ELECTRODE DE TRAITEMENT DE SURFACE

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention se rapporte à une électrode de traitement de surface d'objets. Cette électrode est particulièrement adaptée pour la mise en œuvre d'un procédé de dépôt de métal par oxydoréduction sur des objets, réalisant par exemple un dépôt d'or sur des microsphères pleines ou creuses, appelées respectivement microbilles et microballons, en polymère ou en verre, utilisées notamment dans le cadre d'études de physique sur les lasers de puissance. Elle peut servir également à métalliser des billes métalliques ou non, utilisées dans différents domaines tels que la fabrication de capteurs thermiques ou de pression, de capteurs biomédicaux diélectriques ou encore de capteurs optiques. Elle peut aussi servir à métalliser divers objets, notamment ceux de très petites tailles, dont les dimensions et/ou la fragilité ne permettent pas d'envisager une connexion électrique directe lors d'un dépôt par électrolyse ou par effet de pile, ou de procéder à un dépôt en vrac au tonneau, par exemple pour des microcomposants électroniques ou en horlogerie. Enfin, l'électrode peut également être utilisée pour la réalisation d'un polissage électrochimique, chimique, ou d'autres traitements de surface tels qu'un dégraissage, une anodisation, une phosphatisation ou encore une nitruration.

éTAT DE LA TECHNIQUE ANTéRIEURE

Certaines expériences de physique sur les lasers de puissance nécessitent l' emploi de microballons ou microbilles, utilisés comme cibles. Ces microballons, fabriqués par exemple à base de polymère ou de verre, sont des sphères ou quasi sphères comportant chacun une cavité centrale limitée par une paroi, tandis que les microbilles sont des sphères ou quasi sphères pleines. Généralement, ces microballons ou microbilles ont un diamètre d'environ 100 micromètres et la paroi de chaque microballon est d'environ quelques micromètres. Pour les besoins de ces expériences, les microballons doivent être recouverts d'une couche métallique, tel que par exemple de l'or, d'environ 10 micromètres d'épaisseur. Pour obtenir les meilleurs résultats possibles pendant ces expériences, le dépôt de métal sur le microballon doit avoir une épaisseur la plus homogène possible, avoir une densité la plus proche possible de la densité théorique du métal déposé, ne présenter aucun défaut de santé matière et avoir une rugosité de surface ne dépassant pas une centaine de nanomètres . Ces paramètres sont difficiles à maîtriser car ils peuvent varier d'un microballon à l'autre. De plus, il est intéressant de pouvoir suivre pendant le dépôt chacun des microballons de manière individuelle afin de pouvoir caractériser avec le plus de précisions possibles le dépôt obtenu sur les microballons. Il en est de même pour les microbilles .

Différentes techniques de dépôt existent et peuvent être utilisées pour la métallisation d'un objet.

Des procédés de dépôt physique sous vide (PVD pour Physical Vapor Déposition) existent et permettent de déposer une couche métallique sur un objet. Ce type de procédé permet d'obtenir des dépôts de faible épaisseur de bonne qualité. Mais lorsque l'épaisseur de dépôt atteint environ quelques micromètres, les propriétés physiques des couches épaisses obtenues sont souvent moins bonnes (forte rugosité, contraintes, dépôt poreux) . Les procédés par PVD ont également tendance à échauffer le substrat utilisé, induisant parfois une déformation du substrat, surtout si celui-ci est à base de polymère. De plus, les vitesses de dépôt par PVD sont beaucoup plus faibles que celles obtenues avec les autres techniques exposées ci-dessous.

Les techniques de dépôt par oxydoréduction se décomposent en deux catégories différentes :

- le dépôt chimique par immersion, qui consiste à fournir les électrons nécessaires à la réduction du métal à déposer par un échange entre deux couples oxydo-réducteurs . Le réducteur qui s'oxyde pour générer les électrons peut être soit le métal à recouvrir, on parle dans ce cas de dépôt chimique par déplacement, soit une forme réduite ionique soluble apte à s'oxyder, on parle alors de dépôt chimique par réduction. Ces électrons peuvent également être fournis par contact électrique entre l'objet à métalliser et un autre métal moins noble possédant une plus forte

propension à s'oxyder, l'objet et l'autre métal étant plongés dans une même solution de métal à déposer : on parle alors de dépôt chimique par contact ou par effet de pile. Dans un dépôt chimique par immersion, le dépôt débute dès que les pièces sont immergées dans la solution de dépôt, la réaction d' oxydoréduction s' effectuant alors naturellement, sans apport extérieur de courant ;

- le dépôt électrolytique qui consiste à fournir les électrons nécessaires à la réduction du métal à déposer en réalisant une réaction électrochimique entre une électrode et le métal à déposer contenu dans la solution de dépôt. Pour cela, l'objet à métalliser est polarisé négativement en le reliant à un pôle négatif d'une source de courant. Un pôle positif de la source de courant est relié à une anode qui est également plongée dans la solution de dépôt qui sert de lieu d' échange pour la réaction combinée d'oxydation. La source de courant peut délivrer du courant continu, mais également du courant alternatif : on parle alors de dépôt en courant puisé. Dans ce cas, la forme du signal électrique est imposée et contrôlée. On a alors, successivement et selon le signe du courant, une réaction de réduction ou d'oxydation qui a lieu à la surface de l'objet à métalliser, ce qui peut dans certains cas améliorer le dépôt .

Les procédés de dépôt chimique par déplacement ou par réduction permettent d' obtenir une épaisseur de dépôt ayant une excellente homogénéité. Mais ils ne permettent pas, pour certains métaux,

notamment pour l'or, d'obtenir des épaisseurs de dépôt supérieures au micromètre.

De plus, parmi les procédés de dépôt physique sous vide ou chimique par immersion existants, la plupart nécessitent l'utilisation de support de maintien de l'objet à métalliser, ce qui a pour conséquence de créer un trou dans l'épaisseur du dépôt après séparation du support et de l'objet. La présence de ce trou est un défaut de santé matière qui n' est pas acceptable vis-à-vis de la qualité de dépôt recherchée.

Le principe du dépôt chimique par effet de pile est connu depuis longtemps. Cette technique de dépôt permet d'obtenir une épaisseur du dépôt très homogène. Elle est utilisée pour de très faibles épaisseurs de dépôt, comme par exemple pour du placage en orfèvrerie, car elle entraîne une attaque de l'une des électrodes, celle dont le métal s'oxyde. Cela génère une dissolution de ce métal dans la solution de dépôt et donc un risque de pollution pour la couche déposée. De plus, l'électrode ayant le métal qui s'oxyde durant le dépôt a tendance au cours du dépôt à se recouvrir elle-même du métal à déposer, ce qui fait

- chuter la vitesse de dépôt sur l'objet et rend le procédé difficile à maîtriser. Les procédés de dépôt électrolytiques permettent d'obtenir des dépôts sans limite d'épaisseur. Mais, pour la métallisation d'un objet de très petite taille, et avec les dispositifs existants, il est difficile de maîtriser de façon reproductible l'homogénéité de l'épaisseur du dépôt à cause de la répartition des lignes de courant. De plus, ces

procédés de dépôt électrolytique nécessitent l'utilisation d'une amenée de courant, permettant à l'objet à métalliser d'être traversé par le courant d' électrolyse, ou d'un support de maintien, fixé à la surface de l'objet à métalliser. Ceci a pour conséquence de créer un trou dans l'épaisseur de dépôt après la séparation de l'amenée de courant et de l'objet, ce qui n'est pas envisageable compte tenu de l'exigence d'aucun défaut de santé matière sur la surface du dépôt.

Les cellules d' électrolyses existantes décrites dans la littérature, pouvant éventuellement métalliser des objets de très petites tailles tels que des microballons, et n'ayant pas de support de maintien ou d'amenée de courant fixé sur l'objet à métalliser, sont conçues pour métalliser plusieurs objets en même temps. L'inconvénient est qu'il existe des risques de chocs et de formations de défauts de surface engendrés par les contacts entre ces objets. Le brevet américain US 4 316 786 décrit un dispositif destiné à métalliser des microballons en verre. Ce dispositif comporte une cellule d' électrolyse comprenant une anode et une cathode, reliées à un générateur de courant. La cellule renferme une solution aqueuse de dépôt ainsi que les microballons à métalliser. En imposant un courant continu entre les électrodes, un dépôt se crée alors sur la cathode ainsi que sur les ^' microballons qui se trouvent en contact direct avec elle. Afin d'obtenir un dépôt à peu près homogène, les microballons sont mis en mouvement par la cathode qui est mise en vibration.

Toutefois, cette cellule d' électrolyse présente plusieurs inconvénients majeurs. Tout d'abord, elle nécessite d'imposer un courant proportionnel à la surface de dépôt. Or, les microballons étant extrêmement petits par rapport à la cathode, il est nécessaire d'introduire plusieurs microballons dans la cellule pour réduire le rapport de surface entre la cathode et les microballons, et ainsi espérer obtenir une meilleure répartition des lignes de courant. Donc, dans ces conditions, les contacts entre les microballons sont inévitables. Des microballons peuvent ainsi rester collés entre eux et le dépôt peut être endommagé par les chocs successifs. De plus, des gradients de densité de courant restent inévitables d'un microballon à l'autre, rendant ainsi difficile la maîtrise et la reproductibilité de l'homogénéité de l'épaisseur du dépôt et de la rugosité du dépôt. Enfin, du fait que plusieurs microballons se trouvent simultanément dans la solution aqueuse, il est impossible de les suivre de manière unitaire et donc de pouvoir caractériser le dépôt de manière précise. La caractérisation du dépôt dépend alors essentiellement de la disparité géométrique des microballons.

EXPOSé DE L'INVENTION La présente invention a pour but de proposer une électrode pour la mise en œuvre par exemple d'un procédé de dépôt de métal par oxydoréduction, permettant de réaliser, en fonction du métal à déposer et de la technique de dépôt utilisée, n'importe quelle épaisseur de dépôt avec, en terme d'homogénéité, de rugosité, de défaut de santé matière,

s' approchant au plus près de la densité théorique du métal déposé, une qualité supérieure à celle obtenue avec les procédés et dispositifs de la technique antérieure. La présente invention a également pour but de proposer une électrode permettant la mise en œuvre de divers procédés de traitement de surfaces d'objets, tels un polissage électrochimique ou chimique, permettant d'enlever de la matière à l'objet avec, en termes d'homogénéité, de rugosité, de défaut de santé matière, une qualité supérieure à celle obtenue avec les procédés et dispositifs de la technique antérieure.

Pour atteindre ces buts, la présente invention propose une électrode de traitement de surface d'au moins un objet, comportant au moins une cavité enfermant l'objet à traiter durant le traitement et ayant une géométrie assurant à l'objet un libre mouvement, cette cavité étant délimitée par une paroi comportant au moins une ouverture faisant communiquer l'intérieur de la cavité avec une solution de traitement dans laquelle l'électrode est plongée pendant le traitement de surface.

Ladite cavité peut être sensiblement cylindrique et avoir un diamètre supérieur d'environ 50 à 100 micromètres par rapport à une dimension maximale de l'objet.

Ainsi, au lieu d'utiliser un dispositif nécessitant l'utilisation d'un support de maintien ou d'une amenée de courant, on utilise une électrode qui, en assurant un libre mouvement à l'objet, évite de laisser un défaut soit dans la métallisation réalisée, soit dans la matière enlevée, dû à la présence du

support de maintien ou de l'amenée de courant durant le traitement .

Cette électrode permet également d'éviter les problèmes rencontrés avec les dispositifs métallisant plusieurs objets simultanément, ces problèmes étant décrits plus haut dans l'état de la technique antérieure.

Enfin, pour un dépôt chimique par effet de pile, cette électrode de réduction permet d'obtenir n'importe quelle épaisseur de dépôt, contrairement aux dispositifs existants mettant en œuvre un procédé de dépôt chimique par effet de pile.

Il est possible de prévoir que la paroi de la cavité soit dotée d'un orifice pour l'introduction de l'objet, cet orifice étant destiné à être fermé par un bouchon.

L'ouverture de la paroi de la cavité peut avoir des dimensions garantissant la ^' circulation de la solution de dépôt dans la cavité tout en empêchant l'objet de sortir de la cavité.

L'ouverture peut être une fente ayant une largeur qui est inférieure au rayon d'un objet de forme sphérique ou quasi sphérique.

Il est possible que l'électrode comporte une pluralité de cavités de manière à accueillir simultanément une pluralité d'objets, les cavités pouvant être sensiblement superposées les unes par rapport aux autres en colonne ou disposées sensiblement les unes à côté des autres en couronne. L'électrode peut être formée d'un corps relié à une tête amovible qui comporte la cavité, il

est alors aisé de changer de tête lorsque cette dernière est par exemple recouverte d' une couche trop importante du métal à déposer.

On peut prévoir de recouvrir le corps d'un revêtement isolant tel une gaine diélectrique, pour le protéger par exemple du métal qui se dépose.

La tête peut être formée de deux parties assemblées l'une avec l'autre, une première partie reliée au corps formant une chambre dotée d'un orifice d'amenée de gaz et une seconde partie comportant la cavité, ces deux parties communiquant l'une avec 1' autre.

En variante, on peut envisager que ce soit directement la paroi de la cavité qui soit dotée de l'orifice d'amenée de gaz et la chambre n'est plus nécessaire .

L' électrode peut être une électrode de réduction pour la mise en œuvre d'un procédé de dépôt de métal par oxydoréduction sur l'objet métallisé au moins en surface, la solution de traitement étant alors une solution de dépôt.

L'électrode peut être réalisée au moins en partie en laiton si le métal à déposer est de l'or.

Lorsque le dépôt est un dépôt chimique par déplacement ou par réduction, l'électrode peut être au moins en partie réalisée à base d'un matériau non métallique tel que du polychlorure de vinyle (PVC) ou du polymère de tétrafluoroéthylène afin d' éviter toute corrosion par effet de pile local entre l'objet à métalliser et l'électrode.

Lorsque le dépôt est un procédé électrolytique ou par effet de pile, il est avantageux que la cavité ait une géométrie assurant à l'objet un contact électrique avec la paroi aussi fréquent que possible pendant le libre mouvement de l'objet dans la cavité.

L'électrode peut être une électrode d'oxydation pour la mise en œuvre d'un procédé de polissage électrochimique par oxydoréduction de l'objet métallisé au moins en surface, ladite électrode pouvant être au moins en partie réalisée à base d'un matériau électriquement conducteur et n'interférant pas dans le processus d' oxydoréduction mis en jeu, la cavité pouvant avoir une géométrie assurant à l'objet un contact électrique avec la paroi aussi fréquent que possible pendant son libre mouvement dans la cavité.

L'électrode peut être au moins en partie - réalisée à base d'un matériau inerte à la solution de traitement. La présente invention concerne également un procédé de traitement de surface d'au moins un objet comprenant les étapes consistant à :

- plonger, dans une solution de traitement au moins une électrode de traitement surface de l'objet, objet de la présente invention ;

- agiter la solution de traitement afin de mettre en mouvement et de maintenir en suspension l'objet dans la solution de traitement afin que ladite solution de traitement agisse sur l'objet. Le traitement de surface peut être un dépôt de métal par réaction d' oxydoréduction sur l'objet au

moins métallisé en surface, la solution de traitement pouvant être une solution de dépôt contenant des ions du métal à déposer, l'électrode de traitement de surface pouvant être une électrode de réduction telle que décrite précédemment.

Lorsque le dépôt est un dépôt chimique par déplacement ou par réduction, l'électrode de réduction peut être au moins en partie réalisée à base d'un matériau non métallique tel que du polychlorure de vinyle ou du polymère de tétrafluoroéthylène afin d'éviter toute corrosion par effet de pile local entre l'objet à métalliser et l'électrode qui entraînerait alors une détérioration de l'intérieur de l'électrode et donc, un risque de détérioration de l'objet à métalliser.

Lorsque le dépôt est un dépôt chimique par effet de pile, le procédé peut comprendre en outre une étape consistant à plonger dans la solution de dépôt, en plus, au moins une électrode d'oxydation réalisée à base d'un métal ayant un pouvoir réducteur supérieur à celui du métal à déposer, cette électrode d'oxydation étant reliée électriquement à l'électrode de réduction de manière directe ou via un coulomètre.

Lorsque le dépôt est un dépôt par électrolyse, le procédé peut comprendre en outre une étape consistant à plonger dans la solution de dépôt, en plus, au moins une électrode d'oxydation réalisée à base d'un métal ne polluant pas la solution de dépôt lors de son oxydation, cette électrode d'oxydation étant reliée électriquement à l'électrode de réduction par l'intermédiaire d'une source de courant.

Lorsque le dépôt est un dépôt chimique par effet de pile, pour éviter que l'électrode d'oxydation ne s'use trop vite, le métal de l'électrode d'oxydation peut être immergé dans une solution conductrice placée dans un contenant fermé par au moins une jonction ionique permettant un contact électrique entre la solution conductrice et la solution de dépôt sans les mélanger.

La jonction ionique peut être un fritte de verre ou une jonction ionique gélatineuse.

Lorsque le procédé de dépôt est un procédé par effet de pile, le métal de l'électrode d'oxydation peut être de l'aluminium.

Il est préférable que la métallisation en surface de l'objet soit compatible du point de vue de l' électronégativité et de l'adhérence pour recevoir le métal se trouvant dans la solution de dépôt.

La métallisation en surface de l'objet peut être choisie parmi l'or, le cuivre, le nickel. Le métal à déposer peut être choisi parmi l'or, le cuivre, le nickel, ou tout autre métal déposable en solution aqueuse.

L'épaisseur du dépôt peut être comprise entre environ quelques nanomètres et quelques dizaines de micromètres.

Le traitement de surface peut être un polissage électrochimique par oxydoréduction de l'objet métallisé au moins en surface, l'électrode de traitement de surface pouvant être une électrode d'oxydation pour la mise en œuvre d'un procédé de polissage électrochimique par oxydoréduction, ledit

procédé pouvant comprendre en outre une étape consistant à plonger dans la solution de traitement, en plus, au moins une électrode de réduction métallique, cette électrode de réduction pouvant être reliée électriquement à l'électrode d'oxydation par l'intermédiaire d'une source de courant.

Un gaz peut être injecté dans la cavité pendant le dépôt, obligeant l'objet à se déplacer dans la cavité. L'injection peut se faire de préférence par intermittence .

Le gaz peut être de préférence un gaz neutre de manière à ne pas modifier le pH de la solution de dépôt. II est possible de chauffer la solution de dépôt pendant le dépôt .

L'objet à métalliser peut être en polymère, en verre ou tout autre matériau solide, comme par exemple la céramique ou le métal. . L'objet à métalliser peut être un microballon ou d'une microbille. La paroi du microballon peut avoir une épaisseur de quelques micromètres .

Le diamètre de l'objet peut être compris entre environ 100 micromètres et 2 millimètres.

La solution de traitement peut être une solution aqueuse à base d'aurocyanure de potassium.

La présente invention concerne également un dispositif pour la mise en œuvre d'un procédé de traitement de surface d'un objet, comportant :

- un récipient destiné à contenir une solution de traitement ;

- des moyens d' agitation de la solution de traitement ; - au moins une électrode de traitement, objet de la présente invention, telle que décrite précédemment, à placer dans le récipient.

Le procédé de traitement peut être un procédé de dépôt de métal par réaction d' oxydoréduction, la solution de traitement pouvant être une solution de dépôt, l'électrode de traitement de surface pouvant être une électrode de réduction pour la mise en œuvre d'un procédé de dépôt de métal par oxydoréduction . Le dispositif peut comporter de plus au moins une électrode d' oxydation à placer dans le récipient et à relier électriquement à l'électrode de réduction soit directement, soit par l'intermédiaire d'un coulomètre, lorsque le procédé est un procédé de dépôt chimique par effet de pile.

Le dispositif peut comporter de plus au moins une électrode d' oxydation à placer dans le récipient et à relier électriquement à l'électrode de réduction par l'intermédiaire d'une source de courant lorsque le procédé de dépôt est un procédé de dépôt électrolytique .

On peut envisager que le dispositif comporte des moyens de chauffage de la solution de traitement. On peut prévoir des moyens de contrôle de la température de la solution de traitement, tel un

thermomètre électronique à thermocouple à plonger dans la solution de traitement.

Il est préférable que le dispositif comporte des moyens d'injection de gaz dans l'orifice d'amenée de gaz de l'électrode de traitement.

Les moyens d'injection de gaz peuvent par exemple être au moins un capillaire reliant l'orifice à une pompe péristaltique ou à un circuit de gaz comportant une vanne de régulation de débit. On peut envisager que les moyens d'agitation soient magnétiques, à ultrasons ou encore un dispositif venant taper l'électrode de traitement.

BRèVE DESCRIPTION DES DESSINS

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :

- la figure IA est un exemple d'objet à métalliser ;

- la figure IB est un exemple d'objet, métallisé en surface, à métalliser ;

- la figure 2 est un exemple de dispositif de métallisation en surface ; - la figure 3A -est un schéma d'une électrode de traitement, objet de la présente invention, selon un premier mode de réalisation ;

- la figure 3B est un schéma d'une électrode de traitement, objet de la présente invention, selon un second mode de réalisation ;

- la figure 4 est un schéma d'une tête d'électrode de traitement, objet de la présente invention, dont les deux parties sont assemblées ;

- la figure 5 est un schéma d'une tête d'électrode de traitement, objet de la présente invention, dont les deux parties ne sont pas assemblées ;

- la figure 6 est un schéma de la première partie d'une tête d'une électrode de traitement, objet de la présente invention ;

- la figure 7 est un schéma de la seconde partie d'une tête d'une électrode de traitement, objet de la présente invention ;

- la figure 8 est une vue de face de la seconde partie d'une tête d'une électrode de traitement, objet de la présente invention ;

- la figure 9 est un schéma d'une électrode de traitement, objet de la présente invention, selon un troisième mode de réalisation ; - la figure 10 est un schéma d'une électrode de traitement, objet de la présente invention, selon un quatrième mode de réalisation ;

- la figure 11 est un schéma d'un dispositif, objet de la présente invention, pour la mise en œuvre par exemple ^" d'un procédé de dépôt chimique par déplacement ou par réduction, également objet de la présente invention ;

- la figure 12 est un schéma d'un dispositif, objet de la présente invention, pour la mise en œuvre par exemple d'un procédé de dépôt

électrolytique, également objet de la présente invention ;

- la figure 13 est un schéma d'un dispositif, objet de la présente invention, pour la mise en œuvre par exemple d' un procédé de dépôt chimique par effet de pile, également objet de la présente invention ;

- la figure 14 est un schéma d'une électrode d'oxydation utilisée lors d'un procédé de dépôt chimique par effet de pile, objet de la présente invention ;

- la figure 15 est un graphique représentant l' intensité électrique circulant dans l'électrode d'oxydation, avec isolation ou non du métal de l'électrode avec la solution de dépôt, lors d'un dépôt chimique par effet de pile, selon un procédé objet de la présente invention ;

- la figure 16 est un graphique représentant la vitesse de dépôt lors de dépôts chimiques par effet de pile, selon un procédé objet de la présente invention, avec et sans coulomètre reliant les deux électrodes ;

- la figure 17 est un graphique représentant la vitesse de dépôt de plusieurs dépôts chimiques par effet de pile, selon un procédé objet de la présente invention ;

- la figure 18 est un graphique représentant plusieurs mesures de l'épaisseur de dépôt réalisées par effet de pile, selon un procédé objet de la présente invention.

Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.

EXPOSé DéTAILLé DE MODES DE RéALISATION PARTICULIERS

On se réfère tout d'abord à la figure IA, qui représente un exemple d'objet 1 à métalliser. Dans cet exemple, l'objet 1 à métalliser est un microballon 1. Le microballon 1 est une sphère ou quasi sphère comportant une cavité centrale 2 limitée par une paroi 3. Son diamètre est généralement compris entre environ 100 micromètres et 2 millimètres. L'épaisseur de la paroi 3 du microballon 1 est généralement de quelques micromètres. L'objet 1 à métalliser pourrait également être une microbille, c'est-à-dire une sphère ou quasi sphère pleine. Mais l'objet 1 à métalliser pourrait être une pièce quelconque, non sphérique, de géométrie plus complexe et d'une taille plus importante.

Dans cet exemple, le microballon 1 est en verre ou en polymère, mais il pourrait être réalisé en un autre matériau, par exemple un métal. Ce type d'objet 1 est extrêmement fragile et donc nécessite de prendre beaucoup de précautions durant les manipulations de celui-ci.

Si l'objet 1 à métalliser n'est pas métallique, avant de débuter un procédé de dépôt de

métal, objet de la présente invention, l'objet 1 doit au moins être métallisé en surface 4, tel que représenté sur .la figure IB. Le métal utilisé pour cette rαétallisation de surface 4 est compatible du point de vue de l' électronégativité et de l'adhérence pour recevoir le dépôt du métal selon le procédé de dépôt, objet de la présente invention, décrit par la suite. Ce métal de surface 4 peut par exemple être de l'or, du cuivre ou du nickel. Dans l'exemple de réalisation décrit, cette métallisation de surface 4 est réalisée par un dispositif 6 de métallisation en surface, représenté sur la figure 2. Ce dispositif 6 comporte une coupelle 7. Cette coupelle 7 est destinée à recevoir un ou plusieurs objets 1 à métalliser en surface simultanément. Dans cet exemple, seul l'objet 1 est métallisé en surface. La coupelle 7 est placée dans une chambre de dépôt physique en phase gazeuse 8 (connu sous la dénomination anglo-saxonne PVD pour Physical Vapor Déposition) . Le dispositif 6 comporte un piston 9 asservi par un générateur de signaux 10 permettant de mettre en vibration la coupelle 7 durant la métallisation de surface 4 de l'objet 1. Le générateur de signaux 10 envoie des signaux de commande au piston 9 qui donne alors des coups dans la coupelle 7. Les vibrations de la coupelle 7 mettent alors en mouvement l'objet 1 tout au long de la métallisation. On obtient alors une couche de métallisation 4 très homogène sur l'ensemble de la surface de l'objet 1. L'épaisseur de métal obtenue est par exemple comprise entre environ 50 nanomètres et 100 nanomètres. 50 nanomètres est

environ l'épaisseur minimum nécessaire pour garantir une adhérence suffisante de la couche de métal qui sera déposée par la suite.

On va maintenant s'intéresser à la mise en œuvre d'un procédé de dépôt de métal par oxydoréduction, objet de la présente invention, sur au moins l'objet 1. Ce procédé permet de déposer, par-dessus la métallisation en surface 4 de l'objet 1 réalisée précédemment, une couche plus épaisse de métal à l'aide d'une solution de dépôt.

Quatre techniques permettent de réaliser ce dépôt :

- une technique de dépôt chimique par déplacement ; - une technique de dépôt chimique par réduction ;

- une technique de dépôt chimique par effet de pile ;

- une technique de dépôt électrolytique. Pour ces quatre techniques, le principe est de réaliser entre le métal se trouvant dans la solution de dépôt, par exemple de l'or, et un métal moins noble ayant un pouvoir réducteur supérieur à celui du métal à déposer, par exemple de l'aluminium, un couple galvanique. Le métal le moins noble est plongé dans la solution de dépôt contenant des ions du métal à déposer. Etant donné que l'aluminium a un pouvoir réducteur supérieur à celui de l'or, l'aluminium va se transformer sous forme ionique dans la solution de dépôt selon la réaction (1) :

(1) λl→Al ³⁺ +3e-

Les électrons ainsi libérés vont permettre à l'or se trouvant sous forme ionique dans la solution de se déposer sur la métallisation en surface 4 de l'objet 1 selon la réaction (2) : (2) Au ⁺ +e ^~ →Au

Le dépôt d'or continue ainsi, tant que les deux parties du couple galvanique sont physiquement et électriquement liées, c'est-à-dire tant qu'il reste de l'or dans la solution de dépôt et tant que l'aluminium se transforme sous forme ionique.

Pour réaliser ce dépôt de métal, une électrode de réduction 11, objet de la présente invention, va être utilisée. C'est cette électrode de réduction 11 qui permet d'obtenir la qualité et l'épaisseur de dépôt désirées. Un exemple de réalisation de cette électrode de réduction 11 est représenté sur la figure 3A. Elle comporte au moins une cavité 23, visible sur la figure 7. Cette cavité 23 est destinée à enfermer l'objet 1 durant le dépôt. Elle a une géométrie assurant à l'objet 1 un libre mouvement. Cette cavité 23 est délimitée par une paroi 24, visible sur la figure 7 également.

Lorsque le procédé de dépôt de métal est électrolytique ou par ^' effet de pile, la cavité 23 a une géométrie assurant à l'objet 1 un contact électrique avec la paroi 24 aussi fréquent que possible pendant son libre mouvement dans la cavité 23.

Sur l'exemple de la figure 7, la cavité 23 est de forme sensiblement cylindrique ce qui est une forme adaptée pour contenir un objet 1 sphérique ou quasi sphérique. Le diamètre intérieur de ce cylindre,

environ 50 micromètres à 100 micromètres supérieur à la dimension maximale de l'objet 1, donc par exemple compris entre environ 150 micromètres et 2,1 millimètres dans le cas d'un microballon 1, est important car s'il est trop petit, l'objet 1 reste immobile dans la cavité 23 durant le dépôt, et s'il est trop grand, le contact avec la paroi 24 sera aléatoire, peu fréquent et la vitesse de dépôt incontrôlable lors du dépôt électrolytique ou par effet de pile. L'électrode de réduction 11 peut prendre la forme d'au moins un corps 12 relié à une tête 13 amovible. Dans l'exemple de la figure 3A, le corps 12 est une tige métallique de forme sensiblement cylindrique. La nature du matériau réalisant au moins en partie l'électrode de réduction 11 dépend du dépôt envisagé. Pour un dépôt chimique par déplacement ou par réduction, l'électrode de réduction 11 est de préférence réalisée dans un matériau non métallique tel que du PVC (polychlorure de vinyle) ou du polymère de tétrafluoroéthylène, afin d'éviter la corrosion de l'électrode de réduction 11. Ainsi, durant le dépôt chimique par déplacement ou par réduction, le dépôt des ions de métal se trouvant dans la solution de dépôt sur l'objet 1 est assurée respectivement soit par un déplacement en raison de la nature de la couche métallique de l'objet 1, soit par réduction à partir d'un réducteur présent dans la solution de dépôt. Dans le cas d'un dépôt électrolytique ou chimique par effet de pile, c'est le métal composant une autre électrode 46 dite d'oxydation qui s'oxyde. Dans ce cas, si le métal à déposer est de

l'or, l'électrode 11 peut être au moins en partie en laiton.

La tête 13 se compose de préférence de deux parties 14, 15 assemblées l'une avec l'autre. La figure 4 est un schéma de la tête 13 dont les deux parties 14,

15 sont assemblées l'une avec l'autre. Cet assemblage peut par exemple être un vissage.

La figure 5 représente la tête 13 avec les deux parties 14, 15 non assemblées. La première partie 14 est formée d'un cylindre 16. Cette première partie 14 forme une chambre 17, visible sur la figure 6. Une première base 18 de ce cylindre 16 est ouverte et comporte un filetage 19 se prolongeant en partie à l'intérieur de la chambre 17. Cette chambre 17 est dotée d'un orifice 20 qui traverse ^' une paroi latérale du cylindre 16. Cet orifice 20 sert d'amenée de gaz utilisée durant le dépôt. Le rôle de ce gaz sera expliqué plus loin dans la description de l'invention. Une partie cylindrique filetée 22 est accolée à une seconde base 21 du cylindre 16, opposée à la première base 18. Cette partie cylindrique filetée 22 permet de visser la première partie 14 au corps 12 de .1' électrode de réduction 11. La deuxième partie 15 est représentée sur la figure 7. La cavité 23 se trouve dans cette deuxième partie 15. Durant le dépôt, la cavité 23 communique avec la solution de dépôt par l'intermédiaire d'au moins une ouverture 25. Dans cet exemple de réalisation, la tête 13 comporte deux ouvertures 25, comme représenté sur la figure 8 qui est une vue de face de la deuxième partie 15. Chaque ouverture 25 est une fente réalisée sur toute la

longueur de la cavité 23. Cette ouverture 25 permet de faire communiquer largement la solution de dépôt avec l'intérieur de la cavité 23 lorsque l'électrode 11 est plongée dans la solution de dépôt. Les dimensions de cette ouverture 25 doivent garantir le mouvement de la solution de dépôt dans la cavité 23 tout en empêchant l'objet 1 de sortir de la cavité 23. Dans l'exemple de réalisation décrit, les fentes ont une largeur inférieure au rayon d'un objet 1 de forme sphérique ou quasi sphérique. Dans un autre mode de réalisation, on peut avoir une ouverture 25 qui serait de forme sensiblement circulaire. La figure 3B représente une électrode de réduction 11 selon un mode de réalisation différent de celui représenté sur la figure 3A. Sur la figure 3B, l'électrode de réduction 11 comporte plusieurs ouvertures 25 réparties sur la longueur de la cavité 23.

La seconde partie 15 comporte, à l'opposé de' la- cavité 23, une partie filetée 26. Cette partie filetée 26 se visse dans la partie filetée 19 de la première partie 14. Lors du montage des deux parties 14 et 15, un joint 27 est inséré entre ces deux parties 14 et 15 afin d'assurer l'étanchéité de la tête 13. La tête amovible 13 peut être aisément changée lorsqu'elle est recouverte d'une couche trop épaisse du métal à déposer.

La paroi 24 de la cavité 23 est dotée à une de ses extrémités d'un orifice 28 pour l'introduction de l'objet 1 dans la cavité 23. Cet orifice 28 est destiné à être fermé par un bouchon 55 durant le dépôt, comme illustré sur la figure 7, afin que l'objet 1 ne

sorte pas de la cavité 23. A l'autre extrémité de la cavité 23, une ouverture 29 fait communiquer la chambre 17 de la première partie 14 avec l' intérieur de la cavité 23 lorsque les deux parties 14 et 15 de la tête 13 sont montées ensemble. Cette ouverture 29 est dimensionnée de manière à ce que l'objet 1 ne puisse pas passer à travers. La longueur du corps 12 de l'électrode 11 est adaptée pour que, lors du dépôt, l'objet 1 soit complètement immergé dans la solution de dépôt.

Dans un autre mode de réalisation, 1' électrode de réduction 11 peut comporter une pluralité de cavités 23. Chacune de ces cavités 23 peut recevoir un objet 1 à métalliser. Ainsi, il est possible de réaliser un dépôt de métal sur plusieurs objets 1 simultanément, chacun de ces objets 1 étant isolé des autres objets 1, évitant ainsi les risques de collision rencontrés avec les dispositifs de l'art antérieur. Ces cavités 23 peuvent être par exemple disposées sensiblement les unes à côtés des autres, formant ainsi une couronne. La figure 9 représente une électrode de réduction 11 comportant une pluralité de cavités 23 disposées sensiblement les unes à côté des autres. On peut également envisager que ces cavités 23 soient superposées les unes par rapport aux autres en colonne. La figure 10 représente la seconde partie 15 de la tête 13 comportant plusieurs cavités 23 superposées les unes par rapport aux autres en colonne. Chaque cavité 23 est séparée de ses cavités 23 adjacentes par une paroi 56. Les parois 24 de certaines cavités 23 peuvent être chacune dotées d'un orifice 20

d'amenée de gaz. Dans ces deux cas, les caractéristiques des cavités 23 et plus généralement de l'électrode de réduction 11 sont les mêmes que celles exposées précédemment. Chacun des procédés, objet de la présente invention, ainsi que son dispositif de mise en œuvre associé, également objet de la présente , invention, vont être décrits ci-dessous.

Le procédé de dépôt de métal par réaction d' oxydoréduction va tout d'abord être décrit dans sa variante de dépôt chimique par déplacement ou par réduction.

On se réfère à la figure 11 qui représente un exemple de dispositif 30, objet de la présente invention, utilisé durant un procédé de dépôt chimique par déplacement ou par réduction, également objet de la présente invention. Le dispositif 30 comporte un récipient 31 destiné à contenir une solution de dépôt 5. Dans cet exemple de réalisation, la solution de dépôt 5 est une solution aqueuse contenant du nickel sous forme ionique. Ce procédé par déplacement ou par réduction est particulièrement adapté pour le dépôt d'un métal moins noble que l'or, tel que par exemple le cuivre ou le nickel, pour des épaisseurs d'environ une dizaine de micromètres ou pour un dépôts d'or dont l'épaisseur désirée n'excède pas environ 1 à 2 micromètres.

Le dispositif 30 comporte au moins une électrode de réduction 11, telle que décrite précédemment. Pour ce procédé par déplacement ou par réduction, le corps 12 et/ou la tête 13 de l'électrode

de réduction 11 sont réalisés à base d'un matériau non métallique.

L'objet 1 est tout d'abord introduit dans la cavité 23 de l'électrode réduction 11 par l'orifice 28 prévu à cet effet. Cet orifice 28 est ensuite bouché par un bouchon 55 par exemple en polymère de tétrafluoroéthylène afin que l'objet 1 ne s'échappe pas durant le dépôt.

L'électrode de réduction 11 est plongée dans la solution de dépôt 5. La réaction d' oxydoréduction commence dès que l'objet 1 est en contact avec la solution de dépôt 5.

On agite la solution de dépôt 5 afin de mettre en mouvement et de maintenir en suspension l'objet 1 dans la solution de dépôt 5. Cette agitation est réalisée par des moyens d'agitation 32. Sur la figure 11, ces moyens d'agitation 32 sont par exemple un agitateur magnétique 33 servant de support au récipient 31 et un barreau magnétique 34 introduit dans le récipient 31. Dans un autre mode de réalisation, ces moyens d'agitation 32 peuvent par ^" exemple être un dispositif à ultrasons 35 ou encore un dispositif 36,37 venant « taper » l'électrode de réduction 11. Si l'objet 1 à métalliser était, par exemple, une microbille, l'agitation permettrait, en plus de faire mettre en mouvement la solution de dépôt 5, de maintenir cette microbille en suspension dans la cavité 23. Mais pour des objets plus légers, tels que par exemple un microballon comme dans notre exemple de réalisation, l'agitation va faire monter l'objet 1 le long de la cavité 23 vers la surface de la solution de

dépôt 5. Lorsque l'objet 1 est en haut de la cavité 23, ±1 faut pouvoir le faire redescendre afin qu' il ne reste pas immobile dans la cavité 23 et qu'il reste immergé. Afin de garantir ce mouvement à l'objet 1, on injecte un gaz à l'intérieur de la cavité 23 par intermittence. Le gaz injecté est de préférence un gaz neutre tel que l'azote afin de ne pas modifier le pH de la solution de dépôt 5. Ainsi, couplé à l'agitation de la solution 5, l'objet 1 est en mouvement dans la cavité 23 de l'électrode de réduction 11. Pour cela, le dispositif 30 comporte des moyens d'injection de gaz 38 reliés à l'orifice 20 d'amenée de gaz de la tête 13 de l'électrode de réduction 11. Sur la figure 11, ces moyens 38 sont un capillaire 39 relié à l'orifice 20 d'amenée de gaz et une pompe péristaltique 40 permettant d'envoyer dans la cavité 23 des bulles de gaz selon une certaine fréquence. Dans un autre mode de réalisation, ces moyens peuvent être un capillaire 39 relié à un circuit de gaz dont le débit est régulé par une vanne 41. L'orifice 20 d'amenée de gaz étant situé au dessus de la cavité 23 sur l'exemple de la figure 3A, les bulles de gaz vont descendre dans la cavité 23, faisant ainsi descendre l'objet 1, qui remonte ensuite avec l'agitation de la solution 5. La fréquence d'envoi des bulles de gaz, paramétrée sur la pompe 40, est choisie de préférence telle que l'objet 1 ne stagne jamais dans la partie supérieure de la cavité 23. Typiquement, une bulle de gaz est envoyée dans la cavité 23 toutes les secondes. L'agitation de la solution 5 permet également de maintenir la solution de

dépôt 5 homogène et donc, de maintenir également une régénération en espèces électroactives suffisante près de la surface de l'objet 1.

Si ce procédé met en oeuvre un dépôt par déplacement, le métal de l'objet 1 s'oxyde et libère des électrons. Les ions du métal à déposer se trouvant dans la solution de dépôt 5 se réduisent alors grâce à ces électrons sur l'objet 1. S'il s'agit d'un procédé mettant en œuvre un dépôt par réduction, la solution de dépôt contient, en plus du métal à déposer, un métal supplémentaire sous forme réduit ionique soluble. Ce métal supplémentaire s'oxyde et génère alors les électrons nécessaires à la réduction du métal à déposer sur l'objet 1. En fonction de la nature du métal à déposer, il peut être nécessaire de chauffer la solution 5 pendant le dépôt. S' agissant d'un dépôt de nickel dans notre exemple, il n'est pas nécessaire de chauffer la solution 5. Par contre, dans le cas d'un dépôt d' or, la solution 5 est de préférence chauffée à une température comprise entre environ 60 ⁰ C et 65 ⁰ C. Pour cela, le dispositif 30 comporte des moyens de chauffage 42. Sur la figure 11, ces moyens de chauffage 42 sont une plaque chauffante se trouvant sous le récipient 31, intégrés aux moyens d'agitation 32. Le dispositif 30 peut comporter également des moyens de contrôle de la température de la solution 5. Sur la figure 1, ces moyens de contrôle de la température de la solution sont un thermomètre électronique 43 à thermocouple 44, ledit thermocouple 44 étant plongé dans la solution de dépôt 5. D'autres moyens de

chauffage auraient pu être envisagés tels qu'une résistance à plonger dans la solution de dépôt 5.

Il est également possible de réaliser avec le dispositif de la figure 11 un polissage chimique de l'objet 1. Dans ce cas, l'électrode 11, objet de la présente invention, est ici une électrode de traitement. Cette électrode de traitement 11 est plongée dans la solution 5 qui est une solution « attaquant » la matière de l'objet 1 par réaction d' oxydoréduction. Ainsi, le polissage débute dès que le ou les objets 1 présents dans la ou les cavités de l'électrode 11 sont en contact dans la solution 5. L'électrode sera de préférence réalisée au moins en partie à base d'un matériau inerte à la solution 5. II est également possible de réaliser d'autres traitements de surface de l'objet 1, métallique ou non, autres que le polissage chimique, tels • qu'un dégraissage, une anodisation, une phosphatisation ou encore une. nitruration. La réalisation de ces procédés est identique à celle d'un polissage chimique. La nature de la solution 5 de traitement sera adaptée en fonction du traitement de l'objet 1 souhaité.

Le procédé de dépôt de métal électrolytique va maintenant être décrit.

On se réfère à la figure 12 qui représente un exemple de dispositif 50, objet de la présente invention, utilisé durant un procédé de dépôt de métal électrolytique, également objet de la présente invention. Le dispositif 50 comporte un récipient 31 destiné à contenir une solution de dépôt 5. Dans cet

exemple de réalisation, la solution de dépôt 5 est une solution aqueuse à base d' aurocyanure de potassium, donc contenant de l'or sous forme ionique. Sa composition chimique peut par exemple être : - 25 grammes d' aurocyanure de potassium par litre de solution,

- 150 grammes de citrate d'ammonium par litre de solution,

- 50 grammes d'acide citrique par litre de solution.

Le pH d'une telle solution est environ compris entre environ 4 et 5.

Ce procédé est adapté pour déposer tous type de métaux, quelle que soit l'épaisseur désirée. Le dispositif 50 comporte au moins une électrode de réduction 11 telle que décrite précédemment. Dans ce procédé, étant donné que ce n'est pas le métal de l'électrode de réduction 11 qui va s'oxyder, elle peut être réalisée différemment, telle que représentée sur la figure 3B. Sur cette figure 3B, le corps 12 de l'électrode de réduction 11 est réalisé en laiton et est recouvert d'un revêtement isolant tel qu'une gaine diélectrique 45 par exemple en matière plastique. La tête 13 est fabriquée en laiton et est recouverte d'une couche d'or avant de réaliser le dépôt .

Le dispositif 50 comporte de plus au moins une électrode 46, appelée « électrode d'oxydation », visible sur la figure 14. Cette électrode 46 est réalisée à base d'un métal 47 ne polluant pas la solution de dépôt 5, donc par exemple, pas en

aluminium. Pour cela, le métal 47 est soit insoluble, par exemple en platine, or, inox ou titane, soit soluble. Dans le cas d'un métal 47 soluble, il doit être identique au métal à déposer, permettant ainsi, par son oxydation de régénérer la solution de dépôt 5 en ions métalliques, ici de l'or. Cette électrode 46 peut être par exemple formée d'un simple fil 47 qui serait plongé dans la solution de dépôt 5 durant le dépôt . L'objet 1 est tout d'abord introduit dans la cavité 23 de l'électrode réduction 11 par l'orifice 28 prévu à cet effet. Cet orifice 28 est ensuite fermé par un bouchon 55 par exemple en polymère de tétrafluoroéthylène afin que l'objet 1 ne s'échappe pas durant le dépôt.

L'électrode d'oxydation 46 et l'électrode de réduction 11 sont ensuite plongées dans la solution de dépôt 5 contenue dans le récipient 31.

On agite la solution de dépôt 5 afin de mettre en mouvement et de maintenir en suspension l'objet 1 dans la solution de dépôt 5. Cette agitation est réalisée par des moyens d' agitation 32. Sur la figure 12, ces moyens d'agitation 32 sont un dispositif à ultrasons 35. L'avantage de cette solution est que les ultrasons agitent à la fois la solution de dépôt 5 mais également l'objet 1, ce qui améliore encore l'homogénéité du dépôt. De manière similaire au procédé de dépôt par déplacement ou par réduction, afin de garantir un mouvement à l'objet 1, on injecte un gaz à l'intérieur de la cavité 23. Le gaz injecté est de préférence un gaz neutre. Des moyens d'injection de gaz

38 comportent un capillaire 39 relié à un circuit de gaz dont le débit est régulé par une vanne 41.

L'électrode d'oxydation 46 et l'électrode de réduction 11 sont reliées électriquement l'une à l'autre via une source d'énergie telle qu'une source de courant 52. Cette source de courant 52 va faire circuler un courant, ici continu, dans le circuit ainsi formé et donc permettre au dépôt de s'effectuer sur l'objet 1 par électrolyse. La source de courant peut également délivrer du courant alternatif : on parle alors de dépôt en courant puisé. Dans ce cas, la forme du signal électrique est imposée et contrôlée. On a alors, successivement et selon le signe du courant, une réaction de réduction ou d'oxydation à la surface de l'objet à métalliser, ce qui peut dans certains cas améliorer le dépôt.

S' agissant d'un dépôt d'or, la solution de dépôt 5 est chauffée à une température comprise entre environ 60 ⁰ C et 65 ⁰ C par des moyens de chauffage 42. Sur la figure 12, ces moyens de chauffage 42 sont une plaque chauffante se trouvant sous le récipient 31, intégrés aux moyens d'agitation 32. Le dispositif 50 peut comporter également des moyens de contrôle de la température de la solution de dépôt 5. Sur la figure 12, ces moyens de contrôle de la température de la solution sont par exemple un thermomètre électronique 43 à thermocouple 44, ledit thermocouple 44 étant plongé dans la solution de dépôt 5.

Le dispositif représenté sur la figure 12 peut également être utilisé pour la réalisation d'un procédé de polissage électrochimique, également objet

de la présente invention. Dans ce cas, l'électrode 11, objet de la présente invention, est une électrode d'oxydation. La géométrie de cette électrode 11 est identique à celle décrite précédemment, par exemple en liaison avec la figure 3A. Cette électrode 11 est réalisée à base d'un matériau électriquement conducteur. Seule la polarisation de l'électrode 11, ici d'oxydation, et de l'électrode 46, ici de réduction, change par rapport au dépôt électrolytique, afin qu'une réaction d'oxydation se réalise sur l'électrode d'oxydation 11 et sur l'objet 1. Pour cela, l'électrode d'oxydation 11 est reliée au pôle négatif à la source de courant 52. L'oxydation qui se réalise sur l'objet 1 permet le polissage de cet objet 1 par enlèvement de matière. Ce procédé peut par exemple être réalisé pour un polissage électrochimique d'une microbille en tantale, l'électrode d'oxydation pouvant par exemple être à base de tantale, et l'électrode de réduction étant par exemple un fil de platine de section 1 mm et d'une longueur de 5 mm.

Le procédé de dépôt chimique par effet de pile va maintenant être décrit.

On se réfère à la figure 13 qui représente un exemple de dispositif 60, objet de la présente invention, utilisé durant un procédé de dépôt de métal par effet de pile, également objet de la présente invention.

Le dispositif 60 comporte au moins un récipient 31 contenant au moins une solution de dépôt 5. Dans cet exemple de réalisation, la solution de dépôt 5 est une solution aqueuse à base d' aurocyanure

de potassium, donc contenant de l'or sous forme ionique, identique à celle de l'exemple de procédé dépôt électrolytique .

Ce procédé est adapté pour déposer tous type de métaux, quelle que soit l'épaisseur désirée.

Le dispositif 60 comporte au moins une électrode de réduction 11 similaire à celle utilisée dans l'exemple du procédé de dépôt électrolytique.

Le dispositif 60 comporte de plus au moins une électrode d'oxydation 46 visible sur la figure 14. Cette électrode 46 est réalisée à base d'un métal 47 ayant un pouvoir réducteur supérieur à celui qui doit être déposé, par exemple de l'aluminium, pur à environ 99,99 %. Elle peut par exemple être formée d'un simple fil 47 d'aluminium qui serait plongé dans la solution de dépôt 5 durant le dépôt. Mais, durant le processus d'oxydation de l'aluminium, le fil 47 finirait par se recouvrir d'or, ce qui entraînerait une chute de la vitesse de dépôt sur l'objet 1. Afin d'éviter ce problème, l'électrode d'oxydation 46 peut être protégée de la solution de dépôt 5 et comprendre un contenant .48 par exemple un tube rempli d'une solution conductrice 49. Cette solution conductrice 49 est par exemple une solution de chlorure de potassium saturé. Un fil d'aluminium 47 est immergé dans cette solution conductrice 4-9. Le contenant 48 est fermé par une jonction ionique 51, ici un fritte de verre. La jonction ionique 51 peut également être une jonction ionique gélatineuse. Cette jonction ionique 51 permet un contact électrique entre la solution de dépôt 5 et la solution conductrice 49,

tout en séparant physiquement les deux solutions 5, 49. Ainsi, pendant le processus de dépôt de métal, la migration électrique entre les deux solutions ioniques est assurée par le champ électrique créé par une différence de potentiel qui s'établit entre l'électrode d'oxydation 46 et l'objet 1. De cette façon, aucun dépôt d'or n'a lieu sur l'aluminium 47, permettant de garantir une vitesse de dépôt constante sur l'objet 1.

La figure 15 est un graphique représentant l'intensité du courant circulant entre le fil d'aluminium 47 et l'objet 1 lorsque le fil d'aluminium

47 est plongé directement dans la solution de dépôt 5

(courbe 1) et lorsqu'il est immergé dans une solution conductrice 49 séparée de la solution de dépôt 5 par une jonction ionique 51 (courbe 2) . On voit très nettement sur la courbe 1 que l'intensité électrique chute lorsque le dépôt avance dans le temps, ce qui traduit une chute de la vitesse de dépôt. La courbe 2 montre que l'intensité électrique reste pratiquement constante dans le temps lorsque le fil d'aluminium 47 est isolé de la solution de dépôt 5, ce qui traduit une vitesse de dépôt quasi-constante.

L'objet 1 est tout d'abord introduit dans la cavité 23 de l'électrode de réduction 11 par l'orifice 28 prévue à cet effet. Cet orifice 28 est ensuite fermé par un bouchon 55 par exemple en polymère de tétrafluoroéthylène afin que l'objet 1 ne s'échappe pas durant le dépôt.

L'électrode d'oxydation 46 et l'électrode de réduction 11 sont ensuite plongées dans la solution de dépôt 5 contenue dans le récipient 31.

On agite la solution de dépôt 5 afin de mettre en mouvement et de maintenir en suspension l'objet 1 dans la solution de dépôt 5. Cette agitation est réalisée par des moyens d'agitation 32. Sur la figure 13, les moyens d'agitation 32 de la solution 5 sont un dispositif 36, 37 venant « taper » l'électrode de réduction 11. Ce dispositif est constitué d'un piston 37 qui vient taper, à une fréquence déterminée par un générateur de signaux 36, l'électrode de réduction 11. De manière similaire à ce qui a été décrit au sujet du procédé de dépôt par immersion, afin de garantir un mouvement à l'objet 1, on injecte un gaz à l'intérieur de la cavité 23. Le gaz injecté est de préférence un gaz neutre. Des moyens d'injection de gaz 38 sont un capillaire 39 relié à une pompe péristaltique 40.

L'électrode d'oxydation 46 et l'électrode de réduction 11 sont reliées électriquement entre elles. Aucune source d'énergie n'est nécessaire dans ce type de procédé. Cette liaison électrique va permettre à du courant de circuler et donc au dépôt de s'effectuer sur l'objet 1 par effet de pile lorsque celui-ci est en contact avec la paroi 24 de la cavité 23 de l'électrode de réduction 11. Cette liaison peut être directe, ou bien être réalisée via un coulomètre 54, comme sur la figure 13. La figure 16 est un graphique représentant les vitesses de dépôt, avec (courbe 3) et sans coulomètre 54 (courbe 4). L'avantage du coulomètre 54 par rapport à une liaison électrique directe est qu'il augmente la résistance interne du circuit. Donc, il augmente la différence de potentiel

entre les deux électrodes 46 et 11. En effet, en connexion directe, sans le coulomètre 54, la résistance du circuit est d'environ 0,1 ohm pour une différence de potentiel proche de 0 Volt. Dans ces conditions, la vitesse de dépôt est d'environ 4 micromètres par heure. En les connectant via le coulomètre 54, la résistance du circuit passe à 170 ohms, augmentant ainsi la différence de potentiel à 34 millivolts. La migration ionique à travers la jonction ionique 51 est alors suffisante pour garantir une vitesse de dépôt de l'ordre de 14 micromètres par heure.

S' agissant d'un dépôt d'or, la solution de dépôt 5 est chauffée à une température comprise entre environ 60 ⁰ C et 65 ⁰ C par des moyens de chauffage 42. Sur la figure 13, ces moyens de chauffage 42 sont une plaque chauffante se trouvant sous le récipient 31. Le dispositif 60 peut comporter également des moyens de contrôle de la température de la solution de dépôt 5. Sur la figure 13, ces moyens de contrôle de la température de la solution sont un thermomètre électronique 43 à thermocouple 44, ledit thermocouple 44 étant plongé dans la solution de dépôt 5.

La figure 17 représente la vitesse moyenne de plusieurs dépôts réalisés par le procédé de dépôt chimique par effet de pile en utilisant une électrode de réduction 11 selon l'invention. La vitesse moyenne obtenue est de 14,5 micromètres par heure plus ou moins 3 micromètres par heure. Ces résultats montrent que grâce à l'électrode de réduction 11 ainsi qu'au procédés de dépôt et aux dispositifs qui leurs sont associés, on obtient un dépôt dont la vitesse est

reproductible, ce qui n'était pas le cas avec les dispositifs de l'art antérieur.

Différentes mesures de rugosités en fonction de l'épaisseur déposée ont été réalisées à l'aide d'un microscope interférométrique de type MIR avec une incertitude générale sur la mesure de plus ou moins 10 %, sur des dépôts effectués avec une électrode de réduction 11 lors d'un procédé de dépôt chimique par effet de pile selon la présente invention. La rugosité obtenue est très faible car elle n'est que de 0,2 micromètre pour une épaisseur de dépôt de 15 micromètres. En comparaison, pour une même épaisseur, la rugosité obtenue après montage sur un support de maintien et dépôt électrolytique est de 0,7 micromètres. L'utilisation de l'électrode de réduction 11, associée à un dépôt chimique par effet de pile permet donc de réduire la rugosité du dépôt de 70 % par rapport à un dépôt électrolytique réalisé sur bille montée sur un support de maintien. Afin de vérifier l'homogénéité en épaisseur du dépôt, des mesures ont été réalisées selon plusieurs angles de mesures sur une microbille, dorée par un procédé de dépôt chimique par effet de pile, en utilisant une électrode de réduction 11, coupée en deux, à l'aide d'un microscope électronique à balayage avec une précision de mesure de 5 %. La figure 18 représente ces mesures. L'épaisseur moyenne mesurée par pesée et par le microscope électronique à balayage est de 6,59 micromètres avec une précision de plus ou moins 5 %. L'écart type des mesures est de 0,26 micromètres, ce qui montre que l'épaisseur déposée est parfaitement

homogène sur la microbille. Ces résultats permettent également de confirmer que la densité de l'or déposée est identique à la densité théorique, puisque le calcul de l'épaisseur moyenne par pesée est réalisé en supposant la densité du dépôt égale à la densité théorique.

Bien que plusieurs modes de réalisation de la présente invention aient été décrits de façon détaillée, on comprendra que différents changements et modifications puissent être apportés sans sortir du cadre de l'invention.