JP4635328B2 - 蛍光表示管 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィラメント状陰極や電界放出素子（ＦＥＣ）等から放出される電子を蛍光体に射突させて所望の表示を行う蛍光表示管に関し、特に、各種回路部品が搭載された回路基板（プリント回路基板）への実装が容易に行え、リード端子のピッチずれや変形を低減することができる蛍光表示管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は一般的に知られている蛍光表示管の全体構成を示す一部裁断斜視図、図８は同蛍光表示管の部分断面図である。
【０００３】
図７に示すように、蛍光表示管１は、内部が高真空状態に気密保持された箱状の外囲器２を有している。外囲器２は、絶縁性を有する基板３と、絶縁性及び透光性を有する前面板４と絶縁性を有する枠状の側面板５とにより形成された蓋状の容器部６とを備えている。
【０００４】
図８に示すように、外囲器２内における基板３の内面には、Ａｌ薄膜からなる配線層７が表示パターン８及びセグメント間の配線に応じた所定パターン形状に形成されている。配線層７上には絶縁層９が積層形成されている。絶縁層９は、例えば鉛硼珪酸系ガラスの粉末と耐熱性顔料などの無機材料粉末及びビークルからなる絶縁ガラスペーストの厚膜印刷により形成される。絶縁層９における表示パターン８のセグメント（画素）１０をなす部分には、スルーホール１１が形成されて配線層７が表出している。配線層７が表出したスルーホール１１部分は、導体ペーストの印刷による導体層１２で穴埋めされている。
【０００５】
図８に示すように、絶縁層９の同一面上には、導体層１２を介して配線層７と導通するように、アノード導体１３が表示パターン８のセグメント１０毎に分割形成されている。各アノード導体１３は、例えば黒鉛粉末と無機バインダーからなる黒鉛ペーストやＡｌペーストの厚膜印刷により形成される。各アノード導体１３上には、蛍光体粉末とビークルからなる蛍光体ペーストの印刷により表示パターン８のセグメント１０の形状に蛍光体層１４が形成されている。これにより、表示パターン８の各セグメント１０毎のアノード（陽極）１５が形成される。各表示パターン８のアノード１５の上方にはグリッド（制御電極）１６が設けられ、このグリッド１６の上にはフィラメント状のカソード（陰極）１７が設けられている。
【０００６】
上記のように構成される蛍光表示管１では、フィラメント状のカソード１７が加熱駆動され、その表面から熱電子が放出されると、この熱電子が正電圧に印加されたグリッド１６によって加速制御され、その下部に位置するアノード１５の蛍光体層１４に射突して励起発光することにより所望の表示がなされる。
【０００７】
ところで、従来、この種の蛍光表示管１を各種回路部品が搭載された回路基板に実装する場合には、図９に示すように、外囲器２の外に基板３と略水平に引き出された各種電極（アノード１５、グリッド１６、カソード１７、ＧＮＤ）のリード端子２１を下方に９０°折曲し、回路基板２２上の配線パターンに導通するスルーホール２３に各リード端子２１を挿入し、リフロー炉を通して各リード端子２１を回路基板２２のスルーホール２３にハンダ付けしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したリフロー炉を通してのハンダ付けでは、蛍光表示管１を加熱制御されたリフロー炉に通すため、蛍光表示管１が温度上昇し、これによって外囲器２内のカソード１７や蛍光体層１４に付着しているガスが叩き出され、真空度が低下して輝度の低下を招く。このため、再度蛍光表示管１を連続的に駆動するエージング工程が必要であった。また、回路基板２２に実装される他の回路部品は、リフロー炉を通さずに表面実装されるので、回路部品とのアセンブリにおいて蛍光表示管１のハンダ付け作業のみ別工程となり、コストアップになるだけでなく、作業効率も悪いという問題があった。
【０００９】
また、近年の蛍光表示管では、複雑なグラフィック表示を可能とするため表示形態に応じてリード端子の数が増加し、またリード端子間のピッチも小さくなってきている。このため、上述したリフロー炉を通してのハンダ付けでは、回路基板に各リード端子を挿入するためのスルーホールを形成するのが困難であり、対応することができなかった。
【００１０】
そこで、上記リフロー炉を通してのハンダ付けに代わるものとして、回路基板にスルーホールを形成することなく、蛍光表示管を回路基板に表面実装する方法が知られている。この方法では、図１０に示すように、外囲器２の外に基板３と略水平に引き出された各種電極（アノード１５、グリッド１６、カソード１７、ＧＮＤ）のリード端子２１を中途位置から内側に逆Ｌ字状に折曲して先端に略水平部分を形成して予備ハンダ２４を設けておき、回路基板２２の配線パターン上の接続部に位置するハンダパッド２５に各リード端子２１の予備ハンダ２４部分を対面させ、ホットバーによるハンダ付けやマニアルハンダ付けを行い、回路基板に蛍光表示管を実装している。
【００１１】
しかしながら、ホットバーによるハンダ付けでは、リード端子２１の数が多く、リード端子２１，２１間のピッチが細かい蛍光表示管の場合、ハンダの量が多いと隣接するリード端子２１，２１間がショートし、逆にハンダの量が少ないと導通不良を招くという問題があった。
【００１２】
また、マニアルハンダ付けでは、蛍光表示管１の各リード端子２１を回路基板２２に対して一つ一つハンダ付けしなければならないため、作業時間を要するだけでなく、非常に手間もかかるという問題があった。
【００１３】
ところで、従来の方法では、通常、蛍光表示管を回路基板に実装して顧客先に出荷する場合、各種回路部品を回路基板に実装した後、最後の工程で回路基板に蛍光表示管のリード端子のハンダ付け作業を行っているが、回路基板への各種回路部品の実装と蛍光表示管の実装が別工程となって作業効率が悪いため、回路基板への各種回路部品の実装工程で一緒に蛍光表示管を回路基板に実装することが望まれていた。
【００１４】
また、リード端子は、外囲器内から外に延出して引き出されているので、特にリード端子間のピッチが細かいものやリード端子が細い蛍光表示管の場合、蛍光表示管をプリント基板に実装する前後において、リード端子間にピッチずれが生じたり、リード端子が変形して破損するおそれがあった。
【００１５】
同様に、蛍光表示管を顧客先まで輸送し、顧客先で回路基板に蛍光表示管を実装するような場合でも、顧客先までの輸送を含め、蛍光表示管をプリント基板にハンダ付けするまでの工程中でリード端子間にピッチずれが生じたり、リード端子が変形して破損するおそれがあった。
【００１６】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、リード端子のピチずれや変形を低減することができ、ハンダ付けをしなくても回路基板への実装が可能な蛍光表示管を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明に係る蛍光表示管は、内部が真空保持された箱状の外囲器の一部を構成する基板から該基板と略水平に各種電極のリード端子が前記外囲器内から外に引き出された蛍光表示管において、
前記外囲器の表示面と反対側の面に設けられ、側面と底面とが交わる稜線部分に凹状の端子保持穴が欠切された実装ホルダーと、
前記実装ホルダーと前記回路基板との間を固定する固定手段とを備え、
前記実装ホルダーを抱え込むように前記リード端子の先端部が前記端子保持穴に保持されるように折曲形成されており、前記実装ホルダーと前記回路基板との間を前記固定手段により固定して前記リード端子が前記回路基板の接続部に圧接した状態で前記回路基板に実装されることを特徴とする。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１の蛍光表示管において、
前記端子保持穴は、前記リード端子の先端部が一つ一つ収まるように前記リード端子の幅およびピッチに合わせて形成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１又は２の蛍光表示管において、
前記回路基板の接続部にはハンダパッドが設けられており、前記リード端子が、前記ハンダパッドに圧接した状態で該ハンダパッドにハンダ付けされることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による蛍光表示管の実施の形態を示す図であって、実装ホルダー付きの蛍光表示管の正面図、図２は図１の側面図、図３（ａ），（ｂ）は本発明による蛍光表示管のリード端子の他の形状例を示す部分拡大図、図４は回路基板への図１の実装ホルダー付きの蛍光表示管の実装状態の説明図、図５は図４の側面図である。
【００２１】
なお、本例の蛍光表示管１において、外囲器２内の構成は図７および図８と同一なので、図面上では外囲器２のみを示し、外囲器２内の構成の説明については省略している。
【００２２】
本例の蛍光表示管１は、図１および図２に示すように、蛍光表示管１を回路基板２２に実装する際の中間部材となる実装ホルダー３１を備えている。
【００２３】
実装ホルダー３１は、蛍光表示管１の表示面１ａと反対側の面（図１の例では、蛍光表示管１の基板３の下部）に蛍光表示管１のリード端子２１によって抱え込まれるように微小のギャップＳを隔てて設けられる。なお、実装ホルダー３１と蛍光表示管１（外囲器２）との間のギャップＳは無くてもよい。
【００２４】
実装ホルダー３１は、絶縁性を有する材料で形成される。例えば実装ホルダー３１をアクリル系樹脂などの樹脂材料で構成すれば、軽量化を図ることができる。また、アルミを母体として表面に絶縁膜を形成して実装ホルダー３１を構成すれば、蛍光表示管１の駆動時に発生する熱を外部に逃がすためのヒートシンクとして利用することができる。
【００２５】
図１および図２に示すように、実装ホルダー３１には、両側面３１ａ，３１ｂと底面３１ｃとが交わる稜線部分に凹状に欠切された端子保持穴３２を有している。更に説明すると、端子保持穴３２は、図１に示すように蛍光表示管１を短手方向から見たときにヘ字状の凹部をなすように欠切され、蛍光表示管１を長手方向から見たときには図２に示すように全てのリード端子２１が収まるように長方形状の凹部をなすように欠切されている。
【００２６】
なお、図３に示すように、蛍光表示管１を長手方向から見たときの端子保持穴３２の形状は、各リード端子２１が一つ一つ収まるように、リード端子２１の幅とピッチに合わせて形成してもよい。この構成によれば、各リード端子２１が一つ一つ実装ホルダー３１に保持され、各リード端子２１，２１間のピッチも一定に保持されるので、蛍光表示管１を回路基板２２に実装する前後においてリード端子２１のピッチずれを防止することができる。これにより、隣接するリード端子２１，２１間がショートすることなく実装ホルダー３１付きの蛍光表示管１を回路基板２２に実装することが可能となる。
【００２７】
図１および図２に示すように、実装ホルダー３１の底面３１ｃには、後述するスクリュー３６とによって固定手段３３を構成するタップ３４が切られている。図２の例において、タップ３４は、蛍光表示管１の長手方向の２箇所に設けられているが、蛍光表示管１の長手方向の長さに応じてタップ３４を設ける位置や数が設計される。
【００２８】
図１に示すように、蛍光表示管１の各種電極（アノード１５、グリッド１６、カソード１７、ＧＮＤ）のリード端子２１は、外囲器２の外に基板３と略水平に引き出され、中途位置で下方に９０°折曲され、先端部分が内側に折り返されて先端部分がヘ字状に折曲されており、ヘ字状の折曲部分２１ａが実装ホルダー３１の端子保持穴３２に保持されている。
【００２９】
上記リード端子２１の折曲は、凹状の端子保持穴３２を有する実装ホルダー３１を雌型とし、端子保持穴３２と対向する位置に端子保持穴３２に合致する山形の凸部４１ａを有する雄型４１を用いて行われる。
【００３０】
すなわち、各リード端子２１が外囲器２の内側に向けてコ字状に折曲された状態で、蛍光表示管１の下部に実装ホルダー３１を位置決めし、各リード端子２１の先端部分が実装ホルダー３１の端子保持穴３２に食い込むように、図１に示すごとく端子保持穴３２と対向する位置に凸部４１ａを有する雄型４１を矢印方向に移動させてかしめる。これにより、蛍光表示管１は、下部に若干のギャップＳを空け、実装ホルダー３１を抱え込んだ状態で各リード端子２１の先端部分が端子保持穴３２に保持される。
【００３１】
なお、リード端子２１の形状としては、図１に示すものに限定されるものではない。例えば図４（ａ），（ｂ）に示す形状をリード端子２１に採用することもできる。図４（ａ）の例におけるリード端子２１は、外囲器２の外に基板３と略水平に引き出され、中途位置で下方に９０°折曲され、その先端部分が所定角度内側に折曲されている。図４（ｂ）の例におけるリード端子２１は、外囲器２の外に基板３と略水平に引き出され、中途位置で下方に９０°折曲され、その先端部分が９０°内側に折曲されている。
【００３２】
上記のように構成される実装ホルダー３１付きの蛍光表示管１を回路基板２２に実装する場合には、図５および図６に示すように、各リード端子２１を回路基板２２上の配線パターンの接続部３５に位置合わせして実装ホルダー３１付きの蛍光表示管１を回路基板２２上に載置する。この状態で、回路基板２２の裏側からスクリュー３３をねじ込んで回路基板２２を貫通させ、スクリュー３３を実装ホルダー３１のタップ３４に締め付ける。これにより、蛍光表示管１の各リード端子２１が対応する回路基板２２上の接続部３５に圧接して導通接続された状態で実装ホルダー３１付きの蛍光表示管１が回路基板２２に固定される。
【００３３】
従って、本例の蛍光表示管１によれば、ハンダ付けを行わなくても、各リード端子２１を回路基板２２上の配線パターンの接続部３５に圧接させて導通接続し、蛍光表示管１を回路基板２２に固定して実装することが可能となる。その際、ハンダを使用しなくても済むので、リード端子２１，２１間のピッチが細かい場合でも、隣接するリード端子をショートさせることがない。しかも、ハンダとして通常使用される鉛ハンダを使用しないので、環境に優しく、無駄な材料を削減して電気的接続を行うことができる。
【００３４】
なお、環境問題の点からすれば鉛ハンダを使用しない方が好ましいが、回路基板２２上の配線パターンの接続部３５にハンダパッドを設け、各リード端子２１をハンダパッドに圧接させた状態で、ハンダパッドを溶融させてハンダ付けを行うようにすることもできる。これにより、各リード端子２１をより確実な電気的接続を行うことができる。
【００３５】
また、本例の蛍光表示管１によれば、各リード端子２１が実装ホルダー３１の端子保持穴３２に保持され、蛍光表示管１を実装ホルダー３１に装着したままの状態で固定手段３３（タップ３４、スクリュー３６）により固定することで簡単に蛍光表示管１を回路基板２２に実装できるので、回路基板２２への各種回路部品の実装工程で蛍光表示管１の実装も行え、作業性の向上およびコスト削減を図ることができる。しかも、リード端子間のピッチが細かいものやリード端子が細い蛍光表示管でも、蛍光表示管をプリント基板に実装する前後において、リード端子間にピッチずれが生じたりリード端子が変形して破損するのを低減することができる。
【００３６】
同様に、蛍光表示管を顧客先まで輸送し、顧客先で回路基板に蛍光表示管を実装するような場合でも、顧客先までの輸送を含め、蛍光表示管をプリント基板にハンダ付けするまでの工程中でリード端子間にピッチずれが生じたりリード端子が変形して破損するのを低減することができる。
【００３７】
そして、上記のような構成により、蛍光表示管の回路基板への実装工程を他の回路部品と一緒に自動化が容易となる。
【００３８】
ところで、上述した実施の形態では、固定手段３３を実装ホルダー３１のタップ３４とスクリュー３６で構成し、回路基板２２の裏からスクリュー３６をねじ込んで回路基板２２を貫通させて実装ホルダー３１のタップ３４に締め付けることにより実装ホルダー３１付きの蛍光表示管１と回路基板２２との間の固定を行っているが、接着材を固定手段３３とし、実装ホルダー３１と回路基板２２との間を接着固定してもよい。
【００３９】
また、上述した実施の形態において、蛍光表示管１は、基板の両側からリード端子が引き出された例を説明したが、外囲器２の内部が図７に示すように片側であっても適用できる。また、図８のフィラメント状カソードからなる電子源の構成に限定されるものではなく、例えば電界放出素子を電子源とする蛍光表示管に適用することもできる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明に係る蛍光表示管によれば、ハンダ付けを行わなくても、各リード端子を回路基板上の配線パターンの接続部に圧接させて導通接続し、隣接するリード端子間をショートさせることなく、蛍光表示管を回路基板に実装することができる。
【００４１】
また、各リード端子が実装ホルダーの端子保持穴に保持され、蛍光表示管に実装ホルダーが抱え込まれた状態のままで蛍光表示管が回路基板に実装されるので、回路基板への各種回路部品の実装工程で蛍光表示管の実装も行え、作業性の向上およびコスト削減が図れ、蛍光表示管を回路基板に実装する前後でのリード端子のピッチずれや変形を低減することができる。
【００４２】
さらに、回路基板上の配線パターンの接続部にハンダパッドを設け、各リード端子をハンダパッドに圧接させた状態で、ハンダパッドを溶融させてハンダ付けを行えば、各リード端子をより確実に回路基板上の配線パターンに導通接続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による蛍光表示管の実施の形態を示す図であって、実装ホルダー付きの蛍光表示管の正面図
【図２】図１の側面図
【図３】本発明による蛍光表示管に一体に設けられる実装ホルダーの端子保持穴の他の構成例を示す側面図
【図４】（ａ），（ｂ） 本発明による蛍光表示管のリード端子の他の形状例を示す部分拡大図
【図５】回路基板への図１の実装ホルダー付きの蛍光表示管の実装状態の説明図
【図６】図５の側面図
【図７】一般的に知られている蛍光表示管の全体構成を示す一部裁断斜視図
【図８】図７の蛍光表示管の部分断面図
【図９】従来のプリント基板への蛍光表示管の表面実装の説明図
【図１０】従来のリフロー炉を通して蛍光表示管を回路基板に実装する説明図
【符号の説明】
１…蛍光表示管、２…外囲器、３…基板、２１…リード端子、２２…回路基板、２５…ハンダパッド、３１…実装ホルダー、３２…端子保持穴、３３…固定手段、３５…接続部、Ｓ…ギャップ。

Claims (3)

1. 内部が真空保持された箱状の外囲器の一部を構成する基板から該基板と略水平に各種電極のリード端子が前記外囲器内から外に引き出された蛍光表示管において、
   前記外囲器の表示面と反対側の面に設けられ、側面と底面とが交わる稜線部分に凹状の端子保持穴が欠切された実装ホルダーと、
   前記実装ホルダーと前記回路基板との間を固定する固定手段とを備え、
   前記実装ホルダーを抱え込むように前記リード端子の先端部が前記端子保持穴に保持されるように折曲形成されており、前記実装ホルダーと前記回路基板との間を前記固定手段により固定して前記リード端子が前記回路基板の接続部に圧接した状態で前記回路基板に実装されることを特徴とする蛍光表示管。
2. 前記端子保持穴は、前記リード端子の先端部が一つ一つ収まるように前記リード端子の幅およびピッチに合わせて形成されていることを特徴とする請求項１記載の蛍光表示管。
3. 前記回路基板の接続部にはハンダパッドが設けられており、前記リード端子が、前記ハンダパッドに圧接した状態で該ハンダパッドにハンダ付けされることを特徴とする請求項１又は２記載の蛍光表示管。

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