EP1472710A1 - Procede et dispositif pour decaper une couche mince conductrice deposee sur une plaque isolante, de maniere a y former un reseau d'electrodes. - Google Patents
Procede et dispositif pour decaper une couche mince conductrice deposee sur une plaque isolante, de maniere a y former un reseau d'electrodes.Info
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- the above method which serves to etch electrodes conventionally comprises the following steps: application of a protective film on the conductive layer having the same patterns as that of said array of electrodes,
- the shear zone of the bath also has an approximately constant thickness along the direction of travel, over a distance corresponding approximately to the width of the active surface of said counter-electrode.
- the insulating plate is made of glass.
- the ramp 11 serves as a cathode and the counter-electrode 10 serves as an anode, as shown in FIG. 1.
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Abstract
Avant décapage, on applique un film de protection présentant des motifs correspondant aux électrodes du réseau, qu'on enlève après décapage. Pour le décapage : - on fait défiler la plaque (1) dans la direction générale des électrodes à former, - on fait circuler un bain électrochimique dans une zone de cisaillement (7) délimitée par la surface de la couche à décaper et par la sur face (61) d'une contre-électrode (10), - et on fait circuler un courant électrique entre la contre-électrode (10) et les zones non protégées par le film de protection, en amenant le coura nt sur une ligne de contacts disposée sur la surface de la c ouche conductrice (2) et coupant la direction de défilement D__ . On améliore l'homogénéité du décapage et la précision de formation du réseau.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF POUR DECAPER UNE COUCHE MINCE CONDUCTRICE DEPOSEE SUR UNE PLAQUE ISOLANTE, DE MANIERE A Y FORMER UN RESEAU D'ELECTRODES.
L'invention concerne un procédé et un dispositif pour décaper une couche mince conductrice à base d'oxyde d'étain, d'oxyde de chrome, d'oxyde d'indium, ou du mélange d'au moins deux de ces oxydes, déposée sur une plaque isolante de manière à former sur ce substrat un réseau d'électrodes conductrices. Pour réaliser un réseau d'électrodes sur une plaque isolante, par exemple une plaque de verre, il est parfois plus avantageux et/ou plus économique d'appliquer sur cette plaque une couche homogène conductrice puis de graver des électrodes dans cette couche que d'appliquer directement des électrodes sur la plaque. Ceci est le cas, par exemple, pour la réalisation d'électrodes transparentes conductrices sur une plaque ou dalle de verre destinée à former la face avant d'un panneau de visualisation à plasma : on part alors d'une plaque de verre recouverte d'une couche conductrice transparente à base d'oxyde d'étain obtenue par une voie pyrolytique ; des couches d'oxydes d'étain peuvent ainsi être produites directement en ligne sur du verre à la sortie d'installations de fabrication de plaques de verres ; l'oxyde d'étain, généralement dopé au fluor, est déposé quand le verre est encore à une température de l'ordre de 600°C, par décomposition pyrolytique d'un composé d'étain ; la couche d'oxyde d'étain obtenue présente au moins trois avantages importants : - la résistivité de la couche conductrice est suffisamment faible pour pouvoir former un réseau d'électrodes de face avant de panneau à plasma : elle est généralement comprise entre 10 et 25 Ω/D ;
- la couche conductrice obtenue est extrêmement stable chimiquement ; ainsi, cette couche n'est pas détériorée par le dépôt et la cuisson, sur cette couche, d'une couche diélectrique d'émail, nécessaire au fonctionnement du panneau à plasma ;
- comparé au dépôt sous vide par pulvérisation cathodique pratiqué par ailleurs pour la formation de réseaux d'électrodes transparentes, cette méthode de dépôt est très économique.
En revanche, cette méthode de réalisation d'électrodes transparentes présente un inconvénient majeur parce que la gravure électrochimique de cette couche est particulièrement difficile à maîtriser industriellement quand il s'agit d'obtenir des géométries très précises.
Plus spécifiquement, le procédé ci-dessus qui sert à graver des électrodes comprend classiquement les étapes suivantes : - application, sur la couche conductrice, d'un film de protection présentant les mêmes motifs que celui dudit réseau d'électrodes,
- défilement de la plaque dotée du film de protection dans un bain électrochimique de décapage,
- pendant le défilement, une contre-électrode étant immergée dans le bain de décapage, circulation d'un courant électrique au travers dudit bain entre ladite contre-électrode et les zones immergées et non protégées par le film de la couche conductrice de ladite plaque, et,
- élimination du film de protection.
Un tel procédé et son dispositif de mise en œuvre sont notamment décrits dans les documents suivants :
- l'article intitulé "Electrochemical patterning of tin oxide films", BALIGA BJ, dans Journal of the Electrochemical Society, 1977, Vol.124, N°7, pp. 1059- 1060,
- l'article intitulé « Micromachining of tin oxide by electrochemical réduction process », MATSUO Y et al., dans Journal of the Electrochemical Society,
1998, Vol.145, N°9, pp. 3067-3069,
- les demandes de brevet suivantes : US 3205155, US 3507759, US 3668089, US 4165989, US 5227036, JP 06-293278.
La nature et la température du bain, la vitesse de défilement, les conditions de circulation du courant sont décrites dans ces documents.
L'inconvénient des dispositifs de mise en oeuvre du procédé de gravure électrochimique, tels qu'ils sont décrits dans les documents ci-dessus, est qu'ils ne permettent pas de décaper d'une manière suffisamment homogène les zones de la couche conductrice à décaper et de former des électrodes de faible largeur selon un contour suffisamment précis ; le problème est particulièrement crucial dans le cas de couches conductrices à base d'oxyde d'étain obtenues par pyrolyse.
En effet, le courant électrochimique d'électro-érosion doit être amené à la zone de couche mince conductrice immergée par l'intermédiaire d'une électrode d'amenée de courant en contact avec cette couche ; entre les différentes zones de contact électrique de la couche mince avec cette électrode et les différentes zones de cette couche en cours de décapage dans le bain, les chemins de courant présentent des longueurs différentes ; comme la résistivité de cette couche n'est pas négligeable, les chemins de courant les plus courts deviennent des chemins préférentiels, ce qui induit des zones de décapage préférentielles ; cet effet est renforcé par l'amincissement de zones de cette couche en cours de décapage.
L'invention a pour but d'éviter les inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour décaper une couche mince conductrice déposée sur une plaque isolante, de manière à former sur cette plaque un réseau d'électrodes conductrices dans cette couche, comprenant les étapes dans lesquelles :
- avant décapage, on applique, sur ladite couche conductrice, un film de protection présentant des motifs correspondant aux électrodes dudit réseau d'électrodes,
- pour le décapage, on met en contact les zones non protégées de la surface de ladite couche conductrice avec un bain électrochimique de décapage, et, une contre-électrode étant immergée dans ce bain, on fait circuler un courant électrique au travers dudit bain entre ladite contre-électrode et lesdites zones non protégées de manière à décaper ces zones sur toute l'épaisseur de ladite couche, caractérisé en ce que, pendant le décapage,
- on fait défiler ladite plaque dans une direction correspondant à la direction générale des électrodes à former,
- pour faire circuler le courant électrique dans le bain, on amène le courant électrique dans lesdites zones non protégées sur une ligne de contacts situés sur la surface de la couche conductrice et coupant la direction de défilement,
- on fait circuler ledit bain dans une zone de cisaillement du bain délimitée par la surface de la couche à décaper et par la surface active de ladite contre- électrode.
En général, après décapage, on élimine ledit film de protection. La plupart des électrodes du réseau, qu'elles aient une forme rectiligne ou sinueuse, qu'elles soient ou non dotées de dérivations, présentent une direction générale commune ; selon l'invention, c'est approximativement selon cette direction qu'on fait défiler la plaque ; grâce à cette disposition, le courant électrique peut être amené de la ligne de contacts jusqu'aux zones non protégées immergées dans le bain sans discontinuité électrique, notamment au travers des électrodes en cours de formation.
On entend par surface active de la contre-électrode, la surface principale de cette contre-électrode qui est immergée dans le bain et au travers de laquelle passe l'essentiel du courant électrique. Grâce à la circulation du bain dans les zones de forte densité de courant, c'est à dire dans la zone de cisaillement, on améliore sensiblement l'efficacité et l'homogénéité du décapage.
Ce mode de défilement de la plaque, cette façon d'amener le courant et de faire circuler le bain contribuent donc à l'homogénéité et à la précision du décapage ; il est ainsi facile d'obtenir un réseau d'électrodes dont les contours sont définis avec une grande précision et on peut réaliser facilement des électrodes de faible largeur et/ou comportant des formes complexes.
De préférence, la distance entre la ligne de contacts et la section de la zone de cisaillement du bain la plus proche de cette ligne est constante sur toute la largeur de la zone à décaper.
On assure ainsi une distribution homogène du courant électrique sur chaque zone non protégée (4) en contact avec le bain et en cours de
décapage ; on améliore encore l'homogénéité du décapage et la précision du tracé des électrodes du réseau.
Selon la disposition la plus courante et la plus simple pour mettre en œuvre le procédé selon l'invention : - ladite ligne de contacts est droite et perpendiculaire à la direction de défilement,
- la direction de circulation du bain dans la zone de cisaillement coïncide avec celle dudit défilement, dans le même sens ou le sens contraire,
- la zone de cisaillement présente une épaisseur approximativement constante sur toute la largeur de la zone à décaper.
On entend par épaisseur de la zone de cisaillement la distance entre la surface de la couche à décaper et la surface active de la contre-électrode.
De préférence, la distance entre ladite ligne de contacts et la section de la zone de cisaillement du bain la plus proche de cette ligne est inférieure à 5 cm. Les lignes de courant circulant dans la couche conductrice vers le bain sont alors considérablement raccourcies, ce qui permet de diminuer les pertes ohmiques dans la couche conductrice.
De préférence, la zone de cisaillement du bain présente également une épaisseur approximativement constante le long de la direction de défilement, sur une distance correspondant approximativement à la largeur de la surface active de ladite contre-électrode.
La largeur de la zone de cisaillement correspond donc à celle de la contre- électrode ; avec la vitesse de défilement, elle détermine le temps maximum de décapage de chaque élément de surface à décaper ; on peut donc avantageusement adapter la largeur des contre-électrodes à la vitesse de défilement et au temps de décapage souhaités.
De préférence, l'épaisseur de ladite zone de cisaillement est comprise entre 0,1 mm et 5 mm.
Il s'agit du meilleur compromis entre une vitesse élevée de cisaillement du bain favorable à l'efficacité du décapage et les risques de court-circuit en cours de défilement entre la surface à décaper et la contre-électrode.
De préférence, le débit de circulation du bain au travers de ladite zone de cisaillement est réparti d'une manière approximativement homogène sur toute la largeur de la zone à décaper. On améliore ainsi encore l'homogénéité du décapage.
L'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- la couche mince conductrice est à base d'oxyde d'étain, d'oxyde de chrome, d'oxyde d'indium, ou du mélange d'au moins deux de ces oxydes.
- la couche mince conductrice a été déposée sur la plaque isolante par voie pyrolytique.
- le bain électrochimique de décapage comprend au moins un acide choisi dans le groupe comprenant l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, l'acide nitrique, l'acide chromique, l'acide acétique et l'acide formique.
- la contre-électrode sert d'anode.
- la densité moyenne de courant électrique au niveau de la couche conductrice en contact avec le bain est supérieure à 1 A/dm2, de préférence supérieure à 10 A/dm2. - la température dudit bain est supérieure ou égale à 30°C.
- la plaque isolante est en verre.
L'invention a également pour objet un dispositif pour le décapage de zones d'une couche mince conductrice déposée sur une plaque isolante, susceptible d'être utilisé pour la mise en œuvre de l'étape de décapage du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant :
- des moyens pour faire défiler cette plaque selon un chemin de défilement plan de manière à ce que la surface à décaper soit mise en contact avec le bain de décapage, - des moyens pour amener un courant électrique dans ladite couche conductrice avant contact avec le bain,
- une contre-électrode de retour du courant électrique immergée dans ledit bain,
- des moyens pour faire circuler un courant électrique au travers dudit bain entre lesdits moyens d'amenée de courant et la contre-électrode de retour de courant, caractérisé : - en ce que les moyens d'amenée du courant électrique comprennent une rampe adaptée pour venir en contact avec la surface de ladite couche conductrice de la plaque sur le chemin de défilement, disposée de manière à ce que la ligne de contacts de cette rampe sur cette couche coupe ce chemin de défilement, - en ce qu'il comporte en outre des moyens pour faire circuler le bain entre la surface active de la contre-électrode et le chemin de défilement, cette zone de circulation du bain formant une zone de cisaillement présentant une ouverture en amont et une ouverture en aval du chemin de défilement.
De préférence, la rampe est adaptée pour que la distance entre ladite ligne de contacts et la section de la zone de cisaillement la plus proche de cette ligne soit constante sur toute la largeur de la zone à décaper ; selon le sens de circulation du bain, cette section la plus proche correspond soit à l'ouverture en amont, soit à l'ouverture en aval du chemin de défilement.
Selon la disposition la plus courante et la plus simple, dans le dispositif selon l'invention :
- la rampe est droite et perpendiculaire à la direction de défilement,
- la distance entre la surface active de la contre-électrode et le chemin de défilement est approximativement constante sur toute la largeur de la zone à décaper ; - les moyens pour faire circuler le bain sont adaptés pour faire circuler le bain dans la zone de cisaillement selon la même direction que celle de défilement, dans le même sens ou le sens contraire,
De préférence, la distance entre ladite ligne de contacts et la section de la zone de cisaillement la plus proche de cette ligne est inférieure à 5 cm. De préférence, la surface active de la contre-électrode comporte une partie principale plane disposée parallèlement au chemin de défilement.
De préférence, la distance entre la surface active de la contre-électrode et le chemin de défilement est comprise entre 0,1 mm et 5 mm.
De préférence, les moyens pour faire circuler le bain comportent des moyens de répartition du flux de bain adaptés pour obtenir un débit de bain constant sur toute la largeur des ouvertures de la zone de cisaillement.
De préférence, les moyens de circulation du bain comprennent une buse d'éjection qui s'étend au moins sur toute la largeur de la couche à décaper et dont l'ouverture est orientée vers l'une des ouvertures de la zone de cisaillement.
De préférence, les moyens de circulation sont adaptés pour forcer le bain éjecté par la buse à circuler dans ladite zone de cisaillement. De préférence, le dispositif selon l'invention comprend des moyens pour récupérer le bain sortant de l'une des ouvertures de la zone de cisaillement et des moyens de recirculation du bain récupéré.
De préférence, le dispositif selon l'invention comprend des moyens pour essuyer la surface décapée en sortie de bain.
L'invention a également pour objet l'utilisation du procédé et/ou du dispositif selon l'invention pour la fabrication d'une dalle avant de panneau de visualisation dotée d'au moins un réseau d'électrodes ; de préférence, la fabrication de ladite dalle comprend alors l'application d'une couche d'émail diélectrique sur ledit réseau et la cuisson de cette couche d'émail.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 représente une vue en coupe transversale d'un mode privilégié de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 2 représente une vue en perspective d'une plaque en défilement et du bain en circulation dans le dispositif selon la figure 1.
En se reportant à la figure 2, une plaque isolante en verre 1 comprend, sur sa face inférieure, une couche conductrice 2 à base d'oxyde d'étain, déposée ici par voie pyrolytique, sur laquelle on souhaite graver un réseau d'électrodes ;
l'épaisseur de cette couche est de l'ordre de 400 nm et sa résistivité de l'ordre de 15 Ω/D (Ohm/carré).
La couche conductrice 2 est revêtue d'une manière connue en elle-même d'un film de protection 3 présentant des motifs correspondant aux électrodes du réseau à graver ; entre les motifs de ce film 3, les surfaces non protégées par le film forment des zones 4 de la couche conductrice à décaper ; les zones à décaper se répartissent sur toute la largeur de la plaque, qui forme ainsi la largeur globale de la zone à décaper.
Le film de protection (avec ses motifs) est appliqué d'une manière connue en elle-même ; il peut être notamment appliqué par photolithographie ou par sérigraphie ; son épaisseur est généralement comprise entre 5 et 30 μm ; la composition et l'adhérence de ce film sont adaptés pour résister aux opérations de décapage électrochimique qui vont être décrites.
En se reportant à la figure 1 et accessoirement à la figure 2, le dispositif de décapage selon l'invention présente, selon un mode de réalisation préférentiel, les composants suivants :
- des moyens pour faire défiler la plaque 1 dans la direction et le sens représentés par la flèche D, selon un chemin de défilement plan ; ces moyens comprennent ici des rouleaux de défilement 5a, 5b, 5b', 5c, qui sont actionnés d'une manière connue en elle-même dans le sens de rotation représenté par les flèches, et qui définissent le chemin de défilement de la plaque ; pour la suite, le plan du chemin de défilement correspond plus précisément à celui de la couche conductrice, c'est à dire à la surface inférieure de la plaque ; - une traverse fixe 6 s'étendant au moins sur toute la largeur de la couche à décaper, dont la surface 61 la plus proche du chemin de défilement délimite avec ce chemin une zone de cisaillement 7 qui présente une épaisseur approximativement constante Ec ; ici, la traverse 6 est droite et est disposée perpendiculairement à la direction de défilement ; ici, la surface 61 est plane et parallèle au chemin de défilement de sorte que la zone de cisaillement 7 présente une épaisseur constante Ec également le long du chemin de défilement ; la zone de cisaillement 7 forme alors un parallélépipède rectangle
formant un conduit de circulation pour le bain de décapage, qui présente une ouverture amont 8 et une ouverture aval 9 ;
- des moyens pour faire circuler un bain de décapage dans cette zone de cisaillement 7 dans la direction de défilement, ici dans le même sens que le défilement, de sorte que le bain de décapage pénètre dans cette zone par l'ouverture amont 8 qui sert d'entrée et en sort par l'ouverture aval 9 qui sert de sortie ; ces moyens comprennent une buse d'éjection qui s'étend au moins sur toute la largeur de la couche à décaper et dont l'ouverture est orientée vers l'une des ouvertures de la zone de cisaillement, ici l'ouverture amont 8 ; de préférence, comme représenté sur les figures 1 et 2, l'ouverture de la buse d'éjection coïncide avec celle 8 de la zone de cisaillement 7, de manière à forcer le bain éjecté par cette buse à circuler dans la zone de cisaillement 7 ; d'autres modes de réalisation, à circulation non forcée, sont envisageables sans se départir de l'invention ; - des moyens pour amener un courant électrique dans la couche conductrice 4 avant qu'elle ne soit mise en contact avec le bain dans la zone de cisaillement 7, positionnés par conséquent sur le chemin de défilement en amont de cette zone de cisaillement 7 ; ces moyens comprennent une rampe fixe 11 comprenant des contacteurs 12 destinés à venir en contact direct avec les zones non protégées 4 de la couche conductrice 2 de la plaque 1 sur le chemin de défilement, disposée de manière à ce que la ligne de contacts 13 de ces contacteurs coupe ce chemin de défilement et s'étende sur toute la largeur de la couche à décaper ; ces contacteurs 12 sont ici également en contact avec le film de protection 3, dans les zones couvertes et protégées de la couche conductrice 2 ; la rampe 11 étant ici rectiligne et disposée perpendiculairement à la direction de défilement, la ligne de contacts 13 est également droite et perpendiculaire à la direction de défilement ; ici, la rampe 11 est fixée sur la traverse 6 par des moyens de fixation 14 ;
- une contre-électrode 10 de retour du courant électrique, fixée sur la traverse 6, et dont la surface active forme au moins une partie de la surface 61 la plus proche du chemin de défilement de la traverse 6 , cette contre-électrode 10 étant en matériau conducteur ;
- des moyens (non représentés) pour faire circuler un courant électrique au travers du bain circulant dans la zone de cisaillement 7 entre la rampe 11 d'amenée de courant et la contre-électrode 10.
Dans ce dispositif de décapage, la section de la zone de cisaillement du bain la plus proche de la ligne de contacts 13 correspond ici à l'ouverture amont 8 de la zone de cisaillement 7.
Comme la traverse 6 supporte ici à la fois la rampe de contact 11 d'amenée de courant et la contre-électrode 10 de retour du courant, cette traverse 6 est ici en matériau isolant. Selon le mode de réalisation de la figure 1 , la traverse 6 sert également de buse d'éjection du bain dans la zone de cisaillement 7 ; à cet effet, elle comprend une cavité interne 18 de répartition du flux débouchant dans au moins un conduit délimité par une plaque 15 solidaire de la traverse 6, lequel conduit débouche lui-même par la buse d'éjection au niveau de l'ouverture amont 8 de la zone de cisaillement 7 ; cette cavité 18 est alimentée par une conduite d'amenée de bain 16 connectée elle-même à des moyens de recirculation de bain (non représentés) ; la cavité 18 permet d'obtenir un débit de bain constant sur toute la largeur de l'ouverture 8 ; en travers de cette cavité 18, on dispose une (ou plusieurs) grille 17 pour améliorer encore la répartition homogène du débit sur toute la longueur de la buse d'éjection de bain ; dans toute la section de la zone de cisaillement du bain perpendiculaire à la direction de défilement, le débit de bain par unité de longueur de cette section est ainsi approximativement constant sur toute la largeur de la zone à décaper ; d'autres moyens de répartition du bain peuvent être utilisés sans se départir de l'invention.
La contre-électrode 10 s'étend sur toute la largeur du dispositif et, dans le sens du défilement, sur une largeur active qui peut être réglable ; pour ce réglage, on peut utiliser différents jeux de contre-électrodes présentant des largeurs différentes ; la contre-électrode 10 est par exemple en titane ; sa surface active 61 peut être formée d'une couche mince de platine, d'une épaisseur par exemple de l'ordre de 5 μm ; l'utilisation du platine permet d'éviter la passivation.
De préférence, l'épaisseur Ec de la zone de cisaillement 7 est comprise entre 0,1 et 5 mm, par exemple égale à 3 ou 4 mm.
Avantageusement et comme représenté à la figure 1 , la distance qui sépare la ligne de contacts 13 de l'ouverture amont 8 de la zone de cisaillement du bain 7 (voir figure 2) est comprise entre 1 et 5 mm ; en se reportant à la figure 1 , cette distance est ici fonction de l'épaisseur de la plaque 15 délimitant la conduite de buse d'éjection de bain ; cette plaque 15 est en matériau isolant pour éviter le passage direct du courant entre les contacteurs 12 et le bain. Sans se départir de l'invention, les contacteurs 12 peuvent être positionnés à distance de la plaque 15 ; la plaque 15 sert alors de « racle antiretour ».
Les contacteurs 12 portés par la rampe 11 peuvent être par exemple formés par des fibres de graphite ou de carbone ; le diamètre de ces fibres est de préférence largement inférieur à la largeur des zones à graver.
Le dispositif de décapage comprend également des moyens (non représentés) pour récupérer le bain sortant par l'ouverture aval 9 de la zone de cisaillement, d'où le bain peut être ré-injecté vers les moyens de recirculation.
En sortie de la zone de cisaillement 7, le dispositif de décapage comprend enfin des moyens d'essuyage 19, qui sont adaptés pour éliminer le bain entraîné par la plaque en défilement, voire aussi pour éliminer tout résidu solide de la couche conductrice à décaper ; ces moyens comprennent ici un rouleau de brossage 20 et un contre-rouleau 21. Selon une variante de l'invention, le dispositif comprend, également en sortie de la zone de cisaillement 7, des moyens pour éliminer le film de protection 3 de la surface de la plaque en défilement, par exemple par pulvérisation d'une solution alcaline sur ce film.
On va maintenant décrire l'étape de décapage ou de gravage du procédé selon l'invention.
On prépare un bain de décapage en adaptant sa composition à la nature de la couche conductrice à décaper, conformément aux enseignements des documents cités ci-dessus en introduction ; dans le cas d'une couche à base d'oxyde d'étain pyrolitique d'une épaisseur de 0,4 μm, on utilise par exemple une solution d'acide chlorhydrique à 5% pondéral à température ambiante.
On définit la vitesse de défilement de la plaque 1 de manière à ce que le temps de séjour de cette plaque dans la zone de cisaillement 7 soit suffisamment long pour décaper les zones non protégées de la couche conductrice dans toute son épaisseur ; on voit donc que la vitesse de défilement maximum autorisée dépend des conditions de décapage, de la nature et de l'épaisseur de la couche conductrice à décaper ; en pratique, la vitesse de défilement peut être comprise entre 0,1 et 2 m/min, par exemple de l'ordre de 0,2 à 0,3 m/min.
Pendant le défilement de la plaque 1 avec sa couche conductrice 2 orientée vers le bas, à l'aide des moyens de recirculation du bain, on injecte le bain de décapage dans la zone de cisaillement 7 au travers de la traverse 6 et de la buse d'éjection ; les flèches Be et Bs de la figure 2 indiquent la circulation du bain au travers de la zone de cisaillement 7.
Pendant le défilement de la plaque 1 et pendant que le bain de décapage circule dans la zone de cisaillement 7, on fait circuler un courant électrique entre la rampe 11 et la contre-électrode 10 ; la succession des contacts électriques entre les contacteurs 12 portés par la rampe et les zones non protégées 4 à décaper, qui sont disposés entre les motifs du film isolant 3 et répartis le long de la rampe, forme la ligne de contacts 13 qui coupe le chemin de défilement de la plaque 1 ; à partir de ces contacts, le courant électrique est conduit dans l'épaisseur de la couche conductrice jusqu'à des portions de zones 4 à décaper en contact avec le bain ; le courant électrique traverse ensuite le bain dans l'épaisseur Ec de la zone de cisaillement, entre la surface des zones 4 à décaper en contact avec le bain et la surface active 61 de la contre-électrode ; les lignes de courant sont donc particulièrement courtes, ce qui limite avantageusement les pertes ohmiques ; le courant électrique amené à la rampe 11 peut dépasser 5 A/dm, généralement sous une tension maximum de 20 V entre la rampe 11 et la contre-électrode 10 ; ainsi, pour une largeur de
contre-électrode de 2 cm, la densité de courant peut dépasser 25 A dm2 ; pour obtenir une décapage efficace, la densité de courant est de préférence supérieure à 1 A/dm2, voire supérieure à 10 A/dm2.
De préférence, la rampe 11 sert de cathode et la contre-électrode 10 sert d'anode, comme représenté à la figure 1.
On a obtenu de bons résultats de gravure sur une couche d'oxyde d'étain pyrolithique d'épaisseur 0,4 μm en utilisant une solution HCI à 5% en poids à température ambiante dans les conditions suivantes : épaisseur de zone de cisaillement Ec = 3 mm, largeur de plaque à décaper = 600 mm, débit de bain de l'ordre de 10 l/min dans cette zone, largeur de contre-électrode = 2 cm, contre-électrode servant d'anode, vitesse de défilement = 0,3 m/min, courant électrique = 35 A, distance entre la ligne de contacts 13 et l'ouverture amont 8 de la zone de cisaillement = 5 mm.
A noter que la distance réduite entre la ligne de contacts 13 et l'ouverture amont 8 de la zone de cisaillement est un élément important pour limiter les pertes ohmiques ; cette distance est de préférence inférieure à 5 cm, voire, si possible comme ici, inférieure à 1 cm.
En sortie de défilement, les moyens d'essuyage permettent d'éliminer le bain entraîné sur la surface inférieure de la plaque. On obtient alors une plaque dotée d'un réseau d'électrodes conductrices recouvertes d'un film de protection ; on élimine alors d'une manière connue en elle-même ce film de protection de la plaque gravée.
Selon une variante de l'invention, lorsque les électrodes à graver sont destinées à être revêtue d'une couche isolante, notamment dans le cas des panneaux à plasma, le film de protection peut être au contraire maintenu en place ; le film de protection qu'on utilise est alors adapté à la couche isolante que l'on souhaite former sur les électrodes ; dans le cas des panneaux à plasma, ce film comprend alors généralement une composition minérale diélectrique ; après cuisson de la plaque dotée de son réseau d'électrodes, les électrodes sont alors revêtues d'une couche diélectrique.
Le procédé qui vient d'être décrit permet d'obtenir un décapage homogène de la couche conductrice sur toute la largeur de la plaque et d'obtenir ainsi des électrodes de faible largeur et/ou de formes complexes avec une vitesse de
gravure élevée ; des réseaux d'électrodes ont ainsi pu être gravés avec des vitesses supérieures à 50 cm/min ; ce procédé est particulièrement intéressant lorsque la couche conductrice à décaper est à base d'oxyde d'étain pyrolitique ; grâce à l'invention, on parvient quand même à graver aisément et précisément un réseau d'électrodes dans ce type de couche.
Sans de départir de l'invention, on peut utiliser un dispositif où, à l'inverse de ce qui vient d'être décrit, la plaque 1 à graver est fixe et la traverse 6 est mobile.
Le procédé selon l'invention est également applicable à d'autres plaques isolantes dotées d'une couche conductrice, du moment que la couche conductrice est décapable et gravable par une méthode électrochimique ; au lieu d'être en verre, la plaque peut être par exemple en céramique ou en vitrocéramique ; cette plaque peut être dotée d'une autre couche conductrice sur l'autre face ; au lieu d'être en oxyde d'étain pyrolytique, la couche conductrice à décaper peut notamment être à base d'oxyde d'étain non pyrolytique, d'oxyde d'indium, ou du mélange de ces deux oxydes (« ITO »).
La plaque dotée de son réseau d'électrodes qui est obtenue par le procédé selon l'invention est avantageusement utilisable dans tout type de panneau comportant une dalle dotée d'au moins un réseau d'électrodes, notamment des panneaux de visualisation à plasma, des panneaux à cristaux liquides, des panneaux de visualisation à diodes électroluminescentes, comme les panneaux dit « OLED » ; lorsque les électrodes ainsi gravées sont transparentes, cette plaque sert alors avantageusement pour la fabrication de la dalle avant du panneau. Pour la fabrication de la dalle avant d'un panneau à plasma, on applique sur le réseau d'électrodes de cette plaque une couche d'émail diélectrique et on cuit cette couche ; lorsque la couche conductrice de départ est à base d'oxyde d'étain pyrolitique, on n'observe aucune altération du réseau d'électrodes lors de la cuisson de l'émail diélectrique.
Claims
1.- Procédé pour décaper une couche mince conductrice (2) déposée sur une plaque isolante (1), de manière à former sur cette plaque un réseau d'électrodes conductrices dans cette couche, comprenant les étapes dans lesquelles :
- avant décapage, on applique, sur ladite couche conductrice (2), un film de protection (3) présentant des motifs correspondant aux électrodes dudit réseau d'électrodes, - pour le décapage, on met en contact les zones non protégées (4) de la surface de ladite couche conductrice (2) avec un bain électrochimique de décapage, et, une contre-électrode (10) étant immergée dans ce bain, on fait circuler un courant électrique au travers dudit bain entre ladite contre-électrode (10) et lesdites zones non protégées (4) de manière à décaper ces zones (4) sur toute l'épaisseur de ladite couche (2), caractérisé en ce que, pendant le décapage,
- on fait défiler ladite plaque (1 ) dans une direction correspondant à la direction générale des électrodes à former,
- pour faire circuler le courant électrique dans le bain, on amène le courant électrique dans lesdites zones non protégées (4) sur une ligne de contacts (13) situés sur la surface de la couche conductrice (2) et coupant la direction de défilement,
- on fait circuler ledit bain dans une zone de cisaillement du bain (7) délimitée par la surface de la couche (2) à décaper et par la surface active (61) de ladite contre-électrode (10).
2.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la distance entre ladite ligne de contacts (13) et la section (8) de la zone de cisaillement du bain (7) la plus proche de cette ligne (13) est constante sur toute la largeur de la zone à décaper.
3.- Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que : - ladite ligne de contacts (13) est droite et perpendiculaire à la direction de défilement,
- la direction de circulation du bain dans la zone de cisaillement (7) coïncide avec celle dudit défilement, dans le même sens ou le sens contraire, - la zone de cisaillement (7) présente une épaisseur approximativement constante sur toute la largeur de la zone à décaper.
4.- Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que la distance entre ladite ligne de contacts (13) et la section (8) de la zone de cisaillement du bain la plus proche de cette ligne est inférieure à 5 cm.
5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 4 caractérisé en ce que la zone de cisaillement du bain (7) présente également une épaisseur approximativement constante le long de la direction de défilement, sur une distance correspondant approximativement à la largeur de la surface active (61 ) de ladite contre-électrode (10).
6.- Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'épaisseur de ladite zone de cisaillement est comprise entre 0,1 mm et 5 mm.
7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6 caractérisé en ce que le débit de circulation du bain au travers de ladite zone de cisaillement (7) est réparti d'une manière approximativement homogène sur toute la largeur de la zone à décaper.
8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite couche mince conductrice (2) est à base d'oxyde d'étain, d'oxyde de chrome, d'oxyde d'indium, ou du mélange d'au moins deux de ces oxydes.
9.- Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que ladite couche mince conductrice (2) a été déposée sur la plaque isolante (1) par voie pyrolytique.
10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 9, caractérisé en ce que le bain électrochimique de décapage comprend au moins un acide choisi dans le groupe comprenant l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, l'acide nitrique, l'acide chromique, l'acide acétique et l'acide formique.
11.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10 caractérisé en ce que ladite contre-électrode sert d'anode.
12.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 11 caractérisé en ce que la densité moyenne de courant électrique au niveau de la couche conductrice (2) en contact avec le bain est supérieure à 1 A/dm2.
13.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la température dudit bain est supérieure ou égale à 30°C.
14.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite plaque isolante (1) est en verre.
15.- Dispositif pour le décapage de zones d'une couche mince conductrice
(2) déposée sur une plaque isolante (1 ), susceptible d'être utilisé pour la mise en œuvre de l'étape de décapage du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant :
- des moyens (5a, 5b, 5b', 5c) pour faire défiler cette plaque (1) selon un chemin de défilement plan de manière à ce que la surface à décaper soit mise en contact avec le bain de décapage,
- des moyens pour amener un courant électrique dans ladite couche conductrice (2) avant contact avec le bain,
- une contre-électrode (10) de retour du courant électrique immergée dans ledit bain,
- des moyens pour faire circuler un courant électrique au travers dudit bain entre lesdits moyens d'amenée de courant et la contre-électrode (10) de retour de courant, caractérisé :
- en ce que les moyens d'amenée du courant électrique comprennent une rampe (11) adaptée pour venir en contact avec la surface de ladite couche conductrice (2) de la plaque (1) sur le chemin de défilement, disposée de manière à ce que la ligne de contacts (13) de cette rampe sur cette couche coupe ce chemin de défilement,
- en ce qu'il comporte en outre des moyens pour faire circuler le bain entre la surface active (61 ) de la contre-électrode (10) et le chemin de défilement, cette zone de circulation du bain formant une zone de cisaillement (7) présentant une ouverture en amont (8) et une ouverture en aval (9) du chemin de défilement.
16.- Dispositif selon la revendication 15 caractérisé en ce que ladite rampe (11 ) est adaptée pour que la distance entre ladite ligne de contacts (13) et la section (8) de la zone de cisaillement (7) la plus proche de cette ligne soit constante sur toute la largeur de la zone à décaper.
17.- Dispositif selon la revendication 16 caractérisé en ce que :
- ladite rampe (11) est droite et perpendiculaire à la direction de défilement,
- la distance entre la surface active (61) de la contre-électrode (10) et le chemin de défilement est approximativement constante sur toute la largeur de la zone à décaper ;
- les moyens pour faire circuler le bain sont adaptés pour faire circuler le bain dans la zone de cisaillement (7) selon la même direction que celle de défilement, dans le même sens ou le sens contraire,
18.- Dispositif selon la revendication 17 caractérisé en ce que la distance entre ladite ligne de contacts (13) et la section (8) de la zone de cisaillement (7) la plus proche de cette ligne est inférieure à 5 cm.
19.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 17 à 18 caractérisé en ce que la surface active (61) de la contre-électrode (10) comporte une partie principale plane disposée parallèlement au chemin de défilement.
20.- Dispositif selon la revendication 19 caractérisé en ce que la distance entre la surface active (61) de la contre-électrode (10) et le chemin de défilement est comprise entre 0,1 mm et 5 mm.
21.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 17 à 20 caractérisé en ce que les moyens pour faire circuler le bain comportent des moyens de répartition du flux de bain adaptés pour obtenir un débit de bain constant sur toute la largeur des ouvertures (8, 9) de la zone de cisaillement
(7).
22.- Dispositif selon la revendication 21 caractérisé en ce que les moyens de circulation du bain comprennent une buse d'éjection qui s'étend au moins sur toute la largeur de la couche à décaper et dont l'ouverture est orientée vers l'une des ouvertures (8, 9) de la zone de cisaillement (7).
23.- Dispositif selon la revendication 22 caractérisé en ce que les moyens de circulation sont adaptés pour forcer le bain éjecté par la buse à circuler dans ladite zone de cisaillement (7).
24.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 à 23 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour récupérer le bain sortant de l'une des ouvertures (8, 9) de la zone de cisaillement et des moyens de recirculation du bain récupéré.
25.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 à 24 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour essuyer la surface décapée en sortie de bain.
26.- Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 ou du dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 à 25 dans la fabrication d'une dalle avant de panneau de visualisation dotée d'au moins un réseau d'électrodes.
27.- Utilisation selon la revendication 26, caractérisé en ce que la fabrication de ladite dalle comprend l'application d'une couche d'émail diélectrique sur ledit réseau et la cuisson de cette couche d'émail.
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