Brevet FR2577943A1 — publié le 19860829

Cette invention concerne un dispositif de vaporisation éclair (générale- ment appelée "vaporisation flash") pour un système de pulvérisation cathodique ou réactive (couramment appelé "getter") qui comprend une enceinte mobile de bobine à auto-centrage. Lors de la fabrication d'un tube à rayons cathodiques, on dispose un matériau de pulvérisation cathodique, ou "matériau de getter", à l'intérieur du tube, dans un conteneur métallique maintenu par l'une des extrémités d'un res- sort de support, élastique et allongé, dont l'autre extrémité est fixée à un système de monture de manière à s'étendre en porte-à-faux dans la partie tron- conique en forme d'entonnoir du tube. Une telle combinaison de conteneur de get- ter et de ressort de support est généralement connue sous la dénomination de "getter à antenne". Après évacuation partielle, par mise du tube sous vide, des gaz contenus dans ce tube, et scellage hermétique de ce dernier, le matériau de getter est rapidement chauffé, jusqu'à ce qu'il se vaporise brutalement ("vaporisation éclair") à partir de son conteneur, et qu'il se dépose ensuite sur les surfaces internes du tube sous la forme d'une pellicule de getter. La longueur du ressort permet de bien positionner le conteneur de getter à l'inté- rieur de la partie tronconique du tube, dans laquelle le matériau de getter peut être vaporisé brutalement de manière à obtenir un effet optimal de couverture, le ressort et le conteneur étant situés en dehors des trajectoires des faisceaux électroniques émis par le système de monture, afin de ne pas interférer avec le fonctionnement du tube. Le matériau de getter, qui, de façon typique, est un al- liage baryum-aluminium, présente la propriété de permettre une sorption des gaz qui restent dans le tube après sa mise sous vide, ou des gaz qui sont libé- rés ultérieurement par les parois du tube ou par les composants de la structure de ce dernier. Dans tous les cas, le matériau de getter agit comme une pompe auxiliaire qui procure le niveau de vide élevé nécessaire à un fonctionnent ef- ficace du tube. Le matériau de getter, enfermé dans le conteneur métallique, est vapo- risé brutalement en plaçant une bobine de chauffage par induction à haute fré- quence à proximité de la surface extérieure du tube à rayons cathodiques qui est opposée, ou très proche, du conteneur du getter, et en excitant ensuite la bo- bine par un courant à haute fréquence. Le champ magnétique alternatif engendré par la bobine de chauffage ainsi excitée induit une circulation de courant dans le conteneur métallique du getter, ce qui chauffe ce conteneur et son contenu à une température suffisamment élevée pour assurer une vaporisation éclair, ou "flash", du matériau de getter contenu dans le conteneur. Afin de vaporiser la quantité maximale de matériau de getter du conteneur et d'obtenir une distribu- tion désirée du matériau de getter déposé dans le tube, il est nécessaire de 2 2577943 positionner convenablement la bobine de chauffage par rapport au conteneur du getter, afin d'obtenir un couplage magnétique optimal entre ces deux éléments. La position de la bobine est critique, étant donné que l'énergie délivrée au conteneur de getter varie comme l'inverse du carré de la distance séparant la bobine du conteneur. Un alignement plan entre le conteneur et la bobine consti- tue également un facteur critique, pour permettre une interception appropriée du champ électrique transversal qui chauffe le conteneur. Un défaut d'alignement peut également provoquer un chauffage localisé intense, qui fait fondre ou ra- mollir le conteneur de getter et/ou son ressort de support, ce qui entraine une vaporisation flash non satisfaisante du getter. - De façon typique, l'étape de vaporisation flash du getter est réalisée sur une ligne de production dans laquelle un robot, ou un opérateur, place le tube à rayons cathodiques dans un système de fixation qui maintient le tube près du dispositif de vaporisation éclair du getter. La présence du tube dans le sys- tème de fixation déclenche le fonctionnement d'un générateur haute fréquence qui alimente en énergie une bobine de chauffage du dispositif de vaporisation flash. Etant donné que le système de fixation est conçu de façon à permettre un change- ment rapide de plusieurs tubes qui se déplacent le long de la ligne de produc- tion à une vitesse élevée, un tube particulier peut ne pas être placé convena- blement dans le système de fixation,-ce qui provoque un défaut d'alignement du conteneur du getter et de la bobine de chauffage l'un par rapport à l'autre. De même, de petites modifications dans le contour du tube ou du collier de position- nement, constituant une partie faite manuellement (qui varie d'un système de fixation à un autre) sur laquelle le tube repose dans le système de fixation, peuvent provoquer un mauvais positionnement de la bobine de chauffage par rap- port au conteneur du getter. - En conséquence, la présente invention a pour objet un système de vapori- sation flash de getter comportant une bobine de chauffage à auto-centrage qui est capable de se positionner convenablement d'elle-même par rapport au conte- neur du getter dans des tubes de forme tronconique de différentes formes et/ou dimensions. Cette invention concerne donc un dispositif de vaporisation éclair pour un système de pulvérisation cathodique, plus connu sous le nom de getter, qui comprend une enceinte de bobine maintenue par un support, cette enceinte renfer- mant une bobine de chauffage par induction orientée sensiblement parallèlement à un plan donné et adaptée à chauffer un conteneur de getter disposé dans un tube à rayons cathodiques, et près de la surface tronconique en forme d'enton- noir de ce dernier, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens élastiques couplés à ladite enceinte de bobine pour déplacer cette en- 3 257?7943 ceinte par rapport audit support, en ce qu'une surface de ladite enceinte de bobine présente un contour sensiblement similaire à celui d'une portion de la- dite surface en forme d'entonnoir dudit tube, et en ce que--ladite bobine est positionnée à l'intérieur de ladite enceinte de manière que ledit plan soit sen- siblement parallèle audit conteneur de getter lorsque ladite surface ayant le- dit contour est placée à proximité de ladite portion en forme d'entonnoir. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés, qui en il- lustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins: - la Figure 1 est une vue en perspective latérale illustrant un mode de réalisation préféré d'un dispositif de vaporisation éclair de getter selon cette invention; - la Figure 2 est une vue partielle, en coupe selon 2-2 de la Figure 1; - la figure 3 est une vue partielle, en coupe selon 3-3 de la Figure 1; - la figure 4 est une vue en coupe représentant une partie d'un tube à rayons cathodiques près duquel est placé le dispositif de vaporisation éclair de getter selon la figure 1; et, - la Figure 5 est une vue en élévation latérale représentant le disposi- tif de vaporisation éclair de getter selon l'invention, sur lequel est placé un tube à rayons cathodiques. La figure 1 représente un dispositif de vaporisation éclair ou flash de getter 10, comportant une enceinte 12 recevant une bobine, montée sur un sup- port 14. Le support 14 est monté sur une embase 16, par exemple à l'aide de vis (non représentées), qui traversent l'embase 16 à partir de la surface inférieure 18, et qui pénètrent dans le support 14. De préférence, le support 14 est de forme cylindrique, et il est monté sur la base 16 en faisant un angle de i'ordre de 16 par rapport à son axe, comme représenté sur la Figure 1, afin de pouvoir être positionné dans un système de fixation de tube, comme on l'expliquera ci- après. L'enceinte 12 renferme une bobine de chauffage par induction à haute fré- quence 20, à partir de laquelle s'étendent des conducteurs externes 22, de ma- nière à alimenter la bobine 20 en énergie. Cette bobine 20 est conçue de manière à chauffer un conteneur de getter qui est disposé à l'intérieur du tube à rayons cathodiques et près de la surface tronconique en forme d'entonnoir de ce dernier, comme illustré par la Figure 4. En se référant aux Figures 2 et 3, on voit que des moyens élastiques 24, par exemple un ressort à boudin, sont couplés à l'enceinte de bobine 12, de ma- nière à déplacer cette enceinte 12 par rapport au support 14. De préférence, l'enceinte 12 contenant la bobine comporte une tige 26, comportant une extrémi- té 28 logée dans une cavité 30, disposée dans le support 14. Les moyens de dé- 4 2577943 placement élastiques 24 sont positionnés entre une surface de fond de la cavité et l'extrémité 28 de la tige 26, de manière à déplacer la tige 26 dans une direction orientée selon un axe longitudinal, représenté par la flèche A sur les Figures 2 et 3. De préférence, les moyens de déplacement élastiques 24 com- portent un ressort de compression en spirale, sollicité de manière à déplacer l'enceinte 12 contenant la bobine dans une direction qui l'éloigne du support 14. La compression du ressort est réglée par rotation d'une vis 34, qui est posi- tionnée dans le support 14 le long de l'axe longitudinal, et qui est accessible au travers de la surface du fond 18 de l'embase 16. Une rondelle 36 est inter- posée entre la vis 34 et l'extrémité du ressort éloignée de l'extrémité 28 de la tige 26. La cavité 30 doit être suffisamment plus importante que la tige 26, de manière à ménager un jeu,entre ces deux éléments, permettant à la tige 26 d'os- ciller à l'intérieur de la cavité 30. La tige 26 et la cavité 30 peuvent être conformées de la même façon, sous l'aspect d'un cylindre circulaire droit dont la hauteur. est orientée selon une direction sensiblement parallèle à l'axe longi- tudinal. De préférence, les diamètres de la cavité 30 et de la tige 26 sont res- pectivement égaux à 3,0 cm et à 2,5 cm environ, afin de permettre un angle d'os- cillation d'au moins deux degrés par rapport à l'axe longitudinal. L'embase 16 du dispositif de vaporisation flash du getter 10 peut être fabriquée à partir d'une résine synthétique, telle que celle obtenue par la condensation du formal- déhyde avec des phénols. La tige 26 peut comporter des moyens associés pour arrêter son mouve- ment dans une direction orientée selon l'axe longitudinal, en un emplacement éloigné du support 14. De préférence, les moyens d'arrêt sont positionnés de ma- nière que le ressort soit encore sollicité lorsque la tige 26 est à l'emplace- ment d'arrêt. Les Figures 2 et 3 illustrent un exemple de réalisation préféré des moyens d'arrêt, qui comprennent une broche 38, fixée à la tige 26 et qui est orientée selon un axe transversal, représenté par la flèche B, qui recoupe l'axe longitudinal. La broche 38 est introduite dans un alésage 40, ménagé dans la tige 26, et elle est maintenue par emmanchement à force. Les extrémités 42 de la broche font saillie de la tige 26 dans des fentes 44, disposées à proximité d'une surface latérale 46 de la cavité 30. Les fentes 44 s'étendent dans une direction orientée selon l'axe longitudinal, de manière à permettre aux extrémités 42 de se déplacer dans cette direction. La broche 38 empêche la tige 26 de quitter la cavité 30, et également, elle l'empêche de tourner de façon relativement impor- tante par rapport à l'axe longitudinal. Les moyens d'arrêt sont réalisés, dans le dispositif de vaporisation éclair 10, en formant sur le support cylindrique 14 une moitié supérieure distincte 48 qui est matériellement séparée d'une moitié 2577943 inférieure 50, et en fixant cette moitié 48 sur le support à l'aide de vis (non représentées) qui traversent l'embase 16, la moitié inférieure 50, et qui pé- nètrent dans la moitié supérieure 48. Sur la Figure 4, une surface 52 de l'enceinte 12 contenant la bobine présente un contour sensiblement similaire à une portion 54 de la surface de la partie tronconique d'un tube à rayons cathodiques 56. La surface 52 ainsi con- formée de l'enceinte 12 forme une selle 58 qui est disposée à l'autre extrémité de la tige 26. La bobine de chauffage 20 est placée dans la selle 58, de fa- çon à présenter une orientation telle que l'axe longitudinal passe par le centre de la bobine 20. De préférence, la selle 58 est orientée de façon que sa partie centrale 62 soit sensiblement orthogonale à l'axe longitudinal. La surface 52, ayant la conformation précisée ci-dessus, permet à la selle 58, munie de la bo- bine 20, de s'adapter elle-même à la partie tronconique en forme d'entonnoir 54 du tube 56, et de placer ainsi la bobine 20 dans une orientation spécifique par rapport à un conteneur 64 dans lequel est placé le getter, à l'intérieur du tube 56, et qui est maintenu à proximité de la partie en forme d'entonnoir 54 par un ressort 66, fixé au système de monture 68. Le matériau constituant la selle 58 peut comprendre une résine acétal du type polyoxyméthylène linéaire qui est obtenue par polymérisation de formal- déhyde, et qui est formée à l'aide d'un moule ayant une configuration similaire à celle de la partie tronconique 54. Le moule peut être réalisé par pressage d'une argile moulable près de la partie en forme d'entonnoir 54, en l'enlevant, et en formant ensuite le moule autour de l'argile. Etant donné que le système de vaporisation flash de getter 10 est conçu de manière à se positionner de lui- même, par rapport au conteneur de getter dans des tubes en forme d'entonnoir de différentes tailles et/ou formes, l'argile doit être moulée de manière à s'adap- ter aux différentes dimensions de tubes, en prévoyant un contour qui représente un compromis entre les contours légèrement différents des tubes, à l'emplacement de leur partie tronconique en forme d'entonnoir. La Figure 5 représente une monture de maintien de tube 70, qui supporte le tube à rayons cathodiques 56, près du dispositif de vaporisation flash 10 du getter. La base 16 du dispositif 10 est boulonnée sur une plateforme de support 72 de la monture 70, qui est inclinée selon un angle d'environ 22 , et qui est positionnée de manière que la selle 58 soit au contact du tube 56, comme expli- qué ci-après. La monture de fixation 70 possède un collier de positionnement 74 dans lequel un robot, ou l'opérateur, place le tube 56 provenant d'un convoyeur (non représenté) le long d'une ligne de production. Le collier 74 est supporté à pivotement sur une paire de bras 76, fixés à la plateforme 72, et il pré- sente une ouverture dans son centre, au travers de laquelle fait saillie la 6 2577943 selle 58 de l'enceinte 12, et dans laquelle cette selle peut se déplacer libre- ment. Après le positionnement du tube à rayons cathodiques 56 dans-le collier 74 de la monture de fixation 70, un côté 78 du tube 56 vient reposer contre un bloc de support 80, fixé sur la plateforme 72. Pendant ce fonctionnement, la partie 54 en forme d'entonnoir du tube 56 vient au contact de la selle 58, et elle déplace l'enceinte 12 contenant la bobine vers le support 14. Ce mouvement de l'enceinte 12, couplée aux moyens élastiques 24, aligne convenablement la bobine de chauffage 20 par rapport au conteneur de getter 64, ce qui produit un couplage magnétique optimal entre la bobine 20 et le conteneur 64. Simultanément, le côté 78 du tube 56 vient au contact d'une roue 82 d'un levier 84 pouvant être abaissé, et il amène le levier 84 à tourner jusqu'à-ce qu'il atteigne un emplace- ment dans lequel un générateur haute fréquence est mis en action pour alimenter la bobine de chauffage 20. Le conteneur de getter est ensuite chauffé, ce qui provoque une vaporisation éclair (vaporisation flash) du matériau de getter qu'il renferme. La combinaison active des moyens élastiques 24 et de la surface 52 de la selle 58 ayant le contour déterminé assure un effet d'auto-centrage qui per- met à la tige 26 d'osciller dans la cavité 30 et qui positionne, par conséquent, la bobine de chauffage 20 dans la position appropriée par rapport au conteneur de getter 64, lorsque le tube à rayons cathodiques 56 vient reposer contre le bloc support 80. En d'autres termes, lorsque l'enceinte 12 contenant la bobine se dé- place vers le support 14, la surface 52 de la selle 58 s'adapte d'ellemême à la partie en forme d'entonnoir 54 du tube 56, ce qui amène la bobine de chauffage 20 à prendre un angle d'oscillation nécessaire pour s'adapter au tube 56. Etant donné que le conteneur de getter 64 est maintenu sensiblement dans la même posi- tion par rapport à la partie 54 en forme d'entonnoir de tubes de différentes di- mensions, le dispositif de vaporisation flash 10 permet d'aligner la bobine de chauffage 20 de façon appropriée, par rapport au conteneur de getter 64, dans des tubes de dimensions différentes, le long de la même ligne de production. Par ailleurs, le dispositif de vaporisation flash 10 peut constituer une meilleure façon de détecter la présence d'un tube pour commander le fonctionnement d'un générateur haute fréquence, en maintenant ce générateur en attente jusqu'à ce que l'enceinte mobile 12, contenant la bobine, se soit déplacée selon une dis- tance prédéterminée, ce qui permet de s'assurer que la bobine de chauffage 20 est positionnée à proximité immédiate, et selon un alignement correct, du con- teneur de getter 64. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. 7 2577943 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de vaporisation éclair pour un système de pulvérisation cathodique plus connu sous la nom de getter, qui comprend une enceinte de bo- bine maintenue par un support, cette enceinte renfermant une bobine de chauf- fage par induction orientée sensiblement parallèlement à un plan donné et adap- tée à chauffer un conteneur de getter disposé dans un tube à rayons cathodiques et près de la surface tronconique en forme d'entonnoir de ce dernier, ce dispo- sitif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens élastiques (24) couplés à ladite enceinte de bobine (12), pour déplacer cette enceinte par rapport audit support (14), en ce qu'une surface (52) de ladite enceinte de bobine présente un contour sensiblement similaire à celui d'une portion (54) de ladite surface en forme d'entonnoir dudit tube (56), et en ce que ladite bobine (20) est posi- tionnée à l'intérieur de ladite enceinte de manière que ledit plan soit sensi- blement parallèle audit conteneur de getter lorsque ladite surface ayant ledit contour est placée à proximité de ladite portion en forme d'entonnoir. 2 - Dispositif de vaporisation éclair selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'enceinte de bobine (12) comporte une tige (26) ayant une ex- trémité (28) située dans une cavité (30) disposée dans ledit support, et en ce que les moyens de déplacement élastiques (24) sont positionnés entre une surface de fond (32) de ladite cavité et ladite extrémité de la tige, pour dé- placer cette dernière selon une direction orientée suivant un axe longitudinal (A). 3 - Dispositif de vaporisation éclair selon la revendication 2, caracté- risé en ce que ladite cavité (30) est suffisamment plus grande que ladite tige (26), de manière à prévoir un jeu entre la cavité et la tige permettant à cette dernière d'osciller dans ladite cavité. 4 - Dispositif de vaporisation éclair selon la revendication 3, caracté- risé en ce que ladite tige (26) et ladite cavité (30) présentent toutes deux la configuration d'un cylindre circulaire droit dont la hauteur est orientée selon une direction sensiblement parallèle audit axe longitudinal (A). 5 - Dispositif de vaporisation éclair selon la revendication 4, caracté- risé en ce que les diamètres de ladite cavité (30) et de ladite tige (26) sont respectivement de l'ordre de 3,0 cm et 2,5 cm, permettant d'obtenir un angle d'oscillation de 2 au moins par rapport audit axe longitudinal (A). 6 - Dispositif de vaporisation éclair selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que la surface (52) de l'enceinte contenant la bobine (12) présente la forme d'une selle (58), disposée à l'autre extrémité (60) de ladite tige (26), ladite bobine (20) étant implantée dans cette selle selon une orientation telle que l'axe longitudinal (A) passe par le centre de la bobine. 8 2577943 7 - Dispositif de vaporisation éclair selon la revendication 6, caracté- risé en ce que ladite selle (58) est orientée de manière qu'une partie centrale (62) de cette selle soit sensiblement perpendiculaire audit axe longitudinal (A) 8 - Dispositif de vaporisation éclair selon la revendication 7, caracté- risé en ce que ladite selle (58) comprend une résine acétal. 9 Dispositif de vaporisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques de déplacement comprennent un ressort de com- pression en spirale (24), sollicité de manière à déplacer ladite enceinte de bobine (12) dans une direction qui l'écarte dudit support (14). 10 - Dispositif de vaporisation éclair selon la revendication 9, carac- térisé en ce que ladite tige (26) possède des moyens (38, 44) qui lui sont as- sociés de manière à arrêter le mouvement de cette tige, dans une direction se- lon ledit axe longitudinal (A), en un emplacement éloigné dudit support. 11 - Dispositif de vaporisation éclair selon la revendication 10, carac- térisé en ce que lesdits moyens d'arrêt (38, 44) sont positionnés de manière que ledit ressort (24) soit encore sollicité lorsque ladite tige (26) est située à l'endroit o elle est arrêtée. 12 - Dispositif de vaporisation éclair selon la revendication 11, carac- térisé en ce que lesdits moyens d'arrêt comprennent une broche (38), fixée à la- dite tige (26) et orientée selon un axe transversal (B), recoupant ledit axe longitudinal (A), en ce que les extrémités (42) de ladite broche en saillie à partir de ladite tige s'engagent dans des fentes (44), disposées à proximité d'une surface latérale (46) de ladite cavité (30), et en ce que lesdites fentes s'étendent dans une direction orientée selon ledit axe longitudinal, de manière à permettre auxdites extrémités de se déplacer dans une direction orientée selon ledit axe longitudinal.