Brevet FR2630261A1 — publié le 19891020

Descrintion "Circuit utilisable dans le domaine des hyperfréquences" L'invention concerne un circuit utilisable dans le domaine des hyperfréquences, comprenant un substrat diélectrique sur lequel est apposé un circuit imprimé électronique associé à au moins un plan de masse conducteur sensiblement parallèle, le substrat formant avec le circuit imprimé et les plans de masse un circuit double face hyperfréquence. Une telle invention est connue du brevet français n" 2 564 252. Ce brevet décrit un circuit double face utilisable dans le domaine des hyperfréquences montrant la disposition d'un substrat isolant et un circuit imprimé formé de lignes conductrices placé entre des plans de masse conducteurs, dans une configuration de technologie en ligne en bande. Dans les circuits hyperfréquences, les liaisons entre les composants doivent tenir compte des impédances et capacités ramenées par les liaisons elles-mêmes. Elles se font généralement par des lignes microbandes, connues sous le nom anglais "microstrips", ce qui signifie, que pour que ces liaisons soient accordées, il est nécessaire de tenir compte de leur longueur -souvent liée à A/4r A étant la longueur d'onde de la fréquence de travail. L'interconnexion d'un circuit hyperfréquence présente deux difficultés, d'une part, on ne peut pas se contenter d'une liaison métallique de forme et d'impédance quelconques1 et d'autre part le circuit est généralement enfermé dans des boitiers, protégé contre les perturbations radioélectriques. On sait en effet que dans le domaine des hyperfréquences on se limite au maximum à travailler dans des fréquences les plus élevées pour ensuite redescendre vers des appareils diviseurs de fréquences ou des appareils de mesure qui travaillent à des fréquences plus faibles dites, "classi quest, et qui peuvent comporter des circuits beaucoup plus complexes avec un plus grand nombre de cellules actives. Actuellement les circuits hyperfréquences sont réalisés, par exemple, sur un substrat d'alumine ou de verre téflon et ne comportent qu'une fonction bien précise : amplificateur, modulateur, mélangeur. Le développement des circuits hyperfréquences du type décrit dans le brevet cité a l'inconvénient d'entrainer des coûts de câblage et de réalisation importants. Le montage de ces circuits nécessite des supports mécaniques pour fixer les substrats.d'alumine ou compenser les faibles caractéristiques mécaniques des substrats de circuits réalisés en téflon. Il est également nécessaire de monter ces circuits sur des supports mécaniques avec de la pâte conductrice ou des contacts métalliques pour garder un.excellent rappel de masse. Le raccordement entre les circuits hyperfréquences et les circuits travaillant à des fréquences classiques possèdant des fonctions propres nécessite l'emploi de connecteurs et de filtres de traversée spéciaux. L'invention a pour but d'éviter une réalisation modulaire de chaque fonction obtenue sur chaque circuit avec la mise en place de blindage pour chacun desdits circuits. Elle se caractérise par le fait qu'au circuit double face hyperfréquence est superposé, par collage, au moins un circuit double face utilisable dans un domaine de fréquences classiques, l'assemblage du circuit double face hyperfréquence avec n circuits double face utilisables dans le domaine de fréquences classiques formant un circuit multicouche à 2(n+l) couches. Une partie du circuit est réservée au domaine des hyperfréquences et une autre partie est réservée au domaine de fréquences classiques ce qui permet de traiter dans la réali sation de l'ensemble d'un circuit multicouche, le câblage, le réglage et la maintenance, comme dans un circuit unique comprenant des systèmes diviseurs de frequence ou des fonctions travaillant à des fréquences plus basses. Une telle réalisation permet de diminuer de façon très nette le volume d'un ensemble, son coût, le nombre et la longueur des connections, en améliorant la rigidité mécanique des substrats souples en téflon et la fiabilité dudit ensemble. Dans une forme préférentielle de l'invention, le circuit multicouche est composé d'un circuit double face hyperfréquence dont le substrat est un verre téflon, et d'au moins un circuit double face utilisable dans le domaine de fréquences classiques dont le substrat est un verre époxy, les circuits étant séparés par un film de polyamide. L'association du verre époxy avec un verre téflon permet d'obtenir un circuit multicouche rigide possédant des caractéristiques mécaniques voisines de celle du verre époxy seul, et bénéficiant des avantages que procure un circuit multicouche, c'est-à-dire un plan de masse intégral et la possibilité d'une distribution en couche interne des alimentations en courant. L'assemblage des circuits double face est réalisé à l'aide d'un film de polyamide recouvert de colle sur ses deux faces. Préférentiellement le collage est réalisé avec une résine acrylique. Le film de polyamide inséré entre deux circuits double face est un film de kapton. Avantageusement le circuit multicouche comprend des trous de traversée et des lamages pour réaliser des rappels de masse entre les couches internes et les faces externes, tous les rappels de masse sur les faces externes se faisant au plus court. Ainsi les longueurs des connexions sont réduites à l'épaisseur des substrats. La description ci-après, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut etre réalisée. La figure 1 est un schéma en coupe d'un exemple de réalisation d'un circuit multicouche selon l'invention. La figure 2 représente un exemple de montage d'un composant sur le circuit multicouche selon l'invention. La figure 3 est un autre exemple de montage d'un composant sur le circuit multicouche selon l'invention. La figure 1 est un schéma vu en coupe d'un exemple de circuit multicouche 1 selon l'invention. Le circuit multicouche est constitué, dans cet exemple, de deux circuits double faces 2, 3. Le circuit double face 2 est réalisé avec un substrat en verre téflon 4 pour une utilisation dans le domaine hyperfréquences de 15 GHz, le circuit double face 3 est réalisé avec un substrat en verre époxy 5 pour un usage dans le domaine de fréquences plus basses dites "classiques Les deux circuits double face 2, 3 sont assemblés par un film 6 polyamide qui dans l'exemple de réalisation est un film 6 de kapton recouvert sur ses deux faces d'une fine couche de colle. La colle est de préférence une résine acrylique. L'ensemble des deux circuits double face 2, 3 et du film 6 de kapton forme un multicouche à quatre couches de lignes électroniques conductrices. Le choix du substrat de téflon 4 est lié à une caractéristique physique du téflon qui est d'avoir une constante diélectrique d'environ 2, alors que la constante diélectrique du verre époxy dont est constitué le substrat du circuit double face 3 est de 4,5 (la constante diélectrique de l'alumine est égale à 9,5). Le circuit 2 réalisé avec un substrat de téflon 4, pour son utilisation en hyperfréquences, possède un plan de masse 7 de référence, sur la face du substrat de téflon 4 qui est assujetti au film 6 de kapton. Ce plan de masse 7 est alors une couche interne du multicouche. L'épaisseur du substrat de téflon 4 peut varier suivant la fréquence à laquelle le circuit 2 travaille. Dans un exemple de fonctionnement d'un circuit multicouche à 15 GHz, l'épaisseur du substrat de téflon 4 est de 0,254 mm et conduit à un rapport A/4 sur largeur de ligne microstrip réalisée sur la face 8 du circuit double face 2, équivalent à celui d'un substrat d'alumine d'une épaisseur de 0,508 mm pour une gamme d'impédance des lignes utilisées. Le circuit double face 3 réalisé sur un substrat en verre époxy 5 est un circuit double face dont la face 9 est collée sur une face du film6 de kapton, la face 9, couche interne, étant un plan d'alimentation ainsi qu'un plan de masse. La face 10 du circuit double face 3 est alors utilisable pour la réalisation de lignes conductrices alimentant différents composants électroniques dans un domaine de fréquences classiques. Le rappel de masse entre les couches-internes et les faces 8, 10 externes est réalisé par des trous de traversée métallisés. La figure 2 représente le montage d'un composant 12 spécifique tel que circulateur ou transistor, composant 12 associé à un radiateur 14. Le composant 12 est inséré dans un trou de traversée formant un lamage 11. Les bords 13 du lamage Il perpendiculaires au plan de masse 7 sont métallisés pour accéder audit plan de masse 7 de référence. La figure 3 représente un autre exemple de montage d'un composant sur le circuit multicouche, le composant 12 est recouvert d'un capot 15 lié électriquement au plan de masse 7 pour assurer une continuité de masse. Ce type de circuit multicouche, qui peut être composé de plusieurs circuits double face superposés, permet d'associer des fonctions hyperfréquences et des fonctions de fréquences classiques, en prévoyant des trous de traversée pour rappels de masse et en évitant ainsi une conception modulaire d'un ensemble. Revendications 1. Circuit utilisable dans le domaine des hyperfréquences, comprenant un substrat diélectrique sur lequel est apposé un circuit imprimé électronique associé à au moins un plan de masse conducteur sensiblement parallèle, le substrat formant avec le circuit imprimé et les plans de masse un circuit double face hyperfréquence, caractérisé en ce qu'au circuit double face hyperfréquence est superposé, par collage, au moins un circuit double face utilisable dans un domaine de fréquences classiques, l'assemblage du circuit double face hyperfréquence avec n circuits double face utilisables dans le domaine des fréquences classique formant un circuit multicou- che à 2(n+1) couches. 2. Circuit multicouche selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est composé d'un circuit double face hyperfréquence dont le substrat est un verre téflon, et d'au moins un circuit double face utilisable dans le domaine des fréquences classiques, dont le substrat est un verre époxy, les circuits étant sépares par un film de polyamide. 3. Circuit multicouche selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le collage est réalisé avec une résine acrylique. 4. Circuit multicouche selon la revendication 2, caractérisé en ce que le film de polyamide inséré entre deux circuits double face est un film de kapton. 5. Circuit multicouche selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend des trous de traversée et des lamages pour réaliser des rappels de masse entre les couches internes et les faces externes.