Brevet FR2139005A1 — publié le 19730105

La présente invention est relative à un procédé de fa brication d'une série d'électrodes perforées pour canons à électrons en formant une grille maîtresse sur la surface d'un substrat électriquement isolant à partir d'une pellicule de matériau de déport électrolytique. Du métal est déposé électrolytiquement sur la grille maîtresse pour former une grille métallique, qui est ensuite enlevée de sur la grille maîtresse. On utilise des électrodes à perforations fines dans les tubes à rayons cathodiques, tels que les tubes de prise de vues de télévision, pour définir et limiter la dimension d'un faisceau électronique qui est balayé sur la cible du tube. L'orifice ménagé dans l'électrode doit être défini avec précision et présenter un diamètre compris entre 0,0127 mm et 0,1524 mm. L'orifice doit être formé avec des tolérances étroites et doit avoir une dimension uniforme pour les canons à électrons du me- me type. De tels orifices ont été formés au moyen d'une opération de perçage qui est coûteuse et nécessite un appareillage spécial et des opérateurs extrêmement qualifiés. De plus, le per çage n'offre pas la précision désirée pour des orifices aussi petits et le produit obtenu n'est pas uniforme. Un procédé suivant un mode de réalisation de l'invention consiste à utiliser une pellicule de matériau de dépôt électrolytique choisi parmi le chrome,, le tantale, le tungstène, l'oxyde d'étain et l'oxyde d'indium; à éliminer des parties de la pellicule pour former une grille maîtresse constituée par un réseau de parties élémentaires de pellicule, à déposer électrolytiquement une grille en un métal choisi dans le groupe constitué par le nickel, le cuivre, l'argent, l'or et le platine sur la grille maîtresse pour former une grille ayant la même forme que la grille maîtresse, à enlever la grille en métal de la grille maîtresse, chacune des parties élémentaires de la grille pla quée ayant un orifice central et étant reliée aux autres par des parties de raccordement, et à séparer les parties élémentaires perforées de la grille métallique les unes des autres après avoir enlevé la grille métallique de la grille maîtresse. Les parties élémentaires de la grille métallique sont fixées à l'ensemble de support et sont montées de manière à faire partie d'un canon à électrons. Dans certains types de tubes de prise de vues de télévision, la partie élémentaire perforée de la grille métallique constitue l'orifice de limitation du canon à électrons qui est projeté sur l'écran par des champs de concentration appropriés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple et'faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la Fig. 1 est une vue en perspective d'une grille maîtresse et de l'ensemble associé utilisé pour former une grille métallique déposée électrolytiquement, suivant un mode de réalisation de l'invention - la Fig. 2 est une vue en coupe et en perspective d'un fragment de la grille maîtresse de la Fig. 1 - la Fig. 3 est une vue en coupe d'une partie élémentaire d'une grille déposée électrolytiquement suivant l'invention. On connaît un procédé de fabrication d'une grille métallique. En se référant aux Fig. 1 et 2, une grille maîtresse 10 en chrome est formée sur un substrat en verre plat 12 par des techniques de décapage photographique. Dans ce procédé, une couche de chrome métallique est évaporée sur la surface d'un substrat en verre 12 propre à une épaisseur qui permet une transmission d'environ 2 % de la lumière et qui présente une résistance d'environ 20 ohms par carré. La couche de chrome métallique a une épaisseur d'environ 0,1 micron. La surface de chrome métallique est ensuite nettoyée dans une solution de R2 2 et de H2S04 pour éliminer le matériau organique. La surface du chrome est recouverte de matière de réserve photographique positive (solubilisée lorsqu'elle est exposée à la lumière ) qui est ensuite mûrie par cuisson.Un négatif photographique comportant un réseau opaque ayant la forme représentée à la Fig. 2 est utilisé ensuite pour imprimer par contact un réseau similaire sur le matériau de réserve photographique. Le matériau de réserve photographique est développé en éliminant les parties solubilisées à découvert et en laissant le chrome nu entre les parties insolubles restantes du matériau de réserve. Le chrome nu est enlevé du substrat 12 par pulvérisation ou par décapage chimique au moyen d'une solution d'acide cérique préparée en mélangeant 50 g de sulfate cérique, 50 cm3 d'acide nitrique concentré et 450 cm3 d'eau. Les parties insolu bles du matériau de réserve sont alors enlevées pour découvrir un réseau de chrome métallique se présentant sous la forme d'une grille maîtresse 10 en chrome adhérant au substrat 12, comme représenté aux Fig. 1 et 2. La grille comporte une arête solide 22 à son périmètre pour obtenir une répartition plus uniforme du courant pendant le stade de dépot électrolytique. La grille maîtresse 10 comporte deux types d'orifices de formes différentes ce qui définit un réseau complexe de petits éléments de chrome ronds 24 dont chacun comporte un orifice central 26 d'environ 76 microns de diamètre et est connecté aux autres par des conducteurs communs 28. La grille maîtresse 10 est ensuite lavée pendant deux minutes environ dans de l'acide nitrique concentré et est rincée dans de 11 eau désionisée à environ 550cl Une pince de contact est fixée au conducteur commun 22 et la grille maîtresse 1C est plongée en tant que cathode et avec une anode en nickel de pureté élevée dans un bain de dépôt électrolytique de nickel poli. La grille 10 est déposée électrolytiquement pendant 4 minutes 2 environ à un taux d'environ 60 A par 9,3 dm de surface de dé- p8t afin d'obtenir une couche initiale qui réduit la résistance. Le courant est ensuite porté à environ 270 A par 9,3 dm2. Le temps de dépôt total est d'environ 15 à 20 minutes. Une grille en nickel correspondante est déposée électrolytiquement à une épaisseur d'environ 0,0254 mm sur la grille maîtresse 10. Après dépôt électrolytique, la grille plaquée 18 est lavée dans de l'eau désionisée chaude à 550C, ensuite dans du méthanol et est enfin rincée deux fois avec de l'acétone. Après que la grille de nickel déposé a séché sur la grille ma- tresse 10, on la soulève doucement par un coin avec des brucelles et on la décolle de la grille maîtresse 10. A la différence des procédés antérieurs, il ne subsiste pas de parties de la grille maîtresse qui continuent à adhérer à l'écran déposé lorsqu'on l'enlève. La grille maîtresse 10 peut être utilisée de fa çon répétée pour faire d'autres grilles déposées. Des centaines de grilles déposées peuvent être fabriquées sur une grille maîtresse unique sans qu'il apparaisse de défauts locaux. La grille en nickel déposé est ensuite séparée en éléments individuels et ronds 24', dont l'un est représenté à la Fig. 3. Ces éléments sont des plaques rondes d'environ 5 mm de diamètre, 25 microns d'épaisseur et contient un orifice 26' d'environ 25 microns de diamètre. L'orifice 26' comporte un orifice plus grand d'un côté que de l'autre, ce qui fournit une surface évasée ou conique traversant l'élément 24'. Ceci est dû à la nature du procédé de dépôt électrolytique qui fournit une surface régulière de l'orifice. Les éléments individuels 24' sont soudés aux électrodes du canon à électrons pour fonctionner comme orifices de définition du faisceau électronique.Bien que l'un ou l'autre coté de l'orifice 26' puisse faire face à la source d'électrons du canon, on obtient une coupure et une définition un peu meilleures du faisceau lorsque le côté plus grand de l'orifice 26' est dirigé face à la source d'électrons. Le procédé décrit de formation des plaques 24' donne aux orifices 26' des surfaces régulières qui sont uniformément rondes ou symétriques par rapport à leurs axes. Le procédé de perçage des orifices des électrodes fournit des orifices de forme irrégulière comportant souvent des bavures à la surface. Toute irrégularité de l'orifice de l'électro- de déforme le faisceau électronique lorsque la plaque perforée est utilisée comme orifice de limitation dans un canon à électrons. Un faisceau déformé forme un spot irrégulier sur l'écran du tube, ce qui a pour effet de produire dans un tube de prise de vues une image vidéo encore plus médiocre. Le substrat 12 doit être un matériau sur lequel le matériau de la grille déposée ne se dépose pas. La surface du substrat doit être dure pour présenter une certaine durabilité et suffisamment régulière pour que la pellicule de dépôt électrolytique destinée à la grille maîtresse soit électriquement continue. Le verre poli est particulièrement utile comme substrat. On peut également utiliser du saphir poli. On peut utiliser des substrats en matière plastique,mais on ne les préfère pas, car l'adhérence est ordinairement insuffisante entre la grille maîtresse et le substrat lorsque la grille maîtresse est formée à partir d'une pellicule évaporée. Bien que l'on préfère le chrome métallique comme matériau pour la grille maîtresse, d'autres matériaux conducteurs tels que le tantale métallique, le tungstène métallique, l'aluminium métallique, l'oxyde d'étain et l'oxyde d'indium peuvent également être utilisés. Un métal utilisé comme matériau pour la grille maîtresse doit avoir une surface relativement inerte. Le matériau de la grille maîtresse est appliqué sous la forme d'une pellicule au substrat par n'importe quel procédé assurant une adhérence suffisante et est ensuite formé par décapage en une grille maîtresse par des techniques photolithographiques. La pellicule doit être suffisamment épaisse pour supporter le courant de dépôt électrolytique pour déposer la grille métallique en un temps aussi court que nécessaire et pratique.Comme on peut utiliser la photolithographie au lieu d'un procédé de traçage, on réalise une économie considérable sur le coût et l'appareillage. La grille maîtresse peut être également un réseau complexe qu'il n'est pas possible de tracer sans un travail ou un appareillage substantiel supplémentaire. Le matériau de la grille déposée peut être un matériau autre que le nickel comme par exemple du cuivre, de l'argent, de l'or ou du platine. Toutefois, dans la plupart des cas, le nickel apparaît comme le matériau convenant le mieux pour la grille déposée devant être utilisée avec les divers matériaux de grille maîtresse, bien que pour une grille maîtresse en oxyde d'indium certains des autres matériaux de la grille déposée conviennent mieux. On peut faire varier la composition et les autres caractéristiques du bain de dépôt électrolytique de manière connue pour satisfaire aux conditions particulières et aux matériaux particuliers de la grille déposée.Une considération principale dans le chot d-'1mne combinaison de substrat, de grille maîtresse et de matériaux de la grille déposée est que l'adhérence de la grille maîtresse au substrat soit suffisamment élevée et que l'adhérence de la grille plaquée à la grille maîtresse soit suffisamment faible, que la grille maîtresse continue à adhérer au substrat lorsque la grille déposée est enlevée de la grille maîtresse en soulevant doucement un bord à l'aide d'un instrument tranchant et en arrachant doucement à partir du bord soulevé avec des pinces à mâchoires plates. Les dimensions relatives des éléments déposés 24' et de la grille maîtresse 10 ainsi que du substrat en verre 12 sont considérablement agrandies aux Fig. 1 à 3 afin que la grille maîtresse 10 et le substrat 12 soient clairement visibles. L'épaisseur de la grille maîtresse 10 n'est que de l'ordre de 1 % de l'épaisseur de la grille déposée. Le bain de dépôt est généralement un bain de nickel tamponné. Ii peut être mélangé aux constituants suivants. Le bain est réglé de façon que pour chaque 4,54 1 de solution de dépôt électrolytique, il y ait 568 g par 4,54 1 d'ions nickel et 25,56 g d'ions chlorure fournis par le chlorure de nickel ( Nit1 ) et le sulfamate de nickel (NiH H S 0 ). On préfère pour 2 2426 le bain que les ions nickel soient fournis par le chlorure de nickel seul. Chaque 4,54 1 de bain contient également 96,56 1 d'acide borique et 14,2 g d'un agent de brillance stabilisateur. Ce dernier peut être par exemple un alkyle sulfoné tel que de l'acide bisulfonique de naphtalène. Pour le mode de réalisation décrit, on utilise une solution commerciale d'un agent de brillance stabilisateur comme par exemple celle appelée agent d'addition Sn-l et vendue par M and T Chemical Company, Inc., Rahway, N. J.. La concentration de cet agent de brillance stabilisateur dans le bain de dépôt électrolytique est d'environ 1/10 de celles généralement utilisées dans la technique du dépôt électrolytique de nickel. On ajoute une quantité suffisante d'acide sulfonique au bain pour régler le pH à une valeur comprise entre 3,2 et 4,2. On agite le bain et on le maintient à environ 600C. La température peut être comprise entre 550C et 600C. Bien qu'une petite quantité de substances présentes dans le bain, comme par exemple du soufre, puisse être incorporée dans le matériau de la grille, la grille déposée 18 du mode de réalisation préféré est essentiellement en nickel. L'invention peut être utilisée pour faire des grilles ayant des formes diverses. Par exemple, les trous de la grille peuvent avoir une forme autre que ronde, comme décrit. Ou bien la grille peut avoir un contour global analogue à celui d'un segment de cylindre ou d'un dôme lorsque la grille maîtresse se trouve sur un substrat de contour correspondant. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une série d'électrodes perforées pour des canons à électrons consistant à former une grille maîtresse sur la surface d'un substrat électriquement isolant à partir dtune pellicule d'un matériau choisi dans le groupe constitué par le chrome, le tantale, le tungstène, l'oxyde d'étain et l'oxyde d'indium, à enlever des parties de la pellicule de dépôt pour donner au reste de la pellicule la forme d'une grille maîtresse comportant un réseau de parties élémentaires, à déposer électrolytiquement une grille en un métal choisi dans le groupe constitué par le nickel, le cuivre, l'argent, l'or et le platine sur la grille maîtresse, afin d'obtenir une grille déposée ayant la forme de la grille maîtresse, à séparer la grille en métal déposé de la grille maîtresse, caractérisé en ce que chacune des parties élémentaires (24') de la grille déposée comporte un orifice central (26') et est reliée aux autres par des parties d'interconnexion et en ce que les parties élémentaires perforées de la grille plaquée sont séparées les unes des autres après que la grille plaquée a été enlevée de la grille maîtresse. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la grille déposée est formée par dépôt électrolytique de nickel sur la grille maîtresse (10) à partir d'une solution de dépôt comprenant environ 568 g dolions nickel, environ 25,6 g d'ions chlorure et environ 96, 6 g d'acide borique par 4,54 1 de solution de dépôt ainsi qu'un agent de brillance stabilisateur en quantité suffisante pour fixer la valeur du pH de la solution entre 3,2 et 4,2 environ. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la solution de dépôt est maintenue à une température comprise entre 550C et 600C environ pendant le dépôt,et en ce que le courant de dépôt destiné à la grille déposée est d'environ 60 A par 6,45 cm2 de matériau de la grille déposée. 4. Electrode pour canon à électrons fabriquée par dépôt électrolytique de métal suivant le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une plaque (24') comportant un orifice (26'). 5. Electrode suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la surface de l'orifice ménagé dans la plaque est for