TW434643B - Process for the production of evaporable getter devices with reduced particle loss - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 3 4 5^3 A7 一_二____B7_ 五、發明說明（1 ) 本發明係關於一種可降低粒子損失之可蒸發吸氣裝置 的製造方法。 目前已知在形成電視螢幕的陰極射線管內採用可蒸發 吸氣裝置，以在陰極射線管預期壽命（約1 5年）期間保 持其內部必須真空度。 可蒸發吸氣裝置包括一上部開口容器（一般爲鋼製） ，其容納壓縮粉末包裝，壓縮粉末包裝一般包括鋇鋁化合 物（四鋁化鋇）及鎳之粉末混合物》在影像管抽成真空並 加以密封之後，先前已裝入的吸氣裝置藉由外側傳導加熱 ，使鋇蒸發並在陰極射線管內壁上澱積形成一薄層；此金 屬層是保持真空之作用材料，其將在陰極射線管壽命期間 可能在內部漏氣之氣體以化學方式限制氣體軌跡。在某些 情形下，四鋁化鋇及鎳粉末混合物亦加入含氮的鐵或鍺化 合物粉末，在鋇蒸發前釋出氮氣，以增加金屬澱積物之外 延及孔隙度。 許多專利中已揭示以鋇爲主之可蒸發吸氣裝置，例如 美國第 3，558，962 號，4，077，89 9 號， 4，342，662 號，及 5，1 18，988 號專利和 日本專利公開案第Hei 2-6185號。 習用裝置有時會有粒子損失之問題。如前所述，可蒸 發吸氣裝置包含利用特殊形狀衝床壓縮到容器內部的一包 粉末，但是包裝的自由表面（特別是容器壁附近）的粉末 粒子與包裝其餘部分的結合很差，結果，在鋇蒸發前，陰 極射線管在生產線上移動期間，吸氣裝置可能會損失粒子 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (請先閲讀背面之注意W-項再填寫本頁) · I ----1 i 訂·！ 1!!·.^ -4- 43464 3 a7 ___B7 五、發明說明6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 。所損失的粒子可能落在陰極射線管內螢幕內壁附近的柵 上，造成影像有黑點。高品質電視螢幕不容許有此現象， 若在測試陰極射線管時發現黑點，必須重新打開，淸除由 於金屬曝露在空氣下所形成的鋇化合物，以及再度使吸氣 裝置進入加工程序以及後續程序。 本發明之目的在於提供一種可降低粒子損失之可蒸發 吸氣裝置的製造方法。 上述本發明目的之達成係利用可蒸發吸氣裝置的製造 方法，其包括下列步驟： 利用習用方法生產由一上部開口容器形成之吸氣裝置 ，容器容鈉四鋁化鋇、鎳、以及可能的含氮的鐵或鍺化合 物之粉末包裝： 使至少一玻璃先質化合物酒精溶液在粉末包裝自由表 面行超音波霧化； 利甩溶液溶劑蒸發，再於真空下將吸氣裝置加熱到約 2 5 0〜3 5 0°C之溫度，以在粉末包裝自由表面形成一 玻璃層。 ； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之目的亦在於提供一種依據此方法產生之可蒸 發吸氣裝置。 以下參考所附圖式配合非限制性的一較佳實施例來揭 示本發明，其中： 圖1係一種可能的可蒸發吸氣裝置型式-圖2係未包覆依據本發明的玻璃層之可蒸發吸氣裝置 之粉末包裝的一部分。. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） -5- 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 4-34S43 - A7 B7 五、發明說明（3 ) 圖3係包覆依據本發明的玻璃層之可蒸發吸氣裝置之 粉末包裝的一部分。 主要元件對照 10 可蒸發吸氣裝置 11 容器 12 粉末包裝 13 上表面 2 0 四鋁化鋇粉末 2 # 鎳粉末 3 0 玻璃層 圖1中所示者爲一可蒸發吸氣裝置1 0，其外形爲大‘ 多數採用者，此型裝置由一個容器1 1所組成，其爲具有 矩形截面之環狀溝道，內部裝設一粉末包裝1 2，粉末包 裝12上表面13爲自由表面。圖2所示者爲粉末包裝細 部，其係由四鋁化鋇粉末2 0及鎳粉末2 1製成，鎳粉末 粒子一般較薄；但並未示出可有可無之含氮化合物。粉末 包裝上表面1 3未與容器壁接觸。雖然圖1中揭示一種吸 氣裝置特定型式，但實施時，本發明之方法可用於所有已 知可蒸發吸氣裝置。至於不同種類的可蒸發吸氣裝置及其 製備則請參考前述專利案。 本發明之方法利用一層薄玻璃層生產在機械上穩定的 粉末包裝自由表面，其係利用壓縮四鋁化鋇、鎳及可能的 含氮化合物而得。圖3所示者爲與圖2中相同之粉末包裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------- I I ^ · -----1— 訂---------# (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -6 - 經濟部智慧財產局貝工消f合作社印製 4 3 4 6 4 3 Α7 Β7 五、發明說明（φ ) *但覆有玻璃層3 0。 在依據習用方法製造可蒸發吸氣裝置之後，本發明之 方法包括利用超音波霧化使玻璃至少一化合物先質酒精溶 •液在粉末包裝自由表面1 3霧化。 酒精溶液之製備是利用溶膠/凝膠方法及規則。方法 最後所得之玻璃層一般是由氧化物混合物製成，其包括由 氧化矽、氧化鍺或其混合物中選出之第一成分以及由氧化 硼做爲第二成分；第一及第二成分之莫爾比爲1:3和3 :1之間，最好爲1 : 1。最好也加入少量其他氧化物成 分，例如氧化鋁，其百分比一般低於玻璃組成之1 0 %。 本申請案較佳爲使用氧化矽與氧化硼之等莫爾混合物。一 般做爲氧化物先質者爲乙醇化物，例如四甲基矽、四乙基 矽、四乙基鍺、三乙基硼及三異丙氧化鋁•使用乙醇鹽較 佳。溶劑一般包括甲醇或乙醇，後者較佳，因爲前者有毒 〇 爲了進行後述先質之水解及縮合反應，形成玻璃層時 每莫耳先質要加入至少二莫耳之水。一般言之，另外會加 入每莫耳先質加入〇 · 〇 1莫耳之硝酸，以強化形成玻璃 層之反應速率。溶液濃度一般是每公升溶液含有2至2 0 公克之先質化合物。‘ 所形成之溶液利用超音波霧化在四鋁化鋇及鎳和可能 的含氮化物粉末包裝自由表面13霧化。 - 具有包覆薄玻璃層的粉末自由表面之吸氣裝置爲習知 ，例如前述美國第US.4，3 42，6 6 2號專利及曰本 本纸張尺度適用中國困家樣準（CNS)A4規格<210 X 297公着） — II ------ — — — — — ^ illllllt^* > <請先閲讀背面之沒意事項再填寫本頁) A7 434643 B7 五、發明說明<5 ) 公開案Hei 2 - 6 1 8 5號。這些文件揭示包覆方法，例如 在先質溶液中浸入吸氣裝置，或是"旋轉包覆"，其係將 一溶液滴置於要包覆之表面以及使吸氣裝置繞其軸線旋轉 ‘，以便使溶液均勻地擴展到整個粉末表面。然而，這些方 法能得到很厚的玻璃層，但材料浪費且可能產生鋇蒸發效 應。或者，包覆可利用傳統霧化爲之，其中溶液係利用溶 解槽內之氣體壓力（一般爲空氣或氮）強制通過噴嘴，或 是利用高量氣體流在噴嘴區建立之低壓而被吸入；然而在 兩種情況下，霧化流動速率很高，同樣造成厚玻璃層。此 外，這些技術形成的霧化錐很寬，其涵蓋的表面比粉末寬 ，在程序最後也在粉末容器上亦形成玻璃層澱積1而這是 電子管製造者不想要的。 反之，本發明之方法使用超音波霧化，包括在要通過 噴嘴的液體自由表面造成超音波頻率振動；增加超音波提 供之能量亦使振幅增加，液體表面的頂端及深處之間的距 離也增加，直到振幅使表面破裂，在頂端處形成液滴。此 技術與習用霧化技術相比之下有二主要優點，首先是能得 到相當低的液體低流動速率，甚至每秒數微升而已。之後 ，霧化產品以準直束被輸送，而非寬錐形式；例如可得到 覆以直徑爲1 m m或更少之霧化產品區，以及將氣體流導 尚霧化產品，（此可被散焦），因而得到能有高達5 0 c m直徑均勻包覆區之霧化錐。此二特性之結合使得僅以 很少量溶液下有精確的粉末表面包覆，最後的玻璃層厚度 非常薄。 - 本纸張尺度適用中國a家標準（CNS)A4规格（210 X 297公« ) — — — — — — —----I 1111111 ^ ·1111111 I (請先Μ讀背面之注項再填寫本頁} 經濟部智慧财產局貝工消费合作社印製 烴濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 43464 3 A7 B7 五、發明說明（6 ) 市面上有許多超音波霧化器，例如美國紐約州米爾頓 的所諾科技公司（Sono-TekCop.,)販賣之AccuMist (商 標名）超音波霧化器，這些霧化器的商用技術手冊詳載其 •操作原理及程序。 依據本發明之霧化係利用先質溶液在約每秒1 0〜 5 0微升之流率下完成。噴嘴與要包覆粉末表面之間的距 離一般在0·5〜5公分之範圔。 一旦粉末自由表面1 3已包覆先質溶液，藉由溶液溶 質之蒸發與玻璃先質化合物分子之間的反應而形成玻璃層 3 0° 所發生的化學反應如下： M(OR)„ + nH2〇M(OH)〇 + nROH (I) M(0R)n + M'(0H)m^ (OH)n.,M-0-M，(OH)m-. + H2〇 (II) 其中： M與Μ /爲相同或不同，其元素氧化物意欲形成玻璃 層： η與m分別爲Μ和Μ ~之原子價數；以及 —〇R爲對應R0H醇之烴氧基。 反應式（I )中，每莫耳先質需要至少二莫耳水。依 據本發明，最好採用最少量之水，水與先質莫耳總數之莫 耳比約爲2，因爲水會與四鋁化鋇化合物反應而改變其性 質。水在此爲試劑1最好是在溶液製備最後才加入，或是 本紙張尺度適用争困困家標準（CNS>A4慧格（210 X 297公*) ------------•裝----- ϋ I * ^1 ·1 n I 疒、 <請先閱讀背面之注f項再填寫本I) -9- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 43464 3 a? ___B7___ 五、發明說明（7 ) 在霧化前才加入，避免溶液過稠而不適合反應式（I )和 (I I )進行結果之霧化。反應式（I I )進行直至所有 氫氧基族群已經反應，一莫耳水減少3，並在二不同原子 '之間形成一氧橋（縮合反應）。由於元素Μ與^1>至少爲 三價，可得到由氧橋彼此結合且構成最後玻璃構造之Μ和 Μ ^原子三維晶格。 基於吸氣裝置最後使用用途之考量，溶液霧化之後的 步驟是在真空下進行，以將陷於玻璃層3 0或形成粉末包 裝1 2之粉末粒子2 0，2 1之間的間隙內之大氣氣體降 至最少。此外，在真空下運作強化（I)和（II)反應 ，因爲在反應式（I )形成之ROH醇和在反應式（I I )中形成的水中之ROH醇被持續移去。 最後步驟爲反應式（I I )中形成的玻璃層之固化， 其係仍在真空下於2 5 0〜3 5 Ot下爲之。 以下利用下列數例介紹本發明，這些非限制性例子揭 示數實施例以教導習於此技之人士如何實施本發明，且意 欲呈現實施本發明之最佳方式。 〔例1〕 生產2 5個圖1中所示之可蒸發吸氣裝置，各吸氣裝 置內徑爲2 0mm，容納粉末通道寬度約6mm，四鋁化 鋇（粒徑小於250#m)與鎳（平均粒徑約1 0 /z m ) 重量比爲1 : 1，二者混合物重爲100mg :粉末利用 對衝床施加約3 0 0 Ok g/cm2壓力而被壓縮在容器內 本紙張尺度適用_國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） -10- ----:!-----* . — illtr·!-^- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 434643 B7_ 五、發明說明（8 ) 。所形成的2 5個吸氣裝置係利用使溶液霧化而'被包覆， 溶液之獲得係將2.1克四甲基矽和2.9克三乙基硼加 入1公升乙醇用|在霧化之前才加入9 Om 1之雙蒸餾水 •到溶液中。溶液之霧化係以一噴霧操作，噴嘴與粉末表面 保持約1 cm之距離，且在表面形成約〇 . 3 cm2之霧化 區，溶液霧化速率約30/z 1/s e c，同時使噴嘴在粉 末包裝表面線性移動速率約4 . 4 cm/s e c，使完整 包覆約需1秒；溶液在粉末表面上霧化量約爲◦.1 1 / c m2。之後，依此包式包覆之吸氣裝置被置入在吸氣 下之爐內，在9 0分鐘內加熱到3 5 Ot，之後從爐中移 出β 〔例2〕 例1中製備的2 5個樣本接受粒子損失測試。先製備 一燒杯，底部有一金屬過濾器，其孔隙度爲0 . 6 5 //m ，重量精度爲±0 . lmg。將米拉諾（Milano)義大利 ELE ATOCHEM公司販賣的FORANE (商標名）141b DGX注入燒杯，其係由含有少量穩定化合物之1，1_ 二氯一1 —氟代乙烷所組成。這些樣本——置入液體中且 接受超音波振動二分鐘。測試最後，設在玻璃底部之過濾 器被取出且以紅外線加熱5分鐘以使FORANE蒸發再稱重 ，其與原始重量之差異除以樣本數目，得到各樣本平均重 量損失。在本測試中所得到的各樣本平均重量損失爲〇· 3 7 m g 。 · 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4燒格<210 X 297公爱> — — — — — — — — — —— I — — — — ——II ·11111111 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - A7 434§4 3 _____B7___ 五、發明說明（9 ) 〔例3〕（比較例） 例2中之測試再對例1中製備的2 5個吸氣裝置（但 '未利用超音波霧化形成玻璃層）爲之，其各樣本平均重量 損失爲0 . 56mg。 例2與例3之間的結果比較顯示係本發明方法包覆之 樣本與此領域中依據最佳製造技術製備的未包覆玻璃層之 可蒸發吸氣裝置相比之下其平均粒子重量損失減少了大約 3 5%。 (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本直} 經濟部智慧財產局具工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇χ 297公釐） -12-

Claims (1)

1. 43464 3 六、申請專利範圍 附件一： 第881 10907號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國90年2月修正 1 ·〜種可降低粒子損失之可蒸發吸氣裝置的製造方 法’包拮以下步驟： 利用習用方法生產上部有一開口金屬容器（1 1 )所 形成之吸氣裝置，容器內有四鋁化鋇（2 〇 )、鎳（2 1 )及可能的含氮鐵或鍺化合物之混合物的粉末包裝（i 2 質 在粉末包裝自由表面（1 3 )上使有至少一玻璃先 化合物之酒精溶液進行超音波霧化； 使溶液溶質蒸發再使吸氣裝置在真空下2 5 〇〜 璃 3 5 0 °C下做熱處理，以在粉末包裝自由表面形成一玻 層（3 0 ) < 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中要被霧化 溶液之製備係以醇類爲溶劑，從四甲基矽、四乙基砂、 乙基鍺，三乙基硼和三異丙氧化鋁中選用~或多種化合寒 做爲玻璃先質’每莫耳先質加入至少二莫耳水。 3 .如申請專利範圍第2項之方法，其中先質爲三2 盛砂’醇類爲乙醇，先質濃度爲每公升溶液中先質約爲$ 〜2 0克。 4 〃如申請專利範圍第1項之方法，其中係在溶液孩 率爲10〜50//丨/ sec下進行霧化。 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210 X 2打公瘦）