JP3524025B2 - 蛍光表示管の製造方法 - Google Patents

蛍光表示管の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子内蔵型蛍
光表示管の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電卓、オーディオ、家電製品、計測器、
医療機器などの表示部に所定のパターンあるいはグラフ
ィックを表示する表示素子や、バックライト、プリンタ
ヘッド、ファックス用光源、複写機用光源などの各種光
源、平面テレビ等に蛍光表示管が多用されている。近
年、外部引き出し線が省略でき、全体としての小型化や
表示密度を向上できる蛍光表示管として、駆動回路や制
御回路が組み込まれた半導体素子内蔵型蛍光表示管が知
られている。例えば、フィラメントあるいはグリッド電
極を支持している金属製支持体により形成された凸部の
下側に半導体素子が配置されている構造を有している半
導体素子内蔵型蛍光表示管が知られている(実公平 4-1
4843号公報)。
【0003】半導体素子内蔵型蛍光表示管の一例につい
て図1により説明する。図1は半導体素子内蔵型蛍光表
示管の分解斜視図である。陽極基板1は、絶縁基板2上
に絶縁性ペーストを厚膜印刷して形成された絶縁層3
と、この絶縁層3表面に形成された配線層(図示省略)
と、この配線層にリード端子やボンディングワイヤ等の
外部端子により接続されている半導体素子4と、蛍光体
ペーストを厚膜印刷して形成された陽極5とから構成さ
れている。蛍光体層を有する陽極5と所定の距離で離間
するようにメッシュ状グリッド6が対向配置されてい
る。グリッド6はプレス成形された複数個のメッシュ部
を位置決め載置した後、導電性または非導電性ペースト
7を固定部に塗布して焼成固定した後、連結部を切断除
去して取り付けられる。
【0004】この陽極基板1の上方に図示を省略した治
具および自動溶接器を用いて金属部品8が陽極基板に電
気溶接される。金属部品8は、陰極リード外部導出用の
426合金製フィラメントサポート9と、サポート保持
体10と、ネサコンタクト部が一体に形成されたフィラ
メントアンカー11と、フィラメントホルダー12とよ
り構成される。フィラメント13の一端がバネ部を有す
るフィラメントアンカー11に、他端がフィラメントホ
ルダー12にそれぞれ溶接固定される。なお、14は後
の工程でフィラメントホルダー12に溶接固定されるゲ
ッターである。
【0005】金属部品8が溶接された基板表面を、フィ
ラメント13の表面酸化物が損傷しない程度の高圧窒素
ガス等を用いてブロー清掃し、異物を除去する。最後
に、この金属部品8の上方に外囲器15を構成するカバ
ーガラス組立体16を低融点封着ガラスを用いて溶融固
着し、その後に排気管17を通じて管内を真空排気し
て、エージング、検査などの所定の工程を経て半導体素
子内蔵型蛍光表示管が得られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
素子内蔵型蛍光表示管の生産が増加するにつれ、蛍光表
示管の駆動トラブルなどが生じ、従来の蛍光表示管に比
較して、半導体素子内蔵型蛍光表示管の信頼性が低下す
るという問題が生じた。蛍光表示管は、真空排気、エー
ジングなどの工程を経た後に完成検査となるため、駆動
トラブルなどが生じると生産歩留まりも低下することと
なり、半導体素子内蔵型蛍光表示管の生産性向上が図れ
ない。また、外囲器を溶融固着前に半導体素子の動作試
験などを行なうことも可能であるが、溶融固着前に良好
な動作試験結果を示したとしても完成品でトラブルが生
じる場合がある。さらに、製品完成時において全ての評
価項目を満足する良品として出荷した場合であっても、
実使用開始時に初期不良が発生する場合がある。
【0007】本発明は、このような問題に対処するため
になされたもので、半導体素子内蔵型蛍光表示管の駆動
トラブルなどを防止し、信頼性を向上させることができ
る半導体素子内蔵型蛍光表示管の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体素子が
設けられた陽極基板を形成する工程と、上記陽極基板の
蛍光体層上にメッシュ状グリッドを対向配置する工程
と、このグリッドの上方に設けられる複数本のフィラメ
ント状陰極を支持するフィラメントサポート、サポート
保持体、フィラメントアンカーおよびフィラメントホル
ダーより構成される金属部品間を溶接した後該金属部品
を上記陽極基板に溶接する工程と、上記グリットおよび
金属部品を覆って上記陽極基板に外囲器を気密封着する
工程と、上記陽極基板と外囲器との間で形成される気密
封着空間を真空排気する工程とを備えてなる蛍光表示管
の製造方法において、上記フィラメントサポートおよび
フィラメントアンカーを有する金属部品間を溶接する工
程は、レーザー溶接を用いて行なう工程であることを特
徴とする。本発明において、半導体素子の外部端子と
は、リード端子、電極端子、ボンディングワイヤ等、半
導体素子の入出力端子をいう。
【0009】また、レーザー溶接の条件は、溶接時間が
3.0 4.5ms 、電圧が 320 370V 、熱量が 3.3 6.8J
あることを特徴とする。また、上記半導体素子が陽極基
板に搭載でき、かつ搭載後の気密封着工程に耐える耐熱
性を有する半導体素子であることを特徴とする。
【0010】半導体素子内蔵型蛍光表示管の駆動トラブ
ルなどが生じた蛍光表示管を分解して調査研究したとこ
ろ、半導体素子のリード端子間に異物が付着しており、
この異物が導電性を示し、リード端子間を導通させるこ
とにより初期トラブルが発生することが分かった。分析
の結果、遊離導電性異物として、フィラメントアンカー
に用いられているステンレス成分、フレームに用いられ
ている426合金成分、連結棒に用いられている鉄成分
等が検出され、異物の主成分が金属部品を溶接するとき
に発生する爆飛であることが分かった。特に溶接部分が
ハーフエッチング部に当たると、この爆飛が多く発生し
ていた。
【0011】半導体素子を内蔵しない従来の蛍光表示管
の場合は、エアブロー清掃で十分であったが、半導体素
子内蔵型蛍光表示管の場合、ごく微小で僅かな爆飛成分
が残っていても駆動トラブルなどが生じることが分かっ
た。この現象は、半導体素子のパッケージの端子数が比
較的少ないDIPパッケージから、実装密度を高めるた
めにフラットパッケージ、チップキャリアパッケージ等
が用いられるようになり、リード端子間あるいは電極ピ
ッチ間が短くなるにつれ、より大きな問題となってき
た。例えば、出荷時の完成品試験では良品とされていた
製品でも、輸送途中での振動などにより外囲器内に付着
していたごく微小で僅かな爆飛が実使用開始時にリード
端子間に付着する場合のあることが分かった。爆飛を発
生させない方法について研究したところ、レーザー溶接
を用いることにより爆飛がでないことを見い出した。本
発明はこのような知見によりなされたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の製造方法による蛍光表示
管を図1を援用して説明する。蛍光表示管は、半導体素
子を有する陽極基板1の上に金属部品8が溶接されて外
囲器15にて気密封着される。金属部品8の溶接は、爆
飛がでない方法であればよく、特にレーザー溶接が好ま
しい。陽極基板1に搭載できる半導体素子4は、蛍光表
示管の駆動回路や制御回路を組み込むことができ、搭載
後の気密封着工程に耐える耐熱性を有する半導体素子で
あれば使用できる。また、半導体素子のパッケージも耐
熱性を考慮すれば使用でき、例えばDIPパッケージ、
フラットパッケージ、チップキャリアパッケージ、プラ
グインパッケージ等が挙げられる。半導体素子の外部端
子間隔は、パッケージの種類によっても異なるが、間隔
が狭い端子間または電極間で約 30 μm 程度ある。この
ため、本発明は 30 μm 以上の大きさの遊離導電性物質
を気密封着空間内から除去することが好ましい。
【0013】遊離導電性物質としては、爆飛、炭化物が
挙げられる。主成分は後述する爆飛である。炭化物は、
蛍光表示管内に残存した有機物が気密封着工程で炭化し
たものである。このため、炭化物は、気密封着工程前に
エアブロー清掃によって除去できる。
【0014】気密封着空間内に残存する主な遊離導電性
物質は爆飛である。爆飛は金属部品間を電気溶接する際
に発生して周囲に飛散する微小金属物質である。本発明
は、爆飛が発生しないレーザー溶接により金属部品間を
溶接する。レーザー溶接を用いると、交流溶接、直流溶
接等のスポット溶接(ウェルディング法)に比較して、
溶接箇所が円形に溶融するため爆飛が発生しない。レー
ザー溶接を用いた溶接箇所を図2に、電気溶接を用いた
例を図3にそれぞれ示す。図2および図3は、溶接箇所
の平面図である。図2に示すように、フィラメントサポ
ート9とフレーム9aとの溶接をフィラメントサポート
9側から三か所レーザー溶接した。溶接箇所17は約
0.4mm径の円形に溶融しており、爆飛が全くみられな
い。一方、図3に示すように、フィラメントアンカー1
1の裏面より電気溶接した場合、電気溶接箇所18から
離れた場所に、約 0.07 〜0.4mm程度の大きさの爆飛1
9が発生していた。爆飛19の形状は円形でなく、スポ
ット溶接(ウェルディング法)により発生した飛沫の形
状であった。この爆飛は金属部品に付着している場合も
あるが、微小金属粉となり周囲に飛び散る場合が多い。
【0015】レーザー溶接に用いるレーザーの種類は、
特に制限なく使用することができる。例えばYAGレー
ザー、炭酸ガスレーザー、ルビーレーザー等が挙げられ
る。レーザー溶接の条件は、溶接箇所によっても異なる
が、溶接時間が 3.0〜4.5ms、好ましくは 3.5〜4.0ms、
電圧が 320〜370V、好ましくは 335〜360V、熱量が 3.3
〜6.8J、好ましくは 4.0〜5.5Jである。この範囲でレー
ザー溶接すると優れた接着強度が得られる。
【0016】本発明の製造方法は、フィラメントサポー
ト、サポート保持体、フィラメントアンカーおよびフィ
ラメントホルダーより構成される金属部品を溶接する工
程が、上述したレーザー溶接を用いて行なうことを特徴
とするものであり、他の工程は従来周知の方法が用いら
れる。レーザー溶接を用いることにより、交流溶接、直
流溶接等のスポット溶接を用いた場合に比較して、完成
検査の不良および実使用開始時の初期不良を含めて、内
蔵された半導体素子に起因する駆動トラブルなどの不良
率は、従来の不良率を 100%としたとき 50〜70%とな
り、生産性が大幅に向上した。
【0017】
【発明の効果】本発明方法で得られる蛍光表示管は、半
導体素子内蔵型蛍光表示管において、半導体素子の外部
端子間隔以上の大きさの遊離導電性物質が前記気密封着
空間内に存在しないので信頼性に優れる。また、半導体
素子内蔵型蛍光表示管内の金属部品がレーザー溶接によ
り固着された金属部品であるので、爆飛が発生せず蛍光
表示管の信頼性がより向上する。
【0018】本発明の製造方法は、金属部品を溶接する
工程がレーザー溶接を用いて行なうので、製造工程で発
生する不良および初期不良を大幅に減少でき、生産性向
上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体素子内蔵型蛍光表示管の分解斜視図であ
る。
【図2】レーザー溶接を用いた溶接箇所の平面図であ
る。
【図3】電気溶接を用いた溶接箇所の平面図である。
【符号の説明】
1 陽極基板 2 絶縁基板 3 絶縁層 4 半導体素子 5 陽極 6 グリッド 7 ペースト 8 金属部品 9 フィラメントサポート 10 サポート保持体 11 フィラメントアンカー 12 フィラメントホルダー 13 フィラメント 14 ゲッター 15 外囲器 16 カバーガラス組立体 17 排気管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−282542(JP,A) 特開 平6−60831(JP,A) 特開 昭58−28164(JP,A) 特開 昭62−234853(JP,A) 実開 昭61−133960(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 31/15 H01J 9/14 H01J 9/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子が設けられた陽極基板を形成
    する工程と、前記陽極基板の蛍光体層上にメッシュ状グ
    リッドを対向配置する工程と、このグリッドの上方に設
    けられる複数本のフィラメント状陰極を支持するフィラ
    メントサポート、サポート保持体、フィラメントアンカ
    ーおよびフィラメントホルダーより構成される金属部品
    間を溶接した後該金属部品を前記陽極基板に溶接する工
    程と、前記グリットおよび金属部品を覆って前記陽極基
    板に外囲器を気密封着する工程と、前記陽極基板と外囲
    器との間で形成される気密封着空間を真空排気する工程
    とを備えてなる蛍光表示管の製造方法において、 前記金属部品間を溶接する工程は、レーザー溶接を用い
    て行なう工程であることを特徴とする蛍光表示管の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 前記レーザー溶接の条件は、溶接時間が
    3.0〜4.5ms、電圧が 320〜370V、熱量が 3.3〜6.8Jで
    あることを特徴とする請求項1記載の蛍光表示管の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 前記半導体素子が前記陽極基板に搭載で
    き、かつ搭載後の気密封着工程に耐える耐熱性を有する
    半導体素子であることを特徴とする請求項1または請求
    項2記載の蛍光表示管の製造方法。
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