JP2000348598A

JP2000348598A - 陰極構体

Info

Publication number: JP2000348598A
Application number: JP15820699A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kobayashi; 一雄小林; Takashi Sudo; 孝須藤; Hiroshi Tokue; 寛徳江; Hideji Takahashi; 秀治高橋
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Development and Engineering Corp
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の陰極構体は、ヒータ端子と基板とを安
定して接合して信頼性を高めることを課題とするもので
ある。【解決手段】絶縁材料からなる基板２１と、この基板の
一面に形成された導電性材料からなるヒータ２２と、基
板２１の他面に形成された表面層２３ａ、２３ｂと、こ
の表面層２３ｂの表面に設けられた陰極基体２６と、基
板２１の端部に配置されてヒータ２２に接合された金属
からなるヒータ端子２７とを具備し、このヒータ端子２
７は、ヒータ２２の表面に形成された不連続にして分割
されたろう材層２８を介して接合されており、分割され
たろう材層２８の膨張量、収縮量を小さくしてヒータ２
２を形成する材料とろう材層２８との熱膨張の差による
膨張、収縮の差を小さくしてろう材層２８の剥離を抑制
してヒータ端子２７の接合を安定にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は受像管など電子管に
使用される陰極構体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータのパーソナル化に伴
い、表示装置の薄肉化およぴ軽量化が要望されるように
なり、液晶やブラズマディスブレイを中心としたフラッ
トディスブレイが注目を集めている。しかしながら、大
型化、高精細化、低コスト化の面では、まだ受像管に対
抗できる表示装置の開発には至つていない。

【０００３】このために、受像管の短全長化およぴ軽量
化が要望されており、特開昭６１−２５６５５１号に示
すような複数個の電子銃を有する受像管が提案されてい
る。しかしながら、複数個の電子銃を調整し画面上に均
一で、境目のない画像を得るのには各電子銃の特性が揃
うことが必要な上、回路的にも複雑になり価格的にも従
来に比較して高価になり、さらに生産的に量産化が困難
で実用化にはさらなる研究開発が必要である。

【０００４】一方、一般的にフラットディスブレイおよ
び一般家庭での受像機に搭載されている受像管に使用さ
れる電子銃およぴ陰極構体には、（１）短全長であるこ
と、（２）低消費電力であること、（３）速動型である
こと、が要望されている。

【０００５】これらの要望に対し、特開平１０−６４４
３９号に示したような異方性熱分解ボロンナイトライド
（以下ＡＰＢＮと称する。）からなる基板の表面に異方
性熱分解グラファイト（以下ＡＰＧと称する。）を化学
気相成長法（ＣＶＤ）により形成し、そのＡＰＧにヒー
タパターンを形成したものが注目されている。その厚さ
は両者を加えてもｌｍｍ以下となるもので、短全長の陰
極構体としては好都合のものである。

【０００６】ここで、特開平１０−６４４３９号に示し
た受像管に使用された電子銃構体について図５および図
６を参照して説明する。図５（ａ）は陰極構体を示す正
面図、同（ｂ）は一部切欠側面図、図６はヒータ端子接
合部を拡大して示す断面図である。

【０００７】図５において１はＡＰＢＮからなる基板
で、例えば幅が１ｍｍ，長さ１４ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ
である。基板１の一方の面（図示下面）には厚さ０．０
２ｍｍのＡＰＧ層からなるヒータ２が所定パターンをも
って形成されており、他方の面（図示上面）には複数の
基体金属位置には厚さ０．０２ｍｍの基体金属用の表面
層３が夫々形成され、端子位置（基板長さ方向さ両端）
には厚さ０．０２ｍｍのＡＰＧ層からなるヒータ端子用
の表面層４が夫々形成されている。各表面層３にはニッ
ケル板からなる基体金属５が夫々接合されている。この
基体金属５は例えば直径０．８ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの
円板をなしてフランジを有しており、ニッケルからなる
接合層（図示せず）を介して表面層３に接合されてい
る。各基体金属５の夫々の表面には炭酸バリウム、炭酸
ストロンチウム、炭酸カルシウムなどの電子放射物質６
がスプレーなどの方法により塗布されている。この基体
金属５と電子放射物質６の組合せにより陰極基体７が構
成されている。基板１の両端の表面層４には夫々導電性
金属板からなるヒータ端子９がニッケルからなる接合層
（図示せず）を介して接合されている。このヒータ端子
９は基板１の両端に位置するヒータ２の端部に電気的に
接続され、基板幅方向両側から外側へ突出する金属薄板
からなる一対の突出片１０が形成されている。また、各
基体金属５は各基体金属５のフランジには夫々リボン状
をなすニッケル薄肉板からなる電極端子１１が接合され
ている。なお、基板１、ヒータ２および表面層３、４お
よび基体金属５を含めた全体の厚さ０．５ｍｍ以下であ
る。このようにして陰極構体が構成される。

【０００８】基板１の下側にはセラミックスからなる絶
縁物１２が配置され、これは舌片１４を形成した金属か
らなるホルダ１３に嵌合されている。絶縁物１２の長さ
方向両端には支持ピン１５が上下方向に貫通して設けら
れ、両端に挟まれた部分には陰極基体の数と同数の支持
ピン１６が上下方向に貫通して設けられており、これら
支持ピン１５、１６は夫々例えば直径０．５ｍｍのコバ
ールからなるものである。絶縁物１２と支持ピン１５、
１６は溶融ガラスによりホルダ１３に対して電気的に絶
縁されている。絶縁物１２には排気中に電子放射物質か
ら放出する分解ガスを効率良く排気する貫通孔１７が形
成されている。

【０００９】そして、各支持ピン１５はヒータ端子９の
突出片１０が接続固定されており、各支持ピン１６は各
基体金属５に接合された電極端子１１に接続固定されて
いる。基体金属５の高さを調整するためには基板１の下
側に所定間隙をもたせる。各支持ピン１５から突出片１
０およびヒータ端子９を介してヒータ２に通電すると、
ヒータ２が発熱して基体金属５を動作温度になるまで加
熱する。絶縁物１２はヒータ２で反射した熱を反射す
る。

【００１０】このように組合された陰極構体と絶縁物１
２との組立て体は、第１グリッドとの隙間を出すための
スペーサ（図示せず）を介してカップ状をなす第１グリ
ッド（図示せず）の内部に装着され、第１グリッドに設
けた舌片とホルダ１３の端部に設けた舌片１４との接続
により固定され、第１グリッドに設けたピンを介してビ
ードガラス（図示せず）に固着されて電子銃構体を構成
する。基体金属５と絶縁物１２上面までの寸法が１．５
ｍｍ、絶縁物１２の厚さが２．５ｍｍ、外部に出ている
ホルダ１２の舌片１３および支持ピン１５、１６の高さ
が２．５ｍｍで、合計の高さは６．５ｍｍである。第１
グリッド、陰極構体および絶縁物１２を組合せた全体の
高さは７ｍｍ以下の構造になる。

【００１１】次にこの陰極構体を製作する方法について
説明する。ＣＶＤ法によりＡＰＢＮからなる厚さ０．３
ｍｍの基板１を作製し、この基板１の両方の面にＣＶＤ
法により厚さ０．０２ｍｍのＡＰＧ層を形成する。次い
で、基板１の両方の面のＡＰＧ層にレジスト膜を塗布
し、夫々の面に所定のパターンを露光して不要部分のレ
ジストを除去して、さらに反応性イオンエッチング（Ｒ
１Ｅ）により不要なＡＰＧ層を取り除いてヒータ２およ
び表面層３、４を形成する。その後、基板１をダイシン
グ装置により基板寸法１×１４ｍｍのチッブに裁断す
る。次いで、基板１の他方の面の表面層３の表面の各基
体金属位置に基体金属面積より若干広い面積でスクリー
ン印刷によりニッケルペーストを０．０２ｍｍ程度塗布
してニッケル層を形成する。この時、同時に表面層４に
おける端子位置にも同様にニッケル層を形成する。次い
で、ニッケルペースト内に含まれている有機溶剤を乾燥
機で飛散させた後、基板１を真空中または不活性雰囲気
中で１３２０℃に加熱して表面層３、４のニッケルを溶
融して接合層を形成する。次いで、基体金属５をレーザ
溶接により接合層に接合し、ヒータ端子９をレーザ溶接
により接合層に接合する。

【００１２】ここで、ヒータ端子９について図５を参照
して説明する。ヒータ端子９は補助端子９Ａを備えてい
る。ハ字形に一体に形成した一対の突出片１０で挟まれ
るヒータ端子９の中央部の上に基板１の端部を載せる。
これら両者の端面を揃えた状態で補助端子９Ａを基板１
の端部上面に載せ、補助端子９Ａの中央部と基板１の上
面に形成した接合層（ニッケル溶融層）８とをレーザ光
を照射して接合する。ヒータ端子９と基板１の下面に形
成した接合層８とをレーザ光を照射して接合する。その
後、補助端子９Ａの両側部をヒータ端子９とをレーザ光
を照射して接合する。これによりヒータ端子９、補助端
子９Ａと基板１とを接合する。

【００１３】その後、ヒータ端子９の突出片１０を、挿
入するスペーサに合うように高さを調整しながら支持ピ
ン１５に溶接し、スプレーにより電子放射物質６を基体
金属５の表面に塗布して陰極構体を製造する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の陰極構体において電子銃構体を構成する上では次に
述べる問題がある。

【００１５】第１の問題点について説明する。ヒータ端
子９の接合において、前述したように接合層（ニッケル
溶融層）８にヒータ端子９をレーザで溶接して固定して
いるが、レーザの溶接強度、接合層（ニッケル溶融層）
８とヒータ端子９，９Ａとの接触具合のわずかな違いに
より接合強度に差異が生じてわずかな外部応力でもヒー
タ端子９，９Ａが基板１から外れる不具合が発生する。
また、レーザ溶接時に、そのパワーが強すぎると基板１
のＡＰＧ層にまで影響し、ＡＰＧ層に変質層が生じこと
がある。このため、一見ヒータ端子９、９Ａは接合され
ているように見えても実際には強度的に弱＜、接合条件
を一定にするのが困難であった。これらのヒータ端子の
接合状態は外観で判別するのが困難であり。組立て後に
電子管にしてヒータ通電を行なうとヒータの接触不良と
なる不具合品が発生する。

【００１６】第２の問題点について説明する。従来基板
１の接合層（ニッケル溶融層）８にヒータ端子９、９Ａ
をレーザで溶接して固定していたのに対し、第１の問題
点に対する対策として、スクリーン印刷で形成したニッ
ケル接合層８を溶融する時に、ヒータ端子９、９Ａを同
時に熱処理してろう付けし接合の信頼性を向上させるこ
とを試みた。その結果、従来よりヒータ端子９、９Ａの
接合に対する信頼性は向上し初期の不具合の発生は減少
した。しかしながら、ＡＰＧ層に形成した接合層８とＡ
ＰＧ層の膨張係数に大きな違いがあり、例えばＡＰＧ層
の温度１０００℃での膨張係数は１．２×１０⁻ ^６／Ｋ
であるが、ニッケルは９００℃での膨張係数は１６．３
×１０^−６／Ｋで、両者の間には約１５倍の違いがあ
る。このため、ヒータ電力の投入、遮断時に繰り返す膨
張、収縮によりヒータ端子９、９Ａと基板１との接合が
不十分になる事故が多発した。

【００１７】このように従来の陰極構体では、ヒータ端
子の接合が不安定であり、これらの問題点を解決した短
全長の陰極構体の開発が要望されている。このような問
題を解決するための陰極構体として、ヒータ端子の基本
となる金属を直接ニッケル溶融層を介してＡＰＧ層にろ
う付けする方法では、ＡＰＧ層とヒータ端子の膨張係数
の差異により生ずる接合の不具合の発生を防ぐことがで
きなかった。

【００１８】このように短全長化された従来の陰極構体
ではヒータ端子の接合の不安定化という問題が発生して
信頼性の上で問題があり、従ってこれらの問題点に対す
る対策を施した短全長化された陰極構体の開発が望まれ
ている。

【００１９】本発明は前記事情に基づいてなされたもの
で、ヒータ端子と基板とを安定して接合でき優れた信頼
性を有し従来の課題を解決した短全長化された陰極構体
を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の陰極構
体は、絶縁材料からなる基板と、この基板の一面に形成
された導電性材料からなるヒータと、前記基板の他面に
形成された表面層と、この表面層の表面に形成された基
体金属およびこの基体金属に塗布された電子放射物質か
らなる陰極基体と、前記基板の端部に配置されて前記ヒ
ータに接合された金属からなるヒータ端子とを具備し、
このヒータ端子は、前記ヒータの表面に形成された不連
続なろう材層を介して接合されていることを特徴とす
る。

【００２１】この発明の構成によれば、ろう材層を不連
続とすることにより、分割された各ろう材層の膨張量、
収縮量を小さくしてヒータを形成する材料とろう材層と
の熱膨張の差による膨張、収縮の差を小さくしてろう材
の剥離を抑制してヒータ端子の接合を安定にできる。

【００２２】請求項２の発明は、請求項１に記載の陰極
構体において、前記ヒータ端子は前記ヒータを形成する
材料と前記ろう材との熱膨張の差を吸収する吸収部を有
していることを特徴とする。

【００２３】請求項３の発明は、前記ヒータ端子の吸収
部は、前記不連続なろう材層における不連続部に対応し
ていることを特徴とする。

【００２４】請求項４の発明は、請求項２に記載の陰極
構体において、前記ヒータ端子の吸収部は、板厚方向に
屈曲した屈曲部であることを特徴とする。

【００２５】請求項５の発明は、請求項２に記載の陰極
構体において、前記ヒータ端子の吸収部は板厚方向に凹
入する凹部であることを特徴とする。

【００２６】請求項２ないし請求項５の発明の構成によ
れば、請求項１の作用に加えてヒータを形成する材料と
ろう材層との熱膨張の差によるろう材の膨張、収縮をヒ
ータ端子の吸収部で吸収することにより、ろう材の剥離
を抑制してヒータ端子の接合を一層安定にできる。

【００２７】請求項６の発明は、請求項１に記載の陰極
構体において、前記ヒータ端子は前記基板の両方の面を
挟む形状をなし、不連続なろう材により前記ヒータと前
記表面層とに接合されていることを特徴とする。

【００２８】請求項６の発明の構成によれば、ヒータ端
子を、基板の端部両面に安定して接合でき、且つ機械的
強度に優れ製造が容易である簡素な構成にすることがで
きる。

【００２９】請求項７の発明は、請求項１に記載の陰極
構体において、前記ヒータの表面に形成する不連続なろ
う材層は、前記ヒータ層の端部を残して形成されている
ことを特徴とする。

【００３０】請求項７の発明の構成によれば、ヒータと
ろう材との熱膨張の差による影響を受けてヒータが基板
から剥離することを抑制する。

【００３１】請求項８の発明は、請求項１ないし７に記
載の陰極構体において、前記基板は異方性熱分解ボロン
ナイトライドからなり、前記ヒータおよび前記表面層は
異方性熱分解グラファイトからなるものであることを特
徴とする。

【００３２】請求項８の発明の構成によれば、基板と、
ヒータおよび表面層とを夫々適切な材料により形成する
ことができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態につい
て図１および図２を参照して説明する。

【００３４】図１は陰極構体を示すもので、図１（ａ）
は陰極基体配置面側から見た陰極構体を示す図、図１
（ｂ）は側面図、図１（ｃ）はヒータ配置側から見た陰
極構体を示す図、図２（ａ）は陰極基体接合部を拡大し
て示す側面面、図２（ｂ）は平面図である。

【００３５】図中２１はＡＰＢＮからなる基板で、これ
は例えば幅１ｍｍ、長さ５ｍｍおよび厚さ０．３４ｍｍ
の寸法で形成されている。基板２１の一方の面（図示下
面）２１ａにはＡＰＧ厚膜からなるヒータ２２が例えば
蛇行するパターンをもって形成され、このヒータ２２は
基板両端部に位置して端子接合部２２ａが形成されてい
る。なお、例えばこのヒータ２２のパターンにおける通
電加熱する線部の線幅は０．１２ｍｍ、線部同士の間隔
０．１ｍｍおよび厚さ０．０２ｍｍである。

【００３６】基板２１の他方の面（図示上面）２１ｂに
は基板中央部にＡＰＧ厚膜からなる基体金属用の表面層
２３ｂが形成され、基板両端部の端子位置には端子接合
用の表面層２３ａが夫々形成されている。各表面層２３
ａ，２３ｂは夫々基板２１の厚さ０．０２ｍｍ、幅は基
板幅と同じである。

【００３７】この基体金属用の表面層２３ｂの表面には
ニッケルの焼結体からなる基体金属２４が配置接合され
ており、これは例えば直径０．８５ｍｍ、厚さ０．０６
ｍｍの円形をなしている。この基体金属２４は、ニッケ
ル、タングステン、モリブデン、チタンおよびタンタル
のうち１種類以上が含まれた材料により形成されてい
る。この基体金属２４の表面には炭酸バリウム、炭酸ス
トロンチウム、炭酸カルシウムなどの電子放射物質２５
がスプレーなどの方法で塗布されており、これら基体金
属２４と電子放射物質２５とにより陰極基体２６が構成
されている。

【００３８】また、基板２１の両端部には導電性金属に
より形成されたコ字形をなすヒータ端子２７が基板２１
の両方の面２１ａ，２１ｂを挟んで夫々嵌合されてい
る。ヒータ端子２７は例えば０．０５ｍｍのニッケル板
により形成されている。すなわち、ヒータ端子２７は基
板２１の対向する両方の面２１ａ，２１ｂを挟むように
コ字形をなしている。これらヒータ端子２７は基板２１
の一方の面２１ａに形成されたヒータ２２の端子接合部
２２ａと他方の面２１ｂに形成された端子接合用表面層
２３ｂにニッケルなどの導電性金属からなるろう材層２
８を介してろう付けにより接合されている。

【００３９】ここで、ヒータ端子２７を基板２１にろう
材層２８により接合する構造について説明する。基板２
１の下面２１ａ両端部に形成したヒータ２２の端子接合
部２２ａにはろう材層２８が不連続な状態、例えば図２
（ａ）に示すように四角形をなす部分が所定幅の隙間２
８ａを存して規則的に並ぶ、いわゆる格子状に形成され
ている。また、基板２１の上面２１ｂ両端部に形成した
端子接合用表面層２３ａも同じくろう材層２８が不連続
な状態、例えば図２（ａ）、（ｂ）に示すようにいわゆ
る格子状に形成されている。

【００４０】さらに、ヒータ端子２７は基板２１の下面
２１ａに形成されたヒータ２２の端子接合部２２ａと上
面２１ｂに形成された端子接合用表面層２３ａに接合す
るようにコ字形をなしているが、この各部分も端子接合
部２２ａ上に形成された格子状態のろう材２７と端子接
合用表面層２３ａ上に形成された格子状態のろう材２７
に対応して、これらと同じ格子状模様に形成されてい
る。すなわち、ヒータ端子２７は、各格子状態のろう材
層２８の各四角形のろう材部分と接する四角い部分とこ
れら四角い部分を連結する部分を残して他の部分をエッ
チングにより取り除いて隙間２７ａとしたものである。
つまり、ヒータ端子２７はヒータ２２を形成する材料と
ろう材層２８との熱膨張の差を吸収する吸収部（空間
部）を有している。そして、このヒータ端子２７はコ字
形をなす部分を基板２１の端部を跨いで下面と上面の各
ろう材層２８に当接し、これらヒータ端子２７の各部分
をろう材層２８を溶融して各端子接合部２２ａと表面層
２３ｂに接合している。

【００４１】ここで、ヒータ端子２７を接合するろう材
層２８を不連続な形態にする理由について説明する。前
述したように基板２１のＡＰＧ層であるヒータ２２の端
子接合部２２ａおよび表面層２３ｂの膨張係数とろう材
層２８の膨張係数とは約１５倍の違いがある。基板が１
０００℃になった場合、全長５ｍｍの基板は数μｍ程度
伸びを生じる。ヒータ端子２７の長さは基板２１の両端
でＩｍｍ程度のため、その部分の伸びは基板２１とヒー
タ端子２７とを含む全長の伸びの１／５程度になり約１
μｍ程度伸びる。これに対してろう材層の伸びは約１５
倍程度のため、基板２１の両端に設けたろう材層２８の
部分では約１５μｍの伸びを生じることになる。この状
態でろう材層２８を溶融してＡＰＧ層とヒータ端子２７
を接合した場合、ヒータ電力の投入、遮断を繰り返すこ
とにより基板２１のＡＰＧ層とろう材層は膨張率の差異
により剥離を生ずことになる。そこで、ヒータ端子２７
をＡＰＧ層である端子接合部２２ａと表面層２３ｂに形
成するろう材層２８を格子状に分割して不連続の状態に
することにより、分割された各ろう材層２８の伸びを少
な＜することにより、ろう材層２８全体の伸びを伸び減
少させることができる。

【００４２】このようにろう材層２８を不連続とするこ
とにより、分割された各ろう材層２８の膨張量、収縮量
を小さくしてヒータ２２を形成する材料とろう材層２８
との熱膨張の差による膨張、収縮の差を小さくしてろう
材層２８の剥離を抑制してヒータ端子２７の接合を安定
にできる。

【００４３】また、ヒータ端子２７において基板２１の
上下面両端部の端子接合用表面層２３ａおよび端子接合
部２２ａに接合する部分は、ろう材層２８に対応して格
子状に形成して不連続の状態にある。このため、このヒ
ータ端子２７における不連続で形成された隙間２７ａ
が、ヒータ２２を形成する材料とろう材層２８との熱膨
張の差によるろう材層２８の膨張、収縮を吸収する吸収
部となり、ろう材層２８の剥離を抑制してヒータ端子２
７の接合を一層安定にできる。

【００４４】従って、これらろう材層２８とヒータ端子
２７の構成の組合せによりヒータ端子２７を安定して確
実に基板２１の上下面両端部の端子接合用表面層２３ｂ
および端子接合部２２ａに接合できる。

【００４５】さらに、基板２１をダイシング時の端部の
ＡＰＧ層である端子接合部２２ａおよび端子接合用表面
層２３ａは加工歪みを生じているために層間剥離が生じ
易い。このため、基板１の両方の端部に形成するＡＰＧ
層である端子接合部２２ａおよび端子接合用表面層２３
ａでは基板２１の端末においてろう材層２８を形成しな
いようにして隙間Ａとし、最端から生じ易い剥離を防止
するようにろう材層２８を形成できる。

【００４６】なお、各ヒータ端子２７の外側面（基板接
合面とは反対側の面）には夫々端子板２９がレーザ溶接
により接合されている。これら端子板２９はヒータ２２
が発した熱を逃さないために板厚を薄くしてその熱容量
を抑え、また加工性が良く熱伝導が悪く、さら機械的に
も丈夫であることが望ましい。これらの条件を満足する
端子板２９を形成する材料としてニッケルを主成分とす
る合金であるステンレス鋼、コバール、ハステロイなど
が適切である。このように陰極構体が構成されている。

【００４７】この陰極構体を製造する方法について説明
する。まず、ＡＰＢＮからなる基板２１の両方の面２１
ａ、２１ｂにＣＶＤ法により均一な厚さＡＰＧ層を形成
する。次いで、板２１の両面２１ａ、２１ｂの表面にレ
ジスト膜を形成する。基板２１の面２１ａに形成したＡ
ＰＧ層に所定にヒータパターンで露光するとともに面２
１ｂに表面層パターンで露光し、その後反応性イオンエ
ッチングを施して各パターンに基づいて各面２１ａ、２
１ｂのＡＰＧ層における不要な部分を取り除き、さらに
残ったレジストを取り除いてヒータ２２および端子接合
部２２ａと表面層２３ａ，２３ｂを形成する。

【００４８】次いで，基板２１の面２１ｂの表面層２３
ａに陰極基体２６を形成する。すなわち、まず平均粒径
６０μｍのニッケル粉を結着剤を含む有機溶剤で混合し
て撹拌してニッケルペーストを作製し、このニッケルペ
ーストをスクリーン印刷に±より表面層２３ｂの表面に
０．８５ｍｍ程度の厚さ円形に塗布する。その後、乾燥
機によりニッケルペーストから有機溶剤を飛散し、その
後、真空中または不活性雰囲気中で１０００〜１２００
℃に加熱してニッケルの焼結体層からなる基体金属２４
を形成する。この時、基体金属２４（焼結体層）はこの
熱サイクルによる膨張、収縮を吸収して基板２１の反り
を防止する。従って、基体金属２４（焼結体層）の空孔
率は３０〜５０％程度が適当である。

【００４９】次に基板２１の両端部に夫々ヒータ端子２
７を取付ける。すなわち、ニッケルなどの金属からなる
端子２７をＡＰＢＮからなる基板２１のＡＰＧからなる
端子接合部２２ａと端子接合用表面層２３ａに直接接合
することができない。そこで、平均粒径５μｍのニッケ
ル粉を結着剤を含む有機溶剤で混合して撹拌してニッケ
ルペーストを作製する。基板２１の面２１ａに形成した
両端部における端子接合部２２ａと面２１ｂの両端部の
表面層２３ａに夫々前述したニッケルペーストをスクリ
ーン印刷により厚さ０．０１ｍｍの厚さで塗布する。

【００５０】次いで、コ字形に成形されたヒータ端子２
７を基板２１の両端に嵌合し、真空中または不活性雰囲
気中で１２５０℃〜１３５０℃に加熱して塗布したニッ
ケルペーストを溶融してろう材層２８として、基板２１
の下面２１ａに形成したヒータ２２の端子接合部２２ａ
と上面２１ｂに形成した端子用表面層２３ａにヒータ端
子２７をろう付けにより接合する。そして、陰極構体を
製造する上で必要な全ての熱処理が終了した後に、端子
板２９をヒータ端子２７にレーザ溶接により接合する。

【００５１】ここで、ヒータ端子２７は、全体が基板２
１を鋏むコ字形をなしており、基板の端部両面に安定し
て接合でき、且つ機械的強度に優れ製造が容易である簡
素な構成にすることができる。

【００５２】陰極基体２６の基体金属２４を形成するニ
ッケル、タングステン、モリブデン、チタンおよびタン
タルのうち１種類以上が含まれて金属材料は、金属焼結
体からなる基体金属２４を形成する材料として、特性の
面および製造の面で適切である。基板である基板２１を
形成する異方性熱分解ボロンナイトライド、およびヒー
タ２２および表面層２３ａ，２３ｂを形成する異方性熱
分解グラファイトは夫々短全長化を図る陰極構体を製造
する材料として適切である。

【００５３】なお、図１では基板２１に設ける陰極基体
２６を一個として示しているが、カラー受像管のように
電子銃を３組設ける場合には基板２１に設ける陰極基体
２６も３組となる。この場合は１個の基板２１の長さを
長くして３組の陰極基体２６を設ける構成、あるいは１
個の陰極基体２６を設けた基板２１を３組配置して並列
または直列に接続する構成のいずれも採用することがで
きる。

【００５４】ここで、図１に示す従来の形態の陰極構
体、ヒータ端子接合部および端子接合用表面相を連続し
て形成した陰極構体およびこの実施の形態により製作し
た陰極構体に対して夫々ヒータ電力の投入および遮断を
繰り返して熱サイクル試験を行ない、この熱サイクル試
験においてヒータの不具合発生までのサイクリング回数
を測定して、夫々のサイクリング回数の平均値について
比較した。その結果、不具合発生までのサイクリング回
数（強度比）は、図１に示す従来の形態の陰極構体では
１回、ヒータ端子接合部および端子接合用表面相を連続
して形成した陰極構体では３回、この実施の形態により
製作した陰極構体では６回であった。この結果によれ
ば、この実施の形態の陰極構体は不具合発生までのサイ
クリング回数が多く信頼性に優れていることがわかる。

【００５５】第２の実施の形態について図３を参照して
説明する。図３（ａ）は基板の端部におけるヒータ端子
接合部を拡大して示す側面図、（ｂ）は同平面図であ
り、図１と同じ部分は同じ符合を付して示している。こ
の実施の形態では、基板２１の下面２１ａにおけるヒー
タ２２の端子接合部２２ａと上面２１ｂにおける端子接
合用表面層２３ａを夫々ストライブ形、例えば基板２１
の幅方向に沿うストライブ形に形成している。すなわ
ち、各ストライブ部分が互いに分離して不連続の状態に
ある。また、ヒータ端子２７において端子接合部２２ａ
と端子接合用表面層２３ａに接合する各部分は、板厚方
向屈曲する複数の屈曲部２７ｂが連続する形状に形成さ
れている。この屈曲部２７ｂは、基板幅方向に沿って延
びて基板長さ方向に沿って並べて形成している。そし
て、屈曲部２７ｂは、ろう材層２８の膨張，収縮の時に
一体に伸長、縮小して基板２１自身、基板２１の下面２
１ａにおける端子接合部２２ａおよび上面２１ｂにおけ
る端子接合用表面層２３ａと、ろう材層２８との熱膨張
の差を吸収するもので、これによりヒータ端子２７の接
合を安定にすることができる。つまり、屈曲部２７ｂは
ヒータ端子２７そのものの膨張を緩和するものである。

【００５６】第３の実施の形態について図４を参照して
説明する。図４（ａ）は基板の端部におけるヒータ端子
接合部を拡大して示す側面図、（ｂ）は同平面図であ
り、図１と同じ部分は同じ符合を付して示している。こ
の実施の形態では、基板２１の下面２１ａにおけるヒー
タ２２の端子接合部２２ａと上面２１ｂにおける端子接
合用表面層２３ａを夫々ストライブ形、例えば基板２１
の幅方向に沿うストライブ形に形成している。すなわ
ち、各ストライブ部分が互いに分離して不連続の状態に
ある。また、ヒータ端子２７において端子接合部２２ａ
と端子接合用表面層２３ａに接合する各部分は、ヒータ
端子の吸収部は板厚方向に凹入する複数の凹部２７ｃが
連続する形状に形成されている。すなわち、この山部２
７ｃは基板２１の幅方向に延びるもので、基板２１の長
さ方向に沿って間隔を存して形成されている。そして、
この凹部２７ｃはろう材層２８が膨張，収縮する時に一
体に伸長、縮小して基板２１自身、基板２１の下面２１
ａにおける端子接合部２２ａおよび上面２１ｂにおける
端子接合用表面層２３ａと、ろう材層２８との熱膨張の
差を吸収するもので、これによりヒータ端子２７の接合
を安定にすることができる。つまり、凹部２７ｃはヒー
タ端子２７そのものの膨張を緩和している。また、ヒー
タ端子２７において基板２１の端面に面する部分はろう
材層２８と面する部分は、ろう材層２８と接合する部分
と同様に板厚方向に凹入する凹部２７ｃを形成して板厚
を部分的に薄くしている。なお、ヒータ端子２７におい
てヒ一夕端子板２８が当接する部分は平坦である。

【００５７】すなわち、基板となるＡＰＢＮ層について
もその形成方法は前述の如くＣＶＤ法で積層させてい
る。このため、面方向（ａ方向）と厚さ方向（ｃ方向）
では膨張係数が異なり、夫々１１００°Ｃでの膨張係数
はａ方向が１．７×１０^−６／Ｋ．ｃ方向は４０×１０
^−６／Ｋで面方向と厚さ方向で異なった性質を有してい
る。この性質はＡＰＧ層であるヒータ２２の端子接合部
２２ａと端子接合用表面層２３ａにおいても同じであ
る。この面方向（ａ方向）と厚さ方向（ｃ方向）の両方
に効果があるようにしたものが、図４に示すこの実施の
形態である。

【００５８】本発明は前述した実施の形態に限定され
ず、種々異なる形態で実施することができる。

【００５９】

【発明の効果】請求項１の発明の陰極構体によれば、ろ
う材層を不連続とすることにより、分割された各ろう材
層の膨張量、収縮量を小さくしてヒータを形成する材料
とろう材層との熱膨張の差による膨張、収縮の差を小さ
くしてろう材の剥離を抑制してヒータ端子の接合を安定
にでき、ヒータに対する通電、遮断に伴う熱サイクルに
対しても安定で信頼性に優れている。

【００６０】請求項２の発明によれば、請求項１の効果
に加えて、ヒータ端子において基板の上下面両端部にお
ける端子接合用表面層およびヒータの端子接合部に接合
する部分に、ヒータを形成する材料とろう材層との熱膨
張の差によるろう材の膨張、収縮を吸収する吸収部が形
成されているために、ろう材の剥離を抑制してヒータ端
子の接合を一層安定にできる。

【００６１】請求項３ないし請求項５の発明によれば、
請求項２の発明の構成を適切な構成で具体化することが
出来る。

【００６２】請求項６の発明によれば、請求項１の効果
に加えて、ヒータ端子を、基板の端部両面に安定して接
合でき、且つ機械的強度に優れ製造が容易である簡素な
構成にすることができる。

【００６３】請求項７の発明によれば、請求項１の効果
に加えて、ヒータとろう材との熱膨張の差による影響を
受けてヒータが基板から剥離することを抑制する。

【００６４】請求項８の発明によれば、請求項１の効果
に加えて、基板と、ヒータおよび表面層とを夫々適切な
材料により形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における陰極構体を
示す図。

【図２】同実施の形態の陰極構体におけるヒータ端子接
合部を拡大して示す図。

【図３】第２の実施の形態の陰極構体におけるヒータ端
子接合部を拡大して示す図。

【図４】第３の実施の形態の陰極構体におけるヒータ端
子接合部を拡大して示す図。

【図５】従来の形態における陰極構体を示す図。

【図６】同従来の形態の陰極構体におけるヒータ端子接
合部を拡大して示す図。

【符号の説明】

２１…基板、２２…ヒータ、２３ａ…表面層、２３ｂ…表面層、２４…基体金属、２５…電子放射物質、２６…陰極基体、２７…ヒータ端子、２７ａ…隙間、２７ｂ…屈曲部、２７ｃ…凹部、２８…ろう材層、２８ａ…隙間、２９…端子板。

フロントページの続き (72)発明者須藤孝神奈川県川崎市川崎区日進町７番地１東芝電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者徳江寛神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者高橋秀治神奈川県川崎市川崎区日進町７番地１東芝電子エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 5C031 DD05 DD06 DD11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁材料からなる基板と、この基板の一
面に形成された導電性材料からなるヒータと、前記基板
の他面に形成された表面層と、この表面層の表面に形成
された基体金属およびこの基体金属に塗布された電子放
射物質からなる陰極基体と、前記基板の端部に配置され
て前記ヒータに接合された金属からなるヒータ端子とを
具備し、このヒータ端子は、前記ヒータの表面に形成さ
れた不連続なろう材層を介して接合されていることを特
徴とする陰極構体。
【請求項２】前記ヒータ端子は前記ヒータを形成する
材料と前記ろう材との熱膨張の差を吸収する吸収部を有
していることを特徴とする請求項１に記載の陰極構体。
【請求項３】前記ヒータ端子の吸収部は、前記不連続
なろう材層における不連続部に対応していることを特徴
とする請求項２に記載の陰極構体。
【請求項４】前記ヒータ端子の吸収部は、板厚方向に
屈曲した屈曲部であることを特徴とする請求項２に記載
の陰極構体。
【請求項５】前記ヒータ端子の吸収部は板厚方向に凹
入する凹部であることを特徴とする請求項２に記載の陰
極構体。
【請求項６】前記ヒータ端子は前記基板の両方の面を
挟む形状をなし、不連続なろう材により前記ヒータと前
記表面層とに接合されていることを特徴とする請求項１
に記載の陰極構体。
【請求項７】前記ヒータの表面に形成する不連続なろ
う材層は、前記ヒータ層の端部を残して形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の陰極構体。
【請求項８】前記基板は異方性熱分解ボロンナイトラ
イドからなり、前記ヒータおよび前記表面層は異方性熱
分解グラファイトからなり、前記ろう材層はニッケルか
らなるものであることを特徴とする請求項１ないし７に
記載の陰極構体。