Способ изготовления термокатода Советский патент 1991 года по МПК H01J9/04 

Изобретение относится к эпектрокной технике, в частности к изготовлению тёрмокатодов со сложным эг-ис-сионным рисунком для электронных при боров ,. Целью изобретения является повыше ние стабильности эмнссионного контраста. Цель достигается тем, что изготав ливают две пасты с одинаковыми: тик .сотропными свойствами, одну на основе эмиссионного., другую на основе .антиэмиссионного вещества, и производят последовательно нанесение паст продавливаниен сквозь трафареты с взаимно обратным рисунком Требова тиксотропности паст, способности их изменять свою вязкость под действием приложенной извне силы и лишь при определенных условиях силы становиться текучи№,приводит к . естественног-ту следствию - возможности применять для созданий эмиссионного рельефа метод трафаретной печати, .нанося сначала эг-шссионный рисузмНссионныш-5 участками неэмяссиошый путем использования трафаретов с взаимно обратным рису;п ом, ТребоваШЕводинакозости тиксотропньк свойст rtacT означает также использовашяв од них л тех же биндеров к растворителей для паст5 одинаковых материалов трафаретов,) одного и того же печатного оборудованкк на обе операци,, работу его в одном и том ;ке режиме, Все это сутцестненно облегчает и технологический .процесс н его подготовку, Одинаковость тиксотропкых свойств паст сказывается и iSa операциях изготовления катода, следуюшдх за нанесением сдоеву, а именно onepai-щях Спекания их с подложкой,, когда с.гюи одинаковых плотности и тагпданы одинаково уплотняются3 обеспечивая оди .наковое согласование-по коэффицз енту термического расширения а следовательно., повышение стойкости катода с эмиссионным рельефом к. цикл1-гчес-ки режимам эксплуатации. Наиболее полно комплексу требова ний обеспечани.ч катодных параметров и тежщке трафаретной печати удоз летворягот сополимеры эфиров матакри ловой КИС-ЛОТЫ,, которые при нагреве до 350-500° С депсхпимерйзуют ея собразованием газообразнгск:моно ,-.)ов. Длинные-и гибкие молекулы эт олимеров обеспечивают в растворе овышение его устойчивости и возмож- ости скольжения частиц твердой фаы относительно друг другй во время перации трафаретной печати, А это конечном счете приводит к создаию однородных ПС толщине покрытий четкими краями. При разработка сопапимеров зфиров метакрилоной кислоты как класса веществ для связующих катодной .тех НИКИ «однимиз существеннь х требований была полная растворимость их в растворителях; применяемых для пульверизации а катодной технике. Относительно других растворителей, тем более вязких, пригодных для метода трафаретной печати, данных не было. Успех предлагаемого-технического решения предопределил обнаруженный факт растворимости рассматриваег-агх полимеров в тарпйнеоле, Количество твердой фазы в предлагаемой, пасте значительно превышает колнчества, используемые в пастах для пульвериза1гд1и. В предложенном техническом решении оно определяется требованиями эмиссионного контраст.а, т,е„ в значительной степени точностью размеров печатных элементов, обуславливаемой определенной вязкостью и тиксотропностыо пасты на операдии трафаретной печати. Чем меньше вязкость, тем больше паста padтекается на границах печатного элемента, а при содержании твердой фазы менее 40 мас,% растекание становится .недопустимо . Чем выше вяз- , кость пасты, тем труднее продавливается она сквозь отверстия в трафарете (окна в сетке),, тем более высо- . кое давление на ракель надо подавать, чтобы обеспечить нужную текучесть nacTbf. При содержании в пасте твер- дои фазы более Ю маСо% растекание пасты практически отсутствует,что .отрицательно сказьшается на качестве краев отпечатка, . Количаство связующего в пасте выбирается вполне определенным,исходя из качества покрытияj обеспечиваемого па операциях не только нанесения, но и уп.лотнешгя к спекания покрытия, При содержа.-нии связующего, в пасте более 5 мае,% затрудняется растворимость полибутилметакр}гл.ата в терПйнеолеэ вследствие удаления большоI го количества газов (на откачке) спеченное покрытие становится рыхлым, а это приводит к ухудшению эле трических и тепловых свойств катс.дов особенно при работе в циклических режимах включения - выключения напряжения накала (предельная растворимость около 6%). При содержании в пасте связующего менее 1,5 мас.% паста седиментационно неустойчива, плохо печатается через трафарет, а нанесенное покрытие не обладает достаточной прочностью и адгезией к подложке. Прямеры изготовления паст собраны в таблице, где приведены данные для jnacT с различными матёриалаьда твердой фазы (никель, вольфрам, окись алюминия, алюминат бария-кальция, тройной карбонат щелочноземельных металлов) , Данные обобщены по количеству отпечатков, полученных при трафаретной печати, для чего различие в эмиссионных параметрах твердой фазы не имело значения. Величина -- означает отношение размера отпечатка к размеру окна в трафарете. Предложенный способ наиболее перспективен для термокатод6в, в которых паста эмиссионного вещества содержит порошки никеля и тройного кар боната, паста незмиссионного вещества содержит порошки никеля и карбоиата магния или кальция или смесь их при этом мольные соотношени;ч между карбонатами и никелем в обеих пастах равны. Положительный эффект такого катода понятен, ибо губчатый катод на основе тройного окисла ЩЗМ имеет работу выхода на уровне 1,5-1,8 эВ, окись кальция - 2,4 эВ, окись магния - 3,6 эВ, что соответствует эмиссионному контрасту 3-5 порядков тока эмиссии. Эти характеристики подтверждень экспериментально. Этот контраст достаточно устойчив при работе катода, поскольку, нет причин для каких-то взаимодействий между родственными по структуре и свойствам окислов. Одинаковые соотношения никеля и карбонатов в эмиссионной и неэмиссионной пастах приводит к одинаковым структурам объема и поверхности катода, т.е. к близости тепловых характеристик обеих групп участков, а это означает, что ни при обработке катода, ни при эксплуатации не будет растрескивания. Таким образом, при использовании предложенного термокатода повышается долговечность катодов и уотойчивость эмиссионного контраста в режимах циклического включения - выключения накала.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОКАТОДА с заданной конфигурацией эмиттирукндих и неэьшттируклцих участков на керне, включающий нанесение на керн пасты, составленной из антиэмиссионного порошка, связукядего и растворителя, о т л и -. чающийся тем что,. с целью . повьшения стабильности эмиссионного контраста, эмиссионные участки изготавливают из пасты, содержащей эмиссионный порошок, связукщее и растворитель, тиксотропные свййства которой равны тиксотропным свойствам пасты с антиэмиссионнь5Ы порошком, а канесение паст на керн производят продавливанием сквозь трафареты с взаимно обратным рисунком, 2. Способ по П.1, о тл и ч. а ющ и и с я тем, что, в качестве связующего в пастах использованы с6по лимеры эфиров метакриловой кислоты, в качестве растворителя - терпине)ОЛ, при этом компоненты пасты выбраны в следующем соотношении, мас-.%: о i3 Порошок эмиссионного или антиэмис40-90 сионного вещества Связующее 1,5-5,0 Растворитель Остальное ё 3. Способ по пп. 1и2,отЛичающ-ийся тем, что твердая tC фаза эмиссионной пасты содержит поОд рошки никеля и тройного карбоната, а со твердая фаза антиэмиссионной пасты 05 содержит порошки никеля и карбоната 00 магния или кальция, при этом мольные: соотношения между карбонатами и ни- . келем; в обеих пастах рдвны. -

63,5

62,8

2,2

5,0 60

58,5

57,5 . 2,5. 55 5.0

а/ 1,5

46,5 в/ 2,5 45,5

1,6-1,8

Отпечатки сильно растекаются, паста имеет недопустимо малую вязкость.

f 1,05-1,1

Отпечатки долго сох- нут, после спекания рьошые.

Отпечатки

с/ 5,0

43

а/ 1,5

if 0,9-1,0.

0 7,2 в/ 2,8 с/ 5,0

5

47,4

2 0,6

5,5

42,5

52

Продошение таблицы

сцепление покрытия с подложкой и плотность После спекания.

Прочность сцепления Отпечатков; возрастает от а/ к с/. Во всех случаях тонкие линии не пропечатыаа- ются, паста не проходит через трафарет.

Вязкость

Паста не про пасты очень ходит через трафарет высока.

Плохое сцепDZ 5Г

1,3-1,5 ление покрытия с подложкой.

Покрытие дол1,1-1,2 го сохнет, после спекания рыхлое.