FR2497508A1 - Procede de production d'un substrat en ceramique emaillee - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE PRODUCTION D'UN SUBSTRAT EN CERAMIQUE EMAILLEE OU L'ON APPLIQUE DU VERRE SUR UNE SURFACE MAJEURE D'UN SUBSTRAT EN CERAMIQUE EN FORME DE PLAQUE, ON LE CUIT A UNE TEMPERATURE SUPERFICIELLE A LA TEMPERATURE DE FUSION DU VERRE ET ON REFROIDIT LE SUBSTRAT CUIT POUR PERMETTRE A LA COUCHE DE VERRE FONDU DE SE SOLIDIFIER, LE SUBSTRAT ETANT PLACE SUR UNE BASE REFRACTAIRE PENDANT LES ETAPES DE CUISSON ET DE REFROIDISSEMENT. SELON L'INVENTION, LA BASE REFRACTAIRE 30 EST CONFIGUREE POUR PERMETTRE AU SUBSTRAT 12 OU EST APPLIQUE LE VERRE DE SE DEFORMER PENDANT LA CUISSON AFIN D'ANNULER LE GAUCHISSEMENT DE CE SUBSTRAT DU A LA DIFFERENCE DES COEFFICIENTS DE DILATATION THERMIQUE DU REVETEMENT EN VERRE 14B ET DU SUBSTRAT PENDANT LE REFROIDISSEMENT. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX SUBSTRATS POUR DISPOSITIFS ELECTRIQUES ET ELECTRONIQUES.
Description
La présente invention se rapporte à un procédé de production d'un substrat
en céramique émaillée en formant une couche de revêtement en verre sur une surface majeure d'un substrat en céramique par cuisson du substrat et en refroidissant ensuite le substrat pour permettre à la couche de verre fondu de se transformer en une couche
solide de revêtement.
Récemment, il y a eu une tendance croissante à
l'émaillage d'une surface majeure d'une plaque en cérami-
que, comme une plaque d'alumine, afin d'utiliser la plaque en céramique émaillée comme substrat d'un dispositif électrique ou électronique. Un substrat en céramique ayant un revêtement en verre est couramment appelé un substrat en céramique émaillée, et il présente une très bonne
régularité de sa surface émaillée en plus des caractéris-
tiques favorables du substrat en céramique, comme une forte
stabilité aux hautes températures et une bonne usinabilité.
Actuellement, les substrats en céramique émaillée sont largement utilisés dans la fabrication de circuits intégrés hybrides. Chaque substrat en céramique émaillée dans cette utilisation est de dimensions relativement petites et le revêtement en verre du substrat en céramique émaillée ne doit pas nécessairement être très résistant à la chaleur. Par conséquent, il n'estpas si difficile de choisir une composition de vre appropriéepour le matériau de revêtement, c'est-à-dire de choisir un verre pouvant facilement être fondu sur un substrat en céramique à une température relativement faible de chauffage, et ayant une faible teneur en métaux alcalins, qui sont défavorables pour les caractéristiques électriques de la couche de revêtement, et qui soit comparablepar son coefficient de dilatation thermique, au substrat en céramique. Le fait que les coefficients de dilatation thermique du verre et de la céramique soient comparables est souhaité pour obtenir un substrat en céramique émaillée très plat, sans présenter de gauchissement du substrat soumis à un refroidissement à partir d'une haute température pendant
le processus d'émaillage.
Il y a également une tendance croissante à utili-
ser des substrats en céramique émaillée pour la fabrication de têtes thermiques de dispositifs thermiques d'impression. Les substrats en céramique émaillée pour cet usage doivent généralement avoir une très forte stabilité et une très forte durabilité des couches de revêtement en verre à des températures considérablement élevées, et en conséquence il est préférable d'employoe une composition de verre qui a un point élevé de transition, en tant que matériau de revêtement. Il devient alors difficile de répondre au souhait d'utiliser un verre dont le coefficient de dilatation thermique est proche de celui du substrat en céramique à revêtir du verre, et en conséquence le gauchissement des substrats soumis au processus d'émaillge pose un problème sérieux dans la production industrielle de substrats en céramique émaillée ayant des caractéristi ques satisfaisantes à haute température. Ce problème est encore augmenté par le fait qu'il faut des substrats
relativement grands pour les têtes thermiques.
Il est possible de supprimer le gauchissement
d'un substrat en céramique émaillée en augmentant lépais-
seur de ce substrat à enduire de verre, mais ce procédé est difficile à mettre en pratique parce qu'il pose des restrictions importantes sur la conception des têtes thermiques. Pour une raison semblable, il est également difficile d'employer un matériau spécifique de céramique comparable, par son coefficient de dilatation thermique, au verre, et ayant des caractéristiques souhaitables à
haute température.
La présente invention a pour objet un procédé perfectionné de production d'un substrat en céramique émaillée dont le produit est très plat et est pratiquement dépourvu de gauchissementmâme s'il y a une différence considérable des coefficients de dilatation thermique du matériau de céramique du substrat et du verre employé
comme matériau de revêtement.
Un procédé selon l'invention pour la production d'un substrat en céramique émaillée comprend les étapes d'appliquer un verre sur une surface majeure d'un substrat en céramique en forme de plaque, de cuire le substrat o est appliqué le verre à une température supérieure à la température de fusion du verre afin de former ainsi une couche de verre fondu surle substrat, et de refroidir le substrat cuit pour permettre à la couche de verre fondu de se transformer en une couche solide de revêtement. Pendant les étapes de cuisson et de refroidissement, le substrat est placé sur une base réfractaire. l' amélioration selon l'invention
réside dans le fait que la base réfractaire est confi-
gurée de façon à permettre au substrat de se déformer pendant l'étape de cuisson afin que la déformation annule un gauchissement du substrat pouvant être attribué à la différence entre le coefficient de dilatation thermique du revêtement en verre et celui du substrat en céramique
pendant l'étape de refroidissement.
Dans la présente invention, on suppose qu'un gauchissement du substrat en céramique enduit de verre pendant l'étape de refroidissement est inévitable et, au lieu de tenter de supprimer ce gauchissement à l'étape de refroidissement, on laisse le substrat se déformer de façon inverse pendant l'étape de cuisson en utilisant une base réfractaire de forme appropriée pour supporter le
substrat afin que la déformation par gauchissement à l'éta-
pe de refroidissement puisse avoir pour effet de redresser la déformation précédente du substrat. Ainsi, la présente invention permet de produire un substrat en céramique émaillée ayant une surface très plate, même quand on utilise un verre dont le coefficient de dilatation thermique n'est pas proche de celui du substrat en céramique. A la base, la base réfractaire à utiliser dans le procédé selon l'invention a une surface supérieure continue et courbée, et la courbure de cette surface est telle que presque toute la zone du substrat en céramique placée sur la base est espacée de la surface supérieure courbée tandis que le substrat reste plat mais vient en contact avec la surface supérieure courbée quand le substrat se déforme pendant l'étape de chauffage. Dans la plupart des cas, la surface supérieure de cette base est une surface concave parce qu' usuellement, le coefficient
de dilatation thermique du substrat en céramique est supé-
rieur à celui du verre qui le recouvre et, par conséquent, la déformation du substrat pendant l'étape de cuisson rend convexe la face inférieure de ce substrat. Cependant, il est possible que le coefficient de dilatation thermique du substrat en céramique soit plus faible que celui du verre qui lui est appliqué, et dans ce cas la surface de
la base est configurée en surface convexe.
Comme modification économiquement favorable, la base réfractaire dans le procédé selon l'invention peut se composer d'une plaque de base plate et d'un certain nombre de pièces d'espacement en forme de nervures ou de piliers, qui sont placées sur la face supérieure de la plaque de base afin d'être espacées l'une de l'autre et dont chacune
a une surface avantageusement courbée.
Au lieu d'utiliser une base réfractaire configu-
rée à la façon résumée ci-dessus, chaque étape du procédé selon l'invention peut être accomplie d'une façon connue Par exemple, l'étape initiale d'application d'un verre sur une surface majeure d'un substrat en céramique peut être accomplie en appliquant une pâte contenant un verre pulvérulent, sur2a surface du substrat, en utilisant la technique d'impression à l'écran, ou en plaçant une feuille à l'état vert, contenant du verre pulvérulent,
à la surface du substrat.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts,
caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparal-
tront plus clairement au cours de la description explica-
tive qui va suivre faite en référence aux dessins schéma-
tiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple, illus-
trant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: la figure 1(A) est une vue schématique et en coupe d'un substrat en céramique émaillée non fini, en un
stade de chauffage dans un procédé traditionnel de produc-
tion; - la figure 1(B) montre, en l'expliquant le mode de gauchissement d'un substrat en céramique émaillée à la
fin du stade de refroidissement dans le procédé tradition-
nel de production; - la figure 2 est une vue en perspective et d'explication d'une base courbée à utiliser dans un procédé selon l'invention; - les figures 3(A), 3(B) et 3(C) illustrent, en l'expliquant le mode de déformation temporaire d'un substrat non fini en céramique émailléeainsi que le redressement spontané de la déformation temporaire, dans un procédé selon l'invention; - les figures 4 et 5 montrent un exemple de conception de la surface courbée d'une base du type représenté sur la figure 2; - la figure 6 est une vue en perspective et d'explication illustrant un groupe de pièces d'espacement en forme de nervures faisant partie d'une base qui est une modification simplifiée de la base de la figure 2; - les figures 7(A) et 7(B) illustrent, en l'expliquant l'utilisation d'une base contenant les pièces
d'espacement de la figure 6, dans un procédé selon l'inven-
tion; - la figure 8 est une vue schématique et en plan d'une autre base simplifiée à utiliser dans un procédé selon l'invention; et - les figures 9(A) et 9(B) illustrent, en l'expliquant l'utilisation de la base de la figure 8 dans
un procédé selon l'invention.
Un procédé typique et industriellement profitable de formation d'une couche de revêtement en verre sur une surface majeure d'un corps en céramique en forme de plaque est un procédé d'impression-cuisson qui comprend les étape d'appliquer une pâte contenant un verre pulvérulent sur la surface du corps en céramique, usuellement en utilisant la technique d'impression à l'écran afin de former une couche de pâte d'une épaisseur uniforme, de sécher la couche de pâte imprimée pour dissiper le composant liquide de la pâte, de cuire le corps en céramique o est appliquée la pâte afin de faire fondre le verre contenu dans la couche de pâte imprimée, et ensuite de refroidirle corps cuit
pour permettre à la couche de verre fondu de se transfor-
mer en une couche solide de revêtement. La température de cuisson et la durée de cuisson sont déterminées de façon à obtenir une couche de revêtement ayant une très
bonne régularité de surface.
La pâte est une dispersion uniforme d'un verre finement pulvér-Ult dans un véhicule liquide, usuellement unnntériau liquide organique. On peut citer comme exemple
préféré de matériaux liquides organiques, le terpinol.
Eventuellement, la pâte peut de plus contenir une substan-
ce polymérique organique servant d'agent d'ajustement de
la viscosité, comme de l'éthyl cellulose, par exemple.
Pour former une couche de revêtement en verre d'une épaisseur uniforme, le corps en céramique en forme de plaque ou le substrat en céramique émaillée non fini, est maintenu horizontalement pendant les étapes de cuisson
et de refroidissement dans le procédé ci-dessus décrit.
En se référant à la figure l(A),à l'étape de cuisson dans un procédé conventionnel de cuisson-impression, un corps en céramique en forme de plaque ou substrat en céramique12 oet placé sur une plaque de support ou base 10 en un matériau réfractaire, ayant une surface supérieure plate
11. Le dessous 13 du substrat en céramique 12 est en pro-
che contact avec la surface plate de la base 10 et la face supérieure du substrat en céramique 12 est couverte d'une couche de verre fondu 14A. A l'étape subséquente de refroidissement, le substrat en céramique 12 et la couche de verre 14A qui se solidifie, subissent un certain retrait ou rétrécissement. Si le coefficient de dilatation thermique du Mare ntt pas suffisamment proche de celui du substrat en
céramique 12, le rétrécissement a pour résultat un gau-
chissement du substrat. Quand le coefficient de dilatation thermique du substrat en céramique 12 est supérieur à celui du verre qui le recouvre, le substrat en céramique
12 subit un plus grand degré de rétrécissement que la cou-
che de verre et, comme on peut le voir sur la figure 1(B), se gauchit et donc sa face inférieure 13, c'est-à-dire la face inférieure d'un substrat en céramique émaillée 20 que l'on obtient à la fin de 1 ' étape de refroidissement, devient une surface concave tandis que la couche de verre solidifiée 14 devient convexe. Le degré de gauchissement peut être exprimé par la distance verticale d. entre]a surface concave 13 du substrat en céramique émaillé 20 et la surface supérieure plate 11 de la base 10.Cette d nomedderiert madm-ele dans une région
centrale de la surface concave 13.
La figure 2 montre une base réfractaire 30 à utiliser dans un procédé selon l'invention, à la place de la base plate 10 des figures 1(A) et 1(B) , afin d'empêcher le substrat en céramique émaillée de se gauchir à la façon représentée sur la figure 1(B). Le côté supérieur de cette base 30 est configuré en une surface concave 31 qui est
symétrique, ou à peu près symétrique, à la surface inférieu-
re concave 13 du substrat en céramique émaillée 20 de la figure 1(B), par rapport à un plan horizontal. En d'autres termes, la surface supérieure 31 de cette base 30 est concave afin de former l'image miroir du fond concave 13
de la figure 1 (B), si cela n'est pas exacte-
ment optique.
Les figures 3(A) à 3(C) montrent un mode de réalisation d'un procédé d'émaillage selon l'invention, o le substrat en céramique 12 et le verre utilisé pour l'émaillage sont identiques aux contreparties de la figure 1(A). En se référant à la figure 3(A), au début de l'étape
de cuisson, le substrat en céramique 12 revêtu d'une cou-
che non cuite 14B de verre est placé horizontalement sur la base réfractaire 30 de la figure 2.Comme la surface
supérieure 31 de la base 30 est concave à la façon ci-
dessus décrite, le substrat en céramique 12 est en contact avec la surface concave 31 de la base 30 uniquement aux quatre coins de sa face inférieure 13. Dans cet état, le substrat 12 est chauffé en même temps que la couche de
verre 14B jusqu'à une température supérieure à la tempéra-
ture de fusion du verre, et il est maintenu à cette tempé-
rature pendant un temps suffisant.
En se référant à la figure 3(B), le chauffage force le substrat en céramique 12 à s'amollir quelque peu et à subir une déformation tandis que la couche de verre 14B de la figure 3(A) se transforme en une couche de verre
fondu 14A. Par suitele substrat 12 a tendance à se-défor-
mer en une forme convexe par son côté inférieur et concave par son côté supérieur, car le dessous ou face inférieure 13 du substrat 12 est initialement espacé de la surface supérieure 31 de la base 30. A la fin de l'étape de cuisson, le fond convexe 13 du substrat en céramique 12 vient en
proche contact avec la surface concave 31 de la base 30.
Ainsi, la déformation du substrat en céramique 12, en ce stade, et l'inverse du gauchissement du même substrat 12 au stade de refroidissement dans le procédé traditionnel
illustré sur la figure 1(B).
A l'étape de refroidissement potr la solidifica-
tion de la couche de verre fondu 14A, le substrat en céramique 12 a tendance à se gauchir et à devenir concave en dessous et convexe au sommet mais comme le montre la figure 3(C), dans le procédé illustré selon l'invention, le gauchissement du substrat en céramique 12 au stade de refroidissement n'a pas réellement pour résultat un gauchissement à la façon de la figure 1(B), et au contrai- re a pour résultat la récupération de l'état déformé de la figure 3(B). En effet, le gauchissement du substrat en céramique 12 ou du substrat en céramique émailléeet fini à l'étape de refroidissement, annule totalement la déformation inversée et voulue du substrat 12 à l'étape de
chauffage. Par conséquent, le substrat en céramique émail-
lée20 produit par ce procédé a une excellente surface plate.
Quand le substrat en céramique 12 des figures 1(A) et 1(B) est une plaque rectangulaire d'alumine de 100 mm de large et de 300 mm de long, le substrat en céramique émaillée
produit en utilisant la base plate 10 se gauchit longitu-
dinalement sur une étenduede l'ordre de 2mm (exprimée par la valeur maximum de la distance di), et également dans
le sens de la largeur sur une étendue de l'ordre de 0,5mm.
Quand le même substrat en céramique 12 est émaillé en utilisant la base concave 30 à la façon illustrée sur les figures 3(A) à 3(C), la déformation ultime du substrat en céramique émailléedevient inférieure à 0,2mm aussi bien
longitudinaement que dans le sens de la largeur.
En se référant de nouveau'à la figure 3(A), le degré de concavité de la surface supérieure 31 de la base est exprimé par la profondeur dB de la surface concave 31 à partir du fond plat 13 du substrat en céramique 12 qui est placé sur la base 30. Les valeurs réelles de la profondeur dB sont expérimentalement déterminées avant mise en forme de la base 30 par rapport à une combinaison d'un substrat en céramique et d'un verre employé pour produire un substrat en céramique émaillée Comme expérience de base, le substrat en céramique support6 uniquement à ses deux extrémités latérales opposées,est chauffé à des températures dans une gamme appropriée pour des opérations d'émaillage pendant un certain temps, pour examiner les variations du degré de déformation du substrat avec la température et la durée de chauffage. Dans une expérience plus pratique, le substrat en céramique est émaillé en utilisant une base plate comme on peut le voir sur les figures 1(A) et 1(B) pour mesurer les valeurs réelles de la distance dS sur la figure 1 (B) dans diverses régions du substrat émaillé. Alors, la surface supérieure 31 de la base 30 est configurée de façon que dans chaque région du substrat en céramique placé sur cette surface "1. 1n profondeur dB sur la figure 3(A) soit presque en accord
avec la distance dS sur la figure 1(B).
En termes plus stricts, il faut également considérer la déformation thermique de la base 30 elle-même,
lorsque l'on détermine la forme de la surface supérieure 31.
Dans la pratique, cependant, il est possible de se dispen-
ser d'une telle stricte considération, en utilisant un matériau réfractaire ayant un coefficient suffisamment faible de dilatation thermique, pour le matériau de la base 31. De ce point de vue, le carbure de silicium est un matériau particulièrement approprié. La déformation thermique d'une base 31 faite en carbure de silicium est négligeable, en comparaison à la déformation de 0,1-0,2 mm
du substrat en céramique émaillée.
Le substrat en céramique à utiliser dans un procédé selon s'invention peut être choisi parmi des plaques conventionnelles en céramique, préparées comme substrats en céramique pour des dispositifs électriques ou électroniques. Par exemple, onpeut nommer comme matériau utile de céramique, l'alumine, l'oxyde de béryllium,la
magnésie, la stéatite, la forstérite et la zirconia.
Le verre, en tant que matériau de revêtement
dans un procédé selon l'invention n'est pas particulière-
ment limité. Dans2es procédés conventionnels de production de substrats en céramique émaillée, il est habituel d'utiliser un verre au plomb contenant SiO2 et PbO comme composants principaux, et le même verre est également utilisé dans la présente invention. Cependant, il est avantageux d'utiliser une composition de verre contenant en poids, 50-60% de SiO2, 10-30% de A1203, 15-30% de CaO et MgO, et 2-6% de ZrO2 comme composants essentiels, éventuellement avec l'addition de faibles quantités d'au moins l'un de TiO2, Ba0, Zn0, PbO, P205, B203, Na20 et K20. Les particularités de ce verre sont révélées dans la demande en cours au nom de la même demanderesse. Ce verre a un point de transition élevé, et par conséquent, a une excellente stabilité à haute température, et ce
verre est très résistant aux produits chimiques.
EXEMPLE:
Un verre en granulés composé de 56 parties en poids de SiO2, 14 parties en poids de A1203, 4 parties en poids de Zr.02, 22 parties en poids de CaO, 2 parties en poids de MgO et 2 parties en poids de B203 a été pulvérisé en une poudre fine en utilisant un broyeur à billes. On a préparé une pâte en mélangeant 100 parties en poids du verre pulvérulent à une solution de 1,5 parties en poids
d'éthyl cellulose dans50 parties en poids de terpinol.
Cette pâte a été appliquée à une surface majeure d'un substrat rectangulaire d'alumine (A1203 pureté 96%), ayant mm de large, 300 mm de long et 2 mm d'épaisseur, par impression à l'écran, pour former une couche de pâte d'une épaisseur uniforme, et la couche de pâte a été séchée à
environ 100 C pendant une heure pour provoquer l'évapora-
tion du terpinol contenu dans la pâte. Le coefficient de diatation linéaire du substrat en alumine était de 70x10 7/ degré ( 0-800 C), et celui du verre était de 55x10-7/degré
(0-770 C).
Le substrat en alumine ainsi traité a été placé sur une base configurée à la façon représentée surla figure 2. Les particularités de la surface concave 31 de cette base sont indiquées sur les figures 4 et 5; sur la figure 4, a représente une distance de 0,05 mm, b de 0,1mm, c de 25mm, d de 50 mm et e de 100 mm; sur la figure 5, a représente 0,5 mm, b 0,8 mm, c 1,0 mm, d, 50 mm, _ 100 mm, f 150 mm et Z 300 mm. Dans le sens de la largeur de la base 30, comme on peut le voir sur2a figure 4, la surface supérieure 31 a été courbée de façon à peu près parabolique et symétriquement autour d'une ligne horizontale parallèle à l'axe longitudinal de la base 30. Longitudinalement à la base 30, comme on peut le voir sur la figure 5, la surface supérieure 31 a été plus fortement courbée à peu près paraboliquement et symétriquement autour d'une ligne horizontale parallèle à lt axe latéral de la base 30. En conséquence, la surface concave 31 de cette base 30
était un composé de deux surfaces se coupant transversale-
ment, toutes deux étant paraboliquement concaves bien
qu'ayant des courbures différentes.
La base et le substrat en alumine ont été chauf-
fés à l'air à une température de 1400 OC et maintenus à cette température pendant 60 minutes pour obtenir une face supérieure du substrat en alumine uniformément enduite d'une couche de verre fondu et une face inférieure du substrat en proche contact avec la surface concave de la base. Ensuite, on a laissé refroidir la base et le substrat placé par dessus, jusqu'à la température ambiante, pour forcer la couche de verre fondu sur le substrat en alumine
à se transformer en une couche de verre solide.
Le substrat en céramique émaillée obtenu à la
fin du refroidissement avait une surface très plate.
Numériquement, l'écart par rapport à la platitude idéale était inférieur à 0,1 mm dans chaque région de ce substrat. A l'étape d'impression à l'écran, l'épaisseur de la couche de pâte a été contrôlée de façon que la couche de revêtement en verre solidifié ait une épaisseur de 100"y. La rugosité de surface de cette couche de revêtement a été mesurée comme étant inférieure à 0,5", signifiant que la surface de cette couche de revêtement avait une régularité remarquablement élevée. Le point de
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transition du verre employé dans cet exemple était de 7700C.
Comme on peut le comprendre par une valeur si élevée du point de transition, le substrat en céramique émaillée produit dans cet exemple avait une excellente stabilité aux hautes températures, également. En conséquence, ce substrat en céramique émaillée a été évalué comme étant totalement utilisable pour une tête thermique de haute performance. La base courbée 30 de la figure 2 peut être modifiée à la façon représentée sur 2esfigures 6, 7(A) et 7(B) avec peu de différence d'effet. La base modifiée se compose d'une plaque de base plate 34 et d'un certain nombre de pièces d'espacement en forme de nervures 32A,32B, 32C, 32D qui sont placées sur et habituellement fixées à la face supérieure de la plaque de base 34, en agencement parallèle et espacé. Comme le montre la figure 6, les pièces
d'espacement en forme de nervures 32A, 32B, 32C, 32D peu-
vent être considérées comme étant obtenues en fendant verticalement la base 30 de la figure 2. En conséquence, la surface supérieure de chacune de ces pièces d'espacement 32A, 32B, 32C, 32D est une surface concave 33A, 33B, 33C, 33D qui devient une partie de la surface concave 31 de la
base 30 de la figure 2.
Sur la plaque de base 34, les pièces d'espacement 32A, 32B, 32C, 32D en forme de nervures sont agencées à des intervalles presque égaux de façon qu'une surface imaginaire donnée en connectant régulièrement les surfaces
concaves 33A, 33B, 33C, 33D de toutes les pièces d'espace-
ment devienne une surface concave correspondant à la surface 31 de la base 30 de la figure 2. Quand le substrat en céramique 12 est placé sur la base de la figure 7(A), seules deux pièces d'espacement 32A, 32p placées aux deux extrémités latérales et opposées de la plaque de base 34 sont en contact avec le dessous 13 du substrat 12. Un chauffage du substrat en céramique 12 pour cuire la couche de verre 14B commence à cette état., et pendant le chauffage, le substrat 12 se déforme à la façon représentée sur la figure 7(B). Par suite, le dessous 13 du substrat 12 vient en proche contact avec les surfaces concaves 33A, 33E5 33C, 33D de toutes les pièces d'espacement 32A, 32B, 32C, 32D. Au stade subséquent de refroidissement, le substrat subit un gauchissement inverse de la déformation au stade de chauffage, et en conséquence récupère de l'état déformé
de la figure 7(B).
Le nombre total de pièces d'espacement en forme de nervures dans chaque base peut être très faible, et de même, la largeur de chaque pièce d'espacement peut être étroite., Par exemple, dans le cas d'une base pour un substrat de 100 mm de large et de 300 mm de long, il suffit
d'utiliser quatre pièces d'espacement en forme de ner-
vures, chacune ayant 3-10 mm de large.
D'un point de vue industriel, la base modifiée des figures 6, 7(A) et 7(B) est très avantageuse parce que l'aire totale des surfaces coubées 33A, 33B, 33C et 33D de cette base est bien plus faible que l'aire de la surface courbée 31 dela bae30 de la figure 2 et par conséquent, il est possible de réduire fortement le prix du travail
pour configurer la surface courbée.
Selon la dimension du substrat en céramique à émailler et également le degré de déformation du substrat pendant l'émaillage, il est possible de simplifier encore
la base de la figure 7(A) en omettant les pièces d'espace-
ment intermédiaires 32B et 32C. Dans ce cas, la hauteur des deux pièces d'espacement restantes 32A et 32XD est ajustée de façon que le dessous du substrat déformé pendant le processus de chauffage vienne en contact avecla face supérieure de la plaque de base plate 34 en sa
région centrale.
Quelquefois, une autre simplification est
possiblejcomme le montrent les figures 8, 9(A) et 9(B).
Dans ce cas, la base se compose de la plaque de base plate 34 et de quatrepièces d'espacement basses en forme de pilierz36A, 36B,36C et 36D qui sont placées à la face supérieure de la plaque de base 34 dans ses quatre régions de coin respectivement. La surface supérieure de chacune de ces pièces d'espacement 36A, 36B, 36C, 36D est une surface courbée 37A, 37B, 37C, 37D qui devient une partie cd b su=ce concave 31 delabse30 de lafgure 2. Un chauffage substrat en céramique 12 pour cuire la couche de verre 14B
commence en plaçant le substrat 12 sur ces pièces d'espace-
ment 36A, 36B, 36C, 36Dcomme le montre la figure 9(A).
Pendant le chauffage, le substrat 12 se déforme à la façon représentée sur la figure 9(B) avec pour résultat qu'une
région centrale du dessous 13 du substrat 12 vient en con-
tact avec la face supérieure de la plaque de base plate 34, mais au stade subséquent de refroidissement, le substrat récupère de son état déformé pour se transformer en un
substrat en céramique émaillée ayant une bonne platitude.
Cete bae peut être fabriquée à un prix bien plus faible
que la base de la figure 7(A). Par ailleurs, il est possi-
ble de configurer la face supérieure de chacune de ces pièces d'espacement en forme de piliers 36A, 36B, 36C, 36D en une surface oblique et plate au lieu de la surface courbée 37A, 37B, 37C, 37D ci- dessus mentionnée. Quand le substrat 12 et la plaque de base 34 des figures 8 et 9 9(A)sont considérablement allongés, il est approprié de placer une pièce d'espacement supplémentaire en forme de
pilier (non représentée) au milieu entre les pièces d'es-
pacement 36A et 36B, et une autre pièce d'espacement en forme de pilier (non représentée) au milieu entre les
pièces d'espacement 36C et 36D.
Claims (19)
1. Procédé de production d'un substrat en céramique émaillée du type comprenant les étapes d'appliqoer un verre sirune surface majeure d'un substrat en céramique en forme de plaque, de cuire ledit substrat o est appliqué le verre à une température supérieure à la température de fusion dudit verre, pour former ainsi une couche de verre fondu sur ledit substrat, et de refroidir ledit substrat cuit pour permettre à ladite couche de verre fondu de se transformer en une couche solide de revêtement, ledit substrat o est appliqué le verre étant placé sur une base réfractaire pendant les étapes de cuisson et de refroidissement, caractérisé en ce que ladite base réfractaire (30) est configurée de façon à permettre audit substrat (12) o est appliqué le verre,dese déformer pendant l'étape de cuisson de façon que la déformation
annule tout gauchissement du substrat attribué à une -
différence entre le coefficient de dilatation thermique du revêtement en verre et le coefficient de dilatation thermique du substrat en céramique pendant l'étape de
refroidissement.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base précitée est formée avec une surface supérieure continue et courbée (31) qui est configurée de façon que, quand le substrat précité se déforme pendant l'étape de cuisson, la surface inférieure dudit substrat vienne en proche contact avec ladite surfaoe
externe courbée.
3. Procédé selon la revendication 2,
caractérisé en ce que le coefficient de dilatation thermi-
que du substrat en céramique précité est supérieur au coefficient de dilatation thermique du verre précité, la surface supérieure courbée précitée de la base étant une surface concave. 1
4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le coefficient de dilatation thermique du substrat en céramique précité est plus faible que le coefficient de dilatation thermique du verre précité, la surface externe courbée précitée de la base étant une
surface convexe.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base (34) précitée comprend une plaque de base ayant une surface supérieure plate et un certain nombre de pièces d'espacement (32A-32D), qui sont placées sur ladite surface supérieure de ladite plaque de base et espacées les unes des autres, chacune desdites pièces d'espacement ayant une surface supérieure courbée (33A-33D), lesdites pièces d'espacement étant agencées de façon que, quand le substrat o est appliqué le verre se déforme pendant l'étape de cuisson, le dessous dudit substrat vienne en contact avec les surfaces supérieures courbées de toutes lesdites pièces d' espacement, mais reste espacé de la surface supérieure de ladite plaque
de base.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque pièce d'espacement précitée est un organe allongé agencé de façon à s'étendre dans le
sens de lalargeur par rapport à ladite plaque de base.
7. Procédé selon la revendication 6
caractérisé en ce que la surface supérieure courbée préci-
tée de chaque pièce d'espacement est une surface concave.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base précitée comprend une plaque de base ayant une surface supérieure plate et un certain nombre de pièces d'espacement qui sontplaies arteesLrfesppée de ladite plaque de base et espacées les unes des autres, lesdites pièces d'espacement étant configurées et agencées de façon que, quand ledit substrat o est appliqué le verre se déforme pendant l'étape de cuisson, le dessous dudit substrat vienne partiellement en contact avec la
surface supérieure de ladite plaque de base.
9. Procédé selon la revendication 8,caractérisé en ce que chaque pièce d'espacement précitée est un organe allongéagencéfançmàs'étendre dans le sens de la largeur par rapport à la plaque de base précitée, et qui a une
surface supérieure courbée.
10. Procédé selon la revendication 9,caractérisé en ce que la surface courbée de chaque pièce d'espacement
précitéeest une surface concave.
11. Procédé selon la revendication 8,caractérisé en ce que les pièces d'espacement précitées sont des organes en forme de pilier (37A-37D) qui sont respectivement
placés auxcoirsde la plaque de base précitée.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque pièce d'espacement précitée
a une surface supérieure courbée.
13. Procédé seéon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque pièce d'espacement précitée
a une surface oblique et plate.
14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base précitée est faite en carbure
de silicium.
15. Procédé selon larevendication 1, caractérisé en ce que l'étape précitée d'appliquer le verre sur la surface majeure du substrat en céramique précité comprend l'étape d'imprimer une pâte contenant ledit verre sous forme pulvérulente, sur ladite surface majeure dudit
substrat en céramique.
16. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le verre précité est un verre au
plomb contenant SiO2 et PbO comme composants principaux.
17. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le verre précité contient de 50 à 60% en poids de SiO2, de 10 à 30% en poids de A1203, de 15 à % en poids de CaO et MgO qui sont utilisés conjointement
et de 2 à 6% en poids de a02.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le verre précité contient de plus au moins l'un de TiO2, BaO, ZnO, PbO, P205, B203, Na20 et K20.
19. Procédé selon l'une quelconque des
revendications 16 ou 17, caractérisé en ce que le matériau
du substrat en céramique précité est choisi dans le groupe consistant en alumine, oxyde de béryllium, magnésie,
stéatite, forstérite et zirconia.
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