen Kanal zeigt;
9 eine Querschnittsansicht, die eine Elektronenröhre gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
10 eine vergrößerte Querschnittsansicht, die den Abschnitt zeigt, wo die Halbleitervorrichtung an das Tragende Substrat der Elektronenröhre gemäß der ersten Ausführungsform verklebt ist, mit einem Kanal gemäß der zweiten Ausführungsform;
12 eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen wesentlichen Abschnitt einer Elektronenröhre gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
13 eine vergrößerte Querschnittsansicht, die den Abschnitt zeigt, wo die Halbleitervorrichtung an das tragende Substrat der Elektronenröhre gemäß einer Modifizierung der Ausführungsformen verklebt ist; und
14 eine Draufsicht, die den Abschnitt zeigt, wo die Halbleitervorrichtung an das tragende Substrat der Elektronenröhre gemäß einer Modifizierung der Elektronenröhre gemäß den Ausführungsformen verklebt ist.
BESTE AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG
An Hand von 1–12 wird eine Elektronenröhre gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Zuerst wird an Hand von 1–8 eine Elektronenröhre gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Elektronenröhre gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Elektronenröhre 1 ist von einer berührungslos fokussierenden Art, bei der eine Photokathode nahe an einer Halbleitervorrichtung positioniert ist. Die Elektronenröhre 1 umfaßt eine Nebenröhre 2 mit zwei offenen Enden 2a und 2b. Mit dem offenen Ende 2a ist eine im wesentlichen scheibenförmige Frontplatte 8 verklebt, und mit dem offenen Ende 2b ist ein in ähnlicher Weise im wesentlichen scheibenförmiger Fuß 11 verklebt, um eine abgedichtete Konstruktion zu bilden, in der ein Vakuumbereich R vorgesehen ist. Über die Oberfläche der Frontplatte 8 hin auf der Seite des Vakuumbereichs R ist eine Photokathode 9 ausgebildet, während eine Halbleitervorrichtung (CCD-Vorrichtung) 15 an dem Fuß 11 auf der Seite des Vakuumbereichs R befestigt ist, wodurch die Funktionen der Elektronenröhre erfüllt werden.
Die Nebenröhre 2 weist eine zylindrische Form mit einem Außendurchmesser von beispielsweise annähernd 43 mm auf. Die Nebenröhre 2 besitzt eine ringförmige Lampe 3, die aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, beispielsweise aus Keramik. Die Lampe 3 umfaßt eine erste Lampe 3A, eine zweite Lampe 3B und einen Flanschabschnitt 7. Der Flanschabschnitt 7 besteht aus Kovar-Metall und ist zwischen der ersten und der zweite Lampe 3A und 3B angeordnet. Die drei Teile sind durch Löten einstückig in die Lampe 3 eingebaut. In der Öffnung der Seite der ersten Lampe 3A (dem ersten offenen Ende 2a), ist eine ring förmige Kathodenelektrode 5 vorgesehen, während in der Öffnung der Seite der zweiten Lampe 3B (dem zweiten offenen Ende 2a) eine ringförmige Schweißelektrode 6 vorgesehen ist. Die Kathodenelektrode 5 und die Schweißelektrode 6 sind mit der Lampe 3 verlötet, um eine einstückige Einheit zu bilden. Die Kathodenelektrode 5 weist eine Rinnenform zum Sammeln von Indiummaterial 4 auf. Das Indiummaterial 4 dienst als Klebstoff zum Verkleben der Nebenröhre 2 mit der Frontplatte 8 und als abdichtendes Element zur Schaffung des Vakuumbereichs R. Die Kathodenelektrode 5 kann eine elektrische Spannung liefern, die an die Photokathode 9 angelegt wird.
Die aus Kovar-Glass bestehende Frontplatte 8 ist über dem ersten offenen Ende 2a angeordnet. Die Frontplatte 8 weist an ihrem Mittelabschnitt einen vorstehenden Abschnitt 8a auf. Die Frontplatte 8 ist durch das Indiummaterial 4 an der Kathodenelektrode 5 befestigt und abgedichtet. Auf der Innenseite der Frontplatte 8 ist eine Photokathode 9 ausgebildet. Die Photokathode 9 dient zum Aussenden von Elektronen in den Vakuumbereich als Reaktion auf das Einfallen von Licht. Auf der Frontplatte 8 ist um die Photokathode 9 herum eine Photokathodenelektrode 10 ausgebildet. Die Photokathodenelektrode 10 besteht aus einer dünnen Chromfilm und ist auf der Frontplatte 8 abgeschieden. Die Photokathodenelektrode 10 verbindet die Photokathode 9 elektrisch mit dem Indiummaterial 4.
Die Frontplatte 8 und der Fuß 11, der über dem zweiten offenen Ende 2b der Nebenröhre 2 befestigt ist, bilden den Vakuumbereich R. Der Fuß 11 umfaßt: eine vierschichtige, aus Keramik ausgebildete Grundplatte 12; und einen Metallflansch 13, der an der Grundplatte 12 angelötet ist. Die von hinten beleuchtete Halbleitervorrichtung 15, die als ihr Grundmaterial ein Siliciumsubstrat aufweist, ist auf einer Fläche C (siehe 2) einer Grundplatte 12a befestigt, welche die oberste Schicht der Grundplatte 12 ist. Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Mehrzahl von Fußstiften 14 auf einer Grundplatte 12d befestigt, welche die unterste Schicht der Grundplatte 12 ist, um Ansteuersignale von einer externen Vorrichtung an die Halbleitervorrichtung 15 abzusetzen und aus der Halbleitervorrichtung 15 ausgegebene Signale an einer externe Vorrichtung auszugeben. Innerhalb der Grundplatte 12 sind (nicht gezeigte) innere Drähte oder Leitungen vorgesehen, um die Halbleitervorrichtung 15 mit den Fußstiften 14 elektrisch zu verbinden. Die inneren Drähte übertragen Ansteuersignale, die an die Fußstifte 14 abgesetzt wurden, zu der Halbleitervorrichtung 15, und übertragen Signale, die aus der Halbleitervorrichtung 15 ausgegeben wurden, zu den Fußstiften 14. Die Nebenröhre 2 und der Fuß 11 sind durch Zusammenschweißen des Metallflansches 13 und der Schweißelektrode 6 im Lichtbogen als einstückige Einheit ausgebildet. An der Innenwand der Nebenröhre 2 ist ein Auffangstoff G befestigt. Der Auffangstoff G dient zum Aufsaugen von Restgas in der Elektronenröhre. Dieser Auffangstoff G ist zwischen der Schweißelektrode 6 und dem Flanschabschnitt 7 verbunden.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, weist die Halbleitervorrichtung 15 in ihrem Mittelteil ein Elektroneneinfallteil 15a auf. Die Halbleitervorrichtung 15 ist in einem Abstand von annähernd 1 Millimeter nahe an der Photokathode 9 angeordnet. Elektronen, die von der Photokathode 9 ausgesendet werden, fallen auf das Elektroneneinfallteil 15a ein. Die Halbleitervorrichtung 15 ist als eine von hinten beleuchtete Art einer Halbleitervorrichtung konfiguriert, und auf der Seite der Grundplatte 12 (Fuß 11) ist eine Vorderseite A (von einer Vorrichtung gebildete Seite) der Halbleitervorrichtung 15 positioniert, während auf der Seite der Frontplatte 8 eine Rückseite B der Halbleitervorrichtung 15 positioniert ist. Das Elektroneneinfallteil 15a ist dünner als ein rechteckiges Umfangsteil 15b ausgebildet (siehe 3 und 8), das um das Elektroneneinfallteil 15a herum vorgesehen ist, um die von hinten beleuchtete Funktion der Halbleitervorrichtung 15 zu erfüllen. Es wird ein chemisches Ätzverfahren verwendet, um das Elektroneneinfallteil 15a zu einer dünnen Platte von annähernd 20 μm Dicke zu formen, während das Umfangsteil 15b verbleibt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die den Abschnitt zeigt, wo die Halbleitervorrichtung 15 mit der obersten Grundplattenschicht 12a verklebt ist. Wie später beschrieben wird, ist eine Mehrzahl von Erhebungen 16 durch Kontaktkissen 17 auf der Vorderseite A des Umfangsteils 15b vorgesehen. Die Erhebungen 16 dienen als Elektroden. Eine Mehrzahl von Erhebungsverbindungsabschnitten 19 ist auf der Fläche C der Grundplatte 12a an Stellen ausgebildet, wo sich die Erhebungsverbindungsabschnitte 19 mit den Erhebungen 16 verbinden können. Mithin sind die Halbleitervorrichtung 15 und die Grundplatte 12a über die Kontaktkissen 17, die Erhebungen 16 und die Erhebungsverbindungsabschnitte 19 mechanisch und elektrisch verbunden. Um jede Erhebung 16 herum ist ein leitfähiges Harz 18 vorgesehen (siehe 7), um elektrische Trennungen der Erhebung 16 zu verhindern. Der Bereich um das ein leitfähige Harz 18 herum ist mit einem isolierenden Harz 20 gefüllt, um die Verbindung zwischen der Halbleitervorrichtung 15 und der Grundplatte 12a zu verstärken.
Die (nicht gezeigten) inneren Drähte sind in der Grundplatte 12 vorgesehen. Die inneren Drähte dienen zum elektrischen Verbinden jedes Erhebungsverbindungsabschnitts 19, der mit der entsprechenden Erhebung 16 verbunden ist, mit dem entsprechenden Fußstift 14 (siehe 1). Die Positionen der jeweiligen Erhebungsverbindungsabschnitts 19 auf der Fläche C der Grundplatte 12a sind gegenüber den Positionen der entsprechenden Fußstifte 14 auf der Grundplatte 12d versetzt. Demgemäß sind die in den Zwischengrundplatten 12b und 12c vorgesehenen (nicht gezeigten) inneren Drähte, die als zweite und als dritte Schicht der Grundplatte 12 dienen, miteinander verbunden und dabei in einem vorgeschriebenen Abstand versetzt. Mit dieser Konstruktion wird jeder Erhebungsverbindungsabschnitts 19 auf der Oberfläche der Grundplatte 12a in geeigneter Weise mit dem entsprechenden Fußstift 14 verbunden. Ein an einen Fußstift 14 angelegtes Ansteuersignal wird über den entsprechenden Erhebungsverbindungsabschnitt 19 ordnungsgemäß zu der entsprechenden Erhebung 16 geführt. Signale, die von der Halbleitervorrichtung 15 zu einer Erhebung 16 ausgegeben werden, werden über den entsprechenden Erhe bungsverbindungsabschnitt 19 ordnungsgemäß zu dem entsprechenden Fußstift 14 geführt.
Als nächstes wird der Aufbau der Halbleitervorrichtung 15 ausführlicher beschrieben.
Wie in 3 gezeigt ist, ist eine CCD auf der Seite der Vorderseite A der Halbleitervorrichtung 15 ausgebildet. Die Halbleitervorrichtung 15 ist durch chemische Ätzung des Silciumsubstrats auf der Seite der Rückseite B der Halbleitervorrichtung 15 zu einer dünnen Platte geformt, während das Umfangsteil 15b verbleibt.
Insbesondere ist in der in 3 gezeigten Weise ein Elektroneneinfallteil 15A im Mittelabschnitt der Rückseite B ausgebildet. Auf der Vorderseite A sind ein horizontaler Ladungsübertragungsabschnitt 60 und ein vertikaler Ladungsübertragungsabschnitt 62 ausgebildet. Der horizontale Ladungsübertragungsabschnitt 60 und der vertikale Ladungsübertragungsabschnitt 62 dienen zum Ablesen der auf das ein Elektroneneinfallteil 15A einfallenden Ladung und zum Übertragen der Ladung zu einem äußeren Schaltkreis. In 3 bezeichnet 82 einen FET-Abschnitt, 86 bezeichnet einen leitenden Aluminiumdraht oder eine Aluminiumleitung, 96 bezeichnet einen mit einem Substrat 64 der CCD verbundenen Verbindungsabschnitt, 98 bezeichnet einen Rückstellungs-Steueranschluß, 100 bezeichnet einen Rückstellungs-Drainanschluß, 102 bezeichnet einen Ausgangs-Drainanschluß und 104 bezeichnet einen Ausgangsquellenanschluß. Eine Beschreibung dieser Teile ist weggelassen, da die Teile in der Technik einzeln wohlbekannt sind.
4 zeigt einen längs der Linie X in 3 geführten Querschnitt der Halbleitervorrichtung 15. Ein Halbleitersubstrat 64, welches das die Halbleitervorrichtung 15 bildende Grundmaterial ist, ist aus einem Silicium des Typs P oder des Typs N ausgebildet. Der Mittelabschnitt des Halbleiterwafers 64 ist dünner als das Umfangsteil ausgebildet. Auf der Seite der Vorderseite A des Halbleiterwafers 64 ist eine Epitaxialschicht 63 mit einer anderen Verunreinigungskonzentration als der des Halbleiterwafers 64 ausgebildet. Die CCD der Halbleitervorrichtung 15 ist auf der Seite der Epitaxialschicht 63 ausgebildet. Insbesondere ist auf der Epitaxialschicht 63 eine eingebettete Schicht 66 ausgebildet, die für die entgegengesetzte leitende Eigenschaft entgegen dem Halbleitersubstrat 64 sorgt. Durch Einbringen von Verunreinigungen an vorgeschriebenen Stellen in der eingebetteten Schicht 66 werden Sperrbereiche 68 mit einer Verunreinigungskonzentration ausgebildet, die sich von derjenigen der eingebetteten Schicht 66 unterscheidet. Speicherelektrodenschichten 72, Übertragungselektrodenschichten 74 und Sperrelektrodenschichten 76 werden sich zum Teil miteinander überlappend ausgebildet, wobei eine SiO₂-Schicht 70 zwischen die Schichten eingebracht wird.
Auf der Seite der Vorderseite A der Halbleitervorrichtung 15 ist über die gesamte Vorderseite A der Halbleitervorrichtung 15 hin ein PSG-Film 78 (Nivellierfilm) ausgebildet, um eine ebene Fläche auf der Halbleitervorrichtung 15 zu bilden. Der PSG-Film 78 (Nivellierfilm) besteht aus Phosphorsilicatglas (im folgenden als PSG bezeichnet). In der PSG-Schicht 78 sind an Stellen über den Anschlüssen, beispielsweise den Elektroden 80 des horizontalen Ladungsübertragungsabschnitts 60 und des vertikalen Ladungsübertragungsabschnitts 62 und der FET-Abschnitte 82, Kontaktbohrungen 84 ausgebildet. Diese Anschlüsse sind durch die Kontaktbohrungen 84 elektrisch mit den Aluminiumdrähten 86 verbunden, die auf der PSG-Schicht 78 ausgebildet sind. Auf der Oberseite der PSG-Schicht 78 ist ein später beschriebener SiN-Film (Dünnfilm) ausgebildet.
5 zeigt schematisch die Konfiguration der Aluminiumdrähte 86 und der Kontaktbohrungen 84 in dem horizontalen Ladungsübertragungsabschnitt 60. Die Aluminiumdrähte 86 sind so ausgebildet, daß sie die Kontaktbohrungen 84 bedecken und dadurch eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlüssen des Ladungsübertragungsabschnitts und den Aluminiumdrähten 86 herstellen. Hierbei bezeichnen die Anschlüsse die Stellen, an denen die durch die Kontaktbohrungen 84 laufen den Aluminiumdrähte 86 mit Abschnitten des horizontalen Ladungsübertragungsabschnitts 60 und des vertikalen Ladungsübertragungsabschnitts 62 verbinden.
Wie in 3 gezeigt ist, sind die auf der PSG-Schicht 78 ausgebildeten Aluminiumdrähte 86 elektrisch mit dem horizontalen Ladungsübertragungsabschnitt 60, dem vertikalen Ladungsübertragungsabschnitt 62, dem Substratverbindungsabschnitt 96, dem Rückstellungs-Steueranschluß 98, dem Rückstellungs-Drainanschluß 100, dem Ausgangs-Drainanschluß, dem Ausgangsquellenanschluß 104 und dergleichen verbunden. Die Aluminiumdrähte 86 sind an einer Mehrzahl von Stellen auf dem Umfangsteil 15b mit einer Mehrzahl von Erhebungen 16 (Elektroden) versehen. Die Erhebungen 16 sind mit den Erhebungsverbindungsabschnitten 19 auf der Grundplatte 12a verbunden. Insbesondere weist das rechteckige Umfangsteil 15b vier Seitenabschnitte 15b1, 15b2, 15b3 und 15b4 auf, und die Aluminiumdrähte 86 weisen eine Mehrzahl von Endabschnitten an zwei von den vier Seitenabschnitten 15b1, 15b2, 15b3 und 15b4 auf, d. h. an den zwei einander gegenüberliegenden Abschnitten 15b2 und 15b4. Wie in 6 gezeigt ist, weist der Aluminiumdraht 86 an jedem Endabschnitt ein Kontaktkissen 17 auf, das eine größere Fläche als der Aluminiumdraht 86 besitzt. An jedem Kontaktkissen 17 ist ein aus Gold (Au) bestehender Erhebungsvorsprung 16 durch Au-Abscheidung ausgebildet.
Der SiN-Film 106 besteht hauptsächlich aus SiN. Wie in 4 gezeigt ist, ist der SiN-Film 106 über die gesamte Vorderseite A hin oben auf der PSG-Schicht 78 und den Aluminiumdrähten 86 ausgebildet. Wie in 7 gezeigt ist, ist die SiN-Schicht 106 zum Teil an Stellen entfernt, die den Kontaktkissen 17 entsprechen, um die Kontaktkissen 17 und die Erhebungen 16 freizulegen. Auf diese Weise bilden die freigelegten Erhebungen 16 Elektroden zur Aufrechterhaltung der elektrischen Verbindung mit den Erhebungsverbindungsabschnitten 19 auf der Grundplatte 12a.
Mit dieser Konstruktion wird in der in 3 gezeigten Weise eine Mehrzahl von Aluminiumdraht-Endabschnitten (Kissen) 17 auf der Vorderseite A in zwei ein ander gegenüberliegenden Reihen auf dem Umfangsteil 15b der Halbleitervorrichtung 15 ausgebildet. Wie in 7 gezeigt ist, steht die Erhebung 16 mit Au (Gold) als ihrem Haupt- oder hauptsächlichem Bestandteil von jedem Kontaktkissen 17 vor. Diese Art einer metallischen Erhebung 16 schmilzt selbst dann nicht, wenn sie während des Brennvorhangs (Erhitzungsvorgangs) in dem Verfahren zur Herstellung der Elektronenröhre mit Hitze von annähernd 300°C aufgebracht wird.
Wie in 7 gezeigt ist, ist eine Mehrzahl von Erhebungsverbindungsabschnitten 19 aus Au (Gold) auf der Fläche C der Grundplatte 12a in dem Fuß 11 ausgebildet. Die Mehrzahl von Erhebungsverbindungsabschnitten 19 aus Au (Gold) dient als Teil der zu den Fußstiften 14 führenden Drähte. Die Halbleitervorrichtung 15 ist zu der Grundplatte 12a weisend derart positioniert, daß jede Erhebung 16 dem entsprechenden Erhebungsverbindungsabschnitt 19 gegenüberliegt. Um jede Erhebung 16 herum ist ein leitendes Harz 18 (beispielsweise ein polymerer Klebstoff) aufgebracht. Dieses leitende Harz 18 lindert die Spannungsverformung, die durch den Unterschied in den Wärmedehnungskoeffizienten bewirkt wird, die durch den Unterschied in dem Material der Halbleitervorrichtung 15 und des Fußes 11 entsteht, und dadurch werden Brüche oder Unterbrechungen der Erhebung 16 während des Brennvorgangs verhindert. Mit dieser Konstruktion wird die Erhebung 16 durch das leitende Harz 18 elektrisch und mechanisch mit dem Erhebungsverbindungsabschnitt 19 verbunden.
Durch Befestigung der Erhebungen 16 auf den Erhebungsverbindungsabschnitten 19 in der oben beschriebenen Weise wird ein Zwischenraum oder eine Lücke S, die annähernd der Höhe der Erhebungen 16 entspricht, zwischen der Vorderseite A der Halbleitervorrichtung 15 und der Fläche C der Grundplatte 7 gebildet, wie in 7 gezeigt ist. Dieser Zwischenraum S ist an dem Umfangsteil 15b der Halbleitervorrichtung 15 mit dem isolierenden Harz 20, beispielsweise einem polymeren Klebstoff, in Pastenform gefüllt. Das isolierende Harz 20 ist ein Klebstoffmittel, das in der Mikroelektronik verwendet wird und eine Klebetoleranz von 400°C oder darunter aufweist. Nachdem der Zwischenraum S in dem Umfangsteil 15b mit dem isolierenden Harz 20 gefüllt ist, wird das isolierende Harz 20 ausgehärtet oder gehärtet. Das isolierende Harz 20 fungiert als verstärkendes Element, wenn die Elektronenröhre 1 in einer Umgebung mit hoher Temperatur (annähernd 300°C) zusammengebaut wird. Das isolierende Harz 20 befestigt die Halbleitervorrichtung 15 fest an dem Fuß 11 und verhindert, daß sich die Erhebungen 16 von den Erhebungsverbindungsabschnitten 19 trennen. Da das isolierende Harz 20 nicht in das Elektroneneinfallteil 15a eintritt, wird das Elektroneneinfallteil 15a nicht durch Spannung verformt oder beschädigt, wenn das isolierende Harz 20 ausgehärtet wird.
8 zeigt den Abschnitt, wo die Halbleitervorrichtung 15 mit der Grundplatte 12a in der oben beschriebenen Weise verklebt ist. Die Mehrzahl der Erhebungen 16, die hauptsächlich aus Gold bestehen, sind auf der Vorderseite A in zwei einander gegenüberliegenden Reihen an dem rechteckigen Umfangsteil 15b der Halbleitervorrichtung 15 ausgebildet. Das isolierende Harz 20 ist an jeder Reihe von Erhebungen 16 vorgesehen. Insbesondere umschließt jeder der einander gegenüberliegenden Seitenabschnitte 15b2 und 15b4 in den vier Seitenabschnitte 15b1, 15b2, 15b3 und 15b4 des Umfangsteils 15b die entsprechende Reihe von Erhebungen 16. Das isolierende Harz 20 ist in dem Zwischenraum S des Umfangsteils 15b an einer Stelle um jede Erhebung 16 herum in jedem der Seitenabschnitte 15b2 und 15b4 eingefüllt. An den anderen Seitenabschnitten 15b1 und 15b3, die keine Erhebungen 16 enthalten, ist das isolierende Harz 20 nicht vorgesehen. Infolgedessen ist der Zwischenraum S zum Teil durch das isolierende Harz 20 geschlossen, ohne daß der gesamte Umfang des Umfangsteils 15b geschlossen wird.
Durch das teilweise Schließen des Zwischenraums S mit dem isolierenden Harz 20 auf diese Weise wird in dem Zwischenraum S längs des Umfangs des Umfangsteils 15b ein nicht mit isolierendem Harz gefüllter Belüftungsbereich 22 gebildet, wodurch Luft zwischen der Halbleitervorrichtung 15 und dem Fuß 11 hin durchlaufen kann. Insbesondere wird der Belüftungsbereich 22 an den zwei Seitenabschnitten 15b1 und 15b5 gebildet, die keine Erhebungen 16 aufweisen. Demgemäß steht der Zwischenraum S zwischen dem Elektroneneinfallteil 15a der Halbleitervorrichtung 15 und dem Fuß 11 in Fluidverbindung mit dem Vakuumbereich R in der Elektronenröhre 1.
Wenn der gesamte Umfang des Umfangsteils 15b vollständig mit dem isolierenden Harz 20 gefüllt wäre, würde sich ein Luftreservoir zwischen dem in der Mitte der Halbleitervorrichtung 15 angeordneten Elektroneneinfallteil 15a und der Fläche C der Grundplatte 12 bilden. Da sich die Luft in diesem Luftreservoir ausdehnen würde, wenn der Fuß 11 während des Zusammenbauvorgangs in ein Vakuum eingebracht wird, bestände die Gefahr, daß das dünne Elektroneneinfallteil 15a beschädigt werden könnte. Deshalb kann durch die Konstruktion der vorliegenden Ausführungsform Luft zwischen der Halbleitervorrichtung 15 und dem Fuß 11 hindurchlaufen, wodurch die Luft aus diesem Bereich abgesaugt werden kann, wenn die Elektronenröhre 1 in einer Übertragungsvorrichtung zusammengebaut wird. Ferner kann das Absaugen unbehindert erfolgen, weil zwei Belüftungsbereiche 22 einander gegenüber auf jeder Seite des zwischen dem Elektroneneinfallteil 15a und dem Fuß 11 gebildeten Zwischenraums S gebildet werden.
Wie in den 1, 2 und 8 gezeigt ist, ist ein rechteckiger Kanal oder eine Nut 21 auf der Fläche C der Grundplatte 12a gegenüber dem Elektroneneinfallteil 15a ausgebildet. Der Kanal 21 dient dazu, das Einfüllen des isolierenden Harzes 20 zu steuern. Der Kanal 21 ist so ausgebildet, daß er eine Breite W, die sich über einen Seitenabschnitt (den Seitenabschnitt 15b2, der die eine Reihe von Erhebungen 16 enthält) des Umfangsteils 15b und den gegenüberliegenden Seitenabschnitt (den Seitenabschnitt 15b4, der die andere Reihe von Erhebungen 16 enthält) des Umfangsteils 15b erstreckt, und eine Länge L aufweist, die sich über die Außenränder von beiden der anderen einander gegenüberliegenden Seitenabschnitte (der Seitenabschnitte 15b1 und 15b3, die keine Reihe von Erhebungen 16 enthalten) des Umfangsteils 15b hinaus erstreckt. Hierbei ist die Breite W des Kanals 21 größer als die Breite w des Elektroneneinfallteils 15a (W > w), während die Länge L des Kanals 21 länger als die Länge L15 der Halbleitervorrichtung 15 ist (L > L15). Deshalb umgibt der rechteckige Kanal 21 den gesamten Bereich des Elektroneneinfallteils 15a. Zwar wird das isolierende Harz 20 von außerhalb Bereich des Elektroneneinfallteils 15a zugeführt, um den Zwischenraum S zwischen dem Umfangsteil 15b und der Grundplatte 12 zu füllen, jedoch kann jedes überschüssige isolierende Harz 20 in den rechteckigen Kanal 21 fließen, der den oben beschriebenen Aufbau aufweist, wodurch sicher vermieden wird, daß das isolierende Harz 20 an dem Elektroneneinfallteil 15a haften bleibt. Deshalb kann die Füllung mit dem isolierenden Harz 20 in geeigneter Weise selbst dann erreicht werden, wenn das Einstellen der Füllstoffmenge und des Einfüllvorgangs nicht mit hoher Genauigkeit erfolgt.
Durch Einstellen der Höhe des Zwischenraums S auf etwa 50 μm, ein äußerst schmales Maß, fließt das isolierende Harz 20 auf Grund der Kapillarwirkung des Zwischenraum S in diesen hinein. Auf diese Weise wird es leicht und effektiv, das isolierende Harz 20 in den Zwischenraum S einzusaugen. In diesem Fall ist es erwünscht, die Tiefe des rechteckigen Kanals 21 auf etwa 0,5 mm einzustellen, um das isolierende Harz 20, das auf Grund die Kapillarwirkung fließt, zu sperren oder zu stoppen. Wenn das auf Grund der Kapillarwirkung durch den Zwischenraum S fließende isolierende Harz 20 an den rechteckigen Kanal 21 gelangt, bewirkt die Oberflächenspannung des Harzmaterials, daß sich das Material längs des Randes des rechteckigen Kanals 21 ansammelt und nicht in den rechteckigen Kanal 21 eintritt. Demgemäß kann sicher verhindert werden, daß das isolierende Harz 20 an dem Elektroneneinfallteil 15a haften bleibt. Daher kann der Einfüllvorgang für das isolierende Harz 20 leicht und in geeigneter Weise ausgeführt werden.
Der rechteckige Kanal 21 weist ebenfalls eine Länge L auf, so daß sich der rechteckige Kanal 21 über die Außenränder der einander gegenüberliegenden, keine Erhebungen 16 aufweisenden Seitenabschnitte des Umfangsteils 15b hinaus erstrecken kann, wodurch Öffnungen 21a in dem rechteckigen Kanal 21 geschaffen werden. Beim Zusammenbauen der Elektronenröhre 1 in einer Übertragungsvorrichtung tritt deshalb Luft nicht nur durch den engen Zwischenraum S in seitlicher Richtung aus, sondern auch durch die Öffnungen 21a hindurch in Richtung nach oben, wodurch ein hervorragender Luftstrom zustandekommt. Durch Ausbildung des rechteckigen Kanals 21 in einer Größe, die groß genug ist, um das Elektroneneinfallteil 15a zu umgeben, kann sicher vermieden werden, daß das isolierende Harz 20 an dem Elektroneneinfallteil 15a haften bleibt.
Als nächstes wird eine kurze Beschreibung des Zusammenbauvorgangs für die Elektronenröhre 1 gegeben.
Zuerst wird eine Halbleitervorrichtung 15 mit der in 3 gezeigten Konstruktion auf der Grundplatte 12 des Fußes 11 positioniert. Die Erhebungen 16 und die Erhebungsverbindungsabschnitte 19 werden mit einem dazwischen eingebrachten leitenden Harz 18 zusammengepreßt und auf etwa 150°C erhitzt. Die Erhebungen 16 und die Erhebungsverbindungsabschnitte 19 werden miteinander verbunden, wenn sich das Lösungsmittel in dem leitenden Harz 18 verflüchtigt.
Als nächstes wird der Zwischenraum S zwischen dem Umfangsteil 15b und dem Fuß 11 wahlweise mit einem pastenförmigen isolierenden Harz 20 gefüllt. Beim Einbringen des isolierenden Harzes 20 von außerhalb des Umfangsteils 15b in Richtung zu den Erhebungen 16 wird das isolierende Harz 20 durch die Kapillarwirkung in den Zwischenraum S gesaugt. Dabei wird das isolierende Harz 20 durch den rechteckigen Kanal 21 abgesperrt und bleibt nicht an dem Elektroneneinfallteil 15a haften. Wenn der Zwischenraum zwischen dem Elektroneneinfallteil 15a und der Grundplatte 12 mit dem isolierenden Harz 20 gefüllt wäre, würde durch die Spannung, die beim Härten des isolierenden Harzes 20 erzeugt wird, das Elektroneneinfallteil 15a verformt, wodurch es unmöglich würde, mit der Halbleitervorrichtung 15 Qualitätsbilder zustandezubringen. Durch die vorliegende Erfindung wird dieses Problem vermieden, indem sie sicher verhindert, daß das isolierende Harz 20 an dem Elektroneneinfallteil 15a haften bleibt. Nach dem Befestigen der Halbleitervorrichtung 15 an dem Fuß in dieser Weise werden die Nebenröhre 2 und der Fuß 11 durch Lichtbogenanschweißen des Metallflansches 13 des Fußes 11 an die Schweißelektrode 6 der Nebenröhre einstückig integriert.
Wie oben beschrieben, besteht gemäß der Elektronenröhre 1 der vorliegenden Erfindung keine Notwendigkeit, die Halbleitervorrichtung durch Ätzung oder dergleichen dünner zu machen, nachdem die Halbleitervorrichtung 15 an dem Fuß 11 befestigt ist. Es genügt, lediglich die fertige Halbleitervorrichtung 15 an dem Fuß 11 zu befestigen. Die Halbleitervorrichtung 15, der Fuß 11 und dergleichen, die zur Herstellung der Elektronenröhre 1 benötigt werden, können im voraus in Massen produziert werden. Dann wird die Elektronenröhre 1 durch Befestigen dieser Teile gemäß dem oben beschriebenen Verfahren zusammengebaut, wodurch die Massenproduktion der Elektronenröhre 1 leichter wird.
Anschließend werden die mit dem Fuß 11 befestigte Nebenröhre 2 und die Frontplatte 8, auf welche die Photokathodenelektrode 10 aus einem Chromdünnfilm abgeschieden wird, in die Übertragungsvorrichtung eingeführt. Die Innenseite der Übertragungsvorrichtung wird in einen Vakuumzustand gebracht. Die Bestandteile werden in dem Vakuumzustand in der Übertragungsvorrichtung miteinander zu der Elektronenröhre 1 zusammengebaut. Dabei wird der Zwischenraum S zwischen der Halbleitervorrichtung 15 und dem Fuß 11 zur zum Teil durch das isolierende Harz 20 geschlossen, wodurch eine Belüftung dazwischen erhalten bleibt. Das heißt, der Zwischenraum S zwischen der Halbleitervorrichtung 15 und dem Fuß 11 steht über die Belüftungsbereiche 22 und die Öffnungen 21a in Fluidverbindung mit der Innenseite der Übertragungsvorrichtung. Deshalb wird beim Evakuieren der Übertragungsvorrichtung die Luft in dem Zwischenraum S ohne Ausbildung eines Luftreservoir zwischen dem Elektroneneinfallteil 15a und der Fläche C der Grundplatte 12 ordnungsgemäß abgeführt.
Als nächstes wird die Innenseite der Übertragungsvorrichtung auf annähernd 300°C erhitzt (gebrannt), und auf der Frontplatte 8 wird die hauptsächlich aus K, Cs und Na zusammengesetzte Photokathode 9 ausgebildet. Selbst wenn Gas während dieses Brennvorgangs aus dem isolierenden Harz 20 in den Zwischenraum S zwischen der Halbleitervorrichtung 15 und dem Fuß 11 abgegeben wird, wird dieses Gas nicht in dem Zwischenraum S eingeschlossen, sondern wird über die Belüftungsbereiche 22 und die Öffnungen 21a abgeführt.
Anschließend wird die Frontplatte 8 befestigt und über das Indiummaterial 4 an der Kathodenelektrode 5 abgedichtet. Infolgedessen bilden der Fuß 11, die Nebenröhre 2 und Frontplatte 8 den Vakuumbereich R in der Elektronenröhre 1. Als nächstes wird der Auffangstoff G aktiviert, indem durch die Schweißelektrode 6 und den Flanschabschnitt 7 Elektrizität geliefert wird. Infolgedessen saugt der Auffangstoff G Restgas in der Elektronenröhre 1 auf. Wenn in dem Zwischenraum S zwischen der Halbleitervorrichtung 15 und dem Fuß 11 Gas verbleibt, wird dieses Gas nicht in dem Zwischenraum S eingeschlossen, sondern wird über die Belüftungsbereiche 22 und die Öffnungen 21a in den Vakuumbereich R abgeführt, wodurch der Auffangstoff G das Gas sicher aufsaugen kann. Zuletzt wird das Verfahren zum Zusammenbauen einer Elektronenröhre 1, deren Innenseite sich in dem Vakuumzustand befindet, durch Herausnehmen der Elektronenröhre 1 aus der Übertragungsvorrichtung abgeschlossen.
Als nächstes werden die Funktionsvorgänge in der in der oben beschriebenen Weise hergestellten Elektronenröhre 1 kurz beschrieben.
An die Photokathode 9 wird eine Spannung von –8 kV angelegt. Eine Elektroneneinfallfläche 15A (siehe 2 und 4) des Elektroneneinfallteils 15a, das auf der Rückseite B der Halbleitervorrichtung 15 positioniert ist, wird auf ein Erdungspotential eingestellt. Aus der Photokathode 9 werden Elektronen ausgesandt, wenn Licht von außen auf die Photokathode 9 einfällt. Die Elektronen werden von dem elektrischen Feld in der Elektronenröhre 1 beschleunigt und werden in die Elektro neneinfallfläche 15A eingeschossen. Es bilden sich zahlreiche Elektronenlochpaare, wenn die beschleunigten Elektronen in dem Siliciumsubstrat der Halbleitervorrichtung 15 Energie verlieren, wodurch sich eine Verstärkung um annähernd das 2 000-fache bei –8 kV ergibt. Auf einem Monitor läßt sich ein Bild von hoher Qualität erhalten, indem diese vervielfachten Elektronen von der Halbleitervorrichtung 15 über die Fußstifte 14 zu dem äußeren Monitor ausgegeben werden.
Da die Elektronenröhre 1 gemäß der vorliegenden Erfindung in der oben beschriebenen Weise eine hohe Verstärkung zustandebringen kann, ist der Signalpegel des Bildes ausreichend höher als die Rauschkomponente des CCD-Elements 15. Durch ein solches hohes Signal-Rausch-Verhältnis können einzelne Bilderzeugungen mit einzelnen Photonen erzielt werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Elektronenröhren mit eingebauter Mikrokanalplatte (MCP) verbessert sich durch die Elektronenröhre 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das die Wirksamkeit bestimmende Offenbereichsverhältnis, wird die Unregelmäßigkeit in dem Leuchtschirm vermindert und wird der Umwandlungsverlust in einer fasergekoppelten faseroptischen Plate (FOP) verhindert.
Es sei angemerkt, daß bei der Herstellung normaler Elektronenröhren Alkalimetalle, beispielsweise Na, K und Cs, in die Elektronenröhren eingebracht werden, um die Photokathode zu bilden. Es besteht die Gefahr, daß die Alkalimetalle möglicherweise in den Ladungsübertragungsabschnitt der Halbleitervorrichtung 15 eintreten. Wenn die Alkalimetalle an dem SiO₂-Steuerfilm ankommen, erhöhen die Alkalimetalle die festen Ladungen und den Grenzflächenzustand dieses Abschnitts und verschlechtern merklich die Eigenschaften der Halbleitervorrichtung 15. Die Elektronenröhre 1 gemäß der vorliegenden Erfindung verhindert jedoch, daß in die Röhre eingebrachte Alkalimetalle in die Vorrichtung eintreten, indem sie die SiN-Schicht 106 auf dem gesamten Teil der oberen Seite der Halbleitervorrichtung 15 ausbilden. Demgemäß verschlechtern sich die Eigenschaften der Halbleitervor richtung 15 nicht, da verhindert wird, daß Alkalimetalle an den SiO₂-Schicht 70 gelangen, wodurch eine hochempfindliche Elektronenröhre zustandegebracht wird.
In der Elektronenröhre 1 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist der zwischen dem Umfangsteil 15b und dem Fuß 11 ausgebildete Zwischenraum S zum Teil mit isolierendem Harz 20 gefüllt. Deshalb fungiert das isolierende Harz 20 als verstärkendes Element, um zu verhindern, daß sich die Erhebungen 16 von den Erhebungsverbindungsabschnitten 19 trennen, selbst wenn die Elektronenröhre 1 in einer Umgebung mit hoher Temperatur zusammengebaut wird. Ferner verformt sich das Elektroneneinfallteil 15a nicht infolge von Spannung, die erzeugt wird, wenn das isolierende Harz 20 gehärtet wird, da das isolierende Harz 20 nicht in den Elektroneneinfallteil 15a eingebracht wird.
Die Belüftung zwischen der Halbleitervorrichtung 15 und dem Fuß 11 wird aufrechterhalten, da das isolierende Harz 20 den Zwischenraum zwischen dem Umfangsteil 15b und dem nur Fuß 11 nur zum Teil schließt. Demgemäß entsteht kein Luftreservoir zwischen dem in der Mitte der Halbleitervorrichtung 15 positionierten Halbleitervorrichtung 15 und der Fläche C des Fußes 11, wodurch Schäden an dem Elektroneneinfallteil 15a vermieden werden, die durch Luft, die sich unter hohen Temperaturen ausdehnt, verursacht werden können. Des weiteren wird, wenn während des Hochtemperaturvorgangs zur Ausbildung der Photokathode 9 aus dem Harz Gas abgegeben wird, dieses Gas nicht eingeschlossen, oder es dehnt sich nicht in den Zwischenraum zwischen der Halbleitervorrichtung 15 und dem Fuß 11 aus, wodurch Schäden an dem Elektroneneinfallteil 15a vermieden werden.
Als nächstes wird an Hand von 9–11 eine Elektronenröhre gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
9 ist eine Querschnittsansicht einer Elektronenröhre 30 gemäß der zweiten Ausführungsform. Die Elektronenröhre 30 ist eine berührungslos fokussierende Elektronenröhre, bei der eine Photokathode nahe an einer Halbleitervorrichtung positioniert ist. Gleiche Teile und Bestandteile wie bei der Elektronenröhre 1 gemäß der ersten Ausführungsform erhalten die gleichen Bezugsziffern, um eine doppelte Beschreibung zu vermeiden.
Als nächstes werden an Hand von 9 und 10 die Unterschiede zwischen der Elektronenröhre 30 gemäß der zweiten Ausführungsform und der Elektronenröhre 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
Mit einem Klebstoff 32 ist ein tragendes Substrat 31 auf der Oberfläche der Grundplatte 12a befestigt. Das tragende Substrat 31 setzt sich aus Siliciummaterial zusammen, welches das gleiche wie das Basismaterial (Siliciumsubstrat) der Halbleitervorrichtung 15 ausgebildet ist. Das tragende Substrat 31 bildet einen Abschnitt eines Fußes 33. Auf der Fläche C des tragenden Substrats 31 in dem Fuß 33 ist eine Mehrzahl von Erhebungsverbindungsabschnitten 34 in zwei einander gegenüberliegenden Reihen auf der Fläche C angeordnet. Die Erhebungsverbindungsabschnitte 34 sind durch Abscheiden von Au ausgebildet. Auf der Vorderseite A der Halbleitervorrichtung 15 ist eine Mehrzahl von Erhebungen 16 in zwei einander gegenüberliegenden Reihen in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform ausgebildet. Jede Erhebung 16 ist mit einem entsprechenden Erhebungsverbindungsabschnitt 34 verbunden. Da das tragende Substrat 31 aus dem gleichen Siliciummaterial wie die Halbleitervorrichtung 15 ausgebildet ist, sind die Wärmedehnungskoeffizienten der zwei Bestandteile einander gleich. Deshalb kommt es nicht zu einer durch Hitze während des Brennschritts in dem Herstellungsverfahren bewirkten Spannungsverformung, wodurch die Trennung der Erhebungen 16 verhindert wird. Infolgedessen kann in befriedigender Weise die Verbindung zwischen den Erhebungen 16 und den Erhebungsverbindungsabschnitten 34 ohne Aufbringen des leitenden Harzes 18 auf die Erhebungen 16 aufrechterhalten werden.
Selbst mit dieser Konstruktion jedoch nimmt die Klebefestigkeit der Erhebungen 16 aus Gold ab, wenn die Temperatur ansteigt, so daß die Erhebungen 16 mit dem isolierenden Harz 20 verstärkt werden müssen. Deshalb ist in der in 10 und 11 gezeigten Weise der Zwischenraum S an den Seitenabschnitten 15b2 und 15b4 in dem Umfangsteil 15b mit isolierendem Harz 20 gefüllt, so daß das isolierende Harz 20 jede Erhebung 16 in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform umgibt. Auch sind die Seitenabschnitte 15b1 und 15b3, die keine Erhebungen 16 aufweisen, nicht mit dem isolierenden Harz 20 gefüllt. Daher bildet diese Konstruktion die Belüftungsbereiche 22, so daß der Raum S zwischen dem Elektroneneinfallteil 15a und dem Fuß 33 in Fluidverbindung mit dem Vakuumbereich R in der Elektronenröhre 1 steht.
Ein Kanal oder eine Nut 35 ist auf der Fläche C des tragenden Substrats 31 in Entsprechung zu jeder Reihe der Erhebungen 16 ausgebildet. Ähnlich wie der Kanal 21 gemäß der ersten Ausführungsform ist der Kanal 35 vorgesehen, um das Einfüllen des isolierenden Harzes 20 zu steuern. Hierbei weist jeder Kanal 35 eine Breite W1, die sich über die Grenze zwischen dem entsprechenden Umfangsteil 15b und dem Elektroneneinfallteil 15a spannt, und eine Länge L1 auf, die der Reihe von Erhebungen 16 entspricht. Daher umgibt jeder Kanal 35 den Grenzabschnitt zwischen dem entsprechenden Seitenabschnitt 15b2 oder 15b4 des Umfangsteils 15b und des Elektroneneinfallteil 15a. Die Kanäle 35 sind durch einen chemischen Ätzvorgang unter Verwendung von KOH-Lösung ausgebildet. Die mithin auf der Fläche C des tragenden Substrats 31 ausgebildeten Kanäle sorgen für einen Auslaß, in den überschüssiges isolierendes Harz 20 fließen kann, wodurch vermieden wird, daß das isolierende Harz 20 an dem Elektroneneinfallteil 15a haften bleibt. Deshalb kann der Zwischenraum S in geeigneter Weise selbst dann gefüllt werden, wenn das Einstellen der Menge des das isolierenden Harzes 20 und des Einfüllvorgangs nicht mit hoher Genauigkeit erfolgt.
Durch Einstellen der Höhe des Zwischenraums S auf etwa 50 μm, ein äußerst schmales Maß, kann das isolierende Harz 20 auf Grund der Kapillarwirkung in den Zwischenraum S hineingesaugt werden. Auf diese Weise wird es leicht und effektiv, das isolierende Harz 20 in den Zwischenraum S laufen zu lassen. In diesem Fall ist es erwünscht, die Tiefe des Kanals 35 auf etwa 0,1 mm einzustellen, um das isolie rende Harz 20, das auf Grund die Kapillarwirkung fließt, zu sperren. Mit dieser Konstruktion sammelt sich das isolierende Harz 20, wenn das auf Grund der Kapillarwirkung durch den Zwischenraum S gesaugte isolierende Harz 20 an den Kanal 21 gelangt, auf Grund der Oberflächenspannung längs des Randes des Kanals 35 und tritt nicht in den Kanal 35 ein. Demgemäß kann leicht und sicher verhindert werden, daß das isolierende Harz 20 an dem Elektroneneinfallteil 15a haften bleibt. Daher kann der Einfüllvorgang für das isolierende Harz 20 leicht und in geeigneter Weise ausgeführt werden.
Wie in 11 gezeigt ist, sind Aluminiumdrähte (Al) 36 auf dem tragenden Substrat 31 vorgesehen, um sich seitlich von den jeweiligen Erhebungsverbindungsabschnitten 34 zu erstrecken. Auf der Grundplatte 12a sind Fußanschlüsse 37 in Entsprechung zu den jeweiligen Aluminiumdrähten 36 vorgesehen. Die Fußanschlüsse 37 sind mit den jeweiligen Fußstiften 14 elektrisch verbunden. Ferner ist der Anschluß jedes Aluminiumdrahts 36 mit dem entsprechenden Fußanschluß 37 durch einen Aluminiumdraht 38 drahtgebondet.
Wie in 9 gezeigt ist, sind Abschirmelektroden 40 vorgesehen, um die Aluminiumdrähte 38 zu bedecken. Das untere Ende jeder Abschirmelektrode 40 ist am den Metallflansch 123 widerstandsverschweißt, um eine Stehspannung zwischen der Photokathode 9 und der Halbleitervorrichtung 15 zu erhöhen. Durch Abdecken der Aluminiumdrähte 38 mit den Abschirmelektroden 40 kann die Photokathode 9 eng an die Halbleitervorrichtung 15 heran gebracht werden. Dadurch kann die Beschleunigungsspannung erhöht werden, wodurch sich die Auflösung von Bildern verbessert, die mit der Halbleitervorrichtung 15 erhalten werden können, und wodurch sich die Verstärkung der Halbleitervorrichtung 15 weiter verbessert.
Als nächstes wird eine Elektronenröhre gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an Hand von 12 beschrieben.
12 ist eine Querschnittsansicht, die eine Elektronenröhre 50 gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Teile und Bestandteile ähnlich denen der Elektronen röhre 30 in der zweiten Ausführungsform erhalten die gleichen Bezugsziffern, um eine doppelte Beschreibung zu vermeiden.
An Hand von 12 werden die Unterschiede zwischen der Elektronenröhre 50 gemäß der dritten Ausführungsform und der Elektronenröhre 30 gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben.
In Entsprechung zu jeder Reihe von Erhebungen 16 ist ein Kanal oder eine Nut 51 auf der Fläche C des tragenden Substrats 31 ausgebildet, der einen Abschnitt des Fußes 33 bildet. Ähnlich wie der Kanal 21 gemäß der ersten Ausführungsform und dem Kanal 35 der zweiten Ausführungsform erleichtert der Kanal 51 den Vorgang zum Einfüllen des isolierenden Harzes 20. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Kanal 51 an einer Stelle ausgebildet, daß er nur dem Umfangsteil 15b gegenüberliegt. Jeder Kanal 51 weist eine Länge L1, die der entsprechenden Reihe von Erhebungen 16 entspricht, und eine Breite W2 auf, die kleiner als die Breite w' des Umfangsteils 15b ist (W2 < w'). Durch Ausbildung eines solchen linearen Kanals 51 kann jedes überschüssige isolierende Harz 20 in den Kanal 51 fließen, wodurch sicher vermieden wird, daß das isolierende Harz 20 an dem Elektroneneinfallteil 15a haften bleibt. Deshalb kann der Zwischenraum S durch einfache Steuerung der Harzmenge in geeigneter Weise mit dem isolierenden Harz 20 gefüllt werden.
Durch Einstellen der Höhe des Zwischenraums S auf etwa 50 μm, ein äußerst schmales Maß, kann das isolierende Harz 20 auf Grund der Kapillarwirkung in den Zwischenraum S hineingesaugt werden. Auf diese Weise kann das isolierende Harz 20 wirksam in den Zwischenraum S eingebracht werden. Wenn die Tiefe des Kanals 35 auf etwa 0,1 mm eingestellt wird, um das isolierende Harz 20, das auf Grund der Kapillarwirkung fließt, zu sperren, kann der Strom des isolierenden Harzes 20 wirksamer und sicherer gesteuert werden.
Die Elektronenröhre gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es können viele Modifizierungen und Variationen daran vorgenommen werden.
Beispielsweise sind bei den obigen Ausführungsformen der Kanal 21, der Kanal 35 oder der Kanal 51 in der obersten Grundplatte 12a oder dem tragenden Substrat 31 ausgebildet. Es ist jedoch nicht notwendig, einen solchen Kanal in der in einem Beispiel gemäß 13 gezeigten Weise auszubilden. Selbst ohne einen Kanal kann das isolierende Harz 20 in geeigneter Weise eingebracht werden und dabei verhindern, daß das isolierende Harz 20 mit dem Elektroneneinfallteil 15a in Kontakt kommt, indem die Menge an isolierendem Harz 20 und der Füllvorgang genau gesteuert wird.
Ferner kann in mindestens einem Abschnitt des Umfangsteils 15b ein Belüftungsbereich 22 ausgebildet werden, indem mindestens ein Abschnitt des Zwischenraums S an dem gesamten Umfang des Umfangsteils 15b unbefüllt belassen wird. Mit anderen Worten, es muß nur mindestens ein Belüftungsbereich 22 ausgebildet werden. Ein Belüftungsbereich 22 reicht aus, um eine Fluidverbindung zwischen dem zwischen der Halbleitervorrichtung 15 und dem Fuß 11 oder dem Fuß 33 ausgebildeten Zwischenraum S und dem Vakuumbereich R zustandezubringen. Jedoch kann eine reibungslosere Ventilation zustandegebracht werden, indem in der bei den obigen Ausführungsformen beschriebenen Weise eine Mehrzahl von Belüftungsbereichen 22 in dem Zwischenraum S ausgebildet wird, und insbesondere die Belüftungsbereiche 22 so ausgebildet werden, daß sie einander gegenüberliegen, wobei der Zwischenraum S zwischen dem Elektroneneinfallteil 15a und dem Fuß 11 oder 33 zwischen den einander gegenüberliegenden Belüftungsbereichen 22 eingezwängt ist.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das isolierende Harz 20 an Stellen um die Erhebungen 16 herum in den Zwischenraum S des Umfangsteils 15b eingefüllt. Jedoch kann das isolierende Harz 20 auch an Stellen nicht um die Erhebungen 16 herum eingefüllt werden. Selbst wenn isolierendes Harz 20 auch an nicht die Erhebungen 16 umgebenden Stellen aufgebracht wird, kann die Halbleitervorrichtung 15 klebend an dem Fuß 11 oder dem Fuß 33 befestigt werden, wodurch die Erhebungen 16 indirekt durch Aufrechterhaltung des Zwischenraums S verstärkt werden.
Beispielsweise kann der Zwischenraum S nur an Stellen, die den vier Ecken des Umfangsteils 15b entsprechen, mit isolierendem Harz 20 befüllt werden. In der in 14 gezeigten Weise kann der Zwischenraum S auch nur an Stellen, die den vier Ecken des Umfangsteils 15b entsprechen, und an Stellen, die der annähernden Mitte der vier Seitenabschnitte 15b1–15b4 entsprechen, mit isolierendem Harz 20 befüllt werden. Auch in diesem Fall ist es unnötig, ähnlich der in 13 gezeigten Weise Kanäle auszubilden.
Ferner wird zwar bei den obigen Ausführungsformen ein isolierendes Harz als Füllstoff verwendet, es kann jedoch jeder Füllstoff mit isolierenden Eigenschaften verwendet werden. Mit anderen Worten, es kann jeder Füllstoff verwendet werden, der sich normalerweise in einem Lösungszustand oder Pastenzustand befindet und isolierende Eigenschaften aufweist, wenn er unter Hitze aushärtet oder härtet, wenn er gemäß einer geeigneten Kontraktionsspannung beim Aushärten schrumpft, und wenn er beim Zusammenziehen an umgebenden Bestandteilen haftet. Wenn der Füllstoff sowohl an der Halbleitervorrichtung 15 als auch an dem Fuß 11 oder dem Fuß 33 haftet und sich zusammenzieht, kann er sowohl die Halbleitervorrichtung 15 als auch den Fuß 11 oder den Fuß 33 klebend befestigen und kann sicheren Kontakt und gute elektrische Verbindung zwischen den Erhebungen 16 und den Erhebungsverbindungsabschnitten 19 zustandebringen. Beispiele für diesen Stoff sind Wasserglas und niedrigschmelzendes Glas.
Zwar ist bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ein SiN-Film 106 an der Halbleitervorrichtung 15 ausgebildet, diese Schicht ist jedoch unnötig.
Die Elektronenröhre gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine kontaktlos fokussierende Elektronenröhre beschränkt, sondern kann auch eine elektrostatisch fokussierende Elektronenröhre sein.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die Elektronenröhre gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einem weiten Bereich von Bilderzeugungsvorrichtungen, die für Bereiche mit geringer Lichtstärke ausgelegt sind, beispielsweise in Aufklärungskameras und Nachtsichtkameras, verwendet werden.

Claims

Elektronenröhre, mit: einer Nebenröhre; einer an dem einen Ende der Nebenröhre vorgesehenen Frontplatte mit einer Photokathode, die entsprechend einfallendem Licht Elektronen aussendet; einem an dem anderen Ende der Nebenröhre vorgesehenen Fuß, wobei der Fuß und die Frontplatte einen Vakuumbereich bilden und der Fuß einen Erhebungsverbindungsabschnitt auf seiner Oberfläche aufweist; und einer an dem Fuß an seinem Vakuumbereich befestigten Halbleitervorrichtung, wobei die Halbleitervorrichtung eine fußseitig positionierte Vorderseite und eine frontplattenseitig positionierte Rückseite aufweist, wobei die Halbleitervorrichtung ein Elektroneneinfallteil zur Aufnahme von aus der Photokathode ausgesendeten Elektronen und ein an einem Außenumfang des Elektroneneinfallteils vorgesehenes Umfangsteil umfaßt, wobei das Elektroneneinfallteil die Form einer dünnen Platte aufweist, deren Dicke kleiner als die des Umfangsteils ist, und wobei das Umfangsteil eine Erhebung aufweist, die von der Vorderseite desselben vorsteht, wobei die Erhebung an dem Erhebungsverbindungsabschnitt befestigt ist und die Erhebung einen Zwischenraum zwischen der Vorderseite der Halbleitervorrichtung und der Oberfläche des Fußes bildet, wobei ein Füllstoff mit Isolierungseigenschaft zum Teil in den Zwischenraum an dem Umfangsteil eingefüllt wird, wodurch der Zwischenraum an dem Umfangsteil zum Teil geschlossen wird.
Elektronenröhre nach Anspruch 1, wobei der Füllstoff mit Isolierungseigenschaft mit Ausnahme von wenigstens einer Position längs dem gesamten Umfang des Umfangsteils in den Zwischenraum an dem Umfangsteil der Halbleitervorrichtung eingefüllt wird, wodurch der Zwischenraum an dem Umfangsteil mit Ausnahme der wenigstens einen Position mit dem Füllstoff mit Isolierungseigenschaft befüllt werden kann.
Elektronenröhre nach Anspruch 2, wobei der Füllstoff mit Isolierungseigenschaft mit Ausnahme von wenigstens einer Position längs dem gesamten Umfang des Umfangsteils der Halbleitervorrichtung in den Zwischenraum eingefüllt ist, wobei in wenigstens einer Position längs dem gesamten Umfang des Umfangsteils der Halbleitervorrichtung ein Ventilationsbereich gebildet wird, um eine Fluidverbindung zwischen dem Zwischenraum und dem Vakuumbereich bereitzustellen.
Elektronenröhre nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der Füllstoff mit Isolierungseigenschaft ein isolierendes Harz umfaßt.
Elektronenröhre nach einem der Ansprüche 1–4, wobei der Fuß ein tragendes Substrat auf seiner Oberfläche aufweist, wobei das tragende Substrat aus dem gleichen Siliciummaterial wie ein Basismaterial der Halbleitervorrichtung ausgebildet ist, wobei der Erhebungsverbindungsabschnitt an dem tragenden Substrat vorgesehen ist.
Elektronenröhre nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die Erhebung aus Material besteht, das Gold als Hauptbestandteil umfaßt.
Elektronenröhre nach einem der Ansprüche 1–6, wobei der Fuß auf seiner Oberfläche einen Kanal zum Steuern der Teileinfüllung des Füllstoffs mit Isolierungseigenschaft in den Zwischenraum an dem Umfangsteil aufweist.
Elektronenröhre nach Anspruch 7, wobei der Kanal eine Breite aufweist, durch die sich der Kanal über eine Grenze zwischen dem Umfangsteil und dem Elektroneneinfallteil hinweg erstrecken kann.
Elektronenröhre nach Anspruch 7, wobei der Kanal in einem Bereich ausgebildet ist, der nur zu dem Umfangsteil weist.
Elektronenröhre nach Anspruch 7, wobei der Kanal eine Breite aufweist, durch die sich der Kanal über den einen Seitenabschnitt des Umfangsteils hinweg und den anderen, gegenüberliegenden Seitenabschnitt des Umfangsteils hinweg erstrecken kann.
Elektronenröhre nach einem der Ansprüche 7–10, wobei der von der Erhebung gebildete Zwischenraum an dem Umfangsteil eine Höhe aufweist, die klein genug ist, damit der Füllstoff mit Isolierungseigenschaft eine Kapillarwirkung erzeugen kann, wenn der Füllstoff in das Umfangsteil hineingezogen wird, und der Kanal eine Tiefe von einem Ausmaß aufweist, durch das der Füllstoff, der auf Grund der Kapillarwirkung fließt, angehalten werden kann.