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KR101384100B1 - Structure and method of setting carbon nano tube based emitter substrateon holder - Google Patents

Structure and method of setting carbon nano tube based emitter substrateon holder Download PDF

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KR101384100B1
KR101384100B1 KR1020120134615A KR20120134615A KR101384100B1 KR 101384100 B1 KR101384100 B1 KR 101384100B1 KR 1020120134615 A KR1020120134615 A KR 1020120134615A KR 20120134615 A KR20120134615 A KR 20120134615A KR 101384100 B1 KR101384100 B1 KR 101384100B1
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KR
South Korea
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holder
emitter substrate
groove portion
substrate
emitter
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KR1020120134615A
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Korean (ko)
Inventor
장원석
정순신
김대호
설승권
Original Assignee
한국전기연구원
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Abstract

The present invention relates to a structure and a method thereof mechanically and electrically mounting a substrate to be stable, wherein the substrate has an emitter for emitting an electron based on a carbon nanotube (CNT) which is used for x ray sources by fixating the substrate firmly using a holder structure used with a mechanical restitutive force for mechanically mounting the substrate to be stable; and applying a very small amount of paste with great electrical characteristics to have the stability of the electrical contact, to the bottom of the substrate and the upper surface of the holder and contacting with each other. [Reference numerals] (21) Groove

Description

카본나노튜브 기반의 에미터 기판 장착 구조 및 방법 {Structure and Method of Setting Carbon Nano Tube Based Emitter Substrateon Holder}Structure and method of carbon nanotube based emitter substrate mounting {Structure and Method of Setting Carbon Nano Tube Based Emitter Substrateon Holder}

본 발명은 카본나노튜브 기반의 에미터 기판 장착 구조 및 방법에 관한 것으로서, 특히, X-선 소스 등에 사용되는 카본나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube) 기반 전자 방출용 에미터를 갖는 기판을 홀더(holder)에 기계적, 전기적으로 안정되게 장착한 구조물 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon nanotube-based emitter substrate mounting structure and method, in particular, a substrate having a carbon nanotube (CNT, Carbon Nano Tube) -based emitter for use in the X-ray source, etc. holder ( The present invention relates to a structure that is mechanically and electrically stable to a holder and a method thereof.

일반적으로 카본나노튜브가 형성 혹은 성장 되어 있는 에미터 기판을 장착할 경우 도 1에서와 같이 실버 페이스트(silver paste: 은풀)와 같은 기판 접착용 페이스트를 이용해 기판을 홀더에 장착하게 된다. 실버 페이스트로 접착된 기판은 홀더와 기판 사이에 전기적으로 안정적인 상태를 유지 할 수 있다. 하지만 도 2와 같이, 고온 환경에 지속적으로 노출 될 경우 접착력이 약해져 기판이 홀더로부터 떨어질 가능성이 있으며, 또한 과다한 실버 페이스트를 사용할 경우 기판이 실버 페이스트 성분으로 인한 오염이 되기도 하며 고전압 인가에 따른 아킹 발생등의 문제점이 있다. In general, when mounting an emitter substrate on which carbon nanotubes are formed or grown, a substrate is attached to a holder using a substrate adhesive paste such as silver paste (silver paste) as shown in FIG. 1. The substrate bonded with the silver paste may maintain an electrically stable state between the holder and the substrate. However, as shown in FIG. 2, when exposed to a high temperature environment, the adhesive strength may be weakened and the substrate may fall off the holder. Also, when excessive silver paste is used, the substrate may be contaminated by the silver paste component and arcing may occur due to high voltage application. There is such a problem.

또한, 실버 페이스트가 아닌 기계적 장착 구조를 사용하는 경우도 있으나, 기판과 홀더 간 접촉면이 선접촉 또는 점 접촉으로 이루어질 가능성이 많으며 이로 인한 기판과 홀더 사이의 접촉 저항 증가에 의한 접촉부위의 발열이 발생 할 수 있으며 또한 안정적 전류 공급이 안되는 등의 전기적 안정성에 관한 문제점을 야기 할 수 있다. In addition, in some cases, a mechanical mounting structure other than silver paste is used, but the contact surface between the substrate and the holder is likely to be in line contact or point contact, which causes heat generation of the contact region due to an increase in contact resistance between the substrate and the holder. It can also cause problems with electrical stability, such as not supplying a stable current.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 기계적으로 안정된 장착을 위해 기계적 복원력을 이용한 홀더 구조를 이용하여 기판을 단단히 고정하고, 전기적 접촉 안정성을 확보하기 위해 전기적 특성이 좋은 미량의 페이스트를 기판 바닥과 홀더 상단면에 도포한 후 서로 접촉시킴으로써, X-선 소스 등에 사용되는 카본나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube) 기반 전자 방출용 에미터를 갖는 기판을 기계적, 전기적으로 안정되게 장착한 구조물 및 그 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention, to secure the substrate by using a holder structure using a mechanical restoring force for mechanically stable mounting, to ensure electrical contact stability This good amount of paste is applied to the bottom of the substrate and the top surface of the holder, and then contacted with each other to make the substrate having a carbon nanotube (CNT) based electron emission emitter used for X-ray sources and the like mechanical and electrical It is to provide a structure and a method for mounting stably.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 본 발명의 일면에 따른 전자 방출용 에미터 기판을 홀더에 장착한 구조물에 있어서, 머리부와 상기 머리부 보다 직경이 작은 기둥부로 이루어지는 금속체 홀더; 및 상기 금속체 홀더의 상기 머리부의 중앙 부분을 가로지르도록 절삭 가공하여 형성한 제1홈 부분에 안착되는 에미터 기판을 포함하고, 상기 제1홈 부분으로부터 일정 길이까지 상기 기둥부의 중앙 부분을 가로지르도록 절삭 가공하여 형성한 제2홈 부분에 의한 기계적 복원력을 이용해 상기 에미터 기판을 고정하며, 동시에 상기 에미터 기판의 바닥면과 상기 제1홈 부분의 가공면 사이에 미리 발라놓은 실버 페이스트(silver paste)에 의해 상기 금속체 홀더와 전기적으로 접촉되면서 고정되도록 한 것을 특징으로 한다.First, to summarize the features of the present invention, in the structure equipped with an emitter substrate for electron emission according to one aspect of the present invention, a holder comprising a head portion and a pillar portion having a diameter smaller than the head; And an emitter substrate seated in a first groove portion formed by cutting to cross the central portion of the head of the metal holder, and transverses the central portion of the pillar portion from the first groove portion to a predetermined length. The silver paste is fixed to the emitter substrate using a mechanical restoring force by a second groove portion formed by cutting to cut, and at the same time, a silver paste previously applied between the bottom surface of the emitter substrate and the processing surface of the first groove portion ( It is characterized in that it is fixed while being in electrical contact with the metal holder by a silver paste).

상기 에미터 기판 상에 카본나노튜브를 이용한 전자 방출용 음극부가 형성되어 있으며, 상기 금속체 홀더와 외부의 양극 사이의 전압차이에 의해 상기 음극부가 전자를 발생시키도록 하기 위한 것을 특징으로 한다.An electron emission cathode part using carbon nanotubes is formed on the emitter substrate, and the cathode part generates electrons by a voltage difference between the metal holder and an external anode.

그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른, 전자 방출용 에미터 기판을 홀더에 장착하는 방법에 있어서, 머리부와 상기 머리부 보다 직경이 작은 기둥부로 이루어지는 금속체 홀더를 제작하되, 상기 금속체 홀더의 상기 머리부의 중앙 부분을 가로지르도록 절삭 가공하여 제1홈 부분을 형성하고, 상기 제1홈 부분으로부터 일정 길이까지 상기 기둥부의 중앙 부분을 가로지르도록 절삭 가공하여 제2홈 부분을 형성하는 단계; 및 상기 제1홈 부분에 에미터 기판을 설치하되, 상기 제2홈 부분에 의한 기계적 복원력을 이용해 상기 에미터 기판을 고정하며, 동시에 상기 에미터 기판의 바닥면과 상기 제1홈 부분의 가공면 사이에 미리 발라놓은 실버 페이스트(silver paste)에 의해 상기 금속체 홀더와 전기적으로 접촉되도록 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to another aspect of the present invention, in the method for mounting an electron emission emitter substrate to a holder, a metal holder comprising a head and a pillar having a smaller diameter than the head is manufactured, Cutting to cross the central portion of the head to form a first groove portion, and cutting to cross the central portion of the pillar portion from the first groove portion to a predetermined length to form a second groove portion; And installing an emitter substrate in the first groove portion, and fixing the emitter substrate by using a mechanical restoring force by the second groove portion, and simultaneously processing the bottom surface of the emitter substrate and the processing surface of the first groove portion. It characterized in that it comprises a step of fixing in electrical contact with the metal holder by a silver paste (silver paste) previously applied in between.

본 발명에 따른 X-선 소스 등에 사용되는 카본나노튜브 기반 전자 방출용 에미터를 갖는 기판을 홀더에 장착한 구조물은, 기계적 복원력을 이용한 홀더 구조를 이용하여 기판을 장착함으로써, 기계적으로 안정되게 단단히 고정할 수 있고, 전기적 특성이 좋은 미량의 페이스트를 기판 바닥과 홀더 상단면에 도포한 후 서로 접촉시킴으로써, 전기적 접촉 안정성 역시 확보할 수 있다. A structure having a substrate having a carbon nanotube-based electron emission emitter used in an X-ray source or the like mounted on a holder may be mechanically stable and securely by mounting the substrate using a holder structure using mechanical restoring force. Electrical contact stability can also be secured by applying a small amount of paste that can be fixed and have good electrical properties to the substrate bottom and the holder top surface and then contact each other.

도 1은 일반적인 에미터 기판의 장착 구조의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 구조에서의 에미터 기판의 이탈 및 오염의 실예이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에미터 기판의 장착 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에서 미량의 실버 페이스트(silver paste)가 홀더에 사용됨을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an example of a mounting structure of a general emitter substrate.
FIG. 2 is an illustration of detachment and contamination of the emitter substrate in the structure of FIG.
3 is a view for explaining the mounting structure of the emitter substrate according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining that a small amount of silver paste (silver paste) is used in the holder in FIG.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에미터 기판의 장착 구조를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the mounting structure of the emitter substrate according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전자 방출용 에미터 기판(10)을 금속체 홀더(20)에 장착한 구조물(100)은, 머리부와 상기 머리부 보다 직경이 작은 기둥부로 이루어지는 금속체 홀더(20)의 상기 머리부의 중앙 부분을 가로지르도록 절삭 가공하여 형성한 제1홈 부분(21)에 에미터 기판(10)이 안착되어 설치되는 구조를 이룬다. Referring to FIG. 3, the structure 100 in which the emitter substrate 10 for electron emission according to the embodiment of the present invention is mounted on the metal holder 20 includes a head and a pillar having a diameter smaller than that of the head. The emitter substrate 10 is seated and installed in the first groove portion 21 formed by cutting to cross the central portion of the head of the metal holder 20 formed of the portion.

다만, 제1홈 부분(21)으로부터 일정 길이까지 상기 기둥부의 중앙 부분을 가로지르도록 절삭 가공하여 형성한 제2홈 부분(22)에 의한 기계적 복원력을 이용해 제1홈 부분(21)의 양측벽이 에미터 기판(10)을 어느 정도의 힘으로 밀도록 함으로써 단단히 고정한다. 즉, 제2홈 부분(22)의 갈라진 금속 부분은 어느 정도의 복원력(탄성력)을 발생시킬 수 있으며, 제1홈 부분(21)의 양측벽을 벌려 에미터 기판(10)을 넣고 안착시키면, 제2홈 부분(22)에서의 금속의 복원력(탄성력)에 의해 제1홈 부분(21)의 양측벽이 어느 정도의 힘으로 에미터 기판(10)에 힘을 가할 수 있음을 이용한다. 또한, 동시에 에미터 기판(10)의 바닥면과 제1홈 부분(21)의 가공면(바닥면) 사이에는 미리 발라놓은 실버 페이스트(silver paste)가 있으며 이에 의해 금속체 홀더(20)와 전기적으로 접촉되면서 고정될 수 있다. 제1홈 부분(21)과 제2홈 부분(22)은 드릴 또는 레이저 절삭, 연마 등의 방법으로 형성될 수 있다. However, both side walls of the first groove portion 21 by using a mechanical restoring force by the second groove portion 22 formed by cutting to cross the central portion of the pillar portion from the first groove portion 21 to a predetermined length. The emitter substrate 10 is firmly fixed by pushing the emitter substrate 10 with a certain force. That is, the cracked metal portion of the second groove portion 22 may generate a certain amount of restoring force (elastic force), and when both side walls of the first groove portion 21 are opened and the emitter substrate 10 is inserted and seated, By using the restoring force (elastic force) of the metal in the second groove portion 22, both side walls of the first groove portion 21 can apply a force to the emitter substrate 10 with a certain force. At the same time, there is also a silver paste applied between the bottom surface of the emitter substrate 10 and the processing surface (bottom surface) of the first groove portion 21, whereby the metal holder 20 is electrically connected with the metal holder 20. It can be fixed while contacting. The first groove portion 21 and the second groove portion 22 may be formed by a method such as drilling or laser cutting or polishing.

도 4와 같이, 제1홈 부분(21)의 갈라진 양쪽 가공면(바닥면)에 도트(dot) 형태 또는 라인(line) 형태로 미량의 실버 페이스트(silver paste)가 도포되어 에미터 기판(10)이 금속체 홀더(20)와 전기적으로 접촉되도록 할 수 있다. 경우에 따라서는 제1홈 부분(21)의 갈라진 양쪽 가공면(바닥면) 이외에 제1홈 부분(21)의 갈라진 양쪽 가공면(바닥면)과 접촉될 에미터 기판(10)의 해당 밑바닥면에도 실버 페이스트(silver paste)가 도포되어 더욱 전기적 접촉성과 기계적 고정성을 높일 수 있다. As shown in FIG. 4, a small amount of silver paste is applied to both cracked processing surfaces (bottom surfaces) of the first groove portion 21 in a dot form or a line form to emitter substrate 10. ) May be in electrical contact with the metal holder 20. In some cases, the bottom surface of the emitter substrate 10 to be in contact with both the cracked processing surfaces (bottom surface) of the first groove portion 21 in addition to the cracked both processing surfaces (bottom surface) of the first groove portion 21. Silver paste is also applied to increase electrical contact and mechanical fixability.

이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 전자 방출용 에미터 기판(10)을 금속체 홀더(20)에 장착한 구조물(100)에서, 에미터 기판(10) 상에 카본나노튜브(CNT)를 이용한 전자 방출용 음극부가 형성되어 있으며, 금속체 홀더(20)와 외부의 양극 사이의 전압차이에 의해 해당 음극부가 전자를 발생시키도록 하기 위한 것이다. 예를 들어, X-선 튜브 등과 같은 전자 장치에 구조물(100)이 결합된 경우, 금속체 홀더(20)와 상대 양극 사이에 고전압을 인가하고, 이에 따라 위와 같은 냉음극 형태의 카본나노튜브(CNT) 음극부를 통하여 전자가 방출되어 대향하는 상대 양극으로 향하도록 할 수 있다. 이에 따라 해당 양극에서 X-선 발생을 유도하거나, 빛을 내도록 하여 디스플레이 등을 실현할 수도 있다. In the structure 100 in which the emitter substrate 10 for electron emission according to the embodiment of the present invention is mounted on the metal holder 20, carbon nanotubes (CNTs) are formed on the emitter substrate 10. The cathode for the electron emission used is formed, the cathode portion to generate electrons by the voltage difference between the metal holder 20 and the external anode. For example, when the structure 100 is coupled to an electronic device such as an X-ray tube, a high voltage is applied between the metal holder 20 and the counter anode, and thus the carbon nanotube of the cold cathode type ( Electrons are emitted through the cathode portion to the opposite counter anode. Accordingly, the display may be realized by inducing X-ray generation at the anode or by emitting light.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

Claims (3)

전자 방출용 에미터 기판을 홀더에 장착한 구조물에 있어서,
머리부와 상기 머리부 보다 직경이 작은 기둥부로 이루어지는 금속체 홀더; 및
상기 금속체 홀더의 상기 머리부의 중앙 부분을 가로지르도록 절삭 가공하여 형성한 제1홈 부분에 안착되는 에미터 기판을 포함하고,
상기 제1홈 부분으로부터 일정 길이까지 상기 기둥부의 중앙 부분을 가로지르도록 절삭 가공하여 형성한 제2홈 부분에 의한 기계적 복원력을 이용해 상기 제1홈 부분의 양측벽이 상기 에미터 기판을 밀어 고정되도록 하며, 동시에 상기 에미터 기판의 바닥면과 상기 제1홈 부분의 가공면 사이에 미리 발라놓은 실버 페이스트(silver paste)에 의해 상기 금속체 홀더와 전기적으로 접촉되면서 고정되도록 한 것을 특징으로 하는 전자 방출용 에미터 기판을 홀더에 장착한 구조물.In a structure in which an emitter substrate for electron emission is mounted on a holder,
A metal holder comprising a head and a pillar having a smaller diameter than the head; And
An emitter substrate seated in a first groove portion formed by cutting to cross the central portion of the head of the metal holder;
Both side walls of the first groove portion are pushed and fixed to the emitter substrate by using a mechanical restoring force by a second groove portion formed by cutting to cross the central portion of the pillar portion from the first groove portion to a predetermined length. At the same time, the electron emission is fixed while being in electrical contact with the metal holder by a silver paste previously applied between the bottom surface of the emitter substrate and the processing surface of the first groove portion. A structure in which an emitter substrate is mounted on a holder. 제1항에 있어서,
상기 에미터 기판 상에 카본나노튜브를 이용한 전자 방출용 음극부가 형성되어 있으며, 상기 금속체 홀더와 외부의 양극 사이의 전압차이에 의해 상기 음극부가 전자를 발생시키도록 하기 위한 것을 특징으로 하는 전자 방출용 에미터 기판을 홀더에 장착한 구조물.The method of claim 1,
An electron emission cathode part using carbon nanotubes is formed on the emitter substrate, and the cathode part generates electrons by a voltage difference between the metal holder and an external anode. A structure in which an emitter substrate is mounted on a holder. 전자 방출용 에미터 기판을 홀더에 장착하는 방법에 있어서,
머리부와 상기 머리부 보다 직경이 작은 기둥부로 이루어지는 금속체 홀더를 제작하되, 상기 금속체 홀더의 상기 머리부의 중앙 부분을 가로지르도록 절삭 가공하여 제1홈 부분을 형성하고, 상기 제1홈 부분으로부터 일정 길이까지 상기 기둥부의 중앙 부분을 가로지르도록 절삭 가공하여 제2홈 부분을 형성하는 단계; 및
상기 제1홈 부분에 에미터 기판을 설치하되, 상기 제2홈 부분에 의한 기계적 복원력을 이용해 상기 제1홈 부분의 양측벽이 상기 에미터 기판을 밀어 고정되도록 하며, 동시에 상기 에미터 기판의 바닥면과 상기 제1홈 부분의 가공면 사이에 미리 발라놓은 실버 페이스트(silver paste)에 의해 상기 금속체 홀더와 전기적으로 접촉되도록 고정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출용 에미터 기판을 홀더에 장착하는 방법.In the method of mounting the emitter substrate for electron emission in the holder,
A metal holder is formed of a head and a pillar having a diameter smaller than that of the head. The metal holder is cut to cross a central portion of the head of the metal holder to form a first groove, and the first groove is formed. Forming a second groove portion by cutting to cross a central portion of the pillar portion from a portion to a predetermined length; And
An emitter substrate is installed in the first groove portion, and both side walls of the first groove portion push and fix the emitter substrate by using a mechanical restoring force by the second groove portion, and at the same time, the bottom of the emitter substrate. Fixing the metal holder to an electrical contact by a silver paste previously applied between a surface and a working surface of the first groove portion;
Method for mounting the emitter substrate for electron emission to the holder comprising a.
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