Нанесения покрытий на схемы электрофоретическим способов

      Причина этого явления в том, что при повышении концентрации электролита в растворе изменяется соотношение между электростатическим притяжением и отталкиванием от ассоциированного слоя (как бы экрана), что определяет распределение ионов в наружной обкладке ионного слоя. 
Градиентные силы и силы электростатического отталкивания уменьшаются, так как уменьшается разность концентраций между диффузным слоем и раствором. 
1) крупные одновалентные противоионы - это хорошо, в этом случае, независимо от знака дзета-потенциала, он выше, чем в случае многовалентных противоионов. 
2) чем лучше сольватируется противоион тем рыхлее диффузная атмосфера, выше дзета-потенциал. 
Это очень важные следствия для понимания физики и электрокинетики заявляемого способа, изоэлектрического состояния вязкой суспензии. 
Катафоретический метод нашел широкое применение для нанесения низковольтных катодолюминофоров в массовом производстве.

        Промышленные установки для нанесения люминофоров на анодные платы индикаторов представляет собой вертикальную ванну, в которую заливается суспензия. Суспензия постоянно перемешивается подаваемым через отверстие в дне ванны воздухом, чтобы не происходило расслаивание суспензии и не возникало градиентов концентраций. Вертикально, ребром, в электрофоретическую ванну погружается анодная плата VFD, сегменты которой, подлежащие покрытию люминофором данной ванны, являются катодом. На сегменты, не подлежащие покрытию данным люминофором, обычно подают небольшой положительный потенциал. Напряжения, при которых обычно проводят осаждение в ваннах, лежат в интервале от 60 до 400В. 
      После покрытия анодной платы прибора одним видом люминофора ее вынимают из ванны и промывают в ванне с ацетоном. Промыв плату, проводят контроль качества покрытия, и если оно удовлетворительное, то проводят сушку люминофорного слоя при температуре 120°С в течение двух часов, поскольку опыт работы показывает, что люминофор, содержащий воду, более подвержен повреждению в процессе осаждения следующего вида люминофора. Как правило, следующий люминофор наносят на следующий день по такой же схеме. 
Покрытию дают как бы состариться. 
      Время покрытия люминофором из ванны обычно составляет от нескольких минут до десятков минут в случае загущенных суспензий. 
После того как система частица - катион/вода достигла катода, происходит электрохимическая реакция. Образуются гидроокиси металлов, которые цементируют уплотняющийся слой частиц люминофора и электропроводной добавки, придавая покрытию прочность. 
Нагрузка люминофора, нанесенного методом катафореза, при толщине 8-10 мкм составляет 2.0-2.5 мг/см2, а при толщине 15-25 мкм около 3.0-5.0 мг/см2. 
Образовавшиеся в слое люминофорного покрытия гидроокиси металлов при отжиге плат превращаются в смешанные оксиды магния-алюминия, если в качестве зарядчика добавляется смесь солей. 
Вообще тот факт, что традиционные рецепты включают сразу несколько разных солей, - как правило, это нитраты магния, лантана и аллюминия - не очень понятен. 
      С одной стороны, оксид магния является диэлектриком и должен снижать электропроводность порошковых композитов, с другой стороны, оксиды, сформированные из тонких гидрооксидных пленок, имеют островковое строение, и вероятнее всего, что свойства тонких смешанных оксидных продуктов отличаются от свойств монокристаллов и оказывают минимальное сопротивление. К достоинству метода следует отнести то, что это широкозонные оксиды, усиливающие эффективность свечения люминофоров. 
      Более того, оксид магния имеет коэффициент вторичной эмиссии больше единицы и повышает вторичноэмиссионную составляющую поводимости люминофорной композиции. Помимо того что метод позволяет получать прочные, плотные покрытия с заданной толщиной, он обладает и другим преимуществом - это отсутствие органических связующих, применяемых для нанесения люминофоров в методе фотопечати и накатки. 
      Метод накатки использует люминофорные пасты, содержащие труднолетучие органические связующие, которые удаляются из слоя люминофора высокотемпературным отжигом. Высокотемпературные процессы плохи тем, что в их ходе люминофоры деградируют, не факт, что вся органика улетучатся. 
      Метод катафоретического осаждения люминофоров является наиболее эффективным для получения высокой яркости свечения люминофоров. Другие методы электрофоретического осаждения во всех своих вариантах требуют значительных доработок, дополнительных исследований. Так, анодное осаждение вызывает электрохимическое окисление формирующегося покрытия и электрода, но, несмотря на свои недостатки, он имеет ряд принципиальных отличий и преимуществ, однако сам метод должен сначала созреть. Только потом он сможет превратиться в технологию, если будет востребован. (Об анодном осаждении см., например, Lyuji Ozawa. Application of cathodoluminescence to display devices. Kodansha. Tokyo. 1994, патенты США: №6350358; №4512861; №4482447.) 
Тонкая ячейка хороша тем, что позволяет получать большие напряженности электрических полей при приложении небольшой разности потенциалов (до 30 В). Это достигается за счет того, что расстояние между электродами составляет всего ˜300 мкм и может быть еще меньше. Наличие больших электрических полей, порядка 1 кВ/см, приводит к тому, что слои получаемые методом осаждения из ячейки отличаются повышенной плотностью, по сравнению с другими методами. 
      Очевидным достоинством метода является его экономичность (расход суспензии измеряется миллилитрами, а не литрами, как в методе электрофореза из ванны). 
Важно отметить технологичность работы, хранения и разлива устойчивых долгоживущих дисперсий или геля, равномерность его распределения по матрице проводящих элементов. Для управления электрофорезом используется минимальное число контактных проводов или выводов для подачи электрического потенциала на субстрат (проводящие элементы матрицы) и/или управления электрофорезом, управление производится светом, метод позволяет провести нанесения катафорезом, что позволяет отказаться от припаивания сотен проводов к активной матрице, контактные площадки не повреждаются. 
Использование масочного электрода позволяет упростить управление электрофорезом и отказаться от матричных осветителей (лазеров) и сложного совмещения их с покрываемыми элементами рабочего объекта или сложного управления лазером. 
         Заявляемый способ значительно превосходит такой универсальный метод как фотопечать по своим возможностям и простоте. Манипулятивно способ организован так же, как и фотопечать. И внешне мало отличается от последней. В частных случаях, когда топологии электронных компонент просты, маска может быть рамочной или отсутствовать вовсе, тогда в процедуре осаждения отсутствует самая ответственная, сложная и длительная операция совмещения пластин, точность осаждения при этом будет очень высокой. 
Высокая точность осаждения необходима при формировании матриц светофильтров на дисплейных экранных узлах при формировании люминесцентных экранов высокого разрешения. Заявленный метод обеспечивает необходимую точность на экранах любого формата. 
      Рынок мониторов и дисплеев малого формата, в том числе специального применения, представлен в основном жидкокристаллическими приборами и мог бы быть более разнообразным. Плоские катодолюминесцентные конструкции получили распространение только в индикаторной технике. Заявляемое техническое решение позволяет расширить ассортимент дисплейных устройств малого формата на основе катодолюминесценции. 
       Область применения вакуумных люминесцентных приборов (VFD) - это миниатюрные стационарные дисплеи: индикаторы для часов и калькуляторов, датчики топлива, приборы навигации, дисплеи для автомобильной и бортовой аппаратуры, телефонии. Формат отображаемых символов обычно мал. Прочность маленькой колбы очень высока, и в индикаторной технике их применение абсолютно оправданно. 
       В начале 80-х годов японская фирм" Ise Electronics Corporation сообщила о создании прототипа AMVFD на кремниевой подложке размером 23×23 мм, на котором отображалась телевизионная картинка. 
      Идея использования в качестве анодной подложки монокристаллической кремниевой пластины n-типа была высказана в 1976 г., патент РФ №645460 от 3.09.1976. В простейшем случае ячейка, управляющая одним элементом отображения в AMVFD, состоит из двух МОП-транзисторов: один из них - адресный, а другой - коммутирующий анодное напряжение. Функцию памяти в этом случае выполняет емкость, образованная между затвором и истоком коммутирующего транзистора. Напряжение включения таких микросхем не превышает 40-45 В. 
       В статье А.Логинова, Е.Русиной ("Современные вакуумные люминесцентные дисплеи - ВЛД (VFD)" // Электронные компоненты, №3, 2003 г., ст.69-70) сообщается, что создана первая серия AMVFD на подложках из монокристаллического кремния с числом пикселов 160×80 и 320×256. В этих дисплеях используются только по одной кремниевой подложке с двухтранзисторными ячейками управления каждым пикселом. Несмотря на то что, по словам авторов, создана первая серия высокоярких активноматричных катодолюминесцентных дисплеев на ZnO:Zn, работающих в статическом режиме, на подложках из монокристаллического кремния - технологии изготовления цветных активноматричных катодолюминесцентных дисплеев и метода осаждения на микросхемы не существует, как не существует активных матриц, рассчитанных на напряжения более 40-50 В. 
        Такая матрица может быть покрыта в тонкой электрофоретической ячейке анофоретически без применения масочного электрода и освещения, при напряжениях на ячейке порядка 40 В. Однако управление электрофорезом при этом осуществляется через ячейки памяти, то есть для того чтобы можно было осуществить процесс анофореза, требуется припаять к матрице сотни проводов, при этом повреждаются контактные площадки матрицы, часть пикселов в готовом дисплее не будет работать. 
Наиболее распространенными способами нанесения люминофоров на анодные платы низковольтных катодолюминесцентных индикаторов являются электрофорез в ванне и накатка пасты, для тонких топологий применяют метод трафаретной фотопечати. Эти методы обеспечивают качественное и воспроизводимое нанесение люминофорных слоев в интервалах толщин 10-50 мкм, однако более тонкие слои указанными методами получать весьма затруднительно. Заявленным способом можно воспроизводимо получать покрытия от 3 мкм.

          Известной и широко распространенной технологией нанесения порошков на активные матрицы (субстрат) является трафаретная фотопечать. Паста люминофора наносится на субстрат сплошным слоем, а закрепление ее компонентов в нужных местах производится освещением субстрата с нанесенной пастой через трафарет или световую маску. Обычно пластина трафарета изготовляется стеклянной, пластина местами покрыта темной непрозрачной краской, местами не покрыта, то есть имеет своеобразные окна, через которые проходит свет и вызывает (стимулирует) окислительную полимеризацию или сшивку компонентов связующего (биндера) бихроматомкалия.

       При низковольтном возбуждении люминесценции роль поверхности кристалла особенно высока, т.к. глубина проникновения электрона низкой энергии составляет сотые и тысячные доли микрометра - хром повреждает эту поверхность, что делает невозможным использование стандартной ПВС-бихроматной технологии для нанесения порошковых слоев в случае VFD. Заявленный метод не использует окислительное задубливание и хром, что позволяет получить высокие электрофизические параметры люминесцентных слоев и высокую яркость свечения.

Формула изобретения 
1. Электрофоретический способ формирования покрытий на электропроводящей поверхности, включающий воздействие электрическим полем на вязкую или гелеобразную среду, содержащую осаждаемые компоненты, несущие электрический заряд, заполняющую зазор между электродами электрохимической ячейки, и нагрев среды электромагнитным излучением в области формирования покрытия до ее легкоподвижного состояния, отличающийся тем, что один из электродов выполнен масочным, напряжение на электрохимической ячейке при электрическом воздействии выбирают 5-60В, расстояние между электродами ячейки от 20 мкм до 3 мм, при этом нагрев среды электромагнитным излучением осуществляют со стороны масочного электрода.

2. Способ по п.1, отличающийся  тем, что нагрев производят  до температуры 25-60°С.

3. Способ по п.1, отличающийся  тем, что масочный электрод  представляет собой фотошаблон, имеющий прозрачный проводящий  слой.