NL8500905A - Werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting met een elektrische weerstandslaag en toepassing van de werkwijze. - Google Patents

Description

I 4 « * PHN 11.330 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Ïferkwijze voor het vervaardigen van een inrichting met een elektrische weerstandslaag en toepassing van de werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting waarbij een homogene elektrische weerstands-laag uit weerstandsmateriaal met een soortelijke weerstand van tenminste 10 ohm.cm op een isolerend substraat wordt gevormd.

5 Bij werkwijzen van de bovengenoemde soort is het gebruikelijk de weerstandslagen uit de gasfase, bijvoorbeeld door sputteren of met behulp van een chemische reaktie, cp het isolerende substraat af te zetten.

In het algemeen is het ook mogelijk cm een elektrische weer- 10 standslaag op een isolerend substraat te vormen, uitgaande van een suspensie van materiaal in een vloeistof (zie b.v. US-A 3.052.573).

Daarbij wordt uitgegaan van een suspensie waaruit, bijvoorbeeld door zeefdruk, centrifugeren of met behulp van een kwast, een homogeen dunne laag op een substraat kan worden aangebracht.

15 Een suspensie wordt daartoe geschikte eigenschappen gegeven, door toevoeging aan de suspensie van verdikkings-, emulgeer- of bindmiddelen, van organische aard (hierna aangeduid als bindmiddelen), die na het aanbrengen cp het substraat door een geschikte warmtebehandeling kunnen worden ontleed.

20 Een nadeel van de toepassing van organische toevoegingen aan de suspensie is dat het in de praktijk niet mogelijk is cm elektrische weerstandslagen met een voldoend hoge soortelijke weerstand te verkrijgen.

Ook is gebleken dat veel weerstandsmaterialen een spannings-afhankelijke, tenperatuurgevoelige en fotogevoelige veerstand hebben.

25 Met de uitvinding wordt onder meer beoogd de bovengenoemde nadelen althans in belangrijke mate te vermijden.

De in de aanhef genoemde werkwijze heeft daartoe volgens de uitvinding het kenmerk, dat uit een stabiele bindmiddelvrije ruthenium-hydroxide en glasdeeltjes bevattende suspensie een laag op het isolerende 30 substraat wordt aangebracht, waaruit door verhitting een rutheniumoxide bevattende elektrische weerstandslaag wordt gevormd.

De uitvinding berust onder andere qp het inzicht dat organische toevoeging aan de suspensie niet nodig is au daaruit op een substraat een V* — *1 ** ^ A f» Uï) J 'J V 'JÖ * * EHN 11.330 2 homogeen dunne laag te vonten.

Met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding kunnen met behulp van gebruikelijke technieken reproduceerbaar en homogeen kras vaste en niet poreuze elektrische weerstandslagen met voldoende hoge soortelijke 5 -weerstand en vierkantsweerstand op isolerende substraten worden gevormd.

De laagdikte van een aldus verkregen laag bedraagt bijvoorbeeld 1-1,5yum. Rutheniumoxide is een weerstandsmateriaal waarvan de weerstand hoogstens in geringe mate afhankelijk is van spanning, temperatuur en licht.

10 Bij voorkeur wordt uitgegaan van een mengsel van.glasdeeltjes en water, in welk mengsel rutheniumhydroxide wordt neergeslagen. Met behulp van een uit een dergelijk mengsel verkregen suspensie warden bijzonder goede poederlagen op het substraat verkregen. De glasdeeltjes, waarop zich althans een deel van het rutheniumhydroxide hecht, zijn mede oorzaak 15 van de vorming van een gesloten, goed hechtende laag bij de latere verhitting.

Bij voorkeur wordt het neerslag van rutheniumhydroxide en glasdeeltjes gesuspendeerd in een alcohol waaraan ammoniak wordt toegevoegd. Het is gebleken dat ammoniak belangrijk is voor de stabiliteit van de 20 suspensie en dat uit zo'n suspensie op bijzonder eenvoudige wijze uniforme' lagen op substraten kunnen worden aangebracht.

Bij voorkeur wordt als alcohol isopropnaol toegepast.

Het isolerende substraat kan bijvoorbeeld van glas zijn.

Bij de verhitting waarbij de uiteindelijke elektrische weerstandslaag 25 wordt gevormd wordt het rutheniumhydroxide in rutheniumoxide omgezet, vervloeien de glasdeeltjes en vormen een qua samenstelling en dikte homogene laag met het rutheniumoxide. Gebruikelijke verhittingstenperaturen liggen bijvoorbeeld in het gebied van 400 tot 600°C, in afhankelijkheid waarvan de weerstandswaarde kan worden ingesteld.

3q Weliswaar vervloeien de glasdeeltjes tot een homogene laag maar dat betekent niet dat ze tijdens de verhitting over een ongewenst groot gebied uitvloeien. Integendeel blijkt na verhitting de vóór de verhitting aan de laag gegeven dimensies nauwkeurig tijdens de verhitting te zijn behouden.

35 Daarom wordt zonder bezwaar en vaak met voordeel bij een voor keursuitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding na het aanbrengen van de laag uit de suspensie op het isolerende substraat en vóór de verhitting de laag aan een vormgevingsbehandeling onderworpen.

8500905 i .

• · PHN 11.330 3

Deze vormgevingsbehandeling kan van verschillende aard zijn.

Zo kan bijvoorbeeld een fotomechanische techniek worden toegepast. Een-voudigheidshalve wordt met voordeel een mechanische vormgevingsbehandeling toegepast.

5 Gezien de stabiliteit van de bij de werkwijze volgens de uit vinding toegepaste suspensie is het mogelijk gebleken pp reproduceerbare wijze lagen uit dergelijke suspensies (¾) een substraat aan te brengen. Gebleken is dat de vorm van het substraat waarop de laag wordt aangebracht in het algemeen niet zeer kritisch is.

10 Bij een voorkeursuitvoering van de werkwijze volgens de uitvin ding wordt de laag uit de suspensie op de binnenzijde van een holle buis als liet isolerende substraat aangebracht.

Bij voorkeur gebeurt dit aanbrengen eenvoudig en economisch door opzuigen van de suspensie in de buis tot een gewenste hoogte en 15 vervolgens af laten uit de buis van de suspensie.

Ook bij een dergelijk aanbrengen van een laag uit een suspensie op een substraat is nog een vormgevingsbehandeling mogelijk. Zo wordt bij voorkeur de niet-verhitte laag op de binnenzijde van de holle buis langs mechanische weg een spiraalvorm gegeven.

20 Gezien de zeer goede vorm van de spiraal na verhitting is de ' spoed van de spiraal noch de afstand tussen de windingen van de spiraal erg kritisch en kunnen beide klein zijn. De genoemde afstand tussen de windingen kan bijvoorbeeld 50^um bedragen. Ook kan de spanning die over de gehele lengte van de spiraal wordt aangebracht zeer groot zijn zonder 25 dat overslag tussen naast elkaar gelegen windingen optreedt. De doorslag-spanning tussen 2 windingen op een onderlinge afstand van 50^um bedraagt vaak meer dan 1,5 kV.

Een dergelijke met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding vervaardigde inrichting met de vorm van een holle buis kan daarom 30 worden toegepast in een kathodestraa 1 .buis, bijvoorbeeld een projektie-televisiebeeldbuis. Deze kathodestraalbuis bevat een glazen omhulling bestaande uit een beeldvenster, een konus en een hals, waarbij in de hals een elektronenkanon met tenminste één focusseringselektrode is aangebracht.

In deze kathodestraalbuis is volgens de uitvinding de focus-35 seringselektrode verkregen door toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding en heeft de vorm van een holle buis, waarin een spiraal vormige weerstands laag is aangebracht. Deze weerstandslaag fungeert als spannings-deler, waarmee door variatie van spoed, afstand tussen de windingen en 2200905 t > PHN 11.330 4 de veerstand de gewenste potentialen op de binnenkant van de glasbuis worden verkregen, die nodig zijn voor een elektronenlens met weinig aberratiefouten. Ook kan de diameter van de hals van de kathodestraalbuis kleiner worden gekozen. Ook kan bijvoorbeeld de weerstandslaag qp de 5 binnenkant van de omhulling worden aangebracht.

Bij een andere nuttige toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding wordt een kathodestraalbuis verkregen, die een glazen omhulling bevat bestaande uit een beeldvenster, een konus en een hals, waarbij in de hals een elektronenkanon met tenminste één focusseringselektrode is 10 aangebracht en zich qp de binnenwand van de hals een anti-oplaadlaag bevindt. Daarbij is deze anti-oplaadlaag verkregen door toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding. De anti-oplaadlaag vóórkant dat de hals tot een te hoge potentiaal wordt opgeladen.

Met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding kunnen hoog-15 ohmige veerstanden voor toepassingen bij spanningen tot tenminste 40 kV worden verkregen.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van enige uitvoeringsvoorbeelden en van bijgaande tekening, waarbij in figuur 1 het verband tussen de soortelijke veerstand p in ohm. cm en 20 de verhitttingstemperatuur T in °C bij een bepaalde verhittings tijd van weerstandslagen met een bepaalde samenstelling verkregen met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding is weergegeven, in figuur 2 het verband tussen de soortelijke weerstand f> in ohm. cm 25 en de verhittingstijd t in minuten bij een bepaalde verhittings- temperatuur van weerstandslagen met dezelfde samenstelling verkregen met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding is weergegeven, in figuur 3 het verband tussen de soortelijke veerstand p in ohm. cm 30 en de verhittingstijd t In minuten bij dezelfde verhittings- temperatuur van weerstandslagen met een andere samenstelling verkregen net behulp van de werkwijze volgens de uitvinding is weergegeven, in figuur 4 en 5 schematisch deels in aanzicht en deels in doorsnede een 35 deel is weergegeven van een inrichting in achtereenvolgende stadia van de vervaardiging met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding, in figuur 6 schematisch een doorsnede van een deel van een kathodestraal- 8300305 PHN 11.330 5 « * tuis is weergegeven verkregen door toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding, in figuur 7 schematisch een doorsnede van een deel van een andere kathode-straaltuis is weergegeven verkregen door toepassing van de werk-5 wijze volgens de uitvinding, in figuur 8 schematisch een doorsnede van een deel van een weerstand is weergegeven verkregen door toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding.

Bij de vervaardiging van een inrichting wordt een homogene 10 elektrische weerstandslaag 1 (fig. 4) uit weerstandsmateriaal met een soortelijke weerstand van tenminste 10 ohm. cm op een isolerend substraat 2 gevormd.

Ter verkrijging van reproduceerbare en homogene elektrische weerstandslagen met hoge soortelijke weerstand op isolerende substraten 15 wordt volgens de uitvinding uit een stabiele bindmiddelvrije ruthenium-hydroxide en glasdeeltjes bevattende suspensie een laag op het isolerende substraat 2 aangebracht, waaruit door verhitting een rutbeniumoxide bevattende elektrische weerstandslaag 1 wordt gevormd.

Deze suspensie wordt bijvoorbeeld verkregen door glasemailpoeder 20 in een bekerglas met water te mengen. Rutheniuirchloride (RuCLj) wordt cpgelost in water en bij het mengsel gevoegd. Door toevoeging van ammonia wordt in het mengsel rutheniumhydraxide neergeslagen.

Vervolgens laat men het mengsel bezinken waarna het water wordt af geheveld en het neerslag wordt gedroogd.

25 Het gedroogde neerslag wordt in een kogelmolen gebracht en isopropanol en ammonia worden toegevoegd. Vervolgens wordt ca. 140 uur gemalen om een goede menging te verkrijgen en eventuele grove delen fijn te maken.

Met de aldus verkregen stabiele suspensie kunnen glasoppervlak-30 ken worden bedekt roet een zeer egale weerstandspoederlaag. Door verhitting wordt uit de poederlaag de elektrische weerstandslaag gevormd.

De verkregen weerstand is afhankelijk van de laagdikte, van het percentage rutheniumoxide, van de stooktemperaturen en van de stooktijd.

In figuur 1 is het rutheniumoxidepercentage in de weerstands-35 lagen 3 gewichtsprocent en wordt gedurende 10 minuten verhit.

In figuur 2 is het rutheniumoxidepercentage in de weerstandslagen ook 3 gewichtsprocent en wordt bij 500°C verhit.

In figuur 3 is het rutheniumoxidepercentage in de weerstands- fiKfi ,Λ· 0 Π 5? V ^ v V ^ PHN 11.330 6 lagen 2 gewichtsprocent en bedraagt de verhittingstenperatuur 500°C.

De dikte van de elektrische weerstandslaag kan bijvoorbeeld 1 tot 1,5^um bedragen.

Het blijkt praktisch zeer eenvoudig te zijn om een bepaalde 5 gewenste weerstandswaarde te verkrijgen door bij een bepaalde verhittings-temperatuur de met de gewenste weerstandswaarde overeenkomende verhittingstijd te gebruiken.

Het is mogelijk deze laag bijzondere vormen te geven. Een vormr gevingsbehandeling heeft plaats na het aanbrengen van de laag op het 10 isolerende substraat en vóór de verhitting van de laag. Een mechanische vormgevingsbehandeling kan met voordeel warden toegepast.

Bijvoorbeeld wordt de laag uit de suspensie op de binnenzijde van een holle ' glazen buis als het isolerende substraat aangebracht, bijvoorbeeld door opzuigen van de suspensie in de buis tot een gewenste 15 hoogte en vervolgens af laten, waarna de laag qp de binnenzijde van de holle buis door krassen een spiraalvorm wordt gegeven (zie figuur 4).

Na verhitting heeft de gespiraliseerde weerstandslaag een mooi afgeronde vorm 3 (zie figuur 5) waarvan de onderbrekingen zeer spannings-vast zijn. De onderbreking in de weerstandslaag is bijvoorbeeld 50^um 20 en de spoed van de spiraal 300yUm.

Een dergelijke gespiraliseerde weerstandslaag kan fungeren als spanningsdeler in een kathodestraalbuis bijvoorbeeld door variatie van de spoed, de afstand tussen de windingen of de weerstand.

De vaak toegepaste focusseringslenzen hebben een relatief grote 25 diameter waarvan ter vermijding van sferische aberratie alleen het centrale deel wordt gebruikt. Bij toepassing van de spiraal vormige weerstandslaag verkregen met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding als focusseringslens kan een buis met veel geringere diameter van kanon en hals worden toegepast, waarvan de focusseringslens een zelfde spannings-30 verdeling heeft als het centrale deel van een conventionele lens met grote diameter en daardoor een geringe sferische aberratie heeft.

Dit is het geval bij een kathodestraalbuis volgens de uitvinding (zie figuur 6). Deze bevat een glazen omhulling 61 die bestaat uit een beeldvenster 62, een konus 63 en een hals 64. In de hals bevinden 35 zich een elektronenkanon 65 met een spiraalvormige focusseringselektrode 66. Deze spiraalvormige focusseringselektrode is verkregen als bovenbeschreven met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding. Hiermee kan de voor de focussering gewenste spanningsverdeling worden verkregen.

8500805 ΡΗΝ 11.330 7 η

Ook kan de veerstandslaag verkregen net behulp van de werkwijze volgens de uitvinding al of niet in spiraalvorm worden toegepast als anti-oplaadlaag ter voorkoming van een te hoge potentiaal in de hals van een kathodestraalbuis.

5 Hierbij (zie figuur 7) bevat een kathodestraalbuis een glazen omhulling 71, bestaande uit een beeldvenster 72, een konus 73 en een hals 74, waarbij in de hals een elektronenkanon 75 met focus seringselektroden 76 zijn aangebracht. Op de binnenwand van de hals 74 bevindt zich een anti-oplaadlaag 77, bijvoorbeeld in de vorm van een spiraalvormige 10 weerstandslaag verkregen met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding als bovenbeschreven.

Bij een andere toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding wordt een hoogohmige weerstand voor toepassing bij hoge spanning verkregen waarbij op een geschikt isolerend keramisch substraat of in een glazen 15 buis 81 (zie figuur 8) een gespiraliseerde weerstandslaag 82 met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding als bovenbeschreven wordt aangebracht.

De weerstand wordt qp een gebruikelijke wijze voorzien van metalen kontakten 83.

20 De uitvinding is uiteraard niet beperkt tot de gegeven voor beelden. De beschreven gespiraliseerde weerstandslaag kan bijvoorbeeld ook worden toegepast voor het convergeren van 3 elektronenbundels in kleurentelevisiebeeldbuizen (ned. octrooiaanvrage 8400779).

Het zal de vakman duidelijk zijn dat binnen het kader van de 25 uitvinding vele variaties mogelijk zijn.

30 35 A J· Λ Λ 3 o y ·,.·. .

Claims (12)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting waarbij een homogene elektrische weerstandslaag uit weerstandsmateriaal net een soortelijke weerstand van tenminste 10 ohm. cm op een isolerend substraat wordt gevormd, met het kenmerk, dat uit een stabiele bindmiddelvrije 5 rutheniumhydroxide en glasdeeltjes bevattende suspensie een laag op het isolerende substraat wordt aangebracht, waaruit door verhitting een rutheniumoxide bevattende elektrische weerstandslaag wordt gevormd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, roet het kenmerk, dat uitgegaan wordt van een mengsel van glasdeeltjes en water, in welk mengsel 10 rutheniumhydroxide wordt neergeslagen.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het neerslag van rutheniumhydroxide en glasdeeltjes wordt gesuspendeerd in een alcohol waaraan ammoniak wordt toegevoegd.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat als alcohol 15 isopropanol wordt toegepast.

5. werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, net het kenmerk, dat na het aanbrengen van de laag uit de suspensie op het isolerende substraat en vóór de verhitting de laag aan een vormgevings-behandeling wordt onderworpen.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat een mechanische vormgevingsbehandeling wordt toegepast.

7. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de laag uit de suspensie qp de binnenzijde van een holle buis als het isolerende substraat wordt aangebracht.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de laag uit de suspensie wordt aangebracht door opzuigen in de buis tot een gewenste hoogte en vervolgens aflaten uit de buis van de suspensie.

9. Werkwijze volgens conclusie 6 en conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat langs mechanische weg de laag qp de binnenzijde van de holle 30 tuis een spiraalvorm wordt gegeven.

10. Kathodestraaltuis bevattende een glazen omhulling bestaande uit een beeldvenster, een konus en een hals, waarbij in de hals een elektronenkanon met tenminste één focusseringselektrode is aangebracht, met het kenmerk, dat de focusseringselektrode is verkregen door toepassing van de 35 werkwijze volgens conclusie 7 of 8 en conclusie 9.

11. Kathodestraaltuis bevattende een glazen omhulling bestaande uit een beeldvenster, een konus en een hals, waarbij in de hals een elektronenkanon met tenminste één focusseringselektrode is aangebracht en zich r» Λ λ η λ 2* b 0 l v -r 0 Λ η « ΕΗΝ 11.330 9 cp de binnenwand van de hals een anti-oplaadlaag bevindt, met het kenmerk, dat de anti-oplaadlaag is verkregen door toepassing van de werkwijze volgens conclusie 7 of 8.

12. Hoogohmige weerstand voor toepassing bij spanningen tot ten- 5 minste 40 kV verkregen door toepassing van de werkwijze volgens een van de conclusies 1 t/m 9. 10 15 20 25 30 35 8500005