Brevet FR2128477A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne un appareil destine à être utilisé pour la réalisation de dépôts sous vide, et d'un dispose type qui comprend un support de pièces/ dans une chambre sous vide et destine#a déplacer les pièces au cours du déi,ct, de manière à commander la vitesse ou l'étalement du revêtement déposé. On sait utiliser dans un tel appareil de dépôt sous vide un chariot de support de pièces en forme de cloche renversée, tournant lentement autour dfun axe vertical, la source de métal d'évaporation étant disposée au centre de la cloche. La rotation lente de la cloche assure la môme uniformité du les revêtement déposé dans/diverses parties des pièces. Cet appareil ne donne cependant pas des résultats optimaux dans -toutes les applications, car la disposition angulaire des pièces ou des parties dc pièces peut différer et elle peut être ap- proximativement constante ou limitée à de faibles variations au cours de la mise en oeuvre de la totalité du procédé. L'invention concerne de façon générale un appareil destiné à réaliser par dépôt sous vide des revebtements sur des pièces et comprenant une base formant support pour un récipient sous vide, un source de matière de revêtement placée dans le récipient et un support assurant le déplacement de pièces dans le récipient, alors qu'elles sont soumises à un vide élevé, ledit appareil étant caractérisé en ce quiil con- prend un ensemble rotatif épicycloïdal comprenant un anneau inférieur, une couronne supérieure de diamètre plus faible que celui de 1' anneau, et plusieurs satellites munis d'au moins un support de pièces à revêtir et coopérant avec 17 anneau et la couronne qui le supportent, ainsi qu9un mécanisme assurant la rotation relative de 19anneau et de la couronne. Selon une caractéristique préférée de l'invention, chaque satellite comprend lui-même un ensemble épicycloidal auxiliaire comprenaui un satellite auxiliaire muni d'un support de pièces. Daus un cnsemble épicyclo#dal composé, on rencontre des difficullés à assurer une for@@ de réaction pour le mécanisme auxiliaire à sstellites et selon une caractéristique préférée de l'invention, un élément du mécanisme épicyclo#dal auxiliaire ne peut tourner du f?it d'une force de gravité. Selon une autre caractéristique préférée de l'inven- tion, l'appareil comprend un mécanisme destiné à faire varier l'inclinaison de l'un des satellites lorsqu'il se déplace autour de l'axe principal. Par exemple, la couronne peut avoir une section non circulaire ou elle peut être inclinée par rapport au plan horizontal. Dans de nombreuses applications, il es-t nécessaire que la pièce à revêtir soit exposée sur deux faces ou plus lors du traitement, et il est habituellement nécessaire après l'expo- sition d'une face de casser le vide, d'ouvrir la chambre, de retirer la pièce et de la remettre en place, de refermer la chambre et de recréer les conditions de vide d'origine. Ceci est long et coûteux et dissipe de l'énergie. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'appa.- reil peut comprendre un mécanisme inversant la position du support de pièce de manière à présenter la face opposée de la pièce à la source de matière de revêtement, sans perturber les conditions de vide régnant dans la chambre. Par exemple, le support de pièce tourne autour dlun axe et pivote autour d'un axe transversal au premier, de manière à modifier la face présentée à la source de matière d'évaporation. Dans tous les cas, le mécanisme de retournement est de préférence pratiquement fixe dans la chambre sous vide et il coopère avec le support d'coutil lorsque celui-ci est dans une position prédéterminée au cours de son déplacement dans le premier sens. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une élévation latérale d'un mode de réalisation dsappareil de dépôt sous vide selon l'invention la figure 2 est une élévation latérale schématique de l'appareil de la figure i à plus grande échelle la figure 3 est une vue en plan d'unie variante, compre- nant un ensemble épicyclo#dal destiné à 1 appareil de la figure re 1, avec un ensemble épicycloïdal auxiliaire disposé dans le satellite principal la figure 4 est une élévation latérale en coupe partielle de l'ensemble épicycloidal auxiliaire de la figure 3 la figure 5 est une élévation latérale analogue à la figure 1 d'un autre mode de réalisation de Invention la figure 6 est une vue en plan zgrandie d'un support de pièce de la figure 5 la figure 7 est une coupe du support de la figure 6 ; et la figure 8 est une élévation latérale schématique analogue à la figure 2, mais elle représente une partie d'une autre variante de l'invention. Dans tous les exemples représentés, l'appareil de dépot sous vide comprend une plaque circulaire 10 de base destinée à coopérer avec une cloche il de verre qui forme une enceinte dans laquelle peut régner un vide poussé, créé par des pompes classiques à vide non représentées communiquant avec l'intérieur du récipient par un orifice 12 de la plaque de base. Celle-ci comprend un certain nombre de raccords étanches, portant la référence 13, destinés aux diverses commandes néces- saires dans le récipient, par exemple au passage de câbles électriques haute tension ou basse tension, de conduits dlali- mentation et de retour de gaz inertes ou d'autres fluides, de fluides de chauffage et de refroidissement, et de dispositifs de mesure, indicateurs ou d'autres circuits électriques. En plus, l'appareil peut comprendre des mécanismes 14 d'entraî- nement en rotation ou en tra.nslation des éléments disposés dans la chambre fermée. La plaque de base comprend un creuset classique chauffé (non représenté) formant source du métal à déposer. Dans le premier exemple, l'appareil de support disposé dans la chambre comprend un certain nombre de montants verticaux distants 15 fixés à leur extrémité supérieure à un anneau horizontal fixe 16 constituant un support pour un chariot rotatif dc support de pièces ive chariot lui--meme comprend un autre anneau horizontal 17, de diamètre plus faible/que le sien, et comportait trois roues distantes 18 de portée reposan-t sur l'anneau 16 et coopérant avec la lèvre interne de l'anneau 16 de manière à maintenir le chariot concentriquement à l'axe. Urne série de bras 19 dépasse au-dessus de anneau mobile vers un autre anneau 20 placé au-dessus et qui constitue l'anneau mobile de l'ensemble épicycloïdal et porte une gorge 21 à son bord supérieur (figure 2), constituant une gorge de guidage des satellites. Chaque satellite est formé d'un disque métallique 25 en forme de plateau, comportant un certain nombre d'orifices ou de fenêtres circulaires 26 destinées à porter les pièces ou les substrats séparés dont les faces inférieures sont à revêtir de métal.Chaque satellite comporte un cordon ou une nervure 27 à sa périphérie, coopérant avec la gorge 21 de l'anneau 20, alors que la partie supérieure de chaque satellite repose sur une couronne 28 de diamètre relativement faible, placée sur l'axc central vertical et maintenue fixe par des tiges verticales 29 fixées à une plaque 30 supérieure elle-même fixée à l'anneau 16 fixe par trois branches externes repliées 32. L'anneau 17 tourne autour d'un bras vertical et porte l'anneau 20, si bien que les trois satellites 25 se déplacent particuemert autour de l'axe vertical central en tournant simultanément autour de leur propre axe de rotation incliné vers l'intérieur et vers le bas, vers l'axe central principal comme représenté. L'entraînement, da.ns cet exemple, est constitué par une petite roue 35 de friction entratnée par une transmission 36 portée par l'anneau 16 et coopérant avec la face inférieure de l'anneau 17, la roue 35 étant entraînée par un moteur externe non représenté par la transmission 14 passant par un raccord étanche de la pla.que 10. Dans une variante, un petit moteur électrique peut être disposé dans l'enceinte sous vide. La couronne 28 peut être disposée horizontalement, si bien que chaque satellite 25 a une inclinaison uniforme lorsqu'il roule autour de l'anneau 20, mais, dans cet exemple de réalisation de l'invention, à la couronne est inclinée si bien que sa face de travail est/un niveau inférieur d'un coté de l'axe à celui de l'autre côté, comme le montre clairement la figure 2.En conséquence, chaque satellite 25 a tendance à osciller entre les positions représentées à gauche et à droite de la figure 2, lorsqu'il se déplace autour de l'axe central principal. En/conséquence, chaque substrat placé dans une A tre 26 non seulement oscille entre les positions supérieure et inférieure du satellite luimAeme, mais a un angle d'incli- naison variant cycliquement par rapport à l'horizontale, lors de l'oscillation du satellite. Cette disposition favorise l'uniformité du revetement dont la qualité est améliorée, surtout lorsque le substrat comporte de petits gradins ou ressauts. Les satellites ne sont pas en contact/direct les uns avec les autres, lorsqu'ils tournent autour de l'axe central vertical, car ils sont maintenus séparés par un ensemble d'entretoises comprenant trois boucles 40 de fil fixées à un disque rotatif 41 placé au-dessus de la couronne 28, les boucles 40 étant mises en position et guidées par plusieurs rouleaux radiaux de portée 42 qui se déplacent entre la plaque 30 et une autre plaque fixe 43 disposée au-dessous de la plaque 30. La forme angulaire de chaque boucle 40 est telle que les satellites sont maintenus contre la couronne 28, sans contact direct entre les bords des satellites voisins ni tendance de ceux-ci à s'écarter de la couronne 28. Dans la variante représentée sur les figures 3 et 4, les éléments principaux de l'appareil sont identiques à ceux des figures 1 et 2, mais les satellites 25 sont remplacés par des ensembles à satellites dont chacun comprend un ensemble épicycloïdal auxiliaire. Chacun/de ces ensembles comprend un anneau 45 correspondant au cordon 27 de l'un des satellites 25, et il repose à son bord inférieur dans la gorge 21 de l'anneau 20 et à son bord supérieur sur la couronne 28, comme dans l'exemple précédent. Deux bras 46 sont fixés à cet anneau et portent une broche 47 dans un palier 48 disposé au centre de l'anneau et portant une couronne 50. Un certain nombre de satellites auxiliaires formés de cercles 51 coopèrent avec une gorge de la face interne de l'anneau 45 et le bord de la couronne secondaire 50.Cette dernière peut tourner par rapport à la portée 4S, mais un poids 52 fixé à une partie de son bord empéche cette rotation et maintient la couronne en position constante lorsque 1 'ensemble épicyci odal tourne autour de l'axe vertical central de lappareil. Les cercles 51 sont séparés par des ailettes 53 fixes a une plaque rotative 54 montée sur le manchon 48. Lors du fonctionnement, la rotation de l'anneau 20 pro voque le déplacement global des anneaux 45 autour de l'axe vertical central et aussi leur rotation autour de leur axe propre lors de leur déplacement qui assure le mouvement cii rotation global des châssis 46 fixés a.ux anneaux satellites. Les couronnes 50 montées dans les portées 48 ne tournent pas cependant et les cercles séparés 51 décrivent donc un déplacement épicycloïdal autour de chaque anneau satellite et à l'intérieur de celui-ci. En conséquence, chaque substrat séparé placé dans un anneau 51 tourne autour de son propre axe central perpendiculaire,et simultanément il pivote globalement autour de l'axe de la broche du satellite correspondant, ensemble se dépla- çant lentement autour de l'axe vertical principal de l'appareil. Les figures 5 et 6 représentent une autre variante de l'invention, comprenant un dispositif destiné à retourner les pièces séparées, de manière à assurer le revêtement de leurs faces/opposées, sans qui il faille casser le vide/et ouvrir len- ceinte. L'appareillage représenté est pratiquement analogue à celui de la figure 1, et les éléments analogues portent des références identiques. Dans cet exemple, chaque satellite 25 est remplacé par un cercle 61 qui se loge dans la gorge 21 de l'anneau 20 et repose aussi sur la couronne fixe 28 qui, dans cet exemple, est horizontale. Un mécanisme assure le retournement des supports séparés de manière que les deux faces des pièces puissent être re velues de métal sans rupture du vide. A cet effet, chaque support comprend un moyeu central 64 en forme de coupelle (figures 6 et 7) ayant quatre bras radiaux 69 fixés au rebord 61. Dans chaque quadrant est monté un chassie 63 comportant un certain nombre d'orifices ou de fenAetres circulaires destinées au logement de lentilles séparées ou d'titres pièces. Chaque châssis est disposé de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe radial sur deux axes alignés 62, l'axe interne étant as soucie à un pignon 65 d'entraînement qui est en prise avec un plateau denté 67 monté sur un arbre 68 porté par un palier central du moyeu 64. Le plateau 67 comporte deux ergots 66 permettant son entraînement, et on note que la rotation du plat eu 67 provoque la rotation de tous les châssis 63 autour de leur axe propre, avec inversion du sens de présentation. Le mécanisme d 'entratnement des plateaux 67 des'trois sate]lites est représenté sur la figure 5/et il comprend un arbre incliné 75 portant un T 76 à son extrémité interne, destinée à coopérer avec les ergots 66 le cas échéant. L'extrémité supérieure de l'arbre 75 est associée par un engre nage conique 77 à un arbre vertical 78 d'entraînement porté par un palier 79 à son extrémité supérieure et par un palier 80 à son extrémité inférieure, lors de son passage dans l'an- neau fixe 16. L'extrémité inférieure de l'arbre 78 passe par un raccord rotatif de la plaque de base (non représentée) destiné à permettre la rotation et l'élévation ou ment de l'arbre. Le support 79 coulisse sur l'une des branches 32 et porte aussi l'arbre 75.Ainsi la totalité de l'ensemble formé par les arbres 78 et 75 et l'arbre 79 peut etre sélectivement dégagée des supports satellites ou abaissée jusqu'à ce que le T 76 coopère avec deux ergots 66. Lors de l'utilisation, le dispositif épicycloidal est lentement déplacé vers une position dans laquelle le moyeu de l'un des satellites se trouve en face du mécanisme 75, 76, la position finale réelle étant déterminée par observation à travers la cloche de verre ou par un orifice de la paroi de la chambre, et le mécanisme d'ontraîncment est alors abaissé et commandé de manière à assurer le retournement de chaque satellite. Les satellites sont alors déplacés à nouveau latéralement sous la commande de i'entraînement 35, 36 et le déplacement recommence pour les satellites suivants. Au lieu d'un plateau 67 à denture droite, on peut utiliser un engrenage à vis, qui présente l'avantage principal d'empêcher le retournement libre du mécanisme, si bien que les ch@ssis 63 rie quittent pas leur position angulaire lorsque le mécanisme 75, 76 est dégagé. Dans une autre variante représentée sur la figure 8, ltappareîl est analogue à celui des figures 1 et 2, les élé mentis analogues portant des références identiques. Dans cet exemple cependant, la couronne 28 de la figure 2 est rempla- cée par deux couronnes fixes 82, 83 de diamètres/différents/et distantes verticalement; elles sont disposées de manière que les satellites 25 puissent etre placés de manière à reposer sur l'une ou autre des couronnes 82, 83, comme représenté à gauche et à droite sur la figure 8. De cette manière, on peut choisir l'inclinaison de chaque support satellite au début de chaque opération de revêtrement, sans réglage compliqué. Tous les appareils représentés comprennent un certain nombre de petits paliers, par exemple ceux des roues 18 et 35 de la figure 1, les rouleaux 42 de la figure 2, le palier 48 de la. figure 4, les paliers 79 et 80 de la figure 5 et les paliers des axes 62 et de l'arbre 68 sur les figures 7 et 8. Comme la totalité de l'appareil peut être portée à des températures pouvant atteindre 500 ou 700 C, il est important que les matières des paliers ne forment pas de gaz qui pourrait perturber les conditions de vide propre, et en conséquence on ne peut pas utiliser des paliers normaux à lubrification par matière liquide ou solide. On peut résoudre le problème ou le réduire par l'utilisation comme matière de palier d'une substance, par exemple un oxyde métallique ou une céramique, inerte chimiquement à des températures pouvant atteindre 500 ou 700 C et dont la dureté superficielle dépasse la valeur 6 dans l'échelle de Moh. On préfère plus précisément les émaux, le verre, l'alumine, le quartz, le nitrure de bore et le carbure de tungstène. L'autre organe du palier (par exemple l'arbre) est de préférence constitué ou revêtu d'un métal dur non corrosif, par exemple dVacier inoxydable. On peut utiliser les mêmes matières pour d'autres éléments mobiles, par exemple pour les pignons. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qui on pourra apporter toute équivalence technique dans scs éléments constitutifs s ans pour aittatit soilir du cadre de 1 invention, qui est défini dunes les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. appareil destiné au dépôt sous vide de revêtements sur des pièces, du type qui comprend un support d'un récipient sous vide, une source de matière de revêtement placée dans le récipient et un support pour plusieurs pièces, destiné à déplacer celles-ci dans le récipient qui est sous vide poussé, ledit appareil é@ant caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble é@i@v@l@@dal com@renant un aun@an inférieur. une conr@@@e sucelui de périeure de diamètre inférieur 'a/l'anneau et plusieurs satellites portant chacun au moins un support de pièces à reveAtir et coopérant avec l'a.nneau et la couronne qui le supporte, et un mécanisme assurant la rotation relative de l'anneau et de la couronne. 2. Appareil sel.on la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme de retournement déplaçant chaque support de pièce de manière à présenter une autre face dc la pièce à la source de matière de revêtement. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support est mobile dans un premier sens, lorsqo'il présente la première face à ladite source, et mobile dans le meme sens lorsqutil présente autre face à la source. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le support de pièceqtourne autour dpun axe lors du déplacement dans le premier sens et oscille autour d'un axe transversal lors du retournement des faces présentées à ladite source. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mécanisme de retournement coopère avec un élément associé au support de pièces lorsque celui-ci est dans une position prédéterminée au cours de son déplacement dans le pre mier sens. 6. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support de pièces/est un anneau rotatif comprenant un oti plusieurs châssis pivotant dans 1' anneau de manière à pré senter les deux faces de celui-ci vers ladite source. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé cn ce qu'il comprend un mécanisme dc retournement automatique de chaque satellite qui toarne autonr de l'axe central principal. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couronne supportant le bord supérieur de claque sa tellite nîest pas circulaire ou est incliné par rapport à l'horizontale. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque satellite comprend un ensemble épicyclo@dal auxiliaire comprenant des satellites auxiliaires portant chacun un support de pièces. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une force de gravité empêche la rotation d'un élément de l'ensemble auxiliaire épicycloïdal. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux couronnes placées au-dessus de lanneau, à différentes hau- tueurs, de manière à modifier 1 l'inclinaison angulaire des sastellites. 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une entretoise rotative don-t les bras sont disposés entre les satellites. 13. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement fait tourner l'anneau inférieur, la couronne ne tournant pas. 14. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qulil comprend des pignons ou des paliers dont un élément est en matière dure chimiquement inerte à 5000C, notamment en matière céramique ou en oxyde, borure ou nitrure métallique.