Brevet FR2257660A1 — publié le 19750808

La présente invention concerne une composition adhésive organique permettant à deux éléments d'adhérer fermesept l'un à l'autre de manière que leurs caractéristiques s'en trouvent améliorées et elle a trait aussi à un procédé pour effectuer une liaison en utilisant la composition adhésive précitée. D'une façon générale, pour relier des conducteurs par exemple,onarecours å un procédé tel que le soudage et le brasage dans lesquels!on utilise une matière minérale ainsi qu'à un procédé dans lequel on utilise une matière organique comme adhésif organique conducteur. L'adhésif organique conducteur est composé d'une résine organique, telle qu'unie résine époxyde, dispersée dans des poudres par exemple d'or, d'argent, de cuivre ou de carbone et contient, en outre, un agent durcisseur tel qu'unie résine aminée en tant qu'addition.L'adhésif organique conducteur relie des conducteurs, tels que des pièces métalliques, mécaniquement et électriquement par therniodurcissement. Cet adhésif a de très nombreuses applications comme la connexion entre les fils conducteurs et les électrodes de divers dispositifs de visualisation ou affichage, tels que les dispositif s de visualisation fonctionnant par décharges électriques en atmosphère gazeuse et les dispositifs de visualisatnns; cristaux liquides, ainsi que le raccordement ou connexion entre d'autres composants électriques.Toutefois, cet adhésif a pour inconvénient que, par suite de la propriété hygroscopique de la matière organique qu'il contient, è savoir la résine époxyde, l'adhésivité ou la conductîvité è l'endroit de la partie raccordée se de grade lors d'une utilisation en présence d'une température élevée et dans une atmosphère è fort degré hygrométrique et lors d'une utilisation pendant un temps prolongé, mEme en présence d'une température basse et dans une atmosphère å faible degré hygrométrique. ~ Par conséquent, cette propriété de l'adhésif s'est révélée nuisible aux caractéristiques électriques. Comme procédé pour empêcher lthygroscopie de la résine organique contenue dans l'adhésif, on appliquait sur l'adhésif d'une façon générale, un agent de protection contre l'humidité, comme par exemple une résine phénolique. Toutefois, ce procédé a pour inconvénient que, du fait que le procédé de fabrication est compliqué et exige beaucoup de temps par suite de la préparation, de l'applics- tion et du-thermodurcissement de l'enduit, le prix de revient des dispositifs de visualisation des composants électriques est élevé. Ce qui précède est également valable pour les adhésifs organiques utilisés pour accoupler des isolants ou bien un isolant et un conducteur. C'est pourquoi, la présente invention a pour objet une composition organique adhésive qui ne nuit pas å l'adhésivité ni è la conductivité de la partie raccordée et cela meme tant en présence d'une température élevée et d'une atmosphère è fort degré d'hygromé trie que dans le cas d'un temps prolongé d'utilisation. La présente invention a encore pour objet un procédé pour effectuer une liaison au moyen de la composition ci-dessus afin d'améliorer la fiabilité et de réduire le prix de revient des divers dispositifs de visualisation et composants électriques. Selon une première caractéristique de la présente invention, la demanderesse a créé une composition organique adhésive comprenant un adhésif organique et dans laquelle ladite matière adhésive organique comprend, en outre, une substance de liaison ou lianica- pable d'effectuer une liaison -tant avec une matière minérale qu'avec une matière organique. Selon une autre caractéristique de la présente invention la demanderesse a créé un procédé pour lier l'une à l'autre des parties de deux éléments devant Outre fixés l'un å l'autre au moyen d'une composition adhésive organique comprenant un adhésif organique, ladite composition adhésive organique comprenant, en outre, un liant capable d'effectuer une liaison avec une matière minérale et une matière organique. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront a' la lecture de la description faite ci-aprbs en réf érence au dessin annexé sur lequel les figures la, lb et lc sont des graphiques représentant la relation existant entre, respectivement, la résistance à la traction, la vitesse ou taux de dégradation-de la conductivité et la déconnexion, dune part, et la quantité ajoutée de liant C base de silane, d'autre part; les figures 2 et 3 représentent des dispositifs de visualisation utilisant la composition adhésive organique conductrice selon la présente invention;; le figure 4 est un schéma d'un dispositif de visualisation cristaux liquides de la technique antérieure; et les figures 5 et 6 sont des schémas de dispositifs de vi sualisation à cristaux liquides utilisant la composition adhésive selon la présente invention. Gomme décrit ci-avant, la caractéristique de la présente invention réside dans le fait que la composition adhésive organique selon la présente invention continent un liant en plus d'un adhésif organique. Selon les résultats des expériences effectuées par la demanderesse, on a constaté que si une quantité appropriée de liant, comme par exemple un liant base de silane, est ajoutée à une composition adhésive organique conductrice formée par le mélange de poudres métalliques dans une résine synthétique, comme par exemple une résine époxyde ou une résine de silicone, l'adhésivité et la conductivité de la composition adhésive conductrice organique se dégrade sévèrement. A titre d'exemple, on ajoute diverses quantités de fr-gly- cidyloxypropyltriméthoxysilane, connu en tant que liant à base de si- lane, à un adhésif organique conducteur de la famille des résines époxydes contenant de l'argent. Des conducteurs en fer-nickel d'une épaisseur de 0,05 mm sont collés å des surfaces nickelées au moyen de ces adhésifs et soumis à des essais cycliques température-humidi- té entre -20 et 80 C dans une atmosphère contenant 90% dthumidité. L'adhésif organique conducteur utilisé dans cette expérience comprend 100 parties en poids d'adhésif du type époxy contenant de l'argent et 0,6 partie en poids d'un durcisseur du type amine. En particulier, le rapport entre le-durçisseur du type amine et ltadhé sif du type époxy contenant de l'argent est 0,6 s 100. Les figures la et 7b montrent la résistance à la traction et le taux ou vitesse de dégradation de la conductivité après que des essais cycliques entre -20QO et 8020 aient été répétés quarante fois dans un environnement présentant 90% d'humidité tandis que le figure le montre la vitesse d'apparition de déconnexion après 40 et 80 essais cycliques dans les mêmes conditions que ci-dessus. L'axe des abscisses représente, dans chaque figure, une partie en poids d'un liant à base de silane ajoutée à 100 parties d'un adhésif du type époxy contenant de l'argent.On peut voir, d'après "-Ces- graphiques, que non seulement la résistance å la traction se trouve ré duite et que le taux ou vitesse de dégradation de la conductivité se trouve augmenté mais aussi que la connexion électrique, qui est le but de l'adhésif conducteur, ne peut pas être obtenue, c ì est-à- dire qu'une déconnexion se produit quand le liant à base de silane n'est pas ajouté à l'adhésif. Par contre, quand 0,5 à 4,0 parties en poids de liant à base de silane sont ajoutées à 100 parties en poids d'adhésif, aucune déconnexion ne se produit. Toutefois, du point de vue de l'adhésivité et de la stabilité de la conductivité, l'addition de 0,5 à 3,0 parties en poids de liant à base de silane est des plus pratiques. On considère que la raison de l'effet mentionné ci-dessus du mélange du liant à base de silane avec l'adhésif conducteur organique est due au fait que (a) le groupe méthoxy, le groupe alcoxy et le groupe silanol du liant à base de silane effectue une liaison avec la matière inorganique par suite de l'hydrolyse et de la condensation du silanol et de l'aluminol dans la matière minérale et (b) l'humidité présente sur la matière minérale et le groupe de réactions organiques subsistant dans le liant à base de silane réagit avec la résine synthétique.Par conséquent, si une telle composition adhésive conductrice contenant un liant est utilisée pour la connexion des conducteurs avec les électrodes de divers dispositifs de visualisation et pour connexion d'autres composants électriques, la durée de vie utile de ces dispositifs de visualisation et autres composants électriques retrouve remarquablement accrue. On va maintenant décrire certaines utilisations de la composition adhésive conductrice organique selon la présente invention. La figure 2 représente une application de la composition adhésive conductrice organique selon la présente invention à un dispositif de visualisation d'informations numériques multiples plan utilisant des décharges électriques en atmosphère gazeuse. Plusieurs cathodes pour la visualisation sont disposées de façon à correspondre avec une configuration donnée sur la surface d'un substrat de cathode 1. Des anodes 2, en forme de grilles sont situées en regard des cathodes de visualisation en leur faisant face à travers les ouvertures d'une plaque de séparation 3 et comportent des conducteurs 5 qui s'étendent en étant courbés jusqu'aux bornes 4 formées sur le substrat de cathode 1. Les bornes 4 peuvent être formées par impression ou métallisation suivant une configuration voulue ou avec des connexions métalliques volantes.Les anodes 2 sont recouvertes d'une plaque avant transparente 6, comme par exemple une plaque de verre. Les parties 71 et 72 de plusieurs plaques de connexion 7 disposées sur le substrat de cathode, à la partie terminale de celuici, sont raccordées aux cathodes de visualisation par des conducteurs de connexion 8 imprimés simultanément. D'autres parties 73 et 74 des plaques de connexion 7 sont reliées aux bornes 4 par des conducteurs de connexion 9 imprimés simultanément. La composition adhésive conductrice organique 10 selon la présente invention permet au conducteur 5 d'adhérer solidement å la borne 4.La constitution de la composition adhésive conductrice 10 est telle que 5 à 7 parties en poids de durcisseur, tel qu'un durcisseur du type amine ou un anhydride d'acide, et 0,5 à 15 parties en poids d'un liant å base de silane sont maangées à 100 parties en poids d'un adhésif conduc- teur du type époxy contenant de l'argent, par exemple, et sont malaxées suffisamment. On peut obtenir une adhérence suffisamment solide et conductrice en appliquant la oomposition adhésive 10 å la partie en contact entre la borne 4 et le conducteur 5 puis en chauffant. La figure 3 représente unesspplication d'une composition adhésive conductrice organique selon la présente invention è un dispositif de visualisation k cristaux liquides dans lequel les parties similaires à celles représentées sur la figure 2 sont désignées par des références similaires. Une pellicule "Nesa" est déposée sur la face intérieure d'une plaque frontale transparente 22 suivant une configuration opposée à celle de la cathode formée de façon divisée sur le substrat 1. Les conducteurs 21a aboutissant è la pellicule "pesa" s'étendent sur la face de la plaque avant vers l'extérieur. L'interstice entre la pellicule pesa" 21 et la cathode est rempli avec un cristal liquide.Les conducteurs 23 sont déposés sur le substrat 1 en s'étendant jusqu'aux positions situées en regard des conducteurs 21a. La composition adhésive conductrice organique 24 selon la présente invention, dont la constitution est la même que celle de la composition 10 utilisée dans le dispositif de visualisation de la figure 2, permet aux conducteurs 21a et 23 d'adhérer l'un à l'autre tout en assurant la conduction de l'élec- trichite. Bien que la composition adhésive conductrice organique uti-. lisée dans les modes de réalisation des figures 2 et 3 contient le liant qui y est mélangé, on peut obtenir des résultats similaires en revotant au préalable chaque partie des conducteurs devant outre reliée avec un liant, en recouvrant ensuite la partie revêtue de liant avec un adhésif conducteur organique, et finalement, en chauffant la partie qui doit être durcie. Dans une variante, on peut revêtir aveo un liant chaque partie des conducteurs devant'être reliée et on peut déposer une substance adhésive, conductrice organique contenant un liant, sur la partie revêtue de liant. On va maintenant décrire en se référant aux figures 4 et 6 des exemples de l'application de la composition adhésive organique comprenant la substance adhésive organique et le liant au dispositif de visualisation à cristaux liquides. La figure 4 représente un dispositif de visualisation à cristaux liquides de la technique antérieure. D'une façon générale, le dispositif de visualisation à cristaux liquides visualise, c'est 8--dire affiche, un dessin prédéterminé en rendant le cristal liquide opaque par l'application d'une tension à ce dernier. Sur la figure 4, un substrat 31 en verre et une plaque avant 32 en verre sont espacés d'une distance prédéterminée par un élément d'entretoisement 33 et sont collés au moyen d'un adhésif 90. Ces éléments constitutifs forment ensemble une enveloppe 30. Le substrat 31 en verre porte, sur sa surface intérieure, une électrode 35 ayant une configuration prédéterminée et comportant une borne 51 s1 étendant sur la surface intérieure et faisant saillie à l'extérieur de l'enveloppe 30.De façon similaire, la plaque avant 32 en verre porte, sur sa surface intérieure, une électrode réflectrice 36 située en regard à l'électrode 35 de configuration donnée L'électrode réflectrice 36 comporte une borne 61. Un cristal liquide 37 est enfermé dans l'enveloppe 30 d'une façon étanche grâce au tube d'étanchéité 38. Quand une tension est appliquée entre les électrodes 35 et 36, la partie du cristal liquide 37 correspondant à l'électrode 35 de configuration donnée affiche une dessin voulu par diffusion dynamique. Quand le dispositif lui-mdme est soumis au cycle thermique durant une telle opération, une contrainte prend naissance dans le dispositif par suite de la différence des coefficients de dilatation thermique entre le substrat 31, la plaque avant 32 et la résine utilisée pour l'adhé- sif 90. Pour cette raison, on utilise habituellement pour l'adhdsif 90 une résine flexible ayant un module due Young faible de manière a' réduire l'influence de la différence de coefficient de dilatation thermique. Toutefois, du fait que le' point de transition du verre est voisin ou plus faible que la température ambiante, l'adhésivité entre le verre et la résine flexible, c'est-à-dire l'adhésif 90, diminue rapidement. Par conséqflent, l'adhésif 90 est endommagé aux températures élevées par la force résultant de la dilatation du cristal liquide. De plus, quand le dispositif est utilisé dans un environnement présentant un degré d'hygrométrie élevé, l'humidité traverse l'interface entre le substrat 31 et la plaque avant 32 ainsi que l'adhésif 90 en décollant cet adhésif 90 du substrat 31 et de la plaque avant. 32. Comme décrit ci-dessus le dispositif de visualisation à cristaux liquides de la technique antérieure résiste mal aux intempéries et à. une faible fiabilité en raison du fait que l'adhésif 90 est très peu résistant dans un environnement où la température et le degré hygrométrique sont élevés. La figure 5 est un mode de réalisation du dispositif de visualisation de cristaux-liquides selon la présente invention, cette figure montrant l'état de l'adhérence entre le substrat 31 et la plaque avant 32 de la figure 4. Une composition adhésive organique 100 selon la présente invention, représentée sur la figure 5 comprend 'un adhésif organique, comme une résine synthétique et un liant à base de silane mélangé à cet adhésif. Le liant à base de silane comprend, dans sa molécule, deux ou plus de deux groupes ou radicaux réactifs dont l'un hydrolyse le radical silanol ou réagit avec ce dernier et avec l'humidité présente sur la surface du verre ou du métal pour former une liaison chimique.Un autre des radicaux réactifs, quand il durcit, réagit et produit la liaison chimique avec la résine présente dans la composition adhésive, ce qui donne naissance à une adhérence puissante. L'adhésivité de la composition adhésive 100 selon lapré- ente invention vis-à-vis du substrat 31 et de la plaque avant 32 est élevée et ne se détériore pas dans un environnement où la tem pérature et le degré hygrométrique sont élevés, cela grâce à l1ac- tion décrite ci-dessus du liant à base de silane contenu dans la composition adhésive 100, grace à quoi le dispositif a une grande fiabilité. La figure 6 représente un autre mode de réalisation de la présente invention similaire à celui de la figure 5. L'adhésif 90 a la même composition que celui décrit à propos de la figure 4. Toutefois, dans ce mode de réalisation, avant que l'adhésif 90 ne soit appliqué au substrat 31 et à la plaque avant 32, ces derniers sont revêtus d'un liant 110 à base de silane. L'adhésivité de l'adhésif 90 ne se dégrade donc jamais en raison de l'action du liant 'a base de silane comme dans le cas décrit ci-dessus. La composition que l'on préfère le plus pour l'agent adhésif 100 décrit à propos de la figure 5 est la suivante (1) du diglycidyléther (par exemple le produit "DER 736" fabriqué par Dow Chemical Company) de propylèneglycol comme agent assouplissant est ajouté à une résine époxy à base de bisphénol A (par exemple le produit "EPICOTE 828t' fabriqué par Shell Chemical Company) dans un rapport de 5 : 10 en poids. A ce composé, on ajoute du triéthylènetéramine (TTA) comme durcisseur du type amine à channe normale et du )N-aminopropyltriéthoxysilane NH2CH2CH2CH2Si (OC2H5)3 (comme le produit "A-1100" fabriqué par Union Carbide Company) comme liant à base de silane du type amine. On ajoute 1 à 5 parties en poids de liant à base de silane à 100 parties en poids de résine époxy. (2) du diglycidyléther (par exemple le produit "DER 736") de propylèneglycol comme agent assouplissant est ajouté à une résine époxy novolaque (par exemple le produit "PEN 431" fabriqué par Dow Chemical Company) dans un rapport de 8 : 10 en poids. A ce composé, on ajoute du tétraéthylènepentamine (TEPA) comme durcisseur du type amine et du glycidyloxypropyltriméthoxysilane CH v CH20CH2CH2CH2SO- (OCH3)3 (comme le produit "A-187" fabriqué par Union Carbide Company) comme liant à base de silane du type époxysilane. On ajoute 1 à 5 parties en poids de liant à base de silane à 100 parties en poids de résiné époxy. Le processus de collage ou liaison le plus préférable pour le mode de réalisation de la figure 6 est le suivant On mélange 10 parties en poids d'eau, 90 parties en poids d'alcool éthylique et 5 pa-rties en poids de diméthoxyéthylsilyléthy lène diamine H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)2 (comme le produit "KBM-602" | CH3 fabriqué par Shintsu Chemical Company) en tant que liant à base de silane. Le substrat 31 et la plaque avant 32 sont revêtus avec ce mélange chauffé pendant 5 à 10 minutes à îîO2C. On leur applique ensuite un adhésif à base de résine époxy combiné à un durcisseur du type amine, et l'on fait durcir cet adhésif combiné. La figure 5 représente l'utilisation de la composition adhésive organique obtenue par mélange de l'adhésif organique et du liant à base de silane et la figure 6 illustre le procédé de collage consistant à appliquer d'abord le liant à base de silane puis à appliquer l'adhésif organique. Toutefois, la présente invention n'- est par limitée à ces procédés et l'on peut appliquer d'abord-le liant à base de silane puis la composition adhésive concernant le liant à base de silane I1 est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'B titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre général de la présente invention tel qutil est défini dans les revendications ci-annexées. REVENDICATIONS 1. Composition adhésive organique comprenant un adhésif organique, caractérisée par le fait que ladite composition adhésive organique comprend, en outre, un liant qui a un pouvoir de liaison tant vis-à-vis d'une matière minérale que d'une matière organique. 2. Composition adhésive organique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit adhésif organique comprend une résine epoxy. 3. Composition adhésive organique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit adhésif organique comprend une résine de silicone 4. Composition adhésive organique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit liant est un liant à base de silane. 5. Composition adhésive organique suivant la revendication 4, caractérisée par le fait que le liant à base de silane est du t-glycidyloxypropyl- triméthoxysilane. 6. Composition adhésive organique suivant la revendication 4, caractérisée par le fait que ledit liant à base de silane est du cs-aminopropyltrié- thoxysilane. 7. Procédé pour fixer l'une à l'autre des parties de deux éléments à relier l'un à l'autre au moyen d'une composition adhésive organique comprenant un adhésif organique, caractérisé par le fait que dans ladite composition adhésive organique on incorpore un liant ayant un pouvoir de liaison tant visà-vis d'une matière minérale que d'une matière organique. 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que l'on revêt au préalable avec ledit liant chacune desdites parties à relier l'une à l'autre. 9. Application d'une composition adhésive organique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, à la réalisation d'un dispositif de visualisation à cristaux liquides, caractérisée par le fait que le dispositif comprend une plaque avant pourvue sur sa surface intérieur d'au moins une première électrode, un substrat pourvu sur sa surface d'au moins une seconde électrode, placée en regard de ladite première électrode, la plaque avant étant liée au substrat par ladite composition adhésive organique, un espace libre rempli d'un cristal liquide, étant dorme entre ces deux éléments.