Brevet FR2285722A1 — publié le 19760416

La présente invention concerne un dispositif optoélectronique comportant au moins un cristal semiconducteur plan fixé au moyen d'une substance intermédiaire dans un support réflecteur formé dans une bande métallique et qui déborde de part et d'autre dudit cristal. On sait que dans le cas de jonctions P-N créées dans un cristal semiconducteur dans le but de former des diodes électroluminescentes, la luminescence due à la création de photons est provoquée par la recombinaison d'électrons et de trous sous l'effet de l'insection de porteurs de charge au voisinage de la jonction convenablement polarisée dans le sens passant. On sait également que les matériaux semiconducteurs à transitions indirectes présentent la particularité d'etre transparents à leur propre radiation. Dans ces conditions, du fait de la transparence, la lumière émise de façon isotrope est visible non seulement sur la face supérieure du cristal semiconducteur dans lequel est créée la jonction électroluminescente mais également sur les flancs dudit cristal. Compte tenu de la présence nécessaire mais fâcheuse, à la surface du cristal, d'un certain nombre de dépôts isolants ou métalliques réalisant un réseau de connexions mais constituant aussi une série d'écrans à la sortie de la lumière, l'expérience montre que, en définitive, 11 émission latérale de photons présente un#intéret au moins aussi grand que l'émission orthogonale à la surface. En conséquence, les fabricants de dispositifs électroluminescents ont estimé indispensable d'utiliser cette émission latérale pour améliorer l'efficacité lumineuse, donc le rendement. On connaît déjà des dispositifs électroluminescents dont le support métallique sur lequel est fixé le cristal semiconducteur comporte un support réflecteur au fond duquel repose ledit cristal et dont les parois, suffisamment hautes, sont destinées à renvoyer la lumière latérale dans la même direction que la lumière émise orthogonalement à la surface. Dans ce support, pour des raisons purement économiques, le cristal est généralement fixé à l'aide d'une colle conductrice, par exemple une résine époxyde chargée de grains d'argent ou d'or, sur une coupelle à fond plat, ce qui entraîne, en fait, un inconvénient majeur. En effet, l'expérience montre, que la colle déborde sur les parois latérales du cristal semiconducteur et forme autour de celui-ci un bourrelet qui peut soit remonter par capil larité le long des parois du cristal, soit former une paroi parasite, soit encore souiller les parois latérales du support réflecteur. Néanmoins, quelle que soit la configuration qu'il prend, ce bourrelet forme un écran au passage des rayonnements et il en résulte, pour le dispositif, une occultation qui atténue fortement l'effet du réflecteur. Par ailleurs, le support réflecteur donne un résultat optique assez médiocre. En effet, la paroi et le fond de la coupelle sont recouverts, après leur mise en forme, d'une ou plusieurs couches d'un métal précieux destinées à améliorer le pouvoir réflecteur/qui, déposées par traitements électrochimiques, présentent, en réalité, un aspect granuleux et irrégulier peu favorable à la réflexion de la lumière. Enfin, on a remarqué sur les supports réflecteurs connus que l'aire du fond dudit support est plus importante que celle du cristal à y fixer de telle sorte que ledit cristal peut être décentré par rapport au support et, dans ces conditions, l'inclinaison et la courbure des parois dudit support ne répondent plus que sommairement aux exigences requises car la position de la source de lumière est assez mal définie. La présente invention a pour but de remédier à ces divers inconvénients. La Demanderesse a observé que ces différents inconvénients étaient dus à la forme plane du fond de la coupelle utilisée et pris ce fait en considération. En effet, la présente invention concerne un dispositif optoélectronique comportant au moins un cristal semiconducteur plan fixé au moyen d'une substance intermédiaire dans un support réflecteur formé dans une bande métallique et qui déborde de part et d'autre dudit cristal, remarquable en ce que ledit support réflecteur comporte sous ledit cristal au moins une cavité au moins partiellement remplie de substance intermédiaire. Un tel dispositif selon l'invention présente de nombreux avantages. En effet, la cavité creusée dans le fond du support réflecteur constitue un trop-plein dans lequel vient tomber ltexcès de substance intermédiaire, c'est-à-dire de colle, lors de la fixation du cristal semiconducteur dans ledit support. On évite ainsi la formation d'un bourrelet de colle à la périphérie dudit cristal, donc un masquage parasite des rayonnements. La présente invention est applicable non seulement aux dispositifs électroluminescents mais également aux dispositifs photosensibles semiconducteurs, qu'il est avantageux de disposer également dans une enceinte réfléchissante qui renvoie dans lesdits dispositifs les rayonnements qui ont pu les traverser sans y être absorbés. Cette enceinte réfléchissante, ou support réflecteur, comporte généralement une portion plane très importante sur laquelle sont fixés les cristaux semiconducteurs à l'aide d'une résine conductrice, généralement une résine époxyde chargée ce qui entraîne les mêmes inconvénients que ceux qui se présentent dans la réalisation de dispositifs électroluminescents et notamment un masquage important des rayonnements du au débordement de ladite résine sur les parois latérales du support réflecteur. Avantageusement, les parois latérales du support réflecteur sont constituées d'une ou plusieurs couches polies de métal précieux, notamment d'or ou d'argent. Dans ces conditions, le pouvoir réflecteur du support est considérablement augmenté, notamment si l'on utilise un procédé de réalisation qui fait partie de la présente invention et qui est décrit plus loin dans ce mémoire. Dans un premier mode préférentiel de réalisation de l'invention, la cavité située dans le fond du support réflecteur présente avantageusement une forme analogue à celle dudit support, par exemple cylindrique si le support est cylindrique ou sphérique, si le support est sphérique. Ce mode de réalisation présente un intérêt certain, d'une part parce que l'usinage d'un support réflecteur ainsi conçu est simple et, d'autre part, parce que ce mode de réalisation est valable, quelle que soit la configuration du cristal: carrée, circulaire et même triangulaire. Dans un second mode préférentiel de réalisation de l'invention, le support réflecteur présente la forme d'une calotte sphérique. Dans ce cas le fond de la calotte sphérique constitue la cavité selon l'invention Ce mode de réalisation est également intéressant pour d'autres raisons:- en effet, outre les avantages déjà cités précédemment, il permet également un centrage quasi- automatique du cristal dans le support réflecteur lors de sa pose dans ledit support à l'aide d'une machine classique. De plus, cette forme de support peut être obtenue facilement à l'aide d'un outil très simple. La présente. invention concerne également le procédé d'obten- tion du dispositif optoélectronique. En effet, selon l'invention, le procédé d'obtention d'un dispositif optoélectronique comportant un cristal semiconducteur plan fixé au moyen d'une substance intermédiaire dans un support réflecteur qui, déborde de part et d'autre dudit cristal est remarquable en ce que, à l'aide d'un outil approprié, on creuse une cavité au fond dudit support, en ce que l'on fixe le cristal au-dessus de ladite cavité à l'aide de la substance intermédiaire, ladite substance intermédiaire remplissant alors au moins partiellement ladite cavité. Ce procédé présente l'avantage d'être simple et permet de multiples combinaisons en ce qui concerne l'usinage. De préférence, la cavité et le support réflecteur lui-même sont réalisés simultanément dans la région plane ou sur la tranche d'une bande métallique å l'aide d'un outil en forme de. poinçon placé avantageusement sur la machine destinée à la fixation des cristaux mais en amont de cette opération. Dans le cas où la cavité et le support réflecteur représentent une unique calotte sphérique, le poinçon utilisé est, de préférence, une bille d'acier serrée dans une pince appropriée. Avantageusement, le métal précieux devant recouvrir le support réflecteur est déposé sur la bande métallique avant le poinçonnage, de telle sorte que ledit poinçonnage donne à cette couche de métal précieux un aspect poli qui améliore la réflexion des rayonnements et, par conséquent, l'efficacité du dispositif. Généralement, la bande métallique dans laquelle est creusé le support réflecteur comporte un certain nombre de motifs identiques formant un ensemble connu par les spécialistes sous le nom de !peigne't. peigne La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les figures la à lc représentent en coupe trois formes de supports réflecteurs conformes à l'invention. La figure 2 représente une vue de dessus d'un motif d'un peigne comportant un dispositif électroluminescent selon l'invention. La figure 3 est une coupe schématique suivant la ligne III-III du même dispositif. Il est à noter que sur les figures les dimensions sont considérablement exagérées et non proportionnées, ceci afin de rendre les dessins plus clairs. La description qui va suivre porte sur un dispositif électroluminescent, mais il est évident qu'elle serait sensiblement identique dans le cas de tout autre dispositif optoélectronique notamment une diode photosensible. ur On a représenté en coupe,tes figures la à lc, trois possibilités de forme de support réflecteur. Selon la figure la le support réflecteur R1 peut être cylindrique et la cavité C1 située au fond du support R1 est également cylindrique. Selon la figure lb, le support réflecteur R2 présente la forme d'une calotte sphérique et la cavité C2 située au fond du support R2 est également de configuration sphérique. Dans le cas de la figure lc, le support réflecteur R3 est également une calotte sphérique mais la cavité C3 est constituée en réalité par le fond de la calotte sphérique R3.C'est cette dernière forme de support réflecteur qui fera l'objet de la description qui suit. Conformément aux figures 2 et 3, sur la tranche la d'un élément I d'un motif d'un peigne comprenant au moins deux éléments I et 2 préalablement recouverts d'une couche de métal précieux, en argent par exemple, on a créé une coupelle 3 à l'aide d'un poinçon approprié, notamment une bille d'acier. L'opération de poinçonnage a eu pour effet non seulement de repousser le métal de l'élément 1 mais également de polir le métal précieux, de telle sorte que la coupelle 3 constitue un excellent support réflecteur. Dans ce support réflecteur 3, il suffit de fixer à l'aide d'une colle époxyde conductrice 4 le cristal semiconducteur 5 comportant deux régions 5a et 5b de type de conduction opposé. L'une des régions, 5a, est donc reliée électriquement à l'élément I par ladite colle conductrice 4 et l'on relie l'autre région, 5b, à l'élément 2 par un fil 6. En polarisant correctement les régions Sa et 5b, on crée des photons, c'est-à-dire une émission de lumière orthogonale à la surface suivant les flèches F1, et une émission de lumière latérale suivant les flèches F2, cette émission latérale étant rendue utile par réflexion sur le support 3. Dans l'exemple choisi, le support réflecteur a été créé sur la tranche de l'élément 1, mais il va de soi que si des conditions particulières d'utilisation le nécessitent, le support réflecteur peut être creusé dans la portion plane dudit élément 1. - REVENDICATIONS 1.- Dispositif optoélectronique comportant au moins un cristal semiconducteur plan, fixé au moyen d'une substance intermédiaire dans un support réflecteur formé dans une bande métallique et, qui déborde de part et d'autre dudit cristal, caractérisé en ce que ledit support réflecteur comporte sous ledit cristal, au moins une cavité au moins partiellement remplie de substance intermédiaire. 2.- Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que les parois latérales du support réflecteur sont constituées d'au moins une couche de métal précieux. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le métal précieux est de l'or. 4.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le métal précieux est de l'argent. 5.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité située dans le fond du support réflecteur présente une forme analogue à celle dudit support. 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support réflecteur présente la forme d'une calotte sphérique. 7.- Procédé d'obtention d'un dispositif optoélectronique conforme à l'une des revendications 1 à 6 et comportant au moins un cristal semiconducteur plan fixé au moyen d'une substance intermédiaire dans un support réflecteur formé dans une bande métallique, caractérisé en ce que, à l'aide d'un outil approprié, on creuse une cavité au fond dudit support, en ce que l'on fixe le cristal audessus de ladite cavité à l'aide de la substance intermédiaire, ladite substance intermédiaire remplissant alors au moins partiellement ladite cavité. 8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la cavité et le support réflecteur sont réalisés simultanément à l'aide d'un outil en forme de poinçon. 9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le poinçon est une bille d'acier serrée dans une pince appropriée. 10.- Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le métal précieux recouvrant le support réflecteur est déposé sur la bande métallique avant le poinçonnage de celle-ci.