DE2445713A1 - Dielektrische glasschicht - Google Patents

Dielektrische glasschicht

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DE2445713A1
DE2445713A1 DE19742445713 DE2445713A DE2445713A1 DE 2445713 A1 DE2445713 A1 DE 2445713A1 DE 19742445713 DE19742445713 DE 19742445713 DE 2445713 A DE2445713 A DE 2445713A DE 2445713 A1 DE2445713 A1 DE 2445713A1
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James Merritt Brownlow
Relva Chester Buchanan
Rao Ramamohana Tummala
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    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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Description

BÖDÜngen, den 20, September 1ü sa-fe
Anmalderin: International Business i-iacnines
Corporation, Armonk, i\.Y. 10504
s Ak ten zeichen: Neuanmeldung xJi-uen zeichen der Anmelderin: PO 973 031
Dielektrische Glasschicht
Die Erfindung betrifft eine dielektrische Glasschient, insbesondere für die Herstellung eines Gasentladungs-Änzeigofeldes,
Bei.aer Herstellung von Gasentladungs-Anzeigefeidern werden Glas suuij-cracef auf denen die Leiterbahnen angeordnet sina, mit einer dielektrischen Glasschient bedeckt, die ihrerseits wieder mit uagnesiunoxid überzogen ist. Us hat sich gezeigt, daß jjeiiu iuftdicuten Verschmelzen der Glasplatten zur ßilaung des üiitlaaungt.-rauiaes dieser überzug aus iiagnesiumoxid dazu neigt, Haarrisse zu Dilaen, Dies ist natürlich unerwünscht, da in diesem Falle das darunterliegende Dielektrikum dem Gasplasma ausgesetzt wird.
eier- Erfindung ist es, eine Zusammensetzung für eine dialejv.trische Glasschicht anzugeoen, die solciie Eigenschaften aufweist, daß die Temperatur für die Bildung aer Haarrisse nüher ist als die Teraperatur, Lei aer die Glasplatten zusammengeschmolzen weraen, und die die Herstellung von ebenen, nicht verzogenen Anzeigefeldern ermöglicht. Zusätzlich soll das dielektrische Glas Ligenscnaften aufweisen;
eine steile Viskosität/Temperatur-Kurve derart, aaß das bielejctrikuiu geürannt vrerden kann bei einer Temperatur unter der einsetzenden tichxaeIztemperatur des Glases
einen thera.isehen Ausdehnungskoeffizienten (TCE) , aer mit demjenigen des Substrates übereinstiiiirat,
509 824/079 BAD ORIGINAL·
ein leicntes Fließen in eine blasenfreie Schicht mit wenig oder keiner Neigung zur Kristallisation, und
gute chemische Beständigkeit,
ß üsr Erfindung wird diese Aufgabe gelobt durch ein Glas mit folgender Zusammensetzung:
Gewichtsprozent
ijleioxiu (PbO).,.., 55,0 - 57,0
Boroxid (B2O3)., 21,0 - 22,0
Siiiziuittoxid (SiO2) 12,0 - 14,0
Aluminiumoxid (Al^O3) 1 ,υ - 4,0
Kalziumoxiü (CaO),,,,v 2,0 - 5,5
Ilagnesiuiüoxiä (HgO) ,.,, f ,...,.,... 1,5 - 2,2
Natriumoxid (Mar.O) 1, L> - 2,2
Bei aer Herstellung der Gasentladungs-Anzeigefelder bestent das GlaasuLbtrat, auf das axe dielektrische Glasschicht aufgebracht wira, gewöhnlich aus natronkalk-Kieselerue-flußglas, das einen tnermiscnen Ausdehnungükoeffizienten (TCE) von ungefähr 94 χ 1ü pro c bis zum Lrweicnungspunkt des dielektrischen Glases (ungefähr 43O C) aufweist. Das dielektrische Glas sollte aaher vorzuysv/eise einen tnerrnxdchen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr 90 jjxü 98 bis zu seinem Lirweichungspunkt haben. Dies entspricht einem thermischen Auadennungskoeffizienten von ungefähr 7<i bis im Temperaturbereich von kiiraitiertemperatur (ungefanr 22 0C) bis 3oo c. Gläser, die für diesen Zweck besonders geeignet sind, besteaen im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen:
PO 973 031
609824/0799
BAD ORIGINAL
L|l -ν mm
Gewichtsprozent
Bleioxid (PbO) 56,0-56,7
Boroxid (B2°3* ·■····'■ 21'° ~ 21 '5
.. Siliziumoxid (öicV .......12,0 - 12,5
Aluminiumoxid (Al 0 ) ....1,0- 2,8
Kalziumoxid . (CaO) 3,5- 5,5
Magnesiumoxid (MgO) ............... 2,0
Natriumoxid (Na2O) 2,0
Der hauptsächliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei Verwendung dieser dielektrischen Gläser ein darüber aufgebrachter Überzug aus Magnesiumoxid keine Haarrisse aufweist, solange er nicht reclativ hohen Temperaturen unterworfen wird. Dies ist von besonderem Vorteil bei der glasartigen Versiegelungf bei der vorgeformte Glasstäbchen verwendet werden. Bei den Gläsern, deren Bestandteile innerhalb der angegebenen Grenzen liegen, liegt die Temperatur, bei der die Haarrisse sich bilden (480 0C u.m.) höher als die Temperatur (ungefähr 470 bis 480 °c), die normalerweise benutzt wird beim luftdichten Verschmelzen der Glasplatten während der Herstellung eines Gasentladungs-Anzeigefeldes. Zusätzlich v/eist jede dieser Glassorten eine oder mehrere der folgenden wünschenswerten Eigenschaften auf:
Sie kann gebrannt werden unterhalb der einsetzenden Schmelztemperatur des Glassubstrates, der thermische Ausdehnungskoeffizient liegt nahe bei demjenigen des Glassubstrates,
das Glas fließt leicht in eine glatte, blasenfreie Schicht mit wenig oder keiner Neigung zur Kristallisation, das Glas weist eine gute chemische Dauerhaftigkeit auf.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Die zunächst .Geschriebenen Gläser enthalten Bestandteile in Bereichen, die in der nachfolgenden Tabelle ange9eben sind.
Pü 373 031
509824/0799
Gewichtsprozent Bleioxid (PbO) ....56,O - 56,7
Boroxid ' (B2°3 21,0-21,5
Siliziumoxid (SiO ) 12,0- 12,5
Aluminiumoxid (Al,;0_) 1/0- 2,8
Kalziumoxid (CaO) 3,5 - 5,5
Magnesiumoxid. (Mgo) 2,0
Natriumoxid (1-Ja0U) 2,0
In allen beschriebenen Beispielen enthalten die Gläser 2% Natriumoxid una 2% Ragnesiurnoxid. Diese Bestandteile können in gewisGen Grenzen variiert v/erden, ohne daß die beschriebenen, erwünscnten Eigenschaften verlorengehen. Der bevorzugte Bereich reicht von 1,8 bis 2,2% für die Oxide von Natrium und Magnesium, Gläser mit einem höheren Gehalt an Magnesiumoxid haben auch noch die Liigenachaften, daß die Temperaturen der Haarrißbildung höher liegen, bei mehr als 3% Magnesiumoxid zeigen sich jedoch feine kristalle in dem gebrannten Dielektrikum. Gläser mit einem höheren Gehalt an Kalziumoxid (über ungefähr 5,5%) ergeben auch höhere Tenper&turen für die aaarrißbildung, sie neigen jedoch dazu, höhere thermische Ausdehnungskoeffizienten zu haben.
Beispiele I - IV
In den Beispielen I - IV sind vier dielektrische Glaszusammensetzungen angegeben, die besonders geeignet sind für die Herstellung von Gasentladungs-Anzeigefeidern, besonders, wenn Glassuostrate benutzt werden mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 89. (Die angegebenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten sind mit 10 pro °C zu multiplizieren und beziehen sich auf einen Temi:>eraturbereich von Zimmertemperatur bis 300 0C).
Angaben in Gewichtsprozent
031 I II ,1 III 0 IV ,0
PbO 56,0 56 ,0 56, 5 56
B2°3 21,5 21 21, 21
PO 973
509824/0799
244571:
12pO 12. ,Ο 12,5 . 12,5
Ai2O3 Ι,Ο 2ρ& 2,0 1,Ο
CaO 5,5 3r5 ' 4,Β 5,0
MgO 2,t> 2,,Ο 2,0 2,0
Na,O 2,O- 2,0, 2,.Ο 2,0 .
TC^ (:22~3QO CJ 86 84 83,9 85
Harrisse (0C) Seer 4SO; ungef. 480= iibex 480 ungef. 480
Es ist. ΖΛΐ neiBexkeB ^ daß; die Glaszusammen.setzxmgeη der Beispiele 1 - 1¥ üiarciawegs einem tlaeanniseilen. Äusdehnting-&koeff iz-ienten aufv/eisenip dier· mit. (ä.erajeai.g,eii des Glassvüastrats verträglich ist. Es ist aaoieia ¥Qa groEer BedieTaitom.^ff daß bei der Benutzung dieser Gläser die 'feaiiiperafciarp bei dfex la dera Magnesiumoxia-überzug die
Säaer 4SO °c liegt. Diese. Temperatur
liegt ^eitfc g;eaTai^ ΐ^16^ ^0^ aciEiEaleKireisie übliciien. Tempei"atur beim ii cEear GlaiSgiafcteaai ^uagefüiir 44.0 bis 480 C)-, so daß
bei dear Hers-fcelliaaag dlex Änzeigefelder keine Haarrißbildung auftritt« ΏΑ&. wJL&x GJLasaorteam eattoalten Bestandteile innerhalb der £ ο lgeiaeteffli BeEeleJae ε
Gewichtsprozent
B O) 21i Oi — P-11 >
MjQi.rt,^'^ ^ .t ^ ^; ^ ..: fc Λ .; .ί «I »3 ^. ^ &. ·ί H> .» m <&» ffVJ1
Beispiele ¥ - WIX
Die Beispiele ¥ -■ νΊΣΙ emtkai-teaai wier. wexteire dielektrisciie. Glassorten, dole vexsehileeiejae; lKteik
PO 973 0311
BAO ORIGINAL
Angaben in Gewichtsprozent
V VI VII VIII
FbO- bS,0 55,0 55,5- 5 7,0
B2O3 21,0 21,0 21 ,O 22,0
SiO2 13,0 12,5 13,5 14,0
Al2O3 3,O 4,0 2,O 1,0
CaO' 3,O 4,0 4,0: 2,0
MgO 2,0 1,5 2fO 2,0
Ma2O 2,O 2,0 2 ,O 2,0
TCE, C2O-3C joPc> so 8o,S) 78 S2
uie Gläser der Beispiele V- VIII sind etwas weniger erstrebenswert, als eile Beispiele I — IV in bezug auf die Herstellung von üasentladung^-ABizeigefelderii, besonders, weil sie ein kleineres ß. 0 /üiO'. -Veraältttis iiajjen una daher schwerer blasenfrei herzustellen sind.« Die Beispiele V - VIII können jedoch bei solchen. Verfahren, wertvoll sein, £>ei aenen sie raifc etwas höheren Tempera turen, geaxaimt
Die Beispiele I - VIII bilden eine Klasse von dielektrischen Glä sern,, deren bestandteile sich innerhalb der angegebenen Grenzen folgendermaßen zusammensetzen:
Angaben in Gewichtsprozent
Bleioxid (PbO) . 55,0 - 57rG
Boroxid (B2°3* * * * ....«...*... 21 ,0 - 2.2^O .
(SiO^) .T2:,u — 14,,0·
(CaO) , 2,0 — 5',.5-
iiayai.es,iiinio.2d-d (iigo) ....................1,5 - 2. ,,2;
natriumoxid (Na2O) .........1,8 - 2 rZ
Gläser mit einem hohen Gehalt an SiO. (z.B.. 15% oder mehr ere,ebe bei höheren Temperaturen). Diese Gläser können jjedaeh.
(u31
nicüt in glatte, blasenfreie dielektrische Schichten gegossen v/erden, da ihre Viskosität/Temperaturabhängigkeit flach ist. Bei einer vorgegebenen Temperatur der Haarrißbildung kann ein Glas mit einem höheren Gehalt an B2O als an SiO in oxidierenden Atmosphären leichter gegossen v/erden. So ist in allen oben genannten Beispielen der Gehalt an £> O größer als der Gehalt an SiO... Die 'jL'einperatur, bei der sich die Haarrisse in der Magnesiumoxidschicht jjilden, kann in Gläsern mit hohem Gehalt an B„0_ dadurch vergrößert werden, daß Magnesiumoxid, Kalziumoxid oder vorzugsweise beides in die Glaszusammensetzung aufgenozianen v/erden. Diese "Gläser können in glatte, blasenfreie Schichten gebrannt werden, da sie eine steile Abhängigkeit der Viskosität von der Temperatur aufweisen. Ein wesentlicher Bestandteil der beschriebenen Gläser ist die xiinzunahme von Na2O, vorzugsweise in Konzentrationen zwischen ungefähr 1,8 und 2%, um das störende Auslaugen von Natrium von den alkalihaltigen Substraten während der Verflüssigung der dielektrischen Gläser zu verringern. Durch ein solches Auslaugen kann eine Deformierung des Suostrats entstehen.
Weiter ist zu bemerken, daß diese Gläser auf Brennen in feuchter Luft und feuchtem Sauerstoff in der Weise ragieren, daß niedrigere Brenntemperaturen für dieselben Haarrißbildungs—Temperaturen erreicnt werden. Wenn z.B. die beschriebene Glassorte I und eine Glassorte mit 71,5% PbO, 6% B2O , 17% SiO2 und 5,5% Al3O3 ungefähr dieselbe Haarrißbildungs-Temperatur hätten, könnte die letztere nicht blasenfrei gebrannt v/erden bei einer Temperatur unter ungefähr 660 G, eine Temperatur, die für das Substrat zu hoch ist. Es ist weiter wichtig, daß diese Gläser in einer feuchten Atmosphäre gebrannt werden können, da dieses eine sofortige Passisivierung der aus Cr/Cu/Cr-Schichten bestehenden Leiter bedeutet.
PO 973 O31
50982A/0 799

Claims (3)

P Ä T E N T A H S P R Ü C H E
1. Dielektrische Glas-Schicht, insbesondere für die Herstellung eines Gasentladungs-Anzeigefeldes, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:
Angaben in Gewichtsprozent
Bleioxid (Pbo) 55,0-57,0
Boroxid (B2°3* 21'° "" 22fO
Siliziumoxid (SiO2) 12,0 - 14,0
Aluminiumoxid (Äl„0 ) 1,0- 4,0
Kalziumoxid (CaO) 2,0- 5,0
Magnesiumoxid (MgO) 1,5 - 2,2
Natriumoxid (Na2O) 1,8- 2,2
2. Dielektrische Glasschicht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:
Angaben in Gewichtsprozent
Bleioxid (PbO) 56,0 - 56,
Boroxid (B2°3) 21,0-21,5
Siliziumoxid (SiO ) 12,0- 12,5
Aluminiumoxid (Al3O ) 1,0 - 2,8
Kalziumoxid (CaO) 3,5 - 5,5
Magnesiumoxid (MgO) 2,0
Natriumoxid (Na2O) 2,0
3. Dielektrische Glasschicht nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:
Angaben in Gewichtsprozent Bleioxid (PbO) 56,0
Boroxid (B2°3) 21'5
Siliziumoxid (SiO2) 12,0
Aluminiumoxid (Al2O _) 1,0
Kalziumoxid (CaO) 5,5
PO 973 031
509824/0799
i.-'iagnesiumoxiü (MgO) 2,0
Natriumoxid (Na9O) ' 2 ,O
4, Dielektrische Glasschicht nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:
Angaben in Gewichtsprozent
Bleioxid (PbO) 57,7
Boroxid (B 0 ) .21,0
Siliziumoxid (SiO9 ) 12,0
Aluminiumoxid (Al9O-) 2,8
Kalziumoxid (CaO) 3,5
Magnesiumoxid (MgO) 2 ,ü
Natriumoxid (Na QJ , 2,0
b. Dielektrische Glasschicht nach den Ansprüchen 1 una 2, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung;
im gaben in Gewichtsprozent
Bleioxid (PbO) 5 6,0
Boroxid (B2°3J · · · A 1'5
Siliziumoxid (SiO„) 12,5
Aluminiumoxid (Al2O3) 2,o
Kalziumoxid (CaO) 4,0
!magnesiumoxid (WgO) 2,0
Natriumoxid (Na9O) 2,0
6, Dielektrische Glassciiicht nach den Ansprüchen 1 una 2,
gekennzeichnet durch folgenae Zusammensetzung:
Eingaben in Gev/ichtsprozent
bleioxid (PbO).... 56,0
iioroxid (B2°3} 21'5
Pu y73 031
509824/0799
Siliziumoxid (Siü ) 12,5
Aluminiumoxid (Al3O-) 1,0
Kalzxumoxxd (CaO) 5,0
i-iagnesxuinoxxd (Mgü) 2 ,0
Natriumoxid (Na„0) 2,0
L)73 Ü31
509824/0799
DE19742445713 1973-12-06 1974-09-25 Dielektrische glasschicht Pending DE2445713A1 (de)

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GB1474974A (en) 1977-05-25
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