Brevet FR2372242A1 — publié le 19780623

La présente invention concerne un évaporateur thermique à chauffage électrique pour équipements de métallisation sous vide, formant un corps, qui comporte une base, des parois latérales, des parois frontales et un couvercle, pour le logement du matériau à évaporer, et muni d'orifices de sortie de la vapeur, disposés suivant un quadrillage. Des evaporateurs thermiques comportant des orifices de sortie disposés suivant un quadrillage sur une piece de tble font partie de l'art antérieur. La partie inférieure du corps forme dans ce cas une nacelle, constituée par une base, deux parois latérales et deux parois frontales, ces dernières étant repliées le long d'une arête horizontale et formant des. plages de raccordement aux bornes correspondantes. Sur la nacelle vient se placer un couvercle, constitué par une plaque perfore, comportant les divers orifices de sortie de la vapeur. De tels évaporateurs présentent certes de bonnes propriétés reproductibles, mais ne sont utilisables que pour le dépôt sur des substrats disposés horizontalement audessus d'eux.Une telle disposition est impossible par exemple pour la niétallisation de grands plateaux de verre, dont la surface peut atteindre plusieurs mètres carrés. La fixation de tels grands substrats en position horizontale présente des difficultes importantes et le fonctionnement ne serait en outre pas économique, car un seul plateau de verre peut généralement être métallisé à la fois. Pour la métallisation de grands plateaux de verre, il est donc usuel de disposer de nombreux évaporateurs sous forme d'un réseau dans un plan vertical, les substrats à métalliser étant placés verticalement de part et d'autres de ce réseau. La demande de brevet de la République La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le nO 23 64 379 décrit par ailleurs un évaporateur chauffage par résistance, constitué par une bande de tale continue, sur le caté de laquelle au moins une poche plate en matériau mouillant pour métaux est fixée avec conduction électrique. Cette poche doit aussi être remplaçable par une tôle perforée. La necessite de porter le matériau mouillant de la poche à une température déterminée, afin d'interdire des condensations de vapeur gênantes, impose une adaptation électrique précise des conductibilités de la bande de tôle et du matériau mouillant.Lorsqu'un tel évaporer teur doit être utilisable dans un réseau d'évaporateurs disposé à midistance de deux plateaux de verre à métalliser simultanément, il est indispensable de placer le matériau mouillant de part et d'autre de la bande de tale, qui passe ainsi à mi-distance du matériau à déposer. Il en résulte un gradient de température de l'intérieur vers l'extérieur, qui produit un soufflage de particules pulvérulentes, notamment dans le cas d'un matériau à déposer sublimable; ce phenomène est extrêmement nuisible pour la qualité de la couche déposee. L'évaporateur connu ne peut en outre être rempli de matériau à déposer que jusqu'a une hauteur déterminée, faute de quoi une partie notable de ce matériau s'échappe des poches ouvertes dans le haut.On a constaté que l'évaporation vers le haut est notable même dans le cas d'un faible remplissage, d'ou une perte constante de matériau à déposer et la nécessité d'un nettoyage fréquent de l'équipement d'évaporation. Les conditions ne sont pas suffisamment reproductibles par suite de la variation de la caractéristique d'évaporation en fonction de la hauteur de remplissage; le remplissage des évaporateurs notamment exige un soin tout particulier. Il est en outre suggéré d'améliorer les conditions dans certains cas en basculant les poches de mouillant en position horizontale, mais cette solution n'est guère réalisable pour des raisons évidentes. L'invention a pour objet une source d'évaporation du type précédemment décrit, pouvant etre disposée dans un réseau d'évaporateurs entre des substrats verticaux et présentant une caractéristique d'évaporation à reproductibilité élevée. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les orifices de sortie se trouvent sur les deux parois latérales du corps et le couvercle n'est pas perforé. La résistance électrique produisant la chaleur d'évaporation est ainsi exclusivement constituée par le corps même. La résistance de chauffage à température maximale entoure donc le matériau évaporer, excluant ainsi une évaporation par à-coups avec pulvérisation de poudre, etc. Par suite de l'emploi d'un couvercle non perforé, la vapeur - a l'exception de pertes négligeables dues à des "fuites" - s'échappe uniquement par les orifices de sortie des deux parois latérales, c'est-à- dire en direction des faces de substrat, de sorte qu'il n'y a pratiquement pas de pertes de matériau à déposer. Ce facteur est particulièrement important pour le dépôt de métaux codteux, tels que l'or.Le facteur essentiel est toutefois que la caractéristique d'évaporation est pratiquement indépendante du volume ou de la hauteur de remplissage du matériau à déposer, au moins tant que les orifices de sortie ne sont pas obturés par ce matériau solide. Le procédé de métallisation mis en oeuvre avec l'évaporateur selon l'invention présente une très bonne reproductibilité. Un remplissage précis de l'évaporateur permet en outre des métallisations quantitatives, conduisant à des propriétés de couche- toujours constantes. La regularité de la caractdristique- d'évaporation est un avantage essentiel pour la disposition de l'évaporateur dans un réseau, c'est-à-dire pour la métallisation de substrats de grande surface. Un tel évaporateur thermique, dont le corps est constitué par deux flans de tôle formant l'un une nacelle et 1 'autre un couvercle, permet une production particulièrement simple. Selon une autre caractéristique de l'invention, le flan de nacelle est constitué par une base et deux parois latérales, en contact suivant deux arêtes dé pliage; la base se prolonge des deux côtés, parallèlement aux aretes de pliage, par des languettes dont la largeur est sensiblement égale à celle de la base et la longueur sensiblement égale à la hauteur de la nacelle à former par pliage; les deux parois latérales se prolongent des deux côtés, parallèlement aux arêtes de pliage, par des languettes de longueur telle qu'après pliage en Z, et pliage des parois latérales vers le haut, elles entourent les languettes repliées de la base et forment chacune la moitié des parois latérales de la nacelle, ainsi que des plages de raccordement électrique, en contact deux par deux dans le plan de symétrie de la nacelle; et les orifices de sortie de la vapeur sont disposés sur les parois latérales. Un outillage progressif permet la production facile d'une telle nacelle en grandes quantités par découpage et pliage. La nacelle définitive, obtenue a partir du flan de tôle, présente néanmoins une étanchéité largement suffisante aux matériaux fusibles et sublimables à déposer, sans soudage des joints. Il est particulièrement avantageux que la surface totale des orifices de sortie soit inférieure 30 E, et de préférence a 15 % de la surface des parois latérales. Des essais simples permettent une détermination facile de la surface totale optimale des orifices de sortie. Il suffit que le dimensionnement assure une surface totale des orifices de sortie nettement supérieure à la surface de toutes les "fuites" de l'évaporateur fini. Selon une autre caractéristique de l'invention, le flan du couvercle est constitué par un couvercle et deux rebords en contact suivant les arêtes de pliage; et le couvercle se prolonge de part et d'autre, paral lèlement aux arêtes de pliage par deux languettes dont l'écartement latéral est choisi de façon qu'après pliage elles entourent des deux côtés les plages de raccordement de la nacelle, et dont l'écartement longitudinal est choisi de façon qu'elles reposent élastiquement sur les parois frontales de la nacelle. Les conditions électriques ainsi créées sont suffisamment définies pour assurer un passage approprié du courant dans le couvercle aussi. Ce dernier se soulève facilement pour le remplissage de l'évaporateur. Les languettes assurent par leur élasticité un blocage suffisant, de sorte que le couvercle ne peut pas se soulever, même sous des pressions de vapeur élevées. Les épaisseurs du matériau du couvercle et de la nacelle peuvent être différentes, mais il faut veiller à ce que la température du couvercle soit suffisamment élevée pour interdire la condensation du matériau évaporé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et du dessin annexé sur lequel la figure 1 représente un flan de nacelle en tôle, avant pliage; la figure 2 est la vue en plan de la nacelle, produite par pliage du flan de la figure 1; la figure 3 est la vue en plan d'un flan de couvercle en tôle; et la figure 4 est la vue en perspective de l'évaporateur complet, réalisé à partir des éléments des figures 1 à 3. La figure 1 représente un flan 10 de tale, à contour sensiblement rectangulaire et constitué par une base 11 et deux parois latérales 12, en contact suivant deux arêtes de pliage 13, disposées suivant le grand axe de la nacelle 14 résultante (figure 2). La base 11 se prolonge des deux cotes, parallèlement aux aretes de pliage 13, par des languettes 15 dont la largeur est sensiblement égale à celle de la base Il et la longueur sensiblement égale à la hauteur de la nacelle finie. Les deux parois latérales 12 se prolongent de même par des languettes 16 parallèles aux arêtes de pliage 13. Entre les languettes 15 et la base 11 d'une part et les languettes 16 et les parois latérales 12 d'autre part se trouvent les arêtes de pliage 17, perpendiculaires aux arêtes de pliage 13.L'arête de pliage 17 est représentée continue pour les languettes 15 ou 16, ce qui est admissible compte tenu de la faible épaisseur - 0,2 mm -- de la telle tmolybdane). En règle générale, l'arête de pliage 17 est toutefois légèrement decalée vers l'intérieur, au voisinage des languettes 15, afin de permettre le pliage du flan 10 pour la production de la nacelle 14 selon figure 2. Les languettes 16 presentent chacune une autre arête de pliage 18, parallèle aux arêtes de pliage 17. La distance des arêtes de pliage 17 et 18 ainsi que la longueur Lt des languettes 16 sont dimen sionnées de façon qu'après un pliage en Z selon figure 2, elles forment chacune la moitié des parois frontales 19 ainsi que les plages 20 de raccordement électrique. Des entailles 21 séparent les languettes 15 et 16, afin de permettre le pliage des languettes 15 indépendamment des languettes 16. Après le pliage des languettes 15 vers le haut et le pliage des languettes 16 vers l'extérieur, sur les arêtes 18, il est possible de replier les languettes 16 suivant les aretes 17 (les parois latérales 12 ayant eté pliees vers le haut) autour des languettes 15, deux plages de raccordement 20 voisines étant alors en contact dans le plan de symétrie de la nacelle 14, comme l'indique la figure 2. Cette dernière montre aussi que les languettes 15 repliées vers le haut se placent dans les languettes 16 pliées en Z, garantissant ainsi une étanchéité suffisante de la nacelle. Des orifices 22 de sortie de la vapeur sont répartis à peu près régu lièrement sur toute la surface des parois latérales 12. Pour une longueur interieure d'environ 30 mm de la nacelle, l'expérience conduit à prévoir 30 trous d'un diamètre de 0,5 mm sur chacune des parois latérales 12, la rangée inférieure de trous se trouvant une certaine distance de la base 11. La figure 3 représente un flan. de tôle 23 pour un couvercle 24, comportant un élément de couvercle 25 et deux rebords 26, en contact suivant les arêtes de pliage 27. Le couvercle 25 se prolonge de part et d'autre, parallèlement aux arêtes de pliage 27, par deux languettes 28 dont l'écartement latéral S est tel qu'après pliage, elles entourent des deux cotés les plages de raccordement 20 de la nacelle 14.Entre les languettes 28 et le couvercle 25 se trouvent des arêtes de pliage 29, dont la distance L2 détermine la longueur du couvercle 25 et par suite l'écartement des languettes 78t (repliées). Cette distance L2 est choisie de façon que les languettes 28 reposent élastiquement sur les parois frontales 19 de la nacelle 14 et assurent un blocage fiable du couvercle 24 dans la position représentée sur la figure 4. Cette dernière montre en outre que les languettes 28 présentent une légère forme en S, afin de permettre et de faciliter leur glissement sur les parois frontales de la nacelle, lors de la mise en place du couvercle 24. La figure 4 montre que la nacelle 14 munie du couvercle 24 forme dans la partie centrale un corps 30, recevant le matériau à vaporiser et fermé de tous les cotés, et notamment dans le haut, à l'exception des orifices de sortie 22 disposés sur les deux cOtés et d'éventuelles fuites négligeables. Le couvercle, d'une épaisseur de 0,3 mm (molybdène), est porté par les conditions électriques en service à une température interdisant la condensation du matériau à évaporer sur le couvercle. Il en résulte un flux de vapeur constant, stable et reproductible, partant horizontalement de part et d'autre du-corps 30. La disposition de plusieurs évaporateurs de ce type en réseau permet d'obtenir un flux de vapeur total présentant une homogénéité suffisante. L'évaporateur décrit en tôle de molybdène a donné d'excellents résultats pour l'évaporation de ZnS et d'argent, mais est également réalisable pour d'autres matériaux à évaporer dans d'autres matériaux connus, tels que tantale, tungstène ou fer, ce dernier convenant particulièrement bien pour des matériaux faciles à évaporer. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limiatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Evaporateur thermique å chauffage électrique pour équipements de métallisation sous vide, formant un corps, qui comporte une base, des parois latérales, des parois frontales et un couvercle, pour le logement du matériaux évaporer, muni d'orifices de sortie de la vapeur, disposés suivant un quadrillage, et caractérisé en ce que les orifices de sortie se. trouvent sur les deux parois latérales du corps, et le couvercle n'est pas perforé. 2. Evaporateur thermique selon revendication 1, dont le corps est cons titubé par deux flans de tôle formant l'un une nacelle et l'autre un couvercle, et caractérise en ce que le flan de nacelle est constitué par une base et deux parois latérales, en contact suivant deux arêtes de pliage; la base se prolonge des deux cOtés, parallèlement aux arêtes de pliage, par des languettes dont la largeur est sensiblement egale à celle de la base et la longueur sensiblement égale à la hauteur de la nacelle à former par pliage; les deux parois latérales se prolongent des deux cotés, parallèlement aux aretes de pliage, par des languettes de longueur telle qu'après pliage en Z, et pliage des parois latérales vers le haut, elles entourent les languettes repliées de la base et forment chacune la moitié des parois latérales de la nacelle, ainsi que des plages de raccordement électrique, en contact deux par deux dans le plan de symétrie de la nacelle; et les orifices de sortie de la vapeur sont disposés sur les parois latérales. 3. Evaporateur thermique selon revendication 2, caractérisé en ce que la surface totale des orifices de sortie est inférieure à 30 %, et de préférence à 15 % de la surface des parois latérales. 4. Evaporateur thermique selon revendication 2, caractérisé en ce que le flan du couvercle est constitué par un couvercle et deux rebords en contact suivant les arêtes de pliage; et le couvercle se prolonge de part et d'autre, parallèlement aux arêtes de pliage, par deux languettes dont l'écartement latéral est choisi de façon qu'après pliage elles entourent des deux côtés les plages de raccordement de la nacelle, et dont l'écarte- ment longitudinal est choisi de façon qu'elles reposent élastiquement sur les parois frontales de la nacelle.