FR2973811A1 - Installation pour le traitement par bombardement ionique de deux surfaces opposees - Google Patents

Abstract

Cette installation (10) pour le traitement par bombardement ionique de surfaces (18) comporte une chambre à vide (12), dans laquelle les surfaces (18) sont destinées à être placées et des moyens de bombardement ionique comprenant un premier applicateur d'ions (20) destiné à émettre un premier faisceau d'ions (24). Les moyens de bombardement ionique comprennent en outre un deuxième applicateur d'ions (22) destiné à émettre un deuxième faisceau d'ions (26). L'installation (10) comprend de plus un support (14) destiné à porter deux surfaces (18) opposées à traiter délimitant au moins un objet (16) et des moyens de positionnement (30) du support (14) entre les deux applicateurs d'ions (20, 22), de façon à permettre que chaque applicateur (20, 22) émette un faisceau (24, 26) vers une des surfaces (18) opposées correspondante. L'invention concerne également un procédé de traitement par bombardement ionique de surfaces (18).

Description

-1- Installation pour le traitement par bombardement ionique de deux surfaces opposées La présente invention concerne le domaine du traitement de surfaces par bombardement ionique. On connaît déjà dans l'état de la technique, notamment d'après FR-A-2 899 242, une installation de traitement de surfaces comprenant des moyens de bombardement ionique destinés à traiter au moins une surface. Les moyens de bombardement ionique permettent d'incorporer des ions dans une surface d'un objet, notamment pour influencer les propriétés mécaniques de cette surface (dureté, tribologie, etc.).

Les moyens de bombardement ionique comprennent classiquement, comme ceux décrits dans FR-A-2 899 242, des moyens formant générateur d'ions et des moyens formant applicateur d'ions. L'applicateur d'ions comprend habituellement des moyens choisis par exemple parmi des lentilles électrostatiques de mise en forme de faisceau d'ions, un diaphragme, un obturateur, un collimateur, un analyseur de faisceau d'ions et un contrôleur de faisceau d'ions. Le générateur d'ions comprend habituellement des moyens choisis par exemple parmi une chambre d'ionisation, une source d'ions à résonance cyclotronique électronique, un accélérateur d'ions et un séparateur d'ions.

Le bombardement ionique est habituellement réalisée sous vide. Ainsi, FR-A- 2 899 242 propose de loger l'ensemble des moyens de bombardement ionique (générateur d'ions et applicateur d'ions) ainsi que les surfaces à traiter dans une chambre à vide. Des moyens de mise sous vide sont raccordés à cette chambre. Ces moyens de mise sous vide doivent permettre d'obtenir un vide relativement poussé dans la chambre, par exemple de l'ordre de 10-2 mbar à 10-6 mbar. On souhaite pouvoir réduire le temps de traitement d'un objet ou de plusieurs objets, sans recourir à une installation beaucoup plus complexe que celle déjà connue. L'invention a notamment pour but de réduire le temps de traitement par bombardement ionique de surfaces d'un ou de plusieurs objets, en utilisant des moyens relativement simples. A cet effet, l'invention a pour objet une installation pour le traitement par bombardement ionique de surfaces, du type comportant : - une chambre à vide, dans laquelle les surfaces sont destinées à être placées, - des moyens de bombardement ionique comprenant un premier applicateur 2973811 -2- d'ions destiné à émettre un premier faisceau d'ions, caractérisée en ce que : - les moyens de bombardement ionique comprennent un deuxième applicateur d'ions destiné à émettre un deuxième faisceau d'ions, 5 l'installation comprenant de plus : - un support destiné à porter deux surfaces opposées à traiter délimitant au moins un objet, et - des moyens de positionnement du support entre les deux applicateurs d'ions, de façon à permettre que chaque applicateur émette un faisceau vers une des 10 surfaces opposées correspondante. Grâce à l'utilisation de deux applicateurs d'ions émettant des faisceaux d'ions vers une des surfaces opposées correspondante, on peut traiter simultanément deux surfaces opposées d'un objet ou de plusieurs objets, ces surfaces étant placées devant chaque faisceau émis par un applicateur d'ions. 15 On peut donc traiter deux surfaces opposées d'un même objet ce qui réduit au moins de moitié le temps de traitement requis jusqu'à présent. En effet, pour traiter deux surfaces opposées d'un même objet dans les installations connues, l'objet est posé sur un support et une seule surface est traitée. Il faut ensuite retourner l'objet pour pouvoir traiter la surface opposée à la 20 précédente surface traitée. Cette opération de retournement peut également impliquer un cycle de remise à l'atmosphère de la chambre à vide pour retourner la pièce et de remise sous vide, ce qui augmente encore le temps de traitement global nécessaire pour traiter les deux surfaces opposées d'un même objet. On peut aussi traiter deux surfaces de deux objets distincts, les surfaces étant 25 disposées sur un support tel que la surface d'un premier objet soit à l'opposé de la surface du second objet. On peut donc réduire de moitié le temps de traitement nécessaire pour un nombre donné d'objets à traiter. Le dispositif peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. 30 - Les deux faisceaux des deux applicateurs sont émis suivant des directions sensiblement parallèles et des sens opposés. - Les deux faisceaux des deux applicateurs sont émis suivant des directions sensiblement alignées. Ainsi, l'ensemble comprenant le support et les surfaces d'objet portées par ce support forme un écran entre les faisceaux de sens opposés 35 de sorte que l'on évite les éventuelles perturbations entre les faisceaux de sens opposés. 2973811 -3- - Le support est monté amovible dans la chambre à vide. On peut donc plus facilement placer le ou les objets à traiter dans le support. On peut également préparer l'ensemble formé par le ou les objets à traiter et le support et stocker cet ensemble près de la chambre à vide en attendant que celle-ci soit disponible. On 5 réduit donc le temps de chargement et de déchargement de la chambre à vide. - L'installation comporte en outre des moyens de masquage d'au moins une partie des surfaces opposées. - Les moyens de masquage forment une partie du support des surfaces à traiter. 10 - Les moyens de positionnement du support comprennent des moyens de déplacement du support dans la chambre à vide. - Les moyens de positionnement du support comprennent des moyens de déplacement du support en translation sensiblement perpendiculairement aux directions des faisceaux. 15 - Les moyens de déplacement du support comprennent des moyens portant le support pivotant autour d'un axe de pivotement sensiblement orthogonal ou parallèle aux directions des faisceaux. L'invention a également pour objet un procédé de traitement par bombardement ionique de surfaces dans lequel on place les surfaces à traiter dans une chambre à 20 vide, caractérisé en ce que la chambre à vide est celle d'une installation telle que décrite précédemment. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif de la portée de l'invention et faite en se référant aux dessins, dans lesquels : 25 - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une installation selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe selon le plan II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue schématique en élévation d'une installation selon un 30 deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue schématique en élévation d'une installation selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue schématique en élévation d'une installation selon un quatrième mode de réalisation de l'invention. 35 On a représenté sur la figure 1, une installation 10 pour le traitement par bombardement ionique de surfaces comprenant une chambre à vide 12 dans -4- laquelle un support 14 est monté amovible. Ce support 14 est destiné à porter des objets 16 dont on souhaite traiter des surfaces 18, plus particulièrement, comme cela est montré plus en détail sur la figure 2, des surfaces opposées 18a, 18b des objets 16.

Cette installation 10 comprend également des moyens de bombardement ionique qui comportent des premier 20 et deuxième 22 applicateurs d'ions, disposés de part et d'autres du support 14 portant les surfaces 18 à traiter. Cette installation 10 comprend en outre des moyens 30 de positionnement du support 14 entre les deux applicateurs d'ions 20 et 22. Ces moyens 30, de type classique, sont représentés de façon schématique sur la figure 1. Sur les figures 1 et 2, on a représenté l'installation 10 en cours de fonctionnement, c'est-à-dire alors que les applicateurs d'ions 20 et 22 émettent des faisceaux d'ions 24 et 26 respectivement vers les surfaces opposées 18a et 18b. En ce référant à la figure 2, qui est une vue en coupe partielle et agrandie selon le plan II-II de la figure 1, on voit que les deux applicateurs d'ions 20 et 22 sont disposés en vis-à-vis dans la chambre à vide 12, de façon à émettre chacun un faisceau d'ions 24, 26 vers l'autre applicateur. Ces deux faisceaux 24, 26 sont donc émis suivant des directions parallèles et des sens opposés. Dans le cas présent, les directions d'émission des deux faisceaux coïncident. Ces deux applicateurs 20, 22 permettent donc de traiter deux surfaces opposées 18a et 18b d'un objet 16 porté par le support 14. Sur cette figure, l'objet 16, appelé jumelle de lames d'essuyage, comprend deux lames d'essuyage 28 reliées entre elles par un élément central sacrificiel 29. Afin de traiter chaque lame d'essuyage 28 sur toute sa longueur, les moyens de positionnement 30 du support 14 comprennent des moyens de déplacement du support 14 en translation perpendiculairement aux directions des faisceaux 24, 26. Ainsi, les moyens de positionnement 30 peuvent, par exemple, comporter des moyens de guidage en translation du support 14, selon deux directions perpendiculaires, représentées sur la figure 1 par les flèches T et P.

Comme on peut le voir sur la figure 2, le support 14 comprend une partie inférieure 14a et une partie supérieure 14b. Ces deux parties 14a et 14b du support 14 peuvent être formées par deux pièces distinctes. Dans le cas présent, la partie supérieure 14b est montée pivotante sur la partie inférieure 14a au moyen d'une charnière 32. Lorsque le support 14 est fermé, tel que représenté sur les figures 1 à 6, les deux parties 14a, 14b du support définissent entre elles au moins un logement 34. Lorsque l'on désire placer des jumelles 16 dans le support 14, on fait pivoter les deux parties 14a, 14b du support 14 l'une par rapport à l'autre afin -5- d'ouvrir le support 14. On peut ensuite placer une jumelle 16 dans chaque logement 34 prévu pour recevoir une jumelle 28 et refermer le support 14 en faisant pivoter les deux parties 14a, 14b l'une par rapport à l'autre. On constate que lorsque la jumelle 16 est placée dans le logement 34 du support 14, une partie des surfaces 18a, 18b est masquée si bien qu'elle est soustraite au traitement par les faisceaux d'ions 24, 26. En effet, des parties appropriées du support 14 forment un masque 36 d'au moins une partie des surfaces opposées 18a, 18b à traiter. Dans le cas présent les pièces à traiter sont des jumelles de lame d'essuyage, mais il est bien clair que d'autres pièces de formes et de matière variable peuvent être traitées. On va maintenant décrire un procédé de traitement par bombardement ionique dans une installation 10 telle que décrite dans ce premier mode de réalisation. On considère, par exemple, des jumelles 16 de lames d'essuyage 28 que l'on désire traiter par bombardement ionique. Une fois les jumelles 16 extrudées et coupées en segments de longueur adéquate, elles sont placées dans un support 14. Ce support 14 est ensuite disposé dans la chambre 12 de l'installation 10, entre les deux applicateurs d'ions 20, 22 grâce aux moyens de positionnement 30. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, le support 14 est positionné de sorte qu'une extrémité d'une jumelle 16 soit située entre les deux applicateurs d'ions 20, 22, de préférence à égale distance de chaque applicateur. La chambre à vide 12 est fermée et le niveau de vide adéquat est obtenu à l'aide de moyens de pompage permettant d'atteindre un vide pouvant aller jusqu'à 10-6 mbar.

Une fois le vide adéquat atteint, les moyens de bombardement ionique génèrent un plasma d'ions qui sont ensuite accélérés et dirigés vers les surfaces 18a, 18b à traiter par l'intermédiaire des applicateurs d'ions 20, 22. Les moyens de déplacement 30 du support permettent de déplacer le support 14 en translation, perpendiculairement aux directions des faisceaux 24, 26, de sorte que la totalité des surfaces 18a et 18b de la jumelle soient traitées par les faisceaux 24, 26. Ce premier déplacement est représenté sur la figure 1 par la flèche T. Lorsque les faisceaux 24, 26 atteignent l'autre extrémité de la jumelle 16, les moyens de déplacement 30 du support 14 déplacent le support 14 en translation, perpendiculairement aux directions des faisceaux 24, 26, et perpendiculairement au premier déplacement en translation, afin d'exposer aux faisceaux 24, 26 une jumelle 28 non encore traitée par bombardement ionique. Ce deuxième -6- déplacement est représenté sur la figure 1 par la flèche P. Ensuite, le support 14 est à nouveau déplacé selon la direction représentée par la flèche T, afin que les faisceaux 24, 26 traitent toute la longueur de la jumelle 16. Une fois que toutes les jumelles 28 portées par le support 14 ont été traitées, on remet la chambre 12 à pression atmosphérique afin d'en extraire le support 14. L'installation 10 est alors disponible pour le traitement d'autres objets. On a représenté sur les figures 3 à 5 une installation 10 selon respectivement des deuxième à quatrième modes de réalisation de l'installation. Sur ces figures, les éléments analogues à ceux des figures précédentes sont désignés par des références identiques. Dans le deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 3, les moyens de positionnement 30 comprennent un carrousel 40 portant par exemple quatre supports 14. Ce carrousel 40 forme des moyens pivotant autour d'un axe 38 sensiblement orthogonal à la direction des faisceaux 24, 26.

On voit que dans ce deuxième mode de réalisation, l'axe de pivotement 38 des moyens de positionnement 30 est disposé dans la chambre à vide 12 de sorte que les supports 14 puissent être placés l'un après l'autre entre les deux faisceaux d'ions 24, 26, à égale distance de chacun des applicateurs 20, 22. En outre, dans ce deuxième mode de réalisation, les moyens de positionnement 30 comprennent des moyens de déplacement (non représentés) du carrousel 40 (et donc de chaque support 14 porté par ce carrousel 40) en translation parallèlement à l'axe de pivotement 38 et perpendiculairement à la direction des faisceaux 24, 26. On va maintenant décrire un procédé de traitement par bombardement ionique dans une installation 10 selon ce deuxième mode de réalisation. Après avoir placé les objets 16 dont on souhaite traiter deux surfaces opposées 18a, 18b dans un support 14, on vient fixer le support 14 sur le carrousel 40 représenté sur la figure 3. On constate que dans cet exemple, le carrousel 40 permet de fixer quatre supports 14.

Lorsque les conditions de vide adéquat sont atteintes dans la chambre à vide 12, les moyens de bombardement ionique émettent des faisceaux d'ions 24, 26 permettant de traiter deux surfaces opposées d'objets portés par un premier support 14 qui est disposé entre les faisceaux 24, 26 à égale distance de chaque applicateur d'ions 20, 22.

Le procédé est similaire au procédé décrit précédemment à propos du premier mode de réalisation et n'en diffère principalement que par le fait qu'une fois que les surfaces opposées des objets 16 portés par un premier support 14 ont été traitées, 2973811 -7- les moyens de positionnement 30 pivotent autour de l'axe 38 afin de positionner un deuxième support 14 entre les faisceaux 24, 26, à égale distance de chaque applicateur d'ions 20, 22. Lorsque les quatre supports ont été successivement positionnés entre les 5 faisceaux 24, 26 et que toutes les surfaces ont été traitées, on remet la chambre 12 à pression atmosphérique afin d'en extraire chaque support 14. L'installation 10 est alors disponible pour le traitement d'autres objets. Dans le troisième mode de réalisation représenté sur la figure 4, les moyens de positionnement 30 comprennent un carrousel 40, portant par exemple quatre 10 supports 14 dont deux sont visibles sur la figure 3. Ce carrousel 40 forme des moyens pivotant autour d'un axe 38 sensiblement parallèle à la direction des faisceaux 24, 26. Les moyens de positionnement 30 permettent, dans ce mode de réalisation, de positionner quatre supports 14 dans le plan perpendiculaire à la direction des faisceaux 24, 26 et de les placer l'un après l'autre entre les deux 15 faisceaux d'ions 24, 26, à égale distance de chacun des applicateurs 20, 22. Dans ce mode de réalisation, le procédé de traitement par bombardement ionique n'implique pas de déplacer le support 14 en translation entre les deux faisceaux d'ions 24, 26 pendant le traitement, contrairement aux procédés des premier et deuxième modes de réalisation.

20 On notera que les supports 14 sont montés amovibles sur les moyens de positionnement 30. En outre, les moyens de positionnement 30 peuvent également être montés amovibles dans la chambre à vide 12. La figure 5 représente un quatrième mode de réalisation de l'installation 10 dans lequel le support 14 porte des objets 42 dont seule une surface 44 nécessite un 25 traitement par bombardement ionique. Dans ce quatrième mode de réalisation, les moyens de positionnement 30 comprennent un carrousel 40, portant par exemple un support 14. Ce carrousel 40 forme des moyens pivotant autour d'un axe 38 et est disposé de sorte que les applicateurs d'ions 20, 22 sont diamétralement opposés par rapport à l'axe 38 du 30 carrousel 40, c'est-à-dire que l'axe 38 est un axe de symétrie des applicateurs d'ions 20, 22. Cet axe 38 est sensiblement perpendiculaire à la direction des faisceaux 24, 26. Les moyens de positionnement 30 du support 14 comprennent, outre les moyens pivotant autour de l'axe 38, des moyens de déplacement en translation 35 perpendiculairement à la direction des faisceaux 24, 26 et des moyens pivotant autour d'un axe perpendiculaire aux directions des faisceaux 24, 26 et à l'axe 38. Sur la figure 5, les objets 42 sont des enjoliveurs de projecteurs et sont disposés 2973811 -8- sur le support 14 de façon à ce qu'au moins deux des surfaces à traiter 44 de ces platines 42 soient diamétralement opposées par rapport à l'axe 38 et puissent être positionnées chacune devant un des deux faisceaux d'ions 24, 26. On notera que cette installation 10 comprend également des moyens de masquage 46 d'au moins 5 une partie des surfaces opposées 44 des platines 42, ces moyens de masquage 46 étant distincts du support 14. Pour des raisons de clarté, on a représenté sur la figure 5 quatre platines 42. On comprendra que le support 14 peut en porter d'autres qui ne sont pas représentées sur cette figure.

10 On notera que les objets 42 peuvent, par exemple, également être des masques, des enjoliveurs, des boitiers, des réflecteurs ou des écrans de projecteurs pour véhicule automobile. Le procédé de traitement dans une installation selon ce quatrième mode de réalisation diffère principalement des autres procédés du fait que les surfaces à 15 traiter 44 opposées ne sont pas portées par le même objet. On notera que les variantes du procédé concernent principalement le positionnement et le déplacement des surfaces opposées à traiter. On notera enfin que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits. En effet, pour des raisons de clarté, seules deux 20 applicateurs 20, 22 ont été représentés. On pourrait envisager que l'installation 10 comprennent plusieurs paires d'applicateurs 20, 22 permettant de traiter des surfaces opposées. Par exemple, dans le premier mode de réalisation représenté à la figure 1, on pourrait envisager que l'installation 10 comprennent autant de paires de 25 d'applicateurs 20, 22 qu'il y a de jumelles 28 portées par le support 14. On pourrait ainsi traiter toutes les jumelles 28 du support 14 en même temps. On pourrait également envisager de n'avoir qu'une seule parie d'applicateurs 20, 22 mais qui émettent des faisceaux d'ions 24, 26 larges permettant de traiter toute la largeur du support 14. Le déplacement selon la direction représentée par la 30 flèche P ne serait plus nécessaire et seul le déplacement du support 14 selon la direction représentée par la flèche T serait nécessaire pour traiter toute la longueur des jumelles 16. Dans le deuxième mode de réalisation, on pourrait placer deux paires d'applicateurs d'ions 20, 22 afin de traiter les surfaces opposées portées par deux 35 support 14. Dans le troisième mode de réalisation, on pourrait placer quatre paires d'applicateurs d'ions 20, 22 afin de traiter les surfaces opposées portées par quatre support 14. On pourrait également envisager que, dans le quatrième mode de réalisation représenté sur la figure 5, deux paires d'applicateurs 20, 22 soient disposées en croix dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement 38.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Installation (10) pour le traitement par bombardement ionique de surfaces (18), du type comportant : - une chambre à vide (12), dans laquelle les surfaces (18) sont destinées à être placées, - des moyens de bombardement ionique comprenant un premier applicateur d'ions (20) destiné à émettre un premier faisceau d'ions (24), caractérisée en ce que : - les moyens de bombardement ionique comprennent un deuxième applicateur d'ions (22) destiné à émettre un deuxième faisceau d'ions (26), l'installation (10) comprenant de plus : - un support (14) destiné à porter deux surfaces (18) opposées à traiter délimitant au moins un objet (16), et - des moyens de positionnement (30) du support (14) entre les deux applicateurs d'ions (20, 22), de façon à permettre que chaque applicateur (20, 22) émette un faisceau (24, 26) vers une des surfaces (18) opposées correspondante.
2. 2. Installation (10) selon la revendication précédente, dans lequel les deux faisceaux (24, 26) des deux applicateurs (20, 22) sont émis suivant des directions sensiblement parallèles et des sens opposés.
3. 3. Installation (10) selon la revendications précédente, dans lequel les deux faisceaux (24, 26) des deux applicateurs (20, 22) sont émis suivant des directions sensiblement alignées.
4. 4. Installation (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le support (14) est monté amovible dans la chambre à vide (12).
5. 5. Installation (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre des moyens de masquage (14, 36, 46) d'au moins une partie des surfaces (18) opposées.
6. 6. Installation (10) selon la revendication précédente, dans laquelle les moyens de masquage (14, 36) forment une partie du support des surfaces à traiter.
7. 7. Installation (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les moyens de positionnement (30) du support (14) comprennent des moyens de déplacement (30) du support (14) dans la chambre à vide (12).
8. 8. Installation (10) selon la revendication 7, dans laquelle les moyens de positionnement (30) du support (14) comprennent des moyens de déplacement 2973811 - 11 - (30) du support (14) en translation sensiblement perpendiculairement aux directions des faisceaux.
9. 9. Installation (10) selon la revendication 7, dans laquelle les moyens de déplacement (30) du support (14) comprennent des moyens portant le support 5 pivotant autour d'un axe de pivotement (38) sensiblement orthogonal ou parallèle aux directions des faisceaux.
10. 10. Procédé de traitement par bombardement ionique de surfaces (18) dans lequel on place les surfaces (18) à traiter dans une chambre à vide (12), caractérisé en ce que la chambre à vide (12) est celle d'une installation (10) selon 10 l'une quelconque des revendications précédentes.