Brevet FR2801905A1 — publié le 20010608

La présente invention concerne le domaine des traitements de surface réalisés de façon sélective d'un support. De façon tout à fait générale, on sait qu'il peut être très intéressant, voire même nécessaire pour certaines applications, de réaliser sur une surface des zones présentant des propriétés physiques différentes de celles du reste de la surface considérée. A titre illustratif, on peut citer les exemples industriels suivants - sur des objets en plastiques : il peut être intéressant d'avoir des zones de l'objet pour lesquelles la tension de surface est très élevée, qui sont voisines de zones dont la tension de surface est plus faible. Cette différence peut être mise à profit pour réaliser de façon simple un ennoblissement lors d'un étape ultérieure. En immergeant le produit en totalité dans un bain d'encre, seules les zones à forte tension de surface retiendront l'encre. - sur des surfaces métalliques en microélectronique (par exemple en cuivre) : il est couramment nécessaire de créer des zones possédant de bonnes caractéristiques de mouillabilité par un alliage ou une crème à braser dans un processus dit de brasage par refusion . - en électronique dans la fabrication de circuits imprimés : pour la définition des pistes conductrices avec l'utilisation d'attaques par des produits acides. - sur des textiles : de façon similaire pour faciliter d'adhésion de colorants sur certaines portions de tissus. Rappelons dans un premier temps, en considérant le cas très général des traitements de surface, que ces étapes de préparation ou traitement de surfaces dans l'industrie réalisent, selon l'endroit de la chaîne de fabrication où ces étapes interviennent, des fonctions très variées de nettoyage, de dégraissage, d'oxydation, de réduction, ou encore d'activation de la surface, souvent avant un procédé ultérieur, qui peut être par exemple le dépôt de revêtements organiques tels vernis ou peintures, ou encore toujours à titre illustratif l'application d'un alliage de brasure (pré-étamage). Parmi les méthodes les plus couramment utilisées pour effectuer ces opérations de traitement de surface, on trouve en tout premier lieu des méthodes en phase liquide. On peut citer dans cette catégorie, le cas d'une étape préliminaire de dégraissage effectuée à l'aide de solvants, le plus souvent chlorés ou fluorés faisant actuellement l'objet de réglementation très stricte. Cette méthode de dégraissage présente par ailleurs l'inconvénient lié au fait que ces solvants ont une réactivité très sélective qui demande une adaptation très stricte de ces solvants à chaque type de pollution de surfaces. Toujours dans ce cas du dégraissage, on peut citer une seconde méthode qui consiste à dégraisser la surface dans un bain chimique en milieu aqueux contenant des produits acides ou alcalins. Si cette méthode donne incontestablement de bons résultats, elle présente néanmoins un inconvénient lié au retraitement nécessaire des eaux usées après nettoyage. Dans ce contexte, une deuxième catégorie de méthodes de traitement ou préparation de surfaces a fait son apparition, elles sont qualifiées de "méthodes par voie sèche". Dans cette catégorie, on peut citer l'exemple du nettoyage de surfaces par plasma gazeux sous basse pression utilisant une décharge électrique. Cette méthode est en première approche très attractive, car elle présente l'avantage d'un très bon respect de l'environnement. Elle conjugue deux actions distinctes de la décharge électrique : d'une part, le bombardement ionique intense induit dans certaines conditions par le milieu ionisé, on assiste alors à une action de nettoyage par pulvérisation; d'autre part, la méthode met à contribution la forte réactivité des atomes et des molécules excités présents dans le plasma pour venir former des composés volatils avec les corps à éliminer présents à la surface de la tôle, on assiste alors à une action chimique sur des corps à caractère essentiellement organique. L'atmosphère gazeuse généralement préférée pour cette méthode de décapage sous décharge électrique contient un fort pourcentage d'argon pour sa qualité de gaz fortement plasmagène et pour la masse élevée de ses ions qui rend ce gaz propice à l'action de pulvérisation, elle est par ailleurs enrichie d'oxygène ou encore d'hydrogène pour tirer partie de l'action chimique de la décharge en éliminant les corps à caractère organique présents à la surface de la tôle par formation de composés légers du type COx ou CH y. La forte potentialité de ce procédé ne peut occulter ses inconvénients majeurs liés au fait qu'elle est pratiquée sous pression réduite, voire sous vide. Ces conditions de pression constituent incontestablement un frein à son développement, car elles sont relativement incompatibles avec le traitement de grandes surfaces ou encore avec des cadences de production élevées . En revenant maintenant sur le problème des traitements sélectifs, si de nombreuses procédures existent pour réaliser de tels traitements de surface sélectifs, que ce soit par voie liquide ou par l'utilisation de plasma basse pression, on peut considérer à titre illustratif dans ce qui suit pour fixer les idées l'exemple des fabrications de circuits en électronique, exemple bien connu de l'homme du métier de ce secteur, illustrant en fait des principes également utilisés dans d'autres types d'industries - application d'une résine sur toute la surface concernée, - insolation de cette résine par de la lumière qui est projetée à travers un masque, définissant ainsi les géométries dont on veut contrôler les propriétés, - gravure de la résine qui permet d'ouvrir les zones à traiter, et traitement de surface des zones ainsi mises à jour, - ablation de la résine. (l'ensemble pouvant être mis en oeuvre en positif ou en négatif comme cela est bien connu de l'homme du métier concerné}. La présente invention vise notamment à proposer une nouvelle méthode de traitement de surface sélectif, qui soit significativement plus simple mais également plus avantageuse en terme de respect de l'environnement par l'évitement de certaines substances chimiques. Selon l'invention, on réalise au moins la combinaison suivante - on couvre la surface considérée d'un masque réalisé dans un matériau qui peut résister à un traitement de surface mettant en oeuvre des espèces gazeuses excitées ou instables (qui peut donc être une plaque en plastique, en inox, en céramique,... Le différente des traditionnel masques en résine), masque dans lequel bien entendu des motifs correspondant à la sélectivité recherchée ont été ouverts ; - on effectue un traitement de la surface ainsi couverte de son masque, par une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces excitées ou instables. A titre d'exemple d'application de cette combinaison sur des plastiques, le traitement de surface ainsi réalisé change la mouillabilité de certaines zones de la surface considérée, créant des zones sur lesquelles l'application d'une encre ou d'une peinture viendra se fixer sans avoir besoin d'être appliquée au travers d'une traditionnelle trame de sérigraphie. Sur ce type d'application, une telle procédure offre en outre l'immense avantage de ne pas salir d'écrans de sérigraphie puisque le traitement du masque s'effectue par voie sèche. Toujours selon la présente invention, on peut mettre en #uvre des successions d'étapes plus complètes, s'adaptant mieux à certaines applications industrielles notamment électroniques, incluant - au besoin une première étape de traitement de la totalité de la surface en cause (qu'il s'agisse par exemple de dégraissage, d'oxydation ou encore de réduction) qui confère à la surface une propriété particulière. A titre d'exemple, pour une surface en cuivre en électronique, cette première étape sera un traitement sous atmosphère réductrice visant à réduire et nettoyer la surface. - au besoin une seconde étape de traitement de la totalité de la surface en cause visant à changer les propriétés de la dite surface de façon significative. A titre d'exemple, on effectue une oxydation de la précédente surface en cuivre à 300 C sous une atmosphère comportant de l'oxygène. - une troisième étape au cours de laquelle on couvre la surface considérée d'un masque réalisé dans un matériau qui peut résister au traitement de surface (comme signalé précédemment qui peut donc être une plaque en plastique, en inox, en céramique,...), masque dans lequel des motifs correspondant à la sélectivité recherchée (par exemple réalisation de pistes conductrices de courant électrique) ont été ouverts ; - une quatrième étape de la séquence qui consiste à traiter la surface ainsi couverte de son masque, par une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces excitées ou instables : seule les surfaces accessibles sont traitées. Toujours dans l'exemple considéré du cuivre, on peut effectuer ici au travers du masque un traitement réducteur qui permet de récupérer des zones de surface de bonne mouillabilité ultérieurement par de la soudure étain/plomb. Comme on l'aura compris à la lumière de ce qui précède, la méthode de traitement sélectif selon l'invention possède l'avantage d'être très simple de mise en ceuvre, elle offre également beaucoup de souplesse pour ce qui est du choix des motifs à transférer puisqu'il suffit de changer le masque en conséquence. La méthode de traitement de surface sélectif selon l'invention comporte alors au moins la combinaison d'étapes suivante - on couvre la surface considérée d'un masque réalisé dans un matériau qui peut résister à un traitement de surface mettant en oeuvre des espèces gazeuses excitées ou instables, masque dans lequel des motifs correspondant à la sélectivité recherchée ont été ouverts ; - on effectue un traitement de la surface ainsi couverte de son masque, par une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces excitées ou instables. La méthode de traitement sélectif selon l'invention peut viser tous les types de surface, qu'il s'agisse de métaux tels l'acier, l'inox, le cuivre, ou encore l'aluminium, de céramiques, de verre ou encore de plastiques, quelque soit la dimension ou l'épaisseur de la pièce comportant la ou les portions de surface à traiter. On aura compris que compte tenu de cette grande variété de matériaux envisageables selon l'invention, leur application industrielle finale peut être également très variée, que ces surfaces soient par exemple utilisées dans le domaine de l'électroménager, de l'automobile, dans l'industrie du bâtiment, de l'emballage, ou encore dans l'industrie électronique. De même on doit entendre par l'expression "traitement de surface" selon l'invention, un traitement permettant de réaliser toute étape de préparation, nettoyage, activation, dégraissage, oxydation, ou encore réduction de la portion de surface considérée. Si le traitement de surface selon l'invention, mettant en oeuvre une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces excitées ou instables, peut être effectué à basse pression, on privilégiera selon l'invention des conditions de pression qui soit voisine de la pression atmosphérique i.e qui se situe dans l'intervalle [0,1 x 105 Pa, 3 x 105 Pa]. De même, si le traitement de surface selon l'invention, mettant en oeuvre une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces excitées ou instables, peut être obtenu en exposant la surface à traiter à un plasma, on préférera selon l'invention exposer la surface à une atmosphère gazeuse de traitement qui comprend des espèces gazeuses excitées ou instables mais qui est substantiellement dépourvue d'espèces électriquement chargées : situation de post-décharge qu'il est possible d'obtenir en plaçant le substrat à la sortie de gaz d'un dispositif permettant "d'exciter" un mélange gazeux initial, pour obtenir, en sortie de gaz du dit dispositif, le mélange gazeux de traitement qui comporte des espèces gazeuses instables ou excitées mais qui est substantiellement dépourvu d'espèces électriquement chargées. Le document EP-A-575260 au nom de la Demanderesse décrit un tel dispositif de production d'espèces convenant pour une telle mise en ceuvre. On conçoit alors que selon le traitement à accomplir (préparation, nettoyage, activation, dégraissage, oxydation, réduction...), on puisse envisager des compositions d'atmosphères extrêmement variées, incluant la présence de gaz inertes, de gaz réducteur (qui peut par exemple consister en de l'hydrogène, du CH4, du gaz naturel, du propane ou encore de l'ammoniac ou un mélange de tels gaz réducteurs), de gaz oxydant (qui peut par exemple consister en de l'oxygène, ou du C02, ou encore du N20, H20 ou un mélange de tels gaz oxydants). La liste de gaz donnés dans chaque catégorie n'étant bien entendu qu'indicative, nullement limitative. La méthode de traitement de surface sélectif selon l'invention peut par ailleurs adopter l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes - elle comporte de plus au moins une étape préliminaire de traitement de la totalité de la surface considérée, permettant de conférer à la surface une propriété déterminée . - ledit traitement de surface de la surface ainsi couverte de son masque, et/ou ladite au moins une étape préliminaire de traitement de la totalité de la surface considérée réalisent) au moins l'une des fonctions suivantes sur la surface ou la portion de surface considérée : préparation, nettoyage, activation, dégraissage, oxydation, ou réduction. - ledit traitement de surface de la surface ainsi couverte de son masque qui met en oeuvre une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces excitées ou instables est effectué à basse pression. - ledit traitement de surface de la surface ainsi couverte de son masque qui met en ceuvre une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces excitées ou instables est effectué dans des conditions de pression voisine de la pression atmosphérique i.e qui se situe dans l'intervalle [0,1 x 105 Pa, 3 x 105 Pa]. - ledit traitement de surface de la surface ainsi couverte de son masque qui met en ceuvre une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces excitées ou instables, est obtenu en exposant la surface à traiter à un plasma. - ledit traitement de surface de la surface ainsi couverte de son masque qui met en ceuvre une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces excitées ou instables, est obtenu en exposant la surface à une atmosphère gazeuse de traitement qui comprend des espèces gazeuses excitées ou instables mais qui est substantiellement dépourvue d'espèces électriquement chargées, préférentiellement en plaçant la surface à traiter à la sortie de gaz d'un dispositif permettant d'exciter un mélange gazeux initial, pour obtenir, en sortie de gaz du dit dispositif, le mélange gazeux de traitement qui comporte des espèces gazeuses instables ou excitées mais qui est substantiellement dépourvu d'espèces électriquement chargées. L'invention concerne également un installation de traitement de surface de façon sélective, convenant pour la mise en oeuvre du procédé précédemment décrit, qui comporte des moyens permettant de couvrir la surface considérée d'un masque réalisé dans un matériau qui peut résister à un traitement de surface mettant en oeuvre des espèces gazeuses excitées ou instables, masque dans lequel des motifs correspondant à la sélectivité recherchée auront été ouverts, ainsi qu'un dispositif apte à délivrer et mettre en contact avec la surface ainsi couverte de son masque une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces gazeuses excitées ou instables. Selon une des mises en oeuvre de l'invention, ledit dispositif est apte à exciter un mélange gazeux initial, pour obtenir, en sortie de gaz dudit dispositif, l'atmosphère gazeuse de traitement qui comporte des espèces gazeuses instables ou excitées, et qui est substantiellement dépourvue d'espèces électriquement chargées, apte à être mise en contact avec la surface ainsi couverte de son masque pour réaliser ledit traitement. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de surface sélectif comportant au moins la combinaison d'étapes suivante - on couvre la surface considérée d'un masque réalisé dans un matériau qui peut résister à un traitement de surface mettant en oeuvre des espèces gazeuses excitées ou instables, masque dans lequel des motifs correspondant à la sélectivité recherchée ont été ouverts ; - on effectue un traitement de la surface ainsi couverte de son masque, par une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces excitées ou instables. 2. Procédé de traitement de surface sélectif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte de plus au moins une étape préliminaire de traitement de la totalité de la surface considérée, permettant de conférer à la surface une propriété déterminée . 3. Procédé de traitement de surface sélectif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit traitement de surface de la surface ainsi couverte de son masque, qui met en oeuvre une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces excitées ou instables, est effectué à basse pression. 4. Procédé de traitement de surface sélectif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit traitement de surface de la surface ainsi couverte de son masque, qui met en oeuvre une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces excitées ou instables, est effectué dans des conditions de pression voisine de la pression atmosphérique. 5. Procédé de traitement de surface sélectif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit traitement de surface de la surface ainsi couverte de son masque, qui met en oeuvre une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces excitées ou instables, est obtenu en exposant la surface à traiter à un plasma. 6. Procédé de traitement de surface sélectif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit traitement de surface de la surface ainsi couverte de son masque, qui met en oeuvre une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces excitées ou instables, est obtenu en exposant la surface à une atmosphère gazeuse de traitement qui comprend des espèces gazeuses excitées ou instables mais qui est substantiellement dépourvue d'espèces électriquement chargées. 7. Procédé de traitement de surface sélectif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite exposition est obtenue en plaçant la surface à traiter à la sortie de gaz d'un dispositif permettant d'exciter un mélange gazeux initial, pour obtenir, en sortie de gaz du dit dispositif, l'atmosphère gazeuse de traitement qui comporte des espèces gazeuses instables ou excitées mais qui est substantiellement dépourvue d'espèces électriquement chargées. 8. Procédé de traitement de surface sélectif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit traitement de surface de la surface ainsi couverte de son masque, et/ou ladite au moins une étape préliminaire de traitement de la totalité de la surface considérée réalisent) au moins l'une des fonctions suivantes sur la surface ou la portion de surface considérée : préparation, nettoyage, activation, dégraissage, oxydation, ou réduction. 9. Procédé de traitement de surface sélectif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on procède au moins à la combinaison d'étapes suivantes - au moins une première étape préliminaire de traitement de la totalité de la surface considérée, visant à effectuer une réduction de la surface, par mise en contact de la surface avec une atmosphère réductrice; - au moins une seconde étape préliminaire de traitement de la totalité de la surface considérée, visant à effectuer une oxydation de la surface, par mise en contact de la surface avec une atmosphère oxydante, - ladite étape au cours de laquelle on couvre la surface considérée d'un masque réalisé dans un matériau qui peut résister à un traitement de surface mettant en oeuvre des espèces gazeuses excitées ou instables; - ladite étape au cours de laquelle on traite la surface ainsi couverte de son masque, par une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces excitées ou instables. 10. Procédé de traitement de surface sélectif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite surface à traiter comporte du cuivre. 11. Installation de traitement de surface de façon sélective, convenant pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, qui comporte des moyens permettant de couvrir la surface considérée d'un masque réalisé dans un matériau qui peut résister à un traitement de surface mettant en oeuvre des espèces gazeuses excitées ou instables, masque dans lequel des motifs correspondant à la sélectivité recherchée ont été ouverts, ainsi qu'un dispositif apte à délivrer et mettre en contact avec la surface ainsi couverte de son masque une atmosphère gazeuse de traitement comprenant des espèces gazeuses excitées ou instables. 12. Installation de traitement de surface de façon sélective selon la revendication 11, caractérisée en ce que ledit dispositif est apte à exciter un mélange gazeux initial, pour obtenir, en sortie de gaz du dit dispositif, l'atmosphère gazeuse de traitement qui comporte des espèces gazeuses instables ou excitées, et qui est substantiellement dépourvue d'espèces électriquement chargées, apte à être mise en contact avec la surface ainsi couverte de son masque pour réaliser ledit traitement.