FR2815045A1 - Produit diamante et son procede de fabrication - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un produit diamanté par dépôt en phase gazeuse, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) fabrication d'un moule en négatif (20) présente une surface ayant la forme et l'état de surface du produit à obtenir,b) dépôt de diamant par CVD sur une épaisseur appropriée au niveau de la surface du moule (20), c) dissolution du moule (20) par de l'acide ou par un autre solvant, et d) montage de l'objet diamanté restant après dissolution du moule dans un support approprié. Le produit pourra en particulier être un outil de coupe, une filière de tréfilage ou encore un tuyau diamanté.

Description

PRODUIT DIAMANTE ET SON PROCEDE DE FABRICATION

La présente invention se rapporte à un produit

diamanté et à son procédé de fabrication.

En tant que matière, le diamant a de nombreuses propriétés extrêmes, telle qu'une résistance à l'usure élevée, une conductivité thermique élevée, une transmission rapide des ondes sonores, et un comportement inerte face à la corrosion. Ces propriétés supérieures ont rendu le diamant idéal comme matière pour de nombreuses applications de pointe. Par exemple, les diamants ont déjà été largement utilisés comme supers abrasifs, dissipateurs de chaleur, dispositifs acoustiques, et barrières chimiques. De manière classique, les diamants sont synthétisés sous une pression élevée (plus de cinquante fois la pression atmosphérique), mais les diamants de ce type sont en général sous forme de fines particules. Bien qu'ils soient idéaux pour des supers abrasifs (par exemple, pour des scies diamantées), ils ne sont pas appropriés pour des applications non mécaniques (par exemple, des

dissipateurs de chaleur).

Ces dernières années, des films diamantés faisant jusqu'à 1 mm d'épaisseur ont également été réalisés de façon commerciale. Ces films sont déposés par des procédés de CVD (dépôt chimique en phase vapeur) utilisant des agents réactifs gazeux. Ces gaz comprennent de manière classique une petite quantité (< 5%) de matière carbonée, par exemple du méthane (CH4), qui est diluée dans une grosse quantité d'hydrogène (H2). Pendant le processus, les gaz sont chauffés à une température élevée de sorte que le gaz carboné va se décomposer en atomes de carbone libres. Au même moment, des molécules

d'hydrogène vont se dissocier pour former des atomes.

Normalement, les atomes de carbone vont se déposer soit en tant que carbone amorphe, soit en tant que graphite, mais avec les atomes d'hydrogène environnants, ils vont maintenir la structure diamantée (liaison sp3), comme dans le cas du méthane, et se précipiter en formant du diamant. Même avec la formation de carbone non diamanté, la présence de l'hydrogène va retransformer le carbone en méthane. Donc, les atomes d'hydrogène jouent un rôle clé pour catalyser la formation du diamant. Donc, plus la concentration en atomes hydrogène est élevée, meilleure

est la qualité du diamant formé.

Il y a de nombreuses façons de chauffer le mélange gazeux que l'on utilise habituellement, entre autres, par filament chaud (par exemple en utilisant du tungstène), par agitation de micro-ondes, par flamme oxyacéthylénique, et par arc à courant continu (DC). Bien que la température pour le dépôt du diamant soit, de manière classique, dans une plage comprise entre 800 C à 900 C, la température de réaction pour les gaz est beaucoup plus élevée. En fait, plus la température de réaction est élevée, plus la décomposition des gaz pour former des atomes de carbone et d'hydrogène est complète, et plus la vitesse de dépôt du diamant est rapide. Ainsi, le procédé à filament chaud peut seulement atteindre 2 000 C ou légèrement plus, de sorte que son dépôt est le plus lent (environ 1 micron par heure). L'agitation de micro-ondes peut chauffer les gaz à une température supérieure, de sorte que la vitesse de dépôt est

intermédiaire (environ 10 microns par heure).

L'oxyacétylène peut atteindre une température de plasma supérieure, de sorte que sa vitesse de dépôt est assez élevée (par exemple, 30 microns par heure). Le procédé par arc peut porter les gaz à la température la plus élevée (environ 6 000 C) et donc, il peut déposer le diamant à la vitesse la plus élevée (par exemple, 50

microns par heure) parmi les procédés précédents.

Cependant, plus la vitesse de dépôt est élevée, plus la surface du dépôt est petite, et moins le film diamanté produit est uniforme. Donc, il y a un compromis entre la

vitesse dépôt et la surface dépôt.

Les films diamantés obtenus par CVD contiennent des grains diamantés polycristallins. Des noyaux diamantés sont d'abord formés sur la surface du substrat, et ces noyaux vont croître avec une texture grossière toujours croissante, comme le montrent les figures la à lc. Donc, le film du côté o se forment les germes cristallins tend à présenter le même état de surface que la matière du substrat, mais le côté croissance devient toujours plus grossier avec le grossissement des grains. Pour la plupart des applications (par exemple, dissipateurs de

chaleur), la surface grossière doit être meulée et polie.

Cependant, comme le diamant est la matière connue la plus dure, l'usinage du diamant grossier est extrêmement difficile et fastidieux. En conséquence, le coût associé à la finition d'un film de diamant est souvent supérieur à celui de son dépôt. La figure ld montre la formation de

germes cristallins et la croissance d'un film diamanté.

On notera que la surface de formation de germes cristallins est un négatif de la surface du substrat, et la surface de croissance devient de plus en plus

grossière avec le temps de dépôt.

En outre, certaines procédures d'usinage, telles que la découpe d'une rainure courbe sur la surface diamantée, ou le perçage d'un trou carré dans le diamant, sont presque impossibles à obtenir. Des limitations de ce type ont fortement limité les applications potentielles des

films diamantés.

Par exemple, des films diamantés obtenus par CVD ont été utilisés en tant qu'insert d'outil de coupe. Quand on les utilise pour découper une matière ductile (par exemple, un alliage de cuivre), le long fil de coupe doit être interrompu de temps en temps. Cela est effectué, en pratique, en réalisant un creux près du bord de coupe, comme on l'effectue habituellement avec d'autres outils de coupe, pour plier et casser la matière en train d'être enlevée pendant l'opération de coupe. Cependant, il n'est pas possible de réaliser un creux de ce type sur le film diamanté plat. Donc, les dispositifs de coupe diamantés par CVD, bien qu'étant extrêmement de durée de vie très longue, ne sont pas appropriés pour couper des matières ductiles. En tant qu'autre exemple, de nombreuses applications de haute technologie, par exemple, des circuits dans l'industrie électronique, exigent l'utilisation de fils métalliques de forme triangulaire, carrée, ou de forme irrégulière. Ces fils ne peuvent pas être tréfilés avec des filières de tréfilage diamantées classiques qui comportent seulement des trous circulaires. Donc, il n'y a pas de produits appropriés pour satisfaire cette

demande significative en provenance du marché.

De plus, la plupart des applications utilisent la surface (par exemple, une filière d'extrusion) de films diamantés. Cependant, le procédé par CVD classique peut produire le film diamanté depuis le dessus vers le dessous. Donc, si la surface de dessus est nécessaire, la totalité du film doit croître lentement pour atteindre la partie de dessus. Un processus de croissance fastidieux

de ce type peut être très coûteux.

Exemple 1 - Inserts de coupe réalisés en diamant Les inserts de coupe diamantés classiques sont réalisés selon deux méthodes principales. La première consiste à revêtir un insert de carbure de tungstène avec un mince film diamanté (par exemple, 30 microns). Le problème de cette conception est que la surface diamantée déposée est grossière, de sorte que la surface de coupe n'a pas un état de surface fin. Comme variante, on peut faire croître un film diamanté épais (par exemple, 300 microns). Le film diamanté peut ensuite être meulé et poli par un laser pour former une extrémité de coupe triangulaire. Cette extrémité est ensuite brasée sur un insert de carbure de tungstène. Ce procédé est fastidieux et coûteux. En plus des inconvénients précédemment décrits, ces inserts de coupe à film diamanté souffrent d'un autre inconvénient qui est que leurs faces de dessus sont toujours plates. Donc, ils ne comportent pas de dispositifs de rupture de copeaux pour couper de manière

efficace les matières ductiles.

La figure 2 représente un insert de carbure de tungstène d'un outil 10 de l'art antérieur muni d'un dispositif de rupture de copeaux en retrait 12 près de chaque angle de coupe. La figure 3 représente un insert de carbure de tungstène 14 de l'art antérieur revêtu de diamant sans dispositif de rupture de copeaux. La figure 4 représente un film diamanté épais brasé sur un insert de carbure de tungstène 16 de l'art antérieur, de

nouveau sans dispositif de rupture de copeaux.

Exemple 2 - Filières de tréfilage réalisées en diamant De nombreux fils métalliques de l'art antérieur sont tréfilés en utilisant des outils diamantés polycristallins (PCD). Le PCD 30 est enfermé par du carbure de tungstène 32 (figure 8), et un trou 34 est foré dans le PCD 30 (figure 9), de manière classique par un laser. Le trou 34 est ensuite agrandi pour former un évasement 340, comme le montre la figure 10, et la

surface est polie en utilisant une fine pâte diamantée.

Bien que cela implique un travail de finition beaucoup plus laborieux, des filières de PCD de ce type sont encore les meilleurs outils utilisés pour tréfiler des fils métalliques. Cependant, les filières de PCD comportent seulement des trous ronds, donc il n'est pas possible de tréfiler des fils polygonaux, tels que ceux

ayant une section transversale carrée.

Tous les PCD contiennent plus de 10 % de cobalt.

Comme le cobalt peut retransformer le diamant en carbone amorphe ou en graphite, alors le PCD doit être conservé au-dessous d'une température de 700 C. Donc, la lubrification et le refroidissement par l'eau ou par un autre liquide sont déconseillés. Par ailleurs, pendant le processus de tréfilage, le fil métallique tend à se presser contre le PCD et il peut être soudé avec le cobalt noyé dans le PCD. En conséquence, un chauffage excessif est inévitable et le PCD peut se détériorer rapidement à cause de la retransformation en carbone amorphe ou en graphite. En outre, le traînage peut endommager la surface du fil métallique en provoquant des

points soudés et des marques de combustion.

Exemple 3 - Dispositifs de préparation de bloc réalisés en diamant Le polissage mécanique chimique (CMP) est une étape primordiale pour la fabrication de puces de silicium ayant une architecture sophistiquée. Pendant le processus de CMP, des plaquettes de silicium sont pressées contre un bloc rotatif fabriqué, de manière classique, en polyuréthane. La table est alimentée par un jet d'une émulsion qui contient des particules abrasives (par exemple, de la silice ou de l'alumine) extrêmement fines (moins de 0,2 micron). Par conséquent, les plaquettes sont polies par les particules abrasives pour atteindre une certaine planéité et un certain lissé. Cependant, les débris polis peuvent recouvrir le bloc et rendre ce dernier inutilisable, de sorte qu'un dispositif de préparation diamanté est nécessaire pour racler de temps

en temps les débris déposés.

Le dispositif de préparation de bloc comporte une pluralité de particules diamantées qui sont fixées à un

substrat métallique (par exemple de l'acier inoxydable).

Ces particules sont utilisées pour ratisser le bloc pour

éviter l'encrassement de la surface supérieure.

L'efficacité du nettoyage du bloc et la durabilité du dispositif de préparation dépendent de deux facteurs critiques: la séparation des particules diamantées, et le nivellement de leurs surfaces supérieures. Ces deux facteurs sont notoirement difficiles à maîtriser. Donc, la plupart des dispositifs de préparation diamantés utilisés sur le marché contiennent des particules diamantées réparties de façon aléatoire ayant des

hauteurs de surface supérieure variables.

Un but de la présente invention est de fabriquer des produits à film diamanté qui éliminent ou minimisent les

opérations coûteuses après synthèse.

Un autre but de la présente invention est de fabriquer des produits à film diamanté ayant des formes

irrégulières et nouvelles et de bons états de surface.

Encore un autre but de la présente invention est de simplifier le processus de fabrication de diamant en déposant seulement la partie critique du film diamanté, et en remplissant ensuite la partie non critique avec du

diamant à croissance rapide ou avec une autre matière.

Pour cela, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un produit diamanté par dépôt en phase gazeuse, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) fabrication d'un moule en négatif (20) présente une surface ayant la forme et l'état de surface du produit à obtenir, b) dépôt de diamant par CVD sur une épaisseur appropriée au niveau de la surface du moule (20), c) dissolution du moule (20) par de l'acide ou par un autre solvant, et d) montage de l'objet diamanté restant après

dissolution du moule dans un support approprié.

Avantageusement, le diamant pourra être déposé par un procédé en utilisant un filament chaud, par un procédé en utilisant un plasma à micro-ondes, par un procédé en utilisant une flamme oxyacéthylénique, ou par un procédé en utilisant un arc à courant continu DC pour chauffer le gaz utilisé en son sein, le gaz contenant alors du

méthane et de l'hydrogène.

D'une façon générale, le moule sera métallique, par exemple chois dans la liste constituée du Tungstène (W), Molybdène (Mo), tantale (Ta), Titane (Ti), Zirconium (Zr), vanadium (V), Chrome (Cr), ou l'un quelconque de ses carbures, ou Cuivre(Cu). Avantageusement, le moule pourra avoir une forme concave, par exemple en forme de

coupelle, ou convexe, par exemple cylindrique.

A titre d'exemple, on déposera du diamant par CVD sur une épaisseur comprise entre environ 30 et 200 microns. L'invention concerne également un produit revêtu de diamant par dépôt en phase vapeur réalisé en particulier à l'aide d'un procédé selon l'une quelconque des

revendications précédentes. Ce produit pourra par exemple

être un outil de coupe, de préférence comportant des dispositifs de rupture de copeaux, une filière de tréfilage, comportant de préférence un orifice non sphérique, un dispositif de préparation de bloc, une

membrane diamantée ou un tuyau diamanté.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention ressortiront à la lecture de la description

qui va suivre lorsque prise en relation avec les dessins annexés, dans lesquels: les figures la à ld représentent des étapes générales de noyaux diamantés sur la surface d'un substrat; la figure 2 représente un insert d'un outil de l'art antérieur au carbure de tungstène; la figure 3 représente un insert d'un outil de l'art antérieur au carbure de tungstène revêtu de diamant sans dispositif de rupture de copeaux; la figure 4 représente un insert d'un outil de l'art antérieur au carbure de tungstène ayant un film diamanté épais mais sans dispositif de rupture de copeaux; la figure 5 représente un moule métallique fin utilisable pour obtenir un produit diamanté selon la présente invention; la figure 6 représente le moule de la figure 5 rempli par dépôt de film diamanté, selon la présente invention; la figure 7 représente le moule de la figure 5 dans un état dissout; la figure 8 représente un diamant polycristallin de la technique antérieure (PCD) englobé dans du carbure de tungstène; la figure 9 représente le PCD de la figure 8, un trou étant percé à travers ce dernier; la figure 10 représente le PCD de la figure 9, le trou étant agrandi; la figure 11 représente un moule à utiliser avec la présente invention; la figure 12 représente le moule de la figure 11 avec un dépôt de diamant; la figure 13 représente le dépôt de diamant de la figure 12 formé en tant que filière, le moule étant dissout; la figure 14 représente le diamant de la figure 13, la filière diamantée étant englobée dans du métal; la figure 15 représente une plaquette de silicium selon la présente invention; la figure 16 représente la plaquette de silicium de la figure 15 recouverte par du diamant par dépôt chimique en phase vapeur (CVD); la figure 17 représente la plaque de silicium de la figure 16 avec une couche de résine époxy; la figure 18 représente un disque ayant des pyramides diamantées après que le silicium a été dissout; la figure 19 représente un fil ayant été torsadé, selon la présente invention; la figure 20 représente le fil de la figure 19 revêtu de diamant par dépôt chimique en phase vapeur; la figure 21 représente le fil de la figure 19 dans un état dissous, laissant un tuyau diamanté; et la figure 22 représente le tuyau diamanté de la

figure 21 englobé dans de la résine.

La présente invention inverse la pratique courante qui consiste à faire croître un film diamanté pour former

un corps puis de l'usiner selon une forme souhaitée.

A la place, un film diamanté est déposé dans un moule pour former la forme du corps et l'état de surface de celui-ci en un seul processus. Une partie supplémentaire de matière peut ensuite être remplie lors d'une étape ultérieure en utilisant une matière ou un procédé beaucoup moins coûteux. Ce nouveau concept permet de produire un produit diamanté qui reproduit la forme de corps et l'état de surface du moule, et donc les travaux coûteux d'usinage après synthèse sont éliminés. En outre, des formes compliquées de pièces ou un état de surface

délicat peuvent tous deux être obtenus à partir du moule.

Ainsi, des produits à film diamanté ayant des géométries

nouvelles et uniques peuvent maintenant être fabriqués.

Un élément important de la présente invention est l'aptitude à reproduire l'état de surface du moule sur le produit revêtu à film de diamant déposé, et des expériences ont été effectuées pour tester cette faisabilité. De nombreuses matières ayant des états de surface différents ont été utilisées en tant que substrat pour du diamant déposé par CVD. Le réacteur de CVD utilisé est un système à grande production fabriqué par la société californienne Sp3 Inc. Le réacteur est un système à filament chaud ayant une surface de dépôt de cm x 40 cm. On a découvert que si la matière de substrat est appropriée (par exemple, du cuivre, du carbure de tungstène), et que le traitement de surface est correct (c'est-à-dire, parfaitement nettoyée), les films diamantés ainsi déposés peuvent fidèlement reproduire les caractéristiques de la surface du substrat. Les films diamantés classiques ont leurs côtés de croissance utilisés en tant que surfaces d'outils utilisables. La présente invention repose sur l'utilisation du côté o se forment les germes cristallins. Le côté o se forment les germes cristallins contient des micros cristaux de diamant qui ont été formés sur le substrat. Ces noyaux nouvellement formés peuvent être impurs chimiquement ou structurellement malsains. En outre, du carbone amorphe ou du graphite pyrolitique peuvent être déposés en même temps sur ce dernier. Comme le côté o se forment les germes cristallins va être utilisé en tant que surface d'outil, il est conseillé de faire en sorte que ce côté contienne

autant de diamants que possible.

Plusieurs techniques ont été utilisées pour améliorer la qualité des diamants du côté o se forment les germes cristallins. Par exemple, lors de la phase initiale de dépôt du diamant, le débit du méthane est réduit et la pression de gaz est augmentée. De cette façon, la vitesse de décomposition du carbone va diminuer, mais la concentration en atomes d'hydrogène va augmenter. La lente vitesse de dépôt couplée à la quantité augmentée de catalyseur peut garantir que les

noyaux de diamant formés sont de haute qualité.

En outre, la vitesse de formation des germes cristallins doit être augmentée pour remplir les minuscules crevasses du substrat. La vitesse de formation des germes cristallins peut être accélérée de manière efficace (jusqu'à un million de fois) en appliquant une polarisation négative (par exemple, 100 V) sur le substrat. Comme variante, le substrat peut être poli en utilisant une fine pâte diamantée. Après le polissage, les particules noyées de diamant de l'ordre du micron peuvent servir de germes efficaces pour la formation de germes cristallins de diamant. Si la vitesse de formation de germes cristallins augmente, la qualité de diamant du côté formation de germes cristallins va augmenter, et l'état de surface du substrat va fidèlement être reporté

sur la surface nucléée du produit à obtenir.

Certains métaux, par exemple, le fer, le cobalt, le nickel et leurs alliages, peuvent catalyser, à une température élevée (> 700 degrés Celsius), le diamant

pour le retransformer en carbone amorphe ou en graphite.

Il est important que la matière de substrat contienne aussi peu que possible de métaux de ce type. Par exemple, une bonne matière de substrat pour le dépôt de diamant est du carbure de tungstène cémenté au cobalt (WC). Si du carbure de tungstène est utilisé pour le dépôt de diamant, la quantité de cobalt devrait être limitée à 4 % ou moins. Ces dernières années des matériaux à base de carbure de tungstène exempts de liant ont été disponibles. Ces matériaux sont appropriés pour fabriquer des moules (par exemple, le trou pour une filière de tréfilage). Si le grain du carbure de tungstène est ultrafin (submicronique), la formation de germes cristallins de diamant va augmenter. Le résultat est une surface très lisse ayant une teneur en diamant élevée,

qui est idéale pour de nombreuses applications.

La figure 5 représente un moule métallique fin 20 qui a la géométrie en négatif d'un insert de coupe classique muni de dispositifs de rupture de copeaux. Le matériau peut être un métal tel que du tungstène (W), du Molybdène (Mo), du Tantale (Ta), du Zirconium (Zr), du Titane (Ti), du Chrome (Cr), du vanadium (V), du Cuivre (Cu), ou encore du Silicium (Si) ou une autre matière appropriée. La figure 6 montre que ce moule métallique 20 est rempli par le dépôt de film diamanté. La figure 7 montre que le moule métallique 20 est dissout, par exemple, par trempage dans un acide. Une partie de dessous 22 du film diamanté restant contient la même forme géométrique que le moule métallique 20. Une partie de dessus est ensuite garnie de particules de carbure de tungstène ou d'autres grains réfractaires (par exemple, du SiC) et est infiltrée par un alliage (par exemple, un alliage de cuivre-manganèse). L'alliage solidifié peut ensuite servir de substrat pour l'insert de coupe, comme le montre la figure 7. Cet insert diamanté contient la surface d'origine du moule métallique 20, incluant le dispositif de rupture de copeaux. Cet outil de coupe diamanté n'exige pas de travail de finition mécanique coûteux. La présente invention peut résoudre tous les problèmes précédemment mentionnés la technique antérieure. En se référant à la figure 11, une colonne centrale réalisée en carbure de tungstène sans liant (ou en tungstène) est d'abord fabriquée avec la géométrie et l'état de surface appropriés. Comme le montre la figure 12, cette colonne centrale 40 est ensuite revêtue par du diamant 42 par la technique du CVD sur une épaisseur de 50 à 100 microns. La colonne centrale 40 est ensuite dissoute dans de l'acide, laissant un tube diamanté ayant la même géométrie que la colonne centrale , comme le montre la figure 13. Ce tube diamanté est placé au centre d'un anneau d'acier inoxydable 46, et un espace entre eux est garni de particules de carbure de tungstène ou de grains de SiC. Un amas d'alliage de cuivre-manganèse-nickel est placé sur le dessus de ces particules. L'ensemble est ensuite placé dans un four à vide et est chauffé pour provoquer la fusion de l'alliage de cuivre. L'alliage de cuivre va ensuite s'infiltrer dans la poudre et consolider l'ensemble. Cet ensemble rigide contient un anneau extérieur en acier inoxydable et un tube intérieur diamanté 44. En outre, le tube diamanté est comprimé par le rétrécissement de l'alliage de cuivre qui réduit le volume de manière significative pendant le processus de solidification. Cette compression est extrêmement souhaitable car elle va protéger le tube contre une dilatation provoquée par la force de poussée vers l'extérieur exercée par le tréfilage du fil. De plus, cette force de compression peut être ajustée afin d'être modifiée pour l'adapter au type de fil à tréfiler (par exemple, faible pour le tréfilage du cuivre et élevée pour le tréfilage du tungstène). La force de compression peut être modifiée en ajustant simplement le rapport poudre/métal, plus il y a de métal, plus la force

de compression est élevée.

La nouvelle technologie précédemment décrite élimine non seulement l'opération de finition coûteuse, et donc réduit grandement le coût de production, mais elle améliore également la qualité de la filière de tréfilage de fil dans de nombreux aspects. Par exemple, à la différence du PCD qui contient moins de 90 % en volume de diamant, le CVD est totalement en diamant, donc, sa durée de vie peut être beaucoup plus grande que celle du PCD (la durée de vie n'est pas proportionnelle, de façon linéaire, à la teneur en diamant, mais c'est une fonction exponentielle). Le CVD est beaucoup plus délicat que le PCD qui contient du cobalt sous forme de métal adhérent, et donc la chaleur produite pendant le tréfilage de fil serait significativement moindre. En outre, le CVD peut résister à température de 1 200 C, ce qui est beaucoup plus élevée que les 700 C supportés par le PCD. Donc, l'utilisation d'un lubrifiant liquide peut ne pas être nécessaire. L'élimination du lubrifiant liquide est non seulement rentable en termes de coût de la filière de tréfilage elle-même, mais elle évite également une

contamination de l'environnement associée au lubrifiant.

La prise en compte de la protection de l'environnement force l'industrie d'usinage à travailler "à sec", de sorte que la présente invention anticipe cette tendance mondiale. De plus, l'élimination du cobalt dans la surface de contact peut grandement améliorer l'état de surface du fil, par exemple, pour faire en sorte qu'il ait une surface réfléchissante. La qualité élevée de ce type de fil est extrêmement bien accueillie par l'industrie électronique (par exemple, des fils de cuivre exempts de contamination) et par l'industrie joaillière (par

exemple, des fils d'or brillants).

Un progrès encore plus significatif, basé sur la présente invention, est que le tréfilage avec des trous non circulaires peut être effectué aussi aisément qu'avec des trous circulaires. Donc, des fils ayant une section transversale triangulaire ou carrée peuvent être aisément produits. L'introduction de fils non circulaires, habituellement non disponibles, peut permettre de nouvelles conceptions de produits pour certains domaines (par exemple, dans l'industrie électronique), et cela peut donc stimuler la création d'une nouvelle industrie. En utilisant l'idée du diamant déposé, tel qu'enseigné par la présente invention, un dispositif de préparation de diamant de qualité extrêmement élevée peut être fabriqué avec une maîtrise parfaite de la séparation des diamants et de leur hauteur. Premièrement, une plaquette de silicium 50 est usinée avec des empreintes de pyramides identiques qui sont placées dans des emplacements spécifiques (par exemple, à une distance fixe les unes par rapport aux autres), comme le montre la figure 15. Deuxièmement, la plaquette desilicium gravée est revêtue de diamant 52 par CVD, comme le montre la figure 16. Troisièmement, une résine époxy 54 est ensuite

fixée sur le dessus, comme le montre la figure 17.

L'ensemble complet est ensuite plongé dans de l'acide fluorhydrique pour dissoudre le substrat de silicium. Le disque restant, quand on le retourne, va présenter des pyramides diamantées identiques dépassant à la même hauteur, comme le montre la figure 18. Une implantation de diamants de ce type est idéale pour fabriquer un dispositif de préparation de bloc de CMP. Ce procédé peut également permettre de nouvelles conceptions de dispositifs de préparation de bloc. Par exemple, la répartition des pyramides peut faire en sorte qu'elles suivent un motif en spirale. De cette façon, l'émulsion peut être guidée pour suivre le motif de façon à améliorer la répartition de l'abrasif. Le résultat peut être une vitesse de polissage augmentée de la plaquette

et une consommation réduite de la pâte épaisse coûteuse.

En outre, l'uniformité et la planéité de la plaquette

peuvent également être améliorées.

La présente invention permet aussi la fabrication de dispositifs diamantés nouveaux et uniques, tel qu'un tuyau diamanté qui peut être utilisé pour transmettre du fluide corrosif. Les étapes de fabrication suivent les

mêmes procédures que celles précédemment décrites.

Premièrement, le tuyau est fabriqué en utilisant un métal (par exemple, en torsadant un fil de Tungstène 60), comme le montre la figure 19. Deuxièmement, le fil torsadé 60 est revêtu de diamant 62 par CVD, comme le montre la

figure 20, pour former une âme centrale métallique.

Troisièmement, l'âme centrale métallique est dissoute, laissant un tuyau diamanté creux 62, comme le montre la figure 21. Finalement, ce tuyau diamanté est revêtu de résine époxy 64 pour former un outil facile à manipuler,

comme le montre la figure 22.

La même idée peut être appliquée à la fabrication d'autres objets nouveaux, tels qu'un récipient diamanté ou un engrenage diamanté. Il n'y a pas de limitation au type de forme qui peut être produit par du diamant par CVD. Les quelques exemples précédents sont simplement utilisés pour montrer la souplesse d'application de la

présente invention.

Claims (22)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'un produit diamanté par dépôt en phase gazeuse, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) fabrication d'un moule en négatif (20; 40; 50; ) présente une surface ayant la forme et l'état de surface du produit à obtenir, b) dépôt de diamant par CVD sur une épaisseur appropriée au niveau de la surface du moule (20; 40;

; 60),

c) dissolution du moule (20; 40; 50; 60) par de l'acide ou par un autre solvant, et d) montage de l'objet diamanté restant après dissolution du moule (20; 40; 50; 60) dans un support approprié.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamant est déposé par un procédé en utilisant

un filament chaud.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamant est déposé par un procédé en utilisant un plasma à micro-ondes

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamant est déposé par un procédé en utilisant

une flamme oxyacéthylénique.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamant est déposé par un procédé en utilisant un arc à courant continu DC pour chauffer le gaz utilisé

en son sein.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en

ce que le gaz contient du méthane et de l'hydrogène.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le moule (20; 40;

; 60) est métallique.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le métal est principalement un métal quelconque sélectionné dans le groupe Tungstène (W), Molybdène (Mo), tantale (Ta), Titane (Ti), Zirconium (Zr), vanadium (V), Chrome (Cr), ou l'un quelconque de ses carbures, ou Cuivre(Cu).

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le moule (20; 40;

; 60) a une forme concave.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en

ce que la forme concave est une coupelle.

11. Procédé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moule

(20; 40; 50; 60) a une forme convexe.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé

en ce que la forme convexe est cylindrique.

13. Procédé selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on

dépose du diamant par CVD sur une épaisseur comprise

entre environ 30 et 200 microns.

14. Produit '22; 42; 52; 62) revêtu de diamant par dépôt en phase vapeur réalisé en particulier à l'aide

d'un procédé selon l'une quelconque des revendications

précédentes.

15. Produit selon la revendication 14, caractérisé

en ce qu'il s'agit d'un outil de coupe.

16. Produit selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'outil de coupe comporte des dispositifs de

rupture de copeaux.

17. Produit selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il s'agit d'une filière de tréfilage (42, 44, 46).

18. Produit selon la revendication 17, caractérisé en ce que la filière de tréfilage (42, 44, 46) comporte

un orifice non sphérique.

19. Produit selon la revendication 18, caractérisé en ce que la filière de tréfilage (42, 44, 46) est produite par infiltration d'un alliage fondu autour d'un

tube diamanté par CVD (42).

20. Produit selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un dispositif de préparation de bloc

(52, 54).

21. Produit selon la revendication 14, caractérisé

en ce qu'il s'agit d'une membrane diamantée.

22. Produit selon la revendication 14, caractérisé

en ce qu'il s'agit d'un tuyau diamanté (62).