Brevet FR2641394A1 — publié le 19900706

La présente invention concerne un procédé pour fa- briquer une tête d'impression formée d'un réseau de diodes photoémissives (LED), destinée à être utilisée dans la fa- brication des dispositifs à semiconducteurs, en particulier une connexion simplifiée entre chaque électrode d'un élément du réseau et un câblage extérieur, sans l'utilisation d'un fil d'or entre cet élément et ce câblage au cours de la fa- brication du réseau de diodes LED sur un substrat constitué par exemple par un matériau céramique. Avec l'accroissement actuel permanent de la capa- cité de traitement de données, que possède les ordinateurs, il est également nécessaire qu'une imprimante, constituant le dispositif de sortie des données de l'ordinateur, tra- vaille avec une grande vitesse d'impression et possède une haute résolution et des fonctions multiples. Il en résulte que, dans le cas d'une telle exigence, on a souvent utilisé un système d'impression à diodes LED utilisant une tête for- mée d'un réseau de diodes LED comportant un grand nombre de composants photoémissifs, de manière à obtenir une haute ré- solution dans la qualité d'impression. D'une manière géné- rale, une telle tête formée d'un réseau de diodes LED peut être réalisée avec une intégration à grande échelle de diodes photoémissives. C'est pourquoi, ces réseaux de diodes LED sont la plupart du temps formés sur un substrat céra- mique, dont on sait que le procédé de fabrication est très difficile à mettre en oeuvre. La figure 1, annexée à la présente demande, repré- sente une partie d'un réseau connu de diodes LED du type concerné par la présente invention, dans lequel le chiffre de référence 1 désigne un substrat en GaAs, le chiffre de référence 2 une pellicule de GaAsP, la référence 3 une pel- licule isolante, le chiffre de référence A une région de diffusion du zinc, le chiffre de référence 5 une électrode individuelle de type P d'une diode LED, le chiffre de réfé- rence 6 une électrode commune de type N et le chiffre de ré- férence 7 une surface photoémissive. Lorsqu'on applique une tension à l'électrode commune 6 de type N et à l'électrode individuelle 5 de type P de la diode LED, on obtient une émission de lumière à travers la surface 7. Ces réseaux de diodes LED peuvent être agencés comme cela est représenté sur la figure 2, étant donné que l'électrode individuelle 5 de type P est disposée sur la surface photoémissive 7 et que l'électrode commune de type N est disposée sur le côté tourné vers le substrat. La figure 2, annexée à la présente demande, est un dessin schématique montrant une partie assemblée de la tête connue formée du réseau de diodes LED. Ainsi, lorsqu'on ins- talle un réseau 13 de diodes LED sur un substrat céramique 11, sur lequel sont formés un câblage commun 14, des élec- trodes et un câblage extérieur 12, l'électrode commune 6 de la diode LED doit être accouplée au câblage commun 14 des électrodes, et les différentes électrodes 5 des différents composants LED doivent être accouplées, une par une, au câ- blage extérieur 12 moyennant l'utilisation d'un fil d'or 15. Cependant, lors du raccordement avec le fil d'or, il est né- cessaire d'avoir un ensemble de 2048 connexions métalliques pour réaliser l'impression sur un papier de format A4 avec une résolution de 240 DPI (le sigle DPI signifiant: points par unité de longueur de 2,54 cm) pour les caractères habi- tuellement utilisés, et il est également nécessaire d'avoir un ensemble de 3584 connexions métalliques pour réaliser une impression sur le même papier avec une résolution de 400 DPI. En outre, étant donné que l'intervalle entre les câ- blages en or est égal à environ 100 pm, il se pose éventuel- lement un problème consistant en ce que la fabrication de ces câblages est difficile et que le rendement de fabrica- tion est faible. C'est pourquoi, un but de la présente invention est de fournir un procédé pour fabriquer une tête d'impression formée d'un réseau de diodes LED, permettant de simplifier la disposition du câblage électrique entre une électrode individuelle de chaque composant LED et un câblage extérieur lors de la formation du réseau de-diodes LED sur un substrat céramique. Afin d'atteindre cet objectif et d'obtenir d'autres avantages conformément à l'invention, le procédé de fabrication d'une tête d'impression formée d'un réseau de diodes photoémissives (LED) inclut les étapes consistant à: former un câblage extérieur sur une partie de la surface supérieure d'un substrat comportant un renfoncement, et un câblage intérieur sur l'ensemble de la surface supé- rieure dudit renfoncement, ledit câblage intérieur étant utilisé comme électrode commune du réseau de diodes LED, fixer un composant LED respectif dans ledit ren- foncement, former une pellicule isolante sur l'ensemble de la surface supérieure du substrat et du composant LED, former des fenêtres de contact au moyen d'une cor- rosion sélective de la pellicule isolante pour avoir accès au câblage extérieur et à une électrode individuelle située sur la surface supérieure dudit composant LED, et former un câblage secondaire servant à réaliser le couplage électrique de l'électrode individuelle à l'électrode extérieure, par l'intermédiaire desdites fe- nêtres de contact. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1, dont il a déjà été fait mention, montre une représentation schématique d'une partie d'une tête connue formée d'impression formée d'un réseau de diodes LED; - la figure 2, dont il a déjà été fait mention, montre une représentation schématique d'une partie assemblée de la tête connue formée du réseau de diodes LED; - la figure 3 représente une vue en plan d'une forme de réalisation préférée d'une tête formée d'un réseau de diodes LED conformément à l'invention; et - les figures 4(A) à (E) sont des vues en coupe transversale d'une partie A-A' de la tête formée du réseau de diodes LED de la figure 3, illustrant chaque étape de fa- brication conformément à l'invention. En se référant à la figure 3, une forme de réali- sation préférée d'une tête formée d'un réseau de diodes LED conforme à l'invention comprend une pluralité de surfaces photoémissives 7 disposées suivant une rangée, le long d'un axe central d'un substrat céramique 28, un composant LED 26 possédant le même nombre d'électrodes individuelles qu'il y a de surfaces photoémissives, une pluralité de câblages ex- térieurs 22, dont le nombre est égal à celui des surfaces photoémissives, lesdits câblages extérieurs étant disposés sur le substrat céramique 20, une pluralité de câblages se- condaires 34, dont le nombre est égal à celui des surfaces photoémissives 7, ledit câblage secondaire accouplant élec- triquement l'électrode individuelle respective d'une diode LED au câblage extérieur correspondant 22 par l'intermédiaire de deux contacts 31,32. En se référant à la figure 4(A), on forme une pel- licule d'aluminium possédant une épaisseur d'environ 10 pm sur un substrat céramique 20 comportant un renfoncement 21, dont la profondeur est égale à l'épaisseur d'un composant LED 26, au sujet duquel on donnera plus loin des explica- tions. Ensuite, en utilisant une technique de corrosion pho- tochimique classique, on forme sur le substrat un câblage primaire 24 pour une électrode commune du réseau de diodes LED et un câblage extérieur 22. Sur la figure 4(B), on voit qu'un composant LED 26 est disposé dans le renfoncement 21 de telle sorte qu'une électrode individuelle 5 est formée juste sur la surface su- périeure du composant LED. Pour relier ces éléments entre eux, on peut utiliser une matière plastique époxy. Alors, on dépose, au-dessus de la surface supérieure du substrat 28 et du composant LED 26, un matériau non conducteur présentant une faible viscosité, comme par exemple du verre déposé par centrifugation (verre SOG), de manière que l'espace vertical présent entre le substrat 20 et le composant LED 26 soit rempli et que la totalité de sa surface soit rendue plane, comme cela est représenté sur la figure 4(C). Ensuite, on fait chauffer l'ensemble du matériau à une température de 400C pendant environ dix minutes, ce qui aboutit à la for- mation d'une pellicule isolante 30 possédant une épaisseur d'environ 3 pm. Ensuite, on utilise une technique connue de corro- sion photochimique pour former des fenêtres de contact 31,32 au-dessus de l'électrode individuelle 5 et du câblage exté- rieur 22, comme représenté sur la figure 4(D). Ensuite, en référence à la figure 4(E), on forme une pellicule métallique constituée par exemple par de l'aluminium possédant une épaisseur de 2 pm sur l'ensemble de la surface supérieure du substrat de sorte que des connexions électriques sont établies entre l'électrode indi- viduelle 5 et le câblage extérieur 22 par l'intermédiaire des fenêtres de contact 31,32, à la suite de quoi on élimine la partie inutile de la pellicule métallique en utilisant une technique connue de corrosion photochimique. Par conse- quent, un câblage secondaire 34 ressort sur la surface supé- rieure du substrat. Par conséquent, lorsqu'on applique une tension au câblage extérieur 22 et au câblage intérieur 24, chaque composant LED tel que décrit ci-dessus émet une lu- mière à travers la surface 7. Comme cela ressort à l'évidence de la description précédente, la présente invention permet de fabriquer aisé- ment la tête formée du réseau de diodes LED, étant donné qu'elle utilise un procédé de câblage simplifié mettant en oeuvre des techniques de dépôt et de corrosion photochimique d'un métal, qui diffèrent du procédé séparé de formation d'un câblage d'or, du type utilisé de façon classique, lors de la formation d'un câblage entre un câblage extérieur du substrat et une électrode individuelle du composant LED. En outre, étant donné qu'il est possible de réduire le risque de la défaillance du câblage due au contact métallique, la fiabilité du dispositif s'en trouve fortement accrue. Bien que l'invention ait été représentée et dé- crite de façon particulière en référence à une forme de réa- lisation préférée, les spécialistes de la technique compren- dront que l'on peut y apporter des modifications de détails sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer une tête formée d'un ré- seau de diodes photoémissives (LED), caractérisé en ce qu'il inclut les étapes consistant à: former un câblage extérieur (22) sur une partie de la surface supérieure d'un substrat (20) comportant un ren- foncement (21), et un câblage intérieur (24) sur l'ensemble de la surface supérieure dudit renfoncement, ledit câblage intérieur étant utilisé comme électrode commune du réseau de diodes LED, fixer un composant LED respectif (26) dans ledit renfoncement, former une pellicule isolante (30) sur l'ensemble de la surface supérieure du substrat et du composant LED,- former des fenêtres de contact (31,32) au moyen d'une corrosion sélective de la pellicule isolante pour avoir accès au câblage extérieur (22) et à une électrode in- dividuelle (5) située sur la surface supérieure dudit compo- sant LED, et former un câblage secondaire (34) servant à réali- ser le couplage électrique de l'électrode individuelle à l'électrode extérieure, par l'intermédiaire desdites fe- nêtres de contact. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit renfoncement (21) possède une profondeur égale approximativement à l'épaisseur du composant LED (26). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant LED (26) est fixé dans ledit renfon- cement moyennant l'utilisation d'une matière plastique époxy de sorte que l'électrode individuelle est disposée sur la partie la plus haute du composant LED. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on forme la pellicule isolante (30), en mettant en oeuvre un procédé thermique, en utilisant un matériau non conducteur possédant une faible viscosité, comme par exemple du verre déposé par centrifugation (SOG). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on dépose ledit câblage secondaire en utilisant de préférence une pellicule d'aluminium possédant une épaisseur d'environ 2 pm, moyennant un dépôt par évaporation et une corrosion photochimique du métal.