JPH0887964A - 微少真空管 - Google Patents
微少真空管Info
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- JPH0887964A JPH0887964A JP6222774A JP22277494A JPH0887964A JP H0887964 A JPH0887964 A JP H0887964A JP 6222774 A JP6222774 A JP 6222774A JP 22277494 A JP22277494 A JP 22277494A JP H0887964 A JPH0887964 A JP H0887964A
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- anode
- substrate
- vacuum tube
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J21/00—Vacuum tubes
- H01J21/02—Tubes with a single discharge path
- H01J21/06—Tubes with a single discharge path having electrostatic control means only
- H01J21/10—Tubes with a single discharge path having electrostatic control means only with one or more immovable internal control electrodes, e.g. triode, pentode, octode
- H01J21/105—Tubes with a single discharge path having electrostatic control means only with one or more immovable internal control electrodes, e.g. triode, pentode, octode with microengineered cathode and control electrodes, e.g. Spindt-type
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J19/00—Details of vacuum tubes of the types covered by group H01J21/00
- H01J19/02—Electron-emitting electrodes; Cathodes
- H01J19/24—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J19/00—Details of vacuum tubes of the types covered by group H01J21/00
- H01J19/28—Non-electron-emitting electrodes; Screens
- H01J19/32—Anodes
- H01J19/36—Cooling of anodes
Landscapes
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電力用スイッチング素子などに用いることが
できる、電流密度が大きくても熱の発生を抑制できる全
く新規な微少真空管を提供することを目的とする。 【構成】 基板１０２上に形成されたエミッタ１０３と
エミッタ１０３を取り囲むように形成されたゲート電極
１０４からなる冷陰極に対向してアノード１０６が設け
られている。このアノード１０６を冷却するための手段
として放熱フィン１０８が、アノード１０６を圧着して
あるブロック１０７の上に設けられている。
できる、電流密度が大きくても熱の発生を抑制できる全
く新規な微少真空管を提供することを目的とする。 【構成】 基板１０２上に形成されたエミッタ１０３と
エミッタ１０３を取り囲むように形成されたゲート電極
１０４からなる冷陰極に対向してアノード１０６が設け
られている。このアノード１０６を冷却するための手段
として放熱フィン１０８が、アノード１０６を圧着して
あるブロック１０７の上に設けられている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は微少真空管に係り、特に
大電力用や高集積化大容量の微少真空管に関する。
大電力用や高集積化大容量の微少真空管に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、発達したＳｉ半導体加工技術を利
用した電界放出型の冷陰極を用いた微少真空管の開発が
活発に行なわれている。その代表的な例としてＪｏｕｎ
ａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏ
ｌ．４７、５３４８（１９７６）に記載したものが知ら
れている。この電界放出型冷陰極は電界放出を行なう円
錐状のエミッタを回転斜め蒸着法によって作成する。
用した電界放出型の冷陰極を用いた微少真空管の開発が
活発に行なわれている。その代表的な例としてＪｏｕｎ
ａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏ
ｌ．４７、５３４８（１９７６）に記載したものが知ら
れている。この電界放出型冷陰極は電界放出を行なう円
錐状のエミッタを回転斜め蒸着法によって作成する。
【０００３】またアノードまで作成した代表的な例とし
ては、応用物理、ｖｏｌ５９、ｐ１６４（１９９０）に
記載された、Ｓｉ異方性エッチングを用いてＳｉ電界放
出型冷陰極とアノードとを作成したものが知られてい
る。
ては、応用物理、ｖｏｌ５９、ｐ１６４（１９９０）に
記載された、Ｓｉ異方性エッチングを用いてＳｉ電界放
出型冷陰極とアノードとを作成したものが知られてい
る。
【０００４】この微少真空管は図９に示すような構造を
している。Ｓｉ基板１上に、Ｓｉ異方性エッチングによ
って形成した、電子を放出する四角錘状のエミッタ２が
形成されており、エミッタ２の周囲に絶縁層３・ゲート
電極層４・絶縁層５・アノード６が形成されている。こ
れらは真空容器７に入っている。ゲート電極層４はエミ
ッタ２の電子の放出を制御する。またエミッタ３から放
出された電子をアノード６が受ける。このようなエミッ
タ・ゲート電極を用いた冷陰極を応用した例は、今まで
には表示装置などの限られた例しかない。
している。Ｓｉ基板１上に、Ｓｉ異方性エッチングによ
って形成した、電子を放出する四角錘状のエミッタ２が
形成されており、エミッタ２の周囲に絶縁層３・ゲート
電極層４・絶縁層５・アノード６が形成されている。こ
れらは真空容器７に入っている。ゲート電極層４はエミ
ッタ２の電子の放出を制御する。またエミッタ３から放
出された電子をアノード６が受ける。このようなエミッ
タ・ゲート電極を用いた冷陰極を応用した例は、今まで
には表示装置などの限られた例しかない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の微少真空管は、
ＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ）などの電力用ス
イッチング素子の動作時の電流密度が１０〜２０Ａ／ｃ
ｍ2 程度であるのに対して、１０００Ａ／ｃｍ2 以上の
大きな電流密度が得られる。そこで例えば電流密度１０
０Ａ／ｃｍ2 〜２００Ａ／ｃｍ2 程度で、オン電圧が２
Ｖの微少真空管を作成した場合、エネルギー損失のうち
の特に熱損失が動作時に起こってしまう。これにより２
００Ｗ／ｃｍ2 〜４００Ｗ／ｃｍ2 もの熱が発生する。
ＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ）などの電力用ス
イッチング素子の動作時の電流密度が１０〜２０Ａ／ｃ
ｍ2 程度であるのに対して、１０００Ａ／ｃｍ2 以上の
大きな電流密度が得られる。そこで例えば電流密度１０
０Ａ／ｃｍ2 〜２００Ａ／ｃｍ2 程度で、オン電圧が２
Ｖの微少真空管を作成した場合、エネルギー損失のうち
の特に熱損失が動作時に起こってしまう。これにより２
００Ｗ／ｃｍ2 〜４００Ｗ／ｃｍ2 もの熱が発生する。
【０００６】熱が発生すると、アノードの異常な温度上
昇や損傷・破壊、エミッタおよびゲート電極が加熱され
ることによる電子放出特性の変動、微少真空管の周囲に
接続あるいは設置された他の電子デバイスや電子回路へ
の悪影響などが起こるという問題があった。
昇や損傷・破壊、エミッタおよびゲート電極が加熱され
ることによる電子放出特性の変動、微少真空管の周囲に
接続あるいは設置された他の電子デバイスや電子回路へ
の悪影響などが起こるという問題があった。
【０００７】本発明は上記の問題を解決し、電力用スイ
ッチング素子などに用いることができる、電流密度が大
きくても熱の発生を抑制できる全く新規な微少真空管を
提供することを目的とする。
ッチング素子などに用いることができる、電流密度が大
きくても熱の発生を抑制できる全く新規な微少真空管を
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】上記の問題を解決するた
めの本発明の請求項１の発明は、基板と、この基板上に
形成された先端の鋭いエミッタと、前記基板上で前記エ
ミッタの先端部とは異なる位置に形成されたゲート電極
と、前記基板と対向する位置に設けられたアノードと、
このアノードを冷却するための第１の冷却手段とを備え
た微少真空管である。
めの本発明の請求項１の発明は、基板と、この基板上に
形成された先端の鋭いエミッタと、前記基板上で前記エ
ミッタの先端部とは異なる位置に形成されたゲート電極
と、前記基板と対向する位置に設けられたアノードと、
このアノードを冷却するための第１の冷却手段とを備え
た微少真空管である。
【０００９】また本発明の請求項２の発明は、基板と、
この基板上に形成された先端の鋭いエミッタと、前記基
板上で前記エミッタの先端部とは異なる位置に形成され
たゲート電極と、前記基板と対向する位置に設けられた
アノードと、前記エミッタおよび前記ゲート電極を冷却
するための第２の冷却手段とを備えた微少真空管であ
る。
この基板上に形成された先端の鋭いエミッタと、前記基
板上で前記エミッタの先端部とは異なる位置に形成され
たゲート電極と、前記基板と対向する位置に設けられた
アノードと、前記エミッタおよび前記ゲート電極を冷却
するための第２の冷却手段とを備えた微少真空管であ
る。
【００１０】本発明者らは電子や正孔などのキャリアが
固体内を移動する固体デバイスでは、キャリアが半導体
などの固体内を移動する際の格子の振動によってエネル
ギーを損失して、熱発生の大部分が固体内で発生するの
に対して、微少真空管ではキャリアは電子のみであり、
エミッタおよびゲート電極とアノードとの間は実体のな
い真空であるため、エネルギー損失の大部分がエミッタ
・ゲート電極・アノード、特にエミッタから放出された
電子を受けるアノードで発生することを見い出し本発明
に至った。
固体内を移動する固体デバイスでは、キャリアが半導体
などの固体内を移動する際の格子の振動によってエネル
ギーを損失して、熱発生の大部分が固体内で発生するの
に対して、微少真空管ではキャリアは電子のみであり、
エミッタおよびゲート電極とアノードとの間は実体のな
い真空であるため、エネルギー損失の大部分がエミッタ
・ゲート電極・アノード、特にエミッタから放出された
電子を受けるアノードで発生することを見い出し本発明
に至った。
【００１１】
【作用】請求項１の発明によれば、第１の冷却手段によ
ってアノードが冷却されるため、エミッタから放出され
た電子がアノードに達してもアノードで発生する熱を抑
制することができる。このためアノードの異常な温度上
昇や損傷・破壊を避けられる。
ってアノードが冷却されるため、エミッタから放出され
た電子がアノードに達してもアノードで発生する熱を抑
制することができる。このためアノードの異常な温度上
昇や損傷・破壊を避けられる。
【００１２】また請求項２の発明によれば、第２の冷却
手段によってエミッタおよびゲート電極が冷却されるた
め、エミッタで電子を放出する際にエミッタおよびゲー
ト電極で発生する熱や、アノードから輻射されエミッタ
およびゲート電極に達することによって発生する熱を抑
制することができる。このため電子放出特性の変動を抑
えることができる。
手段によってエミッタおよびゲート電極が冷却されるた
め、エミッタで電子を放出する際にエミッタおよびゲー
ト電極で発生する熱や、アノードから輻射されエミッタ
およびゲート電極に達することによって発生する熱を抑
制することができる。このため電子放出特性の変動を抑
えることができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を図面を参照しつつ説明する。 （実施例１）図１に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
面図を示す。
【００１４】図１ではブロック１０１上に基板１０２が
設置されている。基板１０２には転写モールド法によっ
て作成した四角錘状の複数のエミッタ１０３が形成され
ており、さらにエミッタ１０３の先端が露出するように
ゲート電極１０４が設けられている。ゲート電極１０４
はゲート端子１０５によって外部に接続されている。ま
た基板１０２に対向する位置にはアノード１０６が設け
られ、アノード１０６はブロック１０７に圧着またはろ
う付けなどで接続されている。なおブロック１０１・１
０７は大電流に耐えられるように熱容量を大きくしてあ
る。ブロック１０７の上部には第１の冷却手段として、
少なくとも一部をネジ山とした放熱フィン１０８が、ま
た中部には放熱の役目も果たすアノード端子１０９が設
けられている。
設置されている。基板１０２には転写モールド法によっ
て作成した四角錘状の複数のエミッタ１０３が形成され
ており、さらにエミッタ１０３の先端が露出するように
ゲート電極１０４が設けられている。ゲート電極１０４
はゲート端子１０５によって外部に接続されている。ま
た基板１０２に対向する位置にはアノード１０６が設け
られ、アノード１０６はブロック１０７に圧着またはろ
う付けなどで接続されている。なおブロック１０１・１
０７は大電流に耐えられるように熱容量を大きくしてあ
る。ブロック１０７の上部には第１の冷却手段として、
少なくとも一部をネジ山とした放熱フィン１０８が、ま
た中部には放熱の役目も果たすアノード端子１０９が設
けられている。
【００１５】これらのエミッタ１０３・ゲート電極１０
４とアノード１０６との間を、外周の表面が放熱・冷却
フィン構造の高絶縁セラミック外囲器１１０、真空封じ
および放熱を兼ねたメタルシール１１１・１１２を用い
て真空状態とする。
４とアノード１０６との間を、外周の表面が放熱・冷却
フィン構造の高絶縁セラミック外囲器１１０、真空封じ
および放熱を兼ねたメタルシール１１１・１１２を用い
て真空状態とする。
【００１６】具体的にはエミッタ１０３・ゲート電極１
０４とアノード１０６の耐圧が１ｋＶ、エミッタ１０３
・ゲート電極１０４とアノード１０６との間隔が約１ｍ
ｍとなるようにし、容器内を１．３×１０-7Ｐａの圧力
となるように真空排気した後、セラミック外囲器１１０
とメタルシール１１１・１１２とを接合する。これによ
り本実施例に係る微少真空管が完成する。
０４とアノード１０６の耐圧が１ｋＶ、エミッタ１０３
・ゲート電極１０４とアノード１０６との間隔が約１ｍ
ｍとなるようにし、容器内を１．３×１０-7Ｐａの圧力
となるように真空排気した後、セラミック外囲器１１０
とメタルシール１１１・１１２とを接合する。これによ
り本実施例に係る微少真空管が完成する。
【００１７】ここで転写モールド法によるエミッタおよ
びゲート電極を含む冷陰極の製造工程を図２によって説
明する。まず図２（ａ）に示すように、直径約１０ｃｍ
の単結晶基板の片側表面に底部を尖らせた凹部を形成す
る。このような凹部を形成する方法としては、以下に述
べるようなＳｉ単結晶基板の異方性エッチングを利用す
る方法がある。ｐ型で（１００）結晶面方位のＳｉ単結
晶基板２０１上に厚さ０．１μｍのＳｉＯ2 層（図示せ
ず）をドライ酸化法によって形成し、さらにレジスト
（図示せず）をスピンコート法により塗布する。次にス
テッパを用いて、例えば１μｍ角の正方形の開口部が得
られるように、露光・現像などのパターニングを行なっ
た後、ＮＨ4Ｆ・ＨＦ混合溶液によりＳｉＯ2 層のエッ
チングを行なう。レジストを除去した後３０ｗｔ％のＫ
ＯＨ水溶液を用いて異方性エッチングを行ない、深さ
０．７１μｍの逆ピラミッド状の凹部２０２をＳｉ基板
２０１上に形成する。
びゲート電極を含む冷陰極の製造工程を図２によって説
明する。まず図２（ａ）に示すように、直径約１０ｃｍ
の単結晶基板の片側表面に底部を尖らせた凹部を形成す
る。このような凹部を形成する方法としては、以下に述
べるようなＳｉ単結晶基板の異方性エッチングを利用す
る方法がある。ｐ型で（１００）結晶面方位のＳｉ単結
晶基板２０１上に厚さ０．１μｍのＳｉＯ2 層（図示せ
ず）をドライ酸化法によって形成し、さらにレジスト
（図示せず）をスピンコート法により塗布する。次にス
テッパを用いて、例えば１μｍ角の正方形の開口部が得
られるように、露光・現像などのパターニングを行なっ
た後、ＮＨ4Ｆ・ＨＦ混合溶液によりＳｉＯ2 層のエッ
チングを行なう。レジストを除去した後３０ｗｔ％のＫ
ＯＨ水溶液を用いて異方性エッチングを行ない、深さ
０．７１μｍの逆ピラミッド状の凹部２０２をＳｉ基板
２０１上に形成する。
【００１８】次にＳｉＯ2 層を除去した後、図２（ｂ）
に示すように、Ｓｉ基板２０１上に凹部２０２内を含め
てＳｉＯ2 層２０３を形成する。この実施例では厚さ
０．３μｍとなるようにウェット酸化法によって形成し
た。
に示すように、Ｓｉ基板２０１上に凹部２０２内を含め
てＳｉＯ2 層２０３を形成する。この実施例では厚さ
０．３μｍとなるようにウェット酸化法によって形成し
た。
【００１９】次いで図２（ｃ）に示すように、エミッタ
材料層２０４として例えばタングステンやモリブデンを
凹部２０２が充填されるように形成する。この実施例で
はスパッタリング法によりタングステンを厚さ２μｍと
なるように形成した。凹部２０２に充填された部分がエ
ミッタ１０３となる。
材料層２０４として例えばタングステンやモリブデンを
凹部２０２が充填されるように形成する。この実施例で
はスパッタリング法によりタングステンを厚さ２μｍと
なるように形成した。凹部２０２に充填された部分がエ
ミッタ１０３となる。
【００２０】なおエミッタ材料の材質によっては、さら
にＩＴＯなどの導電層を形成しても良い。続いて図２
（ｄ）に示すように、基板１０２となるガラス基板を静
電接着法によって接着する。これは次のようにして行な
った。背面に厚さ０．３μｍのＡｌ層をコートした厚さ
１ｍｍのパイレックスガラス基板を用い、ガラス基板１
０２の側に−、Ｓｉ基板２０１の側に＋の電圧をかけた
状態で、３００℃以上の加熱を行なうことによってガラ
ス基板１０２が接着される。
にＩＴＯなどの導電層を形成しても良い。続いて図２
（ｄ）に示すように、基板１０２となるガラス基板を静
電接着法によって接着する。これは次のようにして行な
った。背面に厚さ０．３μｍのＡｌ層をコートした厚さ
１ｍｍのパイレックスガラス基板を用い、ガラス基板１
０２の側に−、Ｓｉ基板２０１の側に＋の電圧をかけた
状態で、３００℃以上の加熱を行なうことによってガラ
ス基板１０２が接着される。
【００２１】次に図（ｅ）に示すように、ガラス基板１
０２の背面のＡｌ層を除去した後に、エチレンジアミン
・ピロカデコール・ピラジンの混合液でＳｉ基板２０１
のみをエッチングして除去する。
０２の背面のＡｌ層を除去した後に、エチレンジアミン
・ピロカデコール・ピラジンの混合液でＳｉ基板２０１
のみをエッチングして除去する。
【００２２】これに続いて図２（ｆ）に示すように、ゲ
ート電極層１０４として例えばタングステンをＳｉＯ2
層２０３上に形成する。この実施例では厚さ０．９μｍ
となるようにスパッタリング法によって形成した。
ート電極層１０４として例えばタングステンをＳｉＯ2
層２０３上に形成する。この実施例では厚さ０．９μｍ
となるようにスパッタリング法によって形成した。
【００２３】さらに図２（ｇ）に示すように、ゲート電
極層１０４上にフォトレジストを塗布して酸素プラズマ
によるエッチングを行ない、エミッタ１０３の先端部が
０．７μｍほど現われるようにフォトレジスト層２０５
を形成した。
極層１０４上にフォトレジストを塗布して酸素プラズマ
によるエッチングを行ない、エミッタ１０３の先端部が
０．７μｍほど現われるようにフォトレジスト層２０５
を形成した。
【００２４】その後図２（ｈ）に示すように、ＲＩＥ法
によりエミッタ１０３先端部のゲート電極層１０４を除
去する。最後に図２（ｉ）に示すように、フォトレジス
ト層を除去し、次いでＮＨ4 Ｆ・ＨＦ混合溶液を用いて
エミッタ１０３先端部のＳｉＯ2 層２０３を除去する。
これによってエミッタ１０３・ゲート電極１０４を含む
冷陰極が完成する。
によりエミッタ１０３先端部のゲート電極層１０４を除
去する。最後に図２（ｉ）に示すように、フォトレジス
ト層を除去し、次いでＮＨ4 Ｆ・ＨＦ混合溶液を用いて
エミッタ１０３先端部のＳｉＯ2 層２０３を除去する。
これによってエミッタ１０３・ゲート電極１０４を含む
冷陰極が完成する。
【００２５】この冷陰極は、異方性エッチングによって
Ｓｉ基板に設けられた凹部に材料を充填することにより
エミッタを形成する。このため凹部の形状に応じたエミ
ッタを再現性良く得ることができる。そしてこの凹部は
異方性エッチングの形状再現性と、エミッタとなる部分
へのＳｉＯ2 層の凹部内への成長作用により、底部を良
好に尖らせた逆ピラミッド状とすることができるので先
端部が鋭くなり、また高さの均一性に優れたエミッタを
安定して得られる。さらにエミッタ先端部とゲート電極
がＳｉＯ2 層を挟んで形成されているので、エミッター
ゲート間の距離をＳｉＯ2 層の厚さによって精度良く制
御できる。これに加えてエミッタ材料としてタングステ
ン・Ｓｉに限らず仕事関数の低い種々の材料を用いるこ
とができる。このような冷陰極は電子の放出効率やその
均一性が大幅に向上する。さらに強度の強いガラス基板
を用いるため、基板を大きくすることができる。
Ｓｉ基板に設けられた凹部に材料を充填することにより
エミッタを形成する。このため凹部の形状に応じたエミ
ッタを再現性良く得ることができる。そしてこの凹部は
異方性エッチングの形状再現性と、エミッタとなる部分
へのＳｉＯ2 層の凹部内への成長作用により、底部を良
好に尖らせた逆ピラミッド状とすることができるので先
端部が鋭くなり、また高さの均一性に優れたエミッタを
安定して得られる。さらにエミッタ先端部とゲート電極
がＳｉＯ2 層を挟んで形成されているので、エミッター
ゲート間の距離をＳｉＯ2 層の厚さによって精度良く制
御できる。これに加えてエミッタ材料としてタングステ
ン・Ｓｉに限らず仕事関数の低い種々の材料を用いるこ
とができる。このような冷陰極は電子の放出効率やその
均一性が大幅に向上する。さらに強度の強いガラス基板
を用いるため、基板を大きくすることができる。
【００２６】このような冷陰極を用いた図１の微少真空
管にオン電圧２Ｖで３０ｋＡ（電流密度１００Ａ／ｃｍ
2 ）の大電流を流し、１０ｋＨｚの高速スイッチングを
行なわせたところ、アノードの異常な温度上昇や損傷・
破壊もなく、電子の放出特性の変動や劣化などの現象も
見られず、正常な動作をした。
管にオン電圧２Ｖで３０ｋＡ（電流密度１００Ａ／ｃｍ
2 ）の大電流を流し、１０ｋＨｚの高速スイッチングを
行なわせたところ、アノードの異常な温度上昇や損傷・
破壊もなく、電子の放出特性の変動や劣化などの現象も
見られず、正常な動作をした。
【００２７】このように大電流を流しても正常な動作を
するので、この微少真空管は電力用スイッチング素子な
どに用いることが可能となる。 （実施例２）図３に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。図中の番号は実施例１と同じ部分には同じ
番号を付けてある。以下の実施例でも同様とした。
するので、この微少真空管は電力用スイッチング素子な
どに用いることが可能となる。 （実施例２）図３に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。図中の番号は実施例１と同じ部分には同じ
番号を付けてある。以下の実施例でも同様とした。
【００２８】この実施例が実施例１と異なる点は、放熱
フィン１０８にヒートパイプ１１３を設けてある点であ
る。ヒートパイプ１１３を設けることによって熱がさら
に逃げやすくなり冷却による効果がいっそう高まる。 （実施例３）図４に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
フィン１０８にヒートパイプ１１３を設けてある点であ
る。ヒートパイプ１１３を設けることによって熱がさら
に逃げやすくなり冷却による効果がいっそう高まる。 （実施例３）図４に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
【００２９】この実施例が実施例１と異なる点は、ブロ
ック１０７内に沸騰プール１１４が設けられ、さらに放
熱フィン１０８に中空パイプ１１５が設けられている点
である。沸騰プール１１４内の水がアノード１０６にお
いて発生する熱によって加熱されて水蒸気となる。この
とき気化熱によってアノード１０６が冷却される。水蒸
気は中空パイプ１１５内を上昇して冷却され再び水とな
って沸騰プール１１４に戻る。
ック１０７内に沸騰プール１１４が設けられ、さらに放
熱フィン１０８に中空パイプ１１５が設けられている点
である。沸騰プール１１４内の水がアノード１０６にお
いて発生する熱によって加熱されて水蒸気となる。この
とき気化熱によってアノード１０６が冷却される。水蒸
気は中空パイプ１１５内を上昇して冷却され再び水とな
って沸騰プール１１４に戻る。
【００３０】この実施例でも熱がさらに逃げやすくな
る。なお沸騰プールではなく外部からパイプによって水
を供給し続けることにより冷却することも可能である。 （実施例４）図５に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
る。なお沸騰プールではなく外部からパイプによって水
を供給し続けることにより冷却することも可能である。 （実施例４）図５に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
【００３１】この実施例が実施例１と異なる点は、放熱
フィンがなく、ブロック１０１の斜線で囲った部分に水
が流れるようになっている点である。すなわちこれが第
２の冷却手段となる。
フィンがなく、ブロック１０１の斜線で囲った部分に水
が流れるようになっている点である。すなわちこれが第
２の冷却手段となる。
【００３２】これにより実施例３でアノードが冷却され
るのと同様に、エミッタ１０３・ゲート電極１０４を冷
却することができる。 （実施例５）図６に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
るのと同様に、エミッタ１０３・ゲート電極１０４を冷
却することができる。 （実施例５）図６に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
【００３３】この実施例が実施例１と異なる点は、外囲
器１１０の外部に水を流すパイプ１１６を螺旋状に巻き
付けて、水を流し続けて冷却を行なう点である。パイプ
１１６を設けていることによってエミッタ１０３・ゲー
ト電極１０４・アノード１０６が冷却されるため、放熱
フィンだけを設けている場合よりも冷却の効果が大きく
なる。 （実施例６）図７に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
器１１０の外部に水を流すパイプ１１６を螺旋状に巻き
付けて、水を流し続けて冷却を行なう点である。パイプ
１１６を設けていることによってエミッタ１０３・ゲー
ト電極１０４・アノード１０６が冷却されるため、放熱
フィンだけを設けている場合よりも冷却の効果が大きく
なる。 （実施例６）図７に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
【００３４】この実施例が実施例１と異なる点は、ゲー
ト端子１０５の厚さをより厚くしてある点である。厚さ
を厚くすることでゲート電極の熱がより逃げやすくな
る。 （実施例７）図８に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
ト端子１０５の厚さをより厚くしてある点である。厚さ
を厚くすることでゲート電極の熱がより逃げやすくな
る。 （実施例７）図８に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
【００３５】この実施例が実施例１と異なる点は、エミ
ッタ１０３・ゲート電極１０４とアノード１０６との間
に遮蔽板１１７が設けられている点である。遮蔽板１１
７はアノード１０６から輻射される熱がエミッタ１０３
・ゲート電極１０４に到達するのをある程度防ぐ役割を
果たす。
ッタ１０３・ゲート電極１０４とアノード１０６との間
に遮蔽板１１７が設けられている点である。遮蔽板１１
７はアノード１０６から輻射される熱がエミッタ１０３
・ゲート電極１０４に到達するのをある程度防ぐ役割を
果たす。
【００３６】以上の実施例の他にも、微少真空管全体を
冷却パッケージに入れて冷却を行なう方法などを用いて
も良い。また以上の実施例では冷陰極を転写モールド法
によって形成した例を示したが、回転斜め蒸着法や、Ｓ
ｉの異方性エッチングなどを用いて形成することもでき
る。
冷却パッケージに入れて冷却を行なう方法などを用いて
も良い。また以上の実施例では冷陰極を転写モールド法
によって形成した例を示したが、回転斜め蒸着法や、Ｓ
ｉの異方性エッチングなどを用いて形成することもでき
る。
【００３７】また以上の実施例は組み合わせることも可
能であり、組み合わせることによって本発明の効果はさ
らに高まる。上述したような微少真空管は電力用スイッ
チング素子などに用いることの他にも、例えば表示装置
などに用いることも可能である。
能であり、組み合わせることによって本発明の効果はさ
らに高まる。上述したような微少真空管は電力用スイッ
チング素子などに用いることの他にも、例えば表示装置
などに用いることも可能である。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
力用スイッチング素子などに用いることができる、電流
密度が大きくても熱の発生を抑制できる全く新規な微少
真空管を提供することができる。
力用スイッチング素子などに用いることができる、電流
密度が大きくても熱の発生を抑制できる全く新規な微少
真空管を提供することができる。
【図１】 本発明の実施例１に係る微少真空管の斜視断
面図。
面図。
【図２】 本発明の実施例１に係る冷陰極の製造工程断
面図。
面図。
【図３】 本発明の実施例２に係る微少真空管の斜視断
面図。
面図。
【図４】 本発明の実施例４に係る微少真空管の斜視断
面図。
面図。
【図５】 本発明の実施例４に係る微少真空管の斜視断
面図。
面図。
【図６】 本発明の実施例５に係る微少真空管の斜視断
面図。
面図。
【図７】 本発明の実施例６に係る微少真空管の斜視断
面図。
面図。
【図８】 本発明の実施例７に係る微少真空管の斜視断
面図。
面図。
【図９】 従来の微少真空管の断面図。
１０１、１０７；ブロック １０２；基板 １０３；エミッタ １０４；ゲート電極 １０５；ゲート端子 １０６；アノード １０８；放熱フィン １０９；アノード端子 １１０；外囲器 １１１、１１２；メタルシール １１３；ヒートパイプ １１４；沸騰プール １１５；中空パイプ １１６；パイプ １１７；遮蔽板
Claims (5)
- 【請求項１】 基板と、 この基板上に形成された先端の鋭いエミッタと、 前記基板上で前記エミッタの先端部とは異なる位置に形
成されたゲート電極と、 前記基板と対向する位置に設けられたアノードと、 このアノードを冷却するための第１の冷却手段とを備え
た微少真空管。 - 【請求項２】 基板と、 この基板上に形成された先端の鋭いエミッタと、 前記基板上で前記エミッタの先端部とは異なる位置に形
成されたゲート電極と、 前記基板と対向する位置に設けられたアノードと、 前記エミッタおよび前記ゲート電極を冷却するための第
２の冷却手段とを備えた微少真空管。 - 【請求項３】 前記第２の冷却手段を備えた請求項１記
載の微少真空管。 - 【請求項４】 前記第１の冷却手段に放熱フィンを用い
た請求項１または３記載の微少真空管。 - 【請求項５】 前記エミッタが四角錘状である請求項
１、２、３または４記載の微少真空管。
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|---|---|---|---|
| JP22277494A JP3403827B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 微少真空管 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP22277494A JP3403827B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 微少真空管 |
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Family
ID=16787684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22277494A Expired - Fee Related JP3403827B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 微少真空管 |
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| JP3730476B2 (ja) * | 2000-03-31 | 2006-01-05 | 株式会社東芝 | 電界放出型冷陰極及びその製造方法 |
| US6297592B1 (en) | 2000-08-04 | 2001-10-02 | Lucent Technologies Inc. | Microwave vacuum tube device employing grid-modulated cold cathode source having nanotube emitters |
| JP3737696B2 (ja) * | 2000-11-17 | 2006-01-18 | 株式会社東芝 | 横型の電界放出型冷陰極装置の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE341565C (de) * | 1918-09-06 | 1921-10-04 | Heinrich Hoerig Dr | Anode fuer Senderroehren der drahtlosen Telegraphie |
| DE764362C (de) * | 1940-10-24 | 1954-08-23 | Telefunken Gmbh | Kohle- oder Graphit-Anode fuer Elektronenroehren |
| US2962619A (en) * | 1959-03-05 | 1960-11-29 | Rca Corp | Anode top-cap assembly for electron discharge devices |
| US3351800A (en) * | 1965-01-04 | 1967-11-07 | Gen Electric | Discharge device with compensated anode structure |
| US3497929A (en) * | 1966-05-31 | 1970-03-03 | Stanford Research Inst | Method of making a needle-type electron source |
| IT1009545B (it) * | 1974-01-07 | 1976-12-20 | Getters Spa | Struttura a trappola per intercet tare elettroni e particelle elet tricamente cariche |
| US5217401A (en) * | 1989-07-07 | 1993-06-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing a field-emission type switching device |
| US5012153A (en) * | 1989-12-22 | 1991-04-30 | Atkinson Gary M | Split collector vacuum field effect transistor |
| US5203731A (en) * | 1990-07-18 | 1993-04-20 | International Business Machines Corporation | Process and structure of an integrated vacuum microelectronic device |
| JPH0799666B2 (ja) * | 1990-07-18 | 1995-10-25 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | 集積真空超小型電子素子の製造方法及びその構造 |
| US5150019A (en) * | 1990-10-01 | 1992-09-22 | National Semiconductor Corp. | Integrated circuit electronic grid device and method |
| US5138220A (en) * | 1990-12-05 | 1992-08-11 | Science Applications International Corporation | Field emission cathode of bio-molecular or semiconductor-metal eutectic composite microstructures |
| US5583393A (en) * | 1994-03-24 | 1996-12-10 | Fed Corporation | Selectively shaped field emission electron beam source, and phosphor array for use therewith |
-
1994
- 1994-09-19 JP JP22277494A patent/JP3403827B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-09-11 US US08/526,452 patent/US5977693A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-09-18 DE DE19534576A patent/DE19534576B4/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3403827B2 (ja) | 2003-05-06 |
| DE19534576B4 (de) | 2006-07-13 |
| DE19534576A1 (de) | 1996-03-21 |
| US5977693A (en) | 1999-11-02 |
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