способ изготовления электродной системы газоразрядной индикаторной панели переменного тока

Формула изобретения

1. Способ изготовления электродной системы газоразрядной индикаторной панели переменного тока, заключающийся в нанесении на стеклоподложку электродов из серебросодержащего материала с последующим их отжигом, формировании на электродах диэлектрического покрытия поочередным нанесением нижнего слоя из легкоплавкого стекла на основе окиси свинца и верхнего слоя из легкоплавкого стекла на основе окиси свинца, температуры плавления которого выше температуры плавления стекла нижнего слоя, и оплавлении диэлектрического покрытия при температуре Т, отличающийся тем, что стекло нижнего слоя формируют из смеси трех легкоплавких стекол на основе окиси свинца с температурами плавления Т1-первого, Т2-второго, Т3-третьего, отношение которых Т1 Т3 > Т2 равно Т1:Т2:Т3=Т1:(0,76 - 0,88)Т1:(0,92 - 1,0) Т1, и весовом соотношении первого, второго и третьего стекол, соответственно равным (0,1 - 0,35): (0,3 - 0,5):(0,35 - 0,4), а после нанесения нижнего слоя проводят его оплавление при температуре Т" Т1, при этом оплавление диэлектрического покрытия проводят при температуре Т Т3.

2. Способ изготовления по п.1, отличающийся тем, что верхний слой диэлектрического покрытия выполняют из легкоплавкого стекла на основе окиси свинца, входящего в состав стекла нижнего слоя с температурой плавления Т3.

3. Способ изготовления по п.1, отличающийся тем, что стекло верхнего слоя состоит из смеси двух легкоплавких стекол на основе окиси свинца, входящих в состав стекла нижнего слоя с температурами плавления Т1 и Т3 и весовым соотношением, соответственно равным (0,5 - 0,7):(0,3 - 0,5).

4. Способ изготовления по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в качестве легкоплавкого стекла на основе окиси свинца с температурой плавления Т3 используют стекло С81 следующего состава, %:

PbO - 623

B₂O₃ - 16 2

ZnO - 14 2

SiO₂ - 3 1

Al₂O₃ - 2 0,5

SrO - 1 0,5

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в производстве газоразрядных индикаторных панелей (ГИП) переменного тока.

Известен способ изготовления электродов газоразрядного индикаторного устройства, заключающийся в нанесении на стеклоподложку золотосодержащих электродов, их термообработке, формировании на пластине с электродами диэлектрического покрытия из легкоплавкого стекла на основе окиси свинца и его оплавлении [пат. ФРГ N 2.234.679, кл. 21f -85. 1973 г.].

Недостатком этого способа изготовления электродов газоразрядного индикаторного устройства является то, что для формирования электродов используется золотосодержащая паста. Высокая стоимость золотосодержащей пасты значительно увеличивает себестоимость изготовления электродных систем, что приводит к увеличению цены готового изделия и затрудняет его использование в массовом производстве.

Известен способ изготовления электродной системы газоразрядной индикаторной панели, заключающийся в формировании на стеклопластине электродов, состоящих из серебросодержащего материала, нанесении на них диэлектрического слоя из легкоплавкого стекла на основе окиси свинца и его оплавлении [пат. США N 3.810.686, кл.316-20. 1974 г.].

Недостатком этого способа изготовления является то, что при использовании в качестве функционального материала электродов серебра при термообработках возникает явление диффузии ионов серебра в подложку и в диэлектрическое покрытие, что приводит к изменению электрических параметров и оптических свойств газоразрядной индикаторной панели.

Наиболее близким к заявленному способу является способ изготовления электродной системы газоразрядной индикаторной панели переменного тока, заключающийся в нанесении на стеклоподложку электродов из серебросодержащего материала с последующим их отжигом, формировании на электродах диэлектрического покрытия поочередным нанесением нижнего слоя из легкоплавкого стекла на основе окиси свинца и верхнего слоя из легкоплавкого стекла на основе окиси свинца, температура плавления которого выше температуры плавления стекла нижнего слоя, и оплавлении диэлектрического покрытия при температуре Т [пат. Франции N 2.151.907, кл. G 09 F 13/00, H 01 J 17/00, 1973 г. - прототип].

Недостатком данного способа является то, что при его осуществлении происходит диффузия ионов серебра в стеклоподложку при отжиге электродов и наблюдается сильная миграция ионов серебра в подложку и диэлектрическое покрытие, вызванная усилением движения ионов в процессе взаимной диффузии составных частей стекол при одновременном оплавлении двух слоев диэлектрического покрытия, верхний из которых состоит из стекла более тугоплавкого, чем стекло нижнего слоя.

Задачей изобретения является создание способа изготовления электродной системы газоразрядной индикаторной панели переменного тока с электродами из серебра, позволяющего получить электродные системы высокого качества за счет устранения ионов серебра, продиффундировавших в стеклоподложку при отжиге электродов, и исключения миграции ионов серебра в подложку и диэлектрическое покрытие, нанесенное на электроды, при его оплавлении.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления электродной системы газоразрядной индикаторной панели переменного тока, заключающемся в нанесении на стеклоподложку электродов из серебросодержащего материала с последующим их отжигом, формировании на электродах диэлектрического покрытия поочередным нанесением нижнего слоя из легкоплавкого стекла на основе окиси свинца и верхнего слоя из легкоплавкого стекла на основе окиси свинца, температура плавления которого выше температуры плавления стекла нижнего слоя, и оплавлением диэлектрического покрытия при температуре Т, стекло нижнего слоя формируют из смеси трех легкоплавких стекол на основе окиси свинца с температурами плавления Т1 - первого, Т2 - второго. Т3 - третьего, отношение которых равно Т1:Т2:Т3 = Т1:(0,76-0,88)Т1: (0,92-1)Т1 при Т1 Т3 > Т2 и весовым соотношением первого, второго, третьего стекол, соответственно равным (0,1-0,35) : (0,3-0,5) : (0,35-0,40), а после нанесения нижнего слоя проводят его оплавление при Т" Т1, при этом оплавление диэлектрического покрытия проводят при температуре Т Т3. Выполнение нижнего слоя диэлектрического покрытия, расположенного на серебросодержащих электродах, из смеси трех легкоплавких стекол на основе окиси свинца, температуры плавления и количество которых выбраны согласно заданным соотношениям, дают возможность при оплавлении получить стекло определенной вязкости, позволяющее удалить ионы серебра из подложки и препятствующее их проникновению в диэлектрическое покрытие.

Для устранения остаточных явлений миграции ионов серебра в стекле верхний слой диэлектрического покрытия выполняют из стекол, входящих в состав стекла нижнего слоя, или из одного легкоплавкого стекла на основе окиси свинца с температурой плавления Т3, или из двух стекол с температурами плавления Т1 и Т3 и весовым соотношением, соответственно равным (0,5-0,7) : (0,3-0,5).

Высокая эффективность устранения миграции наблюдается при использовании в качестве стекла с температурой плавления Т3 стекла C-81 следующего состава (%): Pb 0 - 62 3; B₂O₂ - 16 2; ZnO - 14 2; SiO₂ - 3 1; Al₂O₃ - 2 0,5; SrO - 1 0,5.

В процессе проведенного анализа уровня техники не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками заявляемого изобретения, а сравнение предлагаемого решения с наиболее близким по совокупности признаков аналогом позволило выявить совокупность существенных отличительных признаков для достижения осматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявляемый способ изготовления электродных систем ГИП переменного тока соответствует требованию "новизна".

Анализ источников информации также показал, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как не выявлены технические решения, в которых исключалась бы диффузия ионов серебра, появляющаяся в процессе термообработок при формировании на стеклоподложке серебросодержащих электродов, покрытых двумя слоями легкоплавкого стекла на основе окиси свинца за счет выполнения первого нижнего слоя легкоплавкого стекла из смеси трех легкоплавких стекол на основе окиси свинца, температуры плавления и весовые значения которых выбраны согласно предложенным соотношениям.

Кроме того, не выявлены технические решения, исключающие диффузии ионов серебра в стекло за счет выполнения второго слоя диэлектрического покрытия из одного или двух стекол, входящих в состав первого слоя с заданными характеристиками температур, веса и состава.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует требованию "изобретательский уровень".

Способ изготовления электродных пластин ГИП переменного тока заключается в следующем. На стеклопластину, например, из натрийборсиликатного стекла одним из известных методов, например, трафаретной печатью, формируют серебросодержащие электроды. Стеклопластина с электродами проходит отжиг при температуре Т = 590^oC. После термообработки на стеклопластине под электродами и вокруг них наблюдаются следы миграции ионов серебра в виде желтых разводов. Миграция или диффузия ионов серебра происходит под воздействием высокой температуры (Т > 490^oC) и выражается в проникновении ионов серебра в кристаллическую решетку стеклоподложки. Затем на электроды, например, трафаретной печатью наносят двухслойное диэлектрическое покрытие.

Нижний слой диэлектрического покрытия состоит из смеси трех легкоплавких свинецсодержащих стекол, имеющих температуры плавления Т1 Т3 > Т2, где Т1 - температура плавления первого стекла, Т2 - температура плавления второго стекла, Т3 - температура плавления третьего стекла, причем они взяты в соотношении Т1 : Т2 : Т3 = Т1 : (0,76 - 0,88)Т1 : (0,92-1)Т1 и весовом соотношении (0,1-0,35) : (0,3-0,5) : (0,35-0,40).

Температуры плавления и весовые соотношения стекол подобраны таким образом, что при температуре оплавления нижнего слоя Т" Т1 образуется расплав стекол определенной вязкости, позволяющий растворить ионы серебра появившихся после отжига электродов из подложки и препятствующий проникновению ионов серебра в диэлектрическое покрытие и стеклоподложку.

Изменение весового соотношения смеси стекол в сторону увеличения содержания стекла с температурой плавления Т2 и уменьшение содержания стекол с температурами плавления Т1 и Т3 приводит к понижении вязкости расплавленной смеси стекол, хорошему удалению ионов серебра из подложки, но на последующих операциях возникает нарушение целостности диэлектрического покрытия. Увеличение в смеси стекол содержания стекла с температурой плавления Т1 и уменьшение содержания стекол с температурами плавления Т2 и Т3 приводит к повышению вязкости расплавленной смеси стекол, при этом миграция ионов серебра в стеклоподложку увеличивается и распространяется в диэлектрическое покрытие. Такой же эффект наблюдается, если в смеси стекол увеличить весовое содержание стекла с температурой плавления Т3 и уменьшить весовое содержание стекол с температурами плавления Т1 и Т2.

Изменение температурного соотношения стекол в смеси также оказывает влияние на вязкость расплавленной смеси стекол, при этом уменьшение температуры плавления одного из стекол приводит к понижению вязкости расплава смеси стекол и нарушению эмиссионного покрытия на диэлектрическом покрытии, а увеличение температуры плавления одного из стекол соответственно к увеличению вязкости расплава смеси стекол и неполному устранению миграции.

После оплавления нижнего слоя, состоящего из смеси стекол, диэлектрическое покрытие прозрачное, без следов миграции ионов серебра.

После оплавления нижнего слоя на него наносят верхний слой из легкоплавкого стекла на основе окиси свинца, температура плавления которого выше температуры плавления нижнего слоя.

Верхний слой определяет рабочие характеристики диэлектрического покрытия ГИП переменного тока и позволяет устранить недостатки, вызванные возвратной миграцией ионов серебра, которая может появиться при последующих термообработках, например, при оплавлении диэлектрического покрытия.

Диэлектрическое покрытие, сформированное из двух слоев, оплавляется при температуре Т Т3. При оплавлении диэлектрического покрытия начинает происходить диффузия составных частей верхнего и нижнего слоев, но так как нижний слой уже был ранее оплавлен и реакция по удалению ионов серебра там прошла, то в верхний слой ионы серебра уже не диффундируют.

Для получения изолирующего покрытия, отвечающего требованиям изготовления газоразрядной индикаторной панели переменного тока, в частности, по светопропусканию, пористости, диэлектрическим параметрам, верхний диэлектрический слой оплавляют при Т Т3, так как при более низкой температуре оплавление происходит неполностью, и в диэлектрике наблюдаются пузыри или слой становится оптически непрозрачным.

Для устранения остаточных явлений миграции лучшие результаты достигаются при использовании для выполнения верхнего слоя диэлектрического покрытия одного стекла на основе окиси свинца с температурой плавления Т3 или смеси двух легкоплавких стекол на основе окиси свинца с температурами плавления Т1 и Т3 и весовым соотношением, равным соответственно (0,5-0,7) : (0,3-0,5).

Подобранное весовое соотношение стекол для верхнего слоя позволяет на последующих операциях изготовления ГИП получить качественное эмиссионное покрытие.

При этом оптимальный результат получается при использовании стекла C 81 с температурой плавления Т3 следующего состава (%): Pb 0 - 62 3; B₂O₃ - 16 2; ZnO - 14 2; SiO₂ - 3 1; Al₂O₃ - 2 0,5; SrO - 1 0,5.

Для обследования предлагаемого способа изготовления электродной системы газоразрядной индикаторной панели переменного тока было взято несколько стеклопластин и на них методом трафаретной печати сформированы электроды из серебра. Стеклопластины с электродами прошли термообработку при Т = 590^oC. Затем на электродах формируют двухслойное диэлектрическое покрытие.

Пример 1. Из трех свинецсодержащих стекол 82-3 (PbO-71.5%), СЛП (PbO-86,6%), C 81 (PbO-62%), с температурами плавления соответственно Т1 = 560^oC, Т2 = 460^oC, Т3 = 515^oC (Т1 : Т2 : Т3 = 1 : 0,82 : 0,92) была приготовлена смесь с весовым соотношением соответственно 0,25 : 0,4 : 0,35.

Из смеси приготовили пасту и методом трафаретной печати нанесли ее на стеклопластину с электродами для формирования нижнего слоя диэлектрического покрытия. Оплавление производили при 590^oC. После оплавления слой диэлектрика прозрачный, без следов миграции. Для нанесения верхнего слоя диэлектрического покрытия использовали смесь двух стекол, входящих в состав стекла нижнего слоя с температурами плавления Т1 = 560^oC, Т3 = 519^oC, но с весовым соотношением 0,5 : 0,5. Пластину с нанесенным верхним слоем диэлектрического покрытия оплавляли при 590^oC. Покрытие после оплавления прозрачное, без пузырей. Миграции ионов серебра в стеклоподложку не наблюдается. На последующих операциях эмиссионное покрытие при нанесении не нарушается.

Пример 2. Из трех свинецсодержащих стекол 82-3 (PbO-71,5%), C77 (PbO-62,5%), C 81 (PbO-62%) с температурами плавления соответственно Т1 - 560^oC, Т2 = 500^oC, Т3 = 515^oC (Т1 : Т2 : Т3 = 1 : 0,89 : 0,92) была приготовлена смесь с весовым соотношением соответственно 0,25 : 0,5 : 0,25.

Из смеси приготовили пасту и нанесли ее на стеклопластину с серебряными электродами для формирования нижнего слоя диэлектрического покрытия. Оплавление производили при 590^oC. После оплавления в слое диэлектрика наблюдается миграция ионов серебра в виде желтых разводов.

Для нанесения верхнего слоя диэлектрического покрытия использовали смесь двух стекол, входящих в состав стекла нижнего слоя с температурами плавления Т2 = 500^oC, Т3 = 515^oC, с весовым соотношением 0,6 : 0,4. Пластину с нанесенным верхним слоем диэлектрического покрытия оплавляли при t = 590^oC. После оплавления миграция ионов серебра наблюдается как в диэлектрическом покрытии, так и в подложке.

Пример 3. Из трех свинецсодержащих стекол 82-3 (PbO-71,5%), СЛП (PbO-86,6%), C 81 (PbO-62%) с температурами плавления соответственно Т1 = 560^oC, Т2 = 460^oC, Т3 = 515^oC (Т1 : Т2 : Т3 = 1 : 0,82 : 0,92) была приготовлена смесь с весовым соотношением соответственно 0,2 : 0,6 : 0,2.

Из смеси приготовили пасту и методом трафаретной печати нанесли ее на пластину с серебряными электродами. Пластину с нанесенным нижним слоем диэлектрического покрытия оплавляли при 590^oC. После оплавления слой диэлектрика прозрачный, без следов миграции.

Для нанесения верхнего слоя диэлектрического покрытия использовали стекло, входящее в состав нижнего слоя C 81 с температурой плавления Т_пл = 515^oC. После оплавления при t = 590^oC покрытие прозрачное, но на последующих операциях наблюдается нарушение эмиссионного покрытия.

Характеристики электродных систем, изготовленных с использованием других смесей легкоплавких стекол, выбранных согласно предложенных температурных и весовых зависимостей, представлены в таблице 1.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления электродной системы газоразрядной индикаторной панели переменного тока позволяет получить пластины со сформированными на них серебросодержащими электродами и слоем диэлектрика высокого качества.