Brevet FR2715925A1 — publié le 19950811

SCELLEMENT VERRE-VERRE, PROCEDE DE REALISATION ET APPLICATION A UN TUBE DE VISUALISATION L'invention conceme un scellement verre-verre, son procédé de réalisation et une application à un tube de visualisation. L'invention est applicable notamment à l'assemblage de pièces formant une enceinte dans laquelle devra être réalisé le vide. Pour certaines applications, le scellement de deux pièces en verre est réalisé grâce à un matériau qui assure simultanément la solidité mécanique et le maintien du vide entre les deux pièces scellées. En fonction des conditions thermiques auxquelles l'ensemble scellé sera soumis, le matériau est organique pour les basses températures d'utilisation ( Les pièces scellées obtenues peuvent faire partie d'appareillages utilisés dans les synthèses, les appareils de mesure ou de contrôle ou bien il peut s'agir de dispositifs de visualisation pour des applications grand public, ou du domaine professionnel, comme les tubes cathodiques, les écrans plats à plasma,.. Actuellement, le matériau utilisé dans les dispositifs de visualisation est une pâte constituée d'une poudre en suspension dans un liant. Après avoir déposé cette pâte sur les parties à sceller, I'ensemble subit un cycle thermique spécifique en fonction de son utilisation ultérieure, cycle au cours duquel la cohésion mécanique et l'étanchéité au vide sont assurées. La partie active des dispositifs de visualisation précédemment cités, est constituée d'un dépôt de poudres luminescentes, appelées luminophores, qui ne doivent pas être dégradées pendant l'opération de scellement, dégradation pouvant provenir d'une température trop élevée oulet d'un dégagement gazeux provenant d'un dégazage du joint de scellement. C'est ainsi que pour éviter d'appliquer une température de scellement trop élevée et donc pour éviter toute dégradation des luminophores, les matériaux de scellement utilisés à ce jour, sont des matériaux à bas point de ramollissement ou de fusion, appelés pâtes de verre ou frittes de verre. Ils sont en général constitués d'une poudre et d'un liant intimement mélangés. Le bas point de ramollissement ou de fusion est assuré en introduisant dans les constituants de la poudre, de l'oxyde de plomb qui est un produit hautement dangereux en raison de sa toxicité (I'inhalation de produits à base de plomb pouvant conduire au satumisme). Des teneurs de l'ordre de 70 % sont généralement introduites dans ces types de pâtes. Pour des raisons de contraintes toxicologiques et dans le but d'obtenir le label de 'Télévision verte" (ou écologique), les fabricants de dispositifs de visualisation et donc utilisateurs des pâtes de scellements, sont contraints à trouver des produits de remplacements non toxiques, non polluants et exempts, en particulier, d'oxyde de plomb. Dans ce contexte, la présente invention conceme la réalisation d'un scellement non polluant entre deux pièces de verre, I'objet obtenu pouvant tenir un vide poussé de 104 torr. L'invention conceme donc un scellement verre-verre étanche au vide, caractérisé en ce qu'il comporte un matériau de scellement mécanique, reliant une première pièce en verre à une deuxième pièce en verre, le matériau de scellement étant recouvert d'une couche d'un matériau étanche au vide. L'invention conceme également un procédé de réalisation d'un scellement d'une première pièce en verre sur une deuxième pièce en verre, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - assemblage des deux pièces en verre et soudure des deux pièces à l'aide d'un matériau de scellement à une température inférieure à 500 C; - enduction du matériau de scellement à l'aide d'un matériau d'étanchéité (B) à température ambiante. L'invention est applicable à un tube de visualisation dans lequel les deux pièces à sceller sont l'une la dalle de l'écran de visualisation et l'autre le cône du tube. Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparaitront plus clairement dans la description qui va suivre et dans les figures qui représentent: - la figure 1, un exemple d'application à un tube de télévision; - la figure 2, un exemple de détails de réalisation de l'invention. L'invention sera mieux comprise à l'aide de l'exemple descriptif qui suit dans lequel les deux pièces en verre sont les deux parties constituant l'enveloppe d'un tube cathodique à savoir la dalle 1 qui reçoit la couche de luminophores et le cône 2 dans lequel est placé, en particulier le canon à électrons (figure 1). Selon l'invention, le scellement, tant mécanique qu'étanche au vide, est obtenu en deux temps: 1- la solidité mécanique du tube cathodique, entre dalle et cône, est assurée après cuisson ou fusion à moins de 500ex par un premier matériau, appelé A dans la suite de la description, 2- l'étanchéité au vide du tube cathodique est obtenue avec un deuxième matériau déposé sur le joint de scellement réalisé avec le premier matériau A comme indiqué sur les figures 2a et 2b. Dans ce qui suit, ce matériau est appelé B. Ces deux matériaux présentent des caractéristiques particulières: - ils ne contiennent pas d'éléments toxiques tels que du cadmium, de l'arsenic, du plomb ou des dérivés, - ils supportent les traitements thermiques habituellement pratiqués dans l'industrie de fabrication des tubes cathodiques (ainsi que ceux d'autres dispositifs de visualisation, tels les écrans plasma), entre 300"C et 500ex, - le matériau A (et éventuellement B) ne produit pas de dégagement gazeux pendant la deuxième phase de la réalisation, à savoir la fabrication du joint d'étanchéité, - le matériau B étant appliqué à l'extérieur du tube cathodique, I'utilisation de produits, tels que par exemple un composé organique, provoquant un dégagement gazeux pendant le cycle thermique ne représente pas un inconvénient. II suffit qu'il puisse supporter sans dégradation notable une température pouvant atteindre 350ex. Dans l'invention, le matériau A est une pâte inorganique constituée d'une poudre céramique à base d'alumine ou de zircone ou de silice ou de toute autre oxyde, et d'un liant aqueux inorganique, pouvant être par exemple, à base de silicate d'alcalin. La proportion de liant, dans la pâte, est comprise entre 5 % et 40 % en poids. Le matériau B est un vemis ou une colle ou toute autre pâte que l'on applique à température ambiante après avoir réalisé le scellement mécanique de la dalle et du cône. De nombreux matériaux A ont été testés. Le tableau ci-après donne à titre d'exemple une liste des produits commerciaux qui ont permis de réaliser le scellement mécanique entre dalle et cône dans les conditions thermiques et d'atmosphère décrites précédemment. Marque Référence Produit de base Aremco 503 alumine Aremco I 516 zircone Aremco 552 alumine Aremco 569 alumine Cotronics 989 alumine Cide Cridofeu minéral Des matériaux B assurant l'étanchéité du tube sont répertoriés par exemple dans le tableau ciaprès. - I E L 1 Marque I Référence Produit de base Eleco I Série des RTV élastomères silicones Aremco Seal 529 silicone Une réalisation de l'invention a donné les résultats de tests suivants: - application du matériau A à base d'alumine Aremco 569 - matériau B à base de silicone élastomère RTV 116 - vide dans le tube cathodique après la réalisation du scellement:10-1 torr - vide dynamique dans le tube cathodique après la pose du joint d'étanchéité: 2 10-5 torr. Le vide obtenu, de l'ordre de 104 torr est identique à celui mesuré sur un tube cathodique dans lequel dalle et cône ont été scellés avec un matériau à base de verre contenant une très forte proportion d'oxyde de plomb. Des valeurs identiques de vide sont obtenues avec les différents matériaux A et B répertoriés précédemment. REVENDICATIONS 1. Scellement verre-verre étanche au vide, caractérisé en ce qu'il comporte un matériau de scellement mécanique (A), reliant une première pièce en verre (1) à une deuxième pièce en verre (2) le matériau de scellement étant recouvert d'une couche d'un matériau étanche au vide (B). 2. Scellement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de scellement mécanique (A) possède une température de fusion ou de cuisson inférieure à 500 C. 3. Scellement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau de scellement (A) ne contient pas de produit toxique tel que du cadmium, arsenic, plomb ou un de ses dérivés. 4. Scellement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau de scellement (A) est un matériau à base de silice, d'alumine ou de zircone. 5. Scellement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau étanche (B) est une colle ou un vernis appliqué à température quasiment ambiante. 6. Scellement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le matériau étanche (B) est un matériau à base d'élastomère silicone, de silicone, d'un matériau organique. 7. Scellement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau étanche (B) peut être un matériau donnant lieu à dégagement gazeux durant un cycle thermique et supportant une température de 350"C. 8. Procédé de réalisation d'un scellement d'une première pièce (1) en matériau en verre sur une deuxième pièce (2) en matériau en verre, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - assemblage des deux pièces en verre et soudure des deux pièces à l'aide d'un matériau de scellement (A) sous température inférieure à 500 C; - enduction du matériau de scellement (A) à l'aide d'un matériau d'étanchéité (B) à température ambiante. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le matériau d'étanchéité est capable de supporter une température de 350 C environ. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le matériau de scellement (A) est à base de silice, d'alumine ou de zircone et que le matériau d'étanchéité (B) est un élastomère, un silicone ou un matériau organique. 11. Application à un tube de visualisation du scellement et du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première pièce (1) est la dalle de visualisation de l'écran et la deuxième pièce (2) est le cône du tube.