Brevet FR2714541A1 — publié le 19950630

La présente invention conceme un procédé d'interconnexion de fonctions hyperfréquence. Elle s'applique notamment à la connexion entre composants hyperfréquence à l'intérieur de boîtiers dans le domaine millimétrique ou centimétrique par exemple. Plusieurs méthodes de connexions sont connues pour relier des composants hyperfr8quence. Dans le domaine millimétrique notamment, ces méthodes sont généralement coûteuses, peu industrielles ou peu fiables. Les connexions par cablage filaire sont très limitées à cause notamment des dimensions mises en jeu. Les effets selfiques induisent par ailleurs des résonances empêchant de monter au-delà de 30 à 40 GHz. Deux autres méthodes sont connues mais elles sont coûteuses et aléatoires dans la mesure où elle sont très liées aux sources d'approvisionnement des composants. La première, généralement appelée selon l'expression anglo-saxonne "beam lead" consiste à intégrer des rubans dans le composant hyperfréquence, ces rubans permettant la connexion du composant vers l'extérieur. Cette méthode présente l'inconvénient d'utiliser des composants à forts coûts de développement nécessitant des structures de fabrication lourdes. De plus elle est très dépendante des pratiques industrielles des foumisseurs qui peuvent décider ou non d'intégrer ces rubans. Cela crée donc une insécurité au niveau des sources d'approvisionnement. La deuxième méthode généralement appelée selon l'expression anglo-saxonne" flip chip" consiste à fixer au niveau de chaque sortie du composant une petite bille d'or, puis le composant muni de ces petites billes est fixé sur le circuit par thermo-compression, la liaison avec les lignes de connexions se faisant par l'intermédiaire des billes. Cette méthode d'interconnexion présente l'inconvénient de n'être applicable qu'à des composants discrets du type d'une diode et non à des composants de circuits intégrés. Le but de l'invention est de palier les inconvénients précités, notamment en permettant de façon économique de connecter entre eux tous types de composants hyperfréquence. A cet effet, I'invention a pour objet un procédé d'interconnexion de composants hyperfréquence à l'intérieur d'un boîtier faisant partie intégrante du circuit contenant les composants, caractérisé en ce qu'il consiste: - dans une première étape à réaliser des cavités dans une première partie du boîtier; - dans une deuxième étape à réaliser des conducteurs isolés à la surface de la première partie du boîtier; - dans une troisième étape à réaliser des bossages conducteurs sur les conducteurs de la première partie du boîtier en dehors des cavités ou sur les composants, ces bossages servant à relier les composants à la première partie du boîtier; - dans une quatrième étape, à positionner les composants par rapport à la première partie du boîtier; les composant étant en regard des cavités; - dans une cinquième étape, à assembler les composants sur la première partie du boîtier, les bossages s'intercalant entre cette dernière et les composants; - dans une sixième étape à fermer le boîtier par la fixation d'une deuxième partie du boîtier sur la première partie, la deuxième partie fermant les cavités et assurant le couplage aux guides d'onde d'entrée-sortie du boitier. L'invention a pour principaux avantages qu'elle est applicable de façon industrielle, qu'elle augmente la sécurité au niveau des sources d'approvisionnement, qu'elle est fiable et qu'elle est simple à mettre en oeuvre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent: - les figures la et 1b, la première étape du procédé selon l'invention; - les figures 2a et 2b, sa deuxième étape; - les figures 3a et 3b, sa troisième étape; - les figures 4a et 4b, sa quatrième étape; - les figures 5a et 5b, sa cinquième étape; - les figures 6a et 6b, sa sixième étape. Les figures la et I b, illustrent la première étape du procédé selon l'invention. Des cavités 1 sont réalisées dans une première partie 2 du boîtier contenant l'ensemble des composants à connecter entre eux, le boîtier ne jouant alors plus seulement le rôle de protection mais constituant également une partie du circuit. Cette première partie 2 peut être par exemple la partie supérieure ou le couvercle du boîtier. Cette partie 2 peut être obtenue par exemple par moulage de poudres en céramique ou en verre puis par frittage, ou par micro-usinage par laser de matériaux diélectriques, ou par électroérosion de matériaux métalliques ou par moulage de matériaux plastiques. Cette partie 2 peut aussi par exemple être recouverte d'une partie 2' constituée par exemple d'un substrat isolant alvéolé ou d'un film polymère, cette partie 2' ne recouvrant pas les cavités 1. En cas d'utilisation d'un matériau non-conducteur, les cavités sont métallisées. Ces dernières forment des guides d'onde, ou des cavités sous coupure. La première partie 2, peut également supporter localement des liaisons coplanaires entre composants. Si elle inclue également une partie 2' la recouvrant, du type de celle précitée, ces liaisons peuvent être de type microruban. Les figures 2a et 2b, illustrent la deuxième étape du procédé selon l'invention. Des conducteurs isolés 3 sont réalisés à la surface de la partie 2 du boitier etlou sur la partie 2' la recouvrant, la première partie 2 étant munie de ses cavités 1. Ces conducteurs peuvent être par exemple des couches minces obtenues par des méthodes de photolithographie, de dépôts ou de gravures sur matériau minéral ou organique non plan. Ces couches minces peuvent encore être obtenues par exemple selon une méthode de dépôt de matériau photosensible, film ou résine, sur une surface non plane. Pour faciliter leurs connexions avec les composants, ces conducteurs sont par exemple disposés en plusieurs couches isolées formant un réseau multicouches coplanaire ou en microruban par exemple. Les figures 3a et 3b illustrent un mode de mise en oeuvre possible de la troisième étape du procédé selon l'invention. Des bossages conducteurs 4 sont réalisés en surface de la première partie 2 du boîtier ou de la partie 2' la recouvrant, sur les conducteurs 3, en dehors des cavités. Ces bossages servent à relier la première partie 2 du boîtier ou la partie 2' la recouvrant aux composants à connecter. Ces bossages peuvent être crées individuellement ou de façon collective. Dans le premier cas, des billes de soudure sont par exemple déposées une par une, les billes étant par exemple en étain-plomb. Dans le second cas, les bossages sont obtenus par exemple par des croissances électrolytiques locales. Ces bossages peuvent également être des microbilles de colle conductrice. Dans un autre mode de mise en oeuvre de la troisième étape, les bossages métalliques peuvent être réalisés directement sur les composant à connecter. Ces bossages sont par exemple obtenus par le dépôt de billes métalliques sur les composants. Eventuellement, un mode de mise en oeuvre peut combiner les deux modes précités en réalisant des bossages à la fois sur la première partie 2 du boîtier ou sur la partie 2' la recouvrant et sur des composants. Les figures 4a et 4b illustrent la quatrième étape du procédé selon l'invention. Des composants 5 à connecter sont positionnés par rapport à la première partie 2 du boîtier ou sur la partie 2' la recouvrant, les composants 5 étant en regard des cavités et leurs entréesisorties 6 étant notamment placées en regard de bossages. Les dessus des composants sont en regard de la première partie 2 du boîtier ou de la partie 2' la recouvrant, c'est-à-dire qu'ils sont placés à l'envers. Ces composants 5 sont actifs ou passifs, ce peut etre tous types de composants hyperfréquence, actifs ou passifs comme des filtres, des coupleurs ou des antenne, ou des circuits de commande par exemple. Les figures 5a et 5b, illustrent la cinquième étape du procédé selon l'invention. Les composants 5 sont assemblés sur la première partie 2 du boîtier, ou sur la partie 2' la recouvrant, les bossages s'intercalant entre cette dernière et les composants, leurs entréesisorties 6 étant notamment fixés sur les bossages 4. Cet assemblage peut être réalisé par exemple par thermocompression, notamment sur des bossages à base d'or. II peut aussi être réalisé par refusions d'alliage, à base d'étain ou d'indium par exemple, ou encore par collage. Dans le cas où une partie 2' recouvrant la première partie 2 est incluse, I'assemblage des composants sur la partie 2' peut précéder l'assemblage de la partie 2' sur la première partie 2. Les figures 6a et 6b, illustrent la sixième et dernière étape du procédé selon l'invention. Dans cette étape, la fermeture du boîtier est réalisée. Une deuxième partie 7 du boîtier, la partie inférieure par exemple est fixée sur la première partie 2 du boîtier ou sur la partie 2' la recouvrant. Cette fixation, est obtenue par exemple par refusion, par collage, par soudure ou par serrage mécanique. Le fond ou le dessous des composants 5 est en regard de la deuxième partie 7 du boîtier. Un élément de dissipation tel qu'un radiateur ou un conducteur thermique, tel qu'une graisse par exemple, peut être placé entre le fond des composants et la deuxième partie 7 du boîtier. Des passages sont par exemple ménagés dans la deuxième partie 7 du boîtier pour les entréesisorties nécessaires à la fonction ou aux fonctions hyperfréquence comprises dans le boîtier, ces entréesisorties étant notamment destinées aux entrées d'alimentation et aux entrées/sorties de signaux hyperfréquence et de commande. Pour chaque entréelsortie hyperfréquence réalisée en guide d'onde, une antenne est par exemple gravée sur un substrat passif puis reliée au circuit inteme par les connexions décrites précédemment. Les cavités 1 peuvent être de plusieurs types. Elles peuvent différer notamment au niveau de leurs profondeurs. En particulier, sous les composants 5, pour éviter que des modes indésirables se propagent, les cavités sont réalisées pour être sous coupure vis à vis de ces modes, c'està-dire pour empêcher leur propagation. Pour cela, il est possible de jouer sur la profondeur de la cavité, cette profondeur devant être suffisamment faible pour empêcher la propagation des modes indésirables, mais pas trop cependant pour éviter des phénomènes de couplage capacitifs. A titre d'exemple, pour des fonctions du domaine millimétrique, pour une largeur de cavité d'environ 100 clam, la profondeur peut être d'environ 100 pm pour réaliser une fréquence sous coupure. A l'inverse, pour assurer par exemple un bon couplage à un guide d'onde par une antenne gravée, il est préférable que la cavité soit à la résonance, à la fréquence de l'onde à transmettre. Dans ce demier cas, la profondeur de la cavité peut être augmentée. Relativement à l'exemple du domaine millimétrique précité, cette profondeur peut être alors de l'ordre de du quart de la longueur d'onde par exemple. REVENDICATIONS 1. Procédé d'interconnexion de composants hyperfréquence (5) à l'intérieur d'un boîtier faisant partie intégrante du circuit contenant les composants (5), caractérisé en ce qu'il consiste: - dans une première étape à réaliser des cavités (1) dans une première partie (2) du boîtier; - dans une deuxième étape à réaliser des conducteurs isolés (3) à la surface de la première partie (2) du boîtier; - dans une troisième étape à réaliser des bossages conducteurs (4) sur les conducteurs (3) de la première partie (2) du boîtier en dehors des cavités (1) ou sur les composants (5), ces bossages servant à relier les composant (5) à la première partie (2) du boîtier; - dans une quatrième étape, à positionner les composants (5) par rapport à la première partie (2) du boitier ; les composants (5) étant en regard des cavités (I); - dans une cinquième étape, à assembler les composants (5) sur la première partie (2) du boîtier, les bossages (4) s'intercalant entre cette demière (2) et les composants (5); - dans une sixième étape à fermer le boîtier par la fixation d'une deuxième partie (7) du boîtier sur la première partie (2), la deuxième partie (7) fermant les cavités (1) et assurant le couplage aux guides d'onde d'entrée-sortie du boitier. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie (2) du boîtier est son couvercle. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les composants (5) sont destinés à être mise au contact d'un élément de dissipation. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en dessous d'un composant (5) la profondeur de la cavité(1 ) est diminuée de façon à empêcher la propagation de modes indésirables. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en dessous d'un composant (5) la profondeur de la cavité (1) est augmentée pour mettre en résonance l'onde propagée. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des antennes sont gravées dans la première partie (2) du boîtier pour relier les composants (5) à des guides d'onde d'entréeslsorties du boîtier. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les composants (5) sont fixés sur les bossages (4) par refusions d'alliage tendre. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première partie (2) du boîtier est recouverte d'une partie (2') sur laquelle sont assemblés les composants (5), cette partie (2') ne recouvrant pas les cavités (1). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'assemblage de la partie (2') sur la première partie (2) est précédée de l'assemblage des composants (5) sur la partie (2') . 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la partie (2') est constituée d'un substrat isolant alvéolé. Il. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la partie (2') est constituée d'un film plastique.