PL110349B1

PL110349B1 - Means for capacitive recording

Info

Publication number: PL110349B1
Application number: PL1976191422A
Authority: PL
Original assignee: Rca Corporation
Priority date: 1975-07-25
Filing date: 1976-07-24
Publication date: 1980-07-31
Also published as: AU1555776A; JPS5215428A; NL7608201A; AU498822B2; DE2632549A1; FR2319177B1; JPS5541482B2; FR2319177A1; IT1065879B; US3982066A

Description

Przedmiotem wynalazku jest srodek rejestracji pojemnosciowej w postaci plyty z zapisem wizyj¬ nym zawierajaca przewodzaca odporna na korozje powloke metalowa na izolacyjnym podlozu.Znane jest, na przyklad, z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 842 194 i 3 842 2.17 urzadzenie do zapisu i odtwarzania sy¬ gnalów, w którym informacja o wizji, fonii i bar¬ wie jest rejestrowana w postaci zmian geome¬ trycznych w spiralnym rowku na powierzchni plyty. Duplikaty plyty wykonane z materialu izo¬ lacyjnego, takiego jak wizyl, sa pokryte najpierw odpowiednia, cienka, przewodzaca warstwa meta¬ lowa stanowiaca pierwsza elektrode kondensatora, nastepnie odpowiednia cienka warstwa dielektrycz¬ na. Glowica odtwarzajaca o metalowym zakoncze¬ niu pracuje jako druga elektroda kondensatora.Podczas przechodzenia pod glowica rowka zawie¬ rajacego zmiany geometryczne w trakcie ruchu o- brotowego plyty, glowica ta wykrywa zmiany po¬ jemnosci pomiedzy nia a warstwa metalowa na plycie w celu odtwarzania sygnalów zajmujacych pasmo o szerokosci co najmniej kilku megaher¬ ców. Sygnaly te sa powtórnie przeksztalcane w informacje o wizji, fonii i barwie w postaci odpo¬ wiedniej do wyswietlenia na ekranie telewizyj¬ nym.Do wykonania cienkiej, przewodzacej warstwy metalowej zastosowano kilka rodzajów metali. 20 25 Najpierw wypróbowano aluminium, poniewaz nie jest metalem drogim. Zauwazono jednak, ze meta] ten staje sie ziarnisty podczas magazynowania, co prowadzi do duzych poziomów szumów w trakcie odtwarzania. Wypróbowano zloto zauwazajac, ze posiada ono znakomite wlasciwosci, w szczególno¬ sci zas jest odporne na korozje, ale jednoczesnie jest metalem zbyt drogim, aby moglo byc zasto¬ sowane na wielka skale przemyslowa. Równiez przyleganie adhezyjne warstwy dielektrycznej, szczególnie styrenu spolimeryzowanego za pomoca wyladowania jarzeniowego, co ujawniono w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 843 399, do powierzchni pokrytej zlotem pozosta¬ wia wiele do zyczenia, poniewaz prowadza do nad¬ miernego zuzywania sie plyty podczas odtwarza¬ nia. Wypróbowano takze miedz. Metal ten w cien¬ kich warstwach posiada znakomite przyleganie ad¬ hezyjne do podlozy polimerycznych, zwlaszcza zwiazków winylu, ale nie jest odpowiedni z uwagi na to, ze podczas magazynowania ulega szybkiej korozji w atmosferze. Byly takze wypróbowane stopy z niklu i miedzi, które sa odporne na koro¬ zje, ale ze wzgledu na slabe przyleganie adhezyj¬ ne do materialów organicznych staly sie nieodpo¬ wiednie do zastosowania w plytach z zapasem. Do¬ tychczas sa kontynuowane poszukiwania cienkiej, przewodzacej, przylegajacej adhezyjnie, odpornej 110 3493 110 349 na korozje metalowej powloki do zastosowania w plytach fonowizyjnych.Zgodnie z obecnym wynalazkiem opracowano srodek -rejestracji magnetycznej w postaci plyty o podlozu polimerycznym majacej na swej po¬ wierzchni spiralny rowelk z informacja wizyjna zarejestrowany w postaci zmian geometrycznych.Plyta ma na swej powierzchni cienka warstwe przewodzaca i cienka warstwe dielektryczna u- mieszczona na warstwie przewodzacej. Warstwa przewodzaca sklada sie z trzech warstw, z których pierwsza warstwa jest wykonana z miedzi o gru¬ bosci okolo 25—50.10-10 m, druga warstwa, jest wykonana ze stopu niklu i chromu, który moze zawierac do 10% wagowyoh zelaza. Warstwa ta, o. grubosci 200—400.10-10 m, zawiera od okolo 20 do 30% atomowych' tlenu. Trzecia warstwa jest wykonana z miedzi i ma grubosc okolo 25— 5&10-10 m. .Podloze plyty jest wykonane z synte¬ tycznej zywicy polimeru winylu a powierzchniowa warstwa dielektryczna jest wykonana z polimeru styrenu.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wykres ilosci atomowego pierwiast¬ ków wchodzacych w sklad warstwy wedlug wy¬ nalazku w funkcji glebokosci trawienia przez za¬ pylanie katodowe, fig. 2 — wykres zniszczenia ko¬ rozyjnego w funkcji zawartosci tlenu w warstwach wedlug wynalazku.Przedstawiona warstwa metalowa i proces jej wykonania jest opisany zwlaszcza w odniesieniu do. plyt fonowizyjnych wyzej wspomnianych, ale bez trudu bedzie zrozumiale, ze wynalazek moze znalezc zastosowanie do rowkowatych plyt na pod¬ lozach organicznych innych niz winyl. Warstwa metalowa moze byc pokryta innymi materialami, takimi jak dielektryk lub inne warstwy nieprize- wodzace, organiczne lub nieorganiczne, lub moze byc wlozona miedzy dwie warstwy organiczne do innych zastosowan.Zastosowane w niniejszym wynalazku stopy ni¬ kiel — chrom — zelazo zawieraja od okolo 65— 85% wagowych niklu, od okolo 10—30% wagowych chromu i od 0—10% wagowych zelaza.Stosowane ,do jednego ze sposobów wykonywa¬ nia warstw, podloze organiczne, na które nanosi sie przewodzaca, odporna na korozje warstwe me¬ talowa umieszcza sie w koniorze prózniowej i pod¬ lacza sie do dodatniego zacisku zródla pradu, ta¬ kiego jak planarne zródlo magnetronowe. Komore prózniowa wyposaza sie takze w poddawane pro¬ cesowi napylania katodowego ujemne elektrody wykonane z miedzi i stopu nikiel — chrom — ze¬ laza. Nastepnie w komorze obniza sie cisnienie do wartosci okolo 5.10-8 do 3.10-8 tora i wprowadza sie mala ilosc obojetnego gazu, takiego jak argon, podnoszac cisnienie do wartosci okolo 100.10-8 to¬ ra. Pewna ilosc tlenu jest wymagana w procesie, gdy wykonuje sie warstwe metalowa o zawartosci tlenu okolo 20—30% atomowych. Tlen jest obecny jako substancja zanieczyszczajaca w gazie obojet¬ nym i w szczatkowej atmosferze w komorze próz¬ niowej w wystarczajacych zazwyczaj ilosciach, ale ustailona poprzednio ilosc tlenu moze byc umyslnie dodana w celu bardziej precyzyjnej kontroli.Kiedy w komorze stosuje sie planarne magne¬ tronowe zródlo pradu, wartosc napiecia moze sie zmieniac od okolo 300—1000 woltów a wartosc pradu moze osiagac okolo 10 amperów w zalezno¬ sci od wymaganej szybfkosci zapylania i rozmiarów elektrod.Najpierw pobudza sie zródlo miedzi, aby zaini¬ cjowac zapylanie katodowe na podlozu i kontynu¬ uje sie az do napylenia cienkiej warstwy miedzi, o grubosci okolo 25—50.10-10 m. Wtedy przerywa sie doplyw pradu do elektrody miedzianej i pobu¬ dza sie elektrode ze stopu nikiel — chrom — ze¬ lazo w celu napylenia warstwy stopu o grubosci okolo 200—400.10~10 m na warstwie miedzi. Na¬ stepnie elektrode te dezaJktywuje sie i koncowa cienka warstwa miedizi, takze o grubosci okolo 25— 50.10-10 m, jest napylana w podobny sposób na warstwie stopu.Warstwy miedizi odznaczaja sie znakomitym przyleganiem adihez.yjnym do podlozy z poliwiny¬ lowych zywic syntetycznych, z jakich wykonuje sie wyprawki rowkowanych plyt fonowizyjnych.Warstwy miedzi równiez dobrze przylegaja adhe- zyjnie do warstwy ze stopu: nikiel — chrom — zelazo i do powlok organicznych. A zatem, celem zastosowania warstw miedzianych jest zapewnie¬ nie dobrego przylegania adhezyjnego przewodzacej warstwy metalowej zarówno do podlozy winilo- wych, jak i do polimeryioznycih warstw dielek¬ trycznych w pózniejszych zastosowaniach.Podczas napylania zachodzi wystarczajaca dyfu¬ zja miedzy warstwa miedzi i warstwa stopu tak, ze cienka warstwa miedzi nie jest jednak podatna na szeroko rozumiana korozje pod warunkiem, ze calkowita zawartosc tlenu w warstwie stopu sta¬ nowi co najmniej 20% atomowych. Zawartosc tle¬ nu w warstwie stopu moze byc tolerowana do maksymalnej wartosci okolo 30% atomowych gdy wymagane sa warstwy wysOkoprzewodzaee.Ilosc atomów tlenu, która wskazano w wyma¬ ganiach technicznych i zastrzezeniach, okresla sie na podstawie pomiarów wykonanych metoda elek¬ tronowej spektroskopii Augera. Bezwzgledna war¬ tosc zawartosci tlenu, y (O), ustala sie wedlug na¬ stepujacego wzorcowania: próbke z czystego sre¬ bra wytrawia sie za pornoca napylania katodowe¬ go usuwajac warstwe o grubosci okolo 300 • 10~10 m zapisujac przy tym wartosc miedzysziczytowa sygnalu dla dujletu srebra (351 : 354 eV). Wartosc te oznacza sie przez A (Ag). Mierzona wartosc mie¬ dzyszczytowa dla piku Augera dla tlenu (510) w próbce oznacza sie przez A (O). Wartosc bez¬ wzgledna zawartosci tlenu oblicza sie w zalezno¬ sci A (O) Wspólczynnik 1,03 dla srebra wzieto z ksiazki Palmbera i innych: „Handbeek of Auger. Electron Spectrescapy".Figura 1 przedstawia wykresy uzyskane metoda 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60110 349 6 spektroskopii Augera pokazujace zawartosc pro¬ centowa atomów obecnych pierwiastków w funk¬ cji czasu (w minutach) trawienia przez napylanie katodowe dla plyty winylowej pokrytej warstwa miedzi o grubosci okolo 25 • 10"16 m., nastepnie warstwa stopu Inconel-600 o grubosci okolo 200 • • 10-10 m, z kolei warstwe miedzi o grubosci okolo 25 • 10_1° m; w koncu warstwe polimeru styrenu o grubosci okolo 350 • 10-10 m.Dalsze trawienie przez napylanie katodowe po¬ wierzchni plyty pokrytej styrenem prowadzi do powstania róznych pokryc i warstw.Dokladne zbadanie otrzymanego wykresu dla tlenu wyikafcuje, ze zawartosc tlenu w warstwie styrenu ulega zmniejszeniu w miare zblizenia do warstwy miedzi. Zawartosc tlenu w drugiej war¬ stwie miedzi jest mniejsza niz jeden procent ato¬ mowy, powieksza sie znacznie w warstwie stopu Inconel-600 i znów gwaltownie zmniejsza sie w pierwszej warstwie miedzi, az do uzyskania w pod¬ lozu tylko sladów tlenu. Okazuje sie wiec, ze miedz pozostaje nieutleniona, podczas gdy stop Inconel-600 absorbuje wiekszosc tlenu obecnego w urzadzeniu.Dokladny mechanizm polaczenia dobrego przy-, legania adhezyjnego i odpornosci na korozje w przedstawionych warstwach metalowych nie jest znany, ale obecnie przypuszcza sie, ze miedz po¬ woduje usuwanie naprezen w warstwie stopu ni¬ kiel—chrom—zelazo. Oznaczenie wykonane za po¬ moca spektroskopii elektronowej stosowanej w a- nalizie chemicznej wyklucza istnienie jakichkol¬ wiek wiazan chemicznych miedzy warstwami meta¬ lowymi i/lub organicznym podlozem lub powloka.Wynalazek jest opisany dalej w ponizszych przykladach wykonania, ale rozumie sie, ze nie jest ograniczany do opisanych tu szczególowych rozwiazan. W przykladach wszystkie zawartosci sa podane w procentach wagowych a jezeli jest inaczej, to jest to specjalnie zaznaczone.Przyklad I. Komore prózniowa wyposaza sie w dwie katody o jednakowych wymiarach 20,96 X X 9,04 cm, sluzace do planarnego, magnetronowe- go napylania katodowego, jedna wykonana z mie¬ dzi i druga ze stopu Inconel-600 zawierajacego 76,8 + 3% niku, 13,8 ± 3% chromu i 8,5 + 2% zela¬ za (plus mniejsze ilosci zanieczyszczen). Plytke fe- nowizyjna o srednicy 30,48 cm zawiesza sie na wy¬ sokosci 5,08 cm nad elektrodami i wprawia w ruch obrotowy z szybkoscia 40 obrotów na minute.Cisnienie w komorze prózniowej obniza sie do wartosci 3 • 10—5 tora i wypelnia argonem przez zawór do uzyskania cisnienia o wartosci okolo 15 • 107* tora.Uaktywnia sie katode miedziana doprowadzajac prad o napieciu 360 V i natezeniu 0,3 A. W tych warunkach srednia szybkosc napylania warstwy na plytke wynosila 80—100 • 10~10 m na minute.Napalanie miedzia trwa przez okolo 30 sekund lub do czasu napylenia warstwy miedza o grubosci o- kolo 50 • 10~10 m, przy czym dezalktywuje sie te ka¬ tode.Nastepnie uaktywnia sie katode wykonana ze stopu Inconel-600 doprowadzajac prad o napieciu 10 25 30 35 40 45 50 55 60 65 650 V i natezeniu 1,5 A. Uzyskuje sie szybkosc na¬ pylania o wartosci okolo 330—400 • 10~10 m na mi¬ nute. Napylanie trwa przez okolo 30 sekund lub do czasu napylenia warstwy o grubosci okolo 200 • • 10-10 m, po czym dezaktywuje sie te katode.Nastepnie uaktywnia sie ponownie katode mie¬ dziana w celu napylenia drugiej warstwy miedzi o grubosci okolo 50 • 10-10 m na warstwie stopu Inconel-600.Warstwe metalowa sprawdza sie pod wzgledem przylegania adhezyjnego magazynujac ja przez 120 godzin w temperaturze 32°C w powietrzu o wilgotnosci wzglednej 90% i przyklejajac do jej powierzchni przezroczysta tasme samoprzylepna.Podczas otrzymania przezroczystej tasmy samo¬ przylepnej nie usunieto zadnej warstwy.Przyklad II. Przygotowano szereg warstw przez napylanie najpierw cienkiej warstwy miedzi o grubosci 25—10-10, nastepnie warstwy ze stopu Inconel-600 o grubosci okolo 200 • 10-10 m i trze¬ ciej warstwy miedzi o grubosci 25 • 10-10 na po¬ rowkowanej plycie winylowej postepujac wedlug sposobu przedstawionego w przyikladzie 1, z wy¬ jatkiem tego, ze cisnienie w komorze ,prózniowej bylo wstepnie obnizone do wartosci 3 • 10-6 tora i podniesione, przez wypelnienie komory mieszani¬ na o zawartosci 95% argonu i 5% czystego, su¬ chego powietrza, do róznych wartosci aby zmie¬ niac zawartosc tlenu w warstwach.Warstwy poddano próbom .przyspieszonej koro¬ zji w nastepujacy sposób: odparowano' warstwe chlorku sodu na plytke pokryta warstwa metalo¬ wa i podgrzano do temperatury okolo 45°C,. pusz¬ czajac ciagly strumien powietrza i gazu na po¬ wierzchnie warstwy metalowej doprowadzono do wydzielania sie pecherzyków powietrza i H2S. No¬ towano czas, kiedy pod mikroskopem*pojawily sie widoczne znaki korozji, wlaczajac zmiane barwy, wzery korozyjne itd. Fig. 2 przedstawia . wykres" czasu powstawania korozji w godzinach w funk¬ cji zawartosci tlenu w warstwie w % atomowych.Okazuje sie, ze zwiekszenie zawartosci tlenu po¬ wyzej 20% atomowych powoduje znaczny wzrost czasu powstawania zniszczen korozyjnych.Na warstwie wykonanej tylko z miedzi zawie¬ rajacej 20—23% atomowych tlenu powstaja wy¬ razne wzery korozyjne juz po uplywie okolo 30 sekund.Poimiary naprezen wykonane w znany sposób przez napylenie warstw metalowych na bardzo cienkich plytkach z tlenku aluminium i obserwo¬ wanie pod mikroskopem wyników zginania ply¬ ty.Warstwa ze stopu Inconel-600 o grubosci okolo 225 • 10-10 m posiada naprezenie sciskajace o war-, tosci 30 • 109 dyn/cm2, natomiast trójwarstewko- wa plyta na naprezenie sciskajace o wartosci tyl¬ ko 6 • 109 dyn/cm2.Przygotowane w powyzszy sposób plyty meta¬ lowe pokryto polimerem styrenu nastepujaco: w komorze obnizono cisnienie do wartosci okolo 3 • 10-* tora, wypelniajac komore azotem nastep¬ nie podniesiono cisnienie do wartosci okolo 8—10-8 tora, a nastepnie dodajac monomer styrenu pod-110 349 8 niesiono cisnienie do wartosci 13—15 • 10~3 tora.Plytke metalowa zawieszono na wysokosci okolo 5,08 cm nad pionowo zamocowanym- planarnym zródlem magnetronowym posiadajacym katode o wymiarach 8,9 X 17,8 cm, czestotliwosci zasilania o wartosci okolo 10 kiloherców i napieciu o war¬ tosci 680 V. Wlaczono zasilanie na 30 sekumd, ply¬ tke obnizono do czola katody i wprawiono ja w ruch obrotowy z szybkoscia 40 obrotów na minu¬ te, trwajacy dwie minuty, aby grubosc napylenia warstwy wynosila okolo 350 • 10-10 m. Wartosc naprezenia sciskajacego otrzymanej warstwy wy¬ nosila tylko 4 • 109 dyn/cm2.Zastrzezenia patentowe 1. Srodek rejestracji pojemnosciowej czestotli¬ wosci wizyjnej w postaci plyty o podlozu poli- merycznym majacej na swej powierzchni spiralny rowek z informacja wizyjna zarejestrowana w po¬ staci zmian geometrycznych, plyta ma na swej powierzchni cienka warstwe przewodzaca i cien¬ ka warstwe dielektryczna umieszczona na war¬ stwie przewodzacej, znamienny tym, ze warstwa przewodzaca sklada sie z trzech warstw, z których pierwsza warstwa jest wykonana z miedzi o gru¬ bosci okolo; 25 do 50 * 10~10 m, druga warstwa jest wykonana ze stopu niklu i chromu, który moze zawierac do 10°/o wagowych zelaza, o gru¬ bosci 200 do 400 • 10-10 m, i zawierajacego od okolo 20 do okolo 30'% atomowych tlenu, trzecia warstwa wykonana jest z miedzi o grubosci okolo 25 do 50 • 10-19 m. 2. Srodek rejestracji wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze stop zawiera nikiel w ilosci okolo 65—80°/e wagowych, chrom w ilosci okolo 10—30% wagowych i zelazo w ilosci od 0—10°/o wagowych. 3. Srodek rejestracji wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze polimeryczne podloze jest wykonane z syntetycznej zywicy polimeru winylu. 4. Srodek rejestracji wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze powierzchniowa warstwa dielektryczna jest wykonana z polimeru styrenu, Gtebokosc fawienio /nr^n110 349 h 1,000 r J 20 25 30 % ]losc atomów tlenu /*.£ PL

Claims

Zastrzezenia patentowe 1. Srodek rejestracji pojemnosciowej czestotli¬ wosci wizyjnej w postaci plyty o podlozu poli- merycznym majacej na swej powierzchni spiralny rowek z informacja wizyjna zarejestrowana w po¬ staci zmian geometrycznych, plyta ma na swej powierzchni cienka warstwe przewodzaca i cien¬ ka warstwe dielektryczna umieszczona na war¬ stwie przewodzacej, znamienny tym, ze warstwa przewodzaca sklada sie z trzech warstw, z których pierwsza warstwa jest wykonana z miedzi o gru¬ bosci okolo; 25 do 50 * 10~10 m, druga warstwa jest wykonana ze stopu niklu i chromu, który moze zawierac do 10°/o wagowych zelaza, o gru¬ bosci 200 do 400 • 10-10 m, i zawierajacego od okolo 20 do okolo 30'% atomowych tlenu, trzecia warstwa wykonana jest z miedzi o grubosci okolo 25 do 50 • 10-19 m.
2. Srodek rejestracji wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze stop zawiera nikiel w ilosci okolo 65—80°/e wagowych, chrom w ilosci okolo 10—30% wagowych i zelazo w ilosci od 0—10°/o wagowych.
3. Srodek rejestracji wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze polimeryczne podloze jest wykonane z syntetycznej zywicy polimeru winylu.
4. Srodek rejestracji wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze powierzchniowa warstwa dielektryczna jest wykonana z polimeru styrenu, Gtebokosc fawienio /nr^n110 349 h 1,000 r J 20 25 30 % ]losc atomów tlenu /*.£ PL