(57)【要約】【課題】すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供する。【解決手段】  カソード基板１０と、カソード基板１０上に配置された電子放出源部１４と、カソード基板１０に対向して配置され、真空引き穴５０を有するアノード基板１２と、アノード基板１２上に、電子放出源部１４に対向して配置される光電変換膜１８と、電子放出源部１４および光電変換膜１８を取り囲み、アノード基板１２とカソード基板１０間に配置された外部支持体２０と、真空引き穴５０を封止する低融点金属層４８と、低融点金属層４８上に配置された加圧受け板４６とを備え、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行い、真空に保持するＦＥＤセンサおよびその製造方法。【選択図】図１
2010048664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード基板と、
前記カソード基板上に配置された電子放出源部と、
前記カソード基板に対向して配置され、真空引き穴を有するアノード基板と、
前記アノード基板上に、前記電子放出源部に対向して配置される光電変換膜と、
前記電子放出源部および前記光電変換膜を取り囲み、前記アノード基板と前記カソード基板間に配置された外部支持体と、
前記真空引き穴を封止する低融点金属層と、
前記低融点金属層上に配置された加圧受け板と
を備え、前記アノード基板と前記カソード基板間を前記真空引き穴を通して、真空チャンバ内で真空引きを行い、真空に保持することを特徴とするＦＥＤセンサ。
【請求項２】
前記低融点金属層は、ＢｉＳｎ、ＩｎＳｎ、ＢｉＩｎＳｎ、Ｉｎのいずれか１種を含むことを特徴とする請求項１に記載のＦＥＤセンサ。
【請求項３】
前記低融点金属層の厚さは、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のＦＥＤセンサ。
【請求項４】
前記加圧受け板の大きさは、２ｃｍ角以内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＦＥＤセンサ。
【請求項５】
アノード基板、カソード基板、外部支持体を組立てて容器を作製した後、前記アノード基板若しくは前記カソード基板のうち、一方に真空引き穴をあける工程と、
前記真空引き穴の部分に低融点金属層を配置する工程と、
前記低融点金属層上に加圧受け板を配置する工程と、
前記真空引き穴を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、
前記真空チャンバ内でヒーターを前記加圧受け板に押し当て前記低融点金属層を溶解しつぶす工程と、
前記ヒーターを前記加圧受け板から離して、前記低融点金属層を冷却、固化させる工程と
を有することを特徴とするＦＥＤセンサの製造方法。
【請求項６】
前記ヒーターは、前記低融点金属層および前記加圧受け板よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載のＦＥＤセンサの製造方法。
【請求項７】
前記ヒーターを前記加圧受け板に押し当て前記低融点金属層を溶解しつぶす工程において、前記ヒーターの温度は、１５０℃以上２５０℃以下であることを特徴とする請求項５または６に記載のＦＥＤセンサの製造方法。
【請求項８】
前記ヒーターを前記加圧受け板に押し当て前記低融点金属層を溶解しつぶす工程において、加圧後の前記低融点金属層の厚さは、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のＦＥＤセンサの製造方法。
【請求項９】
前記加圧受け板および前記ヒーターの大きさは、２ｃｍ角以内であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のＦＥＤセンサの製造方法。
【請求項１０】
前記低融点金属層は、ＢｉＳｎ、ＩｎＳｎ、ＢｉＩｎＳｎ、Ｉｎのいずれか１種を含むことを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項に記載のＦＥＤセンサの製造方法。
【請求項１１】
前記アノード基板と前記カソード基板間にゲッタリング金属層を配置し、誘導加熱によって前記ゲッタリング金属層を溶解させることによって、ゲッタリングを行う工程を有することを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載のＦＥＤセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＥＤセンサおよびその製造方法に関し、特に、大型ＦＥＤセンサの真空封止に適用可能な技術を有するＦＥＤセンサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の真空外囲器（真空セル）の封止方法において、チップ管による真空封止方法ではバーナーによりガラスを溶かすため危険性が大きく、またガラス工作のための特別な技術が必要である。
【０００３】
従来、フィールドエミッションディスプレイ装置において、真空セルを作成する場合、下記の２つの方法が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
第１の方法は、ガラスフリットによる封着方法であり、対向する２枚の基板間の外周部にガラスフリットを塗布し、高温加熱することにより、ガラスフリットを融解させ、冷却し封着する方法である。耐熱性が高い材料に用いられる。
【０００５】
第２の方法は、インジウム（Ｉｎ）による封着方法であり、対向する２枚の基板間の外周部にＩｎを塗布し、高加圧することにより、Ｉｎを封着する方法である。耐熱性が低い材料に用いられる。
【０００６】
従来のフィールドエミッションデバイス（ＦＥＤ：Field Emission Device）をセンサに適用するＦＥＤセンサにおいて、ガラスフリット封着によるＦＥＤセンサは、例えば、カソード基板の外周部にガラスフリットをスクリーン印刷などで形成し、アノード基板とカソード基板を対向させて配置し、高温加熱することにより、ガラスフリットを融解させ、冷却しアノード基板とカソード基板間を真空封着することによって形成される。
【０００７】
ガラスフリットを用いた封止方法では、真空セル全体に高温がかかるため、アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）などの低耐熱膜を光電変換膜に使用するＦＥＤセンサにおいては、使用することができない。
【０００８】
従来のＦＥＤセンサにおいて、低融点金属封着によるＦＥＤセンサは、例えば、カソード基板の外周部に低融点金属層を塗布などで形成し、アノード基板とカソード基板を対向させて配置し、高加圧することにより、アノード基板とカソード基板間に低融点金属層を真空封着することによって形成される。
【０００９】
真空セルを作製するには、低融点金属層を用いることがリークなどの点から非常に有効であるが、小型の真空セルの作製技術を大型の真空セルに応用すると、次のような問題点がある。
【００１０】
加圧封着の場合は、低融点金属層の削り出しによって清浄面を均一に出すことは、非常に困難である。
【００１１】
従来の真空セルの封止方法において真空中での固体インジウム（Ｉｎ）の加圧封止では、大きな圧力を、広範囲に均等に加圧できる大がかりな装置が必要となる。また、大きな圧力の加圧により、真空セルのガラス基板が破損するおそれがある。
【００１２】
溶解封着を行う場合は、従来のように枠をカソード基板上にのみ付けた状態では、アラインメントに時間を要するため、低耐熱性の光電変換膜を使用することができない。また、ただ溶解しただけでは封着せず、加圧し低融点金属層を引き延ばし、広げる必要がある。しかしながら、低融点金属層を均一に引き延ばし、広げることが難しい。
【００１３】
液体Ｉｎやハンダを使用する場合には、ハンダ密着層などが必要であり、このハンダ密着層がないと外部支持体をアノード基板およびカソード基板に付着することが難しい。また、加熱、加圧のみでは、液体Ｉｎやハンダを均一に、外部支持体とアノード基板およびカソード基板に付着することが難しい。
【００１４】
さらに、有機系接着剤を使用して、外部支持体をアノード基板およびカソード基板に付着する場合には、ガスの発生が多く、内部の真空度が悪くなり、また、アノード基板下面と外部支持体の上面の接着は難しい。
【特許文献１】特開平９−１７１７６８号公報（第１図および第３図、第８−１１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、従来のチップ管方式に比べて、すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のＦＥＤセンサおよびその製造方法においては、真空セルの一部に真空引き用の穴を開け、真空チャンバ内で真空引きを行い、穴部分に配置したＩｎを溶解、加圧、冷却固化することにより、真空セルの内部を真空にする点に特徴を有する。
【００１７】
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、カソード基板と、前記カソード基板上に配置された電子放出源部と、前記カソード基板に対向して配置され、真空引き穴を有するアノード基板と、前記アノード基板上に、前記電子放出源部に対向して配置される光電変換膜と、前記電子放出源部および前記光電変換膜を取り囲み、前記アノード基板と前記カソード基板間に配置された外部支持体と、前記真空引き穴を封止する低融点金属層と、前記低融点金属層上に配置された加圧受け板とを備え、前記アノード基板と前記カソード基板間を前記真空引き穴を通して、真空チャンバ内で真空引きを行い、真空に保持するＦＥＤセンサが提供される。
【００１８】
本発明の他の態様によれば、カソード基板と、前記カソード基板上に配置された電子放出源部と、前記電子放出源部を取り囲み前記カソード基板上の外周部に配置された第１凹型枠と、前記第１凹型枠の凹部上に配置された第１低融点金属層と、前記カソード基板に対向して配置され、真空引き穴を有するアノード基板と、前記アノード基板上に、前記電子放出源部に対向して配置される光電変換膜と、前記光電変換膜を取り囲み前記アノード基板の外周部に配置された第２凹型枠と、前記真空引き穴を充填する第２低融点金属層と、前記第２低融点金属層上に配置された加圧受け板とを備え、前記第１凹型枠と前記第２凹型枠を前記第１低融点金属層を介してかみ合わせ、かつ、前記アノード基板と前記カソード基板間を前記真空引き穴を通して、真空チャンバ内で真空引きを行い、真空に保持するＦＥＤセンサが提供される。
【００１９】
本発明の他の態様によれば、カソード基板と、前記カソード基板上に配置された電子放出源部と、前記電子放出源部を取り囲み前記カソード基板上の外周部に配置された外部支持体と、前記カソード基板に対向して配置され、真空引き穴を有し、外径が前記外部支持体の外径と略等しいアノード基板と、前記アノード基板上に、前記電子放出源部に対向して配置される光電変換膜と、前記アノード基板と前記外部支持体の側面に配置されるハンダと、前記真空引き穴を充填する第２低融点金属層と、前記第２低融点金属層上に配置された加圧受け板とを備え、前記アノード基板と前記外部支持体の側面にハンダ付けを行うと共に、前記アノード基板と前記カソード基板間を前記真空引き穴を通して、真空チャンバ内で真空引きを行い、真空に保持するＦＥＤセンサが提供される。
【００２０】
本発明の他の態様によれば、カソード基板と、前記カソード基板上に配置された電子放出源部と、前記電子放出源部を取り囲み前記カソード基板上の外周部に配置された外部支持体と、前記カソード基板に対向して配置され、真空引き穴を有し、外径が前記外部支持体の外径よりも小さいアノード基板と、前記アノード基板上に、前記電子放出源部に対向して配置される光電変換膜と、前記アノード基板の外周部に配置される第１ハンダと、前記アノード基板の側壁および前記外部支持体上に配置される第２ハンダと、前記第１ハンダと前記第２ハンダ間に配置される第３ハンダと、前記真空引き穴を充填する低融点金属層と、前記第２低融点金属層上に配置された加圧受け板とを備え、前記第３ハンダを介して前記第１ハンダと前記第２ハンダ間にハンダ付けを行うと共に、前記アノード基板と前記カソード基板間を前記真空引き穴を通して、真空チャンバ内で真空引きを行い、真空に保持するＦＥＤセンサが提供される。
【００２１】
本発明の他の態様によれば、アノード基板、カソード基板、スぺーサを組立てて容器を作製した後、前記アノード基板若しくは前記カソード基板のうち、一方に真空引き穴をあける工程と、前記真空引き穴の部分に低融点金属層を配置する工程と、前記低融点金属層上に加圧受け板を配置する工程と、前記真空引き穴を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、前記真空チャンバ内でヒーターを前記加圧受け板に押し当て前記低融点金属層を溶解しつぶす工程と、前記ヒーターを前記加圧受け板から離して、前記低融点金属層を冷却、固化させる工程とを有するＦＥＤセンサの製造方法が提供される。
【００２２】
本発明の他の態様によれば、アノード基板若しくはカソード基板のうち、一方に真空引き穴をあける工程と、前記アノード基板、前記カソード基板、スぺーサを組立てて容器を作製する工程と、前記真空引き穴の部分に低融点金属層を配置する工程と、前記低融点金属層上に加圧受け板を配置する工程と、前記真空引き穴を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、前記真空チャンバ内でヒーターを前記加圧受け板に押し当て前記低融点金属層を溶解しつぶす工程と、前記ヒーターを前記加圧受け板から離して、前記低融点金属層を冷却、固化させる工程とを有するＦＥＤセンサの製造方法が提供される。
【００２３】
本発明の他の態様によれば、カソード基板上に電子放出源部を形成する工程と、前記電子放出源部を取り囲み前記カソード基板上の外周部に第１凹型枠を形成する工程と、前記第１凹型枠の凹部上に第１低融点金属層を形成する工程と、アノード基板の外周部に第２凹型枠を形成する工程と、前記アノード基板上に前記電子放出源部に対向して光電変換膜を形成する工程と、前記アノード基板と前記カソード基板を対向させ、加熱して前記第１低融点金属層を融解する工程と、前記アノード基板と前記カソード基板間を加圧する工程と、前記アノード基板若しくは前記カソード基板のうち、一方に真空引き穴をあける工程と、前記真空引き穴の部分に低融点金属層を配置する工程と、前記低融点金属層上に加圧受け板を配置する工程と、前記真空引き穴を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、前記真空チャンバ内でヒーターを前記加圧受け板に押し当て前記低融点金属層を溶解しつぶす工程と、前記ヒーターを前記加圧受け板から離して、前記低融点金属層を冷却、固化させる工程とを有するＦＥＤセンサの製造方法が提供される。
【００２４】
本発明の他の態様によれば、カソード基板上に電子放出源部を形成する工程と、前記電子放出源部を取り囲み前記カソード基板上の外周部に外部支持体を形成する工程と、前記カソード基板に対向し、外径が前記外部支持体の外径と略等しいアノード基板を準備する工程と、前記アノード基板上に前記電子放出源部に対向して光電変換膜を形成する工程と、前記アノード基板と前記外部支持体の側面にハンダ付けを行う工程と、前記アノード基板若しくは前記カソード基板のうち、一方に真空引き穴をあける工程と、前記真空引き穴の部分に低融点金属層を配置する工程と、前記低融点金属層上に加圧受け板を配置する工程と、前記真空引き穴を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、前記真空チャンバ内でヒーターを前記加圧受け板に押し当て前記低融点金属層を溶解しつぶす工程と、前記ヒーターを前記加圧受け板から離して、前記低融点金属層を冷却、固化させる工程とを有するＦＥＤセンサの製造方法が提供される。
【００２５】
本発明の他の態様によれば、カソード基板上に電子放出源部を形成する工程と、前記電子放出源部を取り囲み前記カソード基板上の外周部に外部支持体を形成する工程と、前記カソード基板に対向し、外径が前記外部支持体の外径よりも小さいアノード基板を準備する工程と、前記アノード基板上に前記電子放出源部に対向して光電変換膜を形成する工程と、前記アノード基板の外周部に第１ハンダをハンダ付けする工程と、前記アノード基板の側壁および前記外部支持体上に第２ハンダをハンダ付けする工程と、前記第１ハンダと前記第２ハンダ間に第３ハンダをハンダ付けする工程と、前記アノード基板若しくは前記カソード基板のうち、一方に真空引き穴をあける工程と、前記真空引き穴の部分に低融点金属層を配置する工程と、前記低融点金属層上に加圧受け板を配置する工程と、前記真空引き穴を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、前記真空チャンバ内でヒーターを前記加圧受け板に押し当て前記低融点金属層を溶解しつぶす工程と、前記ヒーターを前記加圧受け板から離して、前記低融点金属層を冷却、固化させる工程とを有するＦＥＤセンサの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、従来のチップ管方式に比べて、すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【００２７】
本発明のＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、封着する部分はどのような大型セルでも、ごく小さな一部分であるため、大がかりな装置は必要としてない。
【００２８】
また、本発明のＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、加熱部分は一部分であるため、光電変換膜を構成する、例えば、ａ−Ｓｅ膜を実質的に加熱することなく、真空セルを封止することができる。
【００２９】
また、本発明のＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、加圧部分は一部分であり、かつＩｎは溶解状態で行うので、真空セルを破損するおそれはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下において、同じブロックまたは要素には同じ符号を付して説明の重複を避け、説明を簡略にする。図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００３１】
以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００３２】
[第１の実施の形態]
本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサは、図１（ｃ）に示すように、カソード基板１０と、カソード基板１０上に配置された電子放出源部（図示省略）と、カソード基板１０に対向して配置され、真空引き穴５０を有するアノード基板１２と、アノード基板上に、電子放出源部に対向して配置される光電変換膜（図示省略）と、電子放出源部および前記光電変換膜を取り囲み、アノード基板１２とカソード基板１０間に配置された外部支持体２０と、真空引き穴５０を封止する低融点金属層４８と、低融点金属層４８上に配置された加圧受け板４６とを備える。アノード基板１２とカソード基板１０間を真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行い、ＦＥＤセンサの内部真空領域２４が保持される。
【００３３】
電子放出源部は、後に詳述するように、カーボンナノファイバ、グラファイトナノファイバ、スピント型、ＢＳＤ型、ＳＥＤ型、ＭＩＭ型のいずれかを備えていてもよい。
【００３４】
光電変換膜は、後に詳述するように、ａ−Ｓｅ，ａ−Ｓｉ，ＣｄＴｅ，ＣｄＺｎＴｅ，ＣｄＳｅ，ＨｇＩ2，ＰｂＩ2，ＰｂＯ，ＴｌＢｒ，カルコゲナイド，カルコパイライトのいずれか１種で構成されていてもよい。
【００３５】
加圧受け板４６は、例えばコバール板で形成され、大きさは、例えば、約２ｃｍ角以内程度、厚さは、例えば、約０．１ｍｍ程度である。
【００３６】
低融点金属層４８は、例えば、ＢｉＳｎ、ＩｎＳｎ、ＢｉＩｎＳｎ、Ｉｎのいずれかで構成され、大きさは、約３ｍｍ角以内程度、厚さは、例えば、約５ｍｍ程度である。加圧後の厚さは、例えば、約０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
【００３７】
真空チャンバ内の真空度は、例えば、約１×１０-3（Ｐａ）程度である。
【００３８】
ヒーター４４の温度は、例えば、約２３０〜２５０℃程度である。
【００３９】
真空引き穴５０の直径は、例えば、約１ｍｍ程度である。
【００４０】
アノード基板１２とカソード基板１０間の内部真空領域２４内のカソード基板１０上には、ゲッタリング金属層５４を配置して、電磁誘導加熱によってゲッタリング金属層５４を溶融して、最終的に内部真空領域２４内の真空度を保持させている。
【００４１】
Ｈｅリークテスタによりリークがないことを確認しており、ゲッタリング金属層５４の昇華実験により、内部真空領域２４の内部が真空となっていることを確認している。
【００４２】
（製造方法）
本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の一工程を説明する模式的断面構造は、図１に示すように表され、図１（ａ）は、真空引き穴５０に低融点金属層４８および加圧受け板４６を配置する工程図、図１（ｂ）は、ヒーター４４によって、低融点金属層４８および加圧受け板４６を加圧する工程図、図１（ｃ）は、ヒーター４４を、加圧受け板４６から引き離し、低融点金属層４８を冷却する工程図を示す。
【００４３】
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法には、真空引き穴５０をあける工程を真空セルの組み立て後に行う第１の方法と、真空引き穴５０をあける工程後に真空セルを組み立てる第２の方法がある。なお、真空引き穴５０は、図１の例では、アノード基板１２に開口される例が示されているが、カソード基板１０側に開口しても良いことは明らかである。
【００４４】
―製造方法１―
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの第１の製造方法は、アノード基板１２、カソード基板１０、外部支持体２０を組立てて容器を作製した後、アノード基板１２若しくはカソード基板１０のうち、一方に真空引き穴５０をあける工程と、真空引き穴５０の部分に低融点金属層４８を配置する工程と、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程と、真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、真空チャンバ内でヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程と、ヒーター４４を加圧受け板４６から離して、低融点金属層４８を冷却、固化させる工程とを有する。
【００４５】
―製造方法２―
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの第２の製造方法は、アノード基板１２若しくはカソード基板１０のうち、一方に真空引き穴５０をあける工程と、アノード基板１２、カソード基板１０、外部支持体２０を組立てて容器を作製する工程と、真空引き穴５０の部分に低融点金属層４８を配置する工程と、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程と、真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、真空チャンバ内でヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程と、ヒーター４４を加圧受け板４６から離して、低融点金属層４８を冷却、固化させる工程とを有する。
【００４６】
ヒーター４４は、低融点金属層４８および加圧受け板４６よりも大きいサイズを有している方が、熱伝導の効率を高め、加熱時間を短縮できる点で有効である。
【００４７】
ヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程において、ヒーター４４の温度は、例えば、約１５０℃以上２５０℃以下程度である。
【００４８】
ヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程において、加圧後の低融点金属層４８の厚さは、例えば、約０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
【００４９】
アノード基板１２とカソード基板１０間にゲッタリング金属層５４を配置し、誘導加熱によってゲッタリング金属層５４を溶解させることによって、ゲッタリングを行う工程を有していても良い。
【００５０】
（変形例）
第１の実施の形態の変形例に係るＦＥＤセンサの製造方法の一工程を説明する模式的断面構造、図２に示すように表され、図２（ａ）は、真空引き穴５０の端部に低融点金属層４８を配置し、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程図、図２（ｂ）は、ヒーター４４によって、低融点金属層４８および加圧受け板４６を加圧する工程図、図２（ｃ）ヒーター４４を、加圧受け板４６から引き離し、低融点金属層４８を冷却する工程図を示す。
【００５１】
第１の実施の形態の変形例に係るＦＥＤセンサの製造方法においては、内部を真空にしやすくするために、はじめに低融点金属層４８を真空引き穴５０の上に配置せず、真空引き穴５０の横に配置している。低融点金属層４８を加圧して広がった後、真空引き穴５０をふさいでいれば封止は可能だからである。第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサと同様に、Ｈｅリークテスタによりリークがないことを確認しており、ゲッタリング金属層５４の昇華実験により、内部真空領域２４の内部が真空となっていることを確認している。
【００５２】
各工程および最終構造は、実質的に第１の実施の形態と同様であるため、重複説明は省略する。
【００５３】
（真空引き穴５０の配置位置）
図３（ａ）は、第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の一工程を説明する模式的平面パターン構成図であって、真空引き穴５０を光電変換膜１８の外側に形成した図、
図３（ｂ）は、真空引き穴５０を光電変換膜１８の端部に形成した図を示す。
【００５４】
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法においては、ヒーター４４の加熱工程によって、光電変換膜１８の変性を起こさない程度の加熱温度、および加熱時間が望ましい。このため、図３（ａ）に示すように、真空引き穴５０を光電変換膜１８の外側に形成することがよい。また、図３（ｂ）に示すように、真空引き穴５０を光電変換膜１８の端部に形成する場合には、光電変換膜１８の変性を起こさない程度の加熱温度、および加熱時間が望ましい。
【００５５】
（実験結果）
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の一工程によって形成したテストサンプルであって、低融点金属層４８としてＩｎを使用し、溶解したＩｎでダミーガラスにあけた真空引き穴５０を埋めた状態を示す写真は、図４に示すように表される。また、図４において、溶解したＩｎでダミーガラスにあけた真空引き穴５０を埋めた状態を示す写真のきれいな部分の顕微鏡写真は、図５に示すように表される。また、図４において、溶解したＩｎでダミーガラスにあけた真空引き穴５０を埋めた状態を示す写真の汚れた部分の顕微鏡写真は、図６に示すように表される。
【００５６】
図４に示すテストサンプルにおいて、銀色に丸く広がっている領域がＩｎを示し、丸く広がっている領域の外の銀色の四角形部分がステンレス板を示す。図４において、銀色に丸く広がっている領域の略中央部に少し汚れた部分（非清浄面）があり、その周囲にきれいな銀色の部分（清浄面）ができていることがわかる。また、溶解した状態で押しつぶしているため、均等に広がらず、形が乱れている。
【００５７】
―清浄面―
図４内のきれいな銀色の部分（清浄面）の顕微鏡写真によれば、図５に示すように、多少粒粒のごみが付着しているが、全体的にはきれいに平坦な表面が形成されている。目視でもきれいな鏡面をしていることを確認している。このきれいな面が真空引き穴５０の周囲全体を覆っていることが、真空を保持する上で望ましい。
【００５８】
―非清浄面―
図４内の銀色に丸く広がっている領域の略中央部の少し汚れた部分（非清浄面）の顕微鏡写真によれば、図６に示すように、全体的に汚れが観察される。目視でも少し曇った感じに見えることを確認している。この汚れた部分が外側とつながらないことが、真空を保持する上で望ましい。
【００５９】
（ＦＥＤセンサの動作原理）
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサは、図７に示すように、アノード基板１２側から照射された光（ｈν）によって光電変換膜１８中において発生される電子―正孔対の内、過剰正孔を電子放出源部１４から注入される電子によって再結合電流として検出する動作を行っている。
【００６０】
電子放出源部１４は、カーボンナノファイバ、グラファイトナノファイバのいずれかを備えている。具体的には、電子放出源部１４は、複数のストライプ状に形成されたカソード電極と、複数のストライプ状に形成されたゲート電極の交差部に形成された複数の開口部内に配置されたカーボンナノファイバ電子源或いはグラファイトナノファイバ電子源によって形成される。その他の電子放出源部１４の構成としては、スピント型電子源、ＢＳＤ（Ballistic electron Surface-emitting Device）型電子源、ＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）型電子源、ＳＣＥ（Surface Conduction Emitter）型電子源、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）型電子源を適用することができる。
【００６１】
また、光電変換膜１８としては、例えば、ａ−Ｓｅ，ａ−Ｓｉ，ＣｄＴｅ，ＣｄＺｎＴｅ，ＣｄＳｅ，ＨｇＩ2，ＰｂＩ2，ＰｂＯ，ＴｌＢｒ，カルコゲナイド、カルコパイライトのいずれかを適用することができる。
【００６２】
光電変換膜１８としては、例えば、カルコパイライト構造をもつ化合物半導体薄膜として、ＣＩＧＳ薄膜（Ｃｕ（ＩｎX,Ｇａ1-X）Ｓｅ2(０≦X≦１)）を用いることもできる。また、ＣＩＧＳ薄膜としては、Ｃｕ（ＩｎX,Ｇａ1-X）(ＳｅY, Ｓ1-Y) (０≦X≦１,０≦Y≦１)という組成のものも知られており、このような組成をもつＣＩＧＳ薄膜も利用可能である。
【００６３】
カルコパイライト構造の化合物半導体薄膜としては、この他、ＣｕＡｌＳ2,ＣｕＡｌＳｅ2,ＣｕＡｌＴｅ2,ＣｕＧａＳ2,ＣｕＧａＳｅ2, ＣｕＧａＴｅ2, ＣｕＩｎＳ2, ＣｕＩｎＳｅ2, ＣｕＩｎＴｅ2, ＡｇＡｌＳ2, ＡｇＡｌＳｅ2, ＡｇＡｌＴｅ2, ＡｇＧａＳ2, ＡｇＧａＳｅ2, ＡｇＧａＴｅ2, ＡｇＩｎＳ2, ＡｇＩｎＳｅ2, ＡｇＩｎＴｅ2なども適用可能である。
【００６４】
カソード基板１０およびアノード基板１２は、例えば、ガラス基板によって構成される。他に、石英、シリコン（Ｓｉ）ウェハなどを適用することもできる。また、アノード基板１２は、ＦＥＤセンサによって検出する光・電磁波の波長を十分透過可能な材質の材料基板によって形成される。
【００６５】
なお、図１および図２においては図示を省略しているが、電子放出源部１４と光電変換膜１８の間には、電子放出源部１４から放出される電子を制御するメッシュグリッド１６と、メッシュグリッド１６をカソード基板１０およびアノード基板１２間において支持するためのメッシュ支持体が配置されている。第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいては、大型ＦＥＤセンサにおいて、真空セル内にメッシュグリッド１６とそのメッシュ支持体を設置し、メッシュ支持体をアノード基板１２とカソード基板１０に接触する高さとして、スペーサ兼メッシュ固定部材として使用することもできる。
【００６６】
メッシュ支持体は、例えば、メッシュ上部支持体とメッシュ下部支持体から構成され、メッシュグリッド１６を周辺部において挟む構成を有する。メッシュ支持体は、例えば、ステンレス、Ｃｕ−Ｎｉ合金などによって形成可能である。通常、大型化されたＦＥＤセンサにおいては、大気圧Ｐａによって、アノード基板１２およびカソード基板１０は内側に撓む構造となり易い。ステンレス、Ｃｕ−Ｎｉ合金などによって形成されたメッシュ支持体は、大気圧によって、内側に撓む構造となり易いアノード基板１２およびカソード基板１０をフラットに保持する上で、有効な材料となる。
【００６７】
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの動作原理は、図７を用いて説明することができる。図１〜図２においては図示を省略しているが、光電変換膜１８にはアノード電極１が接続され、アノード電極１には、アノード引き出し電極３が接続されている。アノード引き出し電極３には、アノード端子Ａ（＋）が接続される。電子放出源部１４のカソード電極（図示省略）には、カソード端子Ｋ（−）が接続される。メッシュグリッド１６にはグリッド端子Ｇ（＋）が接続される。カソード基板１０とアノード基板１２間において、メ
ッシュ支持体によって囲まれる内部真空領域２４と、メッシュ支持体と外部支持体２０によって囲まれる外部真空領域とは、真空度は同程度であり、例えば、１０-4Ｔｏｒｒ程度の値を有する真空度を有するように、メッシュ支持体の一部分において開口部を備えていてもよい。
【００６８】
メッシュグリッド１６は、電子放出源部１４から光電変換膜１８に向けて放出される電子電流を制御するためにメッシュ構造を備える。メッシュグリッド１６は、例えば、Ｎｉ，Ｃｕ−Ｎｉなどで形成可能である。
【００６９】
（カーボンナノファイバ電子源）
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの電子放出源部１４は、図８に示すように、カソード基板１０上に配置されたカソード電極５と、カソード電極５上に配置された絶縁膜７と、絶縁膜７上に配置されたゲート電極６と、絶縁膜７中にカソード電極５表面まで形成されたホール１１の底面に形成された触媒微結晶核８と、触媒微結晶核８上に形成されたカーボンナノチューブ２とを備える。なお、カーボンナノチューブ２の代わりに、前述の通り、グラファイトナノファイバ（ＧＮＦ:Graphite Nano Fiber）を形成することもできる。また、グラファイトナノファイバの構造としては単層構造に限ることはなく、多層構造のものも適用可能である。
【００７０】
アノード電極１とカソード電極５間には、アノード電極１を正電位、カソード電極５を負電位とするアノード電源が印加され、アノード電極１とカソード電極５間には電子の加速電圧が与えられている。また、ゲート電極６とカソード電極５間には、ゲート電極６を正電位、カソード電極５を負電位とするゲート電源Ｖgが印加され、ゲート電極６とカソード電極５間には、カーボンナノチューブ２からの電子の引出し電圧が与えられている。ゲート電極６とカソード電極５間に印加されたゲート電源Ｖgによってカーボンナノチューブ２から引き出された（出射された）電子は、アノード電極１とカソード電極５間の加速電圧によって、アノード電極１側の光電変換膜１８に到達する。
【００７１】
ここで、図７に示すように、アノード端子Ａ（＋）とカソード端子Ｋ（−）間に、数ｋＶ〜数１０ｋＶの高電圧が印加された状態で、アノード基板１２を透過して光・電磁波（ｈν）が光電変換膜１８に照射されると、光電変換膜１８中において電子―正孔対が発生される。この電子―正孔対の内、過剰正孔を電子放出源部１４から注入される電子によって再結合電流として検出することができる。この再結合電流は、アノード端子Ａ（＋）を通して外部において検出可能である。特に、アノード端子Ａ（＋）とカソード端子Ｋ（−）間に印加する数ｋＶ〜数１０ｋＶの高電圧によって、電子放出源部１４から放出される電子は加速され、高速度で光電変換膜１８中に注入されるため、光応答特性は極めて高速動作が可能となる。
【００７２】
第１の実施の形態によれば、従来のチップ管方式に比べて、すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【００７３】
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、封着する部分はどのような大型セルでも、ごく小さな一部分であるため、大がかりな装置は必要としてない。
【００７４】
また、第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、加熱部分は一部分であるため、光電変換膜を構成する、例えば、ａ−Ｓｅ膜を実質的に加熱することなく、真空セルを封止することができる。
【００７５】
また、第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、加圧部分は一部分であり、かつＩｎは溶解状態で行うので、真空セルを破損するおそれはない。
【００７６】
[第２の実施の形態]
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造は、図９に示すように、カソード基板１０と、カソード基板１０上に配置された電子放出源部１４と、電子放出源部１４を取り囲みカソード基板１０上の外周部に配置された凹型枠２２と、凹型枠２２の凹部上に配置された低融点金属層２１ａと、カソード基板１０に対向して配置され、真空引き穴５０を有するアノード基板１２と、アノード基板１２上に、電子放出源部１４に対向して配置される光電変換膜１８と、光電変換膜１８を取り囲みアノード基板１２の外周部に配置された凹型枠２０と、真空引き穴５０を充填する低融点金属層４８と、低融点金属層４８上に配置された加圧受け板４６とを備える。凹型枠２２と凹型枠２０を低融点金属層２１ａを介してかみ合わせ、かつ、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行い、真空に保持する。結果として、カソード基板１０とアノード基板１２間には内部真空領域２４が形成された真空セルが形成されている。
【００７７】
凹型枠２２は、カソード基板１０上の外周部に配置されたガラスフリットを介して配置されていてもよい。
【００７８】
凹型枠２０は、アノード基板１２上の外周部に配置されたガラスフリットを介して配置されていてもよい。
【００７９】
凹型枠２２および凹型枠２０は、基本的には、カソード基板１０と同じ材料であり、ガラス基板の場合には、ガラスを適用している。なおステンレス、Ｃｕ−Ｎｉ合金などによっても形成可能である。
【００８０】
低融点金属層２１ａは、ＢｉＳｎ、ＩｎＳｎ、ＢｉＩｎＳｎ、Ｉｎなどを適用することができる。
【００８１】
凹型枠２２の高さは、凹型枠２０の凹部の最大深さよりも低く形成する。
【００８２】
また、凹型枠２２の幅は、凹型枠２０の凹部の幅よりも狭く形成する。このように、凹型枠２２および凹型枠２０のかみ合わせ部分の寸法サイズを設定することによって、加圧時に低融点金属層２１ａの回り込みをスムーズにして、真空封着を安定的に実行することができる。
【００８３】
凹型枠２０の凹部を形成する壁面の高さは、略等しい高さに形成されている。一方、光電変換膜１８に面する内側の高さが、アノード基板１２の外側に面する外側の高さよりも高く形成されていてもよい。この場合には、図９の破線Ｃで模式的に示すように、低融点金属層２１ａが加圧された際の低融点金属層２１ａの逃げ道を形成することが可能となり、低融点金属層２１ａが、電子放出源部１４の内側方向に漏れ出すことを防止することができる。
【００８４】
（製造方法）
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法において、アノード基板１２側の製造工程は、アノード基板１２上にガラスフリット２３を介して凹型枠２０を形成後、アノード基板１２上に光電変換膜１８を形成する工程を有する。
【００８５】
さらに光電変換膜１８を形成したアノード基板１２の裏面側に、光電変換膜１８を冷却するペルチェ素子を形成する工程を有していてもよい。
【００８６】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法において、カソード基板１０側の製造工程は、カソード基板１０上に電子放出源部１４を形成後、カソード基板１０上にガラスフリット２５を介して凹型枠２２を形成し、凹型枠２２の凹部に低融点金属層２１ａを形成する工程を有する。
【００８７】
さらに、カソード基板１０をホットプレート上に配置し加熱しつつ、アノード基板１２を加圧し、急冷し、低融点金属層２１ａを固着させることで、真空セルを封着する工程後、得られた第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造は、図１０に示すように表される。なお、図１０においては、空洞部２６が設けられており、低融点金属層２１ａは、カソード基板１０には接していない例が示されている。
【００８８】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法は、図９〜図１０に示すように、カソード基板１０上に電子放出源部１４を形成する工程と、電子放出源部１４を取り囲みカソード基板１０上の外周部に凹型枠２２を形成する工程と、凹型枠２２の凹部上に低融点金属層２１ａを形成する工程と、アノード基板１２の外周部に凹型枠２０を形成する工程と、アノード基板１２上に電子放出源部１４に対向して光電変換膜１８を形成する工程と、アノード基板１２とカソード基板１０を対向させ、加熱して低融点金属層２１ａを融解する工程と、アノード基板１２とカソード基板１０間を加圧する工程と、アノード基板１２若しくはカソード基板１０のうち、一方に真空引き穴５０をあける工程と、真空引き穴５０の部分に低融点金属層４８を配置する工程と、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程と、真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、真空チャンバ内でヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程と、ヒーター４４を加圧受け板４６から離して、低融点金属層４８を冷却、固化させる工程とを有する。結果として、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空封着することができる。
【００８９】
さらに、光電変換膜１８を形成したアノード基板１２の裏面側に、光電変換膜１８を冷却するペルチェ素子を形成して、光電変換膜１８を冷却する工程を有していてもよい。
【００９０】
また、電子放出源部１４を取り囲みカソード基板１０上の外周部にガラスフリット２５を形成する工程を有し、凹型枠２２は、ガラスフリット２５を介してカソード基板１０上の外周部に形成されていてもよい。
【００９１】
アノード基板１２上の外周部にガラスフリット２３を形成する工程を有し、凹型枠２０は、ガラスフリット２３を介してアノード基板１２上の外周部に形成されていてもよい。
【００９２】
また、第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法としては、第１の実施の形態と同様に、真空セルを形成後にアノード基板１２に対して真空引き穴５０を形成する第１の方法と、また、真空引き穴５０をあける工程後に真空セルを組立てる第２の方法がある。なお、真空引き穴５０は、図１の例では、アノード基板１２に開口される例が示されているが、カソード基板１０側に開口しても良いことは明らかである。
【００９３】
以下、図面を参照して、第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法を説明する。なお、以下の工程において、アノード基板１２側と、カソード基板１０側とは、いずれを先に形成してもよい。
【００９４】
（ａ）カソード基板１０上に電子放出源部１４を形成する。電子放出源部１４としては、例えばＧＮＦを熱化学的気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法により形成する。具体的には、ＧＮＦの核となる触媒、例えば鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）などの触媒微結晶核を表面に配置したガラス、石英、シリコン（Ｓｉ）ウェハなどのカソード基板１０を準備し、このカソード基板１０をサセプタ上に配置する。次いで、ＧＮＦの原料ガスを導入する。原料ガスとしては、例えば一酸化炭素／水素（ＣＯ／Ｈ2）混合ガスが採用可能であるが、他にも、二酸化炭素（ＣＯ2）ガス、メタン（ＣＨ4）ガスなどの炭素（Ｃ）を供給可能なガスが採用可能である。その後、加熱源によってサセプタが加熱される。温度は、例えば約５００℃〜６００℃の範囲であり、例えば約５０℃／分で温度上昇させるように、例えば赤外線ランプによる加熱源の出力を急激に上げ、触媒微結晶核でのＧＮＦ析出を促す。上記条件によって、ＧＮＦ成長が早くなるため、ＧＮＦは、直線状に成長し易くなる。
【００９５】
（ｂ）次に、カソード基板１０の外周部上にガラスフリット２５を形成する。ガラスフリット２５は、例えばスクリーン印刷によって形成することができる。ガラスフリット２５焼成条件は、例えば大気中において約４５０℃程度、真空中における仮焼成温度は、約５３０℃程度である。
【００９６】
（ｃ）次に、ガラスフリット２５上に凹型枠２２を形成する。凹型枠２２の配置後、ガラスフリットの本焼成を真空中において、約５２０℃程度において行う。
【００９７】
（ｄ）次に、凹型枠２２の凹部上に低融点金属層２１ａを形成する。また、低融点金属層２１ａとしては、例えば、ＢｉＳｎ、ＩｎＳｎ、ＢｉＩｎＳｎ、Ｉｎなどで形成される。ＢｉＳｎ、ＩｎＳｎ、ＢｉＩｎＳｎの融点は、例えば、それぞれ、約１３８℃、１１７℃、７９℃、１５７℃程度である。ここで、ベーキングによって、低融点金属層２１ａを融解してもよい。ベーキングの温度条件は、例えば約１５０℃〜２５０℃程度である。ここで、融解した低融点金属層２１ａの幅は、凹型枠２２の幅に略等しく、例えば、約３〜５ｍｍ程度である。２５０℃程度までとするのは、実際上融けやすくするために、上昇させることがあるからである。
【００９８】
（ｅ）アノード基板１２の外周部に、ガラスフリット２３を形成する。スクリーン印刷によって形成するガラスフリット２３の焼成条件は、例えば大気中において約４５０℃程度、真空中における仮焼成温度は、約５３０℃程度である。
【００９９】
（ｆ）次に、ガラスフリット２３上に凹型枠２０を形成する。凹型枠２２の配置後、ガラスフリットの本焼成を真空中において、約５２０℃程度において行う。ここで、凹型枠２０の凹部の幅の寸法は、例えば約３〜５ｍｍ程度であり、凹型枠２２の幅よりも広く設定する。凹型枠２０の凹部を形成する壁面の高さは、略等しい高さに形成される。或いは、光電変換膜１８に面する内側の高さが、アノード基板１２の外側に面する外側の高さよりも高く形成されていてもよい。この場合には、図９の破線Ｃで模式的に示すように、低融点金属層２１ａが加圧された際の低融点金属層２１ａの逃げ道を形成することが可能となる。
【０１００】
（ｇ）次に、アノード基板１２上に光電変換膜１８を形成する。光電変換膜１８としては、例えばａ−Ｓｅ，ａ−Ｓｉ，ＣｄＴｅ，ＣｄＺｎＴｅ，ＣｄＳｅ，ＨｇＩ2，ＰｂＩ2，ＰｂＯ，ＴｌＢｒ，カルコゲナイド、カルコパイライトのいずれかを適用することができる。
【０１０１】
（ｈ）次に、図１０に示すように、カソード基板１０をホットプレート（図示省略）上に配置し加熱しつつ、アノード基板１２を加圧し、急冷し、低融点金属層２１ａを固着させることで、真空セルを封着する。
【０１０２】
ホットプレート上における加熱温度は、例えば約１５０℃〜２５０℃程度である。
【０１０３】
より具体的には、カソード基板１０をホットプレート上に配置して、例えば、約１５０℃〜２５０℃程度に加熱し、低融点金属層２１ａを融解し、アノード基板１２を加圧しし、急冷し、低融点金属層を固着させることで、真空セルを封着する。
【０１０４】
（ｉ）次に、アノード基板１２、カソード基板１０、外部支持体２０を組立てて容器を作製した後、アノード基板１２若しくはカソード基板１０のうち、一方に真空引き穴５０を形成する。
【０１０５】
（ｊ）次に、真空引き穴５０の部分に低融点金属層４８を配置する。
【０１０６】
（ｋ）次に、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する。
【０１０７】
（ｌ）次に、真空引き穴５０を通し、真空チャンバ内で真空引きを行う。
【０１０８】
（ｍ）次に、真空チャンバ内でヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす。
【０１０９】
（ｎ）次に、ヒーター４４を加圧受け板４６から離して、低融点金属層４８を冷却、固化させる。
【０１１０】
尚、第１の実施の形態の第２の製造方法と同様に、アノード基板１２若しくはカソード基板１０のうち、一方に真空引き穴５０をあける工程を予め実施した後、アノード基板１２、カソード基板１０、外部支持体２０を組立てて容器を作製する工程と、真空引き穴５０の部分に低融点金属層４８を配置する工程と、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程と、真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、真空チャンバ内でヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程と、ヒーター４４を加圧受け板４６から離して、低融点金属層４８を冷却、固化させる工程とを有していても良い。
【０１１１】
ヒーター４４は、低融点金属層４８および加圧受け板４６よりも大きいサイズを有している方が、熱伝導の効率を高め、加熱時間を短縮できる点で有効である。
【０１１２】
ヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程において、ヒーター４４の温度は、例えば、約１５０℃以上２５０℃以下程度である。
【０１１３】
ヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程において、加圧後の低融点金属層４８の厚さは、例えば、約０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
【０１１４】
アノード基板１２とカソード基板１０間にゲッタリング金属層５４を配置し、誘導加熱によってゲッタリング金属層５４を溶解させることによって、ゲッタリングを行う工程を有していても良い。
【０１１５】
なお、ホットプレート上における加熱温度として、約１５０℃〜２５０℃程度を用いる場合には、加熱時間を短く設定することが、望ましく、例えば１０秒以下程度とする。
【０１１６】
さらに、光電変換膜１８を形成したアノード基板１２の裏面側に、光電変換膜１８を冷却するペルチェ素子を形成して、光電変換膜１８を冷却する工程を組み合わせて、加熱・加圧工程を実施してもよい。例えば、光電変換膜１８として、ａ−Ｓｅを利用する場合には、光電変換膜１８の温度を６０℃以下とする必要があるため、ペルチェ素子を形成して、光電変換膜１８を冷却する工程は有効である。
【０１１７】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法によれば、凹型枠２２と凹型枠２０がかみ合うので、セルフアラインメントに真空封着され、アラインメント時間、ひいてはアノード基板１２の加熱時間を低減し、温度上昇を防ぐことができる。
【０１１８】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法によれば、低融点金属層２１ａを凹型枠２２の凹部に配置するだけであるため、低融点金属層２１ａの均一な削り出しは必要なく、また容易に低融点金属層２１ａの量の均一な配置が可能となる。
【０１１９】
（変形例１）
第２の実施の形態の変形例１に係るＦＥＤセンサの構成は、図１１に示すように、凹型枠２２ａが、凹曲面を備える点が異なるのみであり、その他の構成は、第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサと同様である。
【０１２０】
第２の実施の形態の変形例１に係るＦＥＤセンサの製造方法において、アノード基板１２側の製造工程は、アノード基板１２上にガラスフリット２３を介して凹型枠２０を形成後、アノード基板１２上に光電変換膜１８を形成する工程を有する。さらに光電変換膜１８を形成したアノード基板１２の裏面側に、光電変換膜１８を冷却するペルチェ素子を形成する工程を有していてもよい。
【０１２１】
第２の実施の形態の変形例１に係るＦＥＤセンサの製造方法において、カソード基板１０側の製造工程は、カソード基板１０上に電子放出源部１４を形成後、カソード基板１０上にガラスフリット２５を介して凹曲面を備える凹型枠２２ａを形成し、凹型枠２２ａの凹曲面上に低融点金属層２１ａを形成する工程を有する。
【０１２２】
さらに、カソード基板１０をホットプレート上に配置し加熱しつつ、アノード基板１２を加圧し、急冷し、低融点金属層２１ａを固着させる工程によって得られた第２の実施の形態の変形例１に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造は、図１１に示すように表される。なお、図１１においては、空洞部２６が設けられており、低融点金属層２１ａは、カソード基板１０には接していない例が示されている。
【０１２３】
また、第２の実施の形態の変形例１に係るＦＥＤセンサの製造方法としては、第１の実施の形態と同様に、真空セルを形成後にアノード基板１２に対して真空引き穴５０を形成する第１の方法と、また、真空引き穴５０をあける工程後に真空セルを組立てる第２の方法がある。なお、真空引き穴５０は、図１１の例では、アノード基板１２に開口される例が示されているが、カソード基板１０側に開口しても良いことは明らかである。
【０１２４】
第２の実施の形態の変形例１に係るＦＥＤセンサの製造方法によれば、凹曲面を備える凹型枠２２ａと凹型枠２０がかみ合うので、セルフアラインメントに真空封着され、アラインメント時間、ひいてはアノード基板１２の加熱時間を低減し、温度上昇を防ぐことができる。
【０１２５】
第２の実施の形態の変形例１に係るＦＥＤセンサの製造方法によれば、低融点金属層２１ａを凹型枠２２ａの凹曲面に配置するだけであるため、低融点金属層２１ａの均一な削り出しは必要なく、また容易に低融点金属層２１ａの量の均一な配置が可能となる。
【０１２６】
（変形例２）
第２の実施の形態の変形例２に係るＦＥＤセンサの構成は、図１２に示すように、凹型枠２２ｂが、複数の凹凸面を備える点が異なるのみであり、その他の構成は、第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサと同様である。
【０１２７】
第２の実施の形態の変形例２に係るＦＥＤセンサの製造方法において、アノード基板１２側の製造工程は、アノード基板１２上にガラスフリット２３を介して凹型枠２０を形成後、アノード基板１２上に光電変換膜１８を形成する工程を有する。さらに光電変換膜１８を形成したアノード基板１２の裏面側に、光電変換膜１８を冷却するペルチェ素子を形成する工程を有していてもよい。
【０１２８】
第２の実施の形態の変形例２に係るＦＥＤセンサの製造方法において、カソード基板１０側の製造工程は、カソード基板１０上に電子放出源部１４を形成後、カソード基板１０上にガラスフリット２５を介して、複数の凹凸面を備える凹型枠２２ｂを形成し、凹型枠２２ｂの複数の凹凸面上に低融点金属層２１ａを形成する工程を有する。
【０１２９】
さらに、カソード基板１０をホットプレート上に配置し加熱しつつ、アノード基板１２を加圧し、急冷し、低融点金属層２１ａを固着させる工程によって得られた第２の実施の形態の変形例２に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造は、図１２に示すように表される。なお、図１２においては、空洞部２６が設けられており、低融点金属層２１ａは、カソード基板１０には接していない例が示されている。
【０１３０】
また、第２の実施の形態の変形例２に係るＦＥＤセンサの製造方法としては、第１の実施の形態と同様に、真空セルを形成後にアノード基板１２に対して真空引き穴５０を形成する第１の方法と、また、真空引き穴５０をあける工程後に真空セルを組立てる第２の方法がある。なお、真空引き穴５０は、図１２の例では、アノード基板１２に開口される例が示されているが、カソード基板１０側に開口しても良いことは明らかである。
【０１３１】
第２の実施の形態の変形例２に係るＦＥＤセンサの製造方法によれば、複数の凹凸面を備える凹型枠２２ｂと凹型枠２０がかみ合うので、セルフアラインメントに真空封着され、アラインメント時間、ひいてはアノード基板１２の加熱時間を低減し、温度上昇を防ぐことができる。
【０１３２】
第２の実施の形態の変形例２に係るＦＥＤセンサの製造方法によれば、低融点金属層２１ａを凹型枠２２ｂの複数の凹凸面に配置するだけであるため、低融点金属層２１ａの均一な削り出しは必要なく、また容易に低融点金属層２１ａの量の均一な配置が可能となる。
【０１３３】
第２の実施の形態によれば、セルフアラインメントに真空封着され、アラインメント時間、加熱時間を低減し、温度上昇を防ぐことができる真空セルの形成可能なＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０１３４】
第２の実施の形態によれば、従来のチップ管方式に比べて、すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０１３５】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、封着する部分はどのような大型セルでも、ごく小さな一部分であるため、大がかりな装置は必要としてない。
【０１３６】
また、第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、加熱部分は一部分であるため、光電変換膜を構成する、例えば、ａ−Ｓｅ膜を実質的に加熱することなく、真空セルを封止することができる。
【０１３７】
また、第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、加圧部分は一部分であり、かつＩｎは溶解状態で行うので、真空セルを破損するおそれはない。
【０１３８】
[第３の実施の形態]
本発明の第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造は、図１３に示すように、カソード基板１０と、カソード基板１０上に配置された電子放出源部１４と、電子放出源部１４を取り囲みカソード基板１０上の外周部に配置された外部支持体２０と、カソード基板１０に対向して配置され、真空引き穴５０を有し、外径が外部支持体２０の外径と略等しいアノード基板１２と、アノード基板１２上に、電子放出源部１４に対向して配置される光電変換膜１８と、アノード基板１２と外部支持体２０の側面に配置されるハンダ４０と、真空引き穴５０を充填する低融点金属層４８と、低融点金属層４８上に配置された加圧受け板４６とを備える。アノード基板１２と外部支持体２０の側面にハンダ付けを行うと共に、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行い、真空に保持する。
【０１３９】
アノード基板１２と外部支持体２０の側面の部分にハンダ付けを行うことにより、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空に保持する。結果として、カソード基板１０とアノード基板１２間には内部真空領域２４が形成された真空セルが形成されている。内部真空領域２４の真空度は、例えば、約１×１０-4Ｔｏｒｒ程度である。
【０１４０】
第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサは、カソード基板１０、アノード基板１２および外部支持体２０が、いずれもガラスで形成される場合に、有効な構成を提供する。
【０１４１】
外部支持体２０は、後述する図１４〜図１６に示すように、カソード基板１０上の外周部に配置されたガラスフリット２３を介して配置されていてもよい。
【０１４２】
ハンダ４０としては、例えば、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金、若しくはＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金などを適用することによって、ガラス上に直接ハンダ付けをすることができ、ハンダ密着層を省くことができる。この場合、ハンダ付けの温度は、例えば、約１６０℃〜１７０℃程度であり、約１５５℃が望ましい。
【０１４３】
ハンダ付けは、超音波ハンダゴテを用いると有効である。
【０１４４】
外部支持体２０は、基本的には、カソード基板１０と同じ材料であり、ガラス基板の場合には、ガラスを適用している。なおステンレス、Ｃｕ−Ｎｉ合金などによっても形成可能である。
【０１４５】
（製造方法）
第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法は、図１４に示すように、カソード基板１０上に電子放出源部１４を形成する工程と、電子放出源部１４を取り囲みカソード基板１０上の外周部に外部支持体２０を形成する工程と、カソード基板１０に対向し、外径が外部支持体２０の外径と略等しいアノード基板１２を準備する工程と、アノード基板１２上に電子放出源部１４に対向して光電変換膜１８を形成する工程と、アノード基板１２と外部支持体２０の側面にハンダ付けを行う工程と、アノード基板１２若しくはカソード基板１０のうち、一方に真空引き穴５０をあける工程と、真空引き穴５０の部分に低融点金属層４８を配置する工程と、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程と、真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、真空チャンバ内でヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程と、ヒーター４４を加圧受け板４６から離して、低融点金属層４８を冷却、固化させる工程とを有する。結果として、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空封着する。
【０１４６】
また、例えば、光電変換膜１８として、耐熱性の低いａ−Ｓｅを利用する場合には、光電変換膜１８の温度を６０℃以下とする必要があるため、光電変換膜１８を形成したアノード基板１２の裏面側に、光電変換膜１８を冷却するペルチェ素子を形成して、光電変換膜１８を冷却する工程を組み合わせてもよい。
【０１４７】
第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法によれば、アノード基板１２とカソード基板１０の側面にハンダ付けを行うことで、簡単に、広い面に均一にハンダ４０をつけることができ、温度上昇を防ぐことができ、製造歩留りよく真空気密を実現することができる。
【０１４８】
（変形例１）
第３の実施の形態の変形例１に係るＦＥＤセンサの構成は、図１５に示すように、ハンダ４０は、アノード基板１２の側面上の少なくとも一点Ａと、外部支持体２０の側面上の少なくとも一点Ｂとの部分に配置される点が異なるのみであり、その他の構成は、第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサと同様である。
【０１４９】
第３の実施の形態の変形例１に係るＦＥＤセンサの製造方法も第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法と同様である。
【０１５０】
第３の実施の形態の変形例１に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、ハンダ付けは、アノード基板１２の側面上の少なくとも一点Ａと、外部支持体２０の側面上の少なくとも一点Ｂとの部分において行われるので、簡単に、ハンダ４０をつけることができ、温度上昇を防ぐことができ、製造歩留りよく真空気密を実現することができる。
【０１５１】
（変形例２）
第３の実施の形態の変形例２に係るＦＥＤセンサの構成は、図１６に示すように、ハンダ４０は、アノード基板１２の外周部の表面上およびカソード基板１０の外周部の表面上にも延在して配置される点が異なるのみであり、その他の構成は、第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサと同様である。
【０１５２】
第３の実施の形態の変形例２に係るＦＥＤセンサの製造方法も第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法と同様である。
【０１５３】
第３の実施の形態の変形例２に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、ハンダ付けは、アノード基板１２の外周部の表面上およびカソード基板１０の外周部の表面上にも延在して行われるので、簡単かつ信頼性よくハンダ４０をつけることができ、製造歩留りよく真空気密を実現することができる。
【０１５４】
第３の実施の形態によれば、アノード基板とカソード基板の側面にハンダ付けを行うことで、簡単に、広い面に均一にハンダをつけることができ、温度上昇を防ぐことができ、製造歩留りよく真空気密を実現するＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０１５５】
第３の実施の形態によれば、従来のチップ管方式に比べて、すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０１５６】
[第４の実施の形態]
第４の実施の形態に係るＦＥＤセンサの構成は、図１７に示すように、アノード基板１２と外部支持体２０との間に隙間を設け、ハンダ４０を用いて、光電変換膜１８に接続されるアノード電極１と接続させて、ハンダ４０をアノード電極１の引き出し電極とした点が異なるのみであり、その他の構成は、第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサと同様である。毛細管現象により、隙間にハンダ４０を染み込ませることで、上記構成を実現することもできる。ハンダ４０の電位は、アノード電極１の電位に等しい。
【０１５７】
第４の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法も第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法と同様である。
【０１５８】
第４実施の形態に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、ハンダ付けは、アノード基板１２の側面上の少なくとも一点Ａと、外部支持体２０の側面上の少なくとも一点Ｂとの部分において行われるので、簡単に、ハンダ４０をつけることができ、温度上昇を防ぐことができ、製造歩留りよく真空気密を実現することができる。
【０１５９】
第４実施の形態に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、ハンダ４０をアノード電極１の引き出し電極としても活用するため、アノード引き出し電極３を形成する工程を省くことができ、構成も簡単化することができる。
【０１６０】
第４の実施の形態によれば、アノード基板および外部支持体の側面にハンダゴテをあてるだけなので、アノード基板上に配置される光電変換膜に高温はかからない。ガラスに圧力をかける必要がない。また、ハンダ封止ができるので、ガス放出による内部真空度の悪化は起こらない。
【０１６１】
第４の実施の形態によれば、アノード基板および外部支持体の側面にハンダ付けを行うことで、簡単に、ハンダをつけることができ、温度上昇を防ぐことができ、製造歩留りよく真空気密を実現するＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０１６２】
第４の実施の形態によれば、従来のチップ管方式に比べて、すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０１６３】
[第５の実施の形態]
第５の実施の形態に係るＦＥＤセンサの構成は、図１８に示すように、アノード基板１２の側面と外部支持体２０の側面に、ハンダ密着層２５ａを備える点が異なるのみであり、その他の構成は、第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサと同様である。
【０１６４】
ハンダ密着層２５ａとしては、例えば、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｕ／Ｎｉメッキなどを適用することができる。
【０１６５】
ここで、ハンダ４０として、例えば、ＢｉＳｎ、ＩｎＳｎ、ＢｉＩｎＳｎなどで形成される低融点金属を適用することもできる。ハンダ４０として、このような低融点金属を適用する場合には、アノード基板１２および外部支持体２０の側壁部分にハンダ密着層２５ａを形成する必要がある。ＢｉＳｎ、ＩｎＳｎ、ＢｉＩｎＳｎの融点は、例えば、それぞれ、約１３８℃、１１７℃、７９℃程度である。
【０１６６】
第５の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法も、ハンダ密着層２５ａの形成工程が加わる点が異なるのみであり、第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法と同様である。
【０１６７】
第５の実施の形態に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、ハンダ付けは、アノード基板１２の側面上および外部支持体２０の側面上に配置されたハンダ密着層２５ａを介して行われるので、付着力が増し、製造歩留りよく真空気密を実現することができる。
【０１６８】
なお、上記の第５の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいては、アノード基板１２の側面上および外部支持体２０の側面上に配置されるハンダ密着層２５ａの代わりに、これらの側面に、鏡面削り加工層を形成しても同様の密着性を得ることができる。
【０１６９】
（変形例１）
第５の実施の形態の変形例１に係るＦＥＤセンサの構成は、図１９に示すように、ハンダ４０は、アノード基板１２の側面上の少なくとも一点Ａと、外部支持体２０の側面上の少なくとも一点Ｂとの部分に配置される点が異なるのみであり、その他の構成は、第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサと同様である。
【０１７０】
第５の実施の形態の変形例１に係るＦＥＤセンサの製造方法も第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法と同様である。
【０１７１】
第５の実施の形態の変形例１に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、ハンダ付けは、アノード基板１２の側面上に配置されたハンダ密着層２５ａ上の少なくとも一点Ａと、外部支持体２０の側面上に配置されたハンダ密着層２５ｂ上の少なくとも一点Ｂとの部分において行われるので、簡単に、ハンダ４０をつけることができ、温度上昇を防ぐことができ、製造歩留りよく真空気密を実現することができる。
【０１７２】
（変形例２）
第５の実施の形態の変形例２に係るＦＥＤセンサの構成は、図２０に示すように、ハンダ４０は、アノード基板１２の外周部の表面上およびカソード基板１０の外周部の表面上にも延在して配置される点が異なるのみであり、その他の構成は、第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサと同様である。
【０１７３】
第５の実施の形態の変形例２に係るＦＥＤセンサの製造方法も第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法と同様である。
【０１７４】
第５の実施の形態の変形例２に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、ハンダ付けは、アノード基板１２の外周部の表面上およびカソード基板１０の外周部の表面上にも延在して行われるので、簡単かつ信頼性よくハンダ４０をつけることができ、製造歩留りよく真空気密を実現することができる。
【０１７５】
第５の実施の形態によれば、従来のチップ管方式に比べて、すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０１７６】
[第６の実施の形態]
第６の実施の形態に係るＦＥＤセンサの構成は、図２１に示すように、アノード基板１２と外部支持体２０との間に隙間を設け、ハンダ４０を用いて、光電変換膜１８に接続されるアノード電極１と接続させて、ハンダ４０をアノード電極１の引き出し電極とした点が異なるのみであり、その他の構成は、第４の実施の形態に係るＦＥＤセンサと同様である。毛細管現象により、隙間にハンダ４０を染み込ませることで、上記構成を実現している。
【０１７７】
第６の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法も第４の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法と同様である。
【０１７８】
第６の実施の形態に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、ハンダ付けは、アノード基板１２の側面上に配置されたハンダ密着層２５ａ上の少なくとも一点Ａと、外部支持体２０の側面上に配置されたハンダ密着層２５ｂ上の少なくとも一点Ｂとの部分において行われるので、簡単に、ハンダ４０をつけることができ、温度上昇を防ぐことができ、製造歩留りよく真空気密を実現することができる。
【０１７９】
第６実施の形態に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、ハンダ４０をアノード電極１の引き出し電極としても活用するため、アノード引き出し電極３を形成する工程を省くことができ、構成も簡単化することができる。
【０１８０】
第６実施の形態によれば、従来のチップ管方式に比べて、すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０１８１】
[第７の実施の形態]
本発明の第７の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造は、図２２に示すように表される。図２２は、第１ハンダ４２、第２ハンダ４０を形成した後、さらに第３ハンダ３６を形成した構造図を示す。第７の実施の形態に係るＦＥＤセンサの形成方法は、（ａ）アノード基板１２上部への気密封止のための第１ハンダ４２を形成するステップ、（ｂ）外部支持体２０上部への気密封止のための第２ハンダ４０を形成するステップ、（ｃ）第１ハンダ４２と第２ハンダ４０の両者を接合するために、矢印Ｃで示すように、第３ハンダ３６を形成するステップからなる。アノード基板１２と外部支持体２０を封止する際、アノード基板１２の外径を外部支持体２０の外径より小さくし、アノード基板１２上部エッジと外部支持体２０上部エッジに気密を保つことのできるハンダ付けを行う。第１ハンダ４２と第２ハンダ４０の２箇所を接合することにより、アノード基板１２とカソード基板１０間の内部真空領域２４の気密封止を行うことができる。
【０１８２】
本発明の第７の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造は、図２２に示すように、カソード基板１０と、カソード基板１０上に配置された電子放出源部１４と、電子放出源部１４を取り囲みカソード基板１０上の外周部に配置された外部支持体２０と、カソード基板１０に対向して配置され、真空引き穴５０を有し、外径が外部支持体２０の外径よりも小さいアノード基板１２と、アノード基板１２上に、電子放出源部１４に対向して配置される光電変換膜１８と、アノード基板１２の外周部に配置される第１ハンダ４２と、アノード基板１２の側壁に密着し、外部支持体２０上に配置される第２ハンダ４０と、第１ハンダ４２と第２ハンダ４０間に配置される第３ハンダ３６と、真空引き穴５０を充填する低融点金属層４８と、低融点金属層４８上に配置された加圧受け板４６とを備える。第３ハンダ３６を介して第１ハンダ４２と第２ハンダ４０間にハンダ付けを行うと共に、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行い、真空に保持する。
【０１８３】
アノード基板１２とカソード基板１０間の内部真空領域２４内のカソード基板１０上には、ゲッタリング金属層５４を配置して、電磁誘導加熱によってゲッタリング金属層５４を溶融して、最終的に内部真空領域２４内の真空度を保持させている。
【０１８４】
Ｈｅリークテスタによりリークがないことを確認しており、ゲッタリング金属層５４の昇華実験により、内部真空領域２４の内部が真空となっていることを確認している。
【０１８５】
光電変換膜１８にはアノード電極１（図示省略）が接続され、アノード電極１には、アノード引き出し電極３が接続されている。
【０１８６】
第１ハンダ４２と第２ハンダ４０間に第３ハンダ３６を介してハンダ付けを行うことにより、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空に保持することができる。
【０１８７】
外部支持体２０は、カソード基板１０上の外周部に配置されたガラスフリット３２を介して配置されていてもよい。
【０１８８】
第１ハンダ４２、第２ハンダ４０、および第３ハンダ３６としては、例えば、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金、若しくはＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金などを適用することによって、ガラス上に直接ハンダ付けをすることができ、ハンダ密着層を省くことができる。この場合、ハンダ付けの温度は、例えば、約１６０℃〜１７０℃程度であり、約１５５℃が望ましい。ハンダ付けは、超音波ハンダゴテを用いると有効である。
【０１８９】
アノード基板１２と外部支持体２０間にハンダ付けを行うことにより、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空に保持する。結果として、カソード基板１０とアノード基板１２間には内部真空領域２４が形成された真空セルが形成されている。内部真空領域２４の真空度は、例えば、約１×１０-4Ｔｏｒｒ程度である。
【０１９０】
（製造方法）
第７の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法は、図２３に示すように、カソード基板１０上に電子放出源部１４を形成する工程と、電子放出源部１４を取り囲み前記カソード基板１０上の外周部に外部支持体２０を形成する工程と、カソード基板１０に対向し、外径が外部支持体２０の外径よりも小さいアノード基板１２を準備する工程と、アノード基板１２上に電子放出源部１４に対向して光電変換膜１８を形成する工程と、アノード基板１２の外周部に第１ハンダ４２をハンダ付けする工程と、外部支持体２０上に第２ハンダ４０をハンダ付けする工程と、第１ハンダ４２と第２ハンダ４０間に第３ハンダ３６をハンダ付けする工程と、アノード基板１２若しくはカソード基板１０のうち、一方に真空引き穴５０をあける工程と、真空引き穴５０の部分に低融点金属層４８を配置する工程と、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程と、真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、真空チャンバ内でヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程と、ヒーター４４を加圧受け板４６から離して、低融点金属層４８を冷却、固化させる工程とを有する。結果として、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空に保持することができる。
【０１９１】
以下、図２３を参照して、第７の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法を詳細に説明する。
【０１９２】
（ａ）まず、カソード基板１０上に電子放出源部１４を形成する。電子放出源部１４としては、例えばＧＮＦを熱ＣＶＤ法により形成する。具体的には、ＧＮＦの核となる触媒、例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏなどの触媒微結晶核を表面に配置したガラス、石英、Ｓｉウェハなどのカソード基板１０を準備し、このカソード基板１０をサセプタ上に配置する。次いで、ＧＮＦの原料ガスを導入する。原料ガスとしては、例えばＣＯ／Ｈ2混合ガスが採用可能であるが、他にも、ＣＯ2ガス、ＣＨ4ガスなどのＣを供給可能なガスが採用可能である。その後、加熱源によってサセプタが加熱される。温度は、例えば約５００℃〜６００℃の範囲であり、例えば約５０℃／分で温度上昇させるように、例えば赤外線ランプによる加熱源の出力を急激に上げ、触媒微結晶核でのＧＮＦ析出を促す。上記条件によって、ＧＮＦ成長が早くなるため、ＧＮＦは、直線状に成長し易くなる。
【０１９３】
（ｂ）次に、カソード基板１０の外周部上にガラスフリット３２を形成する。ガラスフリット３２は、例えばスクリーン印刷によって形成することができる。ガラスフリット３２の焼成条件は、例えば大気中において約４５０℃程度、真空中における仮焼成温度は、約５３０℃程度である。
【０１９４】
（ｃ）次に、ガラスフリット３２上に外部支持体２０を形成する。外部支持体２０の配置後、ガラスフリット３２の本焼成を真空中において、約５２０℃程度において行う。
【０１９５】
（ｄ）次に、カソード基板１０に対向し、外径が外部支持体２０の外径よりも小さいアノード基板１２を準備する。
【０１９６】
（ｅ）次に、アノード基板１２上に電子放出源部１４に対向して光電変換膜１８を形成する。光電変換膜１８としては、例えばａ−Ｓｅ，ａ−Ｓｉ，ＣｄＴｅ，ＣｄＺｎＴｅ，ＣｄＳｅ，ＨｇＩ2，ＰｂＩ2，ＰｂＯ，ＴｌＢｒ，カルコゲナイド、カルコパイライトなどを適用することができる。
【０１９７】
（ｆ）次に、外径が外部支持体２０の外径よりも小さいアノード基板１２を外部支持体２０上に配置する。
【０１９８】
（ｇ）次に、アノード基板１２の外周部に第１ハンダ４２をハンダ付けにより形成する。ハンダ付けは、ハンダゴテ４４によって、第１ハンダ４２をアノード基板１２の外周部に形成することによって行う。第１ハンダ４２としては、前述の通り、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金、若しくはＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金などを適用することによって、ガラス上に直接ハンダ付けをすることができ、この場合、ハンダ付けの温度は、例えば、約１６０℃〜１７０℃程度である。Ｐｂ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金、若しくはＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金などを用いる場合のハンダ付けは、超音波ハンダゴテを用いると有効である。
【０１９９】
（ｈ）次に、外部支持体２０上に第２ハンダ４０をハンダ付けにより形成する。ハンダ付けは、ハンダゴテ４４によって、第２ハンダ４０を外部支持体２０上に形成することによって行う。第２ハンダ４０としても、前述の通り、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金、若しくはＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金などを適用することによって、ガラス上に直接ハンダ付けをすることができ、ハンダ付けの温度は、例えば、約１６０℃〜１７０℃程度である。同様に、超音波ハンダゴテを用いると有効である。
【０２００】
（ｉ）次に、図２３に示すように、第１ハンダ４２と第２ハンダ４０間にハンダ付けを行う。ハンダ付けは、ハンダゴテ４４によって、第１ハンダ４２と第２ハンダ４０間に第３ハンダ３６を形成することによって行う。第３ハンダ３６としても、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金、若しくはＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金などを適用することができ、ハンダ付けの温度は、例えば、約１６０℃〜１７０℃程度である。同様に、超音波ハンダゴテを用いると有効である。
【０２０１】
（ｊ）次に、アノード基板１２、カソード基板１０、外部支持体２０を組立てて容器を作製した後、アノード基板１２若しくはカソード基板１０のうち、一方に真空引き穴５０を形成する。
【０２０２】
（ｋ）次に、真空引き穴５０の部分に低融点金属層４８を配置する。
【０２０３】
（ｌ）次に、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する。
【０２０４】
（ｍ）次に、真空引き穴５０を通し、真空チャンバ内で真空引きを行う。
【０２０５】
（ｎ）次に、真空チャンバ内でヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす。
【０２０６】
（ｏ）次に、ヒーター４４を加圧受け板４６から離して、低融点金属層４８を冷却、固化させる。
【０２０７】
尚、第１の実施の形態の第２の製造方法と同様に、アノード基板１２若しくはカソード基板１０のうち、一方に真空引き穴５０をあける工程を予め実施した後、アノード基板１２、カソード基板１０、外部支持体２０を組立てて容器を作製する工程と、真空引き穴５０の部分に低融点金属層４８を配置する工程と、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程と、真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、真空チャンバ内でヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程と、ヒーター４４を加圧受け板４６から離して、低融点金属層４８を冷却、固化させる工程とを有していても良い。
【０２０８】
ヒーター４４は、低融点金属層４８および加圧受け板４６よりも大きいサイズを有している方が、熱伝導の効率を高め、加熱時間を短縮できる点で有効である。
【０２０９】
ヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程において、ヒーター４４の温度は、例えば、約１５０℃以上２５０℃以下程度である。
【０２１０】
ヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程において、加圧後の低融点金属層４８の厚さは、例えば、約０．１  ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
【０２１１】
アノード基板１２とカソード基板１０間にゲッタリング金属層５４を配置し、誘導加熱によってゲッタリング金属層５４を溶解させることによって、ゲッタリングを行う工程を有していても良い。結果として、カソード基板１０とアノード基板１２間には内部真空領域２４が形成された真空セルが形成される。内部真空領域２４の真空度は、例えば、約１×１０-4Ｔｏｒｒ程度である。
【０２１２】
また、例えば、光電変換膜１８として、耐熱性の低いａ−Ｓｅを利用する場合には、光電変換膜１８の温度を６０℃以下とする必要があるため、光電変換膜１８を形成したアノード基板１２の裏面側に、光電変換膜１８を冷却するペルチェ素子を形成して、光電変換膜１８を冷却する工程を組み合わせてもよい。
【０２１３】
第７の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法によれば、アノード基板１２と外部支持体２０間にハンダ付けを行うことで、簡単に、広い面に均一にハンダをつけることができ、温度上昇を防ぐことができ、製造歩留りよく真空気密を実現することができる。
【０２１４】
第７の実施の形態によれば、従来のチップ管方式に比べて、すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０２１５】
第７の実施の形態に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、封着する部分はどのような大型セルでも、ごく小さな一部分であるため、大がかりな装置は必要としてない。
【０２１６】
また、第７の実施の形態に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、加熱部分は一部分であるため、光電変換膜を構成する、例えば、ａ−Ｓｅ膜を実質的に加熱することなく、真空セルを封止することができる。
【０２１７】
また、第７の実施の形態に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、加圧部分は一部分であり、かつＩｎは溶解状態で行うので、真空セルを破損するおそれはない。
【０２１８】
[第８の実施の形態]
第８の実施の形態に係るＦＥＤセンサの構成は、図２４に示すように、カソード基板１０と、カソード基板１０上に配置された電子放出源部１４と、電子放出源部１４を取り囲みカソード基板１０上の外周部に配置された外部支持体２０と、カソード基板１０に対向して配置され、真空引き穴５０を有し、外径が外部支持体２０の外径よりも小さいアノード基板１２と、アノード基板１２上に、電子放出源部１４に対向して配置される光電変換膜１８と、アノード基板１２の外周部に配置される第１ハンダ４２と、外部支持体２０上に配置される第２ハンダ４０と、第１ハンダ４２と第２ハンダ４０間に配置される金属部材４１と、真空引き穴５０を充填する低融点金属層４８と、低融点金属層４８上に配置された加圧受け板４６とを備える。
【０２１９】
第１ハンダ４２および第２ハンダ４０と金属部材４１間にハンダ３６ｂおよびハンダ３６ａを介して、ハンダ付けを行うと共に、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行い、真空に保持する。
【０２２０】
アノード基板１２とカソード基板１０間の内部真空領域２４内のカソード基板１０上には、ゲッタリング金属層５４を配置して、電磁誘導加熱によってゲッタリング金属層５４を溶融して、最終的に内部真空領域２４内の真空度を保持させている。
【０２２１】
図２４においては図示を省略しているが、光電変換膜１８にはアノード電極１が接続され、アノード電極１には、アノード引き出し電極３が接続されている。
【０２２２】
ハンダ３６ａ，３６ｂ，４０，４２の材料としては、例えば、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金、若しくはＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金などを適用することができる。
【０２２３】
第１ハンダ４２、および第２ハンダ４０のハンダ付けは、超音波ハンダゴテを用いることができる。
【０２２４】
外部支持体２０は、カソード基板１０上の外周部に配置されたガラスフリット３２を介して配置される。
【０２２５】
第８の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法は、カソード基板１０上に電子放出源部１４を形成する工程と、電子放出源部１４を取り囲みカソード基板１０上の外周部に外部支持体２０を形成する工程と、カソード基板１０に対向し、外径が外部支持体２０の外径よりも小さいアノード基板１２を準備する工程と、アノード基板１２上に電子放出源部１４に対向して光電変換膜１８を形成する工程と、アノード基板１２の外周部に第１ハンダ４２をハンダ付けする工程と、外部支持体２０上に第２ハンダ４０をハンダ付けする工程と、第１ハンダ４２と第２ハンダ４０間を金属部材４１を介して、ハンダ付けを行う工程と、アノード基板１２若しくはカソード基板１０のうち、一方に真空引き穴５０をあける工程と、真空引き穴５０の部分に低融点金属層４８を配置する工程と、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程と、真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、真空チャンバ内でヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程と、ヒーター４４を加圧受け板４６から離して、低融点金属層４８を冷却、固化させる工程とを有する。結果として、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空封着する。
【０２２６】
第８の実施の形態によれば、アノード基板と外部支持体間に金属部材を介してハンダ付けを行うことで、簡単に、広い面に均一にハンダをつけることができ、温度上昇を防ぐことができ、製造歩留りよく真空気密を実現するＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０２２７】
第８の実施の形態によれば、従来のチップ管方式に比べて、すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０２２８】
[第９の実施の形態]
第９の実施の形態に係るＦＥＤセンサの構成は、図２５に示すように、アノード基板１２の端面がテーパ形状を有する点が異なるのみであり、その他の構成は、第７の実施の形態に係るＦＥＤセンサと同様である。
【０２２９】
アノード基板１２のエッジ部を斜めに切り落とし、アノード基板１２の外径を外部支持体２０より小さくした上で、アノード基板１２上部と外部支持体２０上部に気密を保つハンダ付けを行い、さらにその２箇所を繋ぐようにして、ハンダ付けを行う。
【０２３０】
第９の実施の形態に係るＦＥＤセンサは、図２５に示すように、カソード基板１０と、カソード基板１０上に配置された電子放出源部１４と、電子放出源部１４を取り囲みカソード基板１０上の外周部に配置された外部支持体２０と、カソード基板１０に対向して配置され、端面がテーパ形状を有し、真空引き穴５０を有し、外径が外部支持体２０の外径よりも小さいアノード基板１２と、アノード基板１２上に、電子放出源部１４に対向して配置される光電変換膜１８と、アノード基板１２の外周部および外部支持体２０上に配置されるハンダ４２および４０と、第１ハンダ４２と第２ハンダ４０間に配置される第３ハンダ３６と、真空引き穴５０を充填する低融点金属層４８と、低融点金属層４８上に配置された加圧受け板４６とを備える。第３ハンダ３６を介して第１ハンダ４２と第２ハンダ４０間にハンダ付けを行うと共に、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行い、真空に保持する。
【０２３１】
アノード基板１２とカソード基板１０間の内部真空領域２４内のカソード基板１０上には、ゲッタリング金属層５４を配置して、電磁誘導加熱によってゲッタリング金属層５４を溶融して、最終的に内部真空領域２４内の真空度を保持させている。
【０２３２】
アノード基板１２とカソード基板１０間の内部真空領域２４内のカソード基板１０上には、ゲッタリング金属層５４を配置して、電磁誘導加熱によってゲッタリング金属層５４を溶融して、最終的に内部真空領域２４内の真空度を保持させている。
【０２３３】
図２５においては図示を省略しているが、光電変換膜１８にはアノード電極１が接続され、アノード電極１には、アノード引き出し電極３が接続されている。
【０２３４】
ハンダ３６，４０および４２の材料としては、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金、若しくはＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金のいずれかを適用することができる。
【０２３５】
ハンダ３６，４０および４２のハンダ付けは、超音波ハンダゴテを用いることができる。
【０２３６】
外部支持体２０は、カソード基板１０上の外周部に配置されたガラスフリット３２を介して配置される。
【０２３７】
第９の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法は、図２５に示すように、カソード基板１０上に電子放出源部１４を形成する工程と、電子放出源部１４を取り囲みカソード基板１０上の外周部に外部支持体２０を形成する工程と、カソード基板１０に対向し、端面がテーパ形状を有し、外径が外部支持体２０の外径よりも小さいアノード基板１２を準備する工程と、アノード基板１２上に電子放出源部１４に対向して光電変換膜１８を形成する工程と、アノード基板１２の外周部および外部支持体２０上にハンダ付けする工程と、アノード基板１２若しくはカソード基板１０のうち、一方に真空引き穴５０をあける工程と、真空引き穴５０の部分に低融点金属層４８を配置する工程と、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程と、真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、真空チャンバ内でヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程と、ヒーター４４を加圧受け板４６から離して、低融点金属層４８を冷却、固化させる工程とを有する。結果として、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空封着する。
【０２３８】
ハンダ付けをする工程は、アノード基板１２の外周部に第１ハンダ４２をハンダ付けする工程と、外部支持体２０上に第２ハンダ４０をハンダ付けする工程と、第１ハンダ４２と第２ハンダ４０間に第３ハンダ３６をハンダ付けする工程とを有する。
【０２３９】
結果として、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空に保持することができる。
【０２４０】
第９の実施の形態によれば、アノード基板と外部支持体間にハンダ付けを行うことで、簡単に、広い面に均一にハンダをつけることができ、温度上昇を防ぐことができ、製造歩留りよく真空気密を実現するＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０２４１】
第９の実施の形態によれば、従来のチップ管方式に比べて、すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０２４２】
[第１０の実施の形態]
第１０の実施の形態に係るＦＥＤセンサの構成は、図２６に示すように、アノード基板１２の端面がテーパ形状を有すると共に、アノード基板１２のテーパ形状を有する端面と外部支持体２０の上面には、ハンダ密着層３３，３４を備える点が異なるのみであり、その他の構成は、第９の実施の形態に係るＦＥＤセンサと同様である。
【０２４３】
ここで、ハンダ３６として、例えば、ＢｉＳｎ、ＩｎＳｎ、ＢｉＩｎＳｎ，Ｉｎなどで形成される低融点金属を適用することもできる。ハンダ３６として、このような低融点金属を適用する場合には、アノード基板１２の上面および側壁部分にハンダ密着層３４を、外部支持体２０の上面にハンダ密着層３３を形成する必要がある。ＢｉＳｎ、ＩｎＳｎ、ＢｉＩｎＳｎ，Ｉｎの融点は、例えば、それぞれ、約１３８℃、１１７℃、７９℃、１５７℃程度である。
【０２４４】
ハンダ密着層３３，３４は、例えば、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｕ／Ｎｉメッキのいずれかで形成することができる。
【０２４５】
第１０の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法は、図２６に示すように、カソード基板１０上に電子放出源部１４を形成する工程と、電子放出源部１４を取り囲みカソード基板１０上の外周部に外部支持体２０を形成する工程と、カソード基板１０に対向し、端面がテーパ形状を有し、外径が外部支持体２０の外径よりも小さいアノード基板１２を準備する工程と、アノード基板１２上に電子放出源部１４に対向して光電変換膜１８を形成する工程と、アノード基板１２の外周部および外部支持体２０上にハンダ密着層３３，３４を形成する工程と、アノード基板１２の外周部および外部支持体２０上にハンダ付けする工程と、アノード基板１２若しくはカソード基板１０のうち、一方に真空引き穴５０をあける工程と、真空引き穴５０の部分に低融点金属層４８を配置する工程と、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程と、真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、真空チャンバ内でヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程と、ヒーター４４を加圧受け板４６から離して、低融点金属層４８を冷却、固化させる工程とを有する。結果として、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空封着する。
【０２４６】
アノード基板１２とカソード基板１０間の内部真空領域２４内のカソード基板１０上には、ゲッタリング金属層５４を配置して、電磁誘導加熱によってゲッタリング金属層５４を溶融して、最終的に内部真空領域２４内の真空度を保持させている。
【０２４７】
ハンダ付けをする工程は、アノード基板１２の外周部にハンダ３６をハンダ付けする工程を有する。
【０２４８】
第１０の実施の形態に係るＦＥＤセンサおよびその製造方法によれば、ハンダ付けは、アノード基板１２および外部支持体２０に配置されたハンダ密着層３３，３４を介して行われるので、付着力が増し、製造歩留りよく真空気密を実現することができる。
【０２４９】
第１０の実施の形態によれば、アノード基板と外部支持体間にハンダ付けを行うことで、簡単に、広い面に均一にハンダをつけることができ、温度上昇を防ぐことができ、製造歩留りよく真空気密を実現するＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０２５０】
なお、第１０の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいては、アノード基板１２の側面上および外部支持体２０の側面上に配置されるハンダ密着層３３，３４の代わりに、これらの側面に、鏡面削り加工層を形成しても同様の密着性を得ることができる。
【０２５１】
第１０の実施の形態によれば、従来のチップ管方式に比べて、すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０２５２】
[第１１の実施の形態]
第１１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの構成は、図２７に示すように、アノード基板１２の端面がテーパ形状を有すると共に、アノード基板のテーパ形状を有する端面と外部支持体の上面に、直接ハンダ３６によって、ハンダ付けを行った構成を有する点が異なるのみであって、その他の構成は、第９の実施の形態に係るＦＥＤセンサと同様である。
【０２５３】
ハンダ３６を介してハンダ付けを行うことにより、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空に保持する。
【０２５４】
ハンダ３６の材料としては、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金、若しくはＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ合金のいずれかを適用することができる。
【０２５５】
ハンダ３６のハンダ付けは、超音波ハンダゴテを用いることができる。
【０２５６】
外部支持体２０は、カソード基板１０上の外周部に配置されたガラスフリット３２を介して配置される。
【０２５７】
第１１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法は、図２７に示すように、カソード基板１０上に電子放出源部１４を形成する工程と、電子放出源部１４を取り囲みカソード基板１０上の外周部に外部支持体２０を形成する工程と、カソード基板１０に対向し、端面がテーパ形状を有し、外径が外部支持体２０の外径よりも小さいアノード基板１２を準備する工程と、アノード基板１２上に電子放出源部１４に対向して光電変換膜１８を形成する工程と、アノード基板１２のテーパ形状を有する端面および外部支持体２０上にハンダ付けする工程と、アノード基板１２若しくはカソード基板１０のうち、一方に真空引き穴５０をあける工程と、真空引き穴５０の部分に低融点金属層４８を配置する工程と、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程と、真空引き穴５０を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、真空チャンバ内でヒーター４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程と、ヒーター４４を加圧受け板４６から離して、低融点金属層４８を冷却、固化させる工程とを有する。結果として、アノード基板１２とカソード基板１０間を真空封着する。
【０２５８】
アノード基板１２とカソード基板１０間の内部真空領域２４内のカソード基板１０上には、ゲッタリング金属層５４を配置して、電磁誘導加熱によってゲッタリング金属層５４を溶融して、最終的に内部真空領域２４内の真空度を保持させている。
【０２５９】
ハンダ付けをする工程は、アノード基板１２のテーパ形状を有する端面および外部支持体２０上に直接ハンダ付けする工程とを有する。
【０２６０】
本発明の第１１の実施の形態によれば、アノード基板と外部支持体間にハンダ付けを行うことで、簡単に、広い面に均一にハンダをつけることができ、温度上昇を防ぐことができ、製造歩留りよく真空気密を実現するＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０２６１】
第１１の実施の形態によれば、アノード基板および外部支持体にハンダゴテをあてるだけなので、アノード基板上に配置される光電変換膜に高温はかからない。ガラスに圧力をかける必要がない。また、ハンダ封止ができるので、ガス放出による内部真空度の悪化は起こらない。
【０２６２】
第１１の実施の形態によれば、アノード基板および外部支持体にハンダ付けを行うことで、簡単に、ハンダをつけることができ、温度上昇を防ぐことができ、製造歩留りよく真空気密を実現するＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０２６３】
第１１の実施の形態によれば、従来のチップ管方式に比べて、すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサおよびその製造方法を提供することができる。
【０２６４】
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１〜第１１の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【０２６５】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【産業上の利用可能性】
【０２６６】
本発明のＦＥＤセンサは、真空管、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）、フィールドエミッションセンサ（ＦＥＳ：：Field Emission Sensor）、２インチ以上の大型のセンサ、Ｘ線センサ、赤外線センサなどに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２６７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図であって、（ａ）真空引き穴５０に低融点金属層４８および加圧受け板４６を配置する工程図、（ｂ）ヒーター４４によって、低融点金属層４８および加圧受け板４６を加圧する工程図、（ｃ）ヒーター４４を、加圧受け板４６から引き離し、低融点金属層４８を冷却する工程図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の変形例に係るＦＥＤセンサの製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図であって、（ａ）真空引き穴５０の端部に低融点金属層４８を配置し、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程図、（ｂ）ヒーター４４によって、低融点金属層４８および加圧受け板４６を加圧する工程図、（ｃ）ヒーター４４を、加圧受け板４６から引き離し、低融点金属層４８を冷却する工程図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の一工程を説明する模式的平面パターン構成図であって、（ａ）真空引き穴５０を光電変換膜１８の外側に形成した図、（ｂ）真空引き穴５０を光電変換膜１８の端部に形成した図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の一工程によって形成したテストサンプルであって、低融点金属層４８としてＩｎを使用し、溶解したＩｎでダミーガラスにあけた真空引き穴５０を埋めた状態を示す写真。
【図５】図４において、溶解したＩｎでダミーガラスにあけた真空引き穴５０を埋めた状態を示す写真のきれいな部分の顕微鏡写真。
【図６】溶解したＩｎでダミーガラスにあけた真空引き穴５０を埋めた状態を示す写真の汚れた部分の顕微鏡写真。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの動作原理を説明するための模式的断面構造図。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの電子放出源部の詳細な模式的断面構造図。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の説明図。
【図１１】第２の実施の形態の変形例１に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造図。
【図１２】第２の実施の形態の変形例２に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造図。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造図。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の説明図。
【図１５】本発明の第３の実施の形態の変形例１に係るＦＥＤセンサの説明図。
【図１６】本発明の第３の実施の形態の変形例２に係るＦＥＤセンサの説明図。
【図１７】本発明の第４の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造図。
【図１８】本発明の第５の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造図。
【図１９】本発明の第５の実施の形態の変形例１に係るＦＥＤセンサの説明図。
【図２０】本発明の第５の実施の形態の変形例２に係るＦＥＤセンサの説明図。
【図２１】本発明の第６の実施の形態の変形例３に係るＦＥＤセンサの説明図。
【図２２】本発明の第７の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造図。
【図２３】本発明の第７の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の説明図。
【図２４】本発明の第８の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造図。
【図２５】本発明の第９の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造図。
【図２６】本発明の第１０の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造図。
【図２７】本発明の第１１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造図。
【符号の説明】
【０２６８】
１…アノード電極
２…カーボンナノチューブ
３…アノード引き出し電極
５…カソード電極
６…ゲート電極
７…絶縁膜
８…触媒微結晶核
９…ゲート電源Ｖg
１０…カソード基板
１１…ホール
１２…アノード基板
１４…電子放出源部
１６…メッシュグリッド
１８…光電変換膜
２０、２２，２２ａ，２２ｂ…外部支持体（凹型枠）
２１ａ，２１ｂ，４８…低融点金属層（低融点ハンダ）
２３，２５,３２…ガラスフリット
２４…内部真空領域
２５ａ，２５ｂ…ハンダ密着層
２６…空洞部
３３，３４…ハンダ密着層
３６，３６ａ，３６ｂ，４０，４２…ハンダ
４１…金属部材（ステンレス）
４４…ハンダゴテ（ヒーター）
４６…加圧受け板
５０…真空引き穴
５４…ゲッタリング金属層
【図１】
2010048664.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010048664.tif 000014
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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