Brevet FR3129310A1 — publié le 20230526

Procédé d’assemblage d’une première pièce (4) et d’au moins une deuxième pièce (1), les pièces étant en matériaux compatibles avec une fixation par adhésion moléculaire, le procédé comprenant l’étape d’appliquer une première surface (5) de la première pièce (4) contre une deuxième surface (6) de la deuxième pièce (1) de manière à créer des liaisons moléculaires à une interface entre les pièces et l’étape de consolider l’interface ainsi créée par un traitement thermique. La consolidation comprend les étapes d’émettre un faisceau laser de puissance vers un point d’impact appartenant à un pourtour de l’interface et de déplacer le point d’impact le long du pourtour de l’interface. FIGURE DE L’ABREGE : Fig. 3 Procédé de consolidation localisée des assemblages de pièces par adhésion moléculaire La présente invention concerne le domaine de l’assemblage de pièces par adhésion moléculaire, notamment pour la fabrication de gyrolasers (ou ring laser gyroscope s ). ARRIERE PLAN DE L’INVENTION Un gyrolaser comprend un corps principal monobloc, généralement réalisé en une vitrocéramique (telle que celle commercialisée sous la marque ZERODUR par la société SCHOTT AG), qui délimite une cavité définissant un chemin optique triangulaire ou carré. Aux sommets du chemin optique, le corps principal comporte des ouvertures obturées chacune par un miroir, généralement réalisé dans un bloc de même matériau que le corps principal mais pourvu d’une surface partiellement traitée pour être réfléchissante. Le corps principal comporte en outre deux alésages dans chacun desquels est fixée une électrode pour constituer l’émetteur laser. La cavité est remplie d’un mélange gazeux choisi pour constituer un milieu amplificateur du laser. Comme les électrodes sont réalisées dans un métal ayant un coefficient de dilatation thermique beaucoup plus élevé que celui du corps principal, la fixation des électrodes est généralement assurée par un joint écrasé d’indium qui permet d’absorber cette différence de coefficients de dilatation thermique. La principale difficulté est donc l’assemblage des miroirs qui doit se faire dans des conditions adaptées pour ne pas altérer la fixation des électrodes. L’assemblage doit garantir une herméticité de la cavité, limitant la possibilité de fuite à 10 -12 Pa.l.s -1 pendant plus de 1000 heures à 80°C avec une humidité relative de 100%. La fixation de ces miroirs est réalisée par adhésion moléculaire (ou adhésion directe, direct bonding , c’est-à-dire sans apport de colle) qui consiste à appliquer l’une contre l’autre deux pièces (en des matériaux compatibles avec ce mode de fixation) de telle manière que des liaisons moléculaires (forces de Van der Waals, liaisons hydrogène et/ou liaisons covalentes) se créent entre les pièces. La résistance de cette fixation est conditionnée par la qualité du contact entre les deux surfaces. La qualité du contact dépend directement de : la planéité des surfaces en contact, la très faible rugosité des surfaces en contact, et la propreté des surfaces en contact. Un prétraitement des surfaces (notamment un polissage) permet de préparer les surfaces destinées à être mises en contact pour conférer auxdites surfaces l’état de surface adéquat. Les surfaces sont appliquées l’une sur l’autre dans des conditions de température et de pression et pendant une durée qui ont été déterminées pour favoriser la création des liaisons moléculaires. Une fois l’adhésion réalisée, il est généralement nécessaire de consolider la fixation des pièces en plaçant celles-ci dans un four à une température supérieure à 700°C. Ce procédé n’est évidemment pas utilisable avec des pièces en liaison avec des matériaux dont la température de fusion est inférieure, comme l’indium pur qui fond à 157°C. En outre, la consolidation doit se faire après que la cavité a été remplie du mélange gazeux, sans contaminer celui-ci. OBJET DE L’INVENTION L’invention a notamment pour but de fournir un moyen pour renforcer des pièces telles que le corps principal et les miroirs d’un gyrolaser. A cet effet, on prévoit, selon l’invention, un procédé d’assemblage d’une première pièce et d’au moins une deuxième pièce, les pièces étant en matériaux compatibles avec une fixation par adhésion moléculaire, le procédé comprenant l’étape d’appliquer une première surface de la première pièce contre une deuxième surface de la deuxième pièce de manière à créer des liaisons moléculaires à une interface entre les pièces et l’étape de consolider l’interface ainsi créée par un traitement thermique. La consolidation comprend les étapes d’émettre un faisceau laser de puissance vers un point d’impact appartenant à un pourtour de l’interface et de déplacer le point d’impact le long du pourtour de l’interface. Ainsi, il est possible de réaliser une consolidation par un chauffage très localisé et de maîtriser l’échauffement global des pièces qui en résulte. Appliqué à la fabrication d’un gyrolaser, les miroirs peuvent être fixés au corps principal sans risquer de détériorer les joints d’indium assurant la fixation des électrodes. Il va de soi que le procédé de l’invention est utilisable pour tous les assemblages dont l’intégrité d’au moins l’une des pièces serait mise en péril en cas d’échauffement excessif. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation particulier et non limitatif de l’invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : la est une vue schématique d’un gyrolaser fabriqué conformément à l’invention ; la est une vue schématique partielle, en coupe selon un plan médian, du gyrolaser juste avant la mise en place d’un des miroirs ; la est une vue schématique d’une machine utilisable pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention. Procédé d’assemblage d’une première pièce (4) et d’au moins une deuxième pièce (1), les pièces étant en matériaux compatibles avec une fixation par adhésion moléculaire, le procédé comprenant l’étape d’appliquer une première surface (5) de la première pièce (4) contre une deuxième surface (6) de la deuxième pièce (1) de manière à créer des liaisons moléculaires à une interface entre les pièces et l’étape de consolider l’interface ainsi créée par un traitement thermique, le procédé étant caractérisé en ce que la consolidation comprend les étapes d’émettre un faisceau laser de puissance vers un point d’impact appartenant à un pourtour de l’interface et de déplacer le point d’impact le long du pourtour de l’interface. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le faisceau laser a une longueur d’onde de 1064 nm et est piloté pour former des impulsions ayant chacune une durée de 20ns et une énergie de 260mJ. Procédé selon la revendication 1 ou 2, la première pièce (4) et la deuxième pièce (1) sont en vitrocéramique, en verre, en saphir, en quartz. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le point d’impact est déplacé de manière à effectuer plusieurs passages le long du pourtour. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, pour la fixation d’un miroir, formant la première pièce (4), sur une surface, formant la deuxième surface (6) bordant une dernière ouverture (3) libre d’un corps principal de gyrolaser formant la deuxième pièce (1) et délimitant une cavité (2), la consolidation étant réalisée après que la cavité (2) a été remplie par un mélange gazeux. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la consolidation est réalisée après qu’au moins une électrode a été soudée à froid sur la deuxième pièce.