Brevet FR2735901A1 — publié le 19961227

ENVELOPPE ETANCHE AUX GAZ ET AU VIDE ET PROCEDE POUR SA FABRICATION La présente invention concerne une enveloppe étanche aux gaz et au vide et un procéde pour sa fabrication et concerne plus particulièrement une enveloppe étanche aux u > Récemment, les composants micro-électroniques travaillant sous vide, destinés à permettre un montage intégré d'une micro-structure sous vide d'une taille aussi petite que quelques microns et ayant des cathodes froides en son sein, sur un substrat réalisé en semi-conducteur, avec utilisation des techniques de traitement fin des semi-conducteur, ont été évoques dans l'art. Les composants micro-electroniques travaillant sous vide sont adaptés pour exploiter les caractéristiques de haute vitesse des électrons, tirer avantage de la commande orbitale ou des caractéristiques de Loher-ence de ceux-ci o u analogues, sous-vide, afin de realiser un élément actif qui soit résistant à une temperature eleie ou à un environnement rayonnant, OU bien réaliser un élément à fonctionnalité élevée utilisant la cohérence des électrons et sont pris p en consideration pour appliquer l'élément micro-electronique travaillant sous-vide à un élénierit à fonctionnai ité élevée tel qu'un dispositif d'affichage de type plat à haute définition, un capteur, un élément d'amplification à radio-fréquence, un élément à micro-ondes ou analogue. A présent, une enveloppe étanche aux gaz et au vide dans laquelle un tzl eltment, travaillant sous vide et à fonctionnalité élevée, est stocke va être décrit ci-après en reférence à la f i g u r e 4 représentant un dispositif d'affichage de type plat haute définition à titre d'exemple. Sur la figure 4, le numéro de reference 101 désigne un substrat de cathode réalise en verre ou analogue et le numero 102 désigne des cathodes formées sur le substrat de cathode 102. les cathodes 102 peuvent chacune se présenter sous la forme d'une cathode froide, telle qu'une cathode à émission de champ ou analogue. Le numero 103 désigne des bornes de cathodes agencées sur le substrat de cathode 101, ayant comme w e fonction de c o n n e c t e r e n s e m bl e 1 es cathodes 102 e t un circuit d e commande externe. Le numéro de reference 104 désigne égaleent un u n substrat d'anode et 105 designe des anodes formées sur le substrat d'anode 104 afin de capturer les électrons ayant été émis depuis les cathodes 102. Lorsque l'élément travaillant sous vide se presente sous la forme d'un dispositif d'affichage, les anodes ont chacune une couce en luminophore déposée sur elles.Le numéro de référence 106 désigne des bornes d'anode agencees sur le substrat d'anode 104, afin de connecter ensemble les anodes 105 et un circuit de commande externe. le substrat de cathode 101 et le substrat d'anode 104 sont disposes de manière à assurer que lets cathodes 102 et les anodes 105 sont positionnées en opposition les unes par rapport aux autres et que les bornes d'anode 106 et les bornes d'anode 103 sont empêchées de chevaucher les substrats se trouvant mutuellement à l'opposé les uns des autres, respectivement.Egalement, les substrats 102 et 105 sont reliés par scellage étanche les uns aux autres, au moyen de verre fritté afin de constituer une enveloppe étanche aux gaz, qui, ensuite, est évacuee à un vide poussé donnant 1' enveloppe étanche aux gaz et au vide souhaitée. La fabrication d'une telle enveloppe étanche aux gaz et au vide va à présent être décrite ci-apres. Premierement, une plaque en verre en verre est découpée à une t a i il e p r é d g -t e r iii n é e, pour constituer de cette manière le substrat de cathode. Ensuite, ce substrat de cathode 101 et soumis à un lavage et un séchage, puis est façonné en rapportant les cathodes 102 et les bornes de cathode 103. De même, le substrat d'anode 104 est préparé puis façonné en rapportant sur lui les anodes 105 et les bornes d'anode 106. Ensuite le verre fritté 107 est mis en place en un point quelconque du substrat de cathode 101 et du substrat d'anode 104, qui vont être ensuite places en superposition l'un sur 1' autre tout en étant alignes entre eux. Subséquemment, les deux substrats 100 et 104 sont maintenus fermement ensemble au moyen d'un dispositif de fixation afin d'empêcher de cette manière d'être déplacés ou dévié l'un de l'autre, puis vont être placés dans un four de chauffage dans lequel va s'effectuer le scellage. Ceci entraîne la fusion du verre fritté 107, de manière que les deux substrat 100 et 104 puissent être scellés ensemble afin de constituer de cette manière l'enveloppe étanche aux gaz. Ensuite, ltenveloppe est évacuée par sa section d'évacuation afin de constituer un vide dans l'enveloppe ce qui est suivi par le scellage hermétique de la section d'evacuation. Enfin, llenveloppe est soumise à une vaporisation de dégazage, destinée à absorber tout gaz pouvant rester dans l'enveloppe afin d'améliorer encore la qualité du vide regnant dans l'enveloppe. Dans le procédé classique décrit ci-dessus, le substrat de cathode et le substrat d'anode sont préparés un par un. Pour augmenter l'efficacité de la fabrication de ltenveloppe, les deux substrats peuvent être également fabriqués par une co-formation multisubstrat, en vue de former simultanément une pluralité de substrats. Plus particulièrement, au lieu des première et deuxième étapes utilisées dans le procedé classique décrits ci-dessus, on v a opérer en façonnant des motifs constitués d'une pluralité des substrats de cathode ou des substrats d'anode sur la plaque en verre dont l'aire va être augmentée, cette plaque allant ensuite être découpée en donnant les substrats de cathode ou les substrats d'anode, selon les motifs envisagés.Ceci permet aux substrats de cathode ou aux scrbstrats d'anode d'être fabriques en grande q u a n t i t é et d'augmenter la cadence de fabrication. Les techniques de co-formation multisubstrat décrites ci-dessus demandent de soumettre la plaque en verre, ayant les motifs formés sur elle, à une opération de découpage, bien que les techniques fournissent rapidement des substrats en grande quantité, comme décrit ci-dessus. Le découpage du substrat en verre mène à une production de poudre de verre et/ou d'écailles, à une rupture des substrats, un renversement et analogues, ce qui, souvent, a un effet nuisible sur les motifs formés sur la plaque en verre. Lors de la fabrication des substrats de cathode, ces i n c o n v é n i e n t s peuvent être é i i ni i n é s en découpant la plaque en verre, tout en conservant un revêtement résist ayant éte appliqué sur la plaque en verre. Cependant, la plaque en verre destinée au substrat d'anode a individuellement une couche en luminophore ayant été déposee sur elle antérieurement, par conséquent il est très difficile de découper la plaque en verre tout en empêchant que de la poudre de verre et/ou des écailles n'affectent négativement la qualité de surface de la plaque en verre menant à la déterioration des rendements de production des substrats d'anode. La présente invention a éte faite au vu de l'inconvénient précédent concernant l'art antérieur. De manière correspondante, un objet de la présente invention est de proposer une envel oppe étanche aux gaz et au vide qui soit capable de perme.ttre une production en grande série d'une enveloppe qui soit étanche au gaz et au vide tout en conservant les rendements de production à un niveau augmente . Selon un aspect de la présente invention, il est proposé un procedé de fabrication d'une enveloppe étanche aux gaz et au vide, comprenant les étapes consistant à découper une plaque source de cathode en une pluralité de substrats de cathode individuels, séparés les uns des autres, effectuer un montage en surface des substrats de cathode sur une plaque source d'anode, relier de façon étanche les substrats de cathode et les p i a q u e s source d'anode ensenbl e, découper la plaque source d'anode en une pluralité de substrats d'anode separés les uns des autres afin de constituer de cette manière d'enveloppes individuelles séparées les unes des autres, et évacuer de façon séparée et fermer de façon étanche les enveloppes. Selon cet aspect de la présente invention un procédé de fabrication d'une enveloppe étanche aux gaz et au vide est également proposé. Le procédé comprend les étapes consistant à découper une plaque source de cathode en une pluralité de substrats de cathode individuels, sépares les uns des autres, effectuer un montage en surface des substrats de cathode sur une plaque source d'anode, effectuer une liaison étanche entre les substrats d'anode et la plaque source d'anode pour constituer une pluralité d'enveloppes dans un bloc, évacuer les enveloppes et scellage étanche des enveloppes; et découper la plaque source d'anode afin de séparer les unes des autres les enveloppes. Selon un autre aspect de la présente invention il est proposé une enveloppe étanche aux gaz et au vide L'enveloppe étanche aux gaz et au vide est fabriquée selon l'un des procédés décrits ci-dessus. Ces objets ainsi que d'autres et de nombreux avantages afférents de la presente convention vont être facilement appréciés en devenant mieux compréhensibles en référence à la description détaillées ci-après considérée en 1 saison avec les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente un organigramme illustrant un mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'une enveloppe étanche aux gaz et au vide selon la présente invention; la figure 2 est une vue schématique représen-tant l'une des étapes du procédé représenté sur la figure 1; la figure 3 est une e vue en coupe schématique illustrant une enveloppe étanche aux gaz et au vide selon la présente invention; la figure 4 est une vue en coupe représentant une enveloppe étanche aux gaz et au vide classique. A présent, la présente invention va être décrite ci-après en référence aux figures 1 à 3 dans lesquelles des numéros de référence identique désignent des parties identiques ou correspondantes. En se référant premièrement à la figure 1, un mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'une enveloppe étanche aux gaz et au vide selon la présente invention est illustré sous la forme d'un ordinogramme. Dans la pressente invention, les substrats d'anode et les substrats de cathode sont les deux real isés par une co-formation multisubstrat. Sur la figure 1, le numéro de référence 10 désigne une plaque source d'anode unique ayant une aire augmentee dans laquelle une pluralitE de substrats d'anode doivent être réalisés simultanément par découpage. la plaque source d'anode 10 est pourvue sur elle de motifs d'anode destines à une pluralité de substrats d'anode. Le numéro de référence 20 désigne une plaque source de cathode unique ayant une aire augmentée dont une pluralité de substrats de cathode doivent être simultanement constitues par découpage. De même, la plaque source de cathode 20 est pourvue sur elle de motifs de cathode destinés à une pluralité de substrats de cathode. La plaque source de cathode 20 est pourvue sur elle d'un revêtement en résist puis est coupe en morceaux en donnant une pluralité de substrats de cathode individuels 30 ceci étant fait dans une étape S1 durant laquelle le revêtement en rési st empêche la poudre de verre ou analogue produite suite au découpage d'affecter négativement les substrats de cathode 30. Ensuite à i 'étape S2, les substrats de cathode 30 sont chacun pourvus de tiges support. les tiges support servent à garder le substrat de cathode et le substrat d'anode suivant un espacement donné mutuel, d'une valeur prédéterminée, à l'encontre de la pression atmosphérique leur étant appliquée lorsque l'enveloppe a été assemblée. En variante, les tiges support peuvent être disposées sur la plaque source d'anode 10. Ensuite, à un etape 53, une pluralité des substrats de cathode 30 sont chacun disposés sur chacun des motifs d'anode de la plaque source d'anode 10, tout en étant alignés avec elles et sont ensuite séparément soumis à un montage en surface. Le montage en surface peut être effectue en disposant du verre fritte sur, au choix, de la plaque source d'anode 10 ou chacun des substrats de cathode 30, puis en soumettant une partie du verre fritté à un chauffage ponctuel ou analogue afin de fixer temporairement la plaque 10 et le substrat de cathode 30 ensemble. Ensuite, dans une étape S4, une botte de dégazage est de même fixée temporairement à chacun des substrats de cathode 30 ainsi fixés temporairement à une plaque source d'anode 10. La boîte de dégazage comporte en elle un element degazeur et est pourvu d'un trou d'évacuation. Ce montage de la boîte de dégazage réalisé avec le trou d'évacuation sur le substrat de cathode 30 élimine la nécessité de prévoir dans le substrat de cathode 30 ou la plaque source d'anode 10 un trou quelconque. ceci empêche efficacement que des poudres, des écailles ou analogues ayant été produites suite à la formation d'un tel trou sur le substrat de cathode ou la plaque source d'anode n'affectent de façon nuisible la fabrication de l'enveloppe étanche aux gaz et au vide. La figure 2 représente une structure intermediaire de l'enveloppe étanche aux gaz et au vide, une fois l'étape S4 achevée. Sur la figure 2, les numéros de référence 10 et 30 désignent la plaque de source d'anode et des substrats de cathode individuels décrits ci-dessus, respectivement, 3 1 désigne les bornes de cathode prevues sur chacun des substrats de cathode 30, 32 désigne des bornes de grille disposées sur le substrat de cathode 30, 34 désigne une boîte de dégazage prévu pour chaque substrat de cathode 30, 35 désigne un trou d'évacuation prévu sur la boîte de dégazage 34 et 37 designe le verre fritte. Sur la figure 2, la plaque source d'anode 10 est façonnée à une taille suffisante pour obtenir quatre substrats d'anode. Egalement, sur la figure 2, les pointillés désignent les lignes de découpage le long desquelles la plaque source d'anode 10 est découpée. Les segments 11 qui sont entourés par les pointillés produisent chacun un substrat d'anode. Les substrats de cathode 30, comme représentés sur la figure 2, sont disposes chacun de manière à être superposés sur les substrats d'anode individuels 11 tout en étant décalés de ceux-ci d'une maniere prtdeterminee, Un tel agencement de substrats de cathode 30 et des substrats d'anode 11 empêchent que les bornes de cathode 31 et les bornes de grille 32 disposées sur le substrat de cathode 30 ne soient superposées sur le substrat d'anode 11 sans être connectées aux b o r n e s de cathode 31 et aux bornes de grille 32 allant aux circuits externes. La boTte de dégazage 33 est disposée de manière à s'étendre à la fois sur le substrat d'anode 1 1 et le substrat de cathode 30. La figure 3 représente une vue en coupe suivant la ligne A-A' de la figure 2. Sur la figure 3, le numéro de référence 1 1 tel que décrit ci-dessus désigne le substrat d'anode, 12 désigne les anodes formées sur le substrat d'anode 1, 13 désigne les bornes d'anode, 30 le substrat de cathode, 33 des cathodes et 31 des bornes de cathode. 34 designe la boîte de dégazage décrite ci-dessus, 35 le trou d'évacuation décrit ci-dessus, 36 un élement degazeur et 37 le verre fritté. Aux étapes S3 et S4 décrites ci-dessus, le substrat de cathode 30 et la boîte de dégazage 34 sont positionnées et montées temporairement sur la plaque source d'anode 10 comme représente sur les figures 2 et 3. Subséquemment, en une étape S5, la plaque source d'anode 10 ayant les quatre substrats de cathode 30 et les quatre boîtes de dégazage 34, temporairement fixées en des positions prédéterminées sur elles et placées dans un four de scellage tel qu'un four électrique, permettant de relier, avec un effet de scellage, les substrats de cathode 30 et les boutes de dégazage 34 sur la plaque source d'anode 10. Plus particulierement le chauffage de la plaque source d'anode 10 dans le four de scellage, permet au verre fritté ayant un bas point de température de fusion d'être fondu si bien que la liaison par scellage réal isée entre la plaque source d'anode 10 et les substrats de cathode 30 et celle réalisée entre la plaque source d'anode 10 et la boîte de dégazage 34 peuvent être effectuées concurremment. Ensuite est executée une étape S6, dans laquelle la plaque source d'anode 10 est soumise à découpage. plus particulierement la plaque source d'anode 10 est découpée le long des traits pointillé dessinés sur la figure 2, de manière à réaliser les substrats d'anode 11 individuels décrits ci-dessus. Le substrat d'anode 11 et le substrat de cathode 30 tels que décrits ci-dessus en référence à la figure 2 sont superposés l'un sur l'autre tout en étant décalés l'un de l'autre. Ainsi, une partie de la plaque source d'anode 10, dans laquelle la ligne de découpage en traits pointillé est exposée comme on le voit, peut être découpée depuis un coté du substrat de cathode 30, tandis qu'une partie de la plaque source d'anode 10 dans laquelle la ligne de découpage en traits pointillé est positionnée au-dessous du substrat de cathode 30 et découpée depuis un côté de la plaque source d'anode 10. Ainsi, le mode de réalisation illustré est construit de manière que les substrats de cathode 30 et les boutes de dégazage 34 soient reliés de façon scellé à la plaque source d'anode 10, à l'étape S5 puisque le découpage de la plaque source d'anode 10 est effectué à l'étape S6. Cette construction empêche efficacement que de la poudre de verre et/ou des écailles produites, suite au découpage de la plaque source de verre, n'adhèrent sur les anodes ou n'entrent dans l'enveloppe pour permettre de cette manière d'obtenir un rendement de production d'enveloppe qui ne soit pas dégrader. Ainsi, l'étape S6 produit des enveloppes individuelles separées les unes des autres et, ensuite, à l'étape S7 est exécutée l'évacuation de chacun des enveloppes. Plus particulièrement, ltévacuation est effectuée par le trou d'évacuation 35 prévu sur la boîte de dégazage 34, si bien que l'air peut être évacué à l'extérieur depuis un espace défini entre le substrat d'anode 11 et le substrat de cathode 30 comme indiqué par une flèche sur la figure 3. Ensuite une étape S8 et effectuée dans laquelle le trou d'évacuation 35 de chacune des boutes de dégazage 34 est refermé de façon scellee, de manière que l'intérieur de l'enveloppe puisse être maintenue sous vide. Ensuite, on effectue une vaporisation de dégazage à l'étape S9. Ceci peut être exécuté en vaporisant l'élément dégazeur 37, tel que du baryum ou analogue, logé dans chacune des boîtes de dégazage 34 en utilisant un chauffage par induction, travaillant a haute fréquence. Ceci permet qu'un film ayant été déposé, en baryum métallique, absorbe tout gaz subsistant dans l'enveloppe pour, de cette manière, maintenir l'intérieur de l'enveloppe à un niveau de vide éleve. Ceci donne un dispositif d'affichage de type à emission de champ, logé dans l'enveloppe étanche aux gaz et au vide ainsi constituée. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, le découpage est effectué à l'étape S6 suivant le scellage fait à l'étape S5. En variante, le mode de réalisation peut être réalisé de maniere à ce que l'évacuation faite à l'étape 57 et le scellage du trou d'évacuation fait à l'étape 8 puissent être effectués de façon continue en suivant le scellage fait à l'étape S5. Dans ce cas, le découpage fait à l'étape S6 est effectué en suivant ltexecution continue des étapes 7 et suite. Ainsi, les étapes S5, S7 et S8 sont effectuées de façon continue au même stade et les étapes S6 et S9 sont ensuite exécutées dans 1' ordre. Une telle modification empêche de même que le découpage de la plaque source en verre n'affecte de façon nuisible de l'enveloppe. La description ci-dessus a été faite en liaison avec la fabrication dlun dispositif d'affichage à émission de champ pris à titre dexemple. Cependant, il est bien évident que la presente invention n'est pas limitée à ce cas. La présente invention est efficacement appliquée à une enveloppe étanche aux gaz et au vide destinee à tout autre dispositif. Ainsi qu'on peut le voir de ce qui précède dans la présente invention, la conformation multisubstrat destinée à former simultanément des substrats d'anode multiples est utilise. Ainsi, la présente invention, permet à l'enveloppe étanche aux gaz et au vide d'être fabriquée en grande quantité. Ainsi, la présente invention est construite de manière que le découpage de la plaque source d'anode est effectué à la suite de l'étape de scellage. Cette construction empêche efficacement que le découpage de la plaque sur cette anode ne nuise à la qualité de l'enveloppe menant à la possibilité de produire en grande quantité l'enveloppe et à améliorer le rendement de sa production. Bien qu'un mode de réalisation préféré de l'invention ait été decrit avec un certain degré de particularités en référence aux dessins, il est évident que des modifications et des variations soient possibles à la lumiere des enseignements ci-dessus. Il est par conséquent évident, que tout en restant dans le champ des revendications annexées, l'invention peut être mise en oeuvre autrement que de la manière décrite spécifiquement. REVENDICATIONS 1. - Un procédé de fabrication d'une enveloppe étanche aux gaz et au vide comprenant les étapes consistant à découper une plaque source de cathode (20) en une pluralité de substrats de cathode (30) individuels, séparés les uns des autres; effectuer un niontage en surface desdits substrats de cathode (30) sur une plaque source d'anode (10); relier de façon étanche lesdits substrats de cathode (30) et lesdits plaques source d'anode ensemble; découper ladite plaque source d'anode (10) en une pluralité de substrats d'anode séparés les uns des autres, afin de constituer de cette maniere de enveloppes individuelles séparées les unes des autres; évacuer de façon séparée et fermer de façon étanche lesdites enveloppes. 2. - Un procédé de fabrication d'une enveloppe étanche aux gaz et au vide comprenant les étapes consistant à découper une plaque source de cathode (20) en une pluralité de substrats de cathode (30) individuels, séparés les uns des autres; effectuer un montage en surface desdits substrats de cathode (30) sur une plaque source d'anode (10); effectuer une liaison étanche entre lesdits substrats d'anode et ladite plaque source d'anode (10) pour constituer une pluralité d'enveloppes dans un bloc, évacuer lesdites enveloppes et procéder au scellage étanche desdites enveloppes; et découper ladite plaque source d'anode (10) afin de séparer les unes des autres lesdites enveloppes. 3. - Une enveloppe étanche aux gaz et au vide fabriquée selon le procédé défini à la revendication 1 ou 2.