JP2002517881A - 電子ビームを成形する装置及び該装置の製造法並びに使用 - Google Patents

電子ビームを成形する装置及び該装置の製造法並びに使用

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、電子ビームを成形するための、極度に低容積の装置に関する。該装置は、単一多層構造のセラミック体を基礎としている。該セラミック体の製造はＬＴＣＣ（低温同時焼結）テクノロジーによって行われ、その場合この方法は目的に即して修正される。セラミック体は、前焼結されたセラミック層から構成され、該セラミック層の横方向収縮目減りは抑圧される。これによって電子ビームを通すための電極の通走オリフィスは正確に共軸配置され、かつ電極寸法のトレランスは、焼結時の収縮目減りに対して減結合されている。このような装置を用いることによって、電子銃の電子ビームは集束され、かつ該電子ビームの強度は変調される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、電子ビームを成形する装置及び該装置の製造法並びにその使用に関
する。
【０００２】 電子管は、例えば電子顕微鏡又はモニタの技術分野において頻用されている。
電子管分野における多くの開発目標は、該電子管の使用される機器の分解能を改
良することである。このような機器の分解能は殊に、機器の電子管内に組込まれ
ている電子銃に関連している。該電子銃は電子ビームを発生し、かつ電子源と適
当な電極配置とから成っている。電子源としては例えば、熱エネルギーによって
励起された電子を放射する加熱陰極が使用される。電極は、焦点集束、強度変調
、場合によっては電子ビーム偏向のためのスクリーンとして使用される。
【０００３】 当今の技術水準では、高分解能モニタの電子銃は次のような構造から成ってい
る。すなわち陰極及び第１の格子電極が、電子管のガラスホルダーに封入された
１つの金属ポット内に纏められている。電子ビームの伝搬方向には、別の２つの
格子電極が装着されており、この両格子電極も同じくガラスホルダー内に封入さ
れている。
【０００４】 モニタの著しく高い分解能を得るためには、格子電極もしくは電極プレートの
極微小な通走オリフィスが電子集束のために精確な円形に、かつ相互に共軸に配
置されていなければならない。そればかりでなく電極ユニットを極度に低容積に
構成することが、高い信号帯域を得るための基本的な前提条件である。
【０００５】 これらの要件は、従来慣用の電子管技術によっては、これまで充分には満たさ
れていない。例えば電極をガラス内に別個に封入することによる電子ビームのた
めの通走オリフィスの共軸整合は、制限された条件付きでしか可能でない。
【０００６】 本発明の課題は、電子ビームを成形する低容積の装置及び該装置の製造法を提
供することである。
【０００７】 前記課題は、本発明の請求項１の特徴部に記載した構成手段によって解決され
る。本発明の装置の特別の構成手段は、請求項２〜請求項１３の記載に基づいて
容易に想到することができる。
【０００８】 請求項１によれば、電子ビームのための少なくとも１つの通走オリフィスを有
しかつ該通走オリフィスに少なくとも１つの電極を配置した少なくとも１つの電
極セラミック層を備えた、単一の多層構造のセラミック体から成る、電子ビーム
を成形する装置が提案される。
【０００９】 以下に電極ユニットとも呼ばれる本発明の装置は、例えば３つの電極から成り
、かつ１つの電子銃において電子ビームを集束するために役立つ。
【００１０】 前記セラミック体は、扁平な円形の円筒体として成形されており、かつ、電子
ビームを案内することのできる少なくとも１つの通走オリフィスを有しているの
が有利である。
【００１１】 電極ユニットは、複数のセラミック層から単一的に構成されている。個々のセ
ラミック層は、異なった構成を有し、従って相異した機能を担当するのが有利で
ある。電極セラミック層は、例えば導体路の形で電気的な接点接続部を配属した
電極を有している。電極はその場合、通走オリフィスに沿って殊に電極セラミッ
ク層の表面に装着されている。絶縁セラミック層は、電極セラミック層を相互に
絶縁しかつ特定の相互間隔をおいて配置するために役立つ。電極セラミック層と
絶縁セラミック層は、電子ビームの伝搬方向で交互に配置されているのが有利で
ある。
【００１２】 電気的な接点接続部は、電極の電位を固定することを可能にする。導電路はセ
ラミック体の内部に配置されているのが有利である。
【００１３】 電極セラミック層の各通走オリフィスは特に精確な円形である。各電極は、導
電性材料からリングとして成形されているのが有利である。前記リングは閉じら
れているのが殊に有利である。しかし該リングは、個々の電極に分割されていて
もよい。リングの内径は対応部位でセラミックの通走オリフィス径に等しいのが
有利である。この通走オリフィス径は相互に相異することもできる。特に正確な
円形からの偏差は、電子ビーム発生時に電子管の全体構造から生じる電子ビーム
の歪みを補償する場合に所望されることがある。例えば電極セラミック層の通走
オリフィス及び電極リングを楕円形に成形しておくことも可能である。
【００１４】 要求される歪み補償は例えば、１つの電極セラミック層の分割された電極リン
グの１つ又はそれ以上の電極を異なった電位に印加することによっても達成され
る。
【００１５】 セラミック材料としては殊に、例えば酸化アルミニウム、酸化ホウ素又はアル
カリ土類酸化物のような低焼結性ガラスセラミックを使用することができる。ガ
ラスセラミックの組成はその場合、セラミックが使用材料の融点温度範囲で圧縮
されるように選ばれている。
【００１６】 更に本発明によれば、電極ユニットのできるだけ低容積構造を得るために、セ
ラミック体の材料は、できるだけ低い相対的な誘電率を有していなければならな
い（例えば６≦εｒ ≦８）。
【００１７】 電極と接点接続部はモリブデン、パラジウム、白金、銀又はタングステンから
成っている。銅又は金のようなその他の金属も、例えば銀／パラジウムのような
前記金属の合金同様に使用することができる。導体路は、電極と同一の材料から
成るのが有利である。しかし異なった材料も当然考えられる。
【００１８】 １つの電極セラミック層は、電子ビームの伝搬方向で順次相前後して配置され
た複数の電極を有しているのが特に有利である。これらの電極を互いに導電接続
しておくことも可能である。特にこれらの電極は、相互に電気絶縁されていても
よい。これによって電子ビーム発生プロセス時に、電極に異なった電位を印加す
ることが可能になる。このような構成は、集束及び電子ビームの強度変調のため
に円錐形の通走オリフィスを使用しようとする従来の電子管技術の要望に取って
代わるものである。
【００１９】 電極ユニットは、各電子ビームを夫々案内する複数の通走オリフィスを有する
ことができる。このような構成は例えば３つの放射系を有するカラー・イメージ
管において使用される。三原色（例えば青、黄、赤）各々のために独自の電子ビ
ームが発生される。
【００２０】 電子管で適用するに当たって、電極ユニットは、スルーコネクションの形の電
気的な接点接続部を備えているのが特に有利である。電気的なスルーコネクショ
ンは、例えば単数又は複数のセラミック層を通って侵入する。電気的なスルーコ
ネクションを介して電極セラミック層の例えば２つの電極相互が導電接続されて
いる。
【００２１】 セラミック体の表面に配置されておりかつ導体路及び／又はスルーコネクショ
ンを介して電極に接続されている電気的な接続部位によって、例えば電極電位が
確定される。
【００２２】 電気的なスルーコネクション、導体路及び接続端子は、できるだけ低容積の構
造を結果的に生じるように電極ユニット内及び／又は該電極ユニットに沿って配
置されているのが特に有利である。このことは、異なった電位で給電される電気
的な接点接続部ができるだけ減結合されていることを意味していることに他なら
ない。
【００２３】 電気的な接続部位及び／又は接点接続部によって、セラミック製の電極ユニッ
トには、電子銃の付加的な制御機能が特に簡単に組込まれる。例えば陰極の作動
制御をこのような電気的結合を介して行うことが可能になる。この場合例えばガ
ラス鑞を有するセラミック台座を介して陰極が電極ユニットと結合されているの
が特に有利である。これによって陰極のケーシング内に付加的な穴及び導線を設
ける必要がなくなる。ひいては電子銃の製造が著しく簡便になる。それのみなら
ず電子銃の排気を妨げることになる漏れも避けられる。
【００２４】 以上説明した電極ユニットは電子銃において、従来慣用の方式でガラス内に封
入することによって組込むことができ、電子ビームの強度変調及び集束のために
貢献する。前記のような電極ユニットは、電子源に直接結合されているのが特に
有利である。
【００２５】 例えば電子管の主レンズのような、電子管のその他の素子はガラス鑞を介して
付加的に電極ユニットと接合することができる。
【００２６】 単一の多層構造式の前記電極ユニットの製造はＬＴＣＣ（低温同時焼結）テク
ノロジーによって有利に行われる。このテクノロジーは、受動素子を組込んだ単
一セラミック多層システムを製造するのに適している（例えばD.L.Wilocox, Pro
c. 1977 ISHM Philadelphia, P.17〜23 参照）。このテクノロジーは、金、銅又
は銀のような著しく良導電性の材料を組込まねばならないようなセラミック部品
のために特に適している。
【００２７】 ＬＴＣＣテクノロジーの方法上の主要な処理段階は： ａ）有機結合剤を含有しかつガラスセラミックを有するセラミック生地膜を製
造する。
【００２８】 ｂ）接点接続のために想定されたスルーホールを前記セラミック生地膜内に製
作する。
【００２９】 ｃ）前記スルーホールに導電性材料を充填する。
【００３０】 ｄ）前記セラミック下地膜に導電構造をプリントする。
【００３１】 ｅ）セラミック下地膜を上下に積み重ねかつ該セラミック下地膜に成層処理を
施して１つの複合体を形成する。
【００３２】 ｆ）該複合体に焼結処理を施して単一多層構造のセラミック体を形成する。
【００３３】 焼結工程時にセラミック材料を圧縮することによって、１０〜２０％の体積目
減りが生じる。電極ユニットを製造するためにＬＴＣＣテクノロジー又は公知の
類似の方法が使用される場合、殊に横方向トレランスが甘受されねばならず、該
横方向トレランスは、高解像度のモニタに課されている要件を考慮すれば容認す
ることができない。従ってＬＴＣＣテクノロジーは修正される。
【００３４】 電極ユニットの製造ではその場合、前焼結された複数のセラミック層が上下に
積み重ねられて一緒に焼結される。前焼結は、使用セラミック材料の焼結温度以
下の温度で行われる。セラミックの縮化プロセスは前焼結後にほぼ終了している
。これによって発生トレランスに対して及ぼされるセラミックの縮化影響は抑圧
される。
【００３５】 ＬＴＣＣテクノロジーのこの修正によって、電極寸法の長さトレランスは、
±５μｍになる。それのみならず格子電極の共軸配向が著しく改善される。しか
もこの技術によって殊に、最大１ pＦに至る集束ユニットの極度に低容積の構造
が実現される。
【００３６】 従来技術に対する前記の利点以外に本発明は、ＬＴＣＣテクノロジーをベース
とする方法によって、セラミック製の電極ユニットを製造するための、低廉にし
て容易に修正可能かつ自動化可能な製造法を提供する。ＬＴＣＣテクノロジーは
、極めて容易にセラミック体製品単位をマルチ・アップ（multi up）して適用す
ることができる。
【００３７】 セラミック下地膜の製造は公知の方法によって行われる。切断又は押抜きによ
ってセラミック下地膜は、所望の形状に断裁され、この断裁形状は例えば、電子
管において使用されるような電極ユニットの形状を直接有することもできる。或
いはセラミック下地膜の更なる加工に合わせて断裁された形状が選ばれる。
【００３８】 セラミック下地膜内の通走オリフィスもしくはスルーホールは押抜きによって
特に簡便に製作される。例えば光リソグラフィのようなセラミック下地膜の微細
構造を製造するその他の方法、或いはレーザ照射によってスルーホールを製造す
る方法をここでも同じく適用することが可能である。
【００３９】 電極の配置構成を考慮してセラミック下地膜内には、電子ビーム発生プロセス
中に電子ビームを案内する少なくとも１つの通走オリフィスが製作される。この
ような複数の通走オリフィスは、電極ユニットによって（例えばカラーモニタの
電子管において）複数の電子ビームを操作しようとする場合に、使用される。
【００４０】 各セラミック下地膜において生じる前記の通走オリフィス以外に、付加的なス
ルーホールが製作される。該スルーホールは、相応のセラミック下地膜によって
電極ユニット内に組入れようとする特別の機能に基づいて選ばれる。例えば１つ
のセラミック層を通る鉛直方向の１つの電気的なスルーコネクションを製作しよ
うとする場合、セラミック層の製造のために上下に積み重ねられる全てのセラミ
ック下地膜の同じ部位に１つのスルーホールが形成される。このスルーホールに
は後続の処理段階で金属が充填される。その場合特にステンシル印刷法が適用さ
れる。
【００４１】 電極ユニットの機能性の基礎となる前記スルーオリフィス以外に、セラミック
下地膜内に付加的な穴を製作するのが特に有利であり、この穴によって電極ユニ
ットの製造が著しく簡便になる。例えばセンタリング穴は製造プロセスにおいて
、複数のセラミック下地膜の正確な積み重ねを可能にする。セラミック下地膜内
に、製造すべき電極ユニットの形状に相当するミシン穴列を製作するのが特に有
利である。このミシン穴列によって個々の前焼結済みセラミック層又は完全焼結
済み電極ユニットは、簡単に個別化することができる。
【００４２】 前記の通走オリフィス、スルーホール、センタリング穴、ミシン穴列のような
穴を製作した後、電極及び導体路を製作するために、導電性材料がセラミック下
地膜の表面に塗被され、それによって電極セラミック下地膜が生じる。この場合
にはスクリーン印刷法を適用するのが殊に有利である。例えばステンシル印刷の
ようなその他の方法も同じく適用可能である。その場合電極のために、電子ビー
ムのための通走オリフィスに沿って金属ペーストが被着される。前記電極をリン
グとして成形し、こうして通走オリフィスと前記リングの内部切欠きとを重ね合
わせて配置するのが特に有利である。前記リングの外径は、できるだけ低容積の
構成を得るために、可能な限り小さく選ばれている。セラミック下地膜の上面と
下面とに夫々１つの電極を装着するのが殊に有利である。製造法のプロセス中に
両電極を導電接続すること、或いは互いに電気絶縁状態にしておくことも可能で
ある。
【００４３】 電極は導体路の装着によって、例えば電気的なスルーコネクションと接続され
る。しかし又、１つのリング電極を有する１つのセラミック下地膜と、プリント
された１つの導体路を有する１つのセラミック下地膜とを積み重ねて、これに成
層処理を施す場合に始めて、１つの電極と１つのスルーコネクションとの電気的
な結合を行うことも可能である。
【００４４】 必要とされる全てのセラミック下地膜に一緒に成層処理及び焼結処理を施すよ
うになっている慣用のＬＴＣＣテクノロジーとは異なって本発明では、複数のセ
ラミック下地膜が、より小さな複合体に積み重ねられて成層処理されて有機結合
剤を除去された上で個々のセラミック層として焼結処理される。この焼結処理は
、使用セラミック材料の焼結温度Ｔｓ 以下の温度で行われる。温度差は例えば
１００Ｋである。第２の処理段階において、殊に有利には種々異なった機能が一
体的に組込まれている前焼結された複数のセラミック層が積み重ねられ、かつ加
圧しつつセラミックの焼結温度Ｔｓ で後焼結される。例えば重錘荷重によって
発生される圧力に基づいて、複数のセラミック層の扁平接合が可能になる。
【００４５】 ＬＴＣＣテクノロジーの決定的な改良修正は、焼結処理を２つの焼結プロセス
に分割した点にある。前焼結によってセラミックの目減り収縮はほぼ完了してい
る。従って第２の焼結工程では、セラミックの圧縮は殆ど生じない。これによっ
て第２焼結工程では、セラミックの異なった圧縮に起因した電極ユニットの歪み
も殆ど生じることはない。
【００４６】 前記の可能性に加えてこの歪みは、焼結時におけるセラミックの横方向目減り
収縮を防止する焼結技術の適用によって抑圧される。その場合例えば、異なった
セラミック材料を有する複数のセラミック下地膜が一緒に複合焼結される。この
場合、成層処理の施されたセラミック下地膜スタックの最上位下地膜と最下位下
地膜が、前記セラミック下地膜スタックの内位に位置する下地膜の焼結温度より
も高い焼結温度を有するセラミック材料を含有しているのが特に有利である。成
層スタックは、内位セラミック材料の焼結温度で焼結されるので、このセラミッ
ク材料だけが圧縮する。圧縮しない外位のセラミック材料は、内位のセラミック
材料の横方向収縮を阻止する。内位のセラミック材料の圧縮は、下地膜平面に対
して垂直方向にだけ生じるにすぎない。外位のセラミック下地膜のセラミック材
料の例として酸化アルミニウムが挙げられる。
【００４７】 横方向の収縮を防止する別の可能手段は、単軸方向の圧力をかけることによっ
てセラミックの指向性圧縮を強制することである。
【００４８】 焼結工程後、事情に応じてセラミック層に後加工を施すことが必要である。セ
ラミック層表面の研削及び／又は研磨によって、規定の層厚と正確な扁平面を有
するセラミック層が得られる。これは殊に、電子ビームのための通走オリフィス
を共軸に整合させるために重要である。
【００４９】 研削及び／又は研磨が特に必要になるのは、異なったセラミック材料を含有す
る下地膜で焼結技術を適用する場合である。外位のセラミック材料は、セラミッ
ク層の上下積み重ね（スタッキング）前にセラミック層の表面から除去されねば
ならない。
【００５０】 前焼結されたセラミック層の表面を研削する場合、セラミック層の機能態様に
応じて導電材料が、研削加工後にセラミック層上に塗被されねばならない。
【００５１】 通走オリフィス自体は、電極寸法の規定のトレランスを厳守するために、事情
に応じて同じく後加工されねばならない。この後加工は殊に機械的に（例えば研
削及びレーザ穿孔によって）行われる。例えば光リソグラフィ或いはレーザビー
ムによる材料切除のような別の方法を、この場合も使用することが可能である。
【００５２】 セラミック下地膜及びセラミック層のスタッキングは、夫々のスタッキング装
置で行われるのが有利である。スタッキング装置は例えば、複数のセラミック下
地膜もしくはセラミック層を見当正しくスタッキング装置内に配置できるように
成形されている。スタッキング装置は、セラミック体の複数のセンタリング穴に
相応してセンタリングピンを有しているのが特に有利である。センタリング穴と
センタリングピンとによって、セラミック下地膜もしくはセラミック層は正確に
上下に積み重ねられる。更にこれによって、個々のセラミック下地膜もしくはセ
ラミック層の加工中の横方向ずれが防止される。正確に上下に積み重ねられたセ
ラミック下地膜もしくはセラミック層を焼結することは、電極の共軸整合のため
に決定的に重要である。
【００５３】 スタッキング装置の構成材料は、該スタッキング装置とガラスセラミックとの
間に粘着作用が生じないように選ばれている。そればかりでなく該材料は、焼結
プロセス中に温度勾配を生ぜしめないために高い熱伝導係数を有していなければ
ならない。殊に炭化珪素は材料として使用するのに適している。例えば酸化ジル
コニウムのような別の材料も同じく使用することが可能である。
【００５４】 ＬＴＣＣテクノロジーを製造膜において容易に適用できることによって特別の
利点が得られる。つまり１つのセラミック下地膜内に複数の同一構造が生産され
る（例えば２×２）。後加工のために種々の可能性が存在する。すなわち：複数
のセラミック下地膜の成層処理後に全スタックは例えば断裁によって、個別的な
同一の小区分スタックに分割され、これらの小区分スタックは次いで互いに別々
に焼結される。これとは択一的に、成層処理の施されたセラミック下地膜は結合
剤を除かれて焼結され、この焼結後に例えば鋸断によって小区分スタックは互い
に分離される。
【００５５】 電極ユニットの製造に関して次のような操作が特に有利である。すなわち：穿
穴操作段階でセラミック下地膜内に付加的な穴構造が製造される。これらの穴構
造はセラミック下地膜内に例えば正方形に配置されている。各正方形の内部に前
記の穴もしくは穴構造が位置している。
【００５６】 セラミック下地膜は、前記のように前焼結されて、セラミック層から成る有用
製品単位を形成する。ミシン穴状の穴構造によって、セラミック層を例えばもぎ
取りによって個々の小区分に個別化することが可能である。前記のように個別化
された前焼結済みのセラミック層は次の処理工程で一緒に複合焼結される。
【００５７】 前記とは択一的に、前焼結済みのセラミック層の有用製品単位を一緒に複合焼
結することも可能である。この場合、セラミック層の有用製品単位を製造するた
めに使用される同一のスタッキング装置を活用するのが有利である。個別化は、
単一的なセラミック体に複数のセラミック層を一緒に複合焼結した後に始めて行
われる。
【００５８】 また個別化されたセラミック層の焼結は、収縮トレランス及び収縮不均一性が
著しく容易に把握されるという利点を有している。更にまた、次の加工前に欠陥
品を選別して排除することが可能である。これに伴って不良品が僅かになり、高
い処理確実性が得られる。
【００５９】 発明を実施するための最良の形態： 次に図面に基づいて本発明の電極ユニット及び該電極ユニットの製造法を詳説
する。但し図示の装置は、原寸大による図示ではない。
【００６０】 図示の装置は、電子ビームを成形するための極度に低容積の装置である。該装
置は、単一の多層構造によるセラミック体１１から成っている。該セラミック体
１１は、電子ビームのための通走オリフィス１２を有している。通走オリフィス
に沿って配置された３つの格子電極１４１〜１４３によって装置は、高解像度の
黒白モニタ管内で電子ビームの強度変調及び集束のために使用される。前記の格
子電極相互は正確に共軸配置されている。電極寸法は最大±５μｍのトレランス
を有している。この構成によって１ｐＦ以下の低容積が得られる。
【００６１】 図１には、図２の断面線Ａ−Ａに沿った装置横断面図が図示されている（図３
参照）。図２は同一装置の、断面線Ｂ−Ｂに沿った横断面図である。図２及び図
３では同一装置が上と下から見て図示されている。
【００６２】 実施例として図示した装置は扁平な円形の円筒体として成形されており、該円
筒体は、低焼結性ガラスセラミックから成っている（Ｔｓ８５０〜９５０℃）。
前記円筒体の直径はこの場合、その高さよりも著しく大である（例えば高さｈ＝
９８５μｍ、直径ｄ＝１〜３ｃｍ）。
【００６３】 電極ユニットは、単一の多層構造を有し、かつ３層の絶縁セラミック層１５１
〜１５３と３層の電極セラミック層１３１〜１３３から構成されている。電極セ
ラミック層と絶縁セラミック層は、電子ビームの伝搬方向で交互に配置されてい
る。
【００６４】 個々のセラミック層の層厚ｈｉ 及び該セラミック層所属の通走オリフィスの
直径Φｉ は、例えば次表に総括されている数値を有することができる。すなわ
ち：
【００６５】
【表１】
【００６６】 各電極セラミック層は通走オリフィスに直接沿って１つの電極を有している。
その場合各電極セラミック層の上側と下側には金属リングが装着されており、該
金属リングは、鉛直方向の電気的なスルーコネクション１６２を介して互いに導
電接続されている。前記スルーコネクションの直径は例えば３００μｍである。
電極は円形リングとして成形されている。１つの円形リングの内径は、対応部位
におけるセラミック体の直径に等しい。該円形リングの外径は、例えば１０００
μｍである。
【００６７】 本発明の特別の構成では、個々の電極セラミック層の両金属リングは互いに電
気絶縁されいる。従って各電極セラミック層は、１つの導電路及び／又は電気的
なスルーコネクションを介して独自の電気的な接点接続部を備えた２つの電極を
有している。
【００６８】 電極は、水平方向の導電路１６１及びこれと接続された鉛直方向の電気的なス
ルーコネクション１６２を介して、電極ユニットの表面に位置する例えば鑞パッ
ドの形の電気的な接続部位１６３と接続されている。前記導電路は例えば１００
〜２００μｍの直径を有している。
【００６９】 ３層の電極セラミック層の電極を接続している３つの導電路は、可能な限り原
結合されている。電子ビームの伝搬方向で見て前記導電路は重なり合わないよう
に配置されている。隣り合った電極セラミック層の導電路は例えば９０゜の角度
をとっている。
【００７０】 １つの陰極を作動制御するための３つの電気接点が、同じく電極ユニット内に
は、最下位の絶縁セラミック層１５１内のスルーコネクション１６２及び導電路
１６１の下側に、電気的な接続部位１６４，１６５の形で組込まれている（図４
）。
【００７１】 電極及び電気的な接点接続部のための材料としては例えば金、銅、モリブデン
、パラジウム、白金、銀もしくは前記金属の合金が使用される。
【００７２】 このような電極ユニットは、電子管のガラス体内に封入することができる。電
極ユニットは、セラミック台座９１を介して、加熱ユニット９３を含めて陰極９
２と接続する（図９）のが特に有利である。前記陰極は例えばレーザ溶接によっ
てセラミック台座９１に装着されており、該セラミック台座自体は、１つのリン
グの形のガラス鑞１７２を介して電極ユニットと接合されている。その場合個々
の素子相互は、陰極の電気的な接続端子が電極ユニット内に設けた接続部位１６
５と接触するように配置されている。従って陰極は電子源として、この電極ユニ
ットを介して制御される。
【００７３】 単一の多層構造方式による前記電極ユニットの製造は、有利に効果的に行われ
る。図５に基づいて方法上の主要な処理段階が明らかである。
【００７４】 先ず最初に、有機結合剤を含有するセラミック生地膜が製造される（プロセス
の処理段階５０１）。所望の組成を有するガラスセラミックから成るセラミック
原料が例えば配合酸化物処理法又はゾル−ゲル処理法で製造される。有機結合剤
及び水と相俟って原料から軟泥状物が製造され、該軟泥状物からセラミック生地
膜が引張り成形又は注型される。該セラミック生地膜は乾燥後には例えば３０〜
３００μｍの層厚を有している。
【００７５】 次の方法上の処理段階５０２において、セラミック生地膜に例えば押抜きによ
って複数の穴が製造される。このことは２×２製品単位６１の場合、４つの同一
の複合穴を前記セラミック生地膜に製造することを意味している（図６）。１つ
の複合穴は、電子ビームを案内しようとする１つの通走オリフィス１２と、スル
ーコネクション１６２を製造するための複数のコネクションホール１２１と、複
数のセンタリング穴と、セラミック生地膜から製作すべきセラミック層の個別化
を可能にするミシン穴列１２３とから成っている。更にまたセラミック生地膜内
には、複数のセンタリング穴１２４が製造され、該センタリング穴を介して、製
品単位のセラミック生地膜が上下に積み重ねられる。図６には、電極セラミック
層１３２の製造において必要とされる穴構造を備えた１つの製品単位の生地膜が
例示されている。
【００７６】 次の処理段階５０３では電極及び／又は電気的な導体構造が、例えばスクリー
ン印刷法でセラミック生地膜にプリントされる。例えば１００μｍの導電路１６
１が製造される。製品単位の４つの通走オリフィス１２に沿って格子電極１４２
がリングの形で装着される（図７）。
【００７７】 電気的なスルーコネクションのためのホールが存在している限り、該ホールは
例えばスクリーン印刷法によって導電材料で塞がれる。ステンシル印刷及びスク
リーン印刷は例えば同一装置で実施することができる。図７には、金属コーティ
ング処理段階後の、図６の製品単位が示されている。
【００７８】 それに続く処理段階（５０４）では、製造すべきセラミック層の機能性に応じ
て、製品単位のセラミック生地膜が上下に積み重ねられ、かつ単軸方向の圧力又
は等圧をかけて成層処理されて１つの複合製品単位に形成される。例えば５００
℃に温度を徐々に昇温することによって、前記複合製品単位から結合剤が除かれ
てセラミック層の製品単位として前焼結される。結合剤の除去後に複合体は１つ
のセラミック層に前焼結される。焼結温度Ｔｓ は例えば使用されるガラスセラ
ミックの焼結温度以下の１００Ｋである。前焼結時の焼結下地は炭化珪素から成
るのが有利である。
【００７９】 電極セラミック層１３２は例えば２つのセラミック下地膜から構成されている
。これに相応して各セラミック下地膜の製品単位が互いに上下に積み重ねられる
（図８）。上下積み重ね（スタッキング）はセンタリング穴を基準として行われ
、その場合セラミック下地膜における穴構造及び導体構造は、上下積み重ね時、
及びそれに続く成層・焼結処理時に所望の三次元構造（例えば電気的なスルーコ
ネクション）が生じるように装着されている。
【００８０】 前焼結の後にセラミック層は個別化される（処理段階５０５）。ミシン穴列１
２３に基づいてこの個別化は、セラミック層製品単位から１つのセラミック層を
折り取ることによって簡単に実現される。
【００８１】 この処理段階の後に、個別化されたセラミック層は処理段階５０６で品質をチ
ェックされる。欠陥セラミック層は仕分けされて排除されるか、或いは、要求さ
れる誤差トレランスが維持される場合には、事情によっては後加工が施される。
後加工は第１に（例えば研削、レーザ穿孔による）電極オリフィスの改善に関す
る。これによってセラミック層の面平行な上面と下面が得られる。該セラミック
層はその場合、特定の層厚が得られるという利点を有している。後加工は例えば
セラミック体の外周面の研削も含むことができる。
【００８２】 第２のスタッキング装置を使用して、個別化されたセラミック層が上下に積み
重ねられ、かつガラスセラミックの焼結温度Ｔｓ で単軸方向の圧力をかけつつ
単一の多層構造から成る電極ユニットとして纏め焼結される（処理段階５０７）
。
【００８３】 電極ユニットを別のセラミック材料、例えば陰極のセラミック台座と接合する
ために、スクリーン印刷法でガラス鑞１７２を特にリングの形で電極ユニットの
下面に装着するのが有利である（処理段階５０８）。
【００８４】 図８では、個々のセラミック下地膜から成るセラミック体１１つまり電極ユニ
ットが概観されている。セラミック下地膜は金属コーティングを被着した後の状
態で図示されている。夫々２つのセラミック下地膜が１つのセラミック層を形成
している。これは、絶縁セラミック層についても該当する。２層構造によって、
このセラミック層のプレーナー化が著しく改善され、これに伴って電極セラミッ
ク層の通走オリフィスの共軸整合が著しく単純になる。導電路相互の方位づけに
よって、極度に低容積の装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図２の断面線Ａ−Ａに沿った本発明の装置の横断面図である。
【図２】 図１に示した本発明の装置を上から見た平面図である。
【図３】 図１に示した本発明の装置を下から見た下面図である。
【図４】 図２の断面線Ｂ−Ｂに沿った本発明の装置の横断面図である。
【図５】 セラミック生地膜の製造を起点とする装置製造のための方法上の主要処理段階
を示すプロセス図である。
【図６】 ホール構造を有するセラミック生地膜の製品単位を示す図である。
【図７】 金属コーティングを施したセラミック生地膜の製品単位を示す図である。
【図８】 装置を構成するセラミック生地膜を金属コーテイング状態で示した平面図であ
る。
【図９】 陰極と接合された本発明の装置を示す図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年８月２９日（２０００．８．２９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】 これらの要件は、従来慣用の電子管技術によっては、これまで充分には満たさ
れていない。例えば電極をガラス内に別個に封入することによる電子ビームのた
めの通走オリフィスの共軸整合は、制限された条件付きでしか可能でない。 これに対して択一的な解決手段が米国特許第５６６１３６３号明細書に開示さ
れている。当該米国特許明細書に基づいて公知になっている電子ビーム成形装置
は、電子ビーム用の少なくとも１つの通走オリフィスを備えた少なくとも１つの
電極セラミック層を有する、単一多層構造のセラミック体である。前記電極セラ
ミック層は酸化ルテニウム、つまり導電性のセラミック材料から成っている。電
極セラミック層自体はその場合１つの電極であり、該電極によって電子ビームが
成形される。１つの実施形態では複数の電極セラミック層と、該電極セラミック
層を電気絶縁するための絶縁セラミック層とが、電子ビームの伝搬方向で交互に
配置されている。各電極セラミック層全体が１つの電極を形成するので、低容積
の装置を得ることは困難である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】 前記課題は、本発明の請求項１の特徴部に記載した構成手段によって解決され
る。本発明の装置の特別の構成手段は、請求項２〜請求項１１の記載に基づいて
容易に想到することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】 請求項１によれば、電子ビーム用の少なくとも１つの通走オリフィスと該通走
オリフィスに沿って配置された少なくとも１つの電極とを備えた少なくとも１つ
の電極セラミック層を有する単一多層構造のセラミック体から成る形式の、電子
ビームを成形する装置が提案される。この装置は、電極セラミック層がガラスセ
ラミックを有し、かつ電極が１つの元素金属から成っていることを特徴としてい
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジルヴィア ゴールケ ドイツ連邦共和国 ミュンヘン ヴィンタ ーシュトラーセ 10 (72)発明者 ルート メンナー ドイツ連邦共和国 オーバープフランメル ン アム ホッフェルト 10 (72)発明者 ヴォルフラム ヴェルジング ドイツ連邦共和国 ミュンヘン プライジ ングシュトラーセ ９ Ｆターム(参考） 5C027 JJ10 JJ11 JJ16

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 単一の多層構造のセラミック体（１１）から成り、該セラミ
    ック体が、電子ビーム用の少なくとも１つの通走オリフィス（１２）を備え、か
    つ該通走オリフィスに沿って少なくとも１つの電極（１４１）を配置した少なく
    とも１つの電極セラミック層（１３１）を有していることを特徴とする、電子ビ
    ームを成形する装置。
  2. 【請求項２】 電極が通走オリフィスをめぐってリング状に配置されている
    、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 少なくとも２つの電極が、電子ビームの伝搬方向に沿って相
    前後して配置されている、請求項１又は２記載の装置。
  4. 【請求項４】 セラミック体が少なくとも１つの絶縁セラミック層（１５１
    ）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
  5. 【請求項５】 セラミック体の複数の電極セラミック層と絶縁セラミック層
    が、電子ビームの伝搬方向に沿って交互に配置されている、請求項１から４まで
    のいずれか１項記載の装置。
  6. 【請求項６】 １つの電極が、少なくとも１つの第２電極から電気絶縁され
    ている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
  7. 【請求項７】 １つの電極が、少なくとも１つの第２電極と導電接続されて
    いる、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
  8. 【請求項８】 セラミック体が少なくとも１つの電気的な接点接続部を有し
    ている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
  9. 【請求項９】 電極及び／又は電気的な接点接続部が、金、銅、モリブデン
    、パラジウム、白金、銀及び／又はタングステンから成る少なくとも１つの物質
    を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
  10. 【請求項１０】 セラミック体がガラスセラミックを有している、請求項１
    から９までのいずれか１項記載の装置。
  11. 【請求項１１】 複数の電極及び電気的な接点接続部が、３ pＦ以下の容積
    を有する容積構成を形成するように配置されている、請求項１から１０までのい
    ずれか１項記載の装置。
  12. 【請求項１２】 セラミック体がガラス鑞（１７１）を有している、請求項
    １から１１までのいずれか１項記載の装置。
  13. 【請求項１３】 電子ビームの強度変調及び集束のために使用される、請求
    項１から１２までのいずれか１項記載の装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１から１２までのいずれか１項記載の電子ビーム成
    形装置を製造する方法において、 ａ）結合剤を含むセラミック生地膜から、少なくとも１つの通走オリフィス（
    １２）を有するセラミック層を製作し、 ｂ）第１のスタッキング装置を使用して少なくとも２層のセラミック層を、通
    走オリフィスが互いに上下に重なり合って位置するように積み重ね、かつ ｃ）単軸方向の圧力をかけつつ使用セラミック材料の焼結温度で前記セラミッ
    ク層を焼結してセラミック体（１１）を形成すること を特徴とする、電子ビーム成形装置を製造する方法。
  15. 【請求項１５】 １層のセラミック層を製作するために ａ）各セラミック生地膜内に少なくとも１つの通走オリフィス（１２）を製作
    し、 ｂ）第２のスタッキング装置を使用して少なくとも２つのセラミック生地膜を
    、通走オリフィスが互いに上下に重なり合って位置するように積み重ね、 ｃ）積み重ねられたセラミック生地膜に成層処理を施して１つの複合体を形成
    し、 ｄ）該複合体から昇温によって結合剤を除去し、かつ ｅ）使用セラミック材料の焼結温度以下の温度で前記複合体に前焼結を施して
    １つのセラミック層を形成する、 請求項１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 セラミック層を製造する方法が、セラミック層内の電気的
    なスルーコネクション（１６２）の製造を含む形式であって、 ａ）少なくとも１つのセラミック生地膜内に少なくとも１つのコネクションホ
    ール（１２１）を製作し、 ｂ）前記コネクションホールに導電性材料を充填する、 請求項１４又は１５記載の方法。
  17. 【請求項１７】 コネクションホールの充填をステンシル印刷法によって行
    う、請求項１６記載のスルーコネクションを製造する方法。
  18. 【請求項１８】 電極セラミック層を製作するために前焼結後に、セラミッ
    ク層の表面に導電性材料を被着する、請求項１４から１７までのいずれか１項記
    載の方法。
  19. 【請求項１９】 電極セラミック層を製作するために、少なくとも１つのセ
    ラミック生地膜の表面に導電性材料を被着する、請求項１４から１７までのいず
    れか１項記載の方法。
  20. 【請求項２０】 導電性材料をスクリーン印刷法で被着する、請求項１８又
    は１９記載の方法。
  21. 【請求項２１】 通走オリフィス及び／又はコネクションホールを押抜きに
    よって製作する、請求項１４から２０までのいずれか１項記載の方法。
  22. 【請求項２２】 導電性材料として少なくとも１つの物質を、金、銅、モリ
    ブデン、パラジウム、白金、銀及び／又はタングステンから選択する、請求項１
    ４から２１までのいずれか１項記載の方法。
  23. 【請求項２３】 セラミック層を製作するために ａ）複数のセラミック生地膜を重ね合わせ、複合体の最上位と最下位のセラミ
    ック生地膜が、前記複合体内の中間に位置するセラミック生地膜の有しているセ
    ラミック材料の焼結温度よりも高い焼結温度のセラミック材料を有するようにし
    、かつ ｂ）前焼結後に、高温焼結性のセラミック材料を除去する、 請求項１４から２２までのいずれか１項記載の方法。
  24. 【請求項２４】 スタッキング時に最初のセラミック生地膜と最後のセラミ
    ック生地膜として、酸化アルミニウムを有するセラミック生地膜を使用する、請
    求項２３記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前焼結されたセラミック層の表面に研削を施す、請求項１
    ４から２４までのいずれか１項記載の方法。
  26. 【請求項２６】 セラミック層の通走オリフィスに後加工を施す、請求項１
    ４から２５までのいずれか１項記載の方法。
  27. 【請求項２７】 第１及び／又は第２のスタッキング装置がＳｉＣを有して
    いる、請求項１４から２６までのいずれか１項記載の方法。
  28. 【請求項２８】 ガラス鑞をスクリーン印刷法で装置の表面に被着する、請
    求項１４から２７までのいずれか１項記載の方法。
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