Brevet FR2660670A1 — publié le 19911011

La présente invention a pour objet un dispositif permettant d'effectuer en une opération et en continu la métallisation sous vide de substrats par une couche mince de plusieurs métaux superposes ou --ormant alliage qui crée un blindage contre les champs électromagnétiques. Ce dispositif permet une amélioration des dépôts de couches minces définis par les procédés de métallisation preconisés dans la demande de brevet n 88.09898 déposée le 12 juillet 1988 ainsi que dans les additions à la demande, soit l'addition n 88.11556 déposée le 25 août 1988, l'addition n 82.02686 déposée le 22 février 1989, l'addition n 89.04866 déposée le 06 avril 1989 qui définissent des procédés de dépôt de couches minces de blindage contre les champs. électromagnétiques par plusieurs métaux évaporés sous vide par effet Joule au départ de leur mélange intime placé dans des creusets. Les dispositifs actuellement utilisés permettent d'obtenir par diverses solutions les résultats définis par ces procédés. Il est toutefois souhaitable que ces solutions bénéficient d'une technique qui permette p lus de rapidité d' exécution et ceci plus spécialement dans certains cas où par exemple des substrats de grande surface doivent être traités et ou des épaisseurs préceses et importantes doivent être obtenues. Il peut en effet être necessaire de traiter ces surfaces rigides ou souples dans # une ou plusieurs enceintes travail- lant simultanément, par exemple dans le cas où des substrats de longueurs importantes sont fixées sur un système de dérouleurs et enrouleurs La présente invention apporte une diminution importante du temps requis pour la manipulation et une plus grande facilite pour les opérations d evaporation sous vide elles-mêmes. Pour ce faire, les creusets habituels sont remplaces par des coquilles de forme adéquate faites dans le même matériau que celui des creusets utilisés dans les méthodes connues de l'homme de l'art. Afin de réaliser les objectifs ci-avant exposés, l'invention pressente un dispositif destine d effectuer en continu la métallisation sous vide de substrats par une couche mince de métaux qui comporte une enceinte principale dans laquelle a lieu la dite métallisation par évaporation d'un mélange pulvérulent de plusieurs metau > '. Le dit melange pulvérulent est vaporise a partir de plusieurs sources reparties dans l'enceinte, et le dispositif comporte un moyen de distribuer en continu le mélange stocké dans un silo vers les différentes sources d'évaporation ainsi qu'un moyen de ráliser l'évaporation instantanée aux points sources.Des moyens de contrôle de l'accès du mélange aux points sources, ainsi que des moyens ddditionnels de réglage des capacités de transfert de mélange et de dosage des quantités, sont ajoutés au dispositif et peuvent au surplus être automatisés. Le moyen de distribuEr en continu le mélange pulvérulent de metau > ': consiste en un circuit de gai inerte qui véhicule les particules métalliques du mélange pulvérulent et comprend des tubes d'alimentation donnant accès aux points sources, ainsi qu'une turbine active et une entrée d'alimentation en gaz inerte.Ce gaz passe par un venturi placé sous le silo de stockage du mélange de métaux pulvérulents et des moyens qui permettent de ermer le circuit de az inerte Reliés à des connexions électriques, les points sources peuvent être des plaques ou des coquilles sur lesquelles le flux de gaz projette continuement le mélange pulvérulent et ces coquilles sont portées à la température nécessaire pour -vaporer instantanement tous les composants du mélange pulvérulent.La directivité de la projection des particules du mélange est assurée par des embouts directifs placés sur les tubes d'alimentation Un moyen de contrôle de l'acces du mélange aux sources est constitue de vannes inserees dans lesdits tubes Le réglage des capacités de transfert du mélange est réalisé au moyen de vannes placées dans le circuit du gaz inerte, dont i' une est en sortie de la turbine, une autre dans l'entrée du circuit et une dernière dans un conduit d'équilibre qui existe dans le cas où une enceinte secondaire est couplée à l'enceinte principale. En plus de ces vannes décrites ci-dessus, un doseur placé à ja sortie du silo de stockage permet le dosage requis en combinaison avec un venturi place en amont dans le circuit de gaz inerte. Le gas en mouvement qui peut par exemple être de l'argon, et dans lequel est introduit le mélange de poudres à évaporer, travaille en circuit fermE ou en aspiration de gaz perdu Dans le cas du circuit fermé le gaz est mû par la turbine qui peut être une turbine centrifuge ou un autre moyen pour rendre le gaz mobile Un autre moyen existe aussi lorsqu'une perte du gaz inerte peut être envisagee;;, dans lequel cas, on se sert de la depression de 1 ' enceinte d'évaporation pour faire passer le gaz dans le circuit Dans tous les cas, le gaz inerte qui prend au passage un Flux de melange de poudres de métaux réglé par le venturi et le doseur du silo, est débité de Façon continue et règle selon le besoin pour des variations d'épaisseur de couche a obtenir Le gaz inerte peut être amene au systeme sous forme liquide en faisant passer le liquide dans un appareillage détendeur pour qu'il prenne une forme gazeuse prëalahlement a son entree dans le circuit de circulation du oaz Lorsque l' enceinte secondaire est relie a i enceinte d'évaporation par un conduit, ceci permet aux deux enceintes d'être soumises au même vide pendant le cycle de production, et dans ce cas, le silo où est stocké le mélange de poudres peut ne oas être étanche.Ceci permet le degazage du contenu du silo lors de la mise sous vide,, Dans le cas ou une enceinte secondaire n'est pas utilisée, le silo d'approvisionnement doit être d'une étanchéité adéquate pour je vide auquel est soumis l'enceinte d'évaporation où se trouvent les substrats à traiter. A partir du moment pù l'évaporation du mélange de poudres sur les coquilles a lieu selon les dosages obtenus par le réglage des elements du circuit, y A compris le reglag de la température des coquilles, le blindage par métallisa- tion du ou des substrats qu'ils soient sur dérouleur, fixés sur un carrousel planétaire habituel, ou qu'ils soient fixes, se fait en continu pour le temps défini afin d'obtenir une ou plusieurs épaisseur de la couche mince requise sur le ou les substrats et ceci eventuellement à différents endroits du ou des substrats.Ceci permet en oit, une amélioration aux procèdes de la demande de brevet citée à la page 1 et aux additions correspondantes, puisqu'il est possible d'obtenir des epaisseurs variables de la couche de dépôt au > endroits designes d'un substrat qui serait par exemple, en deroulement au-dessus des coquilles Il en resulte ainsi des epaisseurs choisies de blindage contre les ondes électromatnétiques en onction d endroits spécifiques à protéger. L'utilisation du dispositif décrit ci-dessus est plus amplement expliquée à la figure 1, qui représente un exemple de contîguration possible " Un substrat Iii représenté sur la figure comme suspendu de façon fixe se trouve au dessus de trois coquilles (2) (3) et (4) alimentées en courant (5) et (6) u dessus et sur le côté par rapport a ce coquilles, sont disposés trois tubes f,- . et (9) , muni chacun d'un embout de direction (10) (11) et t Y Tous ces éléments se trouvent dans l'enceinte d'évaporation Ajoutée ;; cette enceinte se trouve une enceinte d' approvi- sionnement (14) qui est mise sous vide en même temps que l'enceinte d'évaporation par le conduit d'équilibre (15). Les tubes de distribution (7) (8) et (9) sont relies t une turbine active (16) pour la circulation de gaz. Après et durant la mise sous vide, le gaz inerte est amené dans le circuit par le tube d'admission (17). Lorsque le ride est obtenu;, et que seul le gaz inerte se trouve Clans la cuve, après la mise à température des coquilles (2) (3) et (4), la turbine de circulation (16) est activée et aspire le gaz par la tuyère d'extraction (18) en le refoulant par les tubes de distribution (7) (E:) et (9) et leurs embouts de direction (10) (11) et (12).Le gaz inerte, par un système de venture (19) prend au passage le mélange de poudres (20) qui se trouve dans le silo (21). Ce mélange est dos par un réglage de debit (22) Lorsque le melange dans les tubes de distribution (7) (8) et (9) dictribué au départ de la tuyère d'éjection (26), est éjecté par les embouts (10) (11) et il Il est projete sur les coquilles (2) ) (3) et (4) et forme une évaporation instantanée et continue sur le substrat (1). Des vannes sur chacun des tubes de distribution (7) (8) et (9), non représentées sur la figure 1, peuvent permettre de métalliser plus ou moins certaines sections du substrat (1).Une vanne (23) permet d'isoler l'enceinte d'approvisionnement (14) de l'enceinte d'evaporation (13) pour permettre l'accès au système d'approvisionnement sens créer une perte trop importante du vide total des deux enceintes Lorsque la circulation du gaz est créée, la vanne d'admission (24) sert à maintenir séparés le circuit du gaz en circulation et le tube d'admission (17).Si une perte du gaz inerte n'est pas un obstacle, on obtient en gardant la vanne (24) ouverte tout en fermant la vanne (25) de la turbine de circulation (16) et en arrêtant l'activité de celle-ci, une dépression ainsi obtenue à cause du vide de l'enceinte d'évaporation (13) et c'est uniquement cette dépression qui fait que le gaz en mouvement entre le tube d'admission (17) et la tuyère d'éjection (26) prend au passage un flux continu du mélange de poudres (20), comme lorsque la circulation se fait en circuit terme ainsi que ci-avant décrit. Ce flux est défini par le réglage de débit (22) et l'ouverture de la vanne (24).On peut ne pas utiliser l'enceinte d'approvisIonnement (14) en ne maintenant å térieur de l'enceinte d'évaporation (13) que le système d'approvisionnement complet qui comprend une partie de la tuyère d'éfection (26), le système de venturi (19), le silo (21), le réglage de débit (22), le tube d'admission (17), la vanne (24), la turbine de circulation (16), la vanne (25) ainsi qu'une partie de la tuyère d'extraction (18).Un système automatique de régulation du système d'évaporation complet et du système d'approvisionnement est établi pour les sequences désirées selon qu: on souhaite une mise sous tension de coquilles (2) (3) et (4) préalablement ou non à la mise en circulation du me-lange de poudres (20), le moLle- ment du gaz étant actionnt avant l'ouverture du reglage de débit t22) avec 1 ' ouverture - vannes adequates selon qu: on a choisi la circulation en circuit terme ou le mouvement a gaz perdu. Le gaz inerte peut être amené sous forme liquide par un tube d'accès (28), vers un appareillage détendeur (27) qui permet au gaz liquide de prendre sa forme gazeuse avant son introduction dans le circuit par le tube d'admission (17) Une vanne de reglage et de fermeture (29) permet de fermer celle-ci lorsque la quantite de gaz nécéssaire au tonctionnement du dispOsitit est atteinte en cas de circuit terme.,, QU de la carder ouverte ou partiellement ouverte en cas de circuit å gaz perdu Dans tous les cas ou l'on uti lise la forme liquide du gaz, la vanne (va) n: est utilisee que comme réglage d'appoint si cela s'avère nécéssaire Le système de contrôle de l'ensemble et de chacun des éléments du dispositif n'est pas décrit à la figure 1 Sien entend, la description qui précède ne concerne qu'un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention qui englobe également, tout en restant dans le même esprit, d'éventuelles variantes le forme et de conception REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à effectuer en continu la métallisation sous vide de substrats par une couche mince de métaux, comportant une enceinte principale dans laquelle a lieu ladite métallisation par évaporation d'un mélange pluvérulent de plusieurs métaux, ledit mélange pulvérulent etant vaporise a partir de plusieurs sources reparties dans 1 enceinte;;, caractérisé en ce que le dispositif comporte un moyen de distribuer en continu le mélange stocké dans un silo (21) vers les différentes sources, un moyen de réaliser l'évaporation instantanee aux points sources, des moyens de contrôle de l'accès du mélange à ces sources, ainsi que des moyens additionnels de réglage des capacités de transfert de mélange et de dosage des quantités, lesdits moyens de réglage et de dosage pouvant au surplus être automatises 2 Dispositif destine a effectuer en continu la métal- lisation sous vide de substrats selon la revendication i, caractérise en ce que le moyen de distribuer en continu le mélange pulvérulent de métaux consiste en un circuit de gaz inerte véhiculant les particules métalliques et comprenant des tuyaux d'accès (7), (8) et (9) aux points sources, une turbine active (16), une entrée d'alimentation en gaz inerte (17), un venturi (19) placé sous le silo de stockage (21) du mélange de metau > t pulvérulents, ainsi que de moyens permet- tant de fermer le circuit de gaz inerte (18) 3.Dispositif destiné à effectuer en continu la métallisation sous vide de substrats selon les revendications i et 2, caracterise en ce que le moyen de réaliser l'évaporation instantanée aux points sources consiste en des coquilles (2) (3) (4) sur lesquelles le flux de gaz projette continuement le mégange pulvérulent, et qui sont portées à la température nécessaire à l'évaporation de tous les composants du me lange au moyen des connex ions électriques (5) et (6), cette tempéreture étant réglable durant le processus même, et la directivité de la projection des particules étant assurée par les embouts directifs (ici) (ji) et (12) 4.Dispositif destiné à effectuer en continu la métallisation sous vide de substrats selon les revendiva- tions 1 et 2';, caractérisé en CE que le moyen de contrôle de l'accès du mélange a ce sources est constituE de vannes insérées dans les tubes d'alimentation (7) (8) et (9). 5. Dispositif destine né ettectuer en continu la métallisation sous vide de substrats selon les revendications 1 et 2;, caractérisé en ce que :Les moyens additionnels de réglage des capacités de transfert du mélange sont reali- ses au moyen de vannes placées dans le circuit du gaz inerte soit une vanne (25) en sotie de la turbine (25), une vanne (24) dans l'entrées du circuit et une vanne dans le conduit d'équilibre dans le cas ou il existe une enceinte secondaire (14) couplée à l'enceinte principale (13) et comprenant certains éléments dudit circuit de gaz inerte Dispsitif destiné à effectuer en continu la metallisation sous vide de substrats selon les revendications i et 24 caractérisé en ce que le dosage peut être effectué par un doseur (22) place en sortie du silo de stockage (21), en combinaison avec un venturi (19) placé en amont dans le circuit de gaz inerte. Dispositif destiné a effectuer en cont-inu la métallisation sous vide dF substrats selon la revendication uniquement par la dépression de l'enceinte d'évaporation (13) à l'aide le la fermeture des vannes adéquates du circuit pour permettre l'entrée du gaz inerte dans le système de circulation sans passer par la turbine (16) tout en prenant le dosage reqtii du mélange pulvérulent 8. Dispositif destiné à effectuer en continu la métallisation sous vide de substrats selon les revendicatins 1 et 2, caractérisé en ce que le gaz inerte est amené sous forme liquide au travers d'un appareillage adéquat pour détendre le liquide et lui faire prendre torme gazeuse avant son introduction dans le circuit de circulation du gaz.