CH629420A5

CH629420A5 - Procede de fabrication d'une enveloppe comprenant au moins une paroi vitreuse et enveloppe obtenue suivant ce procede.

Info

Publication number: CH629420A5
Application number: CH1088978A
Authority: CH
Inventors: Francois Hubert; Michel Laurent; Lucien Leger
Original assignee: Bfg Glassgroup
Priority date: 1977-10-25
Filing date: 1978-10-20
Publication date: 1982-04-30
Also published as: IT7869335A0; US4204721A; NL7810662A; JPS5481324A; DE2845189A1; IT1160700B; FR2407181A1; BR7807029A; BE871151A

Description

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une enveloppe comprenant au moins une paroi vitreuse, par assemblage de composants constituant l'enveloppe, dont l'un au moins est une paroi vitreuse, et en utilisant un agent de liaison pour former au moins un joint périphérique continu entre les composants et, en même temps, pour fermer hermétiquement l'enveloppe de manière qu'elle puisse conserver des conditions gazeuses non atmosphériques, la fermeture étant effectuée alors que l'enveloppe se trouve dans une chambre obturable hermétiquement et après avoir provoqué le retrait de l'air de l'enveloppe dans ladite chambre.

La fabrication d'enveloppes de ce genre constitue une étape importante dans la fabrication de diverses espèces de dispositifs électriques et électroniques contenant des éléments commandés par des signaux électriques ou électromagnétiques. De tels dispositifs comprennent, par exemple, des dispositifs de présentation ou d'affichage à décharge gazeuse et d'autres types, des composants électriques comprenant un montage microélectronique encapsulé, des dispositifs à semi-conducteur, des cellules photovoltaïques ou des cellules photorésistantes et des dispositifs de conversion d'énergie tels que des dispositifs à cellules solaires encapsulées.

Suivant la nature du dispositif, la substance gazeuse à retenir dans l'enveloppe peut être un gaz différent en composition et/ou en pression de l'atmosphère ambiante.

L'emploi d'un matériau vitreux dans la fabrication de ces enveloppes est souvent nécessaire ou désirable en raison de ses propriétés chimiques et physiques. Le verre transparent est un matériau particulièrement avantageux là où la transparence à la lumière ou à d'autres radiations électromagnétiques est nécessaire, comme par exemple dans des dispositifs d'affichage, des panneaux solaires et d'autres dispositifs comprenant des éléments qui doivent être exposés efficacement à la lumière ou au rayonnement infrarouge.

La fermeture hermétique d'une enveloppe comportant un composant en verre solidarisé à un autre composant d'enveloppe en verre ou en un autre matériau, alors que les composants sont maintenus dans une chambre hermétiquement close et que l'environnement correct est conservé dans l'enveloppe, soulève plusieurs problèmes. La chambre empêche l'accès à l'assemblage pour le fermer à la main. Le chauffage des composants assemblés à des températures très élevées doit être évité. Il faudrait, dans ces conditions, de grandes quantités d'énergie et, dans certains cas, les dispositifs enfermés dans l'enveloppe risqueraient d'être abîmés.

Le brevet français N° 2166229 décrit un procédé de fabrication d'une enveloppe de verre pour panneau d'affichage à décharge gazeuse, dans lequel les composants de l'enveloppe constitués par des feuilles de verre sont unis les uns aux autres à l'aide d'un verre à bas point de fusion. Ce verre est appliqué sous forme de pâte sur les bords des deux feuilles de verre, qui font face. Les feuilles sont assemblées avec interposition d'un élément d'espacement et placées dans une chambre à vide, après quoi la pression dans la chambre et, par conséquent, dans l'enveloppe est réduite à la valeur voulue, inférieure à la pression atmosphérique. La chambre entière est ensuite chauffée dans un four à environ 500° C pour faire fondre le verre fusible, afin qu'il unisse les feuilles l'une à l'autre lors du refroidissement. Ce chauffage à température élevée prend un temps considérable et rend le procédé inutilisable si des dispositifs susceptibles d'être endommagés par un chauffage à des températures aussi élevées doivent être enfermés dans l'enveloppe.

Le brevet US N° 3926502 propose de former un joint périphérique entre des composants constitutifs d'une enveloppe vitreuse, au moyen d'un verre à bas point de fusion, en laissant une ouverture par laquelle l'évacuation de l'air et l'injection d'un fluide requis peuvent avoir lieu. L'obturation de l'ouverture s'effectue après ladite injection au moyen d'un métal à bas point de fusion. L'évacuation et l'injection se font dans une chambre isolée de l'atmosphère. On ne donne aucune indication quant à la manière de localiser et d'assurer la fusion du métal à bas point de fusion quand l'enveloppe se trouve dans la chambre.

Le brevet US N° 4029371 propose l'emploi d'un agent d'obturation en verre pour former un joint périphérique entre des composants constituant l'enveloppe. Une ouverture est laissée dans le joint, par laquelle l'air peut être évacué de l'enveloppe et remplacé par un autre

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gaz. L'obturation subséquente de cette ouverture est faite par un bouchon de verre fusible ayant un point de ramollissement inférieur à celui de l'agent d'obturation utilisé pour le joint de l'enveloppe.

Afin de permettre l'obturation de l'orifice d'évacuation et d'introduction de gaz, l'enveloppe non obturée est placée dans une chambre d'évacuation et de remplissage ou elle est orientée avec ledit orifice dirigé vers le haut, le bouchon de verre fusible étant disposé au-dessus de cet orifice. Après établissement de l'environnement gazeux correct dans l'enveloppe, on chauffe le bouchon et on le fait fondre in situ. En raison des conditions d'assemblage nécessaires pour supporter le bouchon en vue de la fusion et en raison de la difficulté à former une obturation fiable par fusion d'un bouchon de verre solide ainsi déposé, ce procédé n'est pas approprié pour répondre aux nécessités impliquées par la présente invention. De plus, le brevet US ne donne aucune précision concernant le moyen à utiliser pour effectuer le chauffage localisé.

L'un des objets de l'invention consiste à procurer un procédé grâce auquel l'assemblage hermétique de composants, constituant une enveloppe dans une chambre fermée renfermant des conditions gazeuses non atmosphériques, peut être effectuée plus facilement.

Suivant la présente invention, on procure un procédé de fabrication d'une enveloppe comprenant au moins une paroi vitreuse, par assemblage de composants constituant l'enveloppe, dont l'un au moins est une paroi vitreuse, et en utilisant un agent de liaison pour former au moins un joint périphérique continu entre les composants et, en même temps, pour fermer hermétiquement l'enveloppe de manière qu'elle puisse conserver des conditions gazeuses non atmosphériques, la fermeture étant effectuée alors que l'enveloppe se trouve dans une chambre obturable hermétiquement et après avoir provoqué le retrait de l'air de l'enveloppe dans ladite chambre, caractérisé en ce que le composant vitreux ou chacun des composants vitreux est métallisé le long de la zone où l'agent de liaison doit s'attacher audit composant, et en ce que de la soudure est utilisée comme agent de liaison pour former le joint périphérique continu ou chacun de ces joints.

L'expression disant que l'enveloppe fermée conserve des conditions gazeuses non atmosphériques signifie que l'environnement à l'intérieur de l'enveloppe est à une pression différente et/ou à une composition différente de celle de l'atmosphère ambiante.

La soudure utilisée pour exécuter l'invention peut avoir un point de fusion ou un intervalle de fusion de loin inférieur à celui des compositions d'obturation vitreuses proposées antérieurement. Le procédé suivant l'invention peut donc être réalisé de façon bien meilleur marché et dans des conditions auxquelles lesdites compositions vitreuses ne pourraient pas être employées. Le fait d'éviter un chauffage intense est avantageux car des dispositifs d'affichage ou d'autres éléments ou matériaux susceptibles d'être endommagés par un chauffage intense peuvent être placés dans l'enveloppe. De plus, une chaleur suffisante pour l'opération de soudage peut être engendrée sans qu'il soit nécessaire de prendre les mesures compliquées pour le réglage des conditions de l'environnement à l'intérieur de la chambre, mesures qui seraient nécessaires si la chambre devait être chauffée à des températures très élevées. Un autre avantage du procédé suivant l'invention consiste dans le fait que l'on peut former des joints continus de qualité uniforme et élevée, bien que la fermeture se fasse alors que les composants constituant l'enveloppe sont enfermés dans une chambre étanche aux gaz.

Suivant des formes d'exécution préférées de l'invention, la chaleur nécessaire pour fermer de manière étanche aux gaz les composants constituant l'enveloppe au moyen de soudure est engendrée dans la chambre même et à proximité du joint ou des joints. De cette manière, on obtient pleinement l'avantage du procédé concernant la facilité avec laquelle on peut effectuer l'obturation sans troubler sensiblement l'environnement de l'intérieur de l'enveloppe.

Suivant une autre forme d'exécution de l'invention, toute la soudure qui est nécessaire pour former le joint ou les joints périphériques continus fait partie de l'ensemble préparé en vue d'être enfermé dans la chambre. La fermeture de l'enveloppe dans la chambre s'effectue alors sans qu'il soit nécessaire d'apporter séparément de la soudure depuis l'intérieur de la chambre. La soudure est présente, de préférence, sous la forme d'une ou plusieurs couches ou bandes qui s'étendent de manière continue le long de la ligne du joint 5 ou des joints étanches à l'air.

Il est préférable que le joint ou les joints périphériques soient formés entièrement ou substantiellement à l'intérieur de la chambre. Ce mode opératoire permet d'exécuter la totalité du procédé de fabrication d'une manière particulièrement simple, car la jonction io des composants et l'obturation de l'enveloppe ont lieu au cours de la même étape, c'est-à-dire quand les composants se trouvent dans la chambre. Un autre avantage de ce mode opératoire réside en ce que le retrait de l'air de l'enveloppe (et si c'est nécessaire son remplacement par un autre milieu gazeux) se trouve facilité du fait que 15 l'intérieur de l'enveloppe est en communication avec l'intérieur de la chambre sur toute la périphérie de l'enveloppe.

Quand on met en œuvre l'invention de la manière prémentionnée, les composants constituant l'enveloppe sont de préférence assemblés avec un apport de soudure mis entre eux en sandwich le long de la 20 ligne du joint ou des joints, et le joint ou les joints étanches aux gaz et continus sont formés entièrement ou substantiellement dans la chambre, par chauffage de la soudure in situ. Ce chauffage est réalisé de préférence à l'aide de moyens de chauffage électriques, par exemple par une résistance électrique ou par chauffage par induction. 25 En variante, on peut utiliser un ou plusieurs fers à souder.

La quantité de soudure qui est mise en sandwich entre les composants constituant l'enveloppe juxtaposés, avant l'introduction de l'ensemble dans la chambre, peut adhérer à l'un de ces composants, ou bien une partie de cette quantité peut adhérer à l'un des 30 composants et une partie à l'autre composant. Il est préférable que ladite quantité de soudure soit appliquée audit composant ou auxdits composants, de manière à former une ou plusieurs couches adhérentes le long de la zone continue du joint qui doit être formé entre eux. En variante, une ou plusieurs bandes, ou un ou plusieurs cordons de 35 soudure peuvent être pincés entre les composants juxtaposés. Ces bandes ou ces cordons peuvent avantageusement être joints par endroits auxdits composants, afin de les maintenir en place.

Suivant une autre forme spéciale d'exécution de l'invention, les composants constituant l'enveloppe sont joints les uns aux autres par 40 soudure avant d'être enfermés dans la chambre, mais de manière qu'il y ait un joint périphérique discontinu qui soit ensuite complété à l'intérieur de la chambre quand l'environnement requis pour l'intérieur de l'enveloppe a été établi.

Lorsqu'on réalise l'invention de la manière précitée, la jonction 45 par soudure des composants, avant leur introduction dans la chambre, peut être effectuée par toute technique de soudage adéquate. Il est préférable que les composants et un apport de soudure suffisant pour l'opération de soudage soient assemblés en plaçant la soudure entre les composants et que la jonction des composants soit 50 effectuée par chauffage de la soudure in situ, par exemple au moyen d'une flamme ou à l'aide d'un moyen de chauffage électrique. En variante, la jonction initiale des composants peut être effectuée par soudage au trempé. Quelle que soit la méthode choisie pour la jonction des composants avant l'introduction dans la chambre, cette 55 jonction est effectuée de préférence le long d'à peu près toute la périphérie de l'enveloppe, de manière que l'étape d'obturation qui est réalisée à l'intérieur de la chambre puisse être limitée à une ou plusieurs régions localisées du joint ou des joints.

Au cours de la mise en œuvre de l'invention, le composant 60 constituant la paroi vitreuse ou chacun de ses composants est métallisé le long de la zone continue où la soudure est appelée à être liée audit composant. Le mot vitreux utilisé dans ce contexte comprend, par exemple, un composant fabriqué en un matériau vitrocristallin, obtenu par traitement thermique du verre, ou en un 65 matériau vitrocéramique, formé par traitement d'une matière minérale particulaire, afin de créer une composition contenant une ou plusieurs phases vitreuses.

La préparation d'un composant vitreux ou partiellement vitreux

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en vue de la jonction par soudure peut se faire conformément à la La composition globale de l'enveloppe peut être choisie librement pratique connue pour le soudage de composants en verre. Conformé- en fonction de la nature du produit final dont elle pourra constituer ment à un mode opératoire préféré, on métallisé une zone marginale une partie. L'enveloppe d'un dispositif d'affichage à décharge du composant vitreux ou de chacun des composants vitreux par gazeuse peut comprendre des parois en verre, antérieur et postérieur,

revêtement par évaporation sous vide ou en utilisant un pistolet de 5 mais il n'est pas essentiel que ces deux parois soient en verre,

pulvérisation. Une technique de métallisation pouvant être utilisée en Si le contenu de l'enveloppe doit pouvoir réagir à des radiations variante comprend l'application d'une poudre de métal dans un électromagnétiques ou corpusculaires transmises de l'arrière des véhicule liquide volatil, formant par exemple une pâte, et le traite- enveloppes, il est évident que la paroi postérieure doit être à même de ment thermique du revêtement afin de provoquer le frittage in situ de transmettre la radiation en question.

la poudre de métal. Un métal de revêtement très satisfaisant pour 10 Suivant une forme spéciale d'exécution de l'invention, l'enve-

former l'accrochage de la soudure est le cuivre. loppe comprend des parois avant et arrière qui sont toutes deux en

La soudure employée comme agent de liaison a, de préférence, un verre. L'emploi de verre pour les deux composants simplifie l'organi-

point de fusion ou un intervalle de fusion inférieur à 350°C et, mieux sation de la production de masse et évite les problèmes inhérents au encore, inférieur à 250°C. La soudure utilisée consiste avantageuse- choix des conditions de soudage convenant à des composants de ment en un alliage de plomb et d'étain contenant éventuellement du 15 nature sensiblement différente.

bismuth. Suivant d'autres formes de réalisation de l'invention, l'enveloppe

Des alliages contenant 60 à 35% de plomb en poids conviennent comprend des parois opposées, l'une en verre et l'autre en métal. Si particulièrement, afin de donner un bas point de fusion et un prix peu l'on utilise un composant en métal, sa préparation en vue du soudage

élevé. de jonction peut ne pas être nécessaire, en fonction de la nature du

Si on utilise des soudures étain/plomb/bismuth, elles contiennent 20 métal. Si c'est nécessaire, on peut appliquer un revêtement adéquat de préférence au moins 15% d'étain et pas plus de 40% de bismuth d'un autre métal ou d'un décapant sur le deuxième composant dans en poids. la zone du joint, en guise de préparation au soudage. Au lieu d'un

Les exemples de compositions de soudure suivants se sont révélés composant en métal, on peut employer un composant en céramique particulièrement appropriés (parties en poids): ou un composant à structure complexe, par exemple un composant

Sn: 63 60 50 23 42 46 25 comprenant des placages de matériaux différents.

Pb: 37 40 50 40 50 50 Un ou plusieurs des composants formant l'enveloppe peut ou

Bi: — —• — 37 8 4 peuvent porter un ou plusieurs revêtements à propriétés optiques ou

On applique de préférence un décapant sur les surfaces qui autres.

doivent être unies l'une à l'autre par soudage. Cela facilite la Le procédé de la présente invention peut être employé pour la formation de joints soudés de haute qualité. Le décapant utilisé est de 30 fabrication de dispositifs ayant des destinations différentes. A titre préférence une résine. Ces décapants ont l'avantage de ne pas être d'exemples importants, on peut citer les panneaux de présentation ou corrosifs. La résine de colophane est un décapant très approprié. d'affichage, en particulier les panneaux relativement grands tels que

Après achèvement de l'obturation d'une enveloppe par le procédé les tableaux de bord pour véhicules, les tableaux de commande de conforme à l'invention et retrait de l'enveloppe obturée de la machines et les écrans de télévision, mais aussi les panneaux chambre, le joint ou les joints de soudure peuvent—si c'est 35 d'affichage numériques et autres pour des instruments électriques et nécessaire — être renforcés en appliquant à nouveau de la soudure, électroniques, tels que des calculatrices et des enregistreurs de temps,

par exemple au moyen d'un jet de soudure ou d'un fer à souder. L'invention peut aussi être employée dans la fabrication de panneaux

L'invention concerne également une enveloppe telle que définie à solaires.

la revendication 10. Dans le vaste domaine des dispositifs de présentation ou d'affi-

L'invention peut être appliquée pour fabriquer des enveloppes de 40 chage pour la fabrication desquels l'invention peut être utilisée, il formes diverses, par exemple des enveloppes comprenant des parois existe de nombreux types qui fonctionnent suivant des principes antérieure et postérieure qui sont directement liées entre elles sur différents. On donne ci-après une liste de quelques-uns d'entre eux:

leurs bords, et des enveloppes comprenant des parois antérieure et a) dispositifs à décharge gazeuse comprenant un système d'élec-

postérieure qui sont liées à une paroi ou à un élément d'espacement trodes produisant des décharges gazeuses lumineuses en réponse à

périphérique intermédiaire. Un tel élément d'espacement peut se 45 des signaux électriques transmis au système suivant l'affichage désiré;

présenter par exemple sous la forme d'une bande de métal disposée b) dispositifs fluorescents sous vide comprenant des tubes à

sur la tranche par rapport aux parois antérieure et postérieure de rayons cathodiques comportant des segments anodiques revêtus de l'enveloppe. On peut former une paroi périphérique continue à partir phosphore pouvant être sélectivement mis sous tension par des de deux ou plusieurs bandes de ce genre jointes, par exemple soudées, signaux électriques;

bout à bout. Suivant un mode de construction utilisable en variante, 50 c) dispositifs électroluminescents comprenant une couche de l'élément d'espacement ou chacun des éléments d'espacement se phosphore disposée entre des électrodes et qui émet une image présente sous la forme d'une bande de métal qui a été pliée de lumineuse en réponse à des signaux fournis par balayage;

manière à former une ou des ailes parallèle(s) à la paroi antérieure ou d) dispositifs d'affichage magnétiques comprenant des particules postérieure adjacente de l'enveloppe et soudée(s) à celle-ci. sphériques présentant des parties qui réfléchissent la lumière et des

Quand on utilise un ou plusieurs éléments d'espacement, celui-ci 55 parties qui ne réfléchissent pas la lumière et qui peuvent être orientées ou ceux-ci peuvent déterminer la dimension intérieure de l'enveloppe sélectivement de manière à réfléchir la lumière, sous l'action de entre la paroi antérieure et la paroi postérieure. Cette dimension signaux électromagnétiques;

intérieure peut être importante, même si les parois antérieure et e) dispositifs à diode électroluminescente comprenant des semi-

postérieure sont plates. conducteurs qui émettent de la lumière quand ils sont alimentés en

Les parois, antérieure et postérieure, opposées de l'enveloppe 60 courant électrique;

peuvent être planes, ou bien l'une des deux ou les deux peuvent f) dispositifs à filaments incandescents ponctuels disposés selon former un dôme ou une demi-coquille. En d'autres termes, la paroi une grille d'affichage et alimentés à partir des signaux électriques peut être bombée sur toute sa surface ou sur une partie de celle-ci. En appliqués sélectivement, et utilisant un composant en forme de demi-coquille pour la paroi g) dispositifs à photoconducteur, comprenant un film électro-

antérieure ou postérieure ou pour les deux parois, on peut former 65 optique émettant des signaux d'affichage en réponse à des signaux une enveloppe ayant une épaisseur interne appréciable sans employer lumineux.

de quelconque composant de paroi périphérique ni de quelconque On peut trouver de brèves descriptions de dispositifs des types

élément d'espacement. précités, par exemple dans un rapport d'Alan Sobel intitulé «Electro-

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nie Numbers», publié dans «Scientific American», juin 1973,

vol. 228, N° 6, dans «Proceedings of the IREE», juillet 1973, pp. 907 à 915; dans le «Record of the IEEE 1976», Biennial Display Conference, conférence tenue du 12 au 14 octobre 1976, et dans le «Digest of Technical Papers» du SID International Symposium, publié par Lewis, New York (première édition: mai 1976).

Un autre domaine d'application de l'invention réside dans la fabrication d'enveloppes contenant un montage électrique ou électronique, par exemple microélectronique. Un tel montage est généralement composé de différents composants électriques tels que des transistors, des résistances, des condensateurs, des amplificateurs, etc., connectés entre eux par des lignes conductrices. Les composants et les lignes conductrices sont déposés sur un support, généralement par les techniques de dépôt sous vide, pour les montages compliqués, et par les techniques de l'écran de soie, pour les montages moins compliqués. Le montage peut être déposé sur un ou plusieurs supports qui sont introduits dans l'enveloppe conformément à l'invention. Au lieu d'utiliser un ou des supports séparés, ou en plus de cette utilisation, on peut déposer le montage sur un composant ou sur les deux composants qui forment les parois de l'enveloppe.

Suivant la nature des éléments ou des matériaux enfermés dans l'enveloppe, celle-ci est fermée hermétiquement après évacuation de l'air pour réduire la pression dans l'enveloppe, ou après évacuation de l'air et introduction d'un gaz de composition spéciale. Cette évacuation, ou cette évacuation suivie du remplissage de l'enveloppe, peut être essentielle pour la fonction finale du dispositif ou peut être désirable pour améliorer son fonctionnement ou sa durée d'existence, suivant sa nature.

Dans des formes de réalisation préférées de l'invention, l'enveloppe est fermée pour contenir des éléments de montage électrique, ou électronique, et une ou plusieurs couches isolantes recouvrant les feuilles.

L'invention peut aussi être mise en œuvre pour fabriquer une enveloppe contenant un ou plusieurs capteurs d'énergie solaire. Ces capteurs peuvent être constitués par des cellules photovoltaïques. Ces cellules peuvent, par exemple, être formées par des disques de silicium ou être à base de couches de cadmium.

On va à présent décrire certaines formes d'exécution de l'invention et diverses de ses applications, données à titre d'exemple, en se référant aux dessins schématiques annexés dans lesquels:

la fig. 1 montre une étape de la fabrication d'un panneau d'affichage à décharge gazeuse conformément à l'invention,

la fig. 2 est une vue en coupe d'un autre dispositif préparé en vue de le traiter dans une chambre suivant un procédé conforme à l'invention, et les fig. 3 à 5 sont des vues en coupe de trois autres formes d'enveloppe qui peuvent être fabriquées par un procédé conforme à l'invention.

En se référant d'abord à la fig. 1, on voit que l'appareil employé dans le procédé illustré comprend une chambre à vide 1, pourvue d'une base 2 et d'un couvercle amovible 3 comportant un rebord périphérique qui peut être solidarisé de manière étanche à l'air avec la base 2 à l'aide d'un moyen de serrage (non montré). La base comporte un orifice d'amenée de gaz 4 raccordé à une canalisation d'alimentation externe 5 par une vanne 6, et un orifice d'évacuation 7 raccordé à une canalisation d'évacuation externe 8 via une vanne 9.

Un support 10 est monté sur la base et des dispositifs de chauffage à résistance électrique, tels que 11 et 12, sont placés sur le bord du support 10, de manière à entourer un panneau d'affichage 13, indiqué par une ligne interrompue, quand celui-ci est placé sur le support.

Le dispositif d'affichage 13 est du type signalé en a dans la liste donnée ci-avant. Le principe de mise en œuvre de tels panneaux et leur construction interne essentielle sont connus en soi, et il n'est pas nécessaire d'en donner une explication pour décrire le procédé illustré. Ce procédé concerne la fabrication de l'enveloppe du panneau. Dans le présent exemple, l'enveloppe est formée à partir de deux morceaux de verre plats qui constituent les parois antérieure et postérieure de l'enveloppe. Ces éléments doivent être unis l'un à l'autre sur leurs bords, de manière étanche aux gaz, pour enfermer le système d'électrodes (qui sont fixées aux parois de l'enveloppe) et le milieu pour la décharge gazeuse.

Au cours de la mise en œuvre du procédé, les bords des faces intérieures des deux morceaux de verre ont été métallisés par dépôt d'une couche de cuivre, en utilisant une technique de pulvérisation connue en soi pour la métallisation de composants en verre. Une couche de soudure a ensuite été déposée sur le revêtement de cuivre de chacun des deux composants. L'épaisseur de chaque dépôt de soudure est légèrement supérieure à la moitié de l'espace désiré entre les feuilles de verre dans l'enveloppe terminée.

Les deux morceaux de verre ainsi revêtus ont ensuite été assemblés en mettant leurs couches de soudure en contact mutuel, et l'ensemble a été placé sur le support 10. Le couvercle 3 de la chambre à vide a ensuite été serré sur la base 2. La vanne d'amenée 6 étant fermée, on a retiré l'air de l'intérieur de la chambre en ouvrant la vanne 9 et en faisant fonctionner une pompe à vide (non illustrée) raccordée à la canalisation d'évacuation 8. La pompe a extrait l'air de l'espace entourant le panneau 13 et, puisque les composants n'avaient pas encore été joints l'un à l'autre, également de l'espace à l'intérieur de l'enveloppe.

Une fois la chambre et l'enveloppe mises sous vide, ce qui a été indiqué par un manomètre (non illustré), on a fermé la vanne d'évacuation 9.

La canalisation d'alimentation 5 a été raccordée à une source de gaz pour remplir le panneau à décharge gazeuse 13 et la vanne d'amenée 6 a été ouverte pour introduire ce gaz dans la chambre et à l'intérieur de l'enveloppe. Le gaz introduit dans la chambre y est maintenu à la pression requise à l'intérieur du dispositif d'affichage, telle qu'elle est indiquée par le manomètre. Cette pression est généralement inférieure à la pression atmosphérique. Cette pression est maintenue pendant un laps de temps suffisant pour garantir que la pression requise est établie à l'intérieur du dispositif. Ce dernier est ensuite obturé au moyen d'un circuit chauffant comprenant des résistances 11,12 qui ont été mises en action pour provoquer la fusion in situ de la soudure. Le chauffage du panneau d'affichage a été essentiellement limité à sa région périphérique. Dès que l'on a atteint la température de fusion appropriée, les résistances ont été mises hors circuit. Après écoulement d'un laps de temps suffisant pour le refroidissement et le durcissement de la soudure de manière à former un joint périphérique continu étanche à l'air, on a admis de l'air dans la chambre en ouvrant la vanne 6, puis on a enlevé le couvercle 3 de la chambre à vide.

L'extraction de l'air de l'enveloppe et l'introduction subséquente du gaz de remplacement s'effectuent très facilement du fait que le gaz peut passer entre les couches de soudure en contact mutuel en tous les points de la périphérie de l'enveloppe.

Evidemment, si le dispositif 13 est d'un type qui doit être rempli d'air à basse pression, la pression à l'intérieur de la chambre 1 est simplement réduite à la valeur désirée telle qu'elle est indiquée par le manomètre (non illustré) avant de fermer la vanne d'évacuation 9 et d'obturer de la manière décrite ci-dessus.

Suivant une modification du procédé décrit ci-dessus, on n'a appliqué de la soudure qu'à une seule des deux feuilles de verre avant l'assemblage des composants, la soudure étant appliquée de manière à former une couche ayant une épaisseur légèrement supérieure à l'espacement désiré entre les parois antérieure et postérieure de l'enveloppe terminée. L'excès d'épaisseur nécessaire pour tenir compte de la réduction de l'espace interfeuilles, qui se produit lors de la fusion de la soudure, peut être déterminé empiriquement sur la base d'essais.

Afin d'assurer un espacement précis prédéterminé des deux feuilles de verre dans l'enveloppe terminée, on peut placer des éléments d'espacement entre les bords des feuilles, par exemple en des positions espacées et localisées, un poids étant placé sur l'assemblage

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pour assurer que les deux feuilles de verre entrent en contact avec les éléments d'espacement lors de la fusion de la soudure.

Suivant une autre modification du procédé décrit en faisant référence à la fig. 1, on a placé des bandes de soudure de manière telle qu'elles soient prises en sandwich entre les deux morceaux de verre lors de leur assemblage. Le chauffage des bords de l'assemblage a provoqué la fusion de la soudure et a formé un joint continu étanche aux gaz qui était aussi efficace que le joint formé à partir des revêtements de soudure suivant le procédé décrit plus haut.

Suivant encore une autre modification du procédé décrit en faisant référence à la fig. 1, on a joint les deux feuilles de verre servant à former les parois antérieure et postérieure de l'enveloppe (sans réaliser une obturation hermétique) avant d'introduire l'assemblage de composants dans la chambre à vide. Les moyens de chauffage à l'intérieur de la chambre comprenaient de petits réchauffeurs radiants placés de manière à confiner l'effet chauffant auxdites zones locales. La chaleur irradiée a fait fondre la soudure dans ces zones, de sorte que le joint était rendu continu, fermant ainsi hermétiquement l'enveloppe.

Le procédé décrit peut évidemment être employé pour obturer des enveloppes de formes et/ou de compositions différentes, par exemple des enveloppes comprenant une paroi antérieure en verre et une paroi postérieure en un autre matériau, par exemple en métal. Dans ce dernier cas, on peut omettre la mêtallisation de la paroi postérieure avant l'application de la soudure si celle-ci peut adhérer convenablement au métal.

La fusion in situ de la soudure peut se faire tout aussi bien à l'aide d'un élément de chauffage par induction à haute fréquence, monté de façon mobile à l'intérieur de la chambre 1 de manière à pouvoir être déplacé le long de la couche ou des couches de soudure se trouvant en sandwich. Le déplacement de l'élément peut être réalisé par des relais électriques alimentés en énergie à partir d'une source de tension se trouvant en dehors de la chambre.

Un autre procédé de chauffage susceptible d'être utilisé pour faire fondre la soudure consiste à apporter la chaleur à partir d'un ou plusieurs fers à souder. Les fers peuvent être montés sur des rails disposés le long des bords du support 10 et être déplacés le long des bords de l'enveloppe par des moteurs électriques. La mécanisation du soudage est connue en soi pour le soudage d'autres sortes d'ouvrage et ne nécessite donc pas de plus amples descriptions. L'emploi d'un ou de plusieurs fers à souder est spécialement opportun dans le cas où la fusion de la soudure, alors que l'enveloppe est dans la chambre 1, ne doit se faire qu'en une ou qu'en un petit nombre de zones locales pour convertir un joint discontinu, formé à l'extérieur de la chambre, en un joint continu étanche aux gaz.

On va, à présent, se référer aux fig. 2 à 5.

La fig. 2 montre des détails d'un assemblage de composants pour former un dispositif d'affichage à décharge gazeuse, l'assemblage étant prêt pour la mise sous vide et l'obturation conformément à la présente invention. La paroi postérieure de l'enveloppe est une feuille de verre 14 qui porte un circuit imprimé comprenant des électrodes 15 (dont une seule est illustrée), qui constituent les éléments d'affichage, et les lignes conductrices associées 16. Les électrodes 15 peuvent constituer des segments d'un arrangement de chiffres pour les affichages numériques. Ces électrodes peuvent, par exemple, être déposées par pulvérisation cathodique. Le matériau des électrodes peut notamment être choisi parmi le nickel, l'aluminium, le titane, le chrome, les alliages nickel/chrome, l'or, l'oxyde d'étain et l'oxyde d'indium.

Le côté revêtu de la feuille de verre 14, sauf dans les surfaces occupées par les éléments d'affichage 2, est recouvert d'une couche d'isolant électrique. La couche isolante consiste de préférence en un ou plusieurs oxydes, par exemple un oxyde ou des oxydes d'un ou de plusieurs des éléments ci-après: zirconium, silicium, chrome et titane. Les couches d'une telle composition ont de très bonnes propriétés isolantes. Elles peuvent par exemple avoir une épaisseur de plusieurs microns. Au lieu d'une isolation par un oxyde de métal, on peut utiliser une composition d'émail vitrifiable à bas point de fusion.

Celle-ci peut être appliquée à l'état d'une pâte à travers un écran de soie adéquat représentant les éléments d'affichage 15, la composition étant ultérieurement chauffée pour provoquer sa vitrification. Les éléments 15 peuvent être adéquatement protégés contre l'oxydation par des revêtements protecteurs au cours de l'étape de vitrification. Pour garantir un isolement adéquat, une telle couche isolante à l'émail doit généralement avoir une épaisseur supérieure à 10 fi.

La paroi antérieure de l'enveloppe est une feuille de verre 18 dont la face intérieure est recouverte d'une couche conductrice de l'électricité 19 qui constitue la contre-électrode. Les dimensions et la position de la feuille de verre 18 par rapport à la feuille 14 sont telles que, dans l'assemblage, des parties terminales des lignes conductrices 16 sont exposées à la périphérie de l'assemblage pour former des bornes, comme en 20, et une partie de la contre-électrode 19 est exposée sur un bord de l'assemblage pour former une borne 21. Suivant les éléments d'affichage 15 sur lesquels on applique des signaux de tension, en un moment donné, il se produit des décharges électriques dans les régions correspondantes qui créent une image lumineuse visible à travers la paroi antérieure de l'enveloppe. La couche conductrice 19 peut être formée par exemple d'oxyde d'étain,

d'oxyde d'indium, d'oxyde de cadmium ou de stannate de cadmium.

Dans la fabrication du dispositif, les faces intérieures des feuilles de verre 14 et 18, après avoir été recouvertes comme décrit ci-dessus, sont métallisées sur leurs bords par application de cuivre (non illustré), ainsi qu'on l'a indiqué antérieurement. Les bords métallisés des feuilles 14 et 18 sont ensuite recouverts de couches de soudure respectives 22 et 23, en utilisant de préférence de la soudure étain/plomb. Une telle soudure peut être déposée de diverses manières, par exemple par extrusion de soudure fondue à partir d'un applicateur du type à extrusion, que l'on déplace le long du bord de la feuille, ou par application de bandes solides de soudure au-dèssus des revêtements métallisés et par chauffage de ces bandes de soudure de manière à les faire adhérer aux supports par fusion. Il est particulièrement opportun d'utiliser une soudure contenant, en poids, 63% d'étain et 37% de plomb.

Les deux feuilles sont alors assemblées comme indiqué au dessin, le ou les dépôts de soudure pris en sandwich entre elles, et l'assemblage est introduit dans une chambre à vide dans laquelle la pression est ensuite réduite à une valeur peu élevée. Une quantité de néon est ensuite introduite dans la chambre en une quantité suffisante pour amener la pression partielle du néon à environ 30 mmHg. Comme l'enveloppe n'a pas encore été obturée, son espace intérieur 24 se remplit de gaz de même composition et de même pression que celui qui occupe l'espace de la chambre à l'extérieur de l'enveloppe. Ensuite, l'assemblage est chauffé dans la chambre pour provoquer la fusion des couches de soudure 22,23. Le point de fusion de la soudure utilisée (63% d'étain, 37% de plomb en poids) est de 183°C et il est souhaitable de chauffer la soudure suffisamment au-dessus de cette température pour qu'elle puisse s'écouler facilement. Une température d'environ 200 à 210°C est adéquate. Un chauffage trop poussé, par exemple au-delà de 250°C, n'est pas économique aussi bien en ce qui concerne l'énergie qu'en ce qui concerne le temps. Lors du refroidissement, la soudure se solidifie et forme une obturation hermétique entre les deux feuilles de verre. La pression dans la chambre est ultérieurement augmentée jusqu'à la pression atmosphérique et l'enveloppe terminée est retirée de la chambre.

Au cours de l'étape de chauffage par lequel la soudure est fondue entre les bords des feuilles de verre, l'assemblage de l'enveloppe peut être soumis à une pression par des moyens extérieurs, par exemple par un poids placé sur l'assemblage. Si on le désire, la chambre peut porter des moyens qui font saillie vers l'intérieur et qui exercent une pression élastique sur l'assemblage de l'enveloppe quand il est introduit dans la chambre ou, par la suite, quand la chambre est fermée.

Suivant une variante du mode opératoire sus-indiqué, le ou les dépôts de soudure sur les feuilles de verre revêtues peuvent être fondus après l'assemblage des feuilles mais avant l'introduction de

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l'assemblage dans la chambre à vide, pourvu que la fermeture périphérique soit interrompue en un ou plusieurs endroits par lesquels l'intérieur de l'enveloppe se trouvera en communication avec l'intérieur de la chambre à vide quand l'assemblage est placé dans celle-ci. Cette interruption peut être assurée en laissant les feuilles sans dépôt de soudure en un ou plusieurs endroits le long du bord de l'assemblage ou en laissant le ou les dépôts de soudure non fondus en un ou plusieurs de ces endroits. Après avoir placé l'assemblage dans la chambre à vide et établi la composition et la pression de gaz voulues à l'intérieur de l'enveloppe, on peut achever l'obturation périphérique de l'enveloppe dans la chambre à vide, par chauffage localisé ou total de la soudure jusqu'à la température de fusion. Suivant un autre procédé encore, les feuilles sont soudées l'une à l'autre au trempé, à l'extérieur de la chambre, de manière à former un joint soudé qui est interrompu, par exemple à un coin de l'enveloppe, et, après que l'enveloppe a été remplie de gaz de composition et de pression requises dans la chambre à vide, on chauffe localement l'enveloppe pour achever l'obturation. En guise de modification de ce mode opératoire, on peut former un joint soudé périphérique complet à l'extérieur de la chambre à vide et percer localement le joint avant d'exposer l'enveloppe aux conditions de pression plus faibles dans la chambre à vide.

On va se rapporter à présent aux fig. 3 à 5 qui montrent d'autres formes d'enveloppes qui peuvent être formées par un procédé conforme à l'invention. Les enveloppes peuvent contenir des éléments de diverses espèces suivant le type de dispositif qui doit être fabriqué, par exemple suivant qu'il s'agit d'un panneau solaire ou d'un dispositif d'affichage. Comme le but des figures consiste simplement à montrer différentes formes d'enveloppe, on a omis les éléments internes.

La fig. 3 montre une enveloppe qui comprend un composant de verre plat 25 et un composant de verre 26 ayant un rebord périphérique 27. Les deux composants sont joints hermétiquement au moyen d'une couche de soudure 28 prise en sandwich entre la face intérieure de la feuille 25 et la tranche du rebord 27.

Les éléments intérieurs d'affichage et/ou d'autre destination (non illustrés), qui servent au fonctionnement du dispositif, peuvent être portés par le composant 25 ou le composant 26 ou en partie par l'un et en partie par l'autre de ces composants.

L'enveloppe représentée à la fig. 4 comprend un composant plat en verre 29 formant la paroi postérieure de l'enveloppe et un composant 30, également en verre, qui forme la paroi antérieure de l'enveloppe. Le composant 30 est de forme bombée comprenant une collerette périphérique 31 et une partie de paroi périphérique 32 s'étendant entre cette collerette et la partie plate centrale du composant. Les deux composants sont joints l'un à l'autre au moyen d'une couche de soudure 33 placée entre la face intérieure du composant 29 et la collerette 31 du composant 30. Le joint soudé

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obture hermétiquement l'enveloppe. Les éléments intérieurs d'affichage et/ou d'autre destination (non illustrés) servant à l'affichage ou à une autre fonction du dispositif peuvent être portés par le composant 29 et/ou le composant 30. Suivant une variante, on emploie une plaque de métal au lieu du composant en verre 29 pour former la paroi postérieure de l'enveloppe.

L'enveloppe représentée à la fig. 5 est formée par deux feuilles de verre plates rectangulaires 34 et 35, qui constituent les parois antérieure et postérieure de l'enveloppe, et par des bandes d'espacement métalliques intermédiaires 36 et 37. Chacune de ces bandes 36 et 37 est pliée pour former un angle droit en une position le long de sa longueur de manière que les bandes soient en forme de L vues en plan et que les branches de chaque L se trouvent le long de deux bords contigus des feuilles rectangulaires. Les bandes sont jointes bout à bout pour former un cadre rectangulaire. Chacune des bandes d'espacement a un profil transversal en forme de U comprenant une âme joignant deux ailes parallèles. L'âme de la bande 36 est indiquée par la référence 38 et ses ailes sont indiquées par 39. Les ailes des deux bandes sont soudées à des dépôts métalliques (non illustrés) sur les bords des feuilles 34, 35 au moyen des couches de soudure 40,41.

On a constaté qu'il est avantageux de revêtir préalablement les bandes d'espacement 36,37 au moyen de soudure, ainsi que les bords des feuilles 34,35, avant d'assembler lesdites feuilles et les bandes d'espacement. Le revêtement préalable des bandes d'espacement au moyen de soudure peut être effectué en trempant les bandes dans un bain de soudure en fusion. Le revêtement de soudure sur les bandes peut avoir, par exemple, une épaisseur de 2 à 50 p. L'épaisseur des dépôts de soudure sur les bords des feuilles peut être, par exemple, de 50 à 200 (x.

A titre de variante du procédé de fabrication d'enveloppe décrit en se référant à la fig. 5, on peut se dispenser d'effectuer un revêtement de soudure préalable des feuilles 34, 35 et des bandes d'espacement 36,37, avant l'assemblage de ces composants, et de former des joints discontinus entre les feuilles et les bandes d'espacement, avant d'introduire l'assemblage dans la chambre à vide, en projetant un jet ou des jets de soudure fondue contre les tranches de l'assemblage de manière que la soudure forme un ou des cordons de soudure entre cette bande d'espacement et les faces internes des bords en saillie des feuilles de verre. L'excès de soudure peut être essuyé de la tranche de l'élément au cours d'une étape ultérieure. Un peu de cette soudure peut pénétrer entre les ailes 39 des bandes d'espacement et la feuille de verre.

En variante, on peut appliquer cette technique du jet de soudure en plus du dépôt de soudure préalable sur les composants avant assemblage. Dans ce cas, le jet ou les jets de soudure fondue appliqués ultérieurement sur les tranches de l'assemblage peuvent servir à faire fondre les dépôts de soudure appliqués avant l'assemblage des composants.

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1 feuille dessins

Claims

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1. Procédé de fabrication d'une enveloppe comprenant au moins une paroi vitreuse, par assemblage de composants constituant l'enveloppe, dont l'un au moins est une paroi vitreuse, et en utilisant un agent de liaison pour former au moins un joint périphérique continu entre les composants et, en même temps, pour fermer hermétiquement l'enveloppe de manière qu'elle puisse conserver des conditions gazeuses non atmosphériques, la fermeture étant effectuée alors que l'enveloppe se trouve dans une chambre obturable hermétiquement et après avoir provoqué le retrait de l'air de l'enveloppe dans ladite chambre, caractérisé en ce que le composant vitreux ou chacun des composants vitreux est métallisé le long de la zone où l'agent de liaison doit s'attacher audit composant, et en ce que de la soudure est utilisée comme agent de liaison pour former le joint périphérique continu ou chacun de ces joints.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la chaleur nécessaire pour fermer de manière étanche aux gaz les composants constituant l'enveloppe au moyen de soudure est engendrée dans la chambre même et à proximité du joint ou des joints.

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REVENDICATIONS

3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que toute la soudure qui est nécessaire pour former le joint ou les joints périphériques continus fait partie de l'ensemble préparé en vue d'être enfermé dans la chambre.

4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que, dans l'ensemble préparé en vue d'être enfermé dans la chambre, la soudure est présente sous la forme d'une ou plusieurs couches ou bandes qui s'étendent de manière continue le long de la ligne de joint ou des joints étanches à l'air.

5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la soudure présente dans l'ensemble préparé en vue d'être enfermé dans la chambre forme un revêtement adhérent ou des revêtements adhérents sur un ou plusieurs composants.

6. Procédé suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le joint ou les joints périphériques sont formés entièrement à l'intérieur de la chambre.

7. Procédé suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les composants constituant l'enveloppe sont joints les uns aux autres par soudure avant d'être enfermés dans la chambre, mais de manière qu'il y ait un joint de soudure discontinu, et en ce que ce joint est complété à l'intérieur de la chambre.

8. Procédé suivant l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le chauffage de la soudure à l'intérieur de la chambre est effectué à l'aide d'un moyen de chauffage électrique.

9. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la soudure utilisée a une température de fusion inférieure à 350°C.

10. Enveloppe fabriquée par le procédé selon la revendication 1.

11. Enveloppe suivant la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comprend des composants vitreux antérieur et postérieur pour former les parois avant et arrière.

12. Enveloppe suivant l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce que l'ensemble de composants la constituant, préparé en vue de son introduction dans la chambre, renferme des éléments qui forment avec l'enveloppe, quand celle-ci est obturée, un dispositif d'affichage à décharge gazeuse.

13. Enveloppe suivant l'une des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que l'ensemble de composants la constituant, préparé en vue de son introduction dans la chambre, renferme des éléments de montage électrique ou électronique et une ou plusieurs couches isolantes qui recouvrent ces éléments.