JPH05290755A

JPH05290755A - 電子管内蔵用素子

Info

Publication number: JPH05290755A
Application number: JP8695992A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Hayakawa; 義則早川; Akito Hara; 昭人原; Sadao Matsumoto; 貞雄松本
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Development and Engineering Corp
Priority date: 1992-04-08
Filing date: 1992-04-08
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、高真空、高温で使用されても静電
容量の変化が少なく、耐電圧性にすぐれ且つ小型の電子
管内蔵用素子を提供することを目的とする。【構成】この発明の電子管内蔵用素子は、一対の電極層
27,29 に挟まれる誘電体層28が、次のＡ、Ｂ、又はＣか
らなる比誘電率が５００以上を有する電子管内蔵用素子
である。Ａ…チタニウム酸鉛、チタニウム酸マグネシウ
ム、チタニウム酸カルシウム、チタニウム酸アンチモ
ン、チタニウム酸バリウムのうちの少なくとも１つ。Ｂ
…上記Ａを主成分とし、それに酸化硅素、酸化アルミニ
ウム、酸化マグネシウム、ほうけい酸鉛系ガラスの少な
くとも１つを含んだ材料。Ｃ…上記Ａ、又はＢを主成分
とし、それにビスマス、鉛、カドミウム、亜鉛、銅の少
なくとも１つのステネートを、２〜３０モル％含んだ材
料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子管内蔵用素子に
係わり、とくに静電容量素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばカラーテレビジョン受像機に用い
られるカラーブラウン管は、図４に示すように、真空容
器の一部を構成するガラス製ネック部11の内側に、電子
ビームを放出する電子銃構体12が配設されている。この
電子銃構体12は、電子ビームを発生する陰極13と、低電
圧が印加され陰極からの電子ビームの発生を制御する制
御電極14と、電子ビームを集束、加速する電極などから
なる複数の電極群15と、コンバージェンス電極16とを備
え、コンバージェンス電極16は高電圧が印加されるコー
ン部の陽極導電被膜17に接続されている。一般に、カラ
ーブラウン管の陽極電圧は、２０〜３５ｋＶである。

【０００３】また、この電子銃構体12には、電圧分圧素
子18、および静電容量素子19が取り付けられている。電
圧分圧素子18は、陽極電圧を分圧して電子レンズを構成
する集束電極などに所定の高電圧を供給するための分圧
抵抗素子である。そして、静電容量素子19は、バイパス
用のコンデンサである。蛍光面全域にわたり解像度を向
上させるために、電子ビームの偏向量に応じた動的交流
電位を電子銃の集束電極等に供給し、電子ビームの集束
状態を動的に可変する。しかし、この際、他の電極に不
要な動的交流電位が静電誘導されてしまい、十分に解像
度を上げることが困難となる問題がある。電容量素子19
は、この不要な動的交流電位を接地電位へバイパスする
ための電子管内蔵コンデンサである。

【０００４】

【発明が解決しようとす課題】ところで、従来の電子管
内蔵用の静電容量素子は、セラミックス製の絶縁基板と
この基板の両面に形成された導電材料により成る電極層
等により構成されており、この絶縁基板を誘電体として
静電容量を得ている。そのため、静電容量は電極層の大
きさと、基板の厚さに大きく左右される。また、カラー
ブラウン管の製造工程には、６０〜８０ｋＶ程度の直流
高圧パルスを電子銃構体に印加する工程がある。この高
電圧印加工程で、静電容量素子の耐電圧性能が損なわれ
ないようにするため、絶縁基板の厚さを厚くすると、電
極間距離が大きくなり所定の静電容量が得られず、電極
に重畳する動的交流成分を十分にバイパスできなくな
る。また、静電容量素子として十分な静電容量を得よう
とする場合、基板サイズの制約から電極層の面積を大き
くすることができないので絶縁基板の厚さを薄くする必
要があり、逆に耐電圧性能が十分得られなくなる。ま
た、電子管内蔵用の素子としては、ガス放出が少ないこ
と、とりわけ陰極や蛍光面に対して有害なガスの放出は
皆無に等しくなければならない。さらにまた、電子管の
動作中に電子銃構体が温度上昇するので、高真空、高温
でも電極層や誘電体層の物理的、化学的な変化が生じな
いことが必要である。しかしながら、従来の素子では、
電子管の動作中に徐々に誘電定数が変化しやすく、電気
的な特性が劣化してしまう不都合がある。

【０００５】この発明は、以上のような不都合を解消
し、電気的な特性の変化が少なく、耐電圧特性にすぐ
れ、且つ比較的静電容量が大きくしたがって比較的小型
の電子管内蔵用素子を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、一対の電極
層に挟まれる誘電体層が、次のＡ、Ｂ、又はＣからなる
比誘電率が５００以上を有する電子管内蔵用素子であ
る。Ａ…チタニウム酸鉛、チタニウム酸マグネシウム、チタ
ニウム酸カルシウム、チタニウム酸アンチモン、チタニ
ウム酸バリウムのうちの少なくとも１つ。Ｂ…上記Ａを主成分とし、それに酸化硅素、酸化アルミ
ニウム、酸化マグネシウム、ほうけい酸鉛系ガラスの少
なくとも１つを含んだ材料。Ｃ…上記Ａ、又はＢを主成分とし、それにビスマス、
鉛、カドミウム、亜鉛、銅の少なくとも１つのステネー
トを、２〜３０モル％含んだ材料。そしてまた、少なく
とも一方の電極層は、次のＤ又はＥで構成されている上
記の電子管内蔵用素子である。Ｄ…ほうけいさん酸鉛系ガラスを主成分とし、これにル
テニウム酸鉛、酸化ルテニウムの少なくとも１つを含む
材料。Ｅ…金、銀、白金、パラジウムの少なくとも１つを主成
分とし、それにほうけいさん酸鉛系ガラスを含む材料。

【０００７】

【作用】この発明によれば、電気的な特性の変化が少な
く、耐電圧特性にすぐれ、且つ比較的静電容量が大きく
したがって比較的小型に構成することができる。

【０００８】

【実施例】以下この発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお同一部分は同一符号であらわす。図１の
（ａ）乃至（ｃ）に示す実施例は、カラーブラウン管の
電子銃構体に添わせるものであり、分圧用抵抗素子部お
よびバイパス用の静電容量素子部を、単一の絶縁基板に
形成したものである。同図の（ａ）は外表部を形成する
絶縁被覆層上から透視した状態の主として分圧用抵抗素
子部21を示し、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線にお
ける断面図、（Ｃ）は絶縁基板の裏面側を絶縁被覆膜上
から透視した状態の主として静電容量素子部22を示して
いる。

【０００９】絶縁基板23の上面の所定複数箇所には、電
極端子膜24,24 …が付着されている。各電極端子膜24,2
4 …をジグザグ状に連絡するように、高抵抗層25が絶縁
基板面上に印刷されている。そして、高抵抗層25を覆っ
てガラス質の絶縁被覆層26が被覆されている。絶縁基板
23の裏面の一部には、直列コンデンサの一端電極及び中
間電極となる複数の平面矩形状の第１電極層27,27 …が
所定間隔で印刷されている。各第１電極層24,24 …の上
及び隣合う電極層間の一部には、複数の誘電体層28,28
…が被覆されている。同図においては、複雑化を避けて
これら誘電体層にハッチングを施していない。さらに、
各誘電体層28,28 …の上には、互いに分離されるととも
に各第１電極層27,27 …に電気的に短絡され、直列コン
デンサの中間電極及び他端の電極となる第２の電極層2
9,29 …が被覆されている。これら第１電極層、誘電体
層および第２電極層によって、複数個が直列接続された
コンデンサを構成している。そして、これらを覆って、
ガラス質の絶縁被覆層30が被覆されている。静電容量素
子部22の一端の第１電極層27、及び他端の第２電極層29
は、それぞれ対応する位置の電極端子膜24,24 に貫通導
体を介して電気的に接続されている。また、各電極端子
膜24,24 …には、金属製リード端子30,30 …が接続され
ている。こうして、分圧抵抗素子部21の１つの抵抗間に
コンデンサが並列接続された電子管内蔵用素子が構成さ
れている。

【００１０】そこで、絶縁基板23は、９６〜９９．８％
がＡｌ₂Ｏ₃のセラミックスからなる厚さ１．６ｍｍの
板である。高抵抗層25は、次のように形成したものであ
る。すなわち、ほうけい酸鉛系ガラスを主成分とし、こ
れにルテニウム酸鉛を含むシート抵抗が１０⁶ 〜１０⁷
Ω／□程度の抵抗ペーストを、スクリーン印刷法により
所定形状に印刷した。この時、抵抗パターンは所定の抵
抗分割比率が得られる様に設計されたジグザグ状の形状
である。１２０〜１５０℃で１０〜２０分間乾燥してペ
ースト中の溶剤を除去した。その後、後述する条件で熱
処理した。得られた高抵抗層25は、全抵抗値で２〜３Ｇ
Ωの抵抗値を有する。なお、各リード端子間での抵抗分
割比率が所定の範囲内でないときには、トリミング工程
により各分割抵抗部の抵抗値を修正し、所定の分割比率
にする。

【００１１】静電容量素子部22の第１電極層27,27 …、
及び第２電極層29,29 …は、次のようにして形成する。
すなわち、ほうけい酸鉛ガラスを主成分とし、これにル
テニウム酸鉛を含むシート抵抗が１０³ Ω／□以下のペ
ーストをスクリーン印刷法により印刷し、１２０〜１５
０℃で１０〜２０分間乾燥してペースト中の溶剤を除去
して形成した。そして、後述する熱処理により焼成し
た。なお、これら電極層は、金、銀、パラジウム等を少
なくとも一種類以上含む導体材料を使用してもよい。

【００１２】さて、誘電体層28,28 …は、次のような材
料で形成した。すなわち、チタニウム酸バリウムを主成
分とし、これにビスマスのステネートを１０〜１５モル
％の範囲で添加した高誘電率材料の粉体に、有機バイン
ダー、有機溶剤を添加し、ペースト化した誘電体ペース
トを、メタルマスク印刷法またはスクリーン印刷法によ
り、所定の形状に印刷した。そしてこれを１２０〜１５
０℃で３０〜６０分間乾燥してペースト中の溶剤を除去
し、後述する条件で熱処理した。得られた誘電体層28の
比誘電率は、７０００〜９０００の範囲であった。焼成
後の各誘電体層の膜厚は、２００〜２５０μｍの範囲と
した。こうして得られた静電容量素子部の全静電容量
は、４００〜５００ｐＦであった。そして、各素子への
負荷電圧を小さくするために８素子形成した。それによ
り、１素子当たりの負荷電圧を２ｋＶ以下とし、カラー
ブラウン管で必要とされる耐電圧性特性を満足させた。

【００１３】なお、誘電体層28,28 …は、上記の他、比
誘電率が５００以上となる誘電体材料、例えばチタニウ
ム酸鉛、チタニウム酸マグネシウム、チタニウム酸カル
シウム、チタニウム酸アンチモン等の高誘電体材料を使
用してもよい。

【００１４】以上の高抵抗層、各電極層、及び誘電体層
を印刷、乾燥した後の熱処理は、８４０〜８６０Ｃ゜の
空気雰囲気中で、約８〜１０分間加熱処理し、各材料を
焼成する。なお、高誘電体層中の有機成分を十分に燃焼
させるためには、少なくとも４００〜４５０℃の温度で
１０〜３０分間の熱処理が不可欠である。

【００１５】このようにして得られた電子管内蔵用素子
は、カラーブラウン管で実動作時の５倍の電圧を５０時
間印加して強制負荷試験を実施したところ、総抵抗値と
抵抗分割比率の変化率はいずれも±０．５％以下と良好
であった。また、静電容量素子部の静電容量の変化率は
±１％以内で、耐電圧特性も良好であった。こうして、
静電容量素子部は、高真空、高温で動作させても、静電
容量の変化が少なく、且つ耐電圧性能の劣化が起こらな
いことが確認できた。

【００１６】図２の（ａ）及び（ｂ）に示す実施例は、
絶縁基板23に直列コンデンサの静電容量素子のみを形成
したものである。すなわち、セラミックス絶縁基板23の
一方の面上に、前述の各材料からなる第１電極層27,27
…、誘電体層28,28 …、及び第２電極層29,29 …を印
刷、乾燥し、絶縁被覆層30を被覆して加熱処理して焼成
したものである。

【００１７】なお、このように静電容量素子のみを絶縁
基板面に構成する場合は、他の素子の材質の変化を危惧
する必要がないので、熱処理温度をさらに高めることが
できる。そのため、次のような材料、製法により構成す
ることができる。すなわち、23は、Ａｌ₂Ｏ₃を主成分
（９６〜９９．８％）とし、ＭｇＯ、ＳｉＯ2 、ＣａＯ
等を含有したセラミックスを使用できる。この絶縁基板
23の面上に、ＢａＴｉＯ₃にＰｂＳｎＯ₃を１３〜１５
モル％含有し、ＭｇＯ、ＣａＯ等を含有した高誘電体材
料を、０．５〜５μｍの粒径にした粉体を有機ビヒクル
に分散させ、ペースト状にしたものをスクリーン印刷法
にて所定の形状に印刷する。次いで、これを１００〜１
２０℃で１０〜２０分間乾燥し、溶剤成分を除去する。
次いで、１３００〜１５００℃の範囲の温度の空気雰囲
気中で１０〜３０分間、更に望ましくは１３９０〜１４
４０℃の範囲の温度で１５〜２０分間加熱焼成して、高
誘電体層中の有機成分を除去して高誘電体層28を形成す
る。この焼成後の誘電体層28厚さは１０〜５０μｍの範
囲の厚さである。

【００１８】なお、電極層27,28,29は、ルテニウム酸鉛
とほう硅酸鉛ガラスを主成分とし、焼成後のシート抵抗
値が１〜５０ｋΩ／□となるような導電材料ペーストを
スクリーン印刷法にて所定の形状に印刷して形成する。
次いで、これを１００〜１２０℃で１０〜２０分間乾燥
し、溶剤成分を除去する。次いで、８３０〜８７０℃、
の空気雰囲気中で９〜１５分間焼成し、電極層中の有機
成分を除去し、ガラス成分を溶融して形成する。

【００１９】絶縁被覆層30は、ほう硅酸鉛ガラスを主成
分とするペーストをメタルマスク印刷法にて誘電体層並
びに電極層を覆うように所定の形状に印刷する。この
時、焼成後の厚さが４００〜５００μｍとなるように印
刷する。次いで、これを１００〜１２０℃で１５〜２５
分間乾燥し、溶剤成分を除去する。次いで、約４５０℃
で１０分間、５９０〜６１０℃で９〜１５分間空気雰囲
気中で焼成する。この焼成を２回繰り返し行えば、一層
耐電圧性能を向上させることができる。

【００２０】こうして得られた電子管内蔵用容量素子
は、直流絶縁破壊電圧として９０ｋＶ以上、静電容量で
５０〜１００ｐＦであった。また、この容量素子を内蔵
したカラーブラウン管においては、実動作１００００時
間後にでも画面全域にわたり高解像度を保っており、容
量素子単体については、６０〜８０ｋＶの直流パルスを
印加する工程を経ても静電容量の変化がほとんどなく、
１万時間の実働作後の容量素子おいては絶縁破壊はな
く、静電容量の変化は１％以内であった。

【００２１】図３の（ａ）及びその一部を拡大した同図
（ｂ）に示す実施例は、絶縁基板23の両面に平らな薄膜
コンデンサを形成し、それらを並列接続して大きな静電
容量を形成した素子である。すなわち、セラミックス絶
縁基板23の両面に、前述の各材料からなる、平面状の第
１電極層27,27 を印刷し、それらの上に同じく平面状の
誘電体層28を印刷し、さらにそれらの上に同じく平面状
の第２の電極層29,29を印刷して乾燥し、さらにそれら
の上にガラス質の絶縁被覆層30を被覆して、焼成したも
のである。そして、上面側の第２電極層と裏面側の第１
電極層とを一方のリード端子31に電気的に接続し、裏面
側の第２電極層と上面側の第１電極層とを他方のリード
端子32に電気的に接続してある。それによって、表裏両
面に形成したコンデンサは並列接続され、大きな静電容
量が得られる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
高真空、高温状態で使用されても電気的な特性の変化が
少なく、耐電圧特性にすぐれ、且つ比較的静電容量が大
きくしたがって比較的小型に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す上下面図及び断面図
である。

【図２】この発明の他の実施例を示す上面図及び断面図
である。

【図３】この発明のさらに他の実施例を示す上面図及び
断面図である。

【図４】一般的なブラウン管の電子銃部を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

22…静電容量素子部、23…絶縁基板、25…高抵抗層、27
…第１電極層、28…誘電体層、29…第２電極層、26,30
…絶縁被覆層。

フロントページの続き (72)発明者松本貞雄神奈川県川崎市幸区堀川町72番地株式会社東芝堀川町工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス製絶縁基板面上に第１電極
層、誘電体層、及び第２電極層が付着されて静電容量素
子が構成されてなる電子管内蔵用素子において、上記誘電体層は、下記Ａ、又はＢ、又はＣからなる比誘
電率が５００以上を有するものであることを特徴とする
電子管内蔵用素子。Ａ…チタニウム酸鉛、チタニウム酸マグネシウム、チタ
ニウム酸カルシウム、チタニウム酸アンチモン、チタニ
ウム酸バリウムのうちの少なくとも１つ。Ｂ…上記Ａを主成分とし、それに酸化硅素、酸化アルミ
ニウム、酸化マグネシウム、ほうけい酸鉛系ガラスの少
なくとも１つを含んだ材料。Ｃ…上記Ａ、又はＢを主成分とし、それにビスマス、
鉛、カドミウム、亜鉛、銅の少なくとも１つのステネー
トを、２〜３０モル％含んだ材料。
【請求項２】少なくとも一方の電極層が次のＤ又はＥ
で構成されている請求項１記載の電子管内蔵用素子。Ｄ…ほうけいさん酸鉛系ガラスを主成分とし、これにル
テニウム酸鉛、酸化ルテニウムの少なくとも１つを含む
材料。Ｅ…金、銀、白金、パラジウムの少なくとも１つを主成
分とし、それにほうけいさん酸鉛系ガラスを含む材料。