[发明专利]在玻璃元件上形成吸气材料层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在玻璃元件上形成吸气材料层的方法。

背景技术

多种工业制造产品需要在由紧密密封的玻璃壁限定的腔体(enclosure)内维持真空或预定气体气氛组成，以进行正确操作。作为具有玻璃壁并要求其内部真空的工业产品实例，可列举阴极管、场致发射显示器(也称为FEDs)、红外传感器或一些类型的灯，而需要具有受控气氛的工业产品实例是一些类型灯或等离子显示器。

通过对腔体进行抽空操作，可能在这之后用所需气体气氛进行填充，并通过随后腔体的气密封获得所需的真空或气体组成状态，通常通过限定腔体的玻璃壁的焊接操作或限定腔体的玻璃壁间的焊接操作进行所述密封。

然而，随着时间的推移存在容易改变上述所需状态、从而降低工业产品功能特征的现象。第一种现象是从形成密封腔体壁的上述玻璃中或从位于其中的形成工业产品的部分的材料中释放气体(在本领域中这种现象称为“除气作用”)，特别是在空间进行排空的情况下。第二种可能的现象是一些气体特别是氢通过腔壁的渗透。最后，另一种可能是在需要腔壁部分熔融操作或对置于所述腔壁两部分间的玻璃糊进行熔融操作的腔体密封过程中发生真空或所需气体气氛的改变；在相对高温(几百摄氏度)下进行这种操作，能导致剧烈的气体释放。通常更促使这些劣化现象的气体是氢、氧、水蒸汽、碳氧化物和一些小尺寸烃。

为了克服这种缺点，已知在密封腔体内使用吸气材料。吸气材料具有能够通过物理吸附现象或有效的化学反应固定上述气体的分子的性质。第二种类型的吸气材料是优选的，因为它们进行的化学反应不是随温度而可逆的，从而吸附气体不再释放，即使对工业产品进行剧烈加热。在本文剩余部分和权利要求中，“吸气材料”指的是第二种类型，也简称为吸气剂。用于本发明的吸气材料是一些金属如钛、锆、铌或钽；通常基于锆或钛并还包括一种或多种过渡金属、稀土金属或铝的金属合金。用于本发明的感兴趣的吸气合金是例如在美国专利3,203，901中公开的重量组成为Zr84％-A116％的合金；在美国专利4,306，887中公开的重量组成Zr76.5％-Fe23.5％的合金；在美国专利4,312，669中公开的重量组成Zr70％-Fe5.4％-V24.6％的合金；和在美国专利5,961，750中公开的重量组成Zr80％-Co15％-A5％(其中A表示一种或多种稀土金属)的合金。上述4篇专利均以本申请人的名义，4种提及的合金分别以商标St101、St198、St707和St787由申请人进行销售。

在一些工业产品中，引入吸气材料的空间非常小：例如在FEDs或等离子显示器的情况下，其中内部空间具有几百微米厚度。在这些条件下，不能使用普通的由置于三维腔体中的材料粉末形成的吸气装置。

美国专利6,042，443和6,472，819公开了分别引入到FED和等离子显示器中的吸气剂体系。然而，这些专利的体系具有缺点：需要吸气剂粉末的金属支架，这减少了吸气材料可用厚度。此外，这些体系并不适于具有更低内部空间厚度的工业产品，例如微辐射热测量器，即通过源于半导体工业的技术生产的具有玻璃窗口的小型化红外传感器：例如在美国专利6,252,229中描述了微辐射热测量器和其制造方法。