Technologie des couches minces de revêtement pour les grands vitrages

Bekaert nous explique pourquoi la pulvérisation cathodique à magnétron pour le vitrage architectural, automobile ou des écrans continue de progresser.

Au cours des 30 dernières années, l´industrie verrière a régulièrement introduit des technologies de revêtement élaborées pour proposer des produits à haute valeur ajoutée, répondant à la demande croissante d´esthétisme et de confort.

Les marchés de l´architecture, de l´automobile et des écrans constituent les principaux débouchés du revêtement des grands vitrages. Les revêtements couramment rencontrés pour ces applications comprennent les couches antireflets, à faible émissivité et à écran solaire pour la régulation thermique ainsi que les oxydes conducteurs transparents pour les vitrages et affichages intelligents. On trouve différentes techniques de revêtement du vitrage plat.

Pulvérisation cathodique à magnétron

La pulvérisation cathodique à magnétron est une technologie d´application de couches minces, qui suscite actuellement un grand intérêt dans le monde. Ces dix dernières années, ce secteur a beaucoup évolué et le revêtement sous vide par pulvérisation cathodique à magnétron suscite davantage d´intérêt économique que toute autre technique de revêtement du verre. Le passage relativement facile à la production industrielle, la grande diversité des matériaux disponibles et les possibilités de revêtements multicouches complexes pour tout type d´application sont autant d´avantages essentiels.

Pulvérisation cathodique à magnétron tournant

La pulvérisation cathodique d´origine a beaucoup évolué depuis son invention à la fin des années 60. Étant donné sa valeur stratégique, elle a fait l´objet de nombreuses adaptations et améliorations ces dernières années en plus d´une nette augmentation de sa capacité.

On notera surtout le développement des magnétrons cylindriques rotatifs et des cibles de pulvérisation cylindriques rotatives pour répondre à deux défis : une augmentation de la vitesse de revêtement tout en maintenant (et en améliorant) la constance de la qualité et de l´épaisseur de la couche.

Au final, les nouveaux équipements offrent une réduction du prix d´achat et une plus grande diversité des conditions d´utilisation de ces équipements de pulvérisation.

Le succès rencontré par la technologie du magnétron cylindrique rotatif s´explique par trois avantages inédits :

1. Volume de matériau et taux d´utilisation plus importants
Une cible cylindrique peut contenir plus de matériau et présente un degré d´utilisation nettement supérieur (généralement plus de 75 %) par comparaison aux cibles planaires. Cela se traduit par des séries de production nettement plus longues et des temps d´arrêt réduits de la machine, d´où une augmentation du débit de l´équipement de revêtement.

2. Taux de dépôt accru
Un autre avantage est la possibilité d´utiliser des densités de puissance plus élevées du fait que la charge thermique est répartie uniformément sur la circonférence de la cible. Pas conséquent, il est possible d´augmenter la vitesse de dépôt.

3. Performances accrues des processus réactifs
Il est possible d´augmenter les performances pendant une pulvérisation réactive. Les magnétrons cylindriques rotatifs présentent une sensibilité d´arc nettement réduite et une fonctionnalité d´anode améliorée dans les processus AC par comparaison aux magnétrons planaires. La plus grande stabilité du processus est aussi favorable à la vitesse de dépôt dans les processus réactifs.

De la théorie à la pratique : la technologie du magnétron rotatif remporte des parts de marché

Partout dans le monde, les spécialistes du revêtement de vitrage sont convaincus de l´intérêt d´adapter leurs équipements existants à la technologie rotative.

· Étant donné les avantages inhérents de la pulvérisation à magnétron cylindrique rotatif, cette technologie est largement appliquée dans différentes conditions comme le montage vertical et horizontal, les processus métalliques, les processus réactifs, les applications AC, DC, de forte puissance, de grande longévité et à basse tension.

· Une étroite collaboration avec des clients clés a favorisé le développement continu de nouveaux matériaux de cible de pulvérisation rotative. En outre, il est maintenant possible d´utiliser des alliages de métaux mous (ZnAl, ZnSn,...) ainsi que des métaux mous purs (Zn, Sn,...), des céramiques (Si+, TiOx, ITO, ...) et des métaux durs (Cu, Ti, Zr, Cr, Al, ...).

· Un autre facteur de progrès a été le développement d´équipements de pulvérisation robustes, fiables et conviviaux. Ces facteurs combinés ont entraîné une réduction continue du prix d´achat des équipements, ce qui explique le succès de cette technologie.

En outre, les derniers équipements de revêtement du verre à la pointe du progrès sont conçus pour permettre l´intégration de cathodes rotatives.

Que nous réserve l´avenir ?

La pulvérisation cathodique à magnétron rotatif offre de nombreuses possibilités d´évolution :

· Les fenêtres deviennent des participants actifs de l´environnement. Le vitrage intelligent, les applications photovoltaïques, les applications optiques,... feront appel au revêtement par pulvérisation rotative.

· Le remplacement de la production de verre flotté de moins bonne qualité (en Chine, en Russie et au Moyen-Orient) par du verre flotté de haute qualité, entraînera des investissement dans les chaînes de pulvérisation cathodique, ce qui élargira le marché potentiel pour la technologie du revêtement par pulvérisation rotative.

· A mesure que les écrans plats gagnent en taille, la technologie de la pulvérisation cathodique à magnétron cylindrique rotatif présente un nombre important d´avantages par comparaison à la pulvérisation à magnétron planaire. Bekaert est la première société à tester sur le terrain un éventail complet de solutions de pulvérisation rotative pour le marché des écrans, y compris les cibles ITO rotatives, les magnétrons à blocs terminaux compacts et verticaux. Les essais pratiques initiaux ont montré que les équipements de revêtement d´écran utilisant des cibles ITO rotatives et la pulvérisation rotative permettait de réduire nettement les frais par mètre carré.

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Conclusion

En guise de conclusion, nous pouvons dire que la technologie de la cible rotative est une des solutions d´avenir pour le secteur mondial du revêtement du vitrage plat.

Pour les applications de revêtement du vitrage (hormis le verre d´écran), on dénombre plus de 150 chaînes de revêtement dans le monde. Sur une base annuelle, la consommation de cibles de pulvérisation rotative représente actuellement près de 30 à 40 % des besoins en cibles. Il y a cinq ans, ce volume atteignait à peine 20 %.

L´introduction de cette technologie de pulvérisation dans le secteur LCD en pleine expansion, assujetti à la recherche d´une amélioration des produits et de la qualité et au besoin de réduire les coûts, devrait avoir un impact considérable. Bekaert vise à lancer prochainement sa cible rotative ITO pour différentes applications.