JPH10208675A

JPH10208675A - 賦活時間を短縮した蒸発型ゲッタ装置

Info

Publication number: JPH10208675A
Application number: JP1352198A
Authority: JP
Inventors: Daniele Martelli; ダニエレ・マルテリ; Luisa Mantovani; ルイザ・マントバニ; Toriberato Stefano; ステファノ・トリベラト; Ratouada Raffaello; ラファエルロ・ラトゥアダ
Original assignee: SAES Getters SpA
Current assignee: SAES Getters SpA
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 1998-08-07
Anticipated expiration: 2018-01-09
Also published as: BR9800272A; IT1289874B1; EP0858093A1; JP3023338B2; RU2145749C1; KR19980070411A; ITMI970036A1; KR100296990B1; CZ7198A3; ID18336A

Abstract

(57)【要約】【課題】短縮された賦活時間を有する蒸発型ゲッタ装
置の提供。【解決手段】ＢａＡｌ₄ 化合物の粉末と、ニッケルの
粉末と、アルミニウム、鉄、チタン及びそれらの合金か
ら成る群から選択される第３成分の粉末を含む混合物に
して、該第３成分が混合物の合計重量の約０．３〜５％
の範囲の量において存在する混合物を収納した金属容器
を有するゲッタ装置。粉末詰め物上面において周回方向
における熱の分散を抑制するための半径方向凹所を形成
し、粉末詰め物内に実質上平坦な不連続金属要素の追加
を通して、短縮された賦活時間を有しそしてフリット封
着可能なゲッタ装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、賦活時間を短縮し
た蒸発型ゲッタ装置に関するものである。本発明はま
た、短縮された賦活時間を有しそしてフリット封着可能
である蒸発型ゲッタ装置にも関係する。

【０００２】

【従来の技術】知られる通り、蒸発性ゲッタ材料は主と
してテレビジョン設備の受像管（ブラウン管）やコンピ
ュータスクリーンの内部において真空を維持するのに使
用されている。フラット（平面型）ディスプレイの内部
での蒸発性ゲッタ材料の使用もまた、現在研究開発段階
中であり、今後も研究されていくものと思われる。

【０００３】受像管において一般に使用されているゲッ
タ材料は、金属バリウムであり、これは受像管の内壁に
薄膜の形で付着される。この薄膜を得るためには、受像
管の作製中そこに組み込まれる蒸発型ゲッタ装置として
斯界で知られる装置が使用される。これら装置は、一般
に約２５０μｍ未満の粒寸を有するバリウム及びアルミ
ニウムの化合物であるＢａＡｌ₄ の粉末と一般に約６０
μｍ未満の粒寸を有するニッケル（Ｎｉ）粉末とを約
１：１の重量比で内部に納めた開放された金属容器から
構成される。この装置は、斯界では周知であり、例えば
本件出願人に係る米国特許第５，１１８，９８８号を参
照されたい。バリウムは、「フラッシュ」としても呼ば
れる賦活プロセスにおいて、受像管自体の外側に配置さ
れたコイルによりゲッタ装置を誘導加熱することにより
蒸発せしめられる。粉末の温度が約８００〜８５０℃の
範囲の温度に達する時、次の反応が起こる：

【０００４】

【化１】ＢａＡｌ₄ ＋４Ｎｉ→Ｂａ＋４ＮｉＡｌ（Ｉ）

【０００５】この反応は強発熱性でありそして粉末の温
度を約１２００℃まで高め、この温度でバリウムは蒸発
し、そしてバリウム蒸気は、管壁上に付着して金属皮膜
を形成する。

【０００６】装置にコイルにより電力が供給される時点
から測定を開始して、装置に収蔵されるバリウムのすべ
てを蒸発せしめるに必要とされる時間が、「合計時間
（ＴｏｔａｌＴｉｍｅ：ＴＴと省略する）」として、
斯界では定義されている。例えば、大型寸法のカラー受
像管により必要とされる約３００ｍｇのバリウム皮膜を
得るのに、現在のゲッタ装置を使用して必要とされるＴ
Ｔは、４０〜４５秒の範囲である。しかし、この時間
は、現在の電子管製造ラインにおいては、低速度段階に
相当し、それによりもっと短縮されたＴＴ値でもってバ
リウムを放出することができる装置を開発することが製
造業者にとって必要とされている。

【０００７】そうした結果を得るために、原理的には、
コイルに供給される電力が増大されうるし、また粉末の
反応度の増大はそれらの粒寸を減じることにより得るこ
とができる。

【０００８】しかしながら、現在得られるゲッタ装置を
使用した場合、コイル電力の増加は不可能である。実際
上、そうすることにより、粉末容器はその温度を非常に
急速に高め、粉末詰め物内部で熱の均一な拡散に十分な
時間が存在しなくなり、容器の溶融が起こる。

【０００９】粉末の粒寸の減少もまた不可能である。そ
の理由は、これはＢａＡｌ₄ とＮｉとの間の反応速度の
過大なそして局所的な増大をもたらし、その結果粉末詰
め物の膨張を生じそして粉末詰め物からの砕片の飛び出
しの恐れさえ生じるからである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、先行
技術の不都合を呈さない、短縮された賦活時間を有する
蒸発型ゲッタ装置の提供である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題は、ＢａＡｌ₄
化合物の粉末と、Ｎｉの粉末と、アルミニウム、鉄、チ
タン及びそれらの合金から成る群から選択される第３成
分の粉末を含む混合物にして、該第３成分が混合物の合
計重量の約０．３〜５％の範囲の量において存在する混
合物を収納した金属容器を有するゲッタ装置により達成
される。

【００１２】

【発明の実施の形態】粉末混合物における第３成分の粉
末量は、実際に使用される成分の種類に依存しそして一
般に約０．３〜５％の範囲にある。特に、第３成分の重
量％は、アルミニウムの場合約０．８〜２％の範囲にあ
り、鉄の場合約０．３〜１．２％の範囲にありそしてチ
タンの場合約０．５〜５％の範囲にある。第３成分の量
がこれら指定値より低い場合、バリウム蒸発時間を短縮
するという所望の効果が得られない。他方、第３成分の
量がこれら指定値より高い状態でゲッタ装置が動作され
るとき、バリウムフラッシュは、激しくなり、ほとんど
制御不可能となる。

【００１３】ニッケルとＢａＡｌ₄ との間の重量比は先
行技術の装置におけるのと同様であり、一般に約１：
１、特にはこの分野ではニッケルとＢａＡｌ₄ との間で
５．３：４．７の比率を有するゲッタ装置が広く使用さ
れている。

【００１４】本発明の目的に対して、第３成分は特に高
純度である必要はなく、一般に約９８〜９９％の純度を
有する市販の金属及び合金の粉末から作製されうる。本
発明目的に有用である粉末状第３成分の粒寸は、約８０
μｍ未満、好ましくは約５５μｍ未満である。

【００１５】本発明のゲッタ装置において使用されるニ
ッケル粉末及び化合物ＢａＡｌ₄ 粉末は、先行技術の装
置において使用されるのと同様である。一般に、ニッケ
ルに対しては約６０μｍ未満の粒寸を有する粉末が使用
され、他方化合物ＢａＡｌ₄に対しては約２５０μｍ未
満の粒寸を有する粉末が一般に使用される。

【００１６】金属容器は、ニッケルメッキをした鉄やコ
ンスタンタンのような様々の材料から作製でき、酸化及
び熱処理への良好な耐性と良好な冷間加工性を示す、Ａ
ＩＳＩ３０４及びＡＩＳＩ３０５ステンレス鋼の使用が
好ましい。金属容器は任意の形状をとることができ、特
に米国特許第４，１２７，３６１、４，３２３，８１
８、４，４８６，６８６、４，５０４，７６５、４，６
４２，５１６、４，９６１，０４０及び５，１１８，９
８８号に従う装置の容器のような斯界で知られそして使
用されているもののいずれでも良い。

【００１７】賦活時間を短縮ししかもフリット可能な蒸
発型ゲッタ装置を得ることができれば好都合である。こ
のフリット可能な蒸発型ゲッタ装置という用語は、約４
５０℃の温度において２時間までの期間酸化性雰囲気に
耐えることができることを意味する。これらは、受像管
の作製のための幾つかのプロセスにおいてゲッタ装置が
受けねばならない条件である。フリット可能なゲッタ装
置からのバリウム蒸発中、一般のゲッタ装置におけるよ
り一層多くの熱量が発生せしめられ、その結果容器内に
粉末詰め物を維持することに一層大きな困難さを伴う。
約２００ｍｇまでの蒸発可能なバリウム量を持つフリッ
ト可能なゲッタ装置は、数年来本件出願人により既に製
造されそして販売されている。しかし、もっと多くの量
のバリウム、特に約３００ｍｇのバリウムを蒸発するこ
とのできるフリット可能なゲッタ装置は、その一層大き
な反応性により特別な解決策が採用されねばならない。
本件出願人に係る同日出願の「高いバリウム収率を有す
るフリット可能なゲッタ装置」と題する特許願は、粉末
詰め物において周回方向における熱の分散を抑制する要
素の追加と、粉末詰め物内に実質上平坦な不連続金属要
素の追加を通して得られた、高いバリウム収率を有する
フリット可能なゲッタ装置を開示する。従来からの或い
は高収率型のいずれのフリット可能なゲッタ装置に第３
成分を加えることにより、短縮された蒸発時間でそれら
と匹敵するバリウム放出特性を有するフリット可能なゲ
ッタ装置を得ることが可能である。

【００１８】上記同日出願の内容を補足説明すると、受
像管の作製プロセスは、２つのガラス部分を互いに溶着
する段階と関与する、すなわち大気の存在下で２つのガ
ラス部分間で約４５０℃の融点を有するガラスペースト
を溶融もしくは軟化せしめることによる所謂「フリット
封着」作業において実施される。伝統的な受像管におい
ては、ゲッタ装置は、フリット封着段階後、電子銃を収
納するために設けられたネックを通して導入されうる。
しかし、この場合には、ゲッタ装置の寸法はネックの直
径により制限されそして受像管内でのゲッタ装置の正確
な位置決めは困難である。その結果、受像管の製造業者
は、フリット封着前にゲッタ装置を挿入する傾向が強く
なっている。フリット封着段階中、ゲッタ装置は、約４
５０℃の温度において大気に曝され、そして蒸気が低融
点ガラスペーストにより放出される。その主たる結果と
して、ニッケルの表面酸化が起こる。バリウムフラッシ
ュ中、ニッケル酸化物はアルミニウムと共に、ほとんど
コントロール不可能な、強い発熱反応を呈する。これは
粉末詰め物の隆起、そこからの砕片の飛び出し或いは容
器の部分的な溶融につながる恐れがあり、従って全体と
してゲッタ装置のまた受像管の適正な動作に有害とな
る。

【００１９】上述した欠点を生ぜしめることなくフリッ
ト封着に耐えることができる蒸発型ゲッタ装置が「フリ
ット可能」として定義される。上述した通り、フリット
可能なゲッタ装置は本件出願人によりすでに製造されそ
して販売されている。これらゲッタ装置は、幾つかの臨
界値を超えない限り伝統的な技術を使用して作製するこ
とができる。特に、粉末の詰め物の或る所定の厚さを超
えることは不可能である。これは、あまり大きな厚さに
なると、粉末詰め物本体中で発生する熱量がごく徐々に
しか放出されず、かくして上述したような問題を呈す
る。そのため、伝統的な技術を使用して作製されたフリ
ット可能なゲッタ装置から蒸発されうるバリウムの最大
量は２００ｍｇとなる。しかし、大きな寸法の受像管は
少なくとも３００ｍｇの蒸発バリウム量を必要としそし
てそうした要求は先行技術に従うフリット可能な装置に
よっては対応できない。２００ｍｇを超えるバリウム量
を蒸発することのできるフリット可能なゲッタ装置が
「高収率型」であるとして定義される。

【００２０】高収率型のフリット可能なゲッタ装置を得
るためには、金属部材が、粉末の詰め物内に底面からは
離間され且つ表面から出現しないような位置において埋
設されることが必要である。実際上、ゲッタ装置の誘導
加熱は、主として容器及び粉末中に埋設されている金属
部材において起こり、その後ゲッタ材料粉末に熱を伝達
する。金属部材と容器底面との接触域において粉末への
熱伝達はほとんど効率が無く、そして局所的な過熱が起
こることが観察された。もしこれら接触域が多過ぎたり
もしくは過剰に延在すると、発散できない熱は粉末詰め
物を隆起させたりまた幾つかの場合には装置部分の溶融
をもたらす。逆に、金属部材が詰め物の自由表面におい
て出現するなら、表面自体が、互いに結合の乏しく、そ
のためフラッシュ中受像管内部に飛散する帯域に細分さ
れる。

【００２１】金属部材は、鉄合金、ニッケル合金或いは
アルミニウム合金のようなさまざまの金属から作製する
ことができる。冷間加工の容易性からステンレス鋼ＡＩ
ＳＩ３０４の使用が好ましい。金属部材は、それが不連
続でありそして実質上平面状であるなら、様々に異なっ
た形状をとりうる。不連続の状態は、金属部材が部材自
体と容器底面との間の粉末部分で発生したバリウム蒸気
の放出を妨害しないようにするために必要である。この
条件は、多くの異なった寸法形状を通して得ることがで
きる。可能な具体例として、金属部材は、下側の粉末か
らのバリウムの放出を助成するための中央穴を有する放
射状形状を有する金属切断素材として形成でき、また無
秩序模様においてもしくは秩序だった模様いずれでもで
表面上に分布される多数の穴を有する切断素材として形
成することができる。別様には、金属部材は、米国特許
第３，５５８，９６２号に述べられたようなワイヤネッ
トでありうる。

【００２２】金属部材はまた、一般に数ｍｍの厚さを有
する粉末詰め物内部に、容器底面と接触することなくそ
して粉末自由表面から出現することなく、埋設できるよ
うに実質上平坦でなければならない。金属部材が容器底
面と接触してはならないという条件は、様々の方式で実
現できる。例えば、容器の底面上に粉末の第１部分を注
ぎ、平坦な金属部材をその上面に敷きそして粉末の残り
部分で金属部材を覆うことにより得られる。最後に、粉
末は、上面に半径方向凹所が形成されるように成形パン
チを使用して容器内で圧縮される。また別の具体例にお
いて、金属部材は、幾つかの脚をそこに得るように局所
的に変形され、容器内底面に置かれる。容器の側壁に変
形部を形成してそこに金属部材を載置することができ
る。容器の底面に隆起部を形成し、それにより金属部材
を載置する支持体が形成される。

【００２３】更に、粉末詰め物上面において周回方向に
おける熱の分散を抑制するための半径方向凹所を形成す
ることが必要とされる。粉末詰め物の上面に、２〜８個
の数において、幾つかの凹所が半径方向に形成される。

【００２４】

【実施例】本発明を以下の例により更に詳しく説明す
る。これら例は、本発明を制限するものではなく、本発
明をどのように実施するかそして本発明の実施に最適と
考えられる態様を表す実施例を当業者に教示するのを目
的としたものである。

【００２５】（例１：実施例）ステンレス鋼ＡＩＳＩ３
０４製であり、２０ｍｍの直径と４ｍｍの高さを有する
と共に、米国特許第５，１１８，９８８号に記載される
ような１ｍｍ高さの隆起を備える形状の底面を有する容
器を使用することにより、すべて同等の多数のゲッタ装
置を作製した。各サンプルに対して、２５０μｍ未満の
粒寸を有する７６７ｍｇの粉末状ＢａＡｌ₄ 、６０μｍ
未満の粒寸を有する８６６ｍｇの粉末状ニッケル、及び
９９％純度を有しそして８０μｍ未満の粒寸を有する１
８ｍｇの粉末状鉄から成る均質な混合物を容器内に注入
した。その後、粉末混合物を適当なパンチにより容器内
部で圧縮した。サンプルをポンプ系統に接続されたガラ
ス製の測定室に１回に一つ置き、測定室を真空引きし、
そして標準ＡＳＴＭ・Ｆ１１１−７２に記載された方法
従うことによりバリウム蒸発試験を行った。各装置は、
加熱開始後１２秒でバリウムの蒸発が起こるような電力
を使用してラジオ周波数により加熱した。試験は、加熱
合計時間（ＴＴ）について３５〜４５秒の範囲で様々に
変更して、互いに異なるものとした。各試験の終わりに
おいて、蒸発したバリウムの量を検出した。３００ｍｇ
のバリウム量を装置から蒸発させるに必要とされたＴＴ
を表１に示す。

【００２６】（例２：実施例）実施例１に記載したよう
な鋼容器を使用して多数の同等のゲッタ装置を作製し
た。容器内に、１．５ｍｍ幅のメッシュを有するＡＩＳ
Ｉ３０４鋼ネットを底面隆起上に配置した。各サンプル
に対して、２５０μｍ未満の粒寸を有する７６７ｍｇの
粉末状ＢａＡｌ₄ 、６０μｍ未満の粒寸を有する８６６
ｍｇの粉末状ニッケル、及び９９％純度を有しそして５
０μｍ未満の粒寸を有する１８ｍｇの粉末状アルミニウ
ムから成る均質な混合物を容器内に注入した。その後、
粉末混合物粉末詰め物上に４つの半径方向凹所を形成す
るように形作られたパンチを使用して容器の内部で圧縮
した。こうして得られたサンプルをフリット封着条件を
模擬するべく大気中４５０℃で１時間処理した。例１に
従って、各サンプルにバリウム蒸発試験を同様に行っ
た。この場合にも、各装置は、加熱開始後１２秒でバリ
ウムの蒸発が起こるような電力を使用してラジオ周波数
により加熱した。試験は、加熱合計時間（ＴＴ）につい
て３５〜４５秒の範囲で様々に変更して、互いに異なる
ものとして行い、その後３００ｍｇのバリウム量を装置
から蒸発させるに必要とされたＴＴを測定した。結果を
表１に示す。

【００２７】（例３：比較例）例１と同じであるが、鉄
粉末を添加しない一連のサンプルを用いて、各装置を加
熱開始後１２秒でバリウムの蒸発が起こるような電力水
準を使用してラジオ周波数により加熱することにより例
１の試験を繰り返した。試験は、加熱合計時間（ＴＴ）
について３５〜４５秒の範囲で様々に変更して、互いに
異なるものとした。試験結果を表１に示す。

【００２８】（例４：比較例）粉末状アルミニウムを使
用しないことを除いて例１と同じ材料を用い、例２と同
等のゲッタ装置を使用して一連の試験を繰り返した。こ
れらサンプルから３０ｍｇのバリウムを蒸発させるのに
必要なＴＴを表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】表１における結果から理解されるよう
に、本発明に従う装置を使用して３５秒のＴＴで３００
ｍｇのバリウム収率を得ることが可能であり、先行技術
より５乃至１０秒ＴＴを短縮することができる。粉末詰
め物上面において周回方向における熱の分散を抑制する
ための半径方向凹所を形成し、粉末詰め物内に実質上平
坦な不連続金属要素の追加を通して、短縮された賦活時
間を有しそしてフリット封着可能なゲッタ装置が得られ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ステファノ・トリベラトイタリア国バレゼ、ジェレンツァノ、ビア・イソンツォ、６／エ (72)発明者ラファエルロ・ラトゥアダイタリア国ミラノ、チェロ・マッジオレ、ビア・クアルト・ノベムブレ、94

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＢａＡｌ₄ 化合物の粉末と、ニッケルの
粉末と、アルミニウム、鉄、チタン及びそれらの合金か
ら成る群から選択される第３成分の粉末を含む混合物に
して、該第３成分が混合物の合計重量の約０．３〜５％
の範囲の量において存在する混合物を収納した金属容器
を有する蒸発型ゲッタ装置。
【請求項２】第３成分がアルミニウムであるとき、混
合物中でのアルミニウム重量％が約０．８〜２％の範囲
にある請求項１記載の蒸発型ゲッタ装置。
【請求項３】第３成分が鉄であるとき、混合物中での
鉄重量％が約０．３〜１．２％の範囲にある請求項１記
載の蒸発型ゲッタ装置。
【請求項４】第３成分がチタンであるとき、混合物中
でのチタン重量％が約０．５〜５％の範囲にある請求項
１記載の蒸発型ゲッタ装置。
【請求項５】ニッケルとＢａＡｌ₄ との間の重量比が
約１：１である請求項１記載の蒸発型ゲッタ装置。
【請求項６】ニッケルとＢａＡｌ₄ との間の重量比が
約５．３：４．７である請求項１記載の蒸発型ゲッタ装
置。
【請求項７】第３成分粉末が約８０μｍ未満の粒寸を
有する請求項１記載の蒸発型ゲッタ装置。
【請求項８】第３成分粉末が約５５μｍ未満の粒寸を
有する請求項７記載の蒸発型ゲッタ装置。
【請求項９】ニッケル粉末が約６０μｍ未満の粒寸を
有する請求項１記載の蒸発型ゲッタ装置。
【請求項１０】ＢａＡｌ₄ 粉末が２５０μｍ未満の粒
寸を有する請求項１記載の蒸発型ゲッタ装置。
【請求項１１】上面を開口した金属容器と、詰め物の
形態にありそして上面に半径方向凹所を形成した、前記
容器内の粉末混合物にして、ＢａＡｌ₄ と、ニッケル
と、アルミニウム、鉄、チタン及びそれらの合金から成
る群から選択される第３成分との粉末を含み、該第３成
分が混合物の合計重量の約０．３〜５％の範囲の量にお
いて存在する粉末混合物と、実質上平坦な形状を有しそ
して前記容器の底面に実質上平行であり、粉末詰め物中
に該容器底面から離間した位置に該詰め物自体の自由表
面から出現しないように埋設される不連続金属要素とを
包含する短縮された賦活時間を有しそしてフリット封着
可能である蒸発型ゲッタ装置。