expose circuits hybrides

7/24/2019 Expose Circuits Hybrides

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Conception des circuits hybrides : MIC, HMIC et MHMIC

Conu et rdig par CHOKKI Paterne et LALY Sagbo Page 1

SOMM IRE

INTRODUCTION

1- Dfinition dun circuit hybride

2-

Les substrats dans la conception des circuits hybrides

3- Les composants dans la conception des circuits hybrides

3.1- Les composants actifs3.1.1- Les diodes

3.1.2- Les transistors

3.2- Les composants passifs

3.2.1- Les lignes de transmission

3.2.2- Les composants distribus

3.2.3- Les composants localiss

3.2.3.1- Les rsistances3.2.3.2- Les capacits

3.2.3.3- Les inductances

4- Les procds de fabrication des circuits hybrides

4.1- La couche paisse

4.2- La couche mince

5- Les technologies des circuits hybrides

5.1- La technologie MIC

5.2- Les technologies HMIC et MHMIC

6- Les applications des technologies des circuits hydrides

CONCLUSION


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INTRODUCTION

Le dveloppement extrmement rapide des systmes de communication (satellite,

tlphone cellulaire, radio mobile, etc) fonctionnant des frquences trs leves au-dessus

de 1 GHzexige la conception, la modlisation et la caractrisation de nouveaux composants

passifs et actifs utiliss pour les quipements de communication. De mme, l'amliorationdes performances de ces systmes ncessite l'utilisation de nouvelles technologies de

fabrication avances et la conception de nouvelles structures. Parmi ces technologies, nous

pouvons citer :

La technologie MIC Microwave Integrated Circuit

La technologie HMIC Hybrid Microwave Integrated Circuit"

La technologie MHMIC"Miniature Hybrid Microwave Integrated Circuit.

Tous ces changements technologiques ncessitent une reconsidration des

problmes associs la ralisation et la conception de nouveaux dispositifs. De telles

technologies utilisent diffrents procds de fabrication en combinant les circuits actifs et

passifs sur un mme substrat.


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1- Dfinition dun circuit hybride

Il est trs difficile de donner une dfinition prcise dun circuit hybride. Nanmoins

quelques caractristiques de base permettent aisment de les identifier. Un circuit hybride

est un circuit intgr fonctionnant de trs hautes frquences, dans le domaine des micro-

ondes. Il est ralis sur un substrat isolant, gnralement en cramique, sur lequel une

fonction lectrique complte est forme en utilisant des composants actifs et passifs. Les

composants actifs peuvent tre en puces nues ou encapsuls en botiers. Les composants

passifs sont soit imprims sur le substrat cramique, soit en forme de chips. Dans tous les

cas, le report des composants se fait en surface.

2-

Les substrats dans la conception des circuits hybridesLa technologie de ralisation des circuits hybrides consiste rassembler sur un

mme substrat un ensemble de fonctions : conducteurs, rsistances, dilectriques. Le

substrat sur lequel ces fonctions sont rassembles est une cramique isolante qui doit

rpondre un certain nombre de critres savoir :

Forte permittivit relative (ou constante dilectrique) contribuant laminiaturisation des circuits intgrs.

Faible angle de pertes (dfini en gnral par sa tangente (tan

)) exprimant le

rendement du circuit.

Forte conductivit thermique K (exprime en W.m-1.K-1) permettant

lvacuation des calories des circuits forte densit ou comportant des

circuits intgrs pouvant dgager quelques watts.

Les autres critres prendre en compte pour la slection dun substrat sont:

La tenue mcanique : le substrat doit supporter les diffrentes tapes de dpt

des circuits ralis le plus souvent par srigraphie.

Le coefficient de dilatation du substrat qui doit tre ajout celui des

matriaux qui sont soit dposs, soit reports. Ceci est dautant plus sensible

que la technologie des circuits hybrides impose aux matriaux un certain

nombre de cycles thermiques haute temprature et que les dimensions des

composants reports ultrieurement en surface sont importantes. Ce

coefficient est donc choisi en fonction de l'utilisation du circuit.

La non toxicit du matriau utilis pour la fabrication du substrat


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Ce bref survol des critres de slection en hybride ne saurait s'affranchir du prix des

substrats.

Tableau 1 : Caractristiques des principaux substrats pour circuits hybrides

En tenant compte des critres de slection prcites et en exceptant le nitrure de

bore et le carbure de silicium employs pour des applications trs spcifiques et marginales,

le choix se limite entre des substrats d'alumine 96%, d'alumine 99,6%, d'oxyde de

bryllium et de nitrure d'aluminium. A partir de 4W/pouce o les considrations de

dissipation thermique entrent en jeu, le choix peut s'effectuer entre l'oxyde de bryllium et

le nitrure d'aluminium. Le BeO prsente une conductivit thermique suprieure l'AlN.Toutefois, si le substrat doit tre usin, l'emploi de BeO est dlicat car l'oxyde de bryllium

est toxique sous forme de poussire. De plus, si le prix de l'alumine 96% vaut 1, celui de

l'alumine 99,6% vaut 4 5, celui du BeO 10 20, celui de l'AlN 5 8.

3- Les composants dans la conception des circuits hybrides

Les circuits hybrides sont des circuits intgrs qui fonctionnent de trs hautes

frquences, dans le domaine des micro-ondes. Pour concevoir de tels circuits, nous avonsbesoin de diffrents composants :

Des composants actifs, tels que les diodes et transistors, de faon raliser

diverses fonctions (amplification, oscillation, mlange,).

Des composants passifs, tels que les lignes de transmission (lments

distribus ou rpartis), et les lments localiss comme les capacits, les

rsistances, les inductances pour raliser les fonctions et les adaptations.


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3.1- Les composants actifs

Les composants actifs utiliss dans la conception des circuits hybrides sont subdiviss

en deux catgories savoir :

Les diodes

Les transistors

3.1.2- Les diodes

On distingue plusieurs catgories de diodes dans la conception des circuits hybrides :

La diode capacit variable ou Varicap est une diode polarise en

inverse. Elle prsente donc dans ce cas une capacit qui dcrot avec la tension selon une

loi approche du type :

= + avec Coet Vodes constantes, n dpend du semi-conducteur.

Son symbole est le suivant :

La diode PIN interpose, entre ses zones P et N, une zone non-dope, dite

intrinsque (zone I). Ces diodes, polarises en inverse, prsentent des capacits extrmement

faibles, des tensions de claquage leves. Par contre, en direct, la prsence de la zone I augmente

la rsistance interne ; celle-ci, dpendante du nombre de porteurs, diminue lorsque le courant

augmente : on a par consquent une rsistance (alternative) variable, contrle par une intensit

(continue). Le symbole de cette diode se prsente comme suit :

Figure 2 : Symbole dune diode PIN

Figure 1 : Symbole dune Diode Varicap


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La diode effet tunnel

Dans ce type de diode, le dopage des couches P et N est si important que latension

de claquage est gale zro volt (contre une tension de plusieurs centaines de volt pour

une diode classique). Cette diode conduit par consquent en inverse (polarise

ngativement), mais lors de son utilisation en direct (sens positif), l'effet tunnel se produit

donnant la caractristique de cette diode une zone o l'augmentation de latension aux

limites de la diode entrane une diminution ducourant la traversant. Cela correspondant

unersistance ngative.

La diode Gunn est constitue dun simple barreau d'arsniure de gallium

(GaAs) ,et exploite une proprit physique du substrat : les lectrons s'y dplacent des vitesses

diffrentes (masse effective diffrente) suivant leur nergie (il existe plusieurs minima locaux

d'nergie en bande de conduction, suivant le dplacement des lectrons). Le courant se propage

alors sous forme de bouffes d'lectrons, ce qui veut dire qu'un courant continu donne naissance

un courant alternatif convenablement exploite.

La diode Laser est une diode LED structure en cavit laser (voir figure

ci-dessous). Deux cts latraux parfaitement parallles sont dots de miroir rflchissant

orient vers lintrieur. Lune des surfaces rflchissante est quasiment parfaite, la

seconde transmet partiellement la lumire.

Figure 4 : Structure dune Diode Laser

Figure 3 : Symbole et courbe caractristique de la diode tunnel
http://www.electrosup.com/tension_de_claquage.phphttp://www.electrosup.com/tension_de_claquage.phphttp://www.physique-quantique.wikibis.com/effet_tunnel.phphttp://fr.wikipedia.org/wiki/Tension_%C3%A9lectriquehttp://www.bonne-mesure.com/courant_electrique.phphttp://www.wikelectro.com/resistance_negative.phphttp://www.wikelectro.com/arseniure_de_gallium.phphttp://www.wikelectro.com/arseniure_de_gallium.phphttp://www.wikelectro.com/arseniure_de_gallium.phphttp://www.wikelectro.com/arseniure_de_gallium.phphttp://www.wikelectro.com/arseniure_de_gallium.phphttp://www.wikelectro.com/resistance_negative.phphttp://www.bonne-mesure.com/courant_electrique.phphttp://fr.wikipedia.org/wiki/Tension_%C3%A9lectriquehttp://www.physique-quantique.wikibis.com/effet_tunnel.phphttp://www.electrosup.com/tension_de_claquage.phphttp://www.electrosup.com/tension_de_claquage.phphttp://www.electrosup.com/tension_de_claquage.php


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Dans une DL, la circulation dun courant dans le sens direct produit lmission

spontane de lumire dans la jonction. Au dessus dun certain seuil de courant les

photons engendrs par lectroluminescence stimulent leur tour lmission cohrente

dautres photonscrant ainsi une amplification laser.

La diode de Schottky est une diode faite dune jonction mtal-semi-

conducteur. Elle est unediode qui a un seuil detension directe particulirement bas et un

temps de commutation particulirement court. Son symbole est le suivant :

3.1.2- Les transistors

Diffrentes catgories de transistors sont utilises dans la conception des circuits

hybrides :

MEFSET en GaAs

Les transistors MESFETs ont un bon facteur de bruit et des bonnes performances depuissance de sortie. Les MEFSETs en GaAs prsentent beaucoup d'avantages :

- Une meilleure stabilit thermique et une immunit aux rayonnements ionisants de

l'espace.

- Une mobilit leve des lectrons, en particulier pour les champs faibles cette

mobilit est quatre fois suprieure celle du silicium ce qui diminue les rsistances d'accs

des transistors. Il en rsulte moins de pertes et le facteur de bruit est amlior.

- Ils permettent d'oprer avec des tensions de polarisation plus faibles et de diminuer

les puissances dissipes. Les longueurs de grille varient gnralement entre 0.25 m et 2

m.

HEMT en GaAs

Ce transistor permet de travailler des frquences de lordre de 100 GHz. Les

longueurs de grille sont plus petites (de l'ordre de 0.25 m). La mobilit des porteurs de

charges est plus importante que celle du MEFSET.

Figure 5 : Symbole dune diode Schottky
http://www.composelec.com/diode.phphttp://fr.wikipedia.org/wiki/Tension_%C3%A9lectriquehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Tension_%C3%A9lectriquehttp://www.composelec.com/diode.php


8/28



HBT en GaAs

C'est un dispositif bipolaire. Du fait de sa structure verticale, ce transistor prsente

certains avantages. Il a une frquence de coupure leve ainsi qu'une grande

transconductance. Il permet d'avoir de grands gains, une puissance leve et une grande

efficacit. Il ncessite une seule polarisation positive ce qui est avantageux par rapport aux

FETs et HEMTs qui eux utilisent une tension de polarisation additionnelle. En plus, il peut

supporter des grandes tensions. Il prsente un faible bruit de grenaille 1/f.

HBT en SiGe

La technologie en silicium germanium a un grand potentiel. Elle a des bonnes

performances en ondes millimtriques. Des figures de bruits de moins de 1dB ont t

obtenues 10 GHz. Les transistors HBTs en silicium de germanium permettent d'avoir des

frquences de coupure de 160 GHz et des frquences maximum de 162 GHz.

HBT et HEMT en Phosphure d'Indium

Le phosphure d'indium et ses drives sont des excellents matriaux pour les micro-

ondes car les lectrons ont une plus grande mobilit dans ces matriaux que dans l'arsniure

de gallium. Les HEMTs ont dj dmontr une trs grande vitesse et un faible bruit aux

ondes millimtriques et des caractristiques hautes frquences suprieures aux autres

transistors. Les HBTs montrent des performances de bruits excellents, une puissance

leve et une grande linarit. On est capable d'intgrer ces deux composants sur le mme

substrat d'InP. Ceci permet de raliser des circuits en ondes millimtriques utilisant les

avantages des deux technologies. Le prix d1mm2de cette technologie est de 10$.

Le tableau ci-dessous synthtise tous les types de transistors qui ont t passs en

revue dans les paragraphes prcdents.

Ft: Frquence de coupure du gain en courant encore appele frquence de

transition.

Fmax: Frquence maximale

Technologie Si GaAs

Dispositifs BJT HBT SiGe BiCMOS MEFSET HEMT HBT

Ft(GHz) 45 86 13 30 100 50

Fmax(GHz) 46 65 11 65 130 70

1/f(KHz) 0.1 - 1 0.1 - 1 0.1 - 1 1000 2000 1 - 10

Prix ($/mm2) 10 - 40 1

Tableau 2 : Caractristiques des transistors utiliss dans la conception des circuitshybrides


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3.2- Les composants passifs

Les composants passifs utiliss dans la conception des circuits hybrides sont

subdiviss en trois catgories savoir :

Les lignes de transmission

Les composants distribus

Les composants localiss

3.2.1- Les lignes de transmission

Dans le domaine des micro-ondes, l'onde lectromagntique se propager l'intrieur

d'un guide d'onde, le long d'une ligne ou piste grave sur un substrat permettant ainsi de

raliser les connexions entre les divers composants. De manire quasi-universelle, le type de

ligne de transmission utilis pour la ralisation des circuits hybrides est la ligne microruban

ou ligne microstrip (Voir figure 6).

Figure 6 : Ligne de transmission : technologie microstrip

La transmission dun signal nest pas dispersive que si le mode de propagation est

TEM (Transverse Electro-Magntic), c'est--dire le champ lectromagntique qui se propage

travers la ligne ne rencontre quun seul matriau.Cest pour cela qu'une ligne microruban

est le sige d'une onde se propageant en mode quasi-TEM c'est--dire la propagationseffectue travers 2 dilectriques diffrents : lair et le semi-conducteur. Notons quen

mode quasi-TEM, les champs magntique et lectrique sont perpendiculaires l'axe de la

ligne transmettant le signal (Voir figure 7).

Figure 7 : Lignes de champ lectriques en technologie microstrip.


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Les diffrents paramtres de la ligne de transmission que sont limpdance

caractristique, la permittivit effective et la vitesse de phase dpendent des dimensions

gomtriques de la ligne et du substrat utilis. Ces paramtres sont dtermins laide

des abaques issus des quations analytiques dveloppes par E.O.Hammerstad et Jensen.

Les paramtres de la ligne microstrip

Impdance

caractristique = . . . + +

Permittivit effective = + + . + . .Vitesse de phase = Longueur donde

= . Coefficient de

vlocit Cvet

constante de

propagation

= =

Paramtres

= () = + . . . .

= +

+

+

.

+

.

+

.

= . . + . =

= . /

:


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Ainsi les abaques pour dterminer limpdance caractristique et la permittivit

effective de la ligne pour diffrents substrats sont reprsents ci- aprs :

w/h compris entre 0.1 et 1

w/h compris entre 1 et 10


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Figure 8 : Impdance caractristique en fonction de w/h en technologie microstrip.

w/h compris entre 0.1 et 1

w/h compris entre 1 et 10


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Figure 9 : Permittivit effective en fonction de w/h en technologie microstrip.

3.2.2- Les composants distribus

A partir de lignes de transmission, on peut raliser des composants passifs de

faibles valeurs comme des capacits et des inductances, condition que la longueur de la

ligne qui les synthtise soit infrieure /10 o est la longueur d'onde la frquence

maximum d'un circuit. Un tronon de ligne sans perte ou faibles pertes, de longueur ,dimpdance caractristique ZO et termine par une impdance ZL(Voir schma ci-dessous)

prsente une impdance ramene son entre gale :

= +

(

)

+ ()

Pour des lignes trs petites ( < 6

< /12 ), lexpression ci-dessus donne :

= +

+ Cette impdance ramene est imaginaire, on peut ainsi synthtiser des lments qui

sapprochent dune valeur imaginaire pure correspondant une capacit ou une inductance.

3.2.2.1 Synthse dinductances

= + ()

+

(

)

Pour une ligne court-circuite ou pour une ligne dimpdance caractristique ZO trsgrande devant la charge ZL(ZL= 0 ou ZL


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() 3.2.2.2 Synthse de capacits

= + () + ()Pour une ligne en circuit ouvert ou pour une ligne dimpdance caractristique ZO

faible devant la charge ZL (ZL= ou ZL>>ZO.tan()), limpdance ramene scrit :

(

)

En posant =

3.2.3- Les composants localiss

Les composants passifs localiss permettent dobtenir des valeurs de

composants plus leves quavec des lignes. Nanmoins, compte tenu des parasites

introduits, leurs dimensions doivent rester faibles devant la longueur donde(/30)de

manire prsenter des variations de phase ngligeables et ne pas ajouter un

comportement distribu.

3.2.3.1- Les rsistances

La rsistance dune bande de matriau rsistif de conductivit (en S.m-1), de

longueur , de largeur w et dpaisseur t(Voir figure 10) est donne par :

().

=

.


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Pour

= w, on a une rsistance carre exprime en / dont lexpression est la

suivante :

Aux frquences suprieures au GHz, le courant circule sur une fine paisseur

de la couche rsistive appele paisseur de peau et non plus sur lentire paisseur de la

couche t. Comme lpaisseur de peau est fonction de la conductivit du c onducteur et de

la frquence du signal, on obtient une rsistance carre qui augmente avec la frquence

du signal, donc un effet dispersif.

Le schma quivalent une rsistance se prsente comme suit :

Figure 10 : couche rsistive dpose sur un substrat et rsistance connecte

une ligne de transmission.

= .

= . avec =


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Le tableau suivant indique les valeurs de la rsistance carre obtenue en fonction des

matriaux utiliss.

Matriau Epitaxie NiCr TaN

Rsistance carre

(/)

200 90 30

3.2.3.2-

Les inductances

Pour raliser des inductances de forte valeur, on a vu quavec une ligne de forte

impdance, il faut que la ligne soit longue puisque linductance est proportionnelle la

longueur. Mais, comme lon conoit des circuits intgrs, il faut des composants qui

occupent un minimum despace. On a recours alors compacter cette longueur de ligne

longue en ralisant des inductances boucle, en mandre ou spirale.

3.2.3.2.1- Inductance boucle

La valeur de linductance est donne par lexpression suivante :

o w est la largeur du ruban, t lpaisseur du conducteur et la circonfrence de la

boucle gale 2r.

Figure 11 : Schma quivalent dunersistance

Tableau 3 : Les valeurs de la rsistance carre obtenue en fonction

des matriaux utiliss.

= + . Figure 12 : Inductance boucle


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3.2.3.2.2- Inductance mandre

La valeur de linductance est donne par lexpression suivante :

o w est la largeur du ruban, t lpaisseur duconducteur et

la longueur du mandre.

Les valeurs typiques de linductance mandresont comprises entre 0.4 et 4nH.

3.2.3.2.3- Inductance spirale

La valeur de linductance spirale peut se mettre sous la forme :

Avec

= 0.57 0.145. n wh si wh > 0.05 = + 4 = 4

o De et Di sont respectivement les diamtres externe et interne de linductance, n est le

nombre de spires, la longueur du conducteur,w sa largeur et h lpaisseur du substrat.Leschma quivalent de linductance spirale se prsente comme suit:

= + + . + + . Figure 13 : Inductance mandre

= + Figure 14 : Inductance spirale

= . . . .

Figure 15 : Schma quivalent

dune inductance spirale


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o est la rsistance carre du conducteur, la longueur du conducteur, C1et C2reprsentent les capacits parasites entre la mtallisation de linductance et le plan de

masse, ces capacits sont proportionnelles la valeur de la permittivit du substrat

utilis, C3reprsente la capacit de couplage entre les spires. Les valeurs typiques de

linductance spiralesont comprises entre 0.2 et 15nH.

Remarque :Le schma quivalent des inductances boucle et mandre est identique

celui de linductance spirale, except les valeurs des lments qui sont diffrentes,

compte tenu de la topologie des composants.

3.2.3.3- Les capacits

Diffrents types de capacit sont utiliss dans la conception des circuits hybrides.Parmi ces capacits, nous avons :

Les capacits interdigites

Les capacits MIM

3.2.3.3.1- Capacit interdigite

Cette capacit est forme par le couplage entre chaque doigt, plus le nombre de

doigts est lev, plus la capacit est grande (Voir figure 16). Elle offre l'avantage de la

simplicit puisqu'elle ne ncessite qu'un seul niveau de mtallisation. Toutefois, la densit

de capacit obtenue (2pF/mm2) est trs faible et ne convient que pour des capacits de

trs petites valeurs.

Figure 16 : Capacit interdigite et son schma quivalent

Les valeurs typiques de cette capacit sont comprises entre 0.05 et 2pF. = (

+

)

+

Avec

1

= 8,85. 102

(

)

2

= 9,92.10

2

(

)


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3.2.3.3.2- Capacit MIM (Mtal-Isolant-Mtal)

Cette technologie permet dobtenir des valeurs plus leves de capacits, grce

lintroduction dun isolant (ou dilectrique) plac entre les 2 mtallisations qui constituent

les 2 armatures dune capacit plan(Voir figure 17).

Figure 17 : Capacit MIM

La relation donnant la valeur d'une capacit MIM est la suivante:

o r est la permittivit relative, S la surface et e l'paisseur du dilectrique. Le schma

quivalent de cette capacit se prsente comme suit :

Figure 18 : Schma quivalent dune capacit MIM

Les valeurs typiques de la capacit MIM : 0.1 60pF selon les technologies et isolants

utiliss.

= . .


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Les diffrents dilectriques qui peuvent tre envisags pour raliser les capacits

MIM sont rcapituls dans le tableau suivant :

Matriau Permittivit relative Champ de claquage

Emax (V / m)

Densit en pF/mm2

pour un Vmax de 50

V

Si O2 5 300 265

Si3N4 6,5 250 290

Al2O3 8,8 250 390

Ta2O5 25 200 885

TiO2 55 50 490

4- Les procds de fabrication des circuits hybrides

Diffrents procds de fabrication sont utiliss dans la conception des circuits hybrides. Parmi

ces procds nous avons :

La couche mince

La couche paisse

4.1-Les circuits hybrides couche mince

Cette technologie sapplique aux hybrides dont les couches conductrices, rsistives ou

dilectriques sont ralises par dposition sous vide : vaporation ou pulvrisation cathodique. La

dfinition des lignes fait appel des techniques de photolithographie : masquage avec des rsines

photosensibles puis gravure. Les circuits hybrides couche mince nont quune seule couche

conductrice, avec ou sans couche rsistive et/ou dilectrique.

La couche mince est un procd technologique qui comporte de nombreux avantages savoir :

Des dimensions minimales de 10 100 nm, compatibles avec la ralisation de motifs fins

(ligne haute impdance, coupleurs de lange, selfs spirales large bande).

Une diminution des pertes en ligne grce l'utilisation d'or de grande puret et l'excellente dfinition des bords de ligne.

Tableau 4 : Diffrents dilectriques pour capacit MIM


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La ralisation de fonctions passives (capacits, inductances, lignes) avec des

caractristiques prcises lies la qualit des procds de dpt et de gravure des

matriaux.

mais qui reste par son cot lev, ddi des applications "hautes gammes" (spatial,

militaire...).

La figure ci-dessous retrace les diffrentes phases de fabrication dune couche mince.

Figure 19 : Diffrentes tapes de fabrication dune couche mince


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4.2-Les circuits hybrides couche paisse

La technique couche paisse ou srigraphie consiste appliquer sur le substrat une pte ou

encre aprs avoir masqu les zones du substrat ne devant pas recevoir ce dpt. Une tape de

cuisson haute temprature (900 C) fixe l'encre et doit tre ralise aprs chaque dpt de couche.

On peut donc de cette manire dposer successivement des matriaux conducteurs, dilectriques ou

isolants. Les films ainsi obtenus sont assez pais : de 10 50 m dpaisseur.

La figure ci-dessous retrace les diffrentes tapes de fabrication dun circuit hybride en couche

paisse :

Fi ure 20 : Processus sim lifi de fabrication d'un circuit h bride en couche aisse


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La srigraphie est un procd technologique qui comporte de nombreux avantages :

Densit d'intgration.

Souplesse d'utilisation. Reproductibilit et fiabilit.

Mais aussi des inconvnients pour certaines applications :

Mauvaise conductivit des encres.

Rsolution de gravure moyenne, ce qui entrane des pertes importantes.

La couche paisse photo-imageable ou srigravure tire la fois profit de la technique

srigraphie par son aspect multicouche et des avantages de la photolithographie par sa prcision et

sa qualit de rsolution. Cette technique apporte des solutions qui amliorent la possibilit

d'intgration des fonctions, grce aux aspects suivants :

Alignement entre couche.

Meilleure dfinition des bords de ligne d'o des pertes plus faibles.

Meilleure rsolution des lignes et des fentes.

5- Les technologies des circuits hybrides

Diffrentes technologies sont utilises pour fabriquer des circuits hybrides. Aunombre de ces technologies, nous pouvons citer :

La technologie MIC (Microwave Integrated Circuit),

La technologie HMIC (Hybrid Microwave Integrated Circuit),

La technologie MHMIC (Miniature Hybrid Microwave Integrated Circuit).

5.1- La technologie MIC

Les circuits MIC sont des circuits hybrides couche mince intgrant des lignes de

transmission sur le substrat, les autres lments (passifs, actifs) tant obligatoirement

reports. Ces circuits sont conus sur des substrats dalumine de 0.025 pouces dpaisseur.


24/28



Le procd de fabrication dun circuit MIC est prsent sur la figure suivante:

Figure 21 : Procd de fabrication dun circuit


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5.3- Les technologies HMIC et MHMIC

Les circuits HMIC sont des circuits intgrant les lignes de transmission, les rsistances

et inductances (hormis les inductances spirales) sur un substrat.

Les circuits MHMIC sont les circuits les plus complexes qui autorisent l'intgration

d'lments de connexion (croisement par pont air),des trous mtalliss et d'lments

passifs, comme l'inductance spirale et la capacit MIM en plus des lments intgrables sur

les circuits HMIC sur un substrat dilectrique.

Figure 22 : Technologie MHMIC

Au niveau de ces technologies, les composants actifs sont ajouts par assemblage

aprs fabrication des lments passifs, en utilisant des techniques MIC. Lavantaged'intgrer

les lments passifs est la rduction considrable du cot de lassemblage et du nombre

d'lments s'assembler. Ces technologies prsentent les avantages suivants:

Rduction de la taille et de la masse des circuits. Meilleure fiabilit des connexions.

Meilleur contrle des longueurs de connexion donc meilleure reproductibilit.

Miniaturisation de circuits en rduisant le nombre de composants ajouter.

En gnral, la technologie de la couche mince est utilise dans la fabrication des

diffrents lments de ces technologies. Le choix du substrat est dtermin gnralement

par lapplication finale. Un des premiers exemples de l'application de MHMIC est le

dveloppement de modules de l'amplificateur quilibrs pour 8-18 GHz. Quelques

applications arospatiales sont aussi en dveloppement.


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6- Les applications des technologies des circuits hybrides

Lutilit de ces technologies ne sera juge que par leurs applications qui sont aussi

nombreuses que varies. Citons entre autres :

Dans le domaine militaire, ces technologies sont utilises dans la conception des

radars, des armes intelligentes. Elles permettent aussi d'amliorer les performances

des composants utiliss dans les systmes de communications, les quipements de

tlcommunications, dans les liaisons optiques, etc.

En radioastronomie avec la mise au point des radiotlescopes.

En lectronique avec la ralisation des oscillateurs, amplificateurs, mlangeurs et

multiplicateurs de frquences

En radiomtrie avec lvaluation des caractristiques physiques ou naturelles de la

zone dobservation (tldtection) ; mesure des paramtres physiques divers tels

que distance, position, paisseur, vitesse, dformation etc.

Elles sont aussi utilises dans les systmes de tlcommunications spatiaux mais

aussi dans la tlphonie mobile.


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CONCLUSION

Dans notre expos, nous avons vu que pour concevoir des circuits hybrides quil

fallait faire recours aux composants actifs et passifs le tout reports sur un mme substrat

dont les caractristiques dpendantes de lapplication finale. Notons quil existe plusieurs

technologies pour la conception des circuits hybrides dont le MIC, le HMIC et le MHMIC qui

se diffrencient par les composants et le substrat utiliss dans la fabrication. Ces

technologies plus pratiques pour les ondes millimtriques sont utiliss dans beaucoup

dapplications en radiocommunications mobiles. Pour pallier aux insuffisances de ces

technologies, est apparu la technologie MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit).


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BIBLIOGR PHIE

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Composants passifs

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Conception et fabrication de circuits intgrs monolithiques microondes pour

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Analyse et caractrisation des structures planaires multi ports pour la conception et

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expose circuits hybrides

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