Brevet FR2592395A1 — publié le 19870703

La présente invention concerne un procédé pour obtenir un miroir reflechissant les ondes électromagnétiques a courte longueur d'onde (hyperfréquence) par métallisation sous vide,sur matieres plastiques. Pour recevoir des ondes électromagnétiques de faible puissance, comme les émissions de télévision par satellite ou de radar, on concentre ces ondes au moyen d'un miroir parabolique réflechissant celles-ci en sonfoyer ou elles sont captées par un cornet.Le gain réel de l'ensemble reflechissant sera proportionnel au gain théorique, c'est à dire à celui d'un miroir idéal. Gain réel = K x Gain théorique. Ce facteur "K" et le taux de distorsion des ondes dépend de la précision de la forme géometrique de la parabole et de son état de surface.Les miroirs fabriqués actuellement sont soit en métal embouti, repoussé ou usiné ,soit en plastique métallisé par des techniques traditionnelles. La forme géometrique est généralement bien obtenue mais état de surface a toujours beaucoup d'imperfections, rugosités, défauts.. L'originalité de l'invention est d'utiliser des techniques généralement employées pour la réalisation de composants électroniques, ce qui permet d'obtenir un état de surface et une structure interne de la face réflechissante de très bonne qualité avec une production de grande quantité à un cout faible. La précision géometrique de la parabole est aisée à obtenir à un prix peu élevé par l'injection d'une matiere plastique, par exemple du péréphtalate ou du polyamide. Sa rigidité est assurée par des nervures en face arriere. L'état de surface est réalisé par le polissage du moule dtinjection et sera reproduit fidèlement par toutes les pieces injectées. La fonction réflexions est obtenue par le dépot d'une couche métallique trés conductrice comme le Cuivre ou l'Aluminium. La rugosité et la structure de cette couche métallique interviennent sur la qualité de la réflexion alors qu'elles n'interviennent pas lors du processus du "blindage" contre les ondes électromagnétiques qui est un barrage dont l'épaisseur de métal est déterminante, mais ou les qualités de l'onde réflechie ou absorbée est sans intéret. Ce revètement est réalisé dans une enceinte sous vide par pulvérisation cathodique à haut rendement du Cuivre et dépot ionique sur la face réflechissante du miroir. La piece à métalliser est fixée sur un porte-substrat polarisé par une tension négative continue et entouré d'un anneau de garde à la masse afin d'éviter le bombardement des parties métalliques du support. Un vide de 2.10 4 Torr est nécessaire pour le pré-dégazage de l'enceinte ensuite de l'Argon est introduit et régulé à une pression voisine de 8,013 fort. Une décharge se produit dès que la piece commence à être revêtue de Cuivre, des ions Argon positifs sont prélevés sur le plasma et projetés sur la piece sous des tensions de décharge comprises entre 2 et 5 KV et suite à un transfert d'impulsion, leur choc libère des particules atomiques du matériau du substrat. C'est l'effet bien connu d'auto-nettoyage, les résidus de matieres mal-adhérentes (Cuivre, oxydes,humidité...) sont pulvérisés, éjectés et la surface réceptive comme la surface de la couche en croissance est bombardée en permanence, ce qui donne un dépot homogène, d'une bonne répartition, dense-et exempt de porosités.En éffet dans une métallisation sous vide classique, évaporation ou pulvérisation cathodique, les films produits ont une micro-structure en colonnes inclinées, les résultats des travaux théoriques et expérimentaux indiquent que l'ombre formée par la propre croissance du film est la principale raison de la formation des microcolonnes, et le bombardementdtions d'Argon diminu fortement cet éffet d'ombre et la structure du dépot est en paquets de grains denses et fibreux. Il en résulte une bonne transmission électrique, exempt des porosités entre les colonnes. Le dépot ionique a été nommé ainsi, non pas à cause du bombardement par les ions d'Argon, mais par ce l'on supposait que le dépot était constitué par des ions de la matiere à déposer par analogie avec les dépotsélectrolytiques, l'électrolyte étant remplacé par le plasma. En fait, s'il est exact qu'une certaine analogie existe quant à la répartition du dépot, il n'y a que moins de 1% de matiere à déposer qui est ionisée et l'interet essentiel du dépot "ionique" est le bombardement par les ions du gaz utilisé. Pour que les ondes réflechies soient de bonne qualité, et c'est le but de l'invention, il faut une faible pénétration des ondes dans la face réflechissante donc une faible porosité et un bon nivellement. Une faible épaisseur sera suffisante et il faut limiter la vitesse de croissance de couche pour une bonne éfficacité du bombardement. La matiere à déposer sera fournie par la pulvérisation cathodique à haut rendement: une cible en Cuivre est fixée sur une cathode refroidie à l'eau. A l'intérieur de cette cathode un systeme d'aimants crée devant la cible en Cuivre un champ magnétique tel que les électrons émis lors de la décharge sont piegés et engendrent devant cette cible un plasma intense, l'ionisation est dix fois supérieur à celle créée en l'absence de champ magnétique. Une tension de polarisation de la cathode de -400 à ioo Volt suffit pour avoir une puissance jusqu'à 25 W/cm2. La distance entre cible et substrat est voisine de 150 m/m. Une régulation de la température optimale du substrat est obtenue non seulement par la tension de polarisation mais aussi par la régulation de la tension d'anode auxiliaire autour de la cathode de pulvérisation. Cette anode récupère les électrons secondaires qui 51 échappent du piege magnétique de la cathode et élevent la température du substrat. Une autre matiere que le Cuivre peut être utilisée, un alliage par exemple, la conductivité électrique exprimée enacarré sera déterminante. Une variante possible est le dépot d'Aluminium par évaporisation par effet joule. La vitesse d'évaporisation sera limités et la distance entre substrat et source d'évaporisation sera augmentée, environ 250 m/m pour une bonne répartition. La polarisation en tension négative continue du substrat est obtenue selon trois variantes. Soit par une alimentation en courant continu, la décharge ayant lieu dès que le Cuivre commence à rendre conducteur la surface de la matiere plastique. Soitpar une alimentation en radio-fréquence (13,56 MHz), la différence de mobilité entre les ions Argon lourds et les électrons légers, créant une tension résultante négative et sensiblement continue à la surface du substrat. Soit par une alimentation en fréquence de 50 Hz qui donne des résultats très satisfaisants et est d'un emploi pratique; cette tension doit être suffisamment élevée pour créer la pulvérisation cathodique du substrat qui sera moins intense qu'en radio-fréquence mais néanmoins efficace. Dans ces trois variantes le but recherché est le même: obtenir un bombardement ionique de la face réflechissante. Une protection du dépot est réalisée par une peinture ou par une deuxieme couche déposée sous vide. Lo procédé selon l'invention est particulierement destiné à la réception des programmes de télévision émis dans la bandeSHF en provenance des stellites par exemple, et å la réception des ondes radar REVENDICATIONS 1) Procédé de réalisation d'un réflecteur d'ondes électromagnétiques caractérisé par l'emploi d'une matisre plastique injectée métallisée par dépot ionique sous vide. 2) Procédé selon revendication 1), caractérisé par le fait que la matiere à déposer est obtenue par pulvérisation cathodique de Cuivre ou d'un métal ou d'un alliage conducteur. 3) Procédé selon revendication 1), caractérisé par le fait que la matiere à déposer est obtenue par évaporation de l'Aluminium. 4) Procédé selon revendication 2) ou 3). caractérisé par le fait que la polarisation an tension négative du substrat nécessaire pour le dépot ionique est obtenue par une alimentation en courant alternatif de fréquence 50 ou 60 Hz 5) Procédé selon revendication 2) ou 3) caractérisé par le fait que la polarisation en tension négative du substrat nécessaire pour le dépot ionique est obtenue par une alimentation en courant continu. 6) Procédé selon revendication 2) ou 3), caractérisé par le fait que la polarisation en tension négative du substrat nécessaire pour le dépot ionique est obtenue par une alimentation en courant en radio-fréquence: 13,56 MHz.