WO2018096235A1 - Électrode pour installation de traitement de surface d'un substrat en mouvement, unité et installation de traitement correspondantes - Google Patents

Électrode pour installation de traitement de surface d'un substrat en mouvement, unité et installation de traitement correspondantes Download PDF

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Julien VALLADE
Cédric PFISTER
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Coating Plasma Industrie
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Definitions

  • the invention relates to an electrode intended to equip a surface treatment plant of a moving substrate. It aims more precisely at such an electrode, intended to equip an installation in which the substrate is subjected to a plasma generated in a gaseous mixture, which leads to the modification of the surface state of this substrate and / or the formation of a deposit on the aforementioned surface.
  • the invention relates in particular to such an electrode, intended to equip an installation which can be implemented at a pressure close to atmospheric pressure and which is suitable for the continuous surface treatment of polymer films in coils ("roll" type process -to-roll ").
  • roll type process -to-roll
  • the substrates contemplated by the invention may especially be insulators such as polymer films, metal films, paper or fabric.
  • this surface is subjected to a plasma created by an electric discharge in a gas. Moreover, simultaneously or subsequently, the substrate thus treated is exposed to a gaseous mixture which contains an active gaseous compound capable of inducing the deposition of this thin solid film.
  • the invention more particularly relates to a plasma treatment facility, operating substantially at atmospheric pressure. More specifically, it relates to a electrode belonging to such an installation, which allows the creation of an electric discharge in cooperation with a counter-electrode. Usually, the latter is formed by the support on which the substrate travels in use. These electrodes, which are entirely metallic, are known first of all. However, the invention aims at another type of electrode, which comprises a body made of an electrically insulating material, in particular a ceramic material, and an electrically conductive active member, fixed on the body. This active member may take the form of an elongated element, blade, track or plate. As an alternative, this active member may also be constituted by metal powder.
  • the body is formed by a ceramic bar filled with metal powder.
  • metal powder This is an easy solution to implement.
  • voids between the metal powder particles tend to create plasma inhomogeneities.
  • the metal powder has a tendency to infiltrate the joints present in its vicinity, which causes over time arcing.
  • the active member is produced in the form of metal plates inserted by plating against the inner walls of the ceramic bars.
  • Such an arrangement is in particular known from EP-A-2 866 318, or from WO-A-2008/082297.
  • the realization of such arrangements is however complicated, especially in the case of electrodes having a long length. It is particularly difficult to obtain a satisfactory plating of the plates against the ceramic body.
  • the two constructive solutions above imply a further disadvantage, which lies in the presence of metal on each side of the active face of the electrode.
  • This configuration then induces a rise of the plasma on the sides of the electrode when the power increases, which leads to a loss of efficiency. Indeed, the plasma created at this location is not effective for treatment. This is also likely to generate arcing, with metal parts nearby.
  • a third known configuration provides for making a metal track, directly on the active part of the electrode.
  • this track is well adhered to the electrode, there is no space between the metal and the ceramic which prevents any rise of the plasma on the edges.
  • the internal metallization of only one of the faces is very difficult to achieve. This metallization is certainly more easy to make on a ceramic plate.
  • these plates are fragile, in particular when they have a great length.
  • Another technical problem to which the electrodes targeted by the invention are subjected is to maintain a constant distance between the substrate to be treated and the electrode.
  • the power density of the plasma varies according to the position, which makes it difficult to control the treatment.
  • CZ-A-28677 discloses an electrode formed of a curved ceramic plate, equipped with several metal tracks.
  • the use of a plate of this type induces a significant fragility of the electrode, especially over long lengths.
  • document EP 2 960 358 discloses a plasma treatment apparatus using an electrode composed of an electrode body and an active member.
  • the electrode body comprises a V-shaped bottom from which two vertical wings extend, while the active member is made in the form of a film covering the bottom of the body, as well as a portion of the aforementioned wings. .
  • US 2008/156266 discloses an electrode formed by a body and a conductive block, which forms an active member. This body and this active conductive block are separated by a functional game.
  • US 2012/255492 discloses an electrode, which comprises a metal body, two active organs, as well as gas distributors.
  • an object of the present invention is to overcome, at least partially, the disadvantages of the prior art mentioned above.
  • Another object of the invention is to provide an electrode of the type described above, which has a satisfactory strength combined with easy manufacture to implement.
  • Another object of the invention is to provide such an electrode, which has a curvature as proposed by CZ-A-28677.
  • Another object of the invention is to provide such an electrode which, while having reduced dimensions, is capable of generating a high electrical power.
  • Another objective of the invention is to propose such an electrode, which makes it possible to minimize the risk of arcing.
  • Another object of the invention is to provide such an electrode, which can be implemented conveniently in a plasma processing installation.
  • At least one of the above objectives is achieved by means of an electrode (1; 6) for a surface treatment plant of a moving substrate (SUB), this installation further comprising
  • a counter electrode in particular, merged with the support
  • first injection means 120, 121, 122 for injecting a first gas, or process gas, to said support, said first gas comprising at least one plasma gas;
  • said electrode being adapted to cooperate with said counterelectrode to create an electric discharge
  • this electrode comprising a body (2; 7) made of an electrically insulating material, in particular a ceramic material, and an electrically conducting active member
  • a plasma treatment installation comprises one or more treatment units, each of which is equipped with at least one electrode according to the invention, and a support roller on which the substrate to be treated is pressed. Each unit ensures the injection of gases, as well as the generation of plasma. The substrate passes between the support roll and each unit for processing.
  • the electrode according to the invention comprises an electrically insulating body, formed of a core and at least one wing extending from this core.
  • This body thus has, in transverse view, a U-shape if it has two wings, or a shape of L if it has a single wing.
  • the single wing or each wing may be straight, namely extend perpendicular to the body. It can also be re-entrant, or outgoing, namely that it forms an angle less than 90 °, or greater than 90 °, relative to the body.
  • the single wing or each wing can be straight, or have a curved shape, or a broken shape.
  • the configuration in U or in L gives the electrode according to the invention a sufficient strength, so that it can be made in one piece.
  • the embodiment of the U-shaped or L-shaped body which will be detailed hereinafter, is easier to implement than the method of manufacturing the plate, as described in CZ-A-28677.
  • the electrode according to the invention may advantageously be equipped with a metallized track forming an active conducting member, which covers the inner face of the core of the U or the L, to its wing (s).
  • the inner face of the single wing or each wing also forms a rim, which prevents the significant formation of electric arcs. Therefore, the width of the track can be substantially higher than in the prior art using a plate.
  • the electrode can thus be equipped with a metal track, whose width is typically 1 to 5 centimeters.
  • the treatment using a single electrode according to the invention is equivalent to that implemented with several consecutive bars, according to the prior art.
  • the invention therefore reduces the overall size, while ensuring equivalent power.
  • the electrode according to the invention delimits an easily accessible interior volume. Therefore the realization of the metal track is facilitated, since the area of the body, which must be covered by means of this track, is exposed for the operator. It will be emphasized that, in EP 2 960 358, the V-shaped bottom belonging to the body of the electrode can not in any case be assimilated to the core of the body within the meaning of the present invention. Furthermore, the installation described in this document is of projected plasma type, namely that the substrate does not move between the electrode and the counter-electrode.
  • the electrode body as described in US 2012/255492, is not electrically insulating. In addition, none of the active organs covers this body.
  • At least one of the above objects is also attained by means of an electrode (6; 106) for a surface treatment plant of a moving substrate (SUB), this apparatus further comprising
  • a counter electrode in particular, merged with the support
  • first injection means 120, 121, 122 for injecting a first gas, or process gas, to said support, said first gas comprising at least one plasma gas;
  • this electrode comprising a body (7; 107) made of an electrically insulating material, in particular a ceramic material, and an electrically conductive active member (8; 108) fixed to the body,
  • the active member is in the form of a metallized track, which covers at least a part of the body, and in that the electrode is composed of several modules, namely two so-called end modules (6A , 6C; 106A, 106C), as well as possibly at least one said central module (6B; 106B), two adjacent modules comprising means (90, 95; 190, 195) for mutual attachment, in particular of removable type.
  • the electrode is composed of several modules, namely two so-called end modules (6A , 6C; 106A, 106C), as well as possibly at least one said central module (6B; 106B), two adjacent modules comprising means (90, 95; 190, 195) for mutual attachment, in particular of removable type.
  • the body has a U-shape, in a transverse view (Y1-Y1), and comprises a core (20) and two wings (21, 22) extending from said core;
  • the body is L-shaped in cross-sectional view and comprises a core and a single flange extending from said core; this electrode comprises securing means (23, 24), in particular by cooperation of shapes, adapted to cooperate with complementary securing means (154, 155) belonging to said installation;
  • the securing means comprise at least one notch (23, 24), or at least one projection, formed on at least one flange (21, 22) of the body (2), this notch or this projection being adapted to cooperate respectively with a projection (154, 155) or a notch of complementary shape belonging to said installation;
  • the face (20 ') of the body (2), turned in service towards the substrate, is curved in a transverse view (Y1-Y1), the concavity of said curved face being turned towards the substrate;
  • the substrate is cylindrical and has a radius (R102), the curved face (20 ') of the body (2) having a radius of curvature equal to the sum (R102 + d1) of the substrate radius and a predetermined distance (d1 ), this predetermined distance separating in use the substrate and said face;
  • the metallized track (8) extends substantially to the inner face of the single wing or wings (21, 22) of the body, but does not cover this single wing or wings;
  • interlocking fixing means 90, 95
  • the interlocking fastening means comprise a tenon (90) covered with a portion of said metallized track, belonging to a first module, and a mortise (95) formed in an adjacent module, adapted to cooperate with said tenon;
  • said tenon (90) is U-shaped and said mortise (95) is delimited by a flange (98) intended to form a support for the web (91) of said post, as well as by webs (96, 97 ), intended to cooperate with the wings (92, 93) of said post.
  • the invention also relates to a processing unit (101A; 201A) for a surface treatment installation of a moving substrate (SUB), this unit comprising first injection means (120, 121, 122, 221) for injecting a first gas, or process gas, to said support, said first gas comprising at least one plasma gas;
  • second injection means 130, 131, 132; 231 for injecting at least one second gas towards said support;
  • the unit comprises complementary securing means (154, 155, 246, 246 ') adapted to cooperate with the securing means (23, 24) of said electrode;
  • the securing means of said electrode and the complementary securing means are adapted to cooperate, so as to allow the attachment of the electrode by sliding the electrode along its longitudinal direction (X1-X1), relative to the processing unit;
  • this unit is made in the form of a solid block (101 A) in which is formed a housing (150) for receiving said electrode, the lower wall (1 16) of the block, facing the support (102), being substantially full, this wall being hollowed out respective outlets of the housing and injection means, the complementary securing means (154, 155) being formed on the walls (151, 152) of said receiving housing;
  • the solid wall (1 16) of the unit (101A) is curved, this curved wall and the bent face (20 ') of the electrode having the same radius of curvature (R102 + d1) and extending in the extension one from the other ;
  • this unit comprises a support member (204) open towards the substrate, in use, the complementary securing means (246, 246 ') extending between walls (244, 245) of said support member (204).
  • the subject of the invention is also a facility for surface treatment of a moving substrate (SUB), comprising
  • a counter electrode in particular, merged with the support
  • a treatment unit comprising at least one processing unit (101A-101D; 201A) as above;
  • At least one source of process gas capable of supplying the first injection means of each treatment unit, and possibly at least one source auxiliary gas, able to supply the possible second injection means of each treatment unit.
  • the distance (d1) between the support (102) and both the curved wall (1 16) of the unit (101A) and the curved face (20 ') of the electrode (1) is substantially constant in the direction of travel of the substrate.
  • the invention finally relates to the use of an electrode (1; 6) as above, in a surface treatment installation of a moving substrate (SUB), this installation also comprising
  • a counter electrode in particular merged with the support
  • first injection means 120, 121, 122 for injecting a first gas, or process gas, towards said support, said first gas comprising at least one plasmagenic gas;
  • said electrode being adapted to cooperate with said counter electrode to create an electric discharge, said substrate traveling in service between said electrode and said counter electrode.
  • Figure 1 is a perspective view, illustrating a surface treatment facility equipped with at least one electrode according to the invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating, on a much larger scale, an electrode according to the invention fitted to the treatment plant of FIG. 1.
  • Fig. 3 is a cross-sectional view illustrating the electrode of Fig. 2.
  • FIG. 4 is a front view, illustrating a processing unit belonging to the processing plant of FIG. 1, unit on which the electrode of FIGS. 2 and 3 is mounted.
  • FIG. 5 is a front view, illustrating a processing unit according to an alternative embodiment of the invention, on which the electrode of FIGS. 2 and 3 is mounted.
  • Figure 6 is a top view, illustrating a modular electrode according to an alternative embodiment of the invention.
  • Fig. 7 is a side view, illustrating the electrode of Fig. 6.
  • Figures 8 and 9 are respectively top and side views, on a much larger scale, illustrating details VIII and IX of Figures 6 and 7.
  • Figure 10 is a perspective view, illustrating the central module of a modular electrode according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 1 illustrates a plasma surface treatment facility equipped with a treatment unit formed by a plurality of 101A 101D processing units to the invention, which are shown in more detail in Figures 2 and following.
  • This installation essentially comprises, in addition to the aforementioned units, a drum 102 forming a support for a substrate SUB, a pressure roller 103, and a containment cap 104 covering these blocks.
  • the drum 102 of a type known per se is rotated, in use, in the direction shown by the arrow f 102.
  • D102 denotes its diameter and L102 its longitudinal dimension.
  • This drum forms a support for the substrate SUB, intended to flow according to the arrows S1 and S2, so as to be treated in accordance with the invention.
  • the drum 102 provides an additional counter-electrode function, which cooperates with electrodes which will be described in the following.
  • this drum is advantageously covered with an insulating layer, in a manner known per se.
  • this counter electrode can be formed by another component of the installation.
  • the substrate is made of polypropylene, while its thickness is between 20 and 100 microns.
  • the drum 102 is advantageously associated with the pressure roller 103 (also known to those skilled in the art as "Nip"), also of a type known per se.
  • the secondary roller 103 is rotated, in use, in the direction shown by the arrow f103. This makes it possible to press the substrate against the drum, so as to avoid the formation of a layer of air between this substrate and this drum. This makes it possible to avoid any local defect of treatment on the substrate.
  • D103 denotes its diameter, which is much smaller than that D102 of the drum, and L103 its longitudinal dimension, which is for example close to that L2 of the drum.
  • the different processing units which are advantageously identical, are made in the form of solid blocks 101 A to 101 D.
  • Each block is advantageously made of an insulating material of any suitable type.
  • the block is made by any appropriate mechanical process, in particular by machining. We will now describe the structure of a 101 A of these blocks, knowing that the other blocks is similar.
  • the block 101 A has an upper wall 11 1 and peripheral walls, formed by parallel walls respectively front or upstream 1 12, and rear or downstream 1 13, as well as parallel side walls 1 14 and 1 15.
  • its first dimension defined by the distance between the walls 1 14 and 1 15, is typically between 1000 mm and 2000 mm, it being understood that it can have significantly lower values, for example up to 20 mm.
  • its second dimension defined by the distance between the walls 1 12 and 1 13, is between 50 mm and 200 mm.
  • Each block is fixed by any appropriate means, preferably removably, on the side walls of the cover 104, which will be described in the following.
  • This block 101A further has a bottom wall 16, facing the drum 102.
  • This wall 16 which is substantially full, defines the outlet for first and second injection means, respectively for a first and a second gas.
  • This lower wall 1 16 is separated from the drum 102 by a distance d1, which is advantageously constant in the longitudinal direction of travel.
  • R1 16 radius of curvature
  • the underside of the block is also flat and extends parallel to the opposite face of the support. Providing a constant distance (d1) avoids any substantial recirculation of the treatment gases in the space between the block and the surface of the substrate.
  • Each injection means essentially comprises an intake member 120 or 130, an injection member 121 or 131, and an intermediate chamber 122 or 132.
  • the latter has a function of homogenizing the gas, introduced by the intake member 120 or 130 associated therewith.
  • the inlet member may take the form of a single tubular passage of short length. In the case of a block of great width, one can provide some tubular intake passages, regularly distributed.
  • the injection member 121 or 131 may take the form of a series of tubular passages of short length, linearly distributed or staggered between the walls 1 14 and 1 15.
  • this injection member 121 or 131 is formed by a single slot, extending transversely between the aforementioned walls 1 14 and 1 15.
  • the intake members 120 and 130 are placed in communication with respective gas supply sources, the nature of which will be detailed below, while the outlets of the downstream injection members 121 and 131 are placed opposite the substrate.
  • each injection means may comprise a plurality of pipes distributed regularly along the axis YY. The upstream part of each pipe forms the inlet member, and its downstream part the injection member.
  • the injection means comprise an intermediate chamber whose shape is different from that illustrated in the figures, including a simplified form as described in JP-A-2016/062812.
  • the injection member 131 extends obliquely, being turned towards the injection member 121 of the first gas.
  • the angle formed by the principal axes of these members 121 and 131 is typically between 30 ° and 60 °, preferably between 40 ° and 50 °, especially close to 45 °.
  • the distance d3 between the outlets of the injection members 121 and 131 is advantageously less than 10 mm, preferably less than 4 mm. This distance d3 is calculated between the respective centers of these outlets. Providing such a geometry is advantageous, as will be described in the following.
  • the block 101 A is furthermore hollowed out by at least one housing 150, each of which is intended to receive an electrode according to the invention, which will be described in more detail in the following.
  • this housing 150 has a U-shape and opens downwards in Figure 4, namely in the direction of the support.
  • 151 and 152 are noted its opposite side walls, as well as 153 its so-called bottom wall.
  • This housing 150 opens advantageously on at least one of the side walls of the block 101 A, namely towards the front and / or back of the sheet in Figure 3. This allows easy accessibility of this housing for the user, so that it can directly put the electrode in the housing dedicated to it.
  • each side wall 151 and 152 of the housing is provided with a longitudinal rib 154 and 155, projecting towards the opposite side wall.
  • Each rib is adapted to cooperate with a notch of the electrode according to the invention, according to a procedure which will be described below.
  • the smallest distance d2 separating the respective outlets, belonging to the pipe 131 and the housing 150 is advantageously less than 20 mm and, preferably, less than 15 mm. This makes it possible to maintain a maximum concentration of the auxiliary gas, in particular dopants contained in the latter, in the vicinity of the surface of the substrate.
  • the electrode 1 is more particularly described in FIGS. 2 and 3.
  • the longitudinal axis of the electrode X1-X1 is denoted Y1 -Y1 its transverse axis and Z1 -Z1 the axis. perpendicular to X1 -X1 and Y1-Y1.
  • the electrode 1 comprises first of all a U-shaped body 2, which consists of a bottom or core 20, as well as two lateral parts or wings 21 and 22, extending from the core 20 Each wing 21 or 22 is hollowed out with a respective notch 23 or 24, which extends longitudinally, namely along the axis X1-X1.
  • the core 20 is bent, namely that it has a concavity facing the substrate in a transverse view along the axis Y1-Y1 ( Figure 3). Its so-called outer face 20 ', ie opposite the wings, has a radius of curvature R20 equal to the radius of curvature R16 of the bottom wall 16, as presented above. Therefore, there is a continuity, or in other words a lack of threshold, in the areas C1 and C2 of Figure 4, corresponding to the connection between the walls 1 16 and 20 'above. This is advantageous because it avoids the creation of gas recirculations.
  • the body 2 is made of an electrically insulating material, such as in particular a ceramic-type material, such as alumina.
  • a ceramic-type material such as alumina.
  • a material is of a type known per se. Its manufacturing method is for example the following: a suitable ceramic paste is extruded substantially in the final U-shape of the body, then dried and finally sintered at high temperature. Such a method is conventional for those skilled in the field of ceramics.
  • the main dimensional characteristics of the body 2 are as follows:
  • E2 thickness between 0.5 mm and 5 mm.
  • a21 and a22 denote the respective angles between the wings 21 and 22 and the core 20.
  • the electrode of the invention has two wings and has a U shape. Nevertheless, as indicated above, it can have a single wing and therefore have an L-shape.
  • the angle values of Figure 3 also apply, in the case of an L-shaped body having a single wing.
  • the single wing or each wing can be straight, or have a curved shape, or a broken shape.
  • the active member 3 has a shape of track, or plate. It is made of an electrically conductive material, such as typically silver, copper, aluminum, stainless steel, brass or a mixture of at least two of these materials. Such a material is of a type known per se.
  • the method of manufacturing the active member 3 is known per se: typically a metallic lacquer, typically silver, is carefully spread on the inner face 20 "of the electrode, then dried and melted in temperature. the cathodic sputtering of the metal track, or by any other suitable means,
  • the main dimensional characteristics of the active track 3 are as follows: the track has a length L3 slightly smaller than the length L2 of the body. 20 "has two end zones 25 and 26, which are not covered by this track. The length L25 or L26 of each zone 25 or 26 is advantageously greater than 5 mm. ;
  • the track advantageously has a width 13 slightly smaller than the 12 of the body. Under these conditions, the track extends transversely, almost to the inner face of the wings 21 and 22. Therefore, this track has a large area, which allows to apply a high electrical power. However, this track does not cover the inner faces of the wings 21 and 22.
  • the body 2 is open opposite the substrate. It therefore defines an interior volume, noted V2, which is advantageously filled by a paste, generally designated by the reference 4.
  • This paste is made of an electrically insulating material, such as typically a ceramic filled epoxy resin. Such a material is of a type known per se.
  • the pulp occupies a substantial fraction of the volume V2, in particular greater than 70%.
  • a tube 5, of a type known per se is fixed on the metal track.
  • This tube is made of a metallic material, such as typically copper.
  • Such a material is of a type known per se.
  • His method of fixing on the track is as follows: spread an epoxy conductive resin on the surface of the metallization, then place the cooling pipe. The assembly thus produced is placed in the oven, typically at 95 ° C for 60 minutes. As shown in Figure 2, this tube does not extend over the entire length of the track. Preferably, its two ends are flush with the zones 25 and 26 not covered by the track 3, in order to avoid the extension of the electrode outside the zone delimited by the ceramic. This minimizes the risk of arcing.
  • This tube 5 is connected to a not shown temperature control system of known type. This makes it possible to control the temperature of the electrode, in use.
  • the electrode 1 according to the invention is also equipped with other elements not shown, of a type known per se, allowing its proper operation.
  • connection means to a power source also not shown in the figures.
  • the operator slides it along its longitudinal axis, by cooperation of shapes between the notches 23, 24 and the projections 154, 155. It is also possible to provide means stopping in position of the electrode, for example of latching type. If the operator wishes to extract this electrode out of its housing, it proceeds to the same sliding movement in the opposite direction to the mounting. The manipulation of the electrode is therefore particularly intuitive and easy to implement. Alternatively, it can provide to provide several notches on each soul, including parallel, which can then cooperate with several projections formed on the walls of the housing. As a further variant, a mirror solution can be provided, namely that each notch is made in a wall of the housing, while each core of the electrode is provided with a complementary projection.
  • the invention provides a removable attachment of the electrode relative to the walls of its receiving housing. Therefore, a given electrode can conveniently be replaced by another similar electrode, especially in case of failure. This electrode can also be replaced by another electrode, of different type.
  • the term "different electrodes" means that at least one of the following parameters varies from tube to tube: - total dimension of the electrode
  • the treatment plant of FIG. 1 is furthermore equipped with a so-called confinement cover 104, which makes it possible to confer a controlled treatment atmosphere.
  • this cap 104 comprises an upper wall or core 141, two end walls or wings 142 and 143, as well as two lateral walls 144 and 145.
  • first and second gases are directed towards the traveling substrate, by virtue of the first and second injection means described above.
  • the first gas also called treatment gas, comprises at least one plasma gas such as nitrogen, argon, or helium.
  • this treatment gas consists essentially of the aforementioned plasmagenic gas.
  • the second gas also called auxiliary gas, comprises other gases or vaporized compounds of a type known per se, called dopants.
  • the treatment gas comprises, in addition to the plasmagenic gas, other compounds such as the dopants described above.
  • the auxiliary gas comprises, in addition to the dopants, a plasma gas fraction, or another component such as a spray or mist.
  • the plasma gas injected via the lines 121 flows first downstream, between the bottom wall 1 16 and the SUB substrate. Furthermore, dopants are directed towards the substrate, via the second injection member 131.
  • the position of the injection pipes 121, 131 in particular their mutual inclination angle, makes it possible to concentrate the dopants in the vicinity of the substrate by an effect veneer. This effect is particularly advantageous insofar as it makes it possible to maximize the processing speed. In the case of a deposit, it also makes it possible to reduce the inadvertent formation of powder on the electrode.
  • FIG. 5 illustrates the integration of identical electrodes 1 and 1 ', both in accordance with the invention, into a processing unit 201A according to an alternative embodiment.
  • the mechanical elements of the unit similar to those of FIGS. 1 and 4, are assigned the same reference numbers increased by 100.
  • This second embodiment of FIG. realization differs from the first, essentially in that the processing unit is devoid of a massive block.
  • the electrodes 1 and 1 ' are attached directly to the opposite side walls 244 and 245 of the cover 204.
  • rails 246 and 246' shown schematically in FIG. 5, extend between these walls. and cooperate with the notches 23, 23 ', 24 and 24' of the two electrodes.
  • the injection means are made in the form of tubes 221 and 231, which also extend between the aforementioned walls.
  • This second embodiment has the same advantages as the first mode, in particular with regard to the possibility of removable connection of the electrodes.
  • the cover 204 of the unit 201 A forms a support member for the electrodes according to the invention, which member is open towards the substrate.
  • an open support member may consist of a treatment head, as described in WO 2016/128259.
  • FIGS. 2 and 3 illustrate an electrode whose body is made in one piece over its entire longitudinal dimension X1-X1.
  • Figures 6 to 9 show an alternative embodiment, in which the electrode is modular.
  • the mechanical elements of the electrode similar to those of Figures 2 and 3, are assigned the same reference numbers increased by 5 or 50.
  • the electrode 6 of FIGS. 6 to 9 is composed of several modules, namely two so-called end modules 6A and 6C, as well as possibly at least one so-called central module.
  • each module comprises a respective U-shaped body 7A, 7B, 7C.
  • the latter is formed by a core 70A, 70B, 70C, as well as two side portions or wings 71A and 72A, 71B and 72B, 71C and 72C extending from the core.
  • This electrode is also equipped with means not shown, allowing it to be secured against the walls of the housing 150 or on the rails 246 and 246 '.
  • each wing is for example provided with a securing notch, similar to that 23 or 24, or any other similar means.
  • Each module is further provided with a metallized track section 8A, 8B, 8C, fixed on the inner face of the core in a manner similar to the joining of the track 3 on the core 20.
  • each end module defines two zones 75 and 76 which are not covered by the respective track sections 8A and 8C.
  • the length of each of these zones is similar to the length of the zones 25 and 26 above.
  • the number of central modules 6B, forming the whole of the electrode, is typically between 0 and 100.
  • the invention finds its application to a modular electrode formed solely of two modules, namely the two end modules. 6A and 6C.
  • FIGs 8 and 9 illustrate, on a larger scale, the attachment of the end module 6C and the central module adjacent thereto, it being understood that this attachment is identical for all the module pairs of the electrode.
  • the central module is equipped with a pin 90 protruding longitudinally towards the end module.
  • This tenon which has a U-shape, comprises a core 91 and two wings 92 and 93. It will be noted that the core 91 is less thick than that 70B of the module, just as the wings 92 and 93 are also less thick than those 71 B, 72B of the module.
  • the end module is dug a mortise 95, intended to cooperate with the aforementioned tenon.
  • This mortise is first delimited laterally by two sails 96 and 97, extending the wings of the module while being of lesser thickness. This mortise is further delimited, in the lower part, by a flange 98, extending the core of the module while being of lesser thickness.
  • the length of the tenon, which corresponds to the depth of the mortise is between 1 and 30 mm
  • the thickness of the core 91 of the post is between 1 and 4 mm
  • each flange 92, 93 of the tenon is between 1 and 4 mm
  • each web 96, 97 of the mortise is between 1 and 4 mm - the thickness of the flange 98 of the mortise is between 1 and 4 mm.
  • the embodiment of Figures 6 to 9 has specific advantages.
  • the modular design makes it possible to produce the electrode to the desired size, so that its manufacture is facilitated.
  • the splicing of the modules by tenon and mortise, as described above makes it possible to avoid the formation of electric arcs which would pass through a possible joint between two modules.
  • the tenon and the mortise extend on the soul and the bottom of the U, which ensures a better mechanical resistance.
  • a metal bar of the same length as the electrode is preferably attached to each module.
  • This bar can be welded, brazed or glued, as long as the conductivity between the metal track and the bar is established.
  • this bar is replaced by a tube, such as that of the preceding figures, which can be connected to a temperature control system.
  • This tube thus provides several functions, namely mechanical maintenance, thermal conduction, electrical conduction and cooling.
  • a cooler is typically used, the fluid of which flows through the tube to recover the heat produced, then returns to this cooler to lower its temperature.
  • the interruption of the metal track does not change the quality of treatment there.
  • the modular design of the electrode 6 is not detrimental from the point of view of its performance.
  • the plasma extends in service up to a few millimeters beyond the end of the track. Therefore, from the point of view of the treatment, the junction is invisible as long as the plasma keeps its properties.
  • FIG. 10 is a perspective view, illustrating the central module of another modular electrode according to the invention.
  • the mechanical elements of this module which are similar to those of FIGS. 6 to 9, are assigned the same reference numbers increased by 100.
  • This central module 106B differs from that 6B, essentially in that its body 107B is not U-shaped. This body is constituted by a curved beach 170B, similar to the core 70B described above.
  • This module is further provided with a section of metallized track 108B, fixed on the inner face of the beach 170B.
  • This central module 106B is fixed by interlocking on the two modules, not shown, which are adjacent thereto. For this purpose it is equipped with a pin 190, protruding longitudinally towards a first adjacent module.
  • the pin 190 is thinner than the 170B range.
  • the end module is dug a mortise 195, intended to cooperate with the pin of a second adjacent module. This mortise is delimited, in the upper part, by a rim 198 extending the beach 170B while being of lesser thickness.
  • the different central modules are typically identical to that 106B, as described above.
  • the two end modules are generally similar to that 106B.
  • their free end which does not cooperate with a central module, is devoid of tenon or mortise, just like the modules 6A and 6C.
  • a tube 105 similar to that of Figures 2 to 5, extends over the ranges of the various modules. As explained above with reference to the electrode of FIGS. 6 to 9, this tube provides a holding function advantageously combined with a cooling function.

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Abstract

Cette électrode (1), qui équipe une installation possédant en outre un support (102) pour le substrat, une contre électrode et des moyens (120, 121, 122) d'injection d'un gaz plasmagène vers ce support, comprend un corps (2) réalisé en un matériau électriquement isolant, notamment un matériau céramique, ainsi qu'un organe actif électriquement conducteur (3), fixé sur le corps. Selon l'invention le corps présente une forme de U, en vue transversale (Y1-Y1), et comprend une âme (20) et deux ailes (21, 22) s'étendant à partir de ladite âme, alors que l'organe actif est réalisé sous forme d'une piste métallisée (3), qui recouvre au moins une partie de la face intérieure (20'') de l'âme du corps. La configuration en U confère à l'électrode une solidité suffisante, pour être réalisée d'un seul tenant. De plus les faces en regard des ailes forment des rebords, qui empêchent la formation significative d'arcs électriques. Le traitement au moyen d'une électrode unique conforme à l'invention est équivalent à celui mis en œuvre avec plusieurs barreaux consécutifs. L'invention permet donc de réduire l'encombrement global, tout en assurant une puissance équivalente.

Description

ÉLECTRODE POUR INSTALLATION DE TRAITEMENT DE SURFACE D'UN SUBSTRAT EN MOUVEMENT, UNITÉ ET INSTALLATION DE
TRAITEMENT CORRESPONDANTES
Domaine technique de l'invention
L'invention concerne une électrode, destinée à équiper une installation de traitement de surface d'un substrat en mouvement. Elle vise plus précisément une telle électrode, destinée à équiper une installation dans laquelle le substrat est soumis à un plasma généré dans un mélange gazeux, ce qui conduit à la modification de l'état de surface de ce substrat et/ou à la formation d'un dépôt sur la surface précitée. L'invention concerne en particulier une telle électrode, destinée à équiper une installation qui peut être mise en œuvre à une pression proche de la pression atmosphérique et qui est appropriée pour le traitement de surface continu de films polymères en bobines (procédé de type « roll-to- roll »). Etat de la technique
On connaît déjà des installations, visant à modifier et à améliorer les propriétés de surface d'un substrat au moyen d'un plasma. De telles propriétés d'intérêt peuvent être, par exemple, l'énergie de surface ou encore les propriétés d'adhésion de ce substrat. Les substrats visés par l'invention peuvent être notamment des isolants tels que des films polymères, des films métalliques, du papier ou du tissu.
Dans la mise en œuvre de ces installations connues, en vue du dépôt d'une couche solide mince sur la surface d'un substrat, cette surface est soumise à un plasma créé par une décharge électrique dans un gaz. Par ailleurs, simultanément ou postérieurement, le substrat ainsi traité est exposé à un mélange gazeux qui contient un composé gazeux actif, susceptible d'induire le dépôt de ce film solide mince.
Il est également connu de mettre en œuvre de manière continue des procédés de traitement d'un substrat au moyen d'une décharge électrique dans un mélange gazeux, dans lesquels le substrat est mis en mouvement à des vitesses pouvant aller jusqu'à plusieurs centaines de mètres par minute, typiquement au sein d'une chambre. Cette dernière contient, outre les électrodes nécessaires à la création de la décharge, un dispositif d'injection du mélange gazeux actif, ainsi que des moyens d'évacuation des effluents gazeux.
L'invention vise plus particulièrement une installation de traitement par plasma, opérant sensiblement à pression atmosphérique. Elle a plus spécifiquement pour objet une électrode appartenant à une telle installation, laquelle permet la création d'une décharge électrique en coopération avec une contre-électrode. Habituellement, cette dernière est formée par le support, sur lequel défile le substrat en service. On connaît tout d'abord de telles électrodes, qui sont entièrement métalliques. Cependant l'invention vise un autre type d'électrode, laquelle comprend un corps réalisé en un matériau électriquement isolant, notamment un matériau céramique, ainsi qu'un organe actif électriquement conducteur, fixé sur le corps. Cet organe actif peut prendre la forme d'un élément allongé, de type lame, piste ou encore plaque. A titre alternatif, cet organe actif peut encore être constitué par de la poudre métallique.
Dans la configuration la plus fréquente, le corps est formé par un barreau céramique rempli au moyen de poudre métallique. Il s'agit d'une solution facile à mettre en œuvre. Cependant, les vides entre les particules de poudre métallique ont tendance à créer des inhomogénéités du plasma. De plus, la poudre métallique a tendance à s'infiltrer dans les joints présents à son voisinage, ce qui provoque au cours du temps des arcs électriques.
Selon une configuration alternative, on réalise l'organe actif sous forme de plaques métalliques insérées par placage contre les parois intérieures des barreaux céramiques. Un tel agencement est notamment connu de EP-A-2 866 318, ou encore de WO-A- 2008/082297. La réalisation de tels agencements s'avère cependant compliquée, notamment dans le cas d'électrodes présentant une grande longueur. Il est en particulier délicat d'obtenir un placage satisfaisant des plaques, contre le corps en céramique. Les deux solutions constructives ci-dessus impliquent un inconvénient supplémentaire, qui réside dans la présence de métal de chaque côté de la face active de l'électrode. Cette configuration induit alors une remontée du plasma sur les côtés de l'électrode lorsque la puissance augmente, ce qui conduit à une perte d'efficacité. En effet, le plasma créé à cet endroit n'est pas efficace pour le traitement. Cela est également susceptible de générer des arcs électriques, avec des pièces métalliques situées à proximité.
Une troisième configuration connue prévoit de réaliser une piste métallique, directement sur la partie active de l'électrode. Dans le cas où cette piste est bien adhérente à l'électrode, il n'y a pas d'espace entre le métal et la céramique ce qui évite toute remontée du plasma sur les bords. Cependant, dans le cas de barreaux céramiques, la métallisation interne d'une seule des faces est très difficile à réaliser. Cette métallisation est certes plus facile à réaliser sur une plaque céramique. En revanche ces plaques sont fragiles, en particulier lorsqu'elles présentent une grande longueur.
Un autre problème technique, auquel sont soumises les électrodes visées par l'invention, est de conserver une distance constante entre le substrat à traiter et l'électrode. En effet, dans le cas contraire, la densité de puissance du plasma varie en fonction de la position, ce qui rend difficile le contrôle du traitement.
Afin de remédier à ce problème spécifique, il est tout d'abord possible d'utiliser des électrodes de faible largeur, en forme de barreau. Cependant, cette faible largeur est désavantageuse, notamment car elle implique un faible temps de résidence dans le plasma.
On peut également faire appel à des électrodes, dont le rayon de courbure est adapté à celui de la contre-électrode. A cet égard, CZ-A-28677 décrit une électrode formée d'une plaque céramique recourbée, équipée de plusieurs pistes métalliques. Cependant, l'utilisation d'une plaque de ce type induit une fragilité significative de l'électrode, notamment sur de grandes longueurs. Par ailleurs on connaît, du document EP 2 960 358, un appareil de traitement plasma utilisant une électrode composée d'un corps d'électrode et d'un organe actif. Le corps d'électrode comprend un fond en forme de V à partir duquel s'étendent deux ailes verticales, alors que l'organe actif est réalisé sous forme d'un film recouvrant le fond du corps, ainsi qu'une partie des ailes précitées.
En outre US 2008/156266 décrit une électrode formée par un corps et par un bloc conducteur, lequel forme un organe actif. Ce corps et ce bloc conducteur actif sont séparés par un jeu fonctionnel. Enfin US 2012/255492 décrit une électrode, qui comprend un corps métallique, deux organes actifs, ainsi que des distributeurs de gaz.
Compte tenu de ce qui précède, un objectif de la présente invention est de remédier, au moins partiellement, aux inconvénients de l'art antérieur évoqués ci-dessus. Un autre objectif de l'invention est de proposer une électrode du type décrit ci-dessus, qui présente une robustesse satisfaisante combinée à une fabrication aisée à mettre en œuvre. Un autre objectif de l'invention est de proposer une telle électrode, qui présente une courbure telle que proposée par CZ-A-28677.
Un autre objectif de l'invention est de proposer une telle électrode qui, tout en présentant des dimensions réduites, est apte à générer une puissance électrique élevée.
Un autre objectif de l'invention est de proposer une telle électrode, qui permet de minimiser les risques de formation d'arcs électriques.
Un autre objectif de l'invention est de proposer une telle électrode, qui peut être mise en place de façon commode dans une installation de traitement par plasma.
Objets de l'invention
Selon l'invention, au moins un des objectifs ci-dessus est atteint au moyen d'une électrode (1 ; 6) pour une installation de traitement de surface d'un substrat (SUB) en mouvement, cette installation comprenant en outre
un support (102) pour le substrat,
une contre électrode, notamment confondue avec le support ;
des premiers moyens (120, 121 , 122) d'injection pour l'injection d'un premier gaz, ou gaz de traitement, vers ledit support, ce premier gaz comprenant au moins un gaz plasmagène ;
ladite électrode étant adaptée pour coopérer avec ladite contre électrode pour créer une décharge électrique,
cette électrode comprenant un corps (2 ; 7) réalisé en un matériau électriquement isolant, notamment un matériau céramique, ainsi qu'un organe actif électriquement conducteur
(3 ; 8), fixé sur le corps,
caractérisée en ce que, en vue transversale (Y1-Y1 ), le corps comprend une âme (20 ; 70) et au moins une aile (21 , 22 ; 71 , 72) s'étendant à partir de ladite âme, et en ce que l'organe actif est réalisé sous forme d'une piste métallisée (3 ; 8), qui recouvre au moins une partie de la face intérieure (20") de l'âme du corps. Une installation de traitement plasma comprend une ou plusieurs unités de traitement, dont chacune est équipée d'au moins une électrode conforme à l'invention, ainsi qu'un rouleau support sur lequel vient se plaquer le substrat à traiter. Chaque unité assure l'injection des gaz, ainsi que la génération du plasma. Le substrat passe entre le rouleau support et chaque unité, en vue de son traitement.
L'électrode conforme à l'invention comprend un corps électriquement isolant, formé d'une âme et d'au moins une aile s'étendant à partir de cette âme. Ce corps présente donc, en vue transversale, une forme de U s'il possède deux ailes, ou bien une forme de L s'il possède une aile unique. L'aile unique ou chaque aile peut être droite, à savoir s'étendre perpendiculairement par rapport au corps. Elle peut également être rentrante, ou bien sortante, à savoir qu'elle forme un angle inférieur à 90°, ou bien supérieur à 90°, par rapport au corps. L'aile unique ou chaque aile peut être rectiligne, ou bien présenter une forme incurvée, ou encore une forme brisée.
La configuration en U ou en L confère à l'électrode conforme à l'invention une solidité suffisante, afin qu'elle puisse être réalisée d'un seul tenant. De plus la réalisation du corps en U ou en L, laquelle sera détaillée ci-après, est plus facile à mettre en œuvre que le procédé de fabrication de la plaque, tel que décrit dans CZ-A-28677.
L'électrode conforme à l'invention peut avantageusement être équipée d'une piste métallisée, formant organe conducteur actif, laquelle recouvre la face intérieure de l'âme du U ou du L, jusqu'à son ou ses aile(s). La face interne de l'aile unique ou de chaque aile forme par ailleurs un rebord, qui empêche la formation significative d'arcs électriques. Par conséquent, la largeur de la piste peut être sensiblement plus élevée que dans l'art antérieur faisant appel à une plaque.
A titre d'exemple, l'électrode peut ainsi être équipée d'une piste métallique, dont la largeur est typiquement de 1 à 5 centimètres. Dans ces conditions, le traitement au moyen d'une électrode unique conforme à l'invention est équivalent à celui mis en œuvre avec plusieurs barreaux consécutifs, conformes à l'art antérieur. L'invention permet donc de réduire l'encombrement global, tout en assurant une puissance équivalente.
On notera également que, du fait de sa configuration en U ou en L, l'électrode conforme à l'invention délimite un volume intérieur aisément accessible. Par conséquent la réalisation de la piste métallique est facilitée, étant donné que la zone du corps, qui doit être recouverte au moyen de cette piste, est à découvert pour l'opérateur. On soulignera que, dans EP 2 960 358, le fond en forme de V appartenant au corps de l'électrode, ne peut en aucun cas être assimilé à l'âme du corps au sens de la présente invention. Par ailleurs, l'installation décrite dans ce document est de type à plasma projeté, à savoir que le substrat ne défile pas entre l'électrode et la contre-électrode.
Par ailleurs, dans US 2008/156266, l'organe actif est de type massif. Il ne s'agit donc pas d'une piste conductrice au sens de la présente invention.
Enfin le corps d'électrode, tel que décrit dans US 2012/255492, n'est pas électriquement isolant. De plus, aucun des organes actifs ne recouvre ce corps.
Selon l'invention, au moins un des objectifs ci-dessus est également atteint au moyen d'une électrode (6 ; 106) pour une installation de traitement de surface d'un substrat (SUB) en mouvement, cette installation comprenant en outre
- un support (102) pour le substrat,
une contre électrode, notamment confondue avec le support ;
des premiers moyens (120, 121 , 122) d'injection pour l'injection d'un premier gaz, ou gaz de traitement, vers ledit support, ce premier gaz comprenant au moins un gaz plasmagène ;
cette électrode comprenant un corps (7 ; 107) réalisé en un matériau électriquement isolant, notamment un matériau céramique, ainsi qu'un organe actif (8 ; 108) électriquement conducteur, fixé sur le corps,
caractérisée en ce que l'organe actif est réalisé sous forme d'une piste métallisée, qui recouvre au moins une partie du corps, et en ce que l'électrode est composée de plusieurs modules, à savoir deux modules dits d'extrémité (6A, 6C ; 106A, 106C), ainsi qu'éventuellement au moins un module dit central (6B ; 106B), deux modules adjacents comprenant des moyens (90, 95 ; 190, 195) de fixation mutuelle, en particulier de type amovible. Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
le corps présente une forme de U, en vue transversale (Y1 -Y1 ), et comprend une âme (20) et deux ailes (21 , 22) s'étendant à partir de ladite âme ;
le corps présente une forme de L, en vue transversale et comprend une âme et une unique aile s'étendant à partir de ladite âme ; cette électrode comprend des moyens de solidarisation (23, 24), notamment par coopération de formes, propres à coopérer avec des moyens de solidarisation complémentaires (154, 155) appartenant à ladite installation ;
les moyens de solidarisation comprennent au moins une encoche (23, 24), ou au moins une saillie, ménagée sur au moins une aile (21 , 22) du corps (2), cette encoche ou cette saillie étant propre à coopérer respectivement avec une saillie (154, 155) ou une encoche de forme complémentaire, appartenant à ladite installation ;
la face (20') du corps (2), tournée en service vers le substrat, est recourbée selon une vue transversale (Y1 -Y1 ), la concavité de ladite face recourbée étant tournée vers le substrat ;
le substrat est cylindrique et possède un rayon (R102), la face (20') recourbée du corps (2) possédant un rayon de courbure égal à la somme (R102 + d1 ) du rayon du substrat et d'une distance prédéterminée (d1 ), cette distance prédéterminée séparant en service le substrat et ladite face ;
la piste métallisée (8) s'étend sensiblement jusqu'à la face intérieure de l'aile unique ou des ailes (21 , 22) du corps, mais ne recouvre pas cette aile unique ou ces ailes ;
les moyens de fixation entre deux modules adjacents sont des moyens de fixation par emboîtement (90, 95) ;
les moyens de fixation par emboîtement comprennent un tenon (90) recouvert d'un tronçon de ladite piste métallisée, appartenant à un premier module, et une mortaise (95) ménagée dans un module adjacent, apte à coopérer avec ledit tenon ;
- ledit tenon (90) est en forme de U et ladite mortaise (95) est délimitée par un rebord (98), destiné à former un appui pour l'âme (91 ) dudit tenon, ainsi que par des voiles (96, 97), destinés à coopérer avec les ailes (92, 93) dudit tenon.
Ces caractéristiques additionnelles peuvent être mises en œuvre avec l'un ou l'autre des objets principaux ci-dessus, individuellement ou en combinaisons quelconques, techniquement compatibles.
L'invention a également pour objet une unité de traitement (101A ; 201A) pour une installation de traitement de surface d'un substrat (SUB) en mouvement, cette unité comprenant des premiers moyens (120, 121 , 122 ; 221 ) d'injection pour l'injection d'un premier gaz, ou gaz de traitement, vers ledit support, ce premier gaz comprenant au moins un gaz plasmagène ;
éventuellement des seconds moyens d'injection (130, 131 , 132 ; 231 ) pour l'injection d'au moins un second gaz vers ledit support ;
au moins une électrode (1 , 1 ') telle que ci-dessus.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
l'unité comprend des moyens de solidarisation complémentaires (154, 155 ; 246, 246'), propres à coopérer avec les moyens de solidarisation (23, 24) de ladite électrode ;
les moyens de solidarisation de ladite électrode et les moyens de solidarisation complémentaires sont propres à coopérer, de manière à permettre la solidarisation de l'électrode moyennant un coulissement de l'électrode selon sa direction longitudinale (X1 -X1 ), par rapport à l'unité de traitement ;
cette unité est réalisée sous forme d'un bloc massif (101 A) dans lequel est ménagé un logement (150) de réception de ladite électrode, la paroi inférieure (1 16) du bloc, en regard du support (102), étant sensiblement pleine, cette paroi étant creusée des débouchés respectifs du logement et des moyens d'injection, les moyens de solidarisation complémentaires (154, 155) étant ménagés sur des parois (151 , 152) dudit logement de réception ;
la paroi pleine (1 16) de l'unité (101A) est recourbée, cette paroi recourbée et la face recourbée (20') de l'électrode présentant le même rayon de courbure (R102 + d1 ) et s'étendant dans le prolongement l'une de l'autre ;
cette unité comprend un organe de support (204) ouvert en direction du substrat, en service, les moyens de solidarisation complémentaires (246, 246') s'étendant entre des parois (244, 245) dudit organe de support (204).
L'invention a également pour objet une installation de traitement de surface d'un substrat (SUB) en mouvement, comprenant
un support (102) pour le substrat,
une contre électrode, notamment confondue avec le support ;
un ensemble de traitement comprenant au moins une unité de traitement (101A- 101 D ; 201 A) telle que ci-dessus ;
- au moins une source de gaz de traitement apte à alimenter les premiers moyens d'injection de chaque unité de traitement, et éventuellement au moins une source de gaz auxiliaire, apte à alimenter les éventuels seconds moyens d'injection de chaque unité de traitement.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la distance (d1 ) entre le support (102) et à la fois la paroi recourbée (1 16) de l'unité (101A) et la face recourbée (20') de l'électrode (1 ) est sensiblement constante selon la direction de défilement du substrat.
L'invention a enfin pour objet une utilisation d'une électrode (1 ; 6) telle que ci-dessus, dans une installation de traitement de surface d'un substrat (SUB) en mouvement, cette installation comprenant en outre
- un support (102) pour le substrat,
- une contre électrode, notamment confondue avec le support ;
- des premiers moyens (120, 121 , 122) d'injection pour l'injection d'un premier gaz, ou gaz de traitement, vers ledit support, ce premier gaz comprenant au moins un gaz plasmagène ;
ladite électrode étant adaptée pour coopérer avec ladite contre électrode pour créer une décharge électrique, ledit substrat défilant en service entre ladite électrode et ladite contre-électrode.
Description des figures
L'invention va être décrite ci-après, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels :
La figure 1 est une vue en perspective, illustrant une installation de traitement de surface équipée d'au moins une électrode conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue en perspective illustrant, à bien plus grande échelle, une électrode conforme à l'invention équipant l'installation de traitement de la figure 1 .
La figure 3 est une vue en coupe transversale, illustrant l'électrode de la figure 2.
La figure 4 est une vue de face, illustrant une unité de traitement appartenant à l'installation de traitement de la figure 1 , unité sur laquelle est montée l'électrode des figures 2 et 3.
La figure 5 est une vue de face, illustrant une unité de traitement conforme à une variante de réalisation de l'invention, sur laquelle est montée l'électrode des figures 2 et 3.
La figure 6 est une vue de dessus, illustrant une électrode modulaire conforme à une variante de réalisation de l'invention.
La figure 7 est une vue de côté, illustrant l'électrode de la figure 6. Les figures 8 et 9 sont des vues respectivement de dessus et de côté, à bien plus grande échelle, illustrant les détails VIII et IX des figures 6 et 7.
La figure 10 est une vue en perspective, illustrant le module central d'une électrode modulaire conforme à une autre variante de réalisation de l'invention.
Les références numériques suivantes sont utilisées dans la présente description :
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Description détaillée
La figure 1 illustre une installation de traitement de surface par plasma, équipée d'un ensemble de traitement formé par plusieurs unités de traitement 101 A à 101 D conformes à l'invention, lesquelles sont représentées plus en détail aux figures 2 et suivantes. Cette installation comprend essentiellement, outre les unités précitées, un tambour 102 formant support pour un substrat SUB, un rouleau presseur 103, ainsi qu'un capot de confinement 104 recouvrant ces blocs.
Le tambour 102 de type connu en soi est mis en rotation, en service, selon la direction matérialisée par la flèche f 102. On note D102 son diamètre et L102 sa dimension longitudinale. Ce tambour forme un support pour le substrat SUB, destiné à circuler selon les flèches S1 et S2, de sorte à être traité conformément à l'invention. Dans le présent mode de réalisation, le tambour 102 assure une fonction supplémentaire de contre électrode, laquelle coopère avec des électrodes qui seront décrites dans ce qui suit. A cette fin, ce tambour est avantageusement recouvert d'une couche isolante, de manière connue en soi. Cependant, cette contre électrode peut être formée par un autre composant de l'installation. A titre d'exemple, le substrat est fait de polypropylène, alors que son épaisseur est comprise entre 20 et 100 micromètres.
Dans sa partie amont, en référence au déplacement du substrat, le tambour 102 est avantageusement associé au rouleau presseur 103 (appelé par l'homme du métier aussi "Nip"), également de type connu en soi. Comme cela sera décrit plus en détail dans ce qui suit, le rouleau secondaire 103 est mis en rotation, en service, selon la direction matérialisée par la flèche f103. Cela permet de presser le substrat contre le tambour, de manière à éviter la formation d'une couche d'air entre ce substrat et ce tambour. Ceci permet d'éviter tout défaut local de traitement sur le substrat. On note D103 son diamètre, lequel est bien inférieur à celui D102 du tambour, ainsi que L103 sa dimension longitudinale, laquelle est par exemple voisine de celle L2 du tambour.
Les différentes unités de traitement, lesquelles sont avantageusement identiques, sont réalisées sous forme de blocs massifs 101 A à 101 D. Chaque bloc est avantageusement réalisé dans un matériau isolant, de tout type approprié. Le bloc est réalisé par tout procédé mécanique approprié, notamment par usinage. On va maintenant décrire la structure de l'un 101 A de ces blocs, sachant que celle des autres blocs est similaire.
Comme le montre notamment la figure 4, le bloc 101 A possède une paroi supérieure 1 1 1 et des parois périphériques, formées par des parois parallèles respectivement avant ou amont 1 12, et arrière ou aval 1 13, ainsi que des parois latérales parallèles 1 14 et 1 15. A titre d'exemple sa première dimension, définie par la distance entre les parois 1 14 et 1 15, est typiquement comprise entre 1 000 mm et 2 000 mm, étant entendu qu'elle peut présenter des valeurs nettement inférieures, par exemple jusqu'à 20 mm. A titre d'exemple sa deuxième dimension, définie par la distance entre les parois 1 12 et 1 13, est comprise entre 50 mm et 200 mm. Chaque bloc est fixé par tout moyen approprié, de préférence de façon amovible, sur les parois latérales du capot 104, qui va être décrit dans ce qui suit.
Ce bloc 101A possède en outre une paroi inférieure 1 16, tournée vers le tambour 102. Cette paroi 1 16, qui est sensiblement pleine, délimite le débouché pour des premier et second moyens d'injection, respectivement pour un premier et un second gaz. Cette paroi inférieure 1 16 est séparée du tambour 102 d'une distance notée d1 , laquelle est avantageusement constante selon la direction longitudinale de défilement. A cet effet, cette paroi inférieure présente un rayon de courbure R1 16, lequel est égal à R1 16=R102+d1 , où R102 est le rayon du tambour, soit D102/2, et d1 est la distance précitée. Dans le cas où le substrat défile sur un support plan, tel une plaque, le dessous du bloc est également plan et s'étend parallèlement à la face en regard du support. Le fait de prévoir une distance (d1 ) constante permet d'éviter toute recirculation substantielle des gaz de traitement, dans l'espace ménagé entre le bloc et la surface du substrat.
Chaque moyen d'injection comprend essentiellement un organe d'admission 120 ou 130, un organe d'injection 121 ou 131 , ainsi qu'une chambre intermédiaire 122 ou 132. Cette dernière a une fonction d'homogénéisation du gaz, introduit par l'organe d'admission 120 ou 130 qui lui est associé. De façon typique, l'organe d'admission peut prendre la forme d'un passage tubulaire unique de faible longueur. Dans le cas d'un bloc de grande largeur, on peut prévoir quelques passages tubulaires d'admission, régulièrement répartis. Par ailleurs, l'organe d'injection 121 ou 131 peut prendre la forme d'une série de passages tubulaires de faible longueur, répartis linéairement ou en quinconces entre les parois 1 14 et 1 15. De façon préférée, cet organe d'injection 121 ou 131 est formé par une fente unique, s'étendant transversalement entre les parois précitées 1 14 et 1 15. Les organes d'admission 120 et 130 sont mis en communication avec des sources d'alimentation en des gaz respectifs, dont la nature va être détaillée ci-après, alors que les débouchés aval des organes d'injection 121 et 131 sont placés en regard du substrat.
On peut prévoir des moyens d'injection différents de ceux de la figure 4, notamment des moyens d'injection dépourvus d'une telle chambre intermédiaire. Dans cet esprit chaque moyen d'injection peut comprendre plusieurs conduites, réparties régulièrement selon l'axe YY. La partie amont de chaque conduite forme l'organe d'admission, et sa partie aval l'organe d'injection. A titre de variantes supplémentaires, non représentées, on peut prévoir que les moyens d'injection comprennent une chambre intermédiaire dont la forme est différente de celle illustrée sur les figures, notamment une forme simplifiée telle que décrite dans JP-A-2016/062812. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, l'organe d'injection 131 s'étend de façon oblique, en étant tourné vers l'organe d'injection 121 du premier gaz. L'angle formé par les axes principaux de ces organes 121 et 131 est typiquement compris entre 30° et 60°, préférentiellement entre 40° et 50°, notamment voisin de 45°. De plus la distance d3 entre les débouchés des organes d'injection 121 et 131 est avantageusement inférieure à 10 mm, de préférence à 4 mm. Cette distance d3 est calculée entre les centres respectifs de ces débouchés. Prévoir une telle géométrie est avantageux, comme cela sera décrit dans ce qui suit.
Le bloc 101 A est en outre creusé d'au moins un logement 150, dont chacun est destiné à la réception d'une électrode conforme à l'invention, laquelle va être décrite plus en détail dans ce qui suit. Dans l'exemple illustré, on retrouve un unique logement, étant entendu qu'on peut prévoir plusieurs logements disposés les uns derrière les autres, selon la direction de défilement du substrat. En vue transversale, ce logement 150 présente une forme de U et débouche vers le bas sur la figure 4, à savoir en direction du support. On note 151 et 152 ses parois latérales opposées, ainsi que 153 sa paroi dite de fond.
Ce logement 150 débouche avantageusement sur au moins une des parois latérales du bloc 101 A, à savoir vers l'avant et/ou l'arrière de la feuille sur la figure 3. Ceci permet une accessibilité aisée de ce logement pour l'utilisateur, de sorte que celui-ci peut enfiler directement l'électrode dans le logement qui lui est dédié. A cet effet, chaque paroi latérale 151 et 152 du logement est munie d'une nervure longitudinale 154 et 155, faisant saillie vers la paroi latérale opposée. Chaque nervure est apte à coopérer avec une encoche de l'électrode conforme à l'invention, selon un mode opératoire qui va être décrit ci-après.
Par ailleurs la plus petite distance d2 séparant les débouchés respectifs, appartenant à la conduite 131 et au logement 150, est avantageusement inférieure à 20 mm et, de manière préférentielle, inférieure à 15 mm. Cela permet de conserver une concentration maximale du gaz auxiliaire, notamment des dopants contenus dans ce dernier, au voisinage de la surface du substrat.
L'électrode 1 est plus particulièrement décrite aux figures 2 et 3. Sur ces figures on note X1 -X1 l'axe longitudinal de l'électrode, Y1 -Y1 son axe transversal et Z1 -Z1 l'axe perpendiculaire à X1 -X1 et Y1 -Y1. L'électrode 1 comprend tout d'abord un corps 2 en forme de U, qui se compose d'un fond ou âme 20, ainsi que de deux parties latérales ou ailes 21 et 22, s'étendant à partir de l'âme 20. Chaque aile 21 ou 22 est creusée d'une encoche respective 23 ou 24, qui s'étend longitudinalement à savoir selon l'axe X1 -X1.
L'âme 20 est recourbée, à savoir qu'elle présente une concavité tournée vers le substrat, en vue transversale selon l'axe Y1 -Y1 (figure 3). Sa face 20' dite extérieure, à savoir opposée aux ailes, présente un rayon de courbure R20 égal au rayon de courbure R16 de la paroi de fond 16, telle que présentée ci-dessus. Par conséquent, il existe une continuité, ou en d'autres termes une absence de seuil, dans les zones C1 et C2 de la figure 4, correspondant au raccordement entre les parois 1 16 et 20' précitées. Cela est avantageux, car cela évite la création de recirculations des gaz.
Le corps 2 est réalisé en un matériau électriquement isolant, tel que notamment un matériau de type céramique, telle que l'alumine. Un tel matériau est de type connu en soi. Son procédé de fabrication est par exemple le suivant : une pâte céramique appropriée est extrudée sensiblement selon la forme en U définitive du corps, puis séchée et enfin frittée à haute température. Un tel procédé est classique pour l'homme du métier dans le domaine des céramiques.
A titre indicatif, les caractéristiques dimensionnelles principales du corps 2 sont les suivantes :
dimension longitudinale selon X1 -X1 , ou longueur L2: entre 100 mm (millimètres) et 3000 mm,
- dimension transversale selon Y1 -Y1 , ou largeur 12: entre 10 mm et 40 mm,
dimension selon Z1 -Z1 , ou hauteur H2: entre 2 mm et 30 mm,
épaisseur E2: entre 0.5 mm et 5 mm.
Sur la figure 3, on note a21 et a22 les angles respectifs entre les ailes 21 et 22 et l'âme 20. Dans l'exemple illustré, α21 = a22 = 90°, c'est-à-dire que le corps est en forme de U à ailes droites. Cependant on peut prévoir que les ailes du U ne sont pas parallèles entre elles, à savoir que a21 et a22 ne sont pas égaux à 90° mais sont notamment compris entre 45° et 135°. Dans l'exemple illustré, l'électrode de l'invention possède deux ailes et présente une forme de U. Néanmoins, comme indiqué ci-avant, elle peut posséder une unique aile et présenter par conséquent une forme de L. Les valeurs d'angle de la figure 3 s'appliquent également, dans le cas d'un corps en L possédant une aile unique. Par ailleurs, comme indiqué ci-avant, l'aile unique ou chaque aile peut être rectiligne, ou bien présenter une forme incurvée, ou encore une forme brisée.
L'organe actif 3 présente une forme de piste, ou de plaque. Il est réalisé en un matériau électriquement conducteur, tel que typiquement de l'argent, du cuivre, de l'aluminium, de l'acier inoxydable, du laiton ou encore un mélange d'au moins deux de ces matériaux. Un tel matériau est de type connu en soi. Le procédé de fabrication de l'organe actif 3 est connu en soi : typiquement une laque métallique, typiquement de l'argent, est étalée soigneusement sur la face intérieure 20" de l'électrode, puis séchée et fondue en température. On peut également réaliser la piste métallique par pulvérisation cathodique, ou encore par tout autre moyen approprié. Les caractéristiques dimensionnelles principales de la piste active 3 sont les suivantes : la piste présente une longueur L3 légèrement inférieure à celle L2 du corps. Dans ces conditions, la face intérieure 20" présente deux zones d'extrémité 25 et 26, qui ne sont pas recouvertes au moyen de cette piste. La longueur L25 ou L26 de chaque zone 25 ou 26 est avantageusement supérieure à 5 mm. ;
- la piste présente avantageusement une largeur 13 très légèrement inférieure à celle 12 du corps. Dans ces conditions, la piste s'étend transversalement, presque jusque contre la face intérieure des ailes 21 et 22. Par conséquent, cette piste présente une surface importante, qui permet d'appliquer une puissance électrique élevée. En revanche, cette piste ne recouvre pas les faces intérieures des ailes 21 et 22.
Etant donné sa forme en U, le corps 2 est ouvert à l'opposé du substrat. Il définit par conséquent un volume intérieur, noté V2, lequel est avantageusement rempli par une pâte, désignée dans son ensemble par la référence 4. Cette pâte est réalisée en un matériau électriquement isolant, tel que typiquement une résine époxy chargée en céramique. Un tel matériau est de type connu en soi. De façon avantageuse, la pâte occupe une fraction substantielle du volume V2, en particulier supérieure à 70 %.
De manière avantageuse un tube 5, de type connu en soi, est fixé sur la piste métallique. Ce tube est réalisé en un matériau métallique, tel que typiquement du cuivre. Un tel matériau est de type connu en soi. Son procédé de fixation sur la piste est le suivant : on étale une résine conductrice époxy sur la surface de la métallisation, puis on place le tuyau de refroidissement. Le montage ainsi réalisé est placé au four, typiquement à 95°C pendant 60 minutes. Comme le montre la figure 2, ce tube ne s'étend pas sur toute la longueur de la piste. De façon préférée, ses deux extrémités affleurent les zones 25 et 26 non recouvertes par la piste 3, afin d'éviter la prolongation de l'électrode en-dehors de la zone délimitée par la céramique. Cela permet de minimiser les risques d'arcs électriques. Ce tube 5 est connecté à un système non représenté de régulation de la température, de type connu en soi. Cela permet donc de contrôler la température de l'électrode, en service.
L'électrode 1 conforme à l'invention est par ailleurs équipée d'autres éléments non représentés, de type connu en soi, permettant son bon fonctionnement. On citera notamment des moyens de connexion à une source de puissance, elle aussi non représentée sur les figures.
En vue du montage de l'électrode 1 dans son logement, l'opérateur fait coulisser celle-ci selon son axe longitudinal, par coopération de formes entre les encoches 23, 24 et les saillies 154, 155. On peut prévoir en outre des moyens d'arrêt en position de l'électrode, par exemple de type à encliquetage. Si l'opérateur souhaite extraire cette électrode hors de son logement, il procède au même mouvement de coulissement dans le sens opposé à celui du montage. La manipulation de l'électrode est donc particulièrement intuitive et aisée à mettre en œuvre. A titre de variante, on peut prévoir de ménager plusieurs encoches sur chaque âme, notamment parallèles, lesquelles peuvent alors coopérer avec plusieurs saillies réalisées sur les parois du logement. A titre de variante supplémentaire, on peut prévoir une solution miroir, à savoir que chaque encoche est pratiquée dans une paroi du logement, alors que chaque âme de l'électrode est munie d'une saillie complémentaire.
Comme cela ressort de ce qui précède, l'invention assure une solidarisation amovible de l'électrode par rapport aux parois de son logement de réception. Par conséquent, une électrode donnée peut être remplacée de manière commode par une autre électrode similaire, en particulier en cas de défaillance. Cette électrode peut aussi être remplacée par une autre électrode, de type différent. L'expression « électrodes différentes » signifie qu'au moins un des paramètres suivants varie d'un tube à l'autre : - dimension totale de l'électrode
- matériau de l'électrode
- forme de l'électrode. L'installation de traitement de la figure 1 est en outre équipée d'un capot dit de confinement 104, permettant de conférer une atmosphère de traitement contrôlée. Comme montré sur la figure 1 , ce capot 104 comprend une paroi supérieure ou âme 141 , deux parois frontales ou ailes 142 et 143, ainsi que deux parois latérales 144 et 145. Différentes possibilités de mise en œuvre de l'installation, conforme à l'invention, vont maintenant être explicitées dans ce qui suit.
De manière générale, on dirige des premier et deuxième gaz vers le substrat défilant, grâce aux premiers et deuxièmes moyens d'injection décrits ci-dessus. Le premier gaz, encore dénommé gaz de traitement, comprend au moins un gaz plasmagène tel que l'azote, l'argon, ou encore l'hélium. Dans le présent mode de réalisation, ce gaz de traitement est constitué sensiblement par le gaz plasmagène précité. Dans ce mode de réalisation, le deuxième gaz, encore dénommé gaz auxiliaire, comprend d'autres gaz ou composés vaporisés de type connu en soi, appelés dopants. A titre de variantes de réalisation, on peut prévoir que le gaz de traitement comprend, outre le gaz plasmagène, d'autres composés tels que les dopants décrits ci-dessus. On peut également prévoir que le gaz auxiliaire comprend, outre les dopants, une fraction de gaz plasmagène, ou encore un autre composant tels un spray ou un brouillard. Le gaz plasmagène injecté par les conduites 121 s'écoule tout d'abord vers l'aval, entre la paroi inférieure 1 16 et le substrat SUB. Par ailleurs des dopants sont dirigés vers le substrat, via le deuxième organe d'injection 131. La position des conduites d'injection 121 , 131 , notamment leur angle d'inclinaison mutuelle, permet de concentrer les dopants au voisinage du substrat par un effet de placage. Cet effet est tout particulièrement avantageux, dans la mesure où il permet de maximiser la vitesse de traitement. Dans le cas d'un dépôt, il permet de plus de réduire la formation intempestive de poudre sur l'électrode.
La figure 5 illustre l'intégration d'électrodes identiques 1 et 1 ', toutes deux conformes à l'invention, dans une unité de traitement 201A selon une variante de réalisation. Sur cette figure les éléments mécaniques de l'unité, analogues à ceux des figures 1 et 4, y sont affectés des mêmes numéros de référence augmentés de 100. Ce deuxième mode de réalisation diffère du premier, essentiellement en ce que l'unité de traitement est dépourvue d'un bloc massif.
Par conséquent, les électrodes 1 et 1 ' sont fixées directement sur les parois latérales opposées 244 et 245 du capot 204. A cet effet, des rails 246 et 246', montrés de façon schématique sur la figure 5, s'étendent entre ces parois et coopèrent avec les encoches 23, 23', 24 et 24' des deux électrodes. Par ailleurs, les moyens d'injection sont réalisés sous forme de tubes 221 et 231 , qui s'étendent également entre les parois précitées. Dans l'exemple illustré, on retrouve deux tubes d'injection et deux électrodes, agencés de façon alternée selon le défilement du substrat. A titre de variante on peut prévoir un nombre et/ou un agencement différent(s) de ces tubes et électrodes. Ce deuxième mode de réalisation présente les mêmes avantages que le premier mode, en particulier en ce qui concerne la possibilité de solidarisation amovible des électrodes. Dans ce deuxième mode de réalisation, le capot 204 de l'unité 201 A forme un organe de support pour les électrodes conformes à l'invention, organe qui est ouvert en direction du substrat. A titre de variante supplémentaire, non représentée, un tel organe de support ouvert peut être constitué par une tête de traitement, telle que décrite dans WO A 2016/128259. On peut prévoir d'utiliser plusieurs têtes, les unes derrière les autres selon la direction de défilement, lesquelles peuvent être coiffées par un capot de confinement tel que décrit ci-dessus.
Sur les figures 2 et 3, on a illustré une électrode dont le corps est réalisé d'un seul tenant sur l'intégralité de sa dimension longitudinale X1 -X1. Les figures 6 à 9 montrent une variante de réalisation, dans laquelle l'électrode est modulaire. Sur ces figures 6 à 9 les éléments mécaniques de l'électrode, analogues à ceux des figures 2 et 3, y sont affectés des mêmes numéros de référence augmentés de 5 ou de 50.
L'électrode 6 des figures 6 à 9 est composée de plusieurs modules, à savoir deux modules dits d'extrémité 6A et 6C, ainsi qu'éventuellement au moins un module dit central
6B. De façon analogue à ce qui a été décrit ci-dessus pour l'électrode 1 , chaque module comprend un corps respectif 7A, 7B, 7C en forme de U. Ce dernier est formé par une âme 70A, 70B, 70C, ainsi que deux parties latérales ou ailes 71 A et 72A, 71 B et 72B, 71 C et 72C s'étendant à partir de l'âme.
Cette électrode est en outre équipée de moyens non représentés, permettant sa solidarisation contre les parois du logement 150 ou sur les rails 246 et 246'. A cet effet chaque aile est par exemple munie d'une encoche de solidarisation, analogue à celle 23 ou 24, ou de tout autre moyen analogue. Chaque module est en outre pourvu d'un tronçon de piste métallisée 8A, 8B, 8C, fixée sur la face intérieure de l'âme de façon analogue à la solidarisation de la piste 3 sur l'âme 20.
L'extrémité libre, opposée au module central adjacent, de chaque module d'extrémité définit deux zones 75 et 76 qui ne sont pas recouvertes par les tronçons de piste respectifs 8A et 8C. La longueur de chacune de ces zones est similaire à la longueur des zones 25 et 26 ci-dessus. Le nombre de modules centraux 6B, formant l'ensemble de l'électrode, est typiquement compris entre 0 et 100. Ainsi, l'invention trouve son application à une électrode modulaire formée uniquement de deux modules, à savoir les deux modules d'extrémité 6A et 6C.
Deux modules adjacents sont fixés mutuellement de manière amovible, par emboîtement. Les figures 8 et 9 illustrent, à plus grande échelle, la fixation du module d'extrémité 6C et du module central qui lui est adjacent, étant entendu que cette fixation est identique pour tous les couples de modules de l'électrode. Le module central est équipé d'un tenon 90, faisant saillie longitudinalement en direction du module d'extrémité. Ce tenon, qui présente une forme de U, comporte une âme 91 et deux ailes 92 et 93. On notera que l'âme 91 est moins épaisse que celle 70B du module, tout comme les ailes 92 et 93 sont également moins épaisses que celles 71 B, 72B du module. Par ailleurs, le module d'extrémité est creusé d'une mortaise 95, destiné à coopérer avec le tenon précité. Cette mortaise est tout d'abord délimitée latéralement par deux voiles 96 et 97, prolongeant les ailes du module tout en étant de moindre épaisseur. Cette mortaise est en outre délimitée, en partie inférieure, par un rebord 98, prolongeant l'âme du module tout en étant de moindre épaisseur.
Les caractéristiques dimensionnelles principales du tenon 90 et de la mortaise 95 sont les suivantes :
- la longueur du tenon, qui correspond à la profondeur de la mortaise est comprise entre 1 et 30 mm
- l'épaisseur de l'âme 91 du tenon est comprise entre 1 et 4 mm
- l'épaisseur de chaque aile 92, 93 du tenon est comprise entre 1 et 4 mm
- l'épaisseur de chaque voile 96, 97 de la mortaise est comprise entre 1 et 4 mm - l'épaisseur du rebord 98 de la mortaise est comprise entre 1 et 4 mm. Le mode de réalisation des figures 6 à 9 présente des avantages spécifiques. La conception modulaire permet de réaliser l'électrode à la dimension voulue, de sorte que sa fabrication est facilitée. Par ailleurs le raboutage des modules par tenon et mortaise, tel que décrit ci-dessus, permet d'éviter la formation d'arcs électriques qui passerait par un éventuel joint entre deux modules. Le tenon et la mortaise s'étendent sur l'âme et le fond du U, ce qui assure une meilleure résistance mécanique. En effet, étant donné la faible épaisseur du corps céramique, un tenon et une mortaise présents uniquement sur l'âme pourraient être insuffisants en termes de résistance. De plus, pour assurer la conduction électrique entre les différents modules, une barre métallique de la même longueur que l'électrode est avantageusement fixée à chaque module. Cette barre peut être soudée, brasée ou collée, du moment que la conductivité entre la piste métallique et la barre est établie. De manière avantageuse, cette barre est remplacée par un tube, tel que celui 5 des figures précédentes, lequel peut être connecté à un système de régulation de la température. Ce tube assure donc plusieurs fonctions, à savoir le maintien mécanique, la conduction thermique, la conduction électrique ainsi que le refroidissement. A titre d'exemple, on peut avantageusement prévoir un système fonctionnant en boucle fermée. Dans cet esprit on utilise typiquement un refroidisseur dont le fluide traverse le tube pour récupérer la chaleur produite, puis retourne dans ce refroidisseur pour redescendre en température.
De façon surprenante, l'interruption de la piste métallique ne modifie pas la qualité du traitement à cet endroit. Dans ces conditions, la conception modulaire de l'électrode 6 n'est pas pénalisante du point de vue de ses performances. Sans vouloir être lié par la théorie, on peut considérer que le plasma s'étend en service jusqu'à quelques millimètres au-delà de la fin de la piste. Par conséquent, du point de vue du traitement, la jonction est invisible du moment que le plasma garde ses propriétés.
La figure 10 est une vue en perspective, illustrant le module central d'une autre électrode modulaire conforme à l'invention. Sur cette figure 10 les éléments mécaniques de ce module, qui sont analogues à ceux des figures 6 à 9, y sont affectés des mêmes numéros de référence augmentés de 100. Ce module central 106B diffère de celui 6B, essentiellement en ce que son corps 107B n'est pas en forme de U. Ce corps est constitué par une plage 170B recourbée, analogue à l'âme 70B décrite ci-dessus. Ce module est en outre pourvu d'un tronçon de piste métallisée 108B, fixée sur la face intérieure de la plage 170B. Ce module central 106B est fixé par emboîtement sur les deux modules, non représentés, qui lui sont adjacents. A cet effet il est équipé d'un tenon 190, faisant saillie longitudinalement en direction d'un premier module adjacent. On notera que le tenon 190 est moins épais que la plage 170B. Par ailleurs, le module d'extrémité est creusé d'une mortaise 195, destinée à coopérer avec le tenon d'un second module adjacent. Cette mortaise est délimitée, en partie supérieure, par un rebord 198 prolongeant la plage 170B tout en étant de moindre épaisseur. Les différents modules centraux sont typiquement identiques à celui 106B, tel que décrit ci-dessus. Par ailleurs, les deux modules d'extrémité sont globalement analogues à celui 106B. En revanche leur extrémité libre, qui ne coopère pas avec un module central, est dépourvue de tenon ou mortaise, tout comme les modules 6A et 6C. Enfin un tube 105, analogue à celui 5 des figures 2 à 5, s'étend sur les plages des différents modules. Comme expliqué ci-dessus en référence à l'électrode des figures 6 à 9, ce tube assure une fonction de maintien avantageusement combinée à une fonction de refroidissement.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Electrode (1 ; 6) pour une installation de traitement de surface d'un substrat (SUB) en mouvement, cette installation comprenant en outre
- un support (102) pour le substrat,
- une contre électrode, notamment confondue avec le support ;
- des premiers moyens (120, 121 , 122) d'injection pour l'injection d'un premier gaz, ou gaz de traitement, vers ledit support, ce premier gaz comprenant au moins un gaz plasmagène ;
ladite électrode étant adaptée pour coopérer avec ladite contre électrode pour créer une décharge électrique,
cette électrode comprenant un corps (2 ; 7) réalisé en un matériau électriquement isolant, notamment un matériau céramique, ainsi qu'un organe actif électriquement conducteur (3 ; 8), fixé sur le corps,
caractérisée en ce que, en vue transversale (Y1-Y1 ), le corps comprend une âme (20 ; 70) et au moins une aile (21 , 22 ; 71 , 72) s'étendant à partir de ladite âme, et en ce que l'organe actif est réalisé sous forme d'une piste métallisée (3 ; 8), qui recouvre au moins une partie de la face intérieure (20") de l'âme du corps.
2. Electrode selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le corps présente une forme de U, en vue transversale (Y1 -Y1 ), et comprend une âme (20) et deux ailes (21 , 22) s'étendant à partir de ladite âme.
3. Electrode selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le corps présente une forme de L, en vue transversale, et comprend une âme et une unique aile s'étendant à partir de ladite âme.
4. Electrode selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est composée de plusieurs modules, à savoir deux modules dits d'extrémité (6A, 6C), ainsi qu'éventuellement au moins un module dit central (6B), deux modules adjacents comprenant des moyens (90, 95) de fixation mutuelle, en particulier de type amovible.
5. Electrode selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la face (20') du corps (2), tournée en service vers le substrat, est recourbée selon une vue transversale (Y1 -Y1 ), la concavité de ladite face recourbée étant tournée vers le substrat.
6. Electrode selon la revendication 5, caractérisée en ce que le substrat est cylindrique et possède un rayon (R102), la face (20') recourbée du corps (2) possédant un rayon de courbure égal à la somme (R102 + d 1 ) du rayon du substrat et d'une distance prédéterminée (d 1 ), cette distance prédéterminée séparant en service le substrat et ladite face.
7. Electrode selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la piste métallisée (8) s'étend sensiblement jusqu'à la face intérieure de l'aile unique ou des ailes (21 , 22) du corps, mais ne recouvre pas cette aile unique ou ces ailes.
8. Electrode selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que les moyens de fixation entre deux modules adjacents sont des moyens de fixation par emboîtement (90,
95).
9. Electrode selon les revendications 7 et 8, caractérisée en ce que les moyens de fixation par emboîtement comprennent un tenon (90) recouvert d'un tronçon de ladite piste métallisée, appartenant à un premier module, et une mortaise (95) ménagée dans un module adjacent, apte à coopérer avec ledit tenon.
10. Electrode selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit tenon (90) est en forme de U et ladite mortaise (95) est délimitée par un rebord (98), destiné à former un appui pour l'âme (91 ) dudit tenon, ainsi que par des voiles (96, 97), destinés à coopérer avec les ailes (92, 93) dudit tenon.
1 1 . Unité de traitement (101 A ; 201 A) pour une installation de traitement de surface d'un substrat (SUB) en mouvement, cette unité comprenant
- des premiers moyens (120, 121 , 122 ; 221 ) d'injection pour l'injection d'un premier gaz, ou gaz de traitement, vers ledit support, ce premier gaz comprenant au moins un gaz plasmagène ;
- éventuellement des seconds moyens d'injection (130, 131 , 132 ; 231 ) pour l'injection d'au moins un second gaz vers ledit support,
- au moins une électrode (1 , 1 ') conforme à l'une des revendications précédentes.
12. Unité de traitement selon la revendication 1 1 , caractérisée en ce que ladite unité et l'électrode comprennent des moyens de solidarisation mutuelle (23, 24, 154, 155 ; 246, 246'), propres à coopérer, de manière à permettre la solidarisation de l'électrode moyennant un coulissement de l'électrode selon sa direction longitudinale (X1 -X1 ), par rapport à l'unité de traitement.
13. Installation de traitement de surface d'un substrat (SUB) en mouvement, comprenant
- un support (102) pour le substrat,
- une contre électrode, notamment confondue avec le support ;
- un ensemble de traitement comprenant au moins une unité de traitement (101A-
101 D ; 201 A) selon la revendication 1 1 ou 12 ;
- au moins une source de gaz de traitement apte à alimenter les premiers moyens d'injection de chaque unité de traitement, et éventuellement au moins une source de gaz auxiliaire, apte à alimenter les éventuels seconds moyens d'injection de chaque unité de traitement.
14. Installation de traitement selon la revendication 13, caractérisée en ce que la distance (d1 ) entre le support (102) et à la fois la paroi recourbée (1 16) de l'unité (101 A) et la face recourbée (20') de l'électrode (1 ) est sensiblement constante selon la direction de défilement du substrat.
15. Utilisation d'une électrode (1 ; 6) conforme à l'une des revendications 1 à 10, dans une installation de traitement de surface d'un substrat (SUB) en mouvement, cette installation comprenant en outre
- un support (102) pour le substrat,
- une contre électrode, notamment confondue avec le support ;
- des premiers moyens (120, 121 , 122) d'injection pour l'injection d'un premier gaz, ou gaz de traitement, vers ledit support, ce premier gaz comprenant au moins un gaz plasmagène ;
ladite électrode (1 ; 6) étant adaptée pour coopérer avec ladite contre électrode (102) pour créer une décharge électrique, ledit substrat (SUB) défilant en service entre ladite électrode et ladite contre-électrode.
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