FR2701149A1 - Dispositif d'affichage fluorescent. - Google Patents
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Abstract
Le dispositif d'affichage fluorescent permet le montage d'un semi-conducteur (30) sur un substrat (20), tout en assurant une augmentation de la résistance à l'humidité, une diminution de la résistance de contact à la connexion entre le semi-conducteur (30) et un conducteur électrique (21), ainsi que l'obtention d'une fiabilité accrue. Un élément semi-conducteur (30) est monté sur un prolongement (20a) d'un substrat (20), et est logé dans une chambre de montage (34) formée par la coopération d'un matériau de scellement (33), d'une plaque frontale (32) et du substrat (20). L'élément semi-conducteur (30) est poussé vers le bas, contre le substrat (20), par la plaque frontale (32), produisant ainsi une connexion électrique entre l'élément semi-conducteur (30) et un conducteur électrique (21).
Description
DISPOSITIF D'AFFICHAGE FLUORESCENT
L'invention concerne un dispositif d'affichage fluorescent, comprenant un élément semi-conducteur pour en assurer la commande, qui est dispose sur un prolongement d'un substrat faisant partie d'une enveloppe hermétique formée sur le substrat3 pour être positionne à l'extérieur de l'enveloppe, et concerne plus particulièrement un dispositif d'affichage fluorescent qui permet à l'élément semi-conducteur d'être retiré même apres avoir été monté sur le dispositif d'affichage fluorescent.
L'invention concerne un dispositif d'affichage fluorescent, comprenant un élément semi-conducteur pour en assurer la commande, qui est dispose sur un prolongement d'un substrat faisant partie d'une enveloppe hermétique formée sur le substrat3 pour être positionne à l'extérieur de l'enveloppe, et concerne plus particulièrement un dispositif d'affichage fluorescent qui permet à l'élément semi-conducteur d'être retiré même apres avoir été monté sur le dispositif d'affichage fluorescent.
Un dispositif d'affichage fluorescent doit fournir un affichage de haute densité. En même temps, le dispositif d'affichage fluorescent doit être simples du point de vue des fils conducteurs destinés à alimenter le e dispositif d'affichage fluorescent en énergie électrique, pour faciliter 1' amenée et la sortie des fils conducteurs. A cette fin, le dispositif d'affichage fluorescent est souvent réalisé de telle sorte qu'un élément semi-conducteur destiné à en assurer la commande est monte à l'extérieur d'une enveloppe ou d'un prolongement d'un substrat faisant partie de l'enveloppe formée sur* le substrat, pour être positionné à l'extérieur de l'enveloppe.
Parmi les façons de monter l'élément semiconducteur directement sur le substrat, pour relier des fils sur le substrat à une borne de l'élément semiconducteur, il existe un procédé dit "face en bas". Le procéde face en bas est classé en plusieurs types.
Un type de procédé face en bas consiste à utiliser une matiere adhésive conductrice. Plus particulièrement, ceci consiste à relier des plots métalliques de l'élément semi-conducteur à des bornes situées sur le substrat, à travers une matière adhésive conductrice, avant de les sceller à l'aide de résine époxyde ou analogue.
Un autre type de procédé face en bas fait appel à une feuille conductrice anisotrope, et consiste à interposer un film, ayant des particules conductrices dispersées uniformément dans une matière adhésive, entre des plots de l'élément semi-conducteur et des bornes situées sur le substrat, puis à effectuer un traitement à chaud sous pression pour relier les deux à travers les particules conductrices.
Un autre type de procédé face en bas consiste à effectuer une connexion directe à laide de plots dorés à l'or. Dans ce cas, les plots dorés à l'or de l'élément semi-conducteur sont reliés à des bornes du substrat, avant d'être scellés à l'aide de résine époxyde ou analogue.
On peut également faire appel à d'autres modes de connexion tels que la connexion par soudage, la connexion par billes de résine recouvertes d'une couche de matière conductrice, ou analogue.
Un exemple d'un mode de réalisation de la disposition de l'élément semi-conducteur sur le substrat du dispositif d'affichage fluorescent sera maintenant décrit en référence aux figures 2 et 3.
Un dispositif d'affichage fluorescent montré dans les figures 2 et 3 comprend un substrat 1, qui peut être une plaque de verre ou analogue, muni sur une surface intérieure d'un conducteur d'anodes 2 pour former le schéma d'affichage. A cette fin, le conducteur d'anodes 2 est pourvu de couches de substance fluorescente. Par ailleurs, le dispositif d'affichage fluorescent comporte un conducteur électrique 2a qui est relié électriquement au conducteur d'anodes et à d'autres électrodes pendant la formation du conducteur d'anodes 2. Le conducteur électrique 2a est recouvert d'une couche isolante 4.
De plus, le dispositif d'affichage fluorescent comporte des électrodes de commande 5 disposées au dessus du substrat 1 et des cathodes 6 tendues, par dessus le substrat 1 et les électrodes de commande 5, entre des supports 9.
Le substrat 1 est rendu solidaire de plaques latérales 7 et d'un couvercle frontal 8 à l'aide d'un moyen de scellement constitué de verre de frittage à bas point de fusion, pour former une enveloppe hermétique. L'assemblage à l'aide du moyen de scellement est réalisé à une température de fonctionnement d'environ 400"C qui suffit pour permettre l'évacuation de tout gaz résiduel pouvant se trouver dans l'enveloppe.
Dans le dispositif d'affichage fluorescent ainsi réalisé, des électrons semis par les cathodes 6 heurtent sélectivement les couches de substance fluorescente, tout en étant sélectivement commandes par les électrodes de commande 5, avec pour résultat la production d'un affichage lumineux souhaité.
Le substrat 1 est ménagé de façon à ce que l'une de ses parties s'étende à l'extérieur de l'enveloppe, produisant ainsi un prolongement la sur lequel un élément semi-conducteur 12 est monté conformément à la description ci-dessous. Le conducteur électrique 2a est disposé de façon à s' étendre jusqu'à la partie de soutien la. L'élément semi-conducteur 12 est pourvu de connexions 13, et la couche isolante 4 est formee avec une ouverture de manière à correspondre aux positions de chacune des connexions 13 de l'élément semi-conducteur 12, le conducteur électrique 2a etant exposé à travers ladite ouverture. L'élément semiconducteur 12 est monte sur le prolongement la du substrat 1 de telle fagon qu'une connexion électrique est réalisé entre le conducteur électrique 2a et l'élément semi-conducteur 12 à l'aide d'un adhésif conducteur, conformément à la description ci-dessus, avant d'être scellé avec de la résine 14 telle que la résine epoxyde ou analogue.
Malheureusement, 7e scellement de l'élément semi-conducteur 12 à l'aide de résine époxyde 14 provoque un défaut d'isolation de l'élément semiconducteur 12 en raison d'une détérioration de la résistance à l'humidité de la résine et d'une adhésion étanche entre la résine et le substrat.
Par ailleurs, l'utilisation d'un adhesif conducteur ou d'une feuille conductrice anisotrope produit une augmentation de la résistance de contact entre les plots métalliques de l'élément semiconducteur 12 et le conducteur électrique 2a sur le substrat 1.
De plus, une connexion directe entre le l'élément semi-conducteur et les bornes, au moyen des plots dorés à l'or ou de billes de résine recouverts d'une couche de matière conductrice, permet de réduire quelque peu la résistance de contact. Cependant, un tel branchement nuit à la fiabilité de la connexion à cause d'une défaillance provoquée par une augmentation de la force de pression de l'élément semi-conducteur 12 contre le conducteur électrique 2a, ladite force de pression étant déterminée en fonction de la force de rétrécissement de la résine.
Par ailleurs, la connexion par soudage décrite ci-dessus ne s'accommode pas d'un montage à haute densité.
L'invention a ete proposée en fonction des inconvénients précités de l'art antérieur.
Un objet de l'invention est de proposer un dispositif d'affichage fluorescent susceptible de permettre la réalisation satisfaisante d'un montage d'un élément semi-conducteur sur un prolongement d'un substrat s'etendant à l'extérieur d'une enveloppe.
Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif d'affichage fluorescent susceptible de permettre la réalisation d'un montage d'un élément semi-conducteur sur un prolongement d'un substrat s'étendant à l'extérieur d'une enveloppe, tout en assurant une augmentation de la résistance à l'humidité, une réduction de la résistance de contact à la connexion entre l'élément semi-conducteur et un conducteur électrique, et une fiabilité accrue.
Selon l'invention, un dispositif d'affichage fluorescent est proposé. Le dispositif d'affichage fluorescent comporte un corps assemblé à l'aide d'un moyen de scellement et comprenant un substrat et un conducteur électrique prévu sur ledit substrat. Celuici comporte un prolongement formé de façon à dépasser du corps, et le conducteur électrique est formé de façon à s'étendre de l'intérieur du corps jusqu'au prolongement du substrat.Le dispositif d'affichage fluorescent comporte également un élément semiconducteur dispose sur le prolongement du substrat et pourvu de plots métalliques reliées électriquement au conducteur électrique, une plaque frontale disposee de façon à maintenir l'élément semi-conducteur interposé entre la plaque frontale et le prolongement du substrat, et un matériau de scellement disposé entre une périphérie de la plaque frontale et le prolongement du substrat pour former une chambre de montage en coopération avec la plaque frontale et le prolongement sur lequel est monte l'élément semi-conducteur. Le matériau de scellement est en matière organique ayant une température de fonctionnement inférieure à celle de moyen de scellement du corps.
Dans une réalisation préférée de l'invention, le matériau de scellement est constituée d'une matière sélectionnée parmi le groupe constitue de métaux à bas point de fusion et d'alliages de ceux-ci.
Dans une réalisation préférée de l'invention, un matériau de scellement est constitué d'une matière sélectionnée parmi le groupe constitue de l'indiums d'un matériau de fil en alliage indium-étain et d'un produit conformé en alliage indium-étain.
Selon l'invention telle que décrite ci-dessus, l'élément semi-conducteur est dispose dans une chambre de montage formée par la coopération de la plaque frontale, du materiau de scellement et du substrat, tout en étant tenue isolée de la température ambiante.
Par ailleurs, la plaque frontale serre l'élément semiconducteur contre le substrat3 de manière à réaliser une connexion électrique entre les plots métalliques de l'élément semi-conducteur et le conducteur électrique sur le substrat.
De plus, la résistance dans la connexion entre les deux composants est considérablement reduite en raison d'une diminution sensible de l'épaisseur de l'élément conducteur due à la pression exercée par la plaque frontale pour serrer l'élément semi-conducteur contre le substrat et ce, quel que soit le mode de connexion.
Ces objets et d'autres encore ainsi que de nombreux avantages de l'invention seront plus facilement compris suite à la description ci-après, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue fragmentaire en coupe agrandie montrant une partie essentielle d'une réalisation d'un dispositif d'affichage fluorescent selon l'invention ;
La figure 2 est une vue d'en haut montrant un exemple d'un dispositif d'affichage fluorescent classique ; et
La figure 3 est une vue en coupe le long de la ligne I-I de la figure 2.
La figure 1 est une vue fragmentaire en coupe agrandie montrant une partie essentielle d'une réalisation d'un dispositif d'affichage fluorescent selon l'invention ;
La figure 2 est une vue d'en haut montrant un exemple d'un dispositif d'affichage fluorescent classique ; et
La figure 3 est une vue en coupe le long de la ligne I-I de la figure 2.
Un dispositif d'affichage fluorescent selon l'invention sera maintenant décrit ci-après en référence aux dessins annexés.
La figure 1 illustre une réalisation d'un dispositif d'affichage fluorescent selon l'invention.
Un dispositif d'affichage fluorescent conformément à la réalisation illustrée comporte un substrat 20 réalisé en plaque de verre et un conducteur d'anodes 22 disposé sur une surface intérieure du substrat 20. Le conducteur d'anodes 22 possède des couches de substance fluorescente 23 déposées sur une surface intérieur. Le substrat 20 est aussi constitué3 sur sa surface intérieure, d'un conducteur électrique 21 destine à alimenter le conducteur d'anodes et les autres électrodes en énergie électrique. En outre, une couche isolante 24 est disposée de façon à recouvrir le conducteur électrique 21.
Le dispositif d'affichage fluorescent conformément à la réalisation illustrée comporte également des électrodes de commande 25 et des cathodes filiformes 26 disposées au-dessus du substrat 20. Le substrat 20 est rendu solidaire de plaques latérales 27 et d'une plaque de couverture 29 à l'aide d'un moyen de scellement 28 tel qu'un verre de frittage à bas point de fusion ou analogue dont la température de fonctionnement est d'environ 400"C, pour former une enveloppe hermétique qui constitue le corps du dispositif d'affichage fluorescent en cours de formation.
Le substrat 20 est ménagé de façon à ce que l'une de ses parties s'etende à l'extérieur de l'enveloppe, produisant ainsi un prolongement 20a sur lequel un dispositif semi-conducteur 30 est à monter.
De même, le conducteur électrique 21 est disposé de façon à s'étendre jusqu a ou à travers le prolongement 20a du substrat 20 pour former une partie de l'intérieur de 1 'enveloppe Le conducteur électrique 21 est recouvert, sur sa surface supérieure, par la couche isolante 24, sauf à certaines de ses parties correspondant aux positions de plots métalliques 31 de l'élément semi-conducteur 30.
Les plots métalliques 31 sont situés sur une surface inférieure de l'élément semi-conducteur 30 et sont électriquement relies au conducteur électrique 21 à travers des éléments conducteurs 35. L'élément semiconducteur 30 est disposé de telle sorte que sa surface superieure vient en butée contre une surface intérieure ou inférieure dlune plaque frontale 32, ce qui a pour resultat que la plaque frontale 32 serre celui-ci contre le substrat 20.
La plaque frontale 32 est montée à demeure sur le substrat 20 à l'aide d'un matériau de scellement 33 tel que, par exemple, un alliage indium-étain ou analogue ayant une température de fonctionnement inférieure à celle du moyen de scellement 28 décrit cidessus. Le matériau de scellement 33 est dispose de façon à entourer l'élément semi-conducteur 30, de sorte qu'une chambre de montage 34 est ainsi définie pour isoler l'élément semi-conducteur 30 d'un environnement ou d'une atmosphère ambiante.
Le procédé de montage de l'élément semiconducteur 30 et la formation de la chambre de montage 34 seront maintenant décrits ci-après.
La construction de base comprenant le dispositif d'affichage fluorescent ou les électrodes internes est d'abord formée dans l'enveloppe avant de procéder au scellement et à la purge de celle-ci.
Ensuite, l'élément conducteur 35 sous forme de patte est applique à chacun des plots métalliques 31 de l'élément semi-conducteur 30. Ce dernier est alors monté sur le substrat 20 tout en étant maintenu aligne avec le conducteur électrique 21 sur le substrat 20, pendant que l'élément semi-conducteur 30 est maintenu sur le substrat 20 par l'adhésion de l'élément conducteur 35. En même temps, une performance ou une fonction de l'élément semi-conducteur est vérifiée pendant que celui-ci est maintenu sur le substrat 20.
Par la suite, le matériau de scellement 33 est mis en place à chacune des positions de scellement prédéterminées sur le substrat 20. Le matériau de scellement 33 peut comporter un alliage indium-etain façonne en forme de fil. Alternativement, celui-ci peut être façonné sous d'autres formes par fusion de l'alliage en forme de poudre.On procède ensuite à l'alignement de la plaque frontale 32 et du substrat 20 avant de porter la plaque frontale 32 et le substrat 20 à une température d'environ 200"C à l'aide d'un four, d'un dispositif de chauffage pour chauffer localement ou d'un appareil analogue, tout en serrant ces deux composants l'un contre l'autre à l'aide d'une pince ou d'un dispositif analogue, pour faire fondre le matériau de scellement 33. La chambre de montage 34 sera formée lorsque la plaque frontale 32 et le substrat 20 seront refroidis.
Ainsi, dans le dispositif d'affichage fluorescent selon la réalisation illustrée, le matériau de scellement, qui est une matière inorganique telle qu'un alliage indium-étain ou analogue, coopère avec la plaque frontale 32 pour former la chambre de montage 34 dans laquelle est logé l'élément semi-conducteur 30.
L'alliage indium-etain est suffisamment compatible avec la plaque en verre pour permettre au matériau de scellement 33 de solidement fixer la plaque frontale 32 et le substrat 20 l'un à l'autre. Par ailleurs, le matériau de scellement 33 possède une résistance suffisante à l'humidité pour donner à la chambre de montage 34 une meilleure résistance à l'humidité que celle procurée par un scellement classique avec de la résine. En outre, ceci permet à la chambre de montage 34 d'etre hermétiquement fermée, de sorte que celle-ci peut être maintenue sous vide ou sous atmosphère inerte. Le dispositif d'affichage fluorescent selon la réalisation illustrée améliore donc la resistance à la corrosion.
De plus, dans le dispositif d'affichage fluorescent selon la réalisation illustrée, la plaque frontale 32 serre l'élément semi-conducteur 30 contre le substrat 20, assurant ainsi une connexion électrique positive entre chacun des plots métalliques 31 de liement semi-conducteur 30 et le conducteur électrique 21. La connexion entre chacun des plots métalliques 31 et le conducteur électrique 21 est réalisée à travers l'élément conducteur 35, tandis que la plaque frontale 32 serre ces composants les uns contre les autres, si bien que l'épaisseur de l'élément conducteur 35 est fortement réduite, produisant ainsi une diminution de la résistance.
De même, l'utilisation de l'alliage indiumétain permet de réduire la température du matériau de scellement 33 à environ 200 Cs c'est-à-dire à un niveau considérablement bas par rapport à la température de fonctionnement du moyen de scellement 28 utilisé pour former l'enveloppe du dispositif d'affichage fluorescent, si bien que la formation de la chambre de montage 34 suite à la construction du corps du dispositif d'affichage fluorescent n'occasionne aucun inconvénient tel qu'une refonte du moyen de scellement 28, la génération de gaz ou analogue ayant un effet néfaste sur le corps du dispositif d'affichage fluorescent. Ainsi la réalisation illustrée permet un montage de l'élément semi-conducteur 30 après confirmation du fait que le corps du dispositif d'affichage fluorescent n'est pas défectueux.
En cas de survenance d'un défaut dans le corps du dispositif d'affichage fluorescent ou dans l'élément semi-conducteur 30 suite au montage de l'élément semiconducteur 30, il suffit de porter le matériau de scellement 33 à une température d'environ 200"C pour permettre à l'élément semi-conducteur 30 d'être facilement démonté du dispositif d'affichage fluorescent.
De plus, une diminution de la température de fonctionnement du matériau de scellement 33 permet le montage d'un composant de faible résistance à la chaleur tel qu'un dispositif CMOS, ou une mémoire ou analogue.
Dans la réalisation illustrée, l'alliage indium-etain est utilisé comme matériau de scellement.
Alternativement, on peut également utiliser un autre type d'alliage à base d'indium, un métal à bas point de fusion tel que l'indium ou analogue. De même, on peut egalement faire appel à du verre de frittage ayant une temperature de fonctionnement d'environ 300"C comme matière de scellement 33.
De plus, dans la réalisation illustrée, la connexion électrique entre le conducteur électrique et chacun des plots métalliques est réalisée à travers l'élément conducteur, de sorte que l'élément semiconducteur peut être temporairement fixé sur le substrat. Ainsi, dès lors que la fixation temporaire est effectué, le conducteur électrique et le plot métallique sont directement reliés l'un à l'autre.
Par ailleurs, dans la réalisation illustrée, la plaque frontale est constitué d'une plaque de verre.
Alternativement, elle peut être réalisée à partir d'une autre matière appropriée telle qu'une plaque métallique, une matière céramique ou analogue en fonction du coefficient de dilatation thermique du materiau de scellement. Toujours dans la réalisation illustrée, l'élément semi-conducteur 30 est serre directement contre le substrat. Alternativement, tout élément approprié peut entre intercalé entre la plaque frontale et l'élément semi-conducteur.
Il ressort de ce qui précède que le dispositif d'affichage fluorescent selon l'invention est construit de telle sorte que l'élément semi-conducteur est logé dans la chambre de montage, celle-ci est formée par le materiau de scellement, qui est une matière inorganique, et la plaque frontale sur la partie de soutien du substrat. Ainsi, la chambre de montage possède des propriétés d'étanchéité et de résistance à l'humidité qui sont meilleures que celles procurées par un scellement classique avec de la résine, et ceci en raison de la matière inorganique dans le matériau de scellement.
Aussi, l'élément semi-conducteur est tenu serre contre le substrat par la plaque frontale, permettant ainsi de réaliser la connexion électrique positive entre chacun des plots métalliques de l'élément semiconducteur et le conducteur électrique sur le substrat, et de reduire la resistance dans la connexion.
De plus, le matériau de scellement utilisee pour former la chambre de montage possède une température de fonctionnement inférieure à celle du moyen de scellement utilisé pour former le corps du dispositif d'affichage fluorescent. En effet, ceci empêche la génération de gaz résiduel, la refonte du moyen de scellement et analogue, même lorsque le montage de l'élément semi-conducteur est réalisé suite à la formation du corps du dispositif d'affichage fluorescent.
Par ailleurs, l'utilisation du matériau de scellement permet le montage et la reutilisation de l'élément semi-conducteur en cas de panne dans le dispositif d'affichage fluorescent suite au montage de 1 'lément semi-conducteur. L'utilisation du matériau de scellement permet aussi de remplacer l'élément semiconducteur tout en empêchant la génération de gaz résiduel, même en cas de survenance de panne dans l'élément semi-conducteur apres l'achèvement de la réalisation du dispositif d'affichage fluorescent.
Bien que la description ci-dessus en référence aux dessins annexes concerne une réalisation préférée de l'invention ayant un certain degré de particularité, des modifications et des variantes évidentes pourront être réalisées à la lumière de ce qui précède.
Claims (3)
1. - Dispositif d'affichage fluorescent caractérisé en ce qu'il comprend:
un corps assemblé à l'aide d'un moyen de scellement (28) et comportant un substrat (20) et un conducteur électrique (21) prévu sur ledit substrat (20) ;
le substrat comporte un prolongement (20a) formé de façon à s' étendre à l'extérieur du corps ;
le conducteur électrique (21) étant forme de façon à s'étendre de l'intérieur du corps jusqu'au prolongement (20a) du substrat (20) ;
un élément semi-conducteur (30) dispose sur le prolongement (20a) du substrat (20) et muni de plots métalliques (31) reliés électriquement au conducteur électrique (21) ;;
une plaque frontale (32) disposée de façon à maintenir l'élément semi-conducteur (30) interpose entre la plaque frontale (32) et le prolongement (20a) du substrat (20) ; et
un matériau de scellement (33) disposé entre une périphérie de la plaque frontale (32) et le prolongement (20a) du substrat (20) pour former une chambre de montage (34) en coopération avec la plaque frontale (32) et le prolongement (20a) sur lequel est monté l'élément semi-conducteur (30) ;
le matériau de scellement (33) tant en matière organique ayant une température de fonctionnement inférieure à celle du moyen de scellement (28) du corps.
2. - Dispositif d'affichage fluorescent selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de scellement (33) est constitué d'une matière sélectionnée parmi le groupe constitué de métaux à bas point de fusion et d'alliages de ceux-ci.
3. - Dispositif d'affichage fluorescent selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau de scellement (33) est constitué d'une matière sélectionnée parmi le groupe constitue de l'indium, d'un matériau filiforme en alliage indiumétain et d'un produit conformé en alliage indium-étain.
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