DE1810809A1

DE1810809A1 - Process for producing a thin layer structure made of metal

Info

Publication number: DE1810809A1
Application number: DE19681810809
Authority: DE
Inventors: Hidehiko Kawakami; Yoshihiro Uno
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1967-11-27
Filing date: 1968-11-25
Publication date: 1969-08-21
Also published as: FR1593405A; US3607676A; DE1810809B2; NL137558B; GB1195756A; NL6816866A

Description

MTSUSHIIA EI.BCTRIC INDUSTRIAL CO., ITD., Osaka/ JapanMTSUSHIIA EI.BCTRIC INDUSTRIAL CO., ITD., Osaka / Japan

Verfahren zum Herstellen eines dünnen SchichtaufbauesProcess for producing a thin layer structure

aus Metallmade of metal

Die Erfindung "bezieht sich auf eine einen Elektronenstrahl hindurchlassende dünne Schicht zur Verwendung als Fenster an einer elektronischen Aufzeichnungsröhre, deren Inneres unter einem hohen Vakuum gehalten werden muß, und insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen eines dünnen Schichtaufbaues aus Metall, der keine Infiltration von G-as und anderen Strömungsmittel in die Röhre zuläßt und dadurch das gewünschte hohe Vakuum in der Röhre vollständig aufrechterhält.The invention "relates to an electron beam permeable thin layer for use as a window on an electronic recording tube, the interior of which must be kept under a high vacuum, and particularly to a method of manufacturing a thin layer structure made of metal that does not have any infiltration of gas and other fluids into the tube and thereby the desired high vacuum in the tube fully maintains.

Metalle, Keramik und Glas sind übliche Materialien, die zum Vakuumverschließen von herkömmlichen Elektronenröhren verwendet v/erden, in denen ein hohes Vakuum aufrechterhalten werden muß. In einer Vorrichtung, wie z. B. einer elektronischen Aufzeichnungsröhre mit einem Fenster in Form einer einen Elektronenstrahl hindurch-Metals, ceramics and glass are common materials used for vacuum sealing conventional electron tubes used where a high vacuum must be maintained. In a device like z. B. an electronic recording tube with a Window in the form of an electron beam through

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lassenden dünnen Schicht, darf die dünne Schicht, die ein hohes Vakuum.gegen ein niedriges Vakuum, wie z. B. die Umgebungsluft isoliert, keine unerwünschte Infiltration von Gas durch sie hindurch in die innere Atmosphäre zulassen, die unter einem hohen Vakuum gehalten werden soll. Wenn jedoch Metalle irgendwelcher Art zur Herstellung des den Elektronenstrahl durchlassenden Fensters verwendet werden^ kann die aus diesen Metallen herge-leaving thin layer, the thin layer allowed a high vacuum against a low vacuum, such as B. isolates the ambient air, no unwanted infiltration of allowing gas through them into the internal atmosphere, which are kept under a high vacuum target. If, however, metals of any kind are used to make the window allowing the electron beam to pass through can be used ^ those made from these metals

w stellte dünne Schicht die Infiltration von Gasmolekülen ■mit geringerem Molekulargewicht als Wasserstoffgas und Heliumgas in die Röhre hinein nicht verhindern. Das ist unerwünschte da das Vakuum in der Röhre dadurch auf ein Maß verringert v/erden kann, "bei dein die Röhre nicht genau als Aufzeichnungsröhre arbeiten kann. Wenn beispielsweise das den Elektronenstrahl durchlassende Fenster auf eine physikalische oder chemische V/eise hergestellt wird, beispielsweise durch Aufdampfung Oder elektrolytische Abscheidung, können .Fehler, wie 2, B. Poren sehr kleinen Ausmaßes, in dem Fenster im Verlauf seiner Herstellung auftreten, und infolge der Möglichkeit dieses Fehlers w provided thin layer does not prevent infiltration of gas molecules ■ lower in molecular weight than hydrogen gas and helium gas into the tube. This is undesirable because it can reduce the vacuum in the tube to an extent "at which the tube cannot function accurately as a recording tube. For example, if the electron beam transmitting window is made in some physical or chemical way, for example by vapor deposition or electrodeposition, defects such as 2, B. pores of very small size, can appear in the window in the course of its manufacture, and as a result of the possibility of this defect

) ist es fast unmöglich, eine Infiltration von G-as von einen niedrigen Vakuum, v/ie.z. 3. der Umgebungsluft, in die Rohre zu verhindern, deren Inneres unter einem hohen Vakuum gehalten wird.) it is almost impossible to infiltrate gas as from a low vacuum, v / ie.z. 3. the ambient air, in the pipes to prevent their insides under a high Vacuum is maintained.

Bs ist daher ein Hauptziel der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen zum Herstellen eines dünnen Schichtaufbaues zur Verwendung als für einen Elektronenstrahl durchlässiges Fenster in einer elektronischen Aufzeichnung sr öhre , wobei der dünne Schichtaufbau ein Mittel zum Verhindern einer unerwünschten Verringerung des VakuumsBs is therefore a main object of the invention, a method to create for the production of a thin layer structure for use as for an electron beam Permeable window in an electronic recording tube, the thin layer structure providing a means for Preventing an undesirable reduction in the vacuum

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in der Eöhre einschließt, selbst wenn eine Durchdringung von Wasserstoff oder Heliumgas duroh die dünne Schicht eintritt oder Poren, die einen Anstieg der Infiltration des Gases ermöglichen, in der dünnen Schicht bestehen, um dadurch ein hohes Vakuum in der Röhre aufrecht zu erhalten, so daß die Röhre genau arbeiten kann.encloses in the duct, even if a penetration of hydrogen or helium gas penetrating the thin layer or pores causing an increase in infiltration allow the gas to exist in the thin layer, thereby maintaining a high vacuum in the tube so that the tube can operate accurately.

Diese und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung nit der Zeichnung. Darin zeigen:These and other objects, features and advantages of the invention will become apparent from the following description in connection with the drawing. Show in it:

1 einen schematischen Schnitt durch einen dünnen Schichtaufbau gemäß der Erfindung;1 shows a schematic section through a thin layer structure according to the invention;

Fig. 2 einen, schematischen Schnitt durch eine dünne Schieb.tanordnung, die den dünnen Schichtaufbau gemäß Pig. 1 einschließt;2 shows a schematic section through a thin one Slide arrangement, which the thin layer structure according to Pig. 1 includes;

Pig. 5 einen sohematischen Schnitt durch einen Teil einer elektronischen Aufzeichnungsröhre mit einem für einen Elektronenstrahl durchlässigen Fenster, das gemäß der Erfindung hergestellt ist, undPig. 5 shows a schematic section through part of an electronic recording tube an electron beam permeable window made according to the invention is and

Fig. 4 einen sohematischen Schnitt, der die Stufe des Evakuieren^ beispielsweise mittels einer Drehkolbenpumpe zeigt.Fig. 4 is a thematic section showing the stage of evacuation ^ for example by means of a Rotary lobe pump shows.

Gemäß Fig. 1 wird eine dünne Schicht 2 aus Metall beispielsweise durch Vakuumverdampfung oder Zerstäubung auf eine ausreichend gereinigte, glatte Oberfläche einesAccording to FIG. 1, a thin layer 2 of metal is formed, for example by vacuum evaporation or sputtering on a sufficiently cleaned, smooth surface of a

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Glasträgers 1 aufgebracht. Das die dünne Schicht 2 bildende Metall hat vorzugsweise eine Ionisierungsneigung, die gleich oder geringer ist als diejenige eines später beschriebenen Metalles, das beim Plattieren verwendet wird. Die Vakuumverdampfung wird, wenn sie angewendet wird, mit ausreichend niedriger Geschwindigkeit durohgefiihrt. Während die Vakuumverdampfung eine ausreichende Haftung zwischen der Metallschicht 2 und dem Glasträger ergibt, kann eine noch festere Haftung erzielt werden, wenn man auf die Zerstäubung zurückgreift. Das die Schicht 2 bildende Material kann beispielsweise Nickel sein, wenn die letztlich zu erhaltende Schicht aus Nickel besteht. Nachdem die dünne Schioht 2 auf dem Glasträger 1 ausgebildet worden ist, wird das Vakuum unterbrochen, und die dünne Schicht 2 wird der TJmgebungsluft für einen bestimmten Zeitraum ausgesetzt, der mehrere Minuten dauern kann. Dann wird das Muster wieder in die Verdampfungsvorrichtung eingesetzt und eine dünne Schicht 3 aus Metall auf der dünnen Schicht 2 durch Vakuumverdampfung ausgebildet. Das Metall der Schicht 3 ist vorzugsweise ein chemisch stabiles Metall, wie z. B. Gold, Silber oder Platin. Dann wird eine Nickelplattierung durchgeführt, wobei die dünne Schicht 3 als Elektrode verwendet wird, um dadurch eine Schicht 4 aus Nickel von vorbestimmter Dicke auf der dünnen Schicht 3 auszubilden. Nach Beendigung des Plattierungsschrittes wird der Stapel ausreichend gereinigt und getrocknet und dann wird der dünne Sohichtaufbau von dem Glasträger 1 abgestreift. Das Abstreifen erfolgt an der Fläche zwischen den dünnen Schichten 2 und 3-, d. h. zwischen der der luft ausgesetzten Oberfläche des Nickels ,und der Oberfläche aus Gold oderGlass carrier 1 applied. That forming the thin layer 2 Metal preferably has an ionization tendency equal to or less than that of later described metal used in plating. Vacuum evaporation is applied when applied is carried out at a sufficiently low speed. While the vacuum evaporation is sufficient Adhesion between the metal layer 2 and the glass substrate results, an even stronger adhesion can be achieved, if you resort to atomization. The material forming the layer 2 can be nickel, for example, when the layer that is ultimately to be obtained consists of nickel. After the thin layer 2 has been formed on the glass substrate 1, the vacuum is interrupted, and the thin layer 2 is exposed to the ambient air for a certain period of time lasting several minutes can. Then the pattern is reinserted into the evaporation device and a thin layer 3 of metal formed on the thin layer 2 by vacuum evaporation. The metal of layer 3 is preferably a chemically stable metal, such as B. gold, silver or Platinum. Then a nickel plating is carried out, wherein the thin layer 3 is used as an electrode, thereby forming a layer 4 of nickel of predetermined Form thickness on the thin layer 3. After completing the plating step, the stack becomes sufficient cleaned and dried, and then the thin layer of layers is stripped from the glass substrate 1. The stripping takes place on the area between the thin layers 2 and 3-, i. H. between those exposed to the air Surface of nickel, and the surface of gold or

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ähnlichem Metall. Die Haftung zwischen den dünnen Schichten 2 und 3 hat eine ideale Eigenschaft, die für die erfolgreiche Herstellung des dünnen Schichtaufbaues erforderlich ist. Genauer gesagt ist die Haftungskraft zwischen diesen Schichten ausreichend stark, um der Abstreifneigung während des Plattierungsvorganges Widerstand zu leisten, und ist derart, daß der dünnen Schicht 3 während des AbstreifVorganges keine Beschädigung zugefügt oder die dünne Schicht 4 von der dünnen Schicht 3 abgestreift wird.similar metal. The adhesion between the thin layers 2 and 3 has an ideal property that is required for the successful manufacture of the thin layer structure is. More precisely, the adhesive force is between these layers are sufficiently strong to withstand the tendency to stripping during the plating process afford, and is such that the thin layer 3 is not damaged during the AbstreifVorganges or the thin layer 4 is stripped from the thin layer 3.

Pig. 2 zeigt eine Form einer dünnen Schichtanordnung, die den auf diese Weise erzielten dünnen Schichtaufbau einschließt. Die dünne Schichtanordnung gemäß 3?ig. 2 bestellt aus einem G-itterelement aus nickel, auf dessen einer Oberfläche der dünne Schichtaufbau befestigt ist. Die Anordnung wird als Schirmträger einer Kathodenstrahlröhre verwendet, der geeignet ist, einen Elektronenstrahl aus dem Vakuum in die Umgebungsluft zum Zweck der Aufzeichnung zu leiten.Pig. Fig. 2 shows one form of a thin layer arrangement which embodies the thin layer structure obtained in this way includes. The thin layer arrangement according to FIG. 3 ig. 2 ordered from a mesh element made of nickel one surface of which the thin layer structure is attached. The arrangement is called the faceplate of a cathode ray tube used, which is capable of an electron beam from the vacuum into the ambient air for the purpose to direct the recording.

In Fig. 2 ist eine Schicht 5 aus einem elektrischen Isolator auf der durch das Verfahren gemäß Jig. 1 hergestellten dünnen Schicht 4 ausgeformt. Die Schicht 5 kann durch die Photowiderstandstechnik oder durch Verdampfung eines elektrischen Isolators hergestellt werden. Dann wird wieder Nickel aufplattiert, um ein Wachstum einer Schicht 6 aus nickel an denjenigen Abschnitten zu ermöglichen, an denen der elektrische Isolator nicht angeordnet ist. Auf diese Weise sind die Hickelschichten 4 und 6 fest miteinander verbunden. Der aus den dünnen SchichtenIn Fig. 2, a layer 5 is made of an electrical Isolator on the by the method according to Jig. 1 manufactured thin layer 4 formed. The layer 5 can be made by the photoresist technique or by evaporation an electrical insulator. Then nickel is plated again to allow growth of a Layer 6 made of nickel to enable those sections on which the electrical insulator is not arranged. In this way, the hick layers 4 and 6 firmly connected to each other. The one from the thin layers

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bestehende Stapel v/ird an der Fläche zwischen.den dünnen Schichten 2 und 3 wie in Fig. 1 gespalten, und der elektrische Isolator 5 wird entfernt, um eine dünne Sohichtanordnung zu erhalten, in der der dünne Schichtaufbau durch die als Träger dienende perforierte Schicht 6 unterstützt wird.existing stacks are attached to the area between the thin Layers 2 and 3 split as in Fig. 1, and the electrical Insulator 5 is removed to form a thin layer assembly to obtain, in which the thin layer structure is supported by the perforated layer 6 serving as a carrier will.

Es wird verständlich sein, daß das Verfahren gemaß der Erfindung daraus besteht, daß eine erste Schicht aus Metall auf einer glatten Oberfläche eines Trägers gebildet wird, daß die erste Metallschicht der Atmosphäre oder einem anderen geeigneten Gas ausgesetzt wird, daß ein chemisch stabiles Metall auf"die freiliegende Oberfläche der ersten Metallschicht durch Verdampfung aufgebracht wird, um eine zweite Schicht darauf zu bilden, daß dann eine dünne Schicht eines Metalles auf die zweite Metallschicht durch Verdampfung oder Plattierung aufgebracht wird und daß der Stapel an der Fläche zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht aufgespalten wird. Auf diese Weise kann der dünne Schichtaufbau von sehr dünner und gleichmäßiger Art von dem Träger getrennt werden.'It will be understood that the method according to the invention consists in providing a first layer is formed from metal on a smooth surface of a support that the first metal layer of the atmosphere or to another suitable gas that a chemically stable metal is deposited on "the exposed surface of the first metal layer by evaporation is to form a second layer on top of that, then a thin layer of metal on top of the second Metal layer is applied by evaporation or plating and that the stack on the surface between the first metal layer and the second metal layer is split. In this way, the thin layer structure be separated from the support of a very thin and uniform kind. '

Die dünne Filmanordnung, die durch das obige Verfahren hergestellt v/ird, kann sehr kleine Poren einschließen, da Fremdkörper, ΐ/ie z. B. Staub und Schmutz, die hauptsächlich Anlaß zu unerwünschten Poren geben, elektrostatisch an dem Träger während der Vakuumverdampfung haften. Sine dünne Schichtanordnung mit Poren darin kann nicht als vakuumdichtes Fenster für eine elektronische Aufzeichnungsröhre verwendet werden.The thin film assembly made by the above procedure produced v / ird, can include very small pores, since foreign bodies, ΐ / ie z. B. Dust and dirt that mainly giving rise to undesirable pores, electrostatically on the support during vacuum evaporation be liable. Its thin layer arrangement with pores in it cannot act as a vacuum-tight window for an electronic Recording tube can be used.

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Die Erfindung "beabsichtigt weiterhin die Schaffung eines zusätzlichen Mittels zur Anwendung an der dünnen SohiohtanOrdnung mit sehr kleinen Poren darin, so daß die dünne Schichtanordnung den Zweck der Vakuumabdichtung des Inneren einer Elektronenröhre vollständig erfüllen kann. Durch die Schaffung des zusätzlichen Mittels kann die dünne Schichtanordnung mit einem beträchtlich verbesserten Maß an Nachgiebigkeit hergestellt werden. The invention "continues to provide an additional agent for use on the thin carbon structure with very small pores in it, so that the thin layer arrangement serves the purpose of vacuum sealing of the inside of an electron tube can completely meet. By creating the additional resource can the thin layer arrangement with a considerable improved level of compliance can be produced.

Gemäß Pig. 3 ist ein Träger 8 mit einem Schlitz 8' darin auf einen Glaskolben 7 einer Elektronenröhre durch eine Schicht 9 eines entsprechenden Klebstoffs aufgeklebt. Ein einen Elektronenstrahl hindurohlassendes Fenster 11 aus einem dünnen Schichtaufbau, wie er oben beschrieben wurde, ist dem Schlitz 8' gegenüber angeordnet und wird duroh ein Verstärkungselement 10 gehalten, das auf den Träger 8 duroh eine Klebstoffschicht 12 aufgeklebt ist. Eine Schicht aus hochmolekularem Material 13, wie z. B. ein Epoxydharz, ist auf die Innenfläche des dünnen Sohichtaufbaues aufgebracht worden, der das den Elektronenstrahl durchlassende Fenster 11 bildet. D. h. eine eine Gasdurchdringung verhindernde Sohicht aus einem Material, z. B. einem hochmolekularen Material, wie z. B. Silioonharz oder Epoxydharz, ist dünn auf die Innenfläche des dünnen Schichtaufbaues 11 aufgebracht worden, um die Infiltration von Gas in die Elektronenröhre zu verhindern und ein hohes Vakuum in der Elektronenröhre aufrecht zu erhalten. Dann wird, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, eine Einrichtung, wie z. B. eine Drehkolbenpumpe, verwendet,According to Pig. 3 is a carrier 8 with a slot 8 'therein on a glass bulb 7 of an electron tube a layer 9 of a corresponding adhesive is glued on. A window that lets out an electron beam 11 made of a thin layer structure, as described above, is arranged opposite the slot 8 ' and is held by a reinforcing element 10, the An adhesive layer 12 is glued onto the carrier 8 is. A layer of high molecular weight material 13, such as. B. an epoxy resin, is on the inner surface of the thin layer structure has been applied, which the Forms electron beam permeable window 11. I. E. a gas-penetration-preventing layer made of one Material, e.g. B. a high molecular weight material such. B. silicone resin or epoxy resin, is thin on the inner surface of the thin layer structure 11 has been applied in order to prevent the infiltration of gas into the electron tube and maintain a high vacuum in the electron tube. Then, as shown in Fig. 4, a Facility, such as B. a rotary lobe pump is used,

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um auf den dünnen Schichtaufbau 11 an der Seite, an der die Harzsohicht 13 nicht aufgebracht ist, einen Sog aufzubringen. Dadurch füllt das Harz 13 die Poren in dem dünnen Schichtaufbau 11 und verhindert dadurch jegliche unerwünschte Infiltration von Ga3 in den G-laskolben durch den dünnen Schichtaufbau 11 hindurch. Die Schicht 13 kann dann durch Verwendung eines geeigneten Lb'sungsmit- ^ tels abgewischt werden. Die Kunstharzschicht 13 kann in ^ einer Dicke im Bereich von 0,5 Mikron zurückbleiben, da das Harz ein relativ geringes Molekulargewicht infolge der Tatsache aufweist, daß seine Komponenten Silicon, Sauerstoff und Wasserstoff sind, und das Harz dieser Art und von einer so geringen Dicke verschlechtert in keiner Weise die- den Elektronenstrahl hindurchlassende Wirkung des dünnen Schichtaufbaus 11. Außerdem hat eine derartige Harzschicht eine große Fähigkeit, die Infiltration von Wasserstoffgas u. dgl. dort hindurch zu stoppen. Eine aufgedampfte Schicht aus einem Metall, wie z. B. Aluminium, kann zusätzlich auf die dünn aufgebrächte hochmolekulare Materialschicht aufgebracht werden, um eine ψ Ladungsansammlung auf dem Dielektrikum zu verhindern.to apply suction to the thin layer structure 11 on the side where the resin layer 13 is not applied. As a result, the resin 13 fills the pores in the thin layer structure 11 and thereby prevents any undesired infiltration of Ga3 into the glass bulb through the thin layer structure 11. The layer 13 can then be wiped off using a suitable solvent. The resin layer 13 may be left to a thickness in the range of 0.5 microns because the resin has a relatively low molecular weight due to the fact that its components are silicone, oxygen and hydrogen, and the resin of this type and of such a small thickness does not in any way deteriorate the electron beam transmitting effect of the thin film structure 11. In addition, such a resin film has a great ability to stop the infiltration of hydrogen gas and the like therethrough. A vapor deposited layer of a metal, such as. B. aluminum, can also be applied to the thinly applied high molecular weight material layer in order to prevent ψ charge accumulation on the dielectric.

Aus der obigen Beschreibung wird ersichtlich sein, daß die Erfindung eine dünne Schichtanordnung schafft, in der eine Harzschicht auf einen einen Elektronenstrahl hiiidurchlassenden dünnen Schichtaufbau aufgebracht wird, der das Innere einer Elektronenröhre gegen das Äußere abtrennt. Auf diese Weise kann keine Verschlechterung des hohen Vakuums in der Röhre infolge von Infiltration von Gasmolekülen durch ,den dünnen Schichtaufbau auftreten, selbst dann nicht, wenn der dünne Schichtaufbau Poren oder andere Fehler aufweist.From the above description it will be seen that the invention provides a thin layer arrangement in which a resin layer is applied to a thin layer structure that allows an electron beam to pass through, which separates the inside of an electron tube from the outside. This way there can be no deterioration the high vacuum in the tube due to infiltration of gas molecules through, the thin layer structure appear, not even if the thin layer structure has pores or other defects.

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Claims

Patent claims:

1. Method of making a thin layer structure aua metal, characterized by the process steps, that a first layer of a metal is formed on a smooth surface of a carrier, that the first metal layer is exposed to a suitable gas that a chemically stable metal is exposed to the exposed Surface of the first metal layer is applied to form a second metal layer thereon that then a thin layer of a metal is applied to the second metal layer and that the stack is attached to the Area between the first metal layer and the second metal layer is split.

2. The method according to claim 1, characterized by the step of covering the thin metal layer with a resin layer that consists of a high molecular weight mixture.

"3 · method" according to claim 2, characterized in that that after the thin metal layer has been coated with the resin layer, a suction on the surface the thin metal layer is applied, which is not covered with the Ilarzschicht, so that Porsn with it filled with the resin.

4. The method according to claim 1, characterized in that the first metal layer is exposed to the ambient air will.

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5. Procedure according to. Claim 1, characterized in that that the thin metal layer is applied by evaporation »

6. The method according to claim 1, characterized in that the thin metal layer by electrolytic Deposition is applied.

'7. Method according to claim 2, characterized in that that the high molecular weight mixture is an epoxy resin.

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