Brevet FR2427683A1 — publié le 19791228

La présente invention concerne un procédé d'assemblage de galettes de microcanaux à émission secondaire électronique utilisant la technique dite de thermocompression. La présente invention concerne également les dispositifs ainsi obtenus et l'utilisation de ces dispositifs dans les tubes électroniques, notamment photoélectriques. La superposition de telles galettes dans les tubes électroniques n'est pas sans poser des problèmes mécaniques de construction, assez difficiles à résoudre : nécessité d'assurer un parallèlisme aussi parfait que possible entre les faces de galettes en regard, manipulation délicate de chacune des galettes qui sont des éléments assez fragiles, connexion aux potentiels électriques adéquats des faces de galettes en regard alors que ces faces sont rapprochées, fixation des galettes pour éviter des phénomènes de microphonie. Ces problèmes sont résolus selon l'art connu par une construction particulière du corps du tube ou encore l'introduc- tion de pièce auxiliaires, ce qui élève le prix de revient du tube. Le but du procédé, selon la présente invention, est de simplifier la constitution de tels tubes et leur fabrication. Dans ce but elle propose un procédé de réalisation d'assemblage de galettes entre elles, préalablement à leur introduction dans les tubes, ledit assemblage étant muni de prises de contact électriques externes pour les électrodes situées sur les faces de galettes en regard. Les galettes forment ainsi un ensemble manipulable dont la mise en place à l'intérieur des tubes est beaucoup plus facile. Pour ce faire, le procédé selon l'invention fait appel à la technique de soudure connue dite "par thermocompression" décrite par exemple dans la revue Ceramic-Bulletin, volume 51, NO 9 (1972), page 683 et suivantes par J.T. Klomp. Selon ce procédé il est intercalé, entre les faces de galettes à réunir, un ou plusieurs corps métalliques, puis l'ensemble est porté à une température légèrement inférieure au point de fusion du corps métallique, puis il est excercé des forces de pression sur les faces externes des galettes normales auxdites faces au droit des corps métalliques. Le métal constituant ce ou ces corps métalliques assure le scellement entre les deux surfaces de verre en vis à vis.Il pénètre à l'intérieur des canaux de chaque galettes, ce qui contribue à former une liaison rigide entre les deux galettes. Selon l'invention, ce procédé tient compte de la nature du matériau des galettes et de lueur relative fragibilité. Il est fait choix d'un certain domaine de température de soudure n'entraînant pas une déformation rédhibitoire des galettes. Selon l'invention, ce procédé tient compte aussi des différentes phases d'élaboration technologiques des tubes ôlec- troniques. Il est en effet important que l'assemblage réalisé, lorsqu'il est en place dans le tube, ne soit pas déterioré au cours des traitements ultérieurs, notamment thermiques, des autres éléments du tube et ceux nécessaires à l'etuvage et à la fermeture de celui-ci. Un métal choisi est par exemple l'aluminium, la tem pérature de thermocompression étant alors de tordre de 4000. Pour des températures de traitements inférieures,le métal utilisé peut être, par exemple, le plomb (2900) ou l'indium (1400) et aussi des alliages de ces corps Ainsi, selon l'invention il est mis au point un procédé d'assemblage de galettes de microcanaux remarquable en ce que un (des) corps métallique(s) sous forme de bande(s) mince(s), est (sont intercalé(s) entre les galettes placées l'une sur l'autre, sur le pourtour des galettes, lesdites bandes sortant de l'empilement réalisé, et en ce que, I'ensemble étant porté à une tem pôrature inférieure à celle de ramollissément du verre des galettes et légèrement inférieure à celle de fusion des bandes me- talliques, des forces de pression sont exercées sur les faces externes des galettes normalement à ces faces par l'intermôdiaire de deux plaques rigides enserrant l'ensemble des galettes, la pression au droit des bandes étant de quelques dizaines de Méga- 2 newton par m et le temps d'application des forces de l'ordre de quelques minutes. Par application du procédé on obtient un multiplicateur d'électrons à deux étages avec électrode commune, lequel fait partie de l'invention. Un cas particulier est celui où les orientations des canaux respectifs des galettes sont inclinées par rapport aux faces le long desquelles s'effectue le scellement. C'est par exemple le cas lorsque l'assemblage doit constituer un multipli cateur du type en chevrons pour éviter les retours ioniques. Lors de la thermocompression, la pénétration du métal dans les canaux est alors moins facile et les risques de brisure des galettes sont plus grands par suite de l'inclinaison des canaux par rapport aux forces de pression. Selon l'invention, la pression utilisée est alors plus grande mais toutefois proportionnée à l'existence de cette inclinaison et au risque de brisure des galettes. Un résultat intéressant de l'invention est d'obtenir un assemblage de galettes dont l'espace entre galettes est très faible, ce qui conduit à une faible dispersion des électrons au sortir des canaux de la galette d'entrée. Une variante du procédé consiste, dans le cas où l'on désire un espace donné entre galettes, à intercaler entre les galettes des pièces d'égale épaisseur et de réaliser la thermocompression de chaque c8té des dites pièces en une seule opération, la matière des pièces intercallées pouvant être isolante (verre céramique) ou métallique de coefficient de dilatation adapté à celui des galettes. Cette variante peut être l'occasion d'introduire une grille de commande entre deux galettes, la prise de contact de cette grille étant isolée e par rapport aux potentiels des faces de galettes. Evidemment l'invention s'étend, aussi, à la réunion de galettes en nombre supérieur à deux en une seule fois ou encore en plusieurs fois. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de deux modes de réalisation donnés à titre d'exemple, ladite description étant accompagnée de dessins qui représentent - figure 1 : un premier mode de réalisation du procédé. - figure 2 : un second mode de réalisation du procédé. - figure 3 : un troisième mode de réalisation du procédé. Sur la figure I deux galettes de microcanaux supposées par exemple circulaires et de même diamètre respectivement Il et 12 sont représentées en coupe par un plan parallèle aux canaux et passant par l'axe de symétrie de révolution des galettes. Elles sont disposées l'une au-dessus de l'autre leurs faces étant parallèles. Sont seuls dessinés pour chaque galette quelques canaux tels que respectivement 13 et 14. Les galettes sont toutes deux munies sur chacune de leurs faces de l'électrode habituelle sous forme d'une couche métallique non représentée ici. La galette 12 se trouve placée sur le plan fixe horizontal 15.Sur le pourtour de la face supérieure 16 de cette galette 12 est disposé un anneau métallique de section 17 constitué d'une mince lame, par exemple, d'aluminium d'épaisseur par exemple 20/lit et dont le diamètre externe est supérieur à celui des galettes. La galette Il est placée au dessus de 16 en contact avec 17. L'empilement réalisé est mis à l'intérieur d'une enceinte â atmosphère neutre, par exemple d'azote, chauffée à une température de l'ordre de 400eu. On procède alors à la thermocompression à l'aide des forces de pression normales aux faces des galettes représentées par les flèches, telle que 19 s'exerçant sur l'empilement par l'inter médiaire de la plaque rigide 18 posée sur la face supérieure de la galette 11. L'anneau 17 présente après thermocompression un bord extérieur aux galettes sur lequel des prises de contact électriques sont possibles pour appliquer un potentiel électrique commun à la face commune aux deux galettes réunies. Selon un autre mode de réalisation l'anneau 17 est remplacé par trois bandes d'aluminium étroites ou fils aplatis d'épaisseur de l'ordre de 20un disposées sur le pourtour externe des galettes. Ces bandes apparaissent respectivement selon des pointillés en 21, 22, 23 sur la figure 2, indiquant une vue de dessus de l'empilement réalisé à la figure 1, en transparence à travers la galette 11.- Ces bandes sont placées selon des rayons des galettes espacés d'angles de 1200. Ces bandes s'étendent à l'extérieur des galettes permettant des prises de contact électriques. Plusieurs sortes d'essais et mesures ont été effectués au sujet des pressions appliquées. Des essais ont porté sur l'assemblage de galettes à canaux dont l'orientation est normale aux faces des galettes le long desquelles s'effectue la soudure. Les forces de pression excercées sur 18 sont telles que la pression au droit des soudures pendant ltopération de thermocompression était de l'ordre de 60 MN/m2, cette pression étant appliquée péndant enciron 2 minutes. D'autres essais ont porté sur l'assemblage de galettes a canaux dont l'orientation est-fortement inclinée sur les faces des galettes où s'effectue la soudure. Ce cas correspond à celui de la figure 1 pour lequel les canaux de la galette 11 présente une courbure et, d'une manière générale, à la réalisation d'assem blage de type en chevrons. Les forces de pression nécessaires sont alors plus élevées du fait que le métal rentre plus difficilement dans les canaux.La pression appliquée au droit des soudures était, lors des essais, de l'ordre de 80 IN/m2, le temps d'application étant d'environ 2 minutes D'une manière générale, les pressions nécessaires sont toujours de l'ordre de quelques dizaines de SIN/m et le temps d'application de l'ordre de quelques minutes variable en fonction de la qualité des verres de galettes et du métal de soudure utilisé. Sur la figure 3, on retrouve les galettes 11 et 12 de la figure 1. On a intercalé entre elles des cales d'épaisseur, à savoir la cale 31 et la cale 32 en une matière isolante de coefficient de dilatation thermique et de point de fusion du même ordre de grandeur que ceux du verre de galette. Entre ces cales on a disposé la grille métallique 33. Des corps métalliques, en aluminium par exemple,de même forme que selon les modes de réalisation précédents, respectivement 34, 35, 36, 37, sont intercalés entre galettes et cales et entre cales et grille. Après avoir porté l'ensemble à uné température voisine mais inférieure à celle du point de fusion de l'aluminium, on réalise la thermocompression de la même manière que dans les cas précédents, les forces de pression étant établies normalement à 18 et 15. Les corps métalliques 35 et 36 qui-débordent à l'extérieur de l'empilement réalisé permettent la prise de contact électrique sur la grille 33. L'assemblage de galettes en nombre supérieur à deux s'effectue par la répétition plusieurs fois du procédé selon les modes de réalisation précédemment décrits pour deux galettes, ou encore, par une thermocompression unique d'un empilement comportant les galettes à réunir entre lesquelles ont été intercalés cales et corps métalliques nécessaires à l'assemblage comme déjà décrit. REVENDICATIONS 1. Procédé d'assemblage de deux galettes de microcanaux à émission secondaire électronique revêtues sur leurs faces d'électrodes sous forme d'une couche de métal conducteur, caractérisé en ce que un (des) corps métallique(s) sous forme de bande(s) mince(s), est (sont) intercalé(s) entre les galettes placées 1'une sur l'autre, sur le pourtour des galettes, lesdites-bandes sortant de l'empilement réalisé, et en ce que, l'ensemble étant porté à une température inférieure à celle de ramollissement du verre des galettes et légèrement inférieure à celle de fusion des bandes métalliques, des forces de pression sont exercées sur les faces externes des galettes normalement à ces faces par l'intermédiaire de deux plaques rigides enserrant l'ensemble des galettes, la pression au droit des bandes étant de quelques dizaines de Méga- 2 newton par m et le temps d'application des forces de l'ordre de quelques minutes. 2. Procédé selon la revendication 11 caractérisé en ce que le métal des bandes est de l'aluminium et la température de l'ordre de 4000. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps métallique est un anneau. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les corps métalliques sont des bandes étroites disposées régulièrement selon des rayons des faces des galettes. 5. Application du procédé selon l'une des revendications î à 4, caractérisée en ce qu'e concerne l'assembl-age de deux galettes pour lesquelles l'orientation des canaux par rapport aux faces en contact est sens-iblement normale à ces faces. 6. Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle concerne l'assemblage de deux galettes pour lesquelles l'orientation des canaux par rapport aux faces en contact est notablement inclinée par rapport à ces faces 7. Procédé d'assemblage de deux galettes dont les faces en regard ne sontpas en contact, caractérisé en ce qu'une ou plusieurs cales d'épaisseur constituée(s) de matière dont le coefficient de dilatation est adapté à celui des galettes, est ou sont disposée(s) entre les deux galettes sur leur pourtour et des bandes métalliques sont placées entre cette ou ces cale(s) et chacune des galettes et en ce qu'il est exercé des forces de pression sur les faces externes des galettes dans les mêmes conditions que celles indiquées à l'une des revendications 1 à 6. 8. Procédé d'assemblage d'un nombre de galettes supérieur à 2, caractérisé en ce qu'on interpose entre toutes les galettes ou éventuellement galette et cale d'épaisseur des bandes métalliques et on réalise la thermocompression de l'ensemble dans les conditions indiquées à l'une des revendications 1 à 7. 9. Assemblage de galettes obtenu par le procédé selon l'une des revendications i à 8. 10. Utilisation d'un assemblage de galettes selon la revendication 9, pour la constitution d'un multiplicateur d'électrons dans un tube électronique.