Brevet FR2959908A1 — publié le 20111111

Procédé de réalisation d'un circuit imprimé. L'invention porte sur les circuits imprimés, en particulier ceux utilisés pour mettre en oeuvre des fonctions dans le domaine hyperfréquences. L'invention porte notamment sur la réalisation de ces circuits imprimés. Classiquement, on considère que les fonctions hyperfréquences concernent des signaux dont la fréquence est comprise entre quelques centaines de MHz et une centaine de GHz. Ces fonctions hyperfréquences sont sensibles aux tolérances de fabrication. Les tolérances des trous métallisés réalisés au sein des circuits imprimés dans lesquelles sont implémentées les fonctions peuvent perturber lo leurs caractéristiques. Les filtres utilisés par ces fonctions hyperfréquences peuvent être des filtres dits « à tronçons de ligne » couramment appelés par l'homme du métier, filtres « à stubs » court-circuités à la masse. Selon un mode de réalisation connu, les filtres « à stubs » court-15 circuités à la masse comprennent de nombreux tronçons de ligne (ou « stubs » ou pistes) reliés à la masse via un trou métallisé. Les trous métallisés sont réalisés sur une pastille métallisée, par exemple en cuivre. Les tolérances sur la position des trous par rapport à la pastille en cuivre entrent directement en compte dans les performances de la 20 fonction. Or les outils de perçage existants ont une erreur de positionnement inhérente qui ne permet pas de percer les trous métallisés avec une précision suffisante pour implémenter ces fonctions hyperfréquences avec un seuil de tolérance acceptable. Un but de l'invention est notamment de résoudre le problème 25 énoncé ci-avant. A cet effet, selon un aspect de l'invention, il est proposé un procédé de réalisation d'un circuit imprimé comportant la formation de trous métallisés au sein dudit de circuit imprimé de façon à établir une connexion. Selon une caractéristique de cet aspect, la formation de trous métallisés comprend : - un calcul d'un écart fonction de l'erreur de positionnement d'un outil de perçage choisi pour la réalisation des trous, - un établissement d'une instruction de positionnement de trous métallisés, tel que pour chaque emplacement où une connexion est à former : • on place une première et une deuxième pastilles métallisées reliées entre elles à l'aide d'une piste de lo raccordement, toutes deux étant connectées à une même piste du circuit imprimé, et • on place un premier et un deuxième trou respectivement au sein de chaque pastille, la position de chaque trou étant décalée du centre de la pastille considérée dudit 15 écart, dans des sens opposés, - une réalisation des pastilles et un perçage des trous métallisés selon ladite instruction, chaque trou percé étant au final, décalé de sa position établie dans l'instruction, de l'erreur de positionnement de l'outil de perçage considéré. 20 En d'autres termes, l'impact des trous métallisés sur la fonction hyperfréquences est fortement minimisé malgré l'imprécision de positionnement des outils pour réaliser les trous métallisés. En effet, en réalisant deux trous dont les décalages se compensent, on équilibre la longueur de la piste parcourue par le signal mis 25 en jeu, jusqu'à la masse. Selon un mode de mise en oeuvre, ledit écart est du même ordre de grandeur que l'erreur de positionnement de l'outil de perçage. Selon un mode de mise en oeuvre, chaque paire de trous métallisés (formée par lesdits premier et deuxième trous) relie la piste 30 considérée à la masse du circuit imprimé. Selon un mode de mise en oeuvre, la position de chaque trou est décalée dudit écart selon l'axe des ordonnées. Selon un mode de mise en oeuvre, le procédé comprend la réalisation d'un filtre dit à « tronçons de ligne » en court-circuit à la masse, comprenant des connexions aptes à relier une piste dudit circuit imprimé à la masse, comportant : - un premier niveau de simulation électromagnétique du filtre désiré, basé sur l'architecture classique avec à chacune desdites connexions, une seule pastille percée d'un seul trou métallisé, dans le but io d'obtenir une référence de la réponse de celui-ci, - un deuxième niveau de simulation électromagnétique de chaque tronçon de ligne avec court-circuit à la masse du filtre utilisé à la première simulation, terminée par une connexion avec une seule pastille percée d'un trou métallisé, dans le but d'obtenir une référence de réponse de ceux-ci, 15 - un troisième niveau de simulation électromagnétique de chaque tronçon de ligne avec court-circuit à la masse, modifié selon l'invention, c'est-à-dire avec une piste terminée par une connexion avec deux pastilles, chacune percée d'un trou métallisé et reliées entre elles par une piste de raccordement (lors de cette troisième simulation, on ajuste les paramètres 20 pour obtenir les mêmes réponses que celles respectives obtenues lors de la deuxième simulation), - un quatrième niveau de simulation électromagnétique du filtre où chaque tronçon de ligne avec court-circuit à la masse est formée de deux pastilles, chacune percée d'un trou métallisé et reliées entre elles par une 25 piste de raccordement, dans le but de vérifier qu'on obtient bien une réponse similaire à celle de la première simulation. S'il s'avérait que cette réponse soit trop éloignée de celle-ci, il conviendrait alors d'affiner les ajustements effectués au troisième niveau de simulation, puis de reprendre le quatrième niveau de simulation pour vérifier la réponse globale. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation de l'invention, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 illustre un trou métallisé, la figure 2 illustre une instruction de perçage selon l'invention, les figures 3 et 4 illustrent des exemples de réalisation de trous métallisés selon l'invention, avec des dispersions de fabrication, la figure 5 illustre un exemple de filtre « à stubs » court-circuités selon l'invention, la figure 6 représente un mode de réalisation d'un trou métallisé principal et secondaire selon l'invention, et les figures 7 et 8 représentent des courbes de fonctionnement d'un filtre implémenté sur un circuit imprimé selon l'invention, 15 pour des erreurs de positionnement différentes. On se réfère à la figure 1. Celle-ci représente un trou métallisé avec une pastille métallisée PST réalisée sur une couche d'un circuit imprimé par exemple en cuivre. Au centre de cette pastille se trouve un trou métallisé TR. Ce trou TR peut par exemple relier la piste STB à la masse du circuit 20 imprimé considéré. La figure 2 illustre une instruction de positionnement des trous métallisés selon l'invention. Cette instruction permet de réaliser deux pastilles PSTP et PSTS, au lieu d'une seule dans l'état de la technique. Ces pastilles sont reliées par 25 une fine piste de raccordement PRA. La deuxième pastille PSTS a notamment pour but de compenser la perte de longueur de piste lors du perçage d'un premier trou TRP, cette perte étant due à l'erreur de positionnement inhérente à l'outil de perçage utilisé. Plus précisément, l'instruction de perçage des trous métallisés 30 telle que représentée sur la figure 2, comprend suite à la réalisation des deux pastilles PSTP et PSTS, le perçage d'un premier TRP et d'un deuxième trou i0 métallisé TRS respectivement dans la première PSTP et la deuxième PSTS pastille. On définit chacun des trous TRS et TRP avec un écart choisi. Cet écart est fonction de l'erreur de positionnement de l'outil de perçage utilisé. Il est du même ordre de grandeur, voire de la même dimension (par exemple une centaine de micromètres par rapport au centre de la pastille considérée). Il est appliqué ici selon l'axe des ordonnées Oy. Par contre, si l'écart est appliqué selon un sens pour le premier trou TRP, il est appliqué dans le sens inverse pour le deuxième trou TRS. io Ainsi, si la paire de trous TRP et TRS était effectivement percée exactement comme sur la figure 2, la longueur de piste parcourue par le signal jusqu'au premier trou TRP serait identique à celle parcourue par le signal jusqu'au deuxième trou TRS. La figure 3 illustre des trous métallisés après perçage selon 15 l'instruction représentée sur la figure 2. Dans cet exemple, l'erreur de positionnement de l'outil de perçage fait que tous les trous sont décalés vers le bas, selon l'axe Oy par rapport à la position voulue. Ainsi, le premier trou TRP est décalé vers le bas ce qui raccourcit 20 la longueur de piste parcourue par le signal jusqu'à ce premier trou TRP. Mais comme le deuxième trou TRS est également décalé vers le bas, la longueur de piste parcourue par le signal jusqu'au deuxième trou TRS est allongée. Par conséquent, le raccourcissement de la piste jusqu'au premier 25 trou TRP engendré par l'erreur de positionnement de l'outil de perçage, est compensé par l'allongement de la piste jusqu'au deuxième trou TRS. En moyenne, la distance parcourue par le signal jusqu'à la masse est inchangée. La figure 4 illustre des trous TRP et TRS percés selon l'invention, 30 lorsque l'erreur de positionnement de l'outil de perçage est selon l'axe Ox. De la même façon, la distance parcourue par le signal jusqu'à la masse est inchangée. On se réfère à présent à la figure 5. Cette figure illustre un circuit imprimé CIMP obtenu à l'aide d'un mode de mise en oeuvre du procédé 5 selon l'invention. Ce circuit CIMP est l'implémentation d'un filtre dit filtre « à tronçons de ligne » ou filtre à « stubs » en court-circuit à la masse, selon une dénomination couramment employée par l'homme du métier. Plus précisément, pour la réalisation du circuit CIMP, un premier 10 filtre « à stubs » en court-circuit à la masse est simulé du point de vue électromagnétique. Ce filtre est classique avec un unique trou métallisé en bout de piste. En d'autres termes, la forme de la réponse du filtre est étudiée. Quand les résultats sont satisfaisants, on va adapter le dessin du 15 filtre piste par piste. On simule alors la réponse électromagnétique d'une seule piste terminée par un trou métallisé, et le même « stub » (piste) terminé par une paire de trous PIR selon l'invention. La longueur des pistes au sein du filtre à implémenter est alors 20 adaptée, de manière que la réponse du filtre comprenant des paires de trous selon l'invention soit similaire dans la forme à celle d'un filtre classique avec un trou par connexion. La figure 6 illustre une paire de trous selon l'invention avec un exemple de dimensionnement, dans le cas où la gravure du circuit imprimé 25 considéré est de classe 5, c'est-à-dire que les éléments les plus fins sont de 120µm. Dans ce cas ledit écart choisi dans l'instruction pour le perçage des trous dans l'instruction de perçage est ici de 100µm. L'épaisseur de la piste de raccordement PRA est de 120µm. La longueur des côtés de chaque 30 pastille PSTP et PSTS est défini par le diamètre du trou percé (ici 400µm) auquel s'ajoute deux fois la tolérance de perçage de 100µm, et de deux fois 100µm pour que le trou ne soit pas en bord de pastille lorsqu'il est décalé. On obtient donc des côtés dont les dimensions sont de 800µm. La distance entre le haut, respectivement le bas de chaque pastille et le haut, respectivement le bas de la piste de raccordement PRA est de 340µm, afin que la piste soit centrée par rapport à un côté de la pastille. La figure 7 représente la réponse et le taux d'onde stationnaire (ou « TOS ») d'un filtre à « stubs » en court-circuit à la masse (tel par exemple celui représenté sur la figure 5), implémenté selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. Ces courbes sont obtenues pour un décalage de 10011m des trous percés par rapport à la position nominale. Comme on peut le voir, la réponse et le taux d'onde stationnaire du filtre réalisé selon l'invention (filtre retouché) sont beaucoup plus proches d'une réponse et d'un TOS nominal que la réponse et le TOS d'un filtre selon l'art antérieur (filtre initial). Finalement, la figure 8 représente la réponse et le taux d'onde stationnaire (ou « TOS ») d'un filtre à « stubs » en court-circuit à la masse (tel par exemple celui représenté sur la figure 5), implémenté selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. Ces courbes sont obtenues pour un décalage de 20µm des trous percés par rapport à la position nominale pour le filtre initial, et de 100pm pour le filtre retouché. Comme on peut le voir, la réponse et le taux d'onde stationnaire du filtre réalisé selon l'invention (filtre retouché) avec un décalage de 100µm sont respectivement identiques à la réponse et le taux d'onde stationnaire d'un filtre selon l'art antérieur décalé de 20µm. L'invention permet de gagner un rapport 5 sur la précision de perçage. 15 20 REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'un circuit imprimé comportant la formation de trous métallisés au sein dudit de circuit imprimé de façon à établir une connexion, caractérisé par le fait que la formation de trous métallisés comprend : - un calcul d'un écart fonction de l'erreur de positionnement d'un outil de perçage choisi pour la réalisation des trous, - un établissement d'une instruction de positionnement de trous métallisés, tel que pour chaque emplacement où une connexion est à former : • on place une première (PSTP) et une deuxième (PSTS) pastilles métallisées reliées entre elles à l'aide d'une piste de raccordement (PRA), toutes deux étant connectées à une même piste du circuit imprimé, et • on place un premier (TRP) et un deuxième (TRS) trou respectivement au sein de chaque pastille, la position de chaque trou étant décalée du centre de la pastille considérée dudit écart, dans des sens opposés, - une réalisation des pastilles et un perçage des trous métallisés selon ladite instruction, chaque trou percé étant au final, décalé de sa position établie dans l'instruction, de l'erreur de positionnement de l'outil de perçage considéré. 25 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel ledit écart est du même ordre de grandeur que l'erreur de positionnement de l'outil de perçage. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque paire de trous métallisés relie la piste considérée à la masse 30 du circuit imprimé. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la position de chaque trou est décalée dudit écart selon l'axe des ordonnées. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant la réalisation d'un filtre dit à « tronçons de ligne » en court-circuit à la masse, comprenant des connexions aptes à relier une piste dudit circuit imprimé (CIMP) à la masse, comportant : - un premier niveau de simulation électromagnétique du filtre désiré, basé sur l'architecture classique avec à chacune desdites connexions, une seule pastille percée d'un seul trou métallisé, dans le but io d'obtenir une référence de la réponse de celui-ci, - un deuxième niveau de simulation électromagnétique de chaque tronçon de ligne avec court-circuit à la masse du filtre utilisé à la première simulation, terminée par une connexion avec une seule pastille percée d'un trou métallisé, dans le but d'obtenir une référence de réponse de ceux-ci, 15 - un troisième niveau de simulation électromagnétique de chaque tronçon de ligne avec court-circuit à la masse, modifié selon l'invention, c'est-à-dire avec une piste terminée par une connexion avec deux pastilles, chacune percée d'un trou métallisé et reliées entre elles par une piste de raccordement (lors de cette troisième simulation, on ajuste les paramètres 20 pour obtenir les mêmes réponses que celles respectives obtenues lors de la deuxième simulation), - un quatrième niveau de simulation électromagnétique du filtre où chaque tronçon de ligne avec court-circuit à la masse est formée de deux pastilles, chacune percée d'un trou métallisé et reliées entre elles par une 25 piste de raccordement, dans le but de vérifier qu'on obtient bien une réponse similaire à celle de la première simulation. S'il s'avérait que cette réponse soit trop éloignée de celle-ci, il conviendrait alors d'affiner les ajustements effectués au troisième niveau de simulation, puis de reprendre le quatrième niveau de simulation pour vérifier la réponse globale. 30