(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部対向面（18,25;118,125）を有する第一及び第二基板（12,16;112,116）を合体させ且つ電気的に接続する方法であって、該方法は、
第一及び第二基板（12,16;112,116）の内部対向面（18,25;118,125）の少なくとも一つから、横方向に突き出る導体の尾部（80）を提供する過程であって、該突き出る導体の尾部（80）を提供する過程は、
ワイヤーボンダーの切断長を、切断されたボンドワイヤー（80）の突き出た尾部をワイヤーウェッジボンド接続部の終端部に残す状態に調節する過程と、
ワイヤーボンダーからのボンドワイヤーで第一及び第二基板の少なくとも一つのボンド領域にワイヤーウェッジボンドを作成する過程と、
ワイヤーボンダーの調節された切断長が前記ワイヤーウェッジボンド及び前記ボンド領域から突き出る切断されたボンドワイヤーの尾部（80）となるように、前記ワイヤーウェッジボンドに隣接するボンドワイヤーを切断する過程と、を含む、突き出る導体の尾部（80）を提供する過程と、
突き出る導体の尾部（80）を第一及び第二基板（12,16;112,116）の間に介在させて、各々の内部対向面（18,25;118,125）がそれぞれ対向するように第一及び第二基板（12,16;112,116）を位置決めする過程と、
第一及び第二基板（12,16;112,116）の間を導電的に接続するために、突き出る導体の尾部（80）が変形するように、第一及び第二基板（12,16;112,116）を互いに押圧する過程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記方法は、少なくとも一対の対向する第一及び第二の電気的に導電性のボンディング領域（66,72）が提供される前記内部対向面（18,25;118,125）を有する第一及び第二基板（12,16;112,116）を合体させ且つ電気的に接続するのに適合し、該方法は、
対向する第一及び第二のボンディング領域（66,72）の少なくとも一つから前記突き出る導体の尾部（80）を提供する過程と、
第一及び第二のボンディング領域（66,72）の間に介在する突き出る導体の尾部（80）が基板（12,16;112,116）が互いに押圧されるときに第一及び第二ボンディング領域（66,72）の間で変形するように、第一及び第二基板（12,16;112,116）を互いに押圧する過程の前に、第一及び第二基板（12,16;112,116）の第一及び第二ボンディング領域（66,72）を位置決めする過程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の方法であって、さらに、
前記ウェッジボンド作成過程及びウェッジボンドに隣接するボンドワイヤー切断過程を連続的に繰り返す過程を含み、
前記連続的な繰り返しは、第一及び第二基板（12,16;112,116）を互いに押圧する過程の前に実行され、
前記連続的な繰り返しの各々は、間隔を置いて配置された個々の導体間をワイヤーボンダーからのワイヤー（68）により互いに接続する過程が間に介在して行われることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の方法であって、さらに、前記ワイヤーボンダーにおいて、アルミニウム合金ワイヤーを用いる過程を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の方法において、前記切断長は約２ミクロンの長さに調節されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の方法において、前記第一及び第二基板（12,16;112,116）の少なくとも一つは半導体ダイであることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載の方法において、前記第一基板（12,112）は半導体ダイであることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の方法において、前記第二基板（16,116）は半導体ダイであることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８の何れかに記載の方法であって、さらに、前記第一及び第二基板（12,16;112,116）の間を接合するための押圧過程の間に、加熱する過程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れかに記載の方法であって、さらに、前記第一及び第二基板（12,16;112,116）の間を接合するための押圧過程の間に、振動を与える過程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の方法において、前記第一及び第二基板（12,16;112,116）のボンディング領域の間には、如何なる接着接続も無いことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、対をなす平面基板を互いに電気的に接続する方法に関する。
背景技術
本発明の好ましい実施例は、以下、電界放出平面パネル型ディスプレーを例に説明する基板の合体及び接続方法を含むものである。そのような平面パネル型ディスプレーは、発明の名称「内部板平面パネル電界放出型ディスプレー装置」及び発明の名称「多層電気接続構造及びそれを製造する方法」として同時に出願した二つの出願中に記載されており、これら両出願は、マイクロンディスプレーテクノロジーインク．に譲渡されている。ここに説明され且つ特許請求された方法は、平面パネル型ディスプレーに用いたとき特に有用である。本発明の方法は、また、第１の基板の面を下側に向けて、その第１の基板の接続パッドと下側に置かれる第２の基板のパッドとの間を電気的に接続するような他の回路においても有用であることが分かるであろう。
この形式による接続方法は、フリップチップ技術あるいはボンディング技術として一般的に行われる。フリップチップ技術は、隣接する平面基板の対向する導体間に導電性ボンドを形成するものである。これらのボンドは、一般的には、小さな導電性“バンプ”で形成され、このバンプはしばしば加熱状態のもと、対向する導体間で圧縮される。そのようなバンプは、過去、特別な器具を用いて形成されていた。もっと最近では、バンプは、接続しようとする面の一方側上に単一の接続ワイヤーボールあるいは“ボールボンド”を置くことによる従来からあるワイヤーボンディング装置によって形成されている。このボールは、次に導体間で圧縮され、導体間に導電性接続部を形成する。
フリップチップ技術は、多くの適用場所において有用である反面、この技術はバンプ材料の選択性の狭さから制限を受けるものである。例えば、アルミニウムボンディングワイヤーでボールボンドを形成することは困難である。これとは対照的に、以下説明し且つ特許を請求する本発明の方法は、フリップチップボンドを形成するための材料として広い選択性を許容するものである。
【図面の簡単な説明】
図１は、電界放射型平面パネルディスプレーの断面図である。
図２は、図１に示す平面パネルディスプレーの、背面板及び背面位置決めスペーサを有する構成部品の端面図である。
図３は、図１に示す平面パネルディスプレーの、表面板及び取り付けられたシリコン陰極板を有する構成部品の端面図である。
図４は、図２に示す背面板の縮小底面図である。
図５は、本発明による、表面板とシリコン陰極板を有する構成部品の簡略化された分解斜視図である。
図６は、図５に示す構成部品の一部断面図であり、表面板の接続リッジとこれに関連する接続回路を示す。表面板と陰極板は組み合わされた状態で示されている。
図７は、図５に示す陰極板の一部正面図である。
図８は、図５の線８−８による、図５に示す陰極板と表面板の断面図である。
図９は、図６に類似した拡大断面図であり、表面板と陰極板の間を電気的に接続する方法を示すものである。表面板と陰極板は組み合わされる前の状態で示されている。
図10は、図９に示すものの拡大断面図であり、図９のものとは、表面板と陰極板が組み合わされた後である点で異なる。
図11は、表面板とシリコン陰極板を含む他の実施例の構成部品の簡略化された分解斜視図である。
図12は、図11に示される構成部品に関連して用いられる背面板の正面図である。
図13は、図11の構成部品に対して本発明によって組み合わされた図12の背面板の断面図である。
本発明の好適実施例及び発明の詳細な説明
図１−４は、平面パネル電界放出ディスプレー10の各構成部品を示す。図面は同一尺度で描かれたものでなく、本願発明の新規な特徴及び構成部品が明確となるように簡略化して描かれている。
一般的に平面パネルディスプレー10は、透明な表面板12、背面板14、表面板12と背面板14の間に位置した陰極板16を備える。表面板12は、強固で平らな誘電体基板とするためにガラスで形成され、該表面板に対してもう一方の基板である陰極板16が後述するように取り付けられる。表面板12は、電子の衝突に応じて発光する内部対向裏面18を有する。背面板14も同様に、強固且つ平面形状となるようにガラスで形成される。
背面板14は、周辺スペーサ22（図１参照）によって透明表面板12の後方に離れて設けられる。周辺スペーサ22は、背面板14と表面板12の全周囲にわたって表面板12と背面板14との間に延在する。周辺スペーサ22はまた封止部材としても機能する。表面板12、背面板14及び周辺スペーサ22は、内部に陰極板16を有する封止空間24を画定する。
陰極板16は、表面板裏面18から所定間隔離れて透明表面板12に搭載されれる。より具体的には、陰極板16は、表面板12の裏面18に対向する前面放出面25を有する。表面板の裏面18と陰極板の前面放出面25との好ましい間隔は、一本以上の前面位置決め用スペーサ26によって決定され且つ維持される。前面位置決め用スペーサ26は表面板12の裏面18の上に設けられる。前面位置決め用スペーサ26は前面板12と陰極板16の間に設けられ、前面放出面25を表面板の裏面18から後方に向けて間隔を設ける働きをする。陰極板16は、前面位置決め用スペーサ26の後方にこれに当接して設けられる。
陰極板16は、シリコン基板で形成された半導体ダイを有する。放出マトリックスが陰極板16の前面25に形成され、該放出マトリックスは表面板の裏面18に対向する。放出マトリックスは、シリコン基板の前面放出面25上に設けられた複数個の電界放出装置を有する。各電界放出装置は、ゲート構造によって包囲された小さい放出先端電極、あるいは陰極28である。陰極板16のゲート構造は、図１及び図３に参照符号30で示されている。ゲート構造30は、外部から供給される制御信号に応じて、電極28からの電子の放出を制御する。放出先端電極28及びゲート構造は、従来技術として良く知られている薄膜処理によって陰極板16上に形成される。陰極板16は、電極板あるいは放出板として明細書内で表現されることもある。
陰極板16の放出マトリックス内の電界放出装置は、表面板の裏面18に向けられている。裏面18は、好ましくは、発光物質であるリンコーティング又はスクリーン32によって被覆された陰極発光領域と、これの上を更に被覆するアルミニウムコーティング層34を含む。表面板の裏面18上に設けられるリンスクリーンは好ましくはアルマイト化されることが好ましい。他の方法としては、リンス被覆を行う前に、表面板の裏面18に透明な導電性皮膜を施すこともできる。
表面板の裏面18の陰極発光領域は、陰極板16の放出マトリックス内に含まれる電界放出装置の作動領域に一致して設けられる。放出先端部28からは、該先端部28とリンスクリーン32との間の高い差電圧により、電界放出装置の公知の動作特性に従って、表面板の裏面18に向けて図面において下側方向に電子が放出される。
背面板14は、周辺スペーサ22によって、陰極板16の後方に所定間隔離して設けられる。一つ以上の後方位置決めスペーサ27が背面板14と陰極板16との間に介在される。後方位置決めスペーサ27は前面位置決め用スペーサ26と共に、陰極板16を背面板14と透明表面板12との間の正確な位置に位置決めする。背面板14と陰極板16との間の空間及び表面板12と陰極板16との間の空間はそれぞれ封止され、陰極板16の背後には後方真空空間36が、また陰極板16の前方には前方真空空間37が形成される。
平面パネルディスプレー10は、後方真空空間内に、好ましくは背面板14の前方面上にゲッター38を有する。ゲッター38は、従来から知られているゲッター材料を用いて線状または板状に形成される。ゲッター38を形成するために用いられる材料は、電気泳動，スクリーン印刷，静電蒸着等を含む任意の手法を用いて適用することができる。もし必要であれば、ゲッター38は陰極板16の背面上に、又は後方真空空間内に位置する他の場所に設けることもできる。ゲッター38に接続される導体リード40は、図１に示されるように、封止されて表面板12の背面に導かれ、さらに周辺スペーサ22の下側から導出される。こうすることにより、また、封止形成される高価なシリコン真正領域の使用を減らすことができ、一つの半導体ウェーファから作れる陰極板の歩留りを高めることができる。
一般的に、パッケージ型ディスプレーを製造する工程には、第１及び第２の平面基板、即ち表面板12及び陰極板16からなる構成部品を合体させ且つ電気的に接続する工程が含まれる。最初に、表面板12が、その裏面上に前面位置決め用スペーサ26を設けることにより用意される。スペーサ26は、好ましくは、従来の厚膜多層技術及び半溶けガラス等の絶縁材料を用いて、表面板12の裏面18上にステンシルあるいはスクリーン印刷される。本明細書で用語“厚膜技術”とは、５ミクロンより大きい厚さを有する層を形成するスクリーン印刷あるいは焼成処理のことを指すものである。
ここで用いられる半溶けガラスは、好ましくは、柔らかくなる温度でガラス基板に付着し更に高い温度では再び溶解する不透明半溶けガラスである。半溶けガラスは、半溶けガラスと溶剤（例えばパインオイル）とを混合することにより得られるペースト状態で、ステンシル（図示せず）の開口を介してガラス基板に付着される。半溶けガラスを含むペーストを表面板裏面18に付着させた後、表面板12は焼成温度まで加熱され、これにより、ステンシルあるいは他の選択された手段によって決められる所望の形状及び厚さを有する固いガラススペーサが形成される。スペーサ26の厚さは、表面板12と陰極板16との間に適当なスペースを形成するるとともに、表面板12に対して陰極板16が平行な関係を維持する値に選ばれる。
リンスクリーン32に接続された導体リード42は、表面板の裏面18に接着される。さらに、複数の導体トレースあるいはターミナルコネクタ44が裏面18及び前面スペーサ26上に設けられ、陰極板16の各対応する導体と接続されている。導体リード44と陰極板との間の接続に関する詳細およびその好ましい変更例については後述することとする。しかしながら、導体リード44は、図１及び図３に示すように、前面スペーサ26及び傾斜スペーサ46の焼成後であって且つ陰極板16を前面スペーサ26に接着する前に、傾斜スペーサ46上に形成することができる。導体リード42及び44は、スクリーン印刷，厚膜応用技術，パターン蒸着技術等を含む多くの適当な技術によって形成することができる。
表面板の裏面18にリンコーティング32を施した後、陰極板16を適当な接着剤を用いて前面スペーサ26に接合あるいは接着する。導体リード44の前方スペーサ26上まで延びた部分は、陰極板16の能動面上の相補形状を有するパッドと接触し、電子放出回路への有効的な電気導通路を形成する。図１乃至図４に示す実施例では、陰極板16は表面板12に対して、これら両部品を前方スペーサ26を形成する半溶けガラスが接合温度となるまで加熱しながら両部品を互いに押圧することにより接合される。
次に、背面板14が、前面スペーサ26を形成する場合と類似した又は全く同一の方法で、裏面18上に後方位置決めスペーサ27を形成することにより用意される。なお、図面上では、スペーサ26とスペーサ27は全く同一の構造を有するように描かれているが、実際には全く同一の構成である必要はない。スペーサ26とスペーサ27はそれぞれ異なる大きさであってよく、またそれぞれの背面板14及び表面板12に対する相対的な配置位置も異なるものであって構わない。これらは、ディスプレーの構造的要件及び物理的配置の違い等によって決められればよい。ゲッター38及び導体リード40は、スペーサ27を形成した後、上述したように形成される。他の方法として、非蒸着ゲッターを用いることもでき、その場合、導体リードは必要としない。この種のゲッターの活性化は封止過程で使用される高温時に行われる。
後方位置決めスペーサ27及びゲッターを設けた後、周辺スペーサ22が、抽出法により、あるいは、背面板14の前方面の周辺スペーサを設けようとする部分あたりに硬めの半溶けガラスペーストを付けることにより形成される。周辺スペーサ22を形成するために用いられる半溶けガラスは、透明または不透明のガラスの何れであってもよい。ここで用いられる半溶けガラスに要求される物理的必須の特性は、スペーサ26及び27を形成するために使用される半溶けガラスが軟化する温度よりも低い温度の焼成温度で半溶けガラスがガラス化することである。スペーサ形成のために選択された半溶けガラスの熱膨張係数は、背面板14及び表面板12間のガラスの熱膨張係数に実質的に合致したものである必要がある。
次に、用意された背面板14は陰極板16の背後位置に移動される。ここで、接合のための圧力が、相互に近づく方向に背面板14及び表面板12に、そしてその間に介在する陰極板16に加えられる。圧力が加えられている間、全体は、周辺スペーサ22を形成するために使用された半溶けガラスの焼成温度まで加熱される。この工程は、通常、ディスプレーのための意図した内部真空圧に維持された真空室の中で行われるが、ディスプレー内の真空圧の設定は、封止可能な管を介して、あるいは後で焼結することができる他の開口を介して後で行ってもよい。
ゲッター28の性質によっては、ゲッター38は、周辺スペーサ22を焼成するために必要とされる加熱によって活性化されてもよい。または、組み立てが完了した後、導体リード40を介して電流を流すことによって、又は高周波エネルギーを加えることによって発生する熱によって活性化されてもよい。
スペーサ22内の半溶けガラスの焼結は、それより以前に形成された前面スペーサ26の各端部の接合状態に影響を与えない。なぜならば、スペーサ26はその溶解温度まで加熱されないからである。したがって、ガラスによる周辺スペーサ22が形成される間も、表面板12と陰極板16との間に要求される厳密な間隔は維持されるのである。
後方位置決めスペーサ27と陰極板16の後面との間には接着剤は不要である。なぜならば、スペーサ27を設ける目的が、背面板14と陰極板16とを単に所定間隔離れた平行関係に保つためであり、その間隔はディスプレーの動作そのものには影響を与えないからである。
図５乃至図８は、陰極板と表面板との間の機械的及び電気的接続のための、そして表面板から陰極板を離して設けるための技術の好ましい実施例をより詳細に示すものである。図５には、二つの部品が接続される前の状態の、透明表面板12上に位置させた陰極板16が示されている。表面板12には、リンスクリーン32と、導体リード42と、前述した通り、複数の前面位置決め用スペーサ26が設けられている。これに加えて、表面板12には更に、膨らんで設けられたコネクタリッジ60及び表面板の裏面18上に横設された複数個の表面板ターミナル導体62が設けられている。
コネクタリッジ60は、表面板の裏面18に沿って設けられた横長プラットフォームであって、不透明な半溶けガラス等の絶縁材料を用いて、従来技術として知られている厚膜ステンシル又はスクリーン印刷技術により形成される。コネクタリッジ60は、前面位置決め用スペーサ26の形成と同時に形成されるのが好ましい。しかしながら、位置決め用スペーサ26の厚さの方がコネクタリッジ60の厚さより厚い。より具体的には、コネクタリッジ60の厚みは、位置決め用スペーサ26の厚さより約１ミリ薄く形成される。具体的な例として、位置決め用スペーサ26はその厚みが約８ミリ、コネクタリッジ60はその厚みが約７ミリとなるよう形成すればよい。
表面板ターミナル導体62は、コネクタリッジ60上まで延在する部分を有する導体金属トレースである。ターミナル導体62はベース部分64と接続部分66（図６参照）とを有する。ターミナル導体62のベース部分64は表面板の裏面18上に直接設けられ、また接続部分66はコネクタリッジ60の上に横たわるように設けられる。接続部分66は、表面板の裏面18上に接続パッドを形成する。ターミナル導体62は、従来から知られている厚膜多層技術を用いたスクリーン印刷によって形成される。ベース部分64と接続部分66との間にはギャップがあり、このギャップは、コネクタリッジ60を設けることにより現れる急激な立ち上がり部分の上にスクリーン印刷を行うことの困難性からしかたなくできるものである。しかしながら、各導体線条のベース部分64と接続部分66との間は、複数個のワイヤーボンド接続68により相互に電気的に接続される。各ワイヤーボンド接続68の長さは、それがベース部分64からその対応する接続部分66まで届く長さである。各ワイヤーボンド接続68は、その端部が、ボールボンド又はウェッジボンドによって接続留めされる。ワイヤーボンド接続を形成するためには、従来から知られているワイヤーボンド装置が用いられる。
この種の接続方法は、多層回路における異なるレベル（段差）間を接続するための、例えば“貫通”技術等の従来技術に比較して、著しく優れた技術である。特に、上述したような使用環境、すなわち下向きの基板を、その下に置かれた起伏した導体を有する基板上に搭載する場合に有利である。起伏した導体は、次に、さらに下位位置に設けられた導体に接続されなければならない。
表面板12と陰極板16はそれぞれ、形状が一致するパターンのボンドパッドを備えた内側対向面を有する。より具体的には、陰極板16は、その前面放出面25上の外周縁近傍に、複数個のダイボンドパッド72を有する。表面板12のボンドパッドパターンは、表面板の裏面18上に、表面板ターミナル導体62の接続部分66によって形成される。
陰極板16は、その前面放出面25上に、複数個の放出あるいは電極導体70を有する。これらの導体は、陰極板16の各エミッターあるいは電極に電気的に接続される。多くの場合、導体とエミッター間の電気的接続は、陰極板16上で、複合化回路（図示せず）によって行われる。各エミッター導体70は、ダイボンドパッド72の一つで終端する。
陰極板16はコネクタリッジ60の上に配置され、これにより、陰極板16とターミナル導体62の接続部分66との間の電気的接続がなされる。複数個の導体金属ボンドが変形可能な金属バンプ74で形成され、これら金属バンプは表面板の裏面18と陰極板16との間に介在する。金属バンプは、表面板12と陰極板16との間の各電気的接続をなすものである。金属バンプ74は、ターミナル導体の接続部66と陰極板のボンドパッド72との間に、従来からあるバンプ技術に従って形成される。陰極板16は表面板12に対して金属バンプ74を押しつぶすように圧力が加えられ、これにより導体接続が達成される。また、金属バンプ74は、このように使用されることにより、物理的結合を達成することにもなる。半導体産業の中で他の適用例でも使用されるこの処理は、フリップチップ技術と言われている。上で説明した導電的且つ物理的接続は、したがって、導電的フリップチップ接続と言うこともできる。接続を達成するために、圧力を加えることに関連して、しばしば熱を加えることが行われる。フリップチップ技術はまた精密位置合わせ装置を使うものであり、この装置の使用は、陰極板16を表面板12に対して加圧する前に、ボンドパッド72をターミナル導体62に位置合わせするのに、また、陰極板16上の放出先端部を表面板12の適切なリンピクセルに位置合わせするのに好都合である。従来のフリップチップ技術に従って行われるこの処理が効率よく行われるために、二つ以上の位置合わせ用ドットが、陰極板16及び表面板12のそれぞれに印刷してある。
本発明はこのように、上述したような構成とするための、多くの特徴ある方法的工程を含むものである。そのような工程としては、表面板の裏面18から所定の距離離して陰極板16を発光表面板に装着する工程と、その後、背面板14を陰極板16の背後に表面板12に取り付ける工程が含まれる。さらに他の工程としては、背面板14と表面板12との間に内部領域を設けるために、背面板14を表面板12から後方に間隔を設ける工程がある。内部空間には陰極板が含まれ、陰極板16の背面に後方真空空間を形成する。本発明が有する工程には、更に、後方真空空間内にゲッターを設ける工程があり、そして最後に、背面板と発光表面板との間の内部空間を真空にする工程がある。
陰極板16を表面板に装着する工程は、上述した通り、フリップチップ技術又は金属バンプ技術によって行われる。好ましい工程としては、表面板の裏面18上に前方位置決め用スペーサ26を設け、同時に、表面板の裏面18上に一つ以上のコネクタリッジ60を設けることである。更に他の工程には、複数個の導電性の線条、ここでは、表面板の裏面18上に横設され更にコネクタリッジまで延びる、表面板のターミナル導体62をスクリーン印刷する工程がある。ターミナル導体はベース部分64と接続部分66とを有し、これらは、各導体線条のベース部分をそれに対応する接続部分にワイヤーボンディングすることによって電気的に接続される。
ターミナル導体62と放出（エミッター）導体70との間の導電性接続は、陰極板16を表面板12に対して押圧する以前に、接続部分66と陰極板のボンドパッド72との間に金属バンプ74を設けることによって達成される。金属バンプ74は接続部分66またはボンドパッド72の何れの側に設けられてもよい。金属バンプは、陰極板16を表面板12に対して押圧する結果として、陰極板のボンドパッドとターミナル導体との間に導電性の接続を形成することになる。
導電性の金属接続により、ターミナル導体と陰極板との間の電気接続が達成されると共に、陰極板を表面板に装着するための、表面板と陰極板との間の物理的な接合あるいは結合が達成される。これにより、組立て作業の間、スペーサをその溶解温度まで加熱する必要がなくなる。導電性の接続により、表面板12と陰極板16の間の機械的及び電気的接続の双方が達成されるのである。
表面板のターミナル導体62は、裏面18上を外方に向かい、図１乃至図４を参照して既に説明した周辺スペーサ22の下を通り、更にこれを越えて最終的には外部コネクタパッド（図５参照）まで延びている。この外部コネクタパッドは、平面パネルディスプレーの真空内部空間の外部からアクセス可能なものである。外部コネクタパッドが陰極板の放出導体（エミッター）に電気的に接続されているので、外部コネクタパッドは、陰極板と外部駆動回路との間を電気的に接続する好適なポイントとして機能することになる。
図９及び図10は、表面板と陰極板との間のフリップチップ接続又は結合を達成するために使用される、代替的な且つ好適な実施方法を示すものである。この代替的実施方法では、ワイヤーボンド接続68を形成するために使用される、従来のワイヤーボンダーあるいはワイヤーボンディング機械が使用される。一般的に、この方法は、ウェッジボンドを用いて、ボンドワイヤーのスタブを、ターミナル導体62の接続部分66又は陰極板16のボンドパッド72の何れかに接続する工程を含むものである。ボンドワイヤースタブはボンドワイヤーから成る突き出た尾部を有し、この尾部は、ターミナル導体62とボンドパッド72との間に介在し、その間に導電性フリップチップ接続を形成するべく両者に接合される。
より具体的には、この代替実施例の方法は、ワイヤーボンダーの切断長を、切断されたボンドワイヤーの突き出た尾部がワイヤーボンド接続の終端する位置に残るような長さに調節する工程を含むものである。突き出た尾部の長さは、好ましくは約２ミクロンである。次の工程としては、各ターミナル導体62の接続部分あるいはボンドパッド66に、ワイヤーボンダーからのボンドワイヤーを用いてウェッジボンドを形成する工程である。そのようなボンドは、これとは反対に、陰極板のボンドパッド72に設けることもできる。更に好ましい工程としては、ウェッジボンドに隣接するボンドワイヤーを切断することにより、ワイヤーボンド接続を短くする工程がある。ワイヤーボンダーの調節された切断長により、各ウェッジボンド及び各ボンドパッドから突き出た、切断されたワイヤーボンドから成る尾部即ちスタブ80が結果として生じることになる。
好ましい実施例の工程は、さらに、表面板12及び陰極板16がその内側対向面同士、即ち対応する表面板の裏面18と表側エミッター面25とが互いに対向するように、表面板12と陰極板16とを位置付ける工程を含むものである。工程は更に次に、表面板12のボンドパッドパターンと陰極板16とが互いに一致するよう位置を揃える工程を有する。具体的には、陰極板のボンドパッドがターミナル導体の接続部分66に揃えられる。この位置揃えの作業の後、ボンドワイヤーの尾部80は、陰極板のボンドパッド72とターミナル導体62の接続部分即ちボンドパッド66の丁度真ん中に位置される。二枚の基板、即ち陰極板16と表面板12は次に、互いに押圧されることにより一体物化される。その結果、ボンドワイヤーの尾部80は、陰極板16と表面板12の接続領域とボンドパッドとの間で変形し、それにより両者間が電気的に接続されることになる。
ウェッジボンドを形成し、このウェッジボンドに隣接するボンドワイヤーを切断する上記工程は、陰極板16を表面板12に押圧する前に、連続的に繰り返して行われ、これにより、陰極板16のボンドパッドのそれぞれと表面板12との間にフリップチップ接続が形成されることになる。
ボンディングワイヤースタブ80は、ペンシルバニア州ウィローグロブ所在のクリックアンドソッファ社製造の形式番号1470ワイヤーボンディング装置を用いて上記した通りに形成することが可能である。アルミニウム線が用いられることが好ましい。そのような線は、直径は約0.00125インチ（約0.032mm）で、約１％のシリコンを含有するものであることが好ましい。アルミニウム又は他の種類のボンディングワイヤーを用いることは、対向する導体間に導電性の接続を形成する従来の方法より遙かに有利である。そのような従来方法では、一般的に金を使用することが要求されていた。
上に説明した切断されたウェッジボンド接続を形成することで、ワイヤーボンディング装置のボンディングウェッジ内でボンディングワイヤーの圧縮と変形が起きることが分かった。これは通常起こり得ることであるが、繰り返して行われる短縮片による接続作業の間にボンダーウェッジをクリアするには、変形は許されないことである。短縮片による接続作業は、最終的にはウェッジボンダー内で付着したり絡まったりするまで、変形を一層悪く且つ複雑にしてしまう。本発明の実施例では、この欠点が、連続して且つ繰り返して行われるウェッジボンドを形成する工程とウェッジボンドに隣接するボンドワイヤーを切断する工程に、ワイヤーボンダーからのワイヤーを用いて間隔が開いた各導体間を接続する工程を介在させることにより、解消されている。換言すれば、通常の点と点との間のワイヤーボンド接続が、短縮された片による各接続の後に完了することである。上述した本発明の好ましい実施例では、ワイヤーボンダーは、各ボンドスタブあるいは尾部80の形成と、各ワイヤーボンド接続68とを交互に行うようにプログラムされている。
図11乃至図13は、他の平面パネル型電界放出ディスプレーの構成部品を示す。平面パネル型ディスプレーは一般的に、透明な表面板112と、背面板114（図13参照）、及び表面板112と背面板114との間に位置する陰極板116とを有する。これらの部品は、特に説明しない限り、これまでに説明したものと同一である。背面板114は、固い平面状のガラスで形成される。陰極板116は、シリコン基板で形成される。陰極板は、前面125上に形成されたエミッターマトリックス（図示せず）を有する。
表面板112は、固い平面状のガラスで形成され、裏面118を有する。背面板118は、リンが塗布された陰極板発光領域119を有する。リン塗布層の下は、酸化インジウム，酸化すず等の透明材料からなる導電層117である。（図11には、層117と119のみが示されている）。この導電層は陰極発光領域を越えて延在してもよいが、その後に形成される導体までは届かないようにパターンニングされなければならない。
表面板112は、裏面118上に一組の起伏したコネクタリッジ120,121を形成することにより陰極板116と形状が合うように用意される。各コネクタリッジは、絶縁材料を用いて従来の厚膜ステンシル又はスクリーン印刷技術によって形成される起伏したプラットフォームである。コネクタリッジは、最初に形成された後、その頂点が相対的に平らな面となるように研磨処理されることが好ましい。
実施例では、コネクタリッジ120及び121は、研磨後の高さが１インチの約千分の十であることが好ましい。これらは、焼成後、相対的に高い溶解又は軟化温度を有する不透明な半溶けガラスで形成されるので、その後の処理によって影響されないものである。コネクタリッジ120及び121は、他の方法として、成型あるいは抽出により表面板112と一体的に形成することもできる。
外形線条122及び124が、陰極板116の外周の実際の位置に一致するように、導電層117の上に形成される。これらの線条は、コネクタリッジ120及び121を形成する材料と同一のものをステンシル及び焼成処理することによって形成される。しかしながら、その高さは、コネクタリッジ120及び121よりかなり低いものである。具体的には、外形線条122及び124の高さは、１インチの約千分の一であり、その幅は約0.020インチ又はこれより広い幅である。この線条を設ける目的は、陰極板116のシャープな周辺部から導電層117に向けての電子放出を減少又は無くすためである。
複数個の表面板ターミナル導体126が、表面板の裏面118上に形成される。ターミナル導体126は既に図６を参照して説明したように形成される。表面板ターミナル導体126は、コネクタリッジ120と121の少なくとも何れか一方の上まで延びる部分を有する。図示実施例では、表面板ターミナル導体126は、コネクタリッジ120上まで延びた接続部分128を有する。
ターミナル導体126とは異なり、表面板112は、コネクタリッジ121の頂上に設けられた接続部分129を有する。これらの接続部分129は、陰極板116を表面板112に単に物理的に接続するためだけに設けられたものであり、必ずしも電気的に接続することを目的と設けられたものではない。接続部分129の大きさ及び間隔は、ターミナル導体126のそれと一致したものとなっている。
陰極板116は、図７に示すように、導体126の接続部分128に対応するボンドパッドを有している。これらボンドパッドは、陰極板116上のエミッター及びその関連回路に接続される。陰極板116はまた、接続部分129に対応する同一数のボンドパッドを有するが、このボンドパッドは、先に説明した通り、単に物理的な接続を目的としたものであり、電気的接続を何ら目的としたものではない。
陰極板116は表面板112に、陰極板116のボンドパッドと接続部分128及び129との間でフリップチップ接続により接続される。このフリップチップ接続は、図９及び図10に示し既に説明したように行われる。
本実施例における陰極板116の表面板112への接合は、別途形成される前方位置決め用スペーサが全く用いられていない点で図５乃至図９の実施例と異なる。コネクタリッジ120及び121により十分位置決め用のスペーサとして機能し、これ以外の更に他の前方スペーサを必要としないことが判明した。コネクタリッジ自身によって、表面板と陰極板との間に必要とする適当な間隔が形成できる。このことは、ある意味において、陰極板に対してその表面及び裏面間に如何なる異なる圧力が加わることがない、表面板、陰極板及び背面板の特徴ある配置のためであると言える。
背面板114は、その表面115上に後方周辺位置決め用スペーサ130を形成することにより用意される（図12参照）。スペーサ130の配置される場所及び大きさは、背面板114の周辺縁であって、陰極板116を完全に包囲できる大きさである。後方位置決め用スペーサ130は、背面板114の表面115に四つの薄いガラスストライプ132を四角形に接合することにより形成される。ガラスストライプ132の好ましい断面寸法は、約0.040×0.1インチである。ガラスストライプ132は、高温焼成半溶けガラス、好ましくはコネクタリッジ120及び121を形成する材料と同じ材料を用いて、表面115に接合される。この半溶けガラスはまた、ストライプが衝合する部分の如何なる隙間を充填するためにも使用される。
周辺部の封止は、ガラスストライプ132共に、ガラスストライプに付着する透明又は半透明のガラス封止用半溶けガラス（図示せず）を付けることにより行われる。この半溶けガラスの軟化温度は、コネクタリッジ120及び121を形成するために使用される半溶けガラスのガラス質になる温度より高いものであってはならない。半溶けガラスは通常、ペースト状態で対象物に付けられる。そのようなペーストからなる球体又は固まりが、ガラスストライプ132によって囲まれた領域内で表面115の中央部分に付けられる。背面板114は次に封止半溶けガラス及び半溶けガラスの球体134を固体化するための処理が行われる。こうすることにより、半溶けガラスは下地のガラスに付着し固体化するが、半溶けガラスを溶解させることはない。
次に、蒸発性のゲッター材料140が、半溶けガラス球体134の周囲部に加えられ配置される。図示の実施例では、ゲッター材料140は、半溶けガラス球体134を包囲する平らなリング形状をしている。
背面板114と、表面板112及び陰極板116を有する部品とは、次に、互いに結合される。この結合作業は、ディスプレーに対して必要とする内部真空圧としたの真空チャンバーの中で実施される。背面板114の封止半溶けガラス材料は表面板の裏面118に対して押圧され、そして、部品は、封止半溶けガラス及び半溶けガラス球体134が先ず最初に軟化し、そして次にガラス化するように加熱される。陰極板116の背面のゲッターは熱が加えられるこの処理が行われている間に活性化される。この処理により、図13に示す、陰極板116がガラスストライプ132と表面板112と背面板114とによって囲まれた真空室内に配置された構造が得られる。ガラス球体134は、陰極板116の背面スペーサ又は支持体として機能する。背面板，背面板及び周辺の封止部により、陰極板をその中に含む真空室を画定することになる。
【図６】
0003619254.tif 000002
【図１】
0003619254.tif 000003
【図２】
0003619254.tif 000004
【図３】
0003619254.tif 000005
【図４】
0003619254.tif 000006
【図５】
0003619254.tif 000007
【図７】
0003619254.tif 000008
【図８】
0003619254.tif 000009
【図９】
0003619254.tif 000010
【図１０】
0003619254.tif 000011
【図１１】
0003619254.tif 000012
【図１２】
0003619254.tif 000013
【図１３】
0003619254.tif 000014