JPH11329209A

JPH11329209A - 陰極構体および電子銃構体

Info

Publication number: JPH11329209A
Application number: JP12589998A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tokue; 寛徳江; Kazuo Kobayashi; 一雄小林; Takashi Sudo; 孝須藤; 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: 1998-05-08
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 1999-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は生産性を損なうことなく陰極基体を
強固に接合できる小型および薄型の陰極構体を提供する
ことを課題とするものであり、また前記の陰極構体を用
いた信頼性に優れた電子銃構体を提供すること課題とす
るものである。【解決手段】対向する一対の面を有する熱伝導性絶縁か
らなる基板１１と、この基板１１の一面に設けられた発
熱体１２と、前記基板１１の他面に形成された接合層１
４と、この接合層１４を介して前記基板１１の他面に固
定され前記発熱体１２により加熱される陰極基体１３と
を具備し、前記接合層１４および前記陰極基体１３のい
ずれか一方に形成された突起１９、２２が他方に形成さ
れた凹部１５、２２に係合され、この突起１９、２２と
凹部１５、２２とがろう付けにより接合されていること
を特徴とする。

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に設けら
れる電子銃に使用される陰極基体および電子銃構体に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータなどに用いられる表
示装置に対してダウンサイジング化が要求されるように
なってきた。特にコンピュータのパーソナル化に伴い、
液晶を中心としたフラットディスプレイが注目を集めて
いる。しかしながら、大型化、高精細化およびコストの
面では受像管に対抗できる表示端末の開発には至ってい
ない。このため、受像管の短全長化や軽量化が早急に要
求されている。これに伴い管球部品である陰極構体およ
び電子銃構体の小型化、薄型化、軽量化が望まれてい
る。

【０００３】従来、陰極構体としては支持筒の内部にコ
イル形のヒータを配置するとともに、このヒータにより
加熱される陰極基体を取付けた構成のものが多く用いら
れてきたが、前述したような要望に対応する陰極構体の
１つの例として米国特許５０１５９０８に開示されたも
のがある。

【０００４】この陰極構体は、対向する一対の面を有す
る異方性熱分解ボロンナイトライド（ＡＰＢＮ：異方性
熱分解窒化ほう素）からなる基板と、この基板の一面に
パターンとして形成された異方性熱分解グラファイト
（ＡＰＧ：異方性熱分解黒鉛）からなる発熱体と、基板
の他面に異方性熱分解グラファイトからなる接合層を介
してニッケルなどのろう材を用いたろう付けにより接合
固定され発熱体により加熱される陰極基体とを備えたも
のである。この陰極基体は、ニッケル合金などからなる
基体金属に電子放射物質を塗着したものである。基板の
接合層は陰極基体を基板にろう付けすること可能にする
ためのものである。そして、陰極基体は平坦な接合層と
平面接触させてろう付けして基板に接合している。この
陰極構体は、平坦な基板の一面に大変薄い発熱体を形成
し、他面に陰極基体を設けるので、小型化、薄型化およ
び軽量化されるとともに熱容量低滅化による速動化が可
能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の陰極
構体では、陰極基体を平坦な接合層と平面接触させてろ
う付けして接合しているが、陰極基体の基体金属の熱膨
張係数と基板の熱膨張係数との差が大きいために陰極構
体と基板との接合強度が充分でなく陰極構体が基板から
外れることがある。また、ろう付け時に基板が熱せられ
て反りを生じることがあり、この基板の反りによって陰
極構体が基板から外れることもある。

【０００６】このような事態に対する対策として、陰極
構体において陰極基体と基板とはタングステン薄膜層お
よびタングステンとニッケルの粉末体を介して焼結する
ことにより接合することが行われている。しかし、この
ような基板と陰極基体とを接合する方法では、製造工程
が非常に複雑化して量産性および生産コストの点で大変
不利である。

【０００７】本発明は前記事情に基いてなされたもの
で、生産性を損なうことなく陰極基体を強固に接合でき
る小型および薄型の陰極構体を提供することを課題とす
るものである。また、本発明は前記の優れた陰極構体を
用いた電子銃構体を提供すること課題とするものであ
る。

【０００８】

【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、対向する一対の面を有する熱伝導性絶縁材料から
なる基板と、この基板の一面に設けられた発熱体と、前
記基板の他面に形成された接合層と、この接合層を介し
て前記基板の他面に固定され前記発熱体により加熱され
る陰極基体とを具備し、前記接合層および前記陰極基体
のいずれか一方に形成された突起が他方に形成された凹
部に係合され、この突起と凹部とがろう付けにより接合
されていることを特徴とする。

【０００９】この発明の構成によれば、陰極基体および
接合層に形成した突起と凹部とを係合してろう付けする
ことにより、陰極基体を接合層を介して基板に簡素な工
程で強固に接合することができる。また、突起と凹部と
の組み合わせにより基板における陰極基体の位置決めを
容易に行うことができる。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１に記載の陰極
構体において、前記凹部は孔であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１に記載の陰極構体におい
て、前記凹部は溝であることを特徴とする。

【００１１】請求項２および請求項３の発明の構成によ
れば、凹部を陰極基体と接合層とを強固に接合する上で
適切な形状に設定することができる、請求項４の発明
は、請求項１に記載の陰極構体において、前記突起は前
記陰極基体に形成され、前記凹部は前記基体に形成され
ていることを特徴とする。

【００１２】この発明によれば、突部と凹部とを無理な
く容易に形成できる。請求項５の発明は、請求項１に記
載の陰極構体において、前記基板は異方性熱分解窒化ほ
う素からなり、前記接合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。

【００１３】この発明の構成によれば、基板、発熱体お
よび接合層を適切な材料により形成することができる。
請求項６の発明は、請求項１に記載の陰極構体におい
て、前記ろう付けに用いるろう材は、ニッケル、けい
素、チタン、クロム、タングステン、モリブデンおよび
これらを含む合金から選ばれる少なくとも１種類である
ことを特徴とする。

【００１４】この発明の構成によれば、ろう材を基板お
よび接合層の材質に合わせて適切な材料にすることがで
きる。請求項７の発明は、請求項１に記載の陰極構体に
おいて、前記陰極基体には引き出し電極端子を有するこ
とを特徴とする。

【００１５】この発明の構成によれば、引き出し電極端
子を有する陰極基体を確実に基板に接合することができ
る。請求項８の発明の電子銃構体は、請求項１に記載の
陰極構体を備えたことを特徴とする。この発明の構成に
よれば、陰極基体を基板に確実に接合した小型且つ薄型
の陰極構体を備えた電子銃構体を得ることができる。

【００１６】

【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。図１（ａ）はこ
の実施の形態における陰極構体を示す断面図、図１
（ｂ）は同平面図、図２（ａ）はこの陰極構体における
陰極基体と基板との接合部を拡大して示す図２（ｂ）の
Ａ−Ａ線に沿う断面図、図２（ｂ）は一部切欠平面図で
ある。図において１１は熱伝導性絶縁基板（以下基板と
称する。）で、この基板１１は熱伝導性絶縁材料、例え
ば異方性熱分解ボロンナイトライド（ＡＰＢＮ：異方性
熱分解窒化ほう素）により形成されている。この基板１
１は例えば長方形（短冊形）をなすもので、互いに対向
する平坦な一対の面１１ａ、１１ｂを有している。基板
１１の一方の面１１ａには発熱体１２が形成されてい
る。この発熱体１２は基板１１の長さ方向にジクザグに
延びるパターンをなすもので、異方性熱分解グラファイ
ト（ＡＰＧ：異方性熱分解黒鉛）により形成されてい
る。

【００１７】基板１１の他方の面１１ｂには、複数個の
陰極基体１３が基板長さ方向に間隔を存した箇所に分散
して設けてある。発熱体１２は各陰極基体１３の配置に
応じたパターンをもって形成されている。基板１１の他
方の面１１ｂには陰極基体１３を設ける複数の箇所に夫
々接合層１４が形成してある。この接合層１４は例えば
前述した異方性熱分解グラファイト（ＡＰＧ：異方性熱
分解黒鉛）により形成され、例えば寸法が幅０．９ｍ
ｍ、長さ１．６ｍｍおよぴ厚さ０．０２ｍｍとなってい
る。これら各接合層１４には夫々例えばその形状中心に
位置して陰極基体１３を係合するための凹部の一例であ
る孔１５が形成されている。この孔１５は例えば直径
０．５ｍｍ、深さ０．０２ｍｍの円形をなすもので、接
合層１４の厚さ方向を貫通して形成され基板１１の面１
１ｂにまで達している。この孔１５を含む接合層１４の
パターンは、フオトエッチング工程によりパタ−ニング
されてイオンエッチングを用いて形成されたもので、寸
法精度は±１μｍ以下である。この基板１１の接合層１
４は陰極基体１３を基板１１にろう付けすること可能に
するとともに基板１１の反りを抑えるためのものであ
る。

【００１８】陰極基体１３は、例えば寸法が直径０．８
ｍｍ、厚さ０．ｌｍｍのニッケル（Ｎｉ）からなる円板
形の基体金属１６の一面に電子放射物質（炭酸バリウ
ム、炭酸ストロンチウムまたは炭酸カルシウム）１７を
スプレーなどにより塗布したものである。基体金属１６
の周側面部には、例えば寸法が幅０．５ｍｍ、長さ１０
ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍで基板１１の外側へ向けて延び
る引き出し電極端子１８が一体に形成されている。この
引き出し電極端子１８は厚さが基体金属１６より薄く基
体金属１６における電子放射物質１７の塗布面より低い
位置に位置している。これは陰極構体を電子銃構体に組
んだ際にグリッド電極に短絡するのを防ぐためである。

【００１９】また、陰極基体１３において基板１１の他
面１１ｂに接合される内面（電子放射物質塗布面とは反
対側面）には、その形状中心に位置して突起の一例であ
るボス状突起１９が一体に形成されている。このボス状
突起１９は、基板１１に形成した接合層１４の円形の孔
１５に係合する円形をなすもので、孔１５の寸法に対応
した寸法の直径０．４ｍｍ、高さ０．０２ｍを有してい
る。そして、陰極基体１３は基板１１の他面１１ｂに形
成した接合層１４の表面に配置され、その基体金属１６
が接合層１４の表面に重ねて配置されるとともに基体金
属１６に形成されたボス状突起１９が接合層１４に形成
された孔１５に係合されている。基体金属１６のボス状
突起１９の端面および外周面全体と接合層１４の孔１５
の底面（基板１１の面１１ｂ）および内周面全体は夫々
ろう材２０を用いたろう付けにより接合固定されてい
る。ろう材２０は、ニッケル、けい素、チタン、クロ
ム、タングステン、モリブデンおよびこれらを含む合金
から選ばれる１種である。これによりろう材２０を基板
および接合層の材質に合わせて適切な材料にすることが
できる。このボス状突起１９と孔１５が係合した状態で
固定されることにより、陰極基体１３が基板１１の面１
１ｂに接合固定されている。このようにして各陰極基体
１３が夫々接合層１４を介して基板１１の面１１ｂに接
合されている。

【００２０】次にこの陰極構体を製造する方法について
説明する。例えば幅１ｍｍ、長さ１４ｍｍ、厚さ０．３
ｍｍのＡＰＢＮからなる基板１１の一面１１ａおよび他
面１１に夫々全面にわたり例えば厚さ０．０２ｍｍのＡ
ＰＧ層を形成し、次いでこれら各ＡＰＧ層にフォトエッ
チングプロセスを用いてパターンを形成して反応性イオ
ンエッチングを行って、基板１１の一面１１ａのＡＰＧ
層を発熱体（ヒーターパターン）１２に加工し、基板１
１の他面１１ｂのＡＰＧ層を例えば幅０．９ｍｍ、長さ
１．６ｍｍの複数の接合層（長方形パターン）１４に加
工する。また、この接合層１４を形成する時にその中央
部に直径０．５ｍｍ、深さ０．０２ｍｍの孔１５を形成
する。次に突起１９を形成した陰極基体１３の基体金属
１６を用意する。この基体金属１６の突起１９の外周面
に、粉末のＮｉをエチルセルロースとターピネオールを
混合した溶剤に混ぜてペースト状にしたろう材２０を塗
布し、温度１５０℃で加熱して時間３０分で乾燥する。
その後、基体金属１６の突起１９を接合層１４の孔１５
の内部に挿入係合する。次いで、基板１１を水素ガス中
で温度１３６０℃、時間１分で加熱処理すると、ろう材
２０が溶けて孔１５の内面と突起１９の外面とが接合さ
れる。その後、電子放射物質１７と溶剤の混合物を、ス
ブレー法や筆塗り法などの方法により基体金属１６の外
面の孔部にボス状塗布し、あるいは浸透させる。

【００２１】このように構成された陰極構体は、小型お
よび薄型であることに加えて、陰極基体１３の基体金属
１６に形成したボス状突起１９と基板１１に形成した接
合層１４に形成した孔１５とを互いに係合してろう付け
することにより、従来のように陰極基体１３の基体金属
１６と接合層１４とを平面で接触させてろう付けする場
合に比較して陰極基体１３と基板１１との接合強度が増
大し、陰極基体１３を基板１１に強固に接合できる。こ
の接合部を構成する突起１９を有する基体金属１６およ
び接合層１４の孔１５は夫々容易に形成でき、製造工程
が簡素で量産性に優れて生産コストが安価であり陰極構
体を製造する上での生産性が優れている。特に接合層１
４には凹部である孔１５を形成するので、接合層１４に
突起を形成する場合に比較して接合層１４の形成が容易
である。孔１５の加工はフォトエッチングプロセスを用
いたイオンエッチングにより行うため、位置精度はμｍ
単位で制御が可能で陰極基体１３の配置をより正確に行
える。また、凹部は孔１５であるために、凹部を陰極基
体１３と接合層１４とを強固に接合する上で適切な形状
に設定することができる。また、突起１９と凹部である
孔１５との組み合わせにより基板１１における陰極基体
１３の位置決めを容易に行うことができる。さらに、基
板１１は異方性熱分解窒化ほう素からなり、発熱体１２
および接合層１４は異方性熱分解グラファイトからなる
ために、基板１１、発熱体１２および接合層１４を適切
な材料により形成することができる。さらに、陰極基体
１３と基板１１は突起１９と凹部である孔１５とを組み
合わせて接合強度を高めるために、基体金属１６と接合
層１４とを平面で接触させてろう付けする場合に比較し
てろう材の塗布量を減少させることができ、ろう付け時
に熱による基板１１おいて反りが発生すること抑えるこ
とができる。さらに、陰極基体１３は基体金属１６に一
体に引き出し電極端子１８を有しているので、引き出し
電極端子１８を備えた陰極基体１３を基板１１に強固に
接合できる。なお、ボス状突起１９と孔の１５形状は正
多角形、楕円などでも良い。

【００２２】第２の実施の形態について図３および図４
を参照して説明する。図３（ａ）はこの実施の形態にお
ける陰極構体を示す断面図、図３（ｂ）は同平面図、図
４（ａ）はこの陰極構体における陰極基体と基板との接
合部を拡大して示す図４（ｃ）のＢ−Ｂ線に沿う断面
図、図４（ｂ）は図４（ｃ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図、
図４（ｃ）は一部切欠平面図である。図２および図４に
おいて図１および図２と同じ部分は同じ符号を付して示
している。この実施の形態では、基板１１の他面１１ｂ
に形成された各接合層１４には夫々基板幅方向に沿って
溝２１が形成されている。溝２１は例えば接合層１４の
基板幅方向全体にわたり接合層１４の厚さに相当する深
さをもって形成されている。また、各陰極基体１３の基
体金属１６の内面（電子放射物質塗布面とは反対側面）
には、夫々接合層１４の溝２１に係合する細長い長方形
をなす片状突起２２が直径方向に沿って形成されてい
る。片状突起２２の幅、高さおよび長さの各寸法は片状
突起２２が溝２１に係合して接合できるように設定す
る。

【００２３】そして、陰極基体１３を基板１１に接合す
る際に、陰極基体１３の基体金属１６を基板１１の接合
層１４の表面に当接して、基体金属１６の片状突起２２
を接合層１４の溝２１に係合してろう付けを行って接合
する。この実施の形態の陰極構体も先述した第１の実施
の形態における効果と同様な効果を得ることができる。
接合層１４に形成する溝２１は長方形をなす基板１１の
幅方向に沿っているので、基板１１における反りに影響
を最も与えることがない。

【００２４】本発明の陰極構体にグリッドを組合わせて
電子銃構体を構成し、この電子銃構体を用いてカラーブ
ラウン管に設ける電子銃を構成したところ信頼性の高い
電子銃を得ることができた。

【００２５】カラーブラウン管の一例を図５に示してい
る。このカラーブラウン管はパネル１０１およぴファン
ネル１０２からなる外囲器を有している。パネル１０１
の内面には、青、緑および赤に発光する３色蛍光体層か
らなる蛍光体スクリーン１０３が形成され、この蛍光体
スクリーン１０３に対向してその内側に多数の電子ビー
ム通過孔が形成されたシャドウマスク１０４が配置され
ている。ファンネル１０２はネック１０５を有し、この
ネック１０５の内部には、３原色に対応する電子ピーム
１０６Ｂ、１０６Ｇ、１０６Ｒを放出する電子銃１０７
が配置されている。そして、この電子銃１０７から放出
される３電子ビーム１０６Ｂ、１０６Ｇ、１０６Ｒをフ
ァンネル１０２の外側に装着された偏向ヨ一ク１０８が
発生する磁界により偏向して、蛍光体スクリーン１０３
を水平、垂直走査することによりカラー画像を表示す
る。電子銃１０７には本発明が対象とする陰極構体とグ
リッドを組合わせた電子銃構体が設けられる。なお、本
発明は前述した実施の形態に限定されず、種々変形して
実施することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の陰極構体に
よれば、小型、薄型および軽量であるとともに、陰極基
体の基体金属に形成した突起と基板に形成した接合層に
形成した孔とを互いに係合してろう付けすることによ
り、陰極基体と基板との接合強度を増大させて陰極基体
を基板に強固に接合できる。また、陰極基体と基板との
接合部を構成する突起および凹部夫々容易に形成でき、
且つ突起と凹部との組み合わせにより基板における陰極
基体の位置決めを容易に行うことができるので陰極構体
の製造における生産性を高めることができる。また、ろ
う材の塗布量を減少させてろう付け時に熱による基板に
おける反りの発生を抑えることができる。

【００２７】また、本発明によれば、凹部を孔または溝
とすることにより陰極基体と接合層とを強固に接合する
上で適切な形状に設定することができる。また、本発明
によれば、接合層に凹部を形成することにより接合層に
突起を形成する場合に比較して凹部の形成を無理なく容
易に行うことができる。

【００２８】また、本発明によれば、基板、発熱体およ
び接合層を適切な材料により形成することができ、また
適切なろう材を用いて陰極基体と基板とをろう付けする
ことができる。

【００２９】また、本発明によれば、引き出し電極端子
を有する陰極基体を強固に基板に接合することができ
る。さらに、本発明によれば、陰極基体を基板に強固に
接合した小型且つ薄型の陰極構体を備えた信頼性に優れ
た電子銃構体を得ることができる。

【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陰極基体接合
部を拡大して示す図。

【図３】第２の実施の形態における陰極構体を示す図。

【図４】同実施の形態の陰極構体における陰極基体接合
部を拡大して示す図。

【図５】ブラウン管を示す図。

【符号の説明】

１１…基板、１２…発熱体、１３…陰極基体、１４…接合層、１５…孔（凹部）、１６…基体金属、１７…電子放射性物質、１８…引き出し電極端子、１９…ボス状突起、２０…ろう材、２１…溝（凹部）、２２…片状突起。

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する一対の面を有する熱伝導性絶縁
材料からなる基板と、この基板の一面に形成された発熱
体と、前記基板の他面に形成された接合層と、この接合
層を介して前記基板の他面に固定され前記発熱体により
加熱される陰極基体とを具備し、前記接合層および前記
陰極基体のいずれか一方に形成された突起が他方に形成
された凹部に係合され、この突起と凹部とがろう付けに
より接合されていることを特徴とする陰極構体。
【請求項２】前記凹部は孔であ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】前記凹部は溝であることを特徴とする請
求項１に記載の陰極構体。
【請求項４】前記凹部は前記接合層に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の陰極構体。
【請求項５】前記基板は異方性熱分解窒化ほう素から
なり、前記接合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請求項１に記載の陰極構
体。
【請求項６】前記ろう付けに用いるろう材は、ニッケ
ル、けい素、チタン、クロム、タングステン、モリブデ
ンおよびこれらを含む合金から選ばれる少なくとも１種
類であ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】前記陰極基体は引き出し電極端子を有し
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８】請求項１に記載の陰極構体を備えたこと
を特徴とする電子銃構体。