FR2501730A1 - Procede et dispositif d'electro-deposition a electrode de balayage vibrante - Google Patents

Abstract

PROCEDE ET DISPOSITIF D'ELECTRO-DEPOSITION PARTICULIEREMENT ADAPTE POUR REVETIR PAR ELECTRO-DEPOSITION UN SUBSTRAT DE GRANDE SURFACE ET DE CONTOUR COMPLEXE, UTILISANT UNE ELECTRODE 2 AYANT UNE PETITE SURFACE D'ELECTRODE 2A ADAPTEE POUR ETRE JUXTAPOSEE, A UNE CERTAINE DISTANCE, AVEC UNE PORTION D'UN SUBSTRAT 1 POUR DEFINIR UN PETIT INTERVALLE D'ELECTRO-DEPOSITION G BALAYE PAR UN COURANT D'ELECTROLYTE LIQUIDE. ON IMPARTIT A L'ELECTRODE DE PETITES VIBRATIONS MECANIQUES HAUTE FREQUENCE TANDIS QU'UN COURANT D'ELECTRO-DEPOSITION, DE PREFERENCE SOUS LA FORME D'IMPULSIONS, PASSE ENTRE L'ELECTRODE ET LE SUBSTRAT, QUI SONT DEPLACES L'UN PAR RAPPORT A L'AUTRE POUR QUE LA SURFACE D'ELECTRODE BALAYE DANS LES TROIS DIMENSIONS UNE ZONE SURFACIQUE SELECTIONNEE DU SUBSTRAT, FORMANT AINSI PAR ELECTRO-DEPOSITION SUR CETTE ZONE UN REVETEMENT D'UNE EPAISSEUR UNIFORME DESIREE, ET CECI PLUS RAPIDEMENT. L'ELECTRODE EST, DE PREFERENCE, CONSTITUEE SOUS FORME D'UN ENSEMBLE D'ELECTRODE 3 COMPORTANT UN TRANSDUCTEUR ELECTROMECANIQUE 4, UNE TROMPE 5 ET L'ELECTRODE 2 FIXES L'UN APRES L'AUTRE. DES MOYENS D'ENTRAINEMENT 12, 13, 14 REPONDENT A UNE COMMANDE NUMERIQUE 15 POUR PRODUIRE UN DEPLACEMENT TRIDIMENSIONNEL ENTRE L'ENSEMBLE D'ELECTRODE ET LE SUBSTRAT. UN CHANGEUR AUTOMATIQUE D'ELECTRODE 17 EST ASSOCIE A LA COMMANDE NUMERIQUE POUR AMENER SUCCESSIVEMENT UNE MULTIPLICITE D'ELECTRODES DIFFERENTES EN POSITION D'ELECTRO-DEPOSITION POUR AGIR SUR DES ZONES SURFACIQUES SUCCESSIVES D'UN SUBSTRAT DE CONTOUR COMPLEXE.

Description

La présente invention concerne l'électro-déposition et, de façon plus particulière un procédé et un dispositif d'électro-déposition sur un susbtrat ou par exemple une pièce ou un moule.

Les techniques d'électro-déposition utilisées jusqu'ici à l'échelle industrielle utilisent habituellement un bain d'électrolyte liquide dans lequel est plongé le substrat à traiter par électro-déposition. Un potentiel électrique est appliqué entre la cathode constituée par le substrat et une anode, qui est fixée à une distance notable fixe du svhstrt.

Un courant électrique circule de l'anode au sstrat sur lequel un métal est déposé par électrolyse. Dans ces techniques, l'ensemble d'anode a habituellement une surface plane, avec une zone importante en face du sitstret, quelle que soit la configuration générale de ce dernier, et l'ensemble d'électrodes reste fixe pendant une opération d'électro-déposition donnée.

Bien que l'on ait jusqu'ici proposé diverses améliorations de ce processus d'électro-déposition, l'on doit reconnaître que pratiquement toutes celles-ci sont plus su moins incomplètes et laissent beaucoup à désirer en ce qui concerne le taux et l'uniformité du dépôt sur une surface donnée ainsi quAen ce qui concerne la stabilité de l'opération, notamment lorsque la surface à recouvrir est grande et/ou a un contour complexe.

C'est en conséquence un but principal de la présente invention de procurer un procédé d'électro-déposition
- grâce auquel on peut revêtir par électro-déposition un support de grande surface et/ou de contour surfacique complexe, en améliorant le rendement par rapport à la technique antérieure;
- qui permette de revêtir par électro-déposition un support avec une plus grande uniformité sur toute la surface;
- qui permette, dans le cas d'une grande surface et/ou d'un contour surfacique complexe, d'effectuer le dépôt avec une plus grande stabilité.

Un autre but de l'invention est de procurer un dispositif d'électro-déposition pour mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus, et qui soit efficace en fonctionnement et permette d'effectuer complètement automatiquement une opération donnée d'électro-déposition sur un substrat de grande surface et/ou de contour complexe.

Sous un premier aspect, la présente invention procure un procédé d'électro-déposition, dans lequel : on juxtapose, à une certaine distance l'un de l'autre, un substrat et une électrode ayant une surface d'électrode relativement petite dans~la région en vis-à-vis du substrat pour définir entre eux un petit intervalle d'électro-déposition, on inonde cet intervalle avec un électrolyte liquide, on fait passer un courant électrique à travers l-intervalle entre l'électrode et le substrat pour déposer par électro-déposition une substance métallique provenant de l'électrolyte sur le substrat, on impartit à l'électrode des vibrations mécaniques à haute fréquence et on déplace l'un par rapport à l'autre l'électrode et le substrat pour faire balayer à l'électrode au moins une zone surfacique sélectionnée du substrat formant ainsi sur celui-ci une couche d'électro-déposition d'une épaisseur prédéterminée. L'intervalle d'électro-déposition peut être compris entre 0,01 et 5 mm.

On a constaté qu'on obtenait les meilleurs résultats lorsque l'intervalle ne dépassait pas 1 mm, et de préférence 0,5 mm.

La fréquence des vibrations imparties à l'électrode peut etre comprise entre 50 Hz et 1 MHz, mais de préférence comprise entre 1 et 500 kHz. L'amplitude des vibrations mécaniques peut etre comprise entre 0,01 et 5 mm, mais de préférence ne doit pas etre supérieure à 1 mm, et particulièrement inférieure à 0,5 mm. Les vibrations mécaniques peuvent-avoir une composante basse fréquence comprise entre 50 et 500 Hz, et une composante haute fréquence comprise entre 1 kHz et 500 kHz.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le courant d'électro-déposition est de préférence appliqué sous la forme d'une succession d'impulsions électriques. Les impulsions électriques peuvent être appliquées en synchronisme avec les vibrations mécaniques imparties à l'électrode de sorte que, chaque fois que l'électrode se trouve la plus proche du substrat une impulsion passe à travers l'intervalle d'électro-déposition.

Dans ce cas, chaque impulsion doit de préférence etre appliquée sous la forme d'un train d'impulsions élémentaires dont chacune a une durée extrêmement courte, par exemple comprise entre 1 et 5 microsecondes. En variante, on a constaté qu'il était avantageux que les impulsions d'électro-déposition aient une fréquence légèrement supérieure à la fréquence des vibrations mécaniques.

Selon une autre caractéristique importante de l'invention, l'électrode est constituée sous forme d'une partie d'un ensemble d'électrode comportant un transducteur électro-magnétique et une trompe fixée au transducteur dans sa zone de plus grande section transversale et à l'électrode dans sa zone de plus petite section transversale. Le transducteur électromécanique est excité par une source de courant, de la fréquence des vibrations mécaniques recherchée, pour produire des signaux oscillants mécaniques qui sont amplifiés par la trompe et propagés à travers celle-ci. La trompe procure ainsi des vibrations mécaniques de fréquence et d'amplitude désirées, lesquelles sont imparties à l'électrode. I1 en résulte que la surface efficace de l'électrode est ebtrainée alternativement dans les deux sens avec la fréquence élevée et la faible amplitude recherchées.

L'invention est particulièrement avantageuse lorsqu'on traite par électro-déposition un substrat de grande surface et de contour complexe. Ainsi, selon une autre caractéristique importante de l'invention, la valeur de l'intervalle défini entre la petite surface d'électrode et le substrat est maintenue pratiquement constante, tandis que l'électrode vibrante et le substrat sont déplacés l'un par rapport à l'autre pour que la surface efficace de l'électrode balaye la surface du substrat. Ce balayage est réalisé à l'aide d'une commande numérique fonctionnant sur la base de données préalablement programmées décrivant des trajets de balayage prédéterminés sur le substrat ou un dispositif de copiage avec une tête de détection suivant un modèle préparé pour reproduire le substrat.

Grâce aux nouvelles caractéristiques de l'invention, on obtient dans l'intervalle d'électro-déposition une densité de courant extrêmement élevée qui permet de déposer un métal donné à une vitesse plus grande pour former une couche de meilleure qualité. Le dépôt peut s'établir de façon plus uniforme sur la zone désiré du substrat de contour complexe. On a constaté que la présente invention permettait d'atteindre un taux de dépôt multiplié par deux à cinq par rapport aux techniques antérieures. La couche déposée présente une cristallisation extrêmement fine de métal déposé et une élongation extremement élevée.

La couche est uniformement continue d'un endroit à 1 autre du contour olizlé, même d'une zone en saillie jusqu;à une cavité profonde.

Selon une autre caractéristique de l'invention, on augmente encore le rendement en utilisant une multiplicité d'électrodes différentes ou d'ensembles d'électrodes portant différentes électrodes présélectionnées pour une multiplicité de zones surfaciques d'un substrat de grande surface et de contour complexe. Chaque électrode doit avoir une surface d'électrode dont la caractéristique géométrique est présélectionnée en fonction de chaque zone surfacique à revêtir par électrodéposition. Ainsi, en utilisant successivement ces électrodes, la couche obtenue par électro-déposition est uniformément étendue sur toute la zone désirée du substrat.

Lorsque la couche obtenue par électro-déposition atteint une épaisseur uniforme donnée, celle-ci peut être augmentée selon une autre caractéristique de l'invention. Dans ce but, on juxtapose au support de contour complexe revêtu une électrode plane ayant une surface d'électrode supérieure à celle préalablement utilisée en vis-à-vis du substrat pour définir entre eux un grand intervalle,qui peut être beaucoup plus grand que l'intervalle d'électro-déposition précédent, en présence de l'électrolyte liquide, et on fait passer un courant électrique à travers ce large intervalle pour. déposer la substance métallique de l'électrolyte liquide sur le substrat déjà revêtu d'une couche d'électro-déposition. L'invention peut s'appliquer dans la pratique avec tout métal tel que nickel, chrome, cuivre, or ou platine.

Sous un deuxième aspect, la présente invention procure un dispositif pour recouvrir par électro-déposition un substrat comportant : une électrode ayant une surface d'électrode relativement petite adaptée pour être juxtaposée, à une certaine distance, avec une portion du substrat pour définir entre eux un petit-intervalle d'électro-déposition inférieur à 5 mm, des moyens pour balayer l'intervalle d'usinage avec un courant d'électrolyte liquide, des moyens d'alimentation en courant électrique pour faire passer un courant électrique à travers l'intervalle entre l'électrode et le substrat pour déposer une substance métallique de l'électrolyte liquide sur le substrat, des moyens de vibrations pour impartir à l'électrode des vibrations mécaniques à haute fréquence comprises entre 50 Hz et 1 MHz, et des moyens d'entrainement pour déplacer l'électrode et le substrat l'un par rapport à l'autre et faire balayer à la surface d'électrode au moins une zone surfacique sélectionnée du support. formant ainsi sur celle-ci une couche d'une épaisseur uniforme prédéterminée.

La source de courant comporte de préférence une source de courant continu et des moyens de circuits pour rendre pulsatoire la sortie de cette source et produire une succession d'impulsions constituant le courant électrique, les impulsions ayant une fréquence comprise entre 50 Hz et 1 MHz. Des moyens peuvent etre raccordés à cette source de courant et aux moyens de vibrations pour synchroniser les impulsions d'électrodéposition avec les vibrations mécaniques imparties à l'élec trode
Les moyens d'entraînement peuvent comporter une première unité d'entratnement et une deuxième unité d'entraînement pour déplacer l'une par rapport à l'autre l'électrode et la pièce selon deux axes perpendiculaires l'un à l'autre, par exemple selon un axe X et un axe Y, dans un plan X-Y, pour faire balayer bidimensionnellement la zone sélectionnée du substrat par la surface d'électrode, une troisième unité d'entralnement pour déplacer l'un par rapport à l'autre l électrode et le substrat selon un troisième axe, par exemple l'axe Z perpendicula ire au premier et au deuxième axe, ou selon l'axe de l'électrode ou de l'ensemble d'électrode ,pour maintenir pratiquement constante la valeur de l'intervalle d'électro-déposition.De façon avantageuse, les moyens d'entratnement sont commandés par une commande numérique sur la base de données préprogrammées pour actionner la première, la deuxième et la troisième unité d'entratnement de façon à faire balayer tridimensionnellement la zone sélectionnée du substrat par la surface d'électrode tout en maintenant pratiquement constante la valeur de l'intervalle entre eux.

Selon une autre caractéristique de cet aspect de lin- vention, le dispositif comporte un changeur d'électrodes automatique, de préférence actionné par la commande numérique. Le changeur d'électrodes automatique peut comporter des moyens de magasin pour stocker une multiplicité d'électrodes différentes ou d'ensembles d'électrode différents portant différentes électrodes préparées respectivement pour une multiplicité de zones surfaciques particulières d'un substrat , notamment lorsque le substrat est de grandes dimensions et a un contour complexe.Chaque électrode doit avoir une surface d'électrode particulière dont la caractéristique géométrique est déterminée en fonction de la caractéristique géométrique particulière d'une zone surfacique sélectionnée du substrat Le changeur automatique d'électrodes doit alors comporter des moyens d'actionnement commandés par la commande numérique pour retirer une électrode utilisée pour une zone surfacique particulière du substrat et agir sur les moyens de magasin et remplacer la première électrode par une deuxième électrode utilisée en liaison avec une autre zone surfacique particulière.

La commande numérique peut en outre etre adaptée pour agir sur les moyens d'alimentation en courant et/ou sur des moyens amenant l'électrolyte liquide dans l'intervalle d'électro-déposition. Ainsi, on peut faire varier l'un ou les deux paramètres, courant d'électro-déposition et débit ou pression de l'électrolyte liquide dans l'intervalle d'électro-déposition, selon une séquence de pas pour optimiser l-électro-déposition sur les zones surfaciques successives sur le substrat.

L'invention sera mieux commise à la lecture de la description détaillée d'une réalisation préférez, en liaison avec le dessin joint, sur lequel la figure unique est une vue schématique, partiellement en coupe et partiellement en perspective, illustrant schématiquement un exemple d'un dispositif d'électro-déposition selon l'invention.

Sur la figure, on voit en 1 un substrat constitué par une pièce ou un moule devant être recouvert d'une couche par électrodéposition (la pièce à traiter sera ci-après désignée sous le terme de moule, à moins qu'il n'en soit autrement spécifié).

Le moule 1 a un contour complexe, avec des portions en saillie et de profondes cavités, et on sait dans la technique qu'il est extrêmement difficile d'obtenir par électro-déposition un dépôt uniforme. Par ailleurs, le moule 1 peut être extrêmement grand. Une électrode d'électro-déposition 2 a une petite surface d'électrode effective 2a, juxtaposée, à une certaine distance, avec le moule 1 pour définir avec ce dernier un intervalle d'électro-déposition G compris entre 0,01 et 5 mm, de préférence inférieur à 1 mm . notamment inférieur à 0,5 mm.

La surface d'électrode 2a est ainsi capable de pénétrer dans la plus petite cavité du moule. L'électrode 2 est constituée sous forme d'une portion d'un ensemble d'électrode. 3 comportant un transducteur électromécanique 4 fixé sur un substrat 6a, et une trompe 5. L'extrémité de plus grande section
transversale de la trompe 5 est fixée sur le transducteur 4 et son extrémité de plus petite section transversale sur l'électrode 2. Le tran-ducteur 4 peut être à quartz et est excité par une source de courant haute fréquence (non représentée) pour émettre des signaux d'oscillations mécaniques haute fréquence qui sont amplifiés par la trompe 5 et transmises par elle.Les vibrations mécaniques haute fréquence ainsi amplifiées sont alors envoyées à l-électrode 2 par la trompe 5. I1 en résulte que la surface d'électrode 2a est rapprochée
et éloignée de force de la surface du moule 1 à grande fréquence. La fréquence des vibrations est réglée entre 50 Hz et 1 MHz et, de préférence, entre 1 et 100 kHz. L'amplitude des vibrations est réglée entre 0,01 et 5 mm et de préférence ne dépasse pas 1 mm et, plus particulièrement, 0,5 mm.

L'ensemble d'électrode 3 comportant l'électrode 2, la trompe 5, le transducteur 4 et le support 6a est couplé par une fixation 6 à une tête 7. La fixation 6, le substrat 6a le transducteur 4, la trompe 5 et l'électrode 2 ont des alésages communiquant entre eux pour conduire sous pression un électrolyte liquide aspiré par une pompe 8 dans un réservoir 9 et amené par un conduit 10. Ce dernier est équipé d'une
vanne 11 réglable pour régler la pression de l'électrolyte liquide ou son débit dans l'intervalle d'électro-déposition G.

La tête 7 est entraînée par trois moteurs 12, 13 et 14 fonctionnant en réponse à des signaux de commande provenant d'une commande numérique 15. Le moteur 12 déplace la tête 7 et de ce fait l'électrode 2,1e long d'un axe X perpendiculaire à l'axe de l électrode. Le moteur 13 deplace l'électrode 2 selon un axe Y perpendiculaire à l'axe X et à l'axe de l'électrode 2, c'est-à-dire à l'axe de l'ensemble 3 ou de la tête 7.

Le moteur 14 déplace l'électrode 2 le long d'un axe Z, coincidant avec l'axe de la tête 7, de l'ensemble 3 et de l'électrode 2. La commande numérique 15 possède des données d'entrée décrivant le contour du moule 1 et les trajets de déplacement de l'électrode 2 ou de la surface 2a de cette électrode, de fa çon que celle-ci suive le contour du moule 1 avec une valeur d'intervalle G. En fonctionnement, les données stockées dans la commande numérique 15 sont reproduites et transformées en impulsions de commande qui sont amenées aux moteurs 12, 13 et 14 pour déplacer la tête 7 afin que la surface d'électrode 2a suive de façon précise, avec une valeur d'intervalle prédéterminée G, le contour du moule 1 ou balaye la surface de ce dernier.

Une source de courant d'électro-déposition 16 a une borne positive électriquement raccordée à l'électrode 2 et une borne négative électriquement raccordée au moule 1 ou à une couche conductrice appel tuée sur celui-ci lorsque le moule lui-même est non conducteur. De ce fait, un courant électrique circule entre l'électrode 2 et le moule I à travers le petit intervalle
G balayé par l'électrolyte liquide de façon à déposer électrolytiquement un métal provenant de l'électrolyte sur la surface du moule 1 juxtaposée à la surface d'électrode 2a. De préférence, la source de courant 16 est un générateur d'impulsions adapté pour fournir une succession d'impulsions électriques d'une fréquence comprise entre 50 Hz et 1 MHz et, de préférence, entre 1 et 500 kHz.Le générateur d'impulsions peut compoSter une source de courant continu et un interrupteur de puissance monté en série avec la source et-avec l'intervalle d'électrodéposition G. L'interrupteur de puissance peut être actionné par un oscillateur fournissant les bases de temps des impulsions d'électro-déposition, et la source de courant continu peut être réglée en ce qui concerne sa tension et son intensité de sortie pour régler la tension et l'intensité de pointe des impulsions d'électro-déposition. Un circuit de synchronisation peut être raccordé à l oscillateur et à la source de courant pour que le transducteur électromécanique 4 synchronise les impulsions d'électro-déposition avec les signaux de vibrations.

Le résultat en est que, chaque fois que la surface d'électrode 2a est la plus rapprochée de la surface du moule 1, une impulsion électrique passe à travers l'intervalle d'électrodéposition G. Dans ce cas, on a trouvé qu'il était avantageux que chacune des impulsions se présente sous la forme d'un train d'impulsions élémentaires d'une durée extrêmement courte, par exemple là 5 microsecondes. On a également constaté qu'il était préférable que la fréquence des impulsions d'électro-déposition soit légèrement supérieure à la fréquence des vibrations mécaniques impartie à l'électrode 2.

Selon une caractéristique importante de l'invention, on utilise une multiplicité d'électrodes pour revêtir par électro-déposition la surface du moule 1. Ces électrodes sont repérées 102, 202, 302, ... et supportées dans des ensembles d'électrode 103, 203, 303, qui sont fixés sur un disque 17 constituant un magasin de stockage d'électrode . Les électrode des 102, 202, 302, ... ont des surfaces d'électrode présentant différentes configurations présélectionnées pour des configurations particulières de zones distinctes de la surface du moule 1 à revêtir par électro-déposition. Les ensembles d'électrode 103, 203, 303, ... portant ces différentes électrodes sont montés de façon amovible sur le disque 17 qui peut tourner autour de son arbre en réponse à un signal fourni par la commande numérique 15.Un actionneur 18, pouvant également être commandé par la commande numérique 15, a un bras 19 qui peut basculer entre le magasin d'électrodes 17 et une position en dessous de la tête 7. Chaque ensemble d'électrode 103, 203, 303, ... et la tête peuvent contenir une structure de fixation de toute conception connue , par exemple une unité de tenue électromagnétique, qui permet de fixer chaque électrode sur la tête 7 ou de l'en dégager.

La commande numérique 15 a des données d'entrée décrivant une séquence de stades de finis correspondant à des zones surfaciques successives rencontrées sur un trajet prédéterminé de déplacement relatif entre la tête d'électrode 7 et le moule 1, et elle a également des données d'entrée décrivant le sélection des électrodes particulières et de ce fait des ensembles d'électrode particuliers les supportant. Ces données d'entrée sont reproduites dans les actions du magasin d'électrodes 17 et de l'actionneur 18. Ainsi,chaque fois qu'un signal est envoyé par la commande numérique 15 indiquant la fin de l'opération d'électro-déposition sur une zone prédéterminée du moule 1 par une électrode présélectionnée, l'actionneur 18 est commandé pour amener le bras 19 en coopération avec cet ensemble d'électrode et le ramener dans le magasin 17 en le libérant dans ce magasin. Le disque 17 tourne alors d'un angle commandé par la commande numérique 15 poer amener un ensemble d'électrode portant une nouvelle électrode en prise avec le bras 19.

L'actionneur 18 est alors commandé par un signal provenant de la commande numérique 15 pour qu'un élément de préhension du bras 19 saisisse cet ensemble d'électrode . Un autre signal envoyé par cette commande numérique à l'actionneur 18 fait basculer le bras 19 et amener ainsi cet ensemble d'électrode à la position en dessous de la tête 7 de façon à pouvoir fixer sur celle-ci l'ensemble d'électrode . L'actionneur 18 est alors commandé pour ramener le bras 19 à l'emplacement du magasin 17 et permettre à l'opération d'électro-déposition de reprendre avec l'électrode remplacée.

Dans ce mode de fonctionnement, on peut commander soit la source de courant 16, soit la vanne 11, soit les deux par des signaux provenant de la commande numérique 15. Ainsi, on peut préprogrammer dans cette commande numérique 15 les paramètres optimaux de courant d'électro-déposition et/ou les pressions ou débits optimaux de l'électrolyte liquide dans l'intervalle G pour revêtir des zones surfaciques successives du moule 1 en fonction des formes et des surfaces particulières des électrodes utilisées et les reproduire dans le fonctionnement réel du dispositif pour régler la source de courant 16 et/ou la vanne 11. La commande numérique 15 peut également régler les paramètres des vibrations mécaniques imparties à l'électrode 2, c'est-à-dire leur fréquence et leur amplitude.

En outre1 la commande numérique 15 peut être associée à un micro-calculateur et à un appareil de mesure d'intervalle.

Dans le micro-calculateur sont mémorisés divers réglages de l'alimentation en courant 16, de la vanne 11 et du moteur 14 correspondant respectivement à diverses conditions d'intervalles. L'appareil de mesure d'intervalle peut être raccordé à l'intervalle d'électro-déposition G pour en dériver une ou plusieurs variables d'intervalle . Le calculateur répond à ces variables d'intervalle pour surveiller l'état d'intervalle et déterminer dans quelle classe présélectionnée se trouve cet état d'intervalle et pour établir alors un réglage particulier parmi ceux mémorisés correspondant à l'état d'intervalle particulier déterminé. Ces réglages de paramètres s'effectuent à intervalles de temps sélectionnés au cours d'une opération d'électro-déposition donnée.

Le moule 1 est supporté sur une base 20 dans un bac de travail 21. Les parois de ce bac 21 ont une hauteur suffisante pour que le moule soit complètement immergé dans l'électrolyte liquide que le bac contient. L'électrolyte est conduit par une sortie 22 pour revenir au réservoir 9.

Les électrodes 102, 202, 302, ... stockées dans leurs ensembles respectifs 103, 203, 303, ... sur le disque ou magasin 17, ont des surfaces d'électrode de formes et de surfaces différentes, minces, épaisses, longues et courtes, présélectionnées pour les diverses formes et surfaces des régions surfaciques du moule 1 à traiter successivement par électrodéposition. Par exemple, pour une cavité profonde et petite, on peut utiliser une électrode mince et allongée. Pour des cavités respectivement rectangulaires, rondes et coniques, on peut utiliser des électrodes respectivement rectangulaires, rondes et coniques.

Les petites vibrations mécaniques haute fréquence imparties à l'électrode 2 créent une condition de forte activité dans le petit intervalle d'électro-déposition formé entre'la petite surface d'électrode 2a et le moule 1, traversé par un débit forcé d'électrolyte liquide. Une grande agitation est ainsi créée dans l'électrolyte liquide entrainé en continu dans 1 intervalle pour faciliter l'enlèvement des gaz et d'autres produits de décomposition dans ce petit intervalle. Les polluants ioniques et les produits d'oxydation ainsi que ceux qui tendent à se former sur les surfaces de l'électrode et du moule, sont ainsi brisés et emportés par le courant forcé d'électrolyte liquide.Du fait que les surfaces d'électrode sont ainsi maintenues dans une condition extrêmement active, on peut accroître considérablement l'intensité de pointe pour augmenter la densité de courant à un niveau non encore atteint.

De façon spécifique, on a constaté qu'il était possible d'aug 2 menter la densité de courant jusqu'à 0,5 à 5 ampères/cm , et maintenir cette densité pendant une longue durée, ce qui permet d'obtenir un taux élevé de dépôt et une grande stabilité de fonctionnement. On a constaté que la couche obtenue ainsi par électro-déposition avait une formation cristalline extrêmement fine et une grande densité et qu'elle était de grande qualité. En outre, en faisant balayer les zones surfaciques successives du moule par la surface d'électrode tout en maintenant de façon extrêmement stable un état d'intervalle extrêmement actif, on peut développer une couche uniforme de dépôt sur toute la surface du moule.

Une fois obtenue une couche continue d'une épaisseur pré- déterminée, on peut augmenter l'épaisseur de cette couche en continuant l'opération d'électro-déposition d'une manière connue. Ainsi, par exemple, on juxtapose une électrode plane avec une grande surface d'électrode à une grande distance du moule déjà revêtu, tandis qu'on fait passer un courant électrique entre l'électrode et le moule. Le métal est déposé en provenance de l'électrolyte liquide sur la surface déjà revêtue du moule.

Claims (28)

REVENDICATIONS

1. Procédé d'électrodéposition, caractérisé en ce qu'on juxtapose, à une certaine distance l'unde l'autre, un substrat avec une électrode ayant une surface relativement petite dans sa zone en vis-à-vis du substrat pour définir entre eux un petit intervalle d'électro-déposition,on balaye ou noie cet intervalle avec un électrolyte liquide, on fait passer un courant électrique à travers l'intervalle entre l'électrode et le substrat pour déposer par électro-déposition une substance métallique en provenance de l'électrolyte liquide sur ce substrat, on confère à l'électrode des vibrations raécaniques haute fréquence et on déplace l'électrode et le support l'un par rapport à l'autre pour faire balayer par la surface d'électrode au moins une zone surfacique sélectionnée du substrat formant ainsi sur celle-ci une couche d'une épaisseur prédéterminée.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intervalle d'électro-déposition est inférieur à 1 mm.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'intervalle d'électro-dépcsition est inférieur à 0,5 mm.

4. Procédé selonla revendication 1, caractérisé en ce que les vibrations ont une fréquence comprise entre 50 Hz et 1 MHz.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que cette fréquence est comprise entre 1 kHz et 500 kHz.

6. Procédé selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que l'amplitude des vibrations mécaniques est inférieure à 1 mm.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que cette amplitude est inférieure à 0,5 mm.

8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les vibrations mécaniques ont une composante basse fréquence comprise entre 50 et 500 Hz et une composante haute fréquence comprise entre 1 kHz et 500 kHz superposées l'une sur l'autre.

9. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le courant électrique se présente sous la forme d'une succession d'impulsions.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ces impulsions sont produites en synchronisme avec les vibrations mécaniques de sorte que, chaque fois que l'électrode est la plus rapprochée du substrat pendant chaque vibration mécanique, une impulsion électrique passe à travers l'intervalle d 'électro-déposition.

11. Procédé selon la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en ce que chacune de ces impulsions se présente sous la forme d'un train d'impulsions élémentaires.

12. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la fréquence des impulsions électriques est légèrement supérieure à la fréquence des vibrations mécaniques.

13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode est une portion-d'un ensemble d'électrode comportant un transducteur électromagnétique excité par une source de courant pour produire des signaux d'oscillations mécaniques et une trompe dont la portion de plus grande section transversale est fixée au transducteur et la portion de plus petite section transversale est fixée à l'électrode pour transmettre à l'électrode les signaux d'oscillations mécaniques, procurant ainsi les vibrations mécaniques.

14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat a un contour de surface complexe et que la valeur de l'intervalle est maintenue pratiquement constante pendant le déplacement relatif de l'électrode et du substrat

15. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise une multiplicité de ces électrodes pour une multiplicité de zones surfaciques du substrat de contour complexe chaque électrode ayant une surface d'électrode avec une caractéristique géométrique présélectionnée en fonction d'une caractéristique géométrique de chacune de ces zones surfaciques pour étendre la couche obtenue par électro-déposition sur toute la surface du substrat.

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que, lors de la formation de chaque couche obtenue par électro-déposition sur chacune des zones surfaciques du substrat.

on remplace l'une de ces électrodes utilisées dans ce but par un autre électrode présélectionnée pour la zone surfacique suivante à traiter par électro-déposition.

17. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'on utilise une multiplicité d'ensembles d'électrode pour une multiplicité de zones surfaciques d'un substrat contour complexe, chaque ensemble portant une électrode ayant une surface d'électrode avec une caractéristique géométrique présélectionnée en fonction d'une caractéristique géométrique de chacune des zones surfaciques pour étendre la couche obtenue par électro-déposition sur toute la surface du substrat

18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que, lors de la formation de chaque couche par électrodéposition sur chacune des zones surfaciques, on remplace l'un des ensembles d'électrode par un autre ensemble d'électrode présélectionné pour la zone surfacique suivante à traiter par électro-déposition.

19. Procédé selon la revendication 16 ou la revendication 18, caractérisé en ce qu'on augmente l'épaisseur de la couche obtenue par électro-déposition sur toute la zone du support en juxtaposant ce substrat de contour complexe déjà revêtu par électro-déposition avec une électrode plane ayant une surface d'éaectrode plus grande que la surface relativement petite en vis-à-vis du substrat pour définir entre eux un grand intervalle beaucoup plus grand que l'intervalle

d'électro-déposition en présence de l'électrolyte liquide et qu'on fait passer un courant électrique à travers ce large intervalle pour déposer par électro-déposition cette substance métallique en provenance de l'électrolyte liquide sur le substrat déjà revêtu par électro-déposition.

20. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la substance métallique est un métal choisi dans le groupe comportant le nickel, le chrome, le cuivre, l'or et le platine.

21. Dispositif pour revêtir par électro-déposition un substrat , caractérisé en ce qu'il comporte une électrode (2) ayant une surface d'électrode (2a) relativement petite adaptée pour être juxtaposée, à une certaine distance de celle-ci1 avec une portion d'un support (1) pour définir entre eux un petit intervalle d'électro-déposition (G) inférieur à 5 mm, des moyens (8, 9, 10, 11) pour balayer l'intervalle d'usinage par un courant d'électrolyte liquide, des moyens d'alimentation en courant (16) pour faire passer un courant électrique à travers cet intervalle entre l électrode et le substrat pour déposer par électro-déposition sur lesutetralt une substance métallique en provenance de l'électrolyte liquide, des moyens de vibrations (4, 5, 6aY pour impartir à l'électrode des vibrations mécaniques haute fréquence d'une fréquence comprise entre 50 Hz et 1 MHz) et des moyens d'entrainement (12, 13, 14) pour déplacer l'électrode' et le substrat l'un par rapport à l'autre pour faire balayer par la surface d'électrode au moins une zone surfacique sélectionnée du substrat formant ainsi une couche d'une épaisseur prédéterminée.

22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que la source de courant (16) comporte une source de courant continu et des moyens de circuit pour rendre pulsatoire la sortie de cette source de courant continu et produire une succession d'impulsions constituant le courant électrique, la fréquence des impulsions étant comprise entre 50 Hz et 1 MHz.

23. Dispositif selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour synchroniser ces impulsions électriques avec les vibrations mécaniques.

24. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que le substrat a un contour surfacique complexe, que les moyens d'entrainement comportent des premiers et des deuxièmes moyens d'entraînement pour déplacer l'un par rapport à l'autre l'électrode et le substrat selon deux axes respectivement perpendiculaires l'un à l'autre pour faire balayer bidimensionnellement par la surface d'électrode au moins une zone surfacique sélectionnée du substrat, et des troisièmes moyens d'entrainement pour maintenir pratiquement constante la valeur de l'intervalle d 'électro-déposition.

25. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que l'électrode (2) est une portion d'un ensemble d'électrode (3) comportant un transducteur électromécanique (4) excité par une source de courant pour produire des signaux d'oscillations mécaniques et une trompe (5) dont la portion de plus grande section transversale est fixée sur le transducteur et dont la portion de plus petite section transversale est fixée sur l'électrode pour transmettre à l'électrode ces signaux d'oscillations mécaniques, produisant ainsi lesdites vibrations mécaniques.

26. Dispositif selon la revendication 25, caractérisé en ce que les moyens d'entralnement comportent une première et une deuxième unité d'entralnement pour déplacer l'un par rapport à l'autre l'ensemble d'électrode et le substrat selon un premier et un deuxièmé axe de coordonnées respectivement, perpendiculaires l'un à l'autre et à un axe de l'ensemble d'électrode , et une troisième unité d'entraînement pour déplacer l'un par rapport à l'autre l'ensemble d'électrode et le substrat selon un troisième axe de coordonnées coincidant avec l'axe de l'ensemble d'électrode , ce dispositif comportant en outre des moyens de signaux de commande pour amener à la première, à la deuxième et à la troisième unité dtentrainement des signaux d'entratnement pour faire balayer tridimensionnellement par la surface d'électrode au moins une zone surfacique sélectionnée du substrat.

27. Dispositif selon la revendication 26, caractérisé en ce que les moyens de signaux de commande comportent une commande numérique (15) dans laquelle sont préprogrammées des données d'entrée représentant des chemins de balayage présélectionnés de la surface d'électrode sur au moins une zone surfacique sélectionnée, et pouvant être commandée, en fonctionnement, pour transformer ces données d'entrée en signaux de commande et appliquer ces signaux de commande respectivement à la pre mière, à la deuxième et à la troisième unité d'entraînement pour déplacer la surface d'électrode selon ces trajets.

28. Dispositif selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de changement automatique d'électrodes comportant des moyens de magasin (17) pour y stocker une multiplicité de ces ensembles d'électrode portant des électrodes respectives ayant des surfaces d'électrode de forme présélectionnée correspondant à des formes particulières de zones surfaciques successives du substrat une commande numérique (15) ayant des données d'entrée représentant une séquence de sélection d'ensembles d'électrode en liaison avec une séquence présélectionnée de zones successives et, en fonctionnement, transformant ces données d'entrée en signaux de commande dans la séquence de sélection, et un actionneur (18, 19) répondant à ces signaux de commande de la commande numérique dans la séquence de sélection pour replacer successivement ces ensembles d'électrode dans les moyens de magasin pour ces ensembles d'électrode retirés de ces moyens de magasin , et utilisés pour les zones successives du substrat déjà traité.