DE2351052A1 - Verfahren zum herstellen einer anzeigevorrichtung mit gasdurchschlag - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Herstellen einer Anzeigevorrichtung mit Gasdurchschlag«

Aufgrund der Materialien und der Herstellungsverfahren sind solche bekannten Vorrichtungen nicht in der Lage? eine hohe Iiichtleistung zu erzeugen. Die durch die gasförmige Entladung erzeugte intensive Hitze kann die Teile der Vorrichtung beschädigen, da sich die Hitze in einem kleinen Raum entwickelt» Die Erfindung will diese Nachteile überwinden, indem ein Verfahren geschaffen wird, das Materialien verwendet, die in der Lage sind, bei hohen Leistungspegeln in beschränkten Räumen zu arbeiten. Des weiteren erfordert das Verfahren nur einen einzigen Brennschritt, bei dem Metalle verwendet werden, die oberhalb der Sintertemperatur des Substrats vermählen=

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Anzeigevorrichtung mit Gasdurchschlag, die einen anorganischen dielektrischen Körper mit Erregungselektroden aus Edelmetall, ein Gas, das eine hohe optische Ausgangsleistung bei der Gasentladung hat·, und eine transparente Fläche aufweist. In der Vorrichtung ist das Gas in einem

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abgedichteten Raum zwischen der transparenten Fläche und dem dielektrischen Körper enthalten und die Erregungselektroden sind in dem dielektrischen Körper angeordnet, um das Gas zu erregen, wenn ein elektrisches Potential an die Elektroden angelegt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Schritte auf.

(a) Herstellen einer ungesinterten Platte mit einem Hohlraum für das Gas, wobei die Platte feinverteilte keramische Partikel und ein kurzzeitig wirkendes Bindemittel enthält,

(b) Aufbringen einer Paste auf die Platte in wenigstens einem Teil der vorgesehenen Elektrodenanordnung, wobei die Paste Partikel aus Edelmetall und ein kurzzeitig wirkendes Bindemittel dafür enthält und wobei die Partikel aus Edelmetall einen Schmelzpunkt über der Temperatur haben, bei welcher die Platte sintert,

(c) Sintern des Substrats mit der aufgebrachten Paste für eine Zeit und bei einer Temperatur,■die ausreichend sind, um das kurzzeitig wirkende Bindemittel zu verflüchtigen und die keramischen Partikel und die Metallpartikel in eine monolithische Struktur zu sintern, wobei die metallischen Partikel elektrische Leiter bilden,

(d) Einfüllen des Gases in den Hohlraum und

(e) Abschließen des Hohlraumes mit der transparenten Fläche.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert, in der sind

Fig. 1 ein Schnitt durch eine punktartige Anzeigevorrichtung mit Gasdurchschlag, wobei der Schnitt in der zur linie 1-1 in Fig. 2 senkrechten Ebene gesehen ist,

Pig. 2 eine .Aufsicht auf mehrere punktartige Gasanzeigevorrichtungen auf einem einzigen dielektrischen Substrat,

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Pig. 3 ein Schnitt einer Gasanzeigevorrichtung mit Leitungsschiene, wobei der Schnitt in der Ebene senkrecht zur linie 3-3 in Mg. 4 gesehen ist,

Pig. 4 eine Aufsicht auf eine Gasanzeigevorrichtung mit Leitungsschiene und

Fig. 5 Teildarstellungen eines weiteren Beispiels«

Das Verfahren nach der Erfindung "dient zur Herstellung von Anzeigevorrichtungen mit Gasdurchschlag aus einem einzigen dielektrischen Substrat mit darin vorgesehenem Hohlraum. Bei dieser Ausführungsform können eine oder mehrere Elektroden auf der Fläche des Substrats so aufgedruckt sein, daß jede längs der Fläche des Substrats und dann in den Hohlraum und wahlweise unterhalb der Seitenwand des Hohlraums verläuft. Die Elektrode muß sich von der Unterseite der transparenten Fläche erstrecken, so daß sie an eine elektrische Schaltung angeschlossen werden kann. Andererseits können ein oder mehrere Löcher in das ungebrannte Substrat derart gestanzt werden, daß die Elektroden, wenn sie mit einem Metallbelag gefüllt sind₅ durch das Substrat reichen und dann in den Hohlraum von der Seite oder von der Unterseite des Hohlraumes führen,,

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung befaßt sich mit der Herstellung einer Anzeigevorrichtung mit Gasdurchschlag, bei der die Vorrichtung Teil einer mehrschichtigen Schaltungstafel ist₉ die einen monolithischen keramischen Körper^ elektrische Leitungen^ die in einer oder mehreren Schichten in dem Körper angeordnet sind und daran befestigt sind, und elektrische Verbindungseinrichtungen enthält, die vollständig in dem Körper die Leiter in verschiedenen Schichten verbinden₅ wobei die Leiter und die elektrischen Verbindungseinrichtungen aus gasfreien Edelmetallpartikeln bestehen, die an der Keramik und untereinander gesintert sind₅ wobei folgende Schritte vorgesehen sind:

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(a) Herstellen von mehreren Platten, wobei eine der Platten einen Holalraun] für das Gas aufweist,

(b) Formen von Löchern für die Verbindungseinrichtungen

an gewünschten Stellen in wenigstens einer der Platten,

(c) Pullen der Löcher mit einer Paste, die gasfreie Edelmetallpartikel und ein kurzzeitig wirkendes Bindemittel enthält,

(d) Drucken der Paste auf ausgewählte !"lachen wenigstens einer der Platten in der gewünschten Anordnung der gedruckten Leiter,

(e) Zusammenbauen der Platten in einem Stapel derart, daß die gedruckten Leiter und die gefüllten Leiterlöcber in gewünschter Beziehung zueinander stehen, und derart, daß sich der Hohlraum für das G-as an der Oberseite der obersten Schicht des Stapels befindet,

(f) Verbinden der gestapelten Platten zu einem Laminat,

(g) Sintern,

(ta.) Einfüllen des G-as es in den Hohlraum und

(i) Abdichten des Hohlraums rait der transparenten Fläche.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung von vertieften Metallbelägen in monolithischen Strukturen muß die Metallisierungspaste selbstverständlich vor dem Sintern aufgebracht werden» Daraufhin muß das ausgewählte Metall bei einer Temperatur oberhalb der Sintertemperatur der dielektrischen Substratplatte schmelzen. Wenn entweder FlächenmetaJLlbeläge oder Verbindungseinrichtungen für die elektrischen Leiter verwendet werden, die von der Außenseite der gebrannten monolithischen Struktur zugänglich sind, muß der Metallbelag nicht einen Schmelzpunkt oberhalb der Sintertemperatur der dielektrischen Platte haben. Im letzteren Falle können die Metallisierungspasten auf die Fläche des dielektrischen Substrats gedruckt werden oder zum Ausfüllen der Löcher verwendet werden, nachdem das Substrat zum Sintern gebrannt ist. Daraufhin wird ein

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zweiter Brenns'chritt verwendet, um elektrisch leitende gedruckte Muster oder Yerbindungseinrieb/tungen auf dem vorgebrannten Substrat zu bilden. Bei jeder Ausführungs~ form dieses Verfahrens kann gewünschtenfalls eine oben erwähnte Kombination von Metallbelägen verwendet .werden.

Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen beschrieben. Pig. 1 zeigt einen Schnitt einer Anzeigevorrichtung mit Gas durchschlag senkrecht zur Linie 1-1 in Fig„ 2 mit einem monolithischen keramischen Substrat 1, das aus zwei Schichten aus Aluminiumoxid gebildet ist, mit einer Öffnung, die einen darin eingeschlossenen Gasraum 2 enthält, mit einer Glasabdeckung 3» die das Gas in der Öffnung in dem Aluminiumoxidkörper dicht einschließt, und mit Erregungselektroden 4- in der Form von ringförmigen Scheiben, wobei die untere Elektrode in einer Vertiefung zwischen den Aluminiumoxidschichten liegt« Wenn ein elektrisches Potential an die leiter 5 angelegt wird, erregen die Elektroden das Gas und erzeugen eine sichtbare Glimmentladung. Die Leiter 5? die in dem dielektrischen Körper vertieft sind,, führen zu den. Erregungselektroden und zu der Fläche. Diese Leiter können als "Durchgänge" bezeichnet werden.

In Fig. 2 ist eine Aufsicht auf neun Einschlüsse dargestellt, von denen jeder eine Elektrodenanordnung aufweist, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, wobei die Glasabdeckung 3 nicht dargestellt ist. Durch Verwenden mehrerer dieser Einschlüsse und der geeigneten elektrischen Anregung können numerische und/oder alphabetische Symbole durch das Gasentladungsglimmen erzeugt werden, das von den Einschlüssen herrührt. Somit kann die Vorrichtung verwendet werden, um

numerische Informationen oder alphabetische Zeichen anzuzeigen. Anstelle einer einzigen Glasabdeckung über jedem Hohlraum kann des weiteren die gesamte Fläche über den neun Hohlräumen mit einer Glasplatte unter Verwendung üblicher dielektrischer Dichtungsverfahren bedeckt sein.

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Fig. 3 ist ein Schnitt einer Anzeigevorrichtung mit einer "leitungsschiene", wobei der Schnitt in einer Ebene senkrecht zur Linie 3-3 in Pig. 4 gezeigt ist und wobei die Glasabdeckung 3 zu sehen ist. Pig. 4 ist eine Aufsicht auf die vollständige Anzeigevorrichtung mit Leitungsschiene, wobei jedoch die Glasabdeckung 3 nicht zu sehen ist. Elektroden 4 in der Form von rechteckigen Schienen sind in einem Aluminiumoxidkörper 1 angeordnet. Ein Gas 2 ist in einem Kanal in dem Aluminiumoxidkörper enthalten. Eine Glasabdeckung kann über den gesamten Aluminiumoxidkörper 1 oder nur über die Leitungsschienenanordnung angebracht sein.

Die wesentlichen bei dem Verfahren nach der Erfindung verwendeten Materialien sind das anorganische dielektrische Material und die Anregungselektroden aus Edelmetall, die aus Metallbelägen hergestellt werden, die an dem dielektrischen Körper angebracht und gebrannt werden. Eine große Vielzahl von dielektrischen Materialien kann verwendet werden. Beispiele für dielektrische Materialien, die verwendet werden können, sind keramische Materialien, die hauptsächlich enthalten Aluminiumoxid, Steatit, Zirkon, Aluminiumsilikat, Zirkoniumdioxid, Titandioxid, Berylliumoxid, Magnesiumsilikat und Kombinationen davon.

Die gebrannten Erregungselektroden aus Edelmetall sind kritisch und wesentlich. Wenn ein mehrschichtiger dielektrischer Körper verwendet wird, muß der für die vertieften Leiter verwendete Metallbelag in der Lage sein, kompatibel mit dem dielektrischen Material gebrannt und gesintert zu werden. Die thermische Ausdehnung des dielektrischen Materials und der Metallbeläge soll soweit als möglich abgestimmt werden, um innere Spannungen zu verringern. Auch soll bei mehrschichtigen Anordnungen der Metallbelag im wesentlichen frei von gelösten, absorbierten, adsorbierten oder anderweitig eingeschlossenen Gasen, d.h. gasfrei, sein, um während des Brennens der metallisierten

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dielektrischen Platten eine Blasenbildung_? ein Ausblühen und ein Delaminieren auf ein Minimum zu verringern. Irgendein "bekanntes Edelmetall kann verwendet werden, wozu Platin, Palladium, Silber, G-old und legierungen und Mischungen davon gehören. Alle Metallpartikel sollen fein verteilt oder in Pulverform sein, d.h. in Form von Pulvern, die ausreichend feinverteilt sind, um durch ein 325-Maschensieb (US-Standardsiebskala) zu gelangen« Geeignete Metallbelä,ge sind in den US-Pat ent schrift en 3 511 640 und 3 667 935 beschrieben. Molybdän und Mangan können auch verwendet werden, um die Elektroden zu bilden, können jedoch nur zugelassen werden, wenn die Atmosphäre nichtoxidierend ist. Bevorzugte Metallbeläge bestehen aus Gründen des einfacheren Brennens in luft aus Edelmetallen»

Die Anzeigevorrichtungen mit Gasdurchschlag nach der Erfindung werden vorzugsweise in der Weise hergestellt, daß Edelmetallverbindungen auf einen ungebrannten dielektrischen Körper an gewünschten Stellen aufgebracht werden= Eine Zuleitung kann auch vorgesehen werden,, Der nicht ge brannte Körper bat einen Hohlraum, in dem das Gas dicht einge=> schlossen wird. Unter einem nichtgebrannten dielektrischen Körper wird eine Platte mit feinverteilten keramischen Partikeln und einem zeitweilig wirkenden Bindemittel dafür verstanden*

("" Gemäß dem Terfahren der Erfindung können Anzeigevorrichtungen mit Gasdurchschlag entweder aus einer Schicht ungebrannten (ungesinterten) dielektrischen Materials oder aus vielen Schichten diesen Materials hergestellt werden· Bei jeder Ausführungsform ist das ungebrannte Dielektrikum mit einem Hohlraum versehen, der nach dem Brennen und Abschließen mit einer transparenten Hache als abgedichteter Raum für das Gas dient.

Der erste Schritt des Terfahrens besteht in dem Herstellen von Platten, von denen jede feinverteilte keramische Partikel und ein zeitweilig wirkendes Bindemittel enthält= Diese

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bekannten Platten werden üblicherweise als keramische Substrate, grüne Platten oder Bänder bezeichnet. Das verwendete -and zeitweilige Bindemittel soll derart sein, daß es durch Depolymerisation, Verdampfung oder Oxidation vollständig entfernt werden kann. Wenn ein Mehrschichtaufbau verwendet wird, soll jedoch das Entfernen nicht so schnell erfolgen, daß das laminat während des Brennsehrittes sich aufbläht oder platzt. Das Bindemittel in dem ΈΙΙτα soll mit dem Bindemittel in dem Metallbelag kompatibel sein und beide sollen derart sein, daß itn Falle eines Lamenierschrittes die Bindung unterstützt wird. Das Bindemittel soll auch dazu dienen, die keramischen Partikel in einer nicht auseinandergedrängten Lage zu halten und die Bildung von trockenen, flexiblen Platten des keramischen Partikelmaterials frei von Feinlunkern, Rissen und anderen Unvollkommenheiten zu erleichtern. Solche geeigneten Bindemittel enthalten PoIyvinylchloridpolymere, Polystyrolpolymere, Polyraethylmeth.acrylath.ar2e, Ithylz5ellulose_? Zelluloseazetatpolymere, Polyesterpolymere oder Zelluloseazetat-Butyratpolymere. Diese Bindemittel können vorzugsweise zusammen mit einem geeigneten Lösungemittel auch in den Metallisierungsverbindungen verwendet werden»

Die Platten können durch Strangpressen hergestellt werden, in welchem Fall ein Lösungsmittel nicht erforderlich ist. Wenn ein anderes Verfahren zum Herstellen der Platten verwendet wird₉ z.B. mittels Schaben, ist ein Lösungsmittel erforderlich, das mit dem Bindemittel kompatibel ist. Lösungsmittel, die verwendet werden können, enthalten Äthylalkohol, Isopropylalkohol, Azeton, Methylethylketon, Betaterpineol und Toluol. Zusätzlich können wahlweise ein Weichmacher, ein Benetzungsmittel und ein Entflockungsmittel verwendet werden, um die Erhöhung der Eigenschaften bei der Bildung der Platten zu unterstützen und die keramische Verbindung zu dispergieren und um die Viskosität

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der Schichtbildung einzustellen. Diese Mittel können in bekannten Kombinationen und Mengen verwendet werden.

Das Gewichtsverhältnis der keramischen dielektrischen Verbindung zu dem Bindemittel in dem Plattenansatz kann zwischen 95:5 und 60:40 variieren. Wenn mehrschichtige Aufbauten verwendet werden, soll der niedrigste Anteil des Bindemittels in Übereinstimmung mit einer hinreichenden Bindung während des Lamenierungsschrittes verwendet werden. Üblicherweise erfordern Ansätze mit kleineren Partikelgrößen einen höheren Anteil des Bindemittels. Der Plattenansatz kann durch ein bekanntes Verfahren, wie Kugelmahlung, Walzenmahlung oder durch Bewegung mit hoher Geschwindigkeit in einem Rührwerk oder einer ■Homogenisiereinrichtung gemischt werden. Im allgemeinen ist jedes Verfahren ausreichend, das eine gleichförmige Dispersion herstellt.

Die Platte kann durch irgendein bekanntes Verfahren gebildet werden, z.B. durch Sprühen des Plattenansatzes auf einen Träger, oder durch Siebdruck' auf einen Träger oder durch Offsetdruck auf einen Träger oder durch Ausgießen eines Plattenansatzes mit geringer Viskosität auf einer inkompatiblen Flüssigkeit oder durch Aufstreichen« Wenn der Ansatz für die Platte sebr viskos ist, kann die Platte mittels Strangpressen durch ein Werkzeug auf einen Träger hergestellt werden. Aufstreichen ist das bevorzugte Verfahren und erfordert einen minimalen Vorrichtungsaufwand, während es noch eine genaue Steuerung der Plattenabmessung und Dicke, die geändert werden kann, um spezielle Erfordernisse zu erfüllen^ ergibt. Wesentliche Verfahrensvariable für das Aufstreichen sind die Gießgeschwindigkeit, die Pließeigenschaften der Suspension, der Träger und das Entfernen von diesem Träger. Typische Trägermaterialien sind Glas, Stahl, Mylar, Teflon, flexible Riemen usw. Im allgemeinen kann jedes nichtreaktive, flexible oder starre

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Trägermaterial verwendet werden. Während der Bildung der Platte kann der Hohlraum, in dem das Erregungsgas dicht eingeschlossen wird, gebildet werden.

Nachdem die Platte geformt ist, wird sie getrocknet, z.3. durch Verdunsten des Lösungsmittels in Luft. Dies kann durch Anwendung von Wärme und/oder Luftzirkulation beschleunigt werden. Es können Öfen, infrarote Heizeinrichtungen, Luftgebläse usw. verwendet werden. Nach dem Trockenvorgang wird die Platte von ihrem Träger abgestreift. An diesem Punkt ist die Platte flexibel und kann leicht in eine gewünschte Form geschnitten werden oder kann davon gestanzte Teile aufweisen. Die Platten können in irgendeine geeignete Form mit ausreichender Fläche, um darauf eine Mehrzahl von Schaltungsteilen zu drucken, geschnitten, gestanzt oder geprägt werden.

Der nächste Schritt kann ein Stanzen von Löchern mit sehr engen Toleranzen an gewünschten Stellen der Platten, welche die gewünschte Ausbildung aufweisen, beinhalten, wobei dies im Falle eines Mehrscbicb.tenaufba.us immer erforderlich ist. Die Löcher werden in die Platten gestanzt, um ein gewünschtes Muster sum Verbinden des endgültigen Mehrschichtensystems herzustellen. Löcher mit unterschiedlicher Abmessung und Form können hergestellt werden, um aufeinanderfolgende elektrische Verbindungen durch einen Stapel von Platten zu erzeugen. !lach dem Lochstanzvorgang sind die Platten fertig, um mit einer Metallisierverbindung bedeckt zu werden,, um gewünschtenfalls die Löcher zu füllen und/oder gedruckte Leiter zu bilden.»

Der Schritt des Füllens der Löcher mit einer Metallisierungspaste kann wahlweise an diesem Punkt des Verfahrens erfolgen. Wenn die Löcher gefüllt sind, muß das verwendete Metall bei einer Temperatur oberhalb der Sintertesiperatur der dielektrischen Platte schmelzen. Im allgemeinen ist es erwünscht, die Löcher an diesem Punkt des Verfahren zu

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füllen, da die Löcher leichter zugänglich sind und da die dadurch erhaltenen Ergebnisse nützlicher sind, als wenn die Löcher in einer anderen Stufe des Verfahrens nach der Erfindung gefüllt werden. Alternativ können die Löcher aber gefüllt werden, nachdem die Leitermuster gedruckt worden sind, oder in dem Falle von mehrlagigen Anordnungen können die Löcher auch nach dem Schichtungsschritt gefüllt werden. Wenn .die Löcher gefüllt werden, nachdem die Leitermuster gedruckt worden sind, besteht die Tendenz, daß die Leitermuster durch die Reibwirkung des Reibblattes und die Siebberührung reißen, wenn diese !Drucktechnik verwendet wird« In jedem Fall ist die genaue Folge der Schritte, z.B. das Füllen der Löcher, nicht kritisch, jedoch ist es erwünscht, die Löcher zu füllen, bevor andere Druckvorgänge ausgeführt werden=

Der Metallbelag, der die Erregungselektroden und gegebenenfalls die vertieften Leiter bildete, kann an dem Substrat durch ein bekanntes Druck- oder Schablonenverfahren angebracht werden. So kann eine Schablone gegen die Fläche des dielektrischen Körpers gedruckt werden und die Metallisierungsverbindung wird auf die unbedeckten Teile des dielektrischen Körpers gesprüht oder gestrichene Anderer·= seits kann das Metallbelagmuster durch Offsetdrucken auf den Körper hergestellt werden« Vorzugsweise wird das Muster durch Siebschablonentechnik hergestellt. Der Abstand zwischen Elektroden wird durch die Dicke der dielektrischen Schicht bestimmt.

Nach dem Aufbringen wird der Metallbelag getrocknet. Wenn. eine MehrSchichtenanordnung vorhanden ist, werden nach dem Herstellen eines metallisierten Musters auf einer oder mehreren keramischen Platten die Platten in der richtigen Deckung zueinander gestapelt und zu einem monolithischen Laminat verbunden. Die keramische Yerbindung kann in den verschiedenen Platten die gleiche sein oder kann von Schicht zu Schicht differieren« Somit können

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in dem hergestellten Laminat verschiedene keramische Verbindungen verwendet werden, um die gewünschten Kombinationen von physikalischen, chemischen oder elektrischen Eigenschaften zu erhalten« Auch kann die Metallbelagverbindung dieselbe sein oder in der Zusammensetzung oder im Aufbau von Schicht zu Schicht differieren. Der Stapel der Platten wird zu einem Laminat durch bekannte Verfahren verbunden. Die Wirkung von Wärme, Druck oder Lösungsmitteldämpfen oder eine Kombination dieser Yerfahren kann angewendet werden. Während sich die Wirkung von Druck allein als ausreichend herausgestellt hat, können Lösungsmitteldämpfe verwendet werden, um den Filmstapel aufzuweichen. Der Stapel kann z.B. in einem Trockner angeordnet und lösungsmitteldärapfen ausgesetzt werden. Das Lösungsmittel kann irgendein Lösungsmittel sein, das die keramische Platte aufweicht. Dadurch, daß der Stapel der Platten der Wirkung dieses Lösungsmitteldampfes ausgesetzt wird, werden die Platten erweicht und leichter geschichtet, wenn ein -letzter Druck ausgeübt wird. Auch sind bekannte Wärme- und Preßverfahren anwendbar.

Der nächste Schritt beinhaltet das Sintern in. üblicher Weise für keramische Gegenstände durch Erhitzen für eine gewünschte Zeit und bei der. gewünschten Temperaturen. Die Wahl der Sinterseit und der Sintertemperatur hängt von der besonderen Keramikverbindung und dem besonderen zu sinternden Gegenstand ab. Es ist wichtig, daß dieser Schritt ausgeführt wird, um die Bindemittel zu entfernen, um alle chemischen Reaktionen zu Ende zu führen, um die Struktur zu verdichtenj um die Bindung zwischen den Phasen zu vervollständigen, um die Korn- und Porengröße zu steuern und um die Restspannungen herzustellen. Um diesen Zweck au erreichen, wird das metallisierte Substrat bei einer niedrigen Temperatur, vorzugsweise zwischen 20O⁰C und 600⁰C in Luft erhitzt, bis die Bindemittel verflüchtigt sind. Dann wird die Temperatur in einen höheren Bereich, vorzugsweise zwischen 1000° und 175O⁰C erhöht, um die

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Partikel zu sintern. Der gesinterte Gegenstand wird abgekühlt und aus dem Ofen entfernt. Der gesinterte Gegenstand kann in Einheiten geschnitten werden, wenn Vorrichtungsstücke nicht vorher geschnitten worden sind= Dadurch wird ein monolithischer dielektrischer Aufbau hergestellt, der die Anregungselektroden und eine gewünschte Zuführung enthält.

Ein gewünschtes Gas, wie neon, Argon, Luft, Helium, Krypton, Xenon oder eine Mischung davon wird bei gewünschtem Druck in den vorbestimmten Kanal oder den Hohlraum in dem dielektrischen Körper eingebracht. Der Hohlraum kann jede gewünschte Form in Abhängigkeit von der zu erzeugenden charakteristiscben Gasentladung haben.

Eine transparente .Fläche wird dann über dem Hohlraum angeordnet, um das Gas in dem dielektrischen Körper abzudichten. Jedes geeignete .transparente Material,, wie Glas, poliertes Aluminium oxid usw., kann verwendet werden, vorausgesetzt, daß es dazu gebracht werden kann, an dem Dielektrikum unter Verwendung geeigneter Trennschichtenklebstoffe, wie Epoxis and Glasfritte, zu haften» Es ist natürlich notwendig, daß die Abdeckung, die das Gas dicht einschließt, transparent ist, so daß das glimmende Gas gesehen werden kann.

Das neue Konzept der Erfindung liegt in der Verwendung von gebrannten Erregungselektroden aus Edelmetall und eines dielektrischen Körpers. Beide können gleichzeitig in oxidierender Atmosphäre während der Herstellung gebrannt werden. In jedem Falle wird eine hermetisch dichte Vorrichtung erzeugt, die in der lage ist, bei hohen elektrischen Stromdichten und folglich mit höherer Lichtausgangsleistung zu arbeiten. Die durch die Vorrichtung erzeugte Wärme kann wirkungsvoll wegen der hohen thermischen Leitfähigkeit der Materialien der Vorrichtung verteilt werden. Der Aufbau der Vorrichtung ist kompakt (miniaturisiert)

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und kann als eine komplette Einheit "eingestellt" werden. Die Steuerschaltung zum Ausführen der logischen Funktionen des Betriebs der Vorrichtung kann ein integraler Teil der Yorrichtungsstruktur sein. Das heißt, daß die Widerstände, Leiter und Kondensatoren im Siebverfahren gedruckt und in Luft auf der dielektrischen Struktur gebrannt und aktive Elemente auf den dielektrischen Strukturen angebracht werden können.

Andere Modifikationen der Erfindung bestehen in Gasanzeigevorrichtungen, bei denen die Steuerschaltung vollständig als Teil des Dielektrikums eingebracht ist und bei denen die Schaltung an der Außenseite des dielektrischen Körpers hermetisch mit einem Schirm oder einer anderen geeigneten Abdeckung abgedichtet ist. Leitungsstife sind für den Außenanschluß angeordnet« Auch können Mehrschichtschal— tungstafeln mit einem monolithischen keramischen Körper und Yerbindungseinrichtungen Teil der Anzeigevorrichtung sein und/oder in der Anzeigevorrichtung enthalten sein, siehe italienische Patentschrift 898 289.

Bei einer weiteren Ausfübrungsforra kann eine mehrfarbige Fernsehanzeige mittels eines ebenen Schirmes gemäß diesem Verfahren erzeugt werden. Verschiedene Schichten eines dielektrischen Mehrschichtenkörpers werden mit Leuchtstoffen überstrichen, die G-rün, Blau oder Rot ausstrahlen, wenn sie durch Elektronen und Photonen beschossen werden. Mittels geeigneter Erregungselektroden tritt eine lokale Gasentladung im Kanal oder dem Hohlraum zwischen zwei Erregungselektroden auf. Die Gasentladung bewirkt, daß die entsprechende Farbe angeregt wird. Ein Beobachter, der die Entladung durch die Pernsehfrontplatte (Schirm) betrachtet, sieht eine Farbe, welche die Summe der Farben ist, die in dem Kanal (Raum) entladen werden. Eine Matrix solcher Kanäle bilden eine Anzeige, wodurch Bilder oder alphanumerische Zeichen erzeugt werden«, Somit kann eine flache, dünne Anzeigevorrichtung für Anwendungen erzeugt werden, wo Tragbarkeit oder ein begrenzter Raum wesentlich ist.

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Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen der Vorrichtung nacb. der Erfindung wird anhand des nachstehenden Beispiels beschrieben, wobei alle Prozentsätze und Teile gewichtsmäßig angegeben sind.

Eine dielektrische Platte wird zuerst mit den unten angegebenen Bestandteilen in folgenden Gewichtsanteilen hergestellt:

190 g Aluminiumoxidpulver 10 g Talkumpulver
7,7 g in der Wärme flüchtige Bindemittel

(Polymethyl-Metbaerylat) 11,6 g Weichmacher (Polyvinylazetat)

3,2 ecm Benetzungsmittel (Butylzellusolv) 11,6 ecm Entbindungsmittel (Carbowax 200) 150 ecm Lösungsmittel (Trichloräthylen)

Die obigen Bestandteile werden in eine Kugelmühle eingebracht und vier Stunden lang gemahlen« Wenn das Mahlen beendet ist, wird das gemahlene Material in einen Behälter entleert, der dann in einer Vakuumkammer angeordnet wird_P um '.Luftblasen zu entfernen« Eine Platte wird dann hergestellt, indem eine ausreichende Menge des keramischen Schlamms auf eine Glasplatte gegossen wirdo Ein Stahlabstreifmesser wird über die Fläche der Glasplatte geführt, um eine Platte mit der ,-gewünschten Dicke zu erhalt en. In diesem Falle beträgt die Dicke der Platte etwa O₉05 cm_o Die Platte wird in Außenluft zwei Stunden lang getrocknete Die erhaltene getrocknete Platte ist flexibel und kann von dem Glassubstrat abgestreift werden«, Zwei rechteckige Teile (2₉5 cm χ 2,5 cm) werden aus der getrockneten Platte ausgestanzte Die rechteckigen. .Platten werden nachfolgend jeweils mit Platten 1 und 6 bezeichnete Zwei zylindrische Löcher 8 und 9 werden durch die Platte 1 etwa 10 mm voneinander entfernt gestanzt. Das mit einem Leitermetallbelag

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zu füllende loch. 8 hat einen Durchmesser von etwa 0,5 bis 0,75 mm. Das als G-ashohlraum dienende Loch 9 hat einen Durchmesser ebenfalls von etwa 0,5 bis 0,75 mm. Eine Platinverbindung wird dann auf die obere Fläche der Platte 6 als leitung 5 gedruckt, die von dem Punkt der Platte 6, an dem der Leiter über das Loch 8 die Platte 6 nach der Schichtung der Platten 1 und 6 kontaktiert, über die Fläche der Platte 6 läuft und in einem offenen Ring des zentrischen Metallbelages unmittelbar unter dem Punkt endet, wo das Loch (Gashohlraum) 9 die Platte 6 nach der Schichtung der Platten 1 und 6 kontaktiert, wobei jede Platte nach den verschiedenen Metallisierungs— und Brennschritten fertiggestellt worden ist. Die Anordnung des Metall.belages 5 und der Löcher 8 und 9 auf den Platten 1 und 6 ist jeweils in den Pig. 5A und 5B gezeigt, die jeweils Aufsichten auf die Platten 1 und 6 sind.

Der verwendete Platinmetallbelag ist eine Paste mit vier Teilen gasfreiem Platinpulver und einem Teil zeitweilig wirkendem Bindemittel (8$ Ithylzellulose und 92?o Betaterpineol), siehe US-Patentschrift 3 511 640, Beispiel 1.

Eine keramische Platte 1 wird dann auf die metallisierte Platte 6, wie angegeben, gestapelt. Dann wird der Stapel einer Yerdichtungskraft von etwa 700 kg/cm 15 Sekunden lang ausgesetzt. Der Druck wird entfernt und das Laminat ist fertig zum Brennen, um einen gesinterten Aufbau zu erhalten. Dies wird dadurch ausgeführt, daß das Laminat in einen Ofen unter Umgebungsbedingungen gebracht wird und langsam auf eine Temperatur von 600⁰O innerhalb von vier Stunden erwärmt wird, bis das organische Bindemittelsystem aus dem Laminat entfernt worden ist. Dann wird die Temperatur sehr schnell auf 165O⁰C erhöht und dort etwa eine Stunde lang gehalten. Während dieser Zeit sintern die Bestandteile der keramischen dielektrischen Verbindung und die Metallpartikel zu einem mehrschichtigen

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monolithischen keramischen Körper. Das Abmessungsverhältnis des grünen, ungebrannten laminats zu der gebrannten gesinterten Struktur beträgt 1%2,

Das Loch 8 wird dann mit einer Silberverbindung gefüllt. Die Silberverbindung.wird auf die obere Fläche der Platte 1 als Leiter 7 und 10 gedruckt.. Die Silbermetallisierungsverbindung enthält etwa 62$ Silber mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 1 /u, etwa 2fo Kadmiumnatrium-Boraluminiumsilikat-Glasfritte mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 5/U, etwa Sfo freies Wismutoxid und etwa 26$ inertes flüssiges Bindemittel.

Das gebrannte Substrat und die Silberbeläge werden dann erneut bei 760⁰O etwa 10 Minuten lang gebrannt, um leitfähige Silberelektroden zu ergeben. Pig. 50 ist ein Querschnitt des sich ergebenden gebrannten metallisierten Stapels, der in einer Ebene senkrecht zur Mittellinie des Leiters 5 in Pig. 5B gelegt ist.

Der Gashohlraum wird dann mit Luft bei einem Druck von etwa 12 bis 20 cm Quecksilbersäule bei 25⁰C gefüllt und hermetisch mit einer Glasplatte unter Terwendung eines

Epoxyklebstoffes abgedichtet. Die Leiter 7 und 10 werden dann mit einer 0 bis 1000 7-Gleichstromquelle über einen 30 kObm-Widerstand verbunden. Die Spannung wird angelegt und allmählich erhöht, bis eine Glimmentladung bei 460 bis 500 Ύ Gleichspannung auftritt. Die Entladung würde bei dieser Spannung 1000 Stunden ohne eine erkennbare Abnutzung der Elektroden oder eine Terringerung der Entladungsintensität fortgesetzt.·

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Claims (7)

1. 'Γ 1.) Verfahren zum Herstellen einer Anzeigevorrichtung mit Gasdurchschlag, die einen monolithischen anorganischen dielektrischen Körper mit Erregungselektroden aus Edelmetall, ein Gas mit einer hohen optischen Ausgangsleistung unter Gasentladungsbedingungen und eine transparente Fläche enthält, wobei das Gas in einem abgedichteten Raum zwischen der transparenten Fläche und dem dielektrischen Körper enthalten ist und wobei die Elektroden in dem dielektrischen Körper angeordnet sind, um das Gas zu erregen, wenn ein elektrisches Potential den Elektroden zugeführt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte

   (a) Herstellen einer Platte aus feinverteilten keramischen Partikeln und einem temporären Bindemittel dafür, wobei die Platte einen Hohlraum für das Gas aufweist,

   (b) Siebdrucken einer Paste auf die Platte an wenigstens einem Teil der gewünschten Elektrodenanordnung, wobei die Paste Edelmetallpartikel und ein temporäres Bindemittel dafür enthält,

   (c) Sintern des Substrats mit der darauf angebrachten Paste für eine Zeit und eine Temperatur, die ausreichend sind, daß die temporären Bindemittel verflüchtigen und die keramischen Partikel und die Metallpartikel in eine monolithische Struktur sintern, wobei die Metallpartikel elektrische Leiter bilden,

   (d) Füllen des Hohlraums mit dem Gas und

   (e) Abschließen des Hohlraumes mit der transparenten - Fläche.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung Teil einer mehrschichtigen Schaltungstafel ist, die einen monolithischen keramischen Körper, elektrische Leiter, die in

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   einer oder mehreren Schichten in dem Körper angeordnet und an diesem angebracht sind, und Verbindungseinrichtungen enthält, die vollständig in dem Körper die Leiter in verschiedenen Schichten verbinden, wobei die leiter und Verbindungseinrichtungen aus glasfreien Edelmetallpartikeln bestehen, die an die Keramik und aneinander gesintert sind, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

   (a) .Herstellen einer Mehrzahl dieser Platten, wobei

   eine der Schichten einen Hohlraum für das Gas aufweist,

   (b) Bilden von Löchern für die Verbindungseinrichtungen an den gewünschten Stellen in wenigstens einer Platte,

   (c) !Pullen der Löcher mit einer Paste, die gasfreie Edelmetallpartikel und ein temporäres Bindemittel dafür enthält,

   (d) Drucken der Paste auf ausgewählte !lachen wenigstens einer Platte in der gewünschten gedruckten Leiteranordnung ,

   (e) Zusammenbauen der Platten zu einem Stapel derart, daß die gedruckten Leiter und die gefüllten Löcher in gewünschter Lage zueinander sind, und derart, daß sich der Hohlraum für das Gas in der oberen Fläche der obersten Schicht befindet,

   (f) Verbinden der gestapelten Platten zu einem Laminat,

   (g) Sintern wie beim Schritt (c) des Anspruchs 1, (h) !Tillen des Hohlraums mit dem Gas und

   (i) Abdichten des Hohlraums mit der transparenten.Fläche.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß der anorganische dielektrische Körper im wesentlichen aus Aluminiumoxid besteht.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Edelmetall in der Paste aus im wesentlichen Platin besteht und daß die Paste auf die Platte vor deren Sinterung gedruckt wird.

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5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Edelmetall in der Paste im wesentlichen aus Silber besteht und auf der Platte nach deren Sinterung angebracht wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Neon, Argon, luft, Helium, Krypton, Xenon und Mischungen davon besteht.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung hergestellt wird, die mehrere Anregungselektroden und mehrere abgedichtete Gasräume enthält.

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