Brevet FR2879829A1 — publié le 20060623

Domaine de l'invention La présente invention concerne un élément de couplage pour une structure de conducteur en ruban sur un substrat comportant une structure de couplage à doigts réalisée sous la forme d'une structure en couche mince sur un support. L'invention concerne également une structure à ruban conducteur HF équipée d'un tel élément de couplage. Etat de la technique Pour le découplage en tension continue de composants techniques HF, notamment en technique radar, on utilise des coupleurs à doigts ou coupleurs interdigités ou encore des blocs DC qui font partie de la structure à ruban conducteur. Le chevauchement des doigts crée une caractéristique de bande passante pour le signal HF tout en bloquant les composantes de tension continue. La caractéristique de bande passante est importante pour le fonctionnement du radar car elle évite la transmission des composantes basse fréquence de l'impulsion de commande. Le document DE 101 34 685 décrit un élément de couplage du type défini ci-dessus qui produit un découplage de tension continue et présente en même temps une caractéristique de bande passante appro- priée. L'élément de couplage connu est composé d'une structure à doigts de couplage ou structure de couplage interdigitée réalisée sous la forme d'une structure en couche mince sur un support en silicium. Cette structure se monte sur le substrat HF en technique FlipChip de sorte que la structure de couplage en doigts est tournée vers le substrat HF et la liaison électrique se fait par des métallisations avec les chemins conducteurs en ruban de la structure de ruban conducteur HF. L'utilisation de l'élément de couplage connu est délicate en pratique pour diverses raisons. C'est ainsi que lors du brasage en reflux l'élément de couplage remonte fréquemment car seules les pâtes de rac- cordement tournées vers le substrat HF sont mouillées par la pâte abrasée. Cette remontée modifie l'intervalle d'air entre la structure de couplage en doigts et le substrat HF, ce qui se répercute à son tour sur les caractéristiques HF du composant. Le contrôle des points de brasure cachés entre l'élément de couplage et le substrat HF nécessite des examens compliqués. La structure de couplage en doigts ne peut pas non plus être contrôlée optiquement après le montage de l'élément de couplage si bien que par exemple des courts-circuits provoqués par des impuretés ne peu-vent pas se détecter tels quels. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un élément de couplage du type défini ci-dessus qui se fabrique et se monte de manière simple et économique tout en permettant de contrôler visuellement la structure de couplage en doigts et la liaison avec la structure à ruban conducteur. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne une structure du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que - la structure de couplage en doigts est réalisée sur la face supérieure du support, et la face inférieure du support comporte des surfaces de branchement reliées électriquement à la structure de couplage à doigts et qui per-mettent de coupler la structure à doigts de couplage à la structure à ruban conducteur. Selon l'invention, on a constaté que la structure de cou-plage en doigts et les surfaces de branchement par laquelle la structure de couplage en doigts est reliée électriquement à la structure à ruban conducteur HF, ne doit pas nécessairement se trouver sur la même surface principale du support. La réalisation des surfaces de branchement sur le côté arrière du support est avantageuse du point de vue de la miniaturisation de l'élément de couplage selon l'invention car la structure de cou-plage en doigts dispose alors de toute la surface de la face supérieure du support. Le montage de l'élément de couplage selon l'invention est égale- ment simplifié par les surfaces de branchement prévues sur la face inférieure du support car cela permet de ne pas utiliser la technique FlipChip. L'élément de couplage selon l'invention peut se placer simple-ment sur le substrat HF de sorte que la structure de couplage en doigts placée sur le côté supérieur du support reste accessible et peut notam- ment être contrôlée à vue. La condition du fonctionnement de l'élément de couplage selon l'invention est de relier électriquement les surfaces de branchement de la face inférieure du support à la structure de couplage en doigts de la face supérieure du support. La réalisation de cette liaison dépend à la fois de la nature du support et des propriétés des surfaces de branchement. Il est avantageux d'utiliser un support en forme de substrat en céramique car dans ce cas on peut appliquer les techniques connues de réalisations de structures en couche mince, notamment de la structure de couplage en doigts sur la face supérieure mais également des surfaces de branchement sur la face inférieure. La liaison électrique entre la structure de couplage en doigts et les surfaces de branchement peut se faire par exemple par des orifices traversants installés de manière appropriée. Ces orifices sont munis d'un revêtement conducteur. Dans cette variante de l'élément de cou-plage selon l'invention il est particulièrement avantageux que la structure de couplage en doigts de la face supérieure du support soit reliée aux surfaces de branchement de la face inférieure du support par une liaison io électrique constituée par un revêtement électroconducteur des surfaces latérales du support. Dans ce cas les surfaces latérales de l'élément de couplage peuvent être mouillées simplement pour le montage sur un substrat HF avec un agent de liaison électroconducteur tel qu'une brasure. Cela permet d'éviter efficacement la remontée par flottement de l'élément de couplage. De plus, il se forme un ménisque de brasure per- mettant également le contrôle d'un point de brasure. La structure de couplage en doigts, les surfaces de raccordement et/ ou la liaison électrique entre la structure de couplage en doigts et les surfaces de branchement peuvent être réalisées par exemple sous la forme de métallisations structurées de la surface respective du support, ce qui est particulièrement économique. Comme déjà indiqué, l'invention permet également de pro-poser une structure à ruban conducteur HF sur un substrat HF avec un élément de couplage comme cela a été décrit ci-dessus et cet élément de couplage se monte par sa face inférieure sur la structure de ruban conducteur et la liaison électrique avec la structure de couplage en doigts se fait par les surfaces de branchement. Dessin La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 30 détaillée à l'aide d'un mode de réalisation de l'invention décrit ciaprès et représenté dans le dessin annexé dans lequel: - l'unique figure est une coupe d'une structure à ruban conducteur HF sur un substrat HF avec un élément de couplage selon l'invention. Description du mode de réalisation L'unique figure montre un substrat HF 1 sur lequel est réalisée une structure à ruban conducteur 2 HF. Un élément de couplage 3 est placé par-dessus la structure à ruban conducteur HF 2 sur le substrat HF 1. Dans l'exemple de réalisation présenté, l'élément de couplage 3 est formé d'un support en céramique 4 muni d'une métallisation 5 appliquée en technique des couches minces qui s'étend de la face supérieure du support sur les surfaces latérales représentées jusqu'au niveau de la face inférieure. Cette métallisation 5 est structurée à la fois sur la face supé- rieure du support 4 et sur sa face inférieure de manière à former une structure de couplage en doigts 6 sur la face supérieure du support 4 et des surfaces de branchement 7 pour l'élément de couplage 3 sur la face inférieure du support 4. La métallisation des surfaces latérales 8 réalise la liaison électrique entre la structure de couplage en doigts 6 de la face su- périeure du support 4 et les surfaces de branchement 7 de la face inférieure pour coupler la structure de couplage en doigts 6 par les surfaces de branchement 7 à la structure à ruban conducteur HF 2. Dans l'exemple de réalisation présenté, les surfaces de branchement 7 servent non seulement au branchement électrique de l'élément de couplage 3 à la structure à ruban conducteur 2 mais également au montage de l'élément de couplage 3 sur le substrat HF1. La matière de liaison est prévue au ni-veau des surfaces latérales 8 revêtues du support 4. Comme matière de liaison électroconductrice, on a utilisé ici une brasure avec laquelle on mouille les surfaces latérales métallisées 8 de l'élément de couplage 3. On peut aussi utiliser un adhésif. L'unique figure montre que dans la zone marginale de l'élément de couplage 3 il s'est formé un ménisque de sou-dure 9 comme cela est connu dans le montage classique en technique CMS et une partie de la masse de la soudure a migré entre les surfaces de branchement 7 et la structure à ruban conducteur 2; ainsi l'élément de couplage 3 est bloqué par la masse de brasure sur le substrat HF 1. Du point de vue de la conception de la structure de couplage en doigts 6 de l'élément de couplage 3 selon l'invention tel que décrit il convient de remarquer également ce qui suit: les dimensions des doigts ne dépendent pas uniquement du substrat HF 1 et de l'impédance de ligne mais également des caractéristiques du support de céramique 4 et de l'intervalle d'air entre le substrat HF 1 et l'élément de couplage 3. Ces conditions limites doivent être respectées dans la conception de la structure de cou-plage en doigts 6. Si l'élément de couplage selon l'invention doit être utilisé dans des applications radars comme par exemple un radar frontal de vé- hicule automobile travaillant à une fréquence de 24,125 GHz, la longueur des doigts est un élément décisif pour optimiser la transmission. En principe plus le coefficient diélectrique effectif est élevé pour le dispositif et plus la longueur de ligne sera raccourcie. La comparaison avec un élément de couplage de l'état de la technique montre que le silicium a certes un coefficient diélectrique efficace de 11,4 alors que celui de la céramique n'est que de 9,9, si bien que le coefficient diélectrique effectif d'un dispositif avec un élément de couplage selon l'invention 3 est significativement plus élevé car le support en céramique est installé entre les chemins conducteurs de courant-structure de couplage de doigts 6 du côté supérieur du support et la structure de conducteur en ruban HF 2. De plus, l'élément de couplage 3 selon l'invention permet un montage sur le substrat HF 1 sans que celuici ne remonte par flottement et diminue l'intervalle d'air entre l'élément de couplage 3 et le substrat HF 1, ce qui augmente encore plus la constante diélectrique effective du montage. Ainsi, l'élément de couplage 3 selon l'invention peut se réaliser avec des doigts relativement courts. Comme les surfaces de branchement 7 sont prévues sur la face inférieure du support, toute la surface supérieure du support est disponible pour la structure de couplage en doigts 6. Ce concept participe en outre à la miniaturisation de l'élément de couplage 3 selon l'invention. REVENDICATIONS 1 ) Elément de couplage (3) pour une structure de conducteur en ruban HF (2) sur un substrat HF (1) comportant une structure de couplage à doigts (6) réalisée sous la forme d'une structure en couche mince sur un support (4), caractérisé en ce que - la structure de couplage en doigts (6) est réalisée sur la face supérieure du support (4), et - la face inférieure du support (4) comporte des surfaces de branchement (7) reliées électriquement à la structure de couplage à doigts (6) et qui permettent de coupler la structure à doigts de couplage (6) à la structure à ruban conducteur HF (2). 2 ) Elément de couplage (3) selon la revendication 1, 15 caractérisé en ce que le support (4) est un substrat en céramique. 3 ) Elément de couplage (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces de branchement (7) sont réalisées sur la face inférieure du support (4) également sous la forme d'une structure en couche mince. 4 ) Elément de couplage (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure de couplage en doigts (6) de la face supérieure du support (4) est reliée par un revêtement électroconducteur (8) des surfaces latérales du support (4) aux surfaces de branchement (7) de la face inférieure du support (4). 5 ) Elément de couplage (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure de couplage en doigts (6), la surface de branchement (7) et/ou la liaison électrique entre la structure de couplage en doigts (6) et les sur-faces de branchement (7) sont réalisées sous la forme de métallisations (5) mises en structure de la surface respective du support (4). 6 ) Structure à ruban conducteur HF (2) sur un substrat HF (1) comportant un élément de couplage (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'élément de couplage (3) est installé par sa face inférieure sur la structure à ruban conducteur (2) et la liaison électrique avec la structure de cou-plage en doigts (6) se fait par les surfaces de branchement (7). 7 ) Structure à ruban conducteur HF (2) selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'élément de couplage (3) est bloqué par une matière de liaison électroconductrice à la structure de ruban conducteur HF (2) et la matière de liaison 10 est prévue au niveau des surfaces latérales (8) revêtues du support (4). 8 ) Structure à ruban conducteur HF (2) selon la revendication 7, caractérisée en ce que la matière de liaison est une brasure ou un adhésif. 9 ) Utilisation d'un élément de couplage capacitif selon l'une des revendications 1 à 5, comme filtre passe-bande pour des signaux haute fréquence tout en bloquant les composantes de courant continu et les composantes basse fréquence, notamment pour des applications radars.