FR2945379A1 - Composant miniature hyperfrequences pour montage en surface - Google Patents

Composant miniature hyperfrequences pour montage en surface Download PDF

Info

Publication number
FR2945379A1
FR2945379A1 FR0902160A FR0902160A FR2945379A1 FR 2945379 A1 FR2945379 A1 FR 2945379A1 FR 0902160 A FR0902160 A FR 0902160A FR 0902160 A FR0902160 A FR 0902160A FR 2945379 A1 FR2945379 A1 FR 2945379A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
integrated circuit
microwave
chip
electrical
multilayer integrated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR0902160A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2945379B1 (fr
Inventor
Pierre Franck Alleaume
Claude Toussain
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
United Monolithic Semiconductors SAS
Original Assignee
United Monolithic Semiconductors SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by United Monolithic Semiconductors SAS filed Critical United Monolithic Semiconductors SAS
Priority to FR0902160A priority Critical patent/FR2945379B1/fr
Priority to JP2012508979A priority patent/JP5707657B2/ja
Priority to CN201080024568.7A priority patent/CN102782934B/zh
Priority to US13/319,078 priority patent/US20120248587A1/en
Priority to EP10714320A priority patent/EP2430701A1/fr
Priority to PCT/EP2010/055359 priority patent/WO2010127949A1/fr
Publication of FR2945379A1 publication Critical patent/FR2945379A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2945379B1 publication Critical patent/FR2945379B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/02—Coupling devices of the waveguide type with invariable factor of coupling
    • H01P5/022—Transitions between lines of the same kind and shape, but with different dimensions
    • H01P5/028—Transitions between lines of the same kind and shape, but with different dimensions between strip lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
    • H01L23/047—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body the other leads being parallel to the base
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced with unbalanced lines or devices
    • H01P5/107—Hollow-waveguide/strip-line transitions
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237—High frequency adaptations
    • H05K1/0243—Printed circuits associated with mounted high frequency components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/04042—Bonding areas specifically adapted for wire connectors, e.g. wirebond pads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49171—Fan-out arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00011—Not relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • H01L2924/141—Analog devices
    • H01L2924/1423—Monolithic Microwave Integrated Circuit [MMIC]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/03—Conductive materials
    • H05K2201/0332—Structure of the conductor
    • H05K2201/0364—Conductor shape
    • H05K2201/037—Hollow conductors, i.e. conductors partially or completely surrounding a void, e.g. hollow waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09009—Substrate related
    • H05K2201/09072—Hole or recess under component or special relationship between hole and component
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10621—Components characterised by their electrical contacts
    • H05K2201/10727—Leadless chip carrier [LCC], e.g. chip-modules for cards

Abstract

L'invention concerne un composant miniature hyperfréquences comportant : - une puce hyperfréquence MMIC (100) encapsulée dans un boîtier individuel (222) pour montage en surface capable de fonctionner à une fréquence F0 très supérieures à 45GHz; - au moins un accès hyperfréquence sans contact (124), par couplage électromagnétique assurant la transmission de signaux de couplage à une fréquence de travail F0, Le composant comporte un circuit intégré multicouches passif (220) ayant des couches métallisées et des couches en matériau diélectrique (140, 142, 144), une face supérieure (224), une face inférieure (225) métallisée, la face inférieure métallisée comportant, du côté de l'accès hyperfréquence sans contact (124), une ouverture (236) dans la métallisation pour le passage des ondes électromagnétiques de couplage par l'accès hyperfréquence sans contact et, entre deux couches de matériau diélectrique, une couche métallisée (146) ayant au moins un conducteur électrique (148) de couplage électromagnétique connecté aux éléments électroniques de la puce (100), ledit conducteur électrique de couplage (148) étant situé au niveau de l'accès hyperfréquence sans contact (124) pour assurer la transmission de signaux hyperfréquences par couplage électromagnétique à la fréquence de travail F0. Applications : radars automobiles, communications à haut débit.

Description

COMPOSANT MINIATURE HYPERFREQUENCES POUR MONTAGE EN SURFACE L'invention concerne les composants électroniques fonctionnant à des fréquences millimétriques comportant un accès électromagnétique sans contact. Ces types de composants électroniques comportant au moins une puce (ou circuit intégré) fonctionnant à des fréquences millimétriques ont des applications notamment dans le domaine des radars pour automobile. Dans ces types d'applications, une onde électromagnétique est émise à une fréquence millimétrique, l'onde réfléchie par un obstacle est reçue par une antenne pour extraire de cette onde des informations de distance, d'une part, et de vitesse relative, d'autre part, entre cet obstacle et la source qui a émis l'onde. A cet effet le véhicule est équipé d'un système comportant des radars positionnés tout autour du véhicule permettant la détection d'objets. Des radars longue portée, fonctionnant par exemple à 77GHz sont positionnés à l'avant du véhicule et des radars courte portée, fonctionnant à 24 GHZ et 79 GHz sont positionnées à l'arrière et sur les cotés du véhicule. Les informations de vitesse relative et distance sont transmises à une unité centrale du système qui assure, par exemple, le maintient du véhicule à une distance déterminé par rapport aux objets ou par rapport à un autre mobile circulant sur la même route.
L'objectif de ces systèmes utilisant des radars pour automobile est d'apporter, dans un premier temps, un confort de conduite avec des fonctions d'asservissement de la vitesse du véhicule par rapport à un autre véhicule le précédent, mais aussi d'assurer un signalement de dangers potentiels.
D'une façon générale ces systèmes utilisant des radars pour automobile comportent des fonctions élémentaires de génération de fréquence, d'émission et de réception d'ondes hyperfréquences. Les composants fonctionnant à des fréquences millimétriques peuvent également être utilisés pour des applications de communication à 35 courte distance et très haut débit.
Quelle que soit l'application, le traitement électronique des signaux à fréquence millimétrique comprend une partie de traitement à basse fréquence pouvant être mise en oeuvre par des circuits intégrés en silicium montés sur des circuits imprimés. Cette partie peut être réalisée par des technologies très largement répandues et à faible coût, avec des connexions simples à réaliser entre éléments de circuits sur une même puce de circuit intégré ou entre différentes puces de circuit-intégré. Le traitement comprend aussi une partie à très haute fréquence (supérieure à 45 GHz), ne pouvant être mise en oeuvre que par des composants et des circuits intégrés en matériaux semi-conducteurs adaptés aux hyperfréquences (arséniure de gallium GaAs et ses dérivés notamment, ou encore SiGe). Ces circuits intégrés sont appelés MMIC pour "microwave monolithic integrated circuits". Cette partie très haute fréquence pose des problèmes de réalisation et s'avère en général coûteuse.
Pour des fonctions relativement complexes, on réalise des composants encapsulés dans un boîtier métallique comportant un nombre important de puces MMIC, la quantité d'éléments de circuit qu'on peut mettre dans une même puce étant beaucoup plus limitée pour les circuits MMIC que pour les circuits basse-fréquence au silicium. Ces puces sont montées sur un substrat comportant des interconnexions difficiles à réaliser et donc coûteuses compte-tenu des fréquences très élevées auxquelles on travaille. Le montage des puces sur un substrat hybride (montage en général avec câblage filaire pour relier les puces au substrat hybride) est lui-même très coûteux lorsque les puces sont nombreuses.
Ces composants comportent, notamment dans le cas d'applications pour l'automobile, des accès sans contact par couplage électromagnétique pour l'émission et la réception des ondes. La transmission par couplage électromagnétique à ces très hautes fréquences est assurée en utilisant les propriétés de propagation guidée des signaux électromagnétiques à l'intérieur du boîtier et surtout entre l'intérieur et l'extérieur. Ce boîtier comprend notamment un capot conducteur (capot métallique ou métallisé) qui enferme les lignes de propagation des signaux issus de la puce ou allant vers la puce. Le capot conducteur est situé au- dessus de l'accès extérieur sans contact, à une distance telle qu'il constitue (à la fréquence principale de travail pour laquelle le composant est conçu) un court-circuit électromagnétique favorisant la transmission de signal en propagation libre par cet accès. Les accès à la fréquence de travail FO sont des transitions par couplage électromagnétique dans l'air (ou dans un gaz ou dans le vide ou encore dans n'importe quel matériau diélectrique à faible pertes), et notamment des éléments conducteurs capables de rayonner vers un guide d'onde placé en regard de ces éléments, ou capables de recevoir un rayonnement électromagnétique en sortie d'un guide d'onde devant lequel ils sont placés. Le boîtier dans lequel sont enfermées les puces MMIC comporte une partie non conductrice en regard de ces éléments conducteurs de manière à laisser passer l'énergie électromagnétique entre le guide et les éléments conducteurs. La figure 1 représente un composant hyperfréquences de l'état de l'art pour des applications automobile décrit dans le brevet Français n° 02 15 14684. Le composant de la figure 1 est encapsulé dans un boîtier 10 comportant un accès électromagnétique 12 sans contact et comporte une embase métallique 14, servant de substrat sur lequel est directement reporté, par sa face arrière 16, une puce hyperfréquence MMIC 18, un 20 substrat céramique double face 20 servant aux interconnexions à l'intérieur du boîtier et vers l'extérieur du boîtier, et un capot métallique ou métallisél9 recouvrant l'embase pour enfermer, entre l'embase et le capot, la puce et le substrat de céramique 20. La puce MMIC 18 est soudée ou collée directement sur l'embase 14. 25 Le substrat céramique 20 est de préférence un substrat métallisé sur ses deux faces 24, 26 comportant des métallisations 30 sur sa face avant 24 pour constituer des lignes de transmission, des métallisations 32 sur sa face arrière 26 pour constituer un plan de masse. Les dimensions des différentes parties diélectriques et conductrices 30 sont telles que le composant fonctionne correctement à la fréquence de travail considérée FO (77 GHz). Les métallisations 30 et 32 servent d'une part à établir des interconnexions entre puces et d'autre part à établir les accès extérieurs du boîtier. L'accès 12 électromagnétique sans contact du composant de la 35 figure 1 comprend une transition par couplage électromagnétique permettant de faire passer le signal à la fréquence de 77GHz sans contact d'un guide d'ondes vers la puce MMIC 18 ou réciproquement. Cette transition par couplage électromagnétique se fait de préférence par l'intermédiaire d'une ouverture 36 dans le boîtier 10, et plus précisément 5 dans l'embase métallique 14. Le substrat 20 comporte un élément rayonnant 38 communiquant par exemple avec un guide d'onde placé devant l'ouverture 36, l'élément rayonnant jouant le rôle d'élément de réception et d'émission d'une onde électromagnétique entrante ou sortante dans le boîtier. 10 Les liaisons électriques entre le substrat 20 et la puce 18 sont réalisées par câblage filaire. Le composant comporte d'autres accès 44 fonctionnant à des fréquences inférieures à celles de l'accès hyperfréquences. La puce MMIC est également reliée à ces autres accès 44 par un câblage filaire 46. 15 La connexion du composant avec un autre composant semblable ou avec un composant différent monté sur un circuit imprimé classique est réalisée par les autres accès 44.
Les figures 2a et 2b, représentent respectivement une vue en coupe 20 et une vue de dessus d'une autre réalisation d'un composant hyperfréquences miniaturisé pour montage en surface décrit dans le brevet français n°04 13583 Le composant des figures 2a et 2b comporte une puce MMIC 60 encapsulée dans un boîtier 61 ayant un accès 62 par couplage 25 électromagnétique sans contact. La puce MMIC 60 comporte une face active 64 et une face arrière 66, opposée à la face active ; les deux faces 64, 66 sont métallisées. La face active 64 comporte des composants électroniques 68 et des conducteurs électriques 70, 72 de la face active. La face arrière 66 comporte des 30 conducteurs électriques de la face arrière et parmi ces conducteurs de la face arrière un conducteur formant un plan de masse 74. Le boîtier 61 comporte une embase métallique 80 servant de substrat sur laquelle est directement reportée la puce MMIC 60 par sa face arrière 66, l'embase ayant une ouverture 82 pour le passage des ondes 35 électromagnétiques reçues ou émises par le circuit intégré formant avec un capot métallique 84 reporté sur l'embase métallique, l'accès 62 par couplage électromagnétique sans contact. La puce MMIC 60 comporte, du coté d'une de ses extrémités, une zone de report 90 sur l'embase métallique 80 du boîtier et, du côté d'une autre extrémité opposée à la première, une zone de transition électromagnétique 92 au niveau de l'accès 62 par couplage électromagnétique, par exemple avec un guide d'onde. La face arrière 66 de la puce, au niveau de la zone de transition 92, ne comporte pas de métallisation pour laisser le passage des ondes électromagnétique par l'accès 62 sans contact. La zone de transition 92 de la puce comporte, de préférence sur la face active 64, un conducteur électrique de couplage 96 relié à une ligne microstrip 98 de la puce formée par un conducteur de la face active et le plan de masse 74 de la face arrière.
L'accès électromagnétique 62 du boîtier assure une transition sans contact des signaux hyperfréquences entre le composant et un guide d'onde couplé au composant. L'accès 62 sans contact est réalisé, dans cet exemple des figures 2a et 2b, par le capot métallique 84 et l'ouverture 82 dans l'embase métallique formant un guide d'onde à la fréquence de travail FO d'émission/réception du circuit intégré 60. Les dimensions des différentes parties diélectriques et conductrices du boîtier sont telles que le composant fonctionne correctement à la fréquence de travail FO considérée (77 GHz).
Le boîtier comporte, du côté de l'embase métallique 80, en plus du conducteur électrique de masse 82, des plots électriques 110 pour l'interconnexion du circuit intégré avec d'autres composants électroniques par l'intermédiaire d'un substrat d'interconnexion. Les conducteurs électriques 72 de la face active de la puce, pour d'autres d'accès à la puce, sont reliés par des fils de connexion 112 aux plots électriques du boîtier. Ces autres accès par contact sont destinés à transmettre vers la puce : des signaux aux fréquences sous-harmoniques de la fréquence de travail FO (77 GHz), des signaux de contrôle, les alimentations.
Le boîtier est fermé par un moulage 114 en matériau diélectrique recouvrant la surface active du circuit intégré et laissant apparaître la surface de report du boîtier comportant les plots électriques de report. De préférence, le matériau diélectrique rempli l'accès électromagnétique 62 sans contact du boîtier, mais dans d'autres réalisations, l'espace entre le capot et l'embase métallique peut contenir un gaz environnant le composant, par exemple de l'air.
Dans les systèmes hyperfréquences, et notamment dans le cas d'applications pour les radars automobile, l'accroissement des fonctionnalités de tels systèmes implique l'utilisation d'un nombre de plus en plus élevé de radars de détection au tour du véhicule ce qui nécessite un plus grand effort de réduction des coûts des fonctions élémentaires du système. Un des problèmes majeurs pour ces applications automobile est le coût du module millimétrique d'émission/réception. Ce coût résulte des composants utilisés mais aussi de la technologie d'assemblage utilisée pour fabriquer ces modules ainsi que du procédé d'assemblage du composant au sein du système. Les solutions existantes ne permettent d'atteindre les objectifs de coût liés du marché. Ces solutions sont limitées pour deux raisons essentielles, le coût de mise en oeuvre (équipement, apprentissage, reproductibilité), le coût de production des composants.
L'invention permet de réduire les coûts de production des composants hyperfréquences à accès sans contact par couplage électromagnétique en proposant un composant miniature hyperfréquences comportant : - une puce hyperfréquence MMIC encapsulée dans un boîtier individuel pour montage en surface, la puce ayant une face active comportant des éléments électroniques et des conducteurs électriques de la face active et une face arrière opposée à la face active, - au moins un accès hyperfréquence sans contact, par couplage électromagnétique, pour la communication de signaux électriques entre l'intérieur et l'extérieur du boîtier comportant une ouverture transparente aux ondes électromagnétiques assurant la transmission de signaux de couplage à une fréquence de travail F0, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit intégré multicouches passif ayant des couches métallisées et des couches en matériau diélectrique, une face supérieure, une face inférieure métallisée, la face inférieure métallisée comportant, du côté de l'accès hyperfréquence sans contact, une ouverture dans la métallisation pour le passage des ondes électromagnétiques de couplage par l'accès hyperfréquence sans contact et, entre deux couches de matériau diélectrique, une couche métallisée ayant au moins un conducteur électrique de couplage électromagnétique connecté aux éléments électroniques de la puce, ledit conducteur électrique de couplage étant situé face à l'accès hyperfréquence sans contact pour assurer la transmission de signaux hyperfréquences par couplage électromagnétique à la fréquence de travail F0.
Avantageusement le composant comporte un accès hyperfréquences par contact d'une fréquence inférieure à la fréquence de travail F0.
Dans une réalisation, la fréquence inférieure à la fréquence de travail de l'accès hyperfréquences par contact est une fréquence sous-harmonique FO/n de la fréquence de travail F0, n étant un nombre supérieur ou égal à 2.
Dans une autre réalisation, le composant comporte une embase métallique ayant une face intérieure, une face extérieure, une ouverture dans l'embase formant l'accès hyperfréquences sans contact, la puce hyperfréquences et le circuit intégré multicouches passif étant reportés sur la face intérieure de ladite l'embase métallique (Fig. 3, 4, 7, 8).
Dans une autre réalisation, la métallisation de la face inférieure du circuit intégré multicouches forme un plan de masse du boîtier (Fig. 5, 6).
Dans une autre réalisation, le circuit intégré multicouches comporte une cavité dans sa partie centrale laissant apparaître la métallisation de sa face inférieure, la puce, logée dans la cavité du circuit intégré multicouches passif étant reportée, par sa face arrière, sur la métallisation de la face inférieure dudit circuit intégré multicouches. (Fig. 5)
Dans une autre réalisation, le circuit intégré multicouches passif comporte, entre une première et une deuxième couche de matériau diélectrique, outre le conducteur électrique de couplage, des conducteurs électriques de report de la puce sur le circuit intégré passif multicouches, une cavité dans la partie centrale du circuit intégré multicouches passif laissant apparaître les dits conducteurs électriques de report de la puce. (Fig. 6) Dans une autre réalisation, le circuit intégré multicouches passif comporte, entre une première et une deuxième couche de matériau diélectrique, outre le conducteur électrique de couplage, des conducteurs électriques de report de la puce, la deuxième et une troisième couches de matériau diélectrique recouvrant partiellement, du côté de l'ouverture dans la métallisation de la face inférieure du circuit intégré multicouches, la première couche de matériau diélectrique laissant apparaître les conducteurs électriques de report de la puce sur ladite première couche de matériau diélectrique. (Fig 7, 8) Dans une autre réalisation, le circuit intégré multicouches comporte, entre la face inférieure et la face supérieure, une première, une deuxième et une troisième couches en matériau diélectrique, entre la première et la deuxième couches en matériau diélectrique, une première couche métallique comportant au moins le conducteur électrique de couplage électromagnétique, entre la deuxième et la troisième couche en matériau diélectrique au niveau de l'ouverture de la métallisation de la face inférieure du circuit intégré multicouches, une autre couche métallique formant un plan réflecteur pour les ondes électromagnétiques dans l'accès hyperfréquences sans contact . (Fig. 3, 4, 5, 6, 7, 8)
Dans une autre réalisation, un conducteur électrique de couplage électromagnétique et un plan de masse du circuit intégré multicouches passif forment une antenne à fente favorisant la transmission de la fréquence de travail à travers l'accès hyperfréquence sans contact. Dans une autre réalisation, le conducteur électrique de couplage est relié électriquement à la puce par une ligne microstrip formée par un conducteur électrique de la couche métallique comportant le conducteur électrique de couplage et la face inférieure métallisée du circuit intégré multicouches.
Dans une autre réalisation, la puce MMIC et le circuit intégré 10 multicouches sont protégée par une résine d'enrobage fermant le boîtier du composant.
Dans une autre réalisation, la puce (MMIC) 100 est interconnectée au circuit intégré multicouches par des fils conducteurs électriques. Dans une autre réalisation, la puce (MMIC) 100 est interconnectée au circuit intégré multicouches par des plots métalliques.
Un principal objectif du composant hyperfréquence selon l'invention 20 est de réduire le coût de fabrication de systèmes hyperfréquences et de simplifier leur fabrication. Un deuxième objectif est de pouvoir utiliser une technologie de fabrication du composant hyperfréquence très proche des technologies actuellement mises en oeuvre pour des fabrications en volume important, par 25 exemple, celles utilisées pour les composants en boîtier plastique. Pour cela des procédés d'assemblage collectifs en particulier lors des étapes de report, câblage de la puce, ainsi que de fermeture du boitier sont utilisés.
Un autre objectif du composant est sa compatibilité avec les 30 techniques de montage en surface, ce qui représente un atout majeur pour des applications à des telles fréquences millimétriques. Dans le composant selon l'invention, le conducteur électrique de couplage au niveau de l'accès sans contact fait office de capteur électromagnétique couplé avec un guide d'onde extérieur au boîtier. 15 35 Pour certaines applications du composant hyperfréquences selon l'invention le boîtier comporte, de préférence, en plus d'un accès sans contact capable d'un couplage électromagnétique efficace à plus de 45 GHz (au moins jusque 120 GHz), un accès par contact incapable de travailler efficacement à une fréquence Fc supérieure à 45 GHz mais conçu pour travailler à au moins cette fréquence Fc inférieure à la fréquence de travail. Cette fréquence Fc pourrait être, pour certaines applications, une fréquence sous-harmonique FO/n de la fréquence de travail F0. Dans ce dernier cas, le composant hyperfréquences comportera, de préférence, des moyens de ~o multiplication de fréquence nécessaires pour passer de la fréquence sous-harmonique Fc=FO/n à la fréquence de travail F0. L'accès incapable de travailler à 77 GHz mais capable de travailler jusqu'à 40 GHz ou un peu plus, est relié à la puce par fil conducteur électrique ou plot métallique à travers des lignes de propagation micro-ruban 15 ou coplanaires. Dans le cas des signaux à plus basse fréquence (FO/n), la connexion du composant miniature hyperfréquences avec d'autres composants placés sur un même substrat se fera facilement du fait que les fréquences transportées sont beaucoup plus faibles. Des lignes de transmission reliant 20 les plots de contact des différents composants seront réalisables sur le substrat de report.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux 25 dessins annexés dans lesquels : - la figure 1, déjà décrite, représente un composant hyperfréquences de l'état de l'art ; - la figure 2, déjà décrite, représente un autre composant hyperfréquences de l'état de l'art ; 30 - les figures 3a et 3b représentent respectivement une vue de dessus et une vue en coupe d'une première réalisation du composant hyperfréquences selon l'invention ; - les figure 4a et 4b, représentée une variante du composant des figures 3a et 3b ; - les figures 4c et 4d montrent le composant de la figure 4a reporté sur un circuit imprimé ; - les figures 5a et 5b, représentée une alternative du composant des figures 4a et 4b ; - les figures 5c et 5d montrent le composant de la figure 5a reporté sur un circuit imprimé ; - les figure 6a et 6b, représentée une variante du composant des figures 5a et 5b ; - les figures 6c et 6d représentent le composant hyperfréquences ~o des figures 6a et 6b assemblé sur une carte circuit imprimé par une technique de montage de surface ; - les figures 7a et 7b représentent une évolution du composant représentée par les figure 6a et 6b comportant une embase métallique sous le circuit intégré passif multicouches tel que présenté aux figures 4a et 4b ; 15 - les figure 7c et 7d représente le composant hyperfréquences des figures 7a et 7b assemblé sur une carte circuit imprimé et ; - les figures 8a et 8b représentent une évolution du composant représenté aux figures 7a et 7b.
20 Le composant selon l'invention, représenté par les figures 3a et 3b, comporte une puce hyperfréquence (MMIC) 100, telle que celle utilisé pour les réalisations de boîtiers de l'état de l'art de la figure 1, ayant une face active 102 comportant des éléments actifs et une face arrière 104 de la puce et, selon une principale caractéristique du composant selon l'invention, un 25 circuit intégré multicouches passif 120 formant un élément de couplage électromagnétique du composant avec l'extérieur. Le circuit intégré multicouches passif 120 et la puce 100 sont encapsulés dans un boîtier 122 plastique comportant un accès hyperfréquences 124 sans contact par couplage électromagnétique destiné à 30 fonctionner à une fréquence de travail F0. Le composant de la figure 3a comporte une embase métallique 134 ayant une face intérieure 135 et une face extérieure 137 pour le report du composant sur un circuit imprimé. L'embase métallique 134 comporte une ouverture 138 formant l'accès hyperfréquences sans contact 124 du 35 composant hyperfréquences.
Le circuit intégré multicouches passif 120 comporte une face supérieure 128 et une face inférieure 130 et, entre la face inférieure130 et la face supérieure 128, une première 140, une deuxième 142 et une troisième 144 couches en matériau diélectrique.
La puce hyperfréquences 100 et le circuit intégré multicouches passif 120 sont reportés, la puce par sa face arrière 104 et le circuit intégré multicouches par sa face inférieure 130, sur la face intérieure 135 de l'embase métallique 134 du composant hyperfréquences. Le circuit intégré multicouches passif 120 comporte, en outre, des couches métalliques, une première couche métallique 146, entre la première 140 et la deuxième 142 couche en matériau diélectrique, comportant au moins un conducteur électrique 148 de couplage électromagnétique, pour assurer la transmission de signaux hyperfréquences par couplage électromagnétique à la fréquence de travail FO et, entre la deuxième 142 et la troisième 144 couche en matériau diélectrique, une autre couche métallique 150 formant un plan réflecteur pour les ondes électromagnétiques dans l'accès hyperfréquences sans contact 124. Le conducteur électrique 148 de couplage électromagnétique est connecté aux éléments électroniques de la puce 100 par l'intermédiaire d'une ligne microstrip 154 formée par un plan de masse de la face inférieure 130 du circuit multicouches passif 120 et un conducteur électrique de connexion en forme de ruban de la première couche métallique 146. Le conducteur électrique 148 de couplage du circuit intégré multicouches passif 120 permet l'excitation d'un guide d'onde au niveau de l'ouverture 136 de l'embase métallique 134 du composant. La puce hyperfréquence (MMIC) 100 est reliée, d'une part, à des accès basse fréquence du boîtier 122 sous forme de plots métalliques 160 de report du composant et, d'autre part, à la ligne microstrip 154 du circuit intégré multicouches 120 connectée au conducteur électrique 148 de couplage, par l'intermédiaire de fils 180 conducteurs électriques soudés sur des plots métalliques 182 de la puce 100. Le circuit intégré multicouches passif 120 ainsi que la puce 100 sont reportés sur la face intérieure 135 de l'embase métallique 134 au moyen d'une couche de collage 190.
Le composant hyperfréquences est recouvert d'une résine d'enrobage 192 assurant la protection mécanique finale du composant et son encapsulation sous la forme du boîtier 122. La puce 100 dans cette réalisation peut assurer différentes fonctions d'un radar automobile telles que, la réception et l'émission, la génération d'oscillateurs locaux et de mélange pour fournir une fréquence intermédiaire FI. Les plots métalliques 160 transportent, dans ce cas, des basses fréquences.
Les figure 4a et 4b, représentée une variante du composant des figures 3a et 3b. Dans cette variante des figures 4a et 4b, le boîtier 122 comporte un autre accès hyperfréquences 200 par contact avec un circuit imprimé de report du composant utilisant des technologies de fabrication en grande série. L'accès hyperfréquence avec contact 200, sous forme de plot métallique 160 du boîtier, est incapable de travailler à la fréquence de travail FO mais capable de travailler à une fréquence sous-harmonique FO/n de la fréquence de travail F0. De la même façon que dans la réalisation des figures 3a et 3b un 20 accès hyperfréquence de la puce 100 est relié à l'accès 200 du boîtier, capable de travailler à FO/n, par un fil 180 conducteur électrique.
Les composants des figures 3a, 3b, 4a, 4b peuvent ensuite être assemblé sur une carte de circuit imprimé 204 par une technique de 25 montage de surface. Les figures 4c et 4d montrent le composant de la figure 4a reporté sur un circuit imprimé par des techniques de montage en surface. La carte de circuit imprimé 204 intègre différents conducteurs 208, 212 permettant l'acheminement des signaux électriques au boitier 122. 30 L'interconnexion des conducteurs 208 ainsi que les retours de masse 212 sont assurés par des trous métallisés 214. Le signal électromagnétique à la fréquence FO se couple à un guide d'onde par une ouverture 216 à travers la carte circuit imprimé 204 à partir du conducteur de couplage 148 intégré au composant hyperfréquence de la 35 figure 4a.
L'empreinte du boîtier 122 du composant reporté sur le circuit imprimé 204 est représentée sur la figure 4d.
Les figure 5a et 5b, représentée une alternative du composant des 5 figures 4a et 4b. Dans le cas du composant des figures 5a et 5b, un circuit intégré multicouches passif 220 est encapsulé dans un boîtier hyperfréquences 222 comportant l'accès hyperfréquences sans contact 124 par couplage électromagnétique destiné à fonctionner à la fréquence de travail F0. 10 Le circuit intégré multicouches passif 222 comporte trois couches en matériau diélectrique, la première 140, la deuxième 142 et la troisième 144 couches, une face supérieure 224 et une face inférieure 225 du circuit intégré multicouches comportant une métallisation 226 d'épaisseur suffisante pour former un plan de masse. 15 Le circuit intégré multicouches passif 220 du composant des figure 5a et 5b comporté, en outre, une cavité 228 dans sa partie centrale laissant apparaitre la métallisation 226 de sa face arrière 225. La puce 100, logée dans la cavité 228 du circuit intégré multicouches passif 220 est reportée, par sa face arrière 104, sur la 20 métallisation 226 de la face inférieure 225 dudit circuit intégré multicouches 220. La métallisation 226 de la face inférieure 225 du circuit intégré multicouches passif 220 fait, dans cette réalisation, office d'embase métallique du composant hyperfréquences pour son report en surface d'un 25 circuit imprimé. Comme dans la réalisation des figures 3a et 3b, le circuit intégré multicouches 220 comporte, du côté de l'accès hyperfréquence sans contact 124, entre la première 140 et la deuxième 142 couche de matériau diélectrique, le conducteur électrique de couplage 148 et, entre la deuxième 30 142 et la troisième 144 couche, l'autre couche métallique 150 formant un plan réflecteur pour les ondes électromagnétiques dans l'accès hyperfréquences sans contact 124. La puce 100 est reportée sur la métallisation 226 circuit intégré multicouches passif par une couche de collage 230.
Les conducteurs électriques de la face active 102 de la puce 100 sont reliés par les fils électrique 180 aux conducteurs électriques du circuit intégré multicouches passif 220 et aux plots 182 électriques de la puce. La cavité 228 du circuit intégré multicouches 220, dans laquelle se trouve placée la puce 100, est fermée par une résine protectrice 234. La métallisation 226 formant le plan de masse du circuit intégré multicouches passif 220 comporte une ouverture 236 au niveau de l'accès 124 sans contact du composant permettant le passage des ondes électromagnétiques et par conséquent un couplage électromagnétique à la fréquence FO de travail à un système extérieur. La face extérieure de report sur un circuit imprime du composant des figures 5a et 5b intègre également les plots métalliques 160 permettant de connecter le composant au système extérieur aux basses fréquences. La connexion entre ces plots 160 et les conducteurs électriques du circuit intégré multicouches passif 220 se fait au moyen de trous métallisés 238.
Les figures 5c et 5d montrent le composant des figures 5a et 5b reporté par une technique d'assemblage de surface sur une carte circuit imprimé 240 intégrant différents conducteurs 242 pouvant être reliés entre eux où à une masse 244 du circuit imprimé 240 par des trous métallisés 246. Le signal de travail à la fréquence FO se couple à un guide d'onde via le conducteur de couplage 148 du composant reporté sur le circuit imprimé à travers une ouverture 248 dans ledit circuit imprimé.
La figure 5d présente l'empreinte du composant des figures 5a et 5b telle qu'elle apparaît sur le circuit imprimé 240.
Les figure 6a et 6b, représentée une variante du composant des figures 5a et 5b.
Les figures 6a et 6b représentent un composant comportant deux accès hyperfréquences, l'accès sans contact 124 et l'accès avec contact 200. Dans le cas de la réalisation des figures 6a et 6b, un circuit intégré multicouches passif 250 tel que celui de la réalisation des figure 5a et 5b encapsulé dans un boîtier 252 comporte les trois couches en matériau diélectrique, la première 140, la deuxième 142 et la troisième 144 couches, la face supérieure 224 et la face inférieure 225 du circuit intégré multicouches 250 comportant la métallisation 226 d'épaisseur suffisante pour former un plan de masse.
Le circuit intégré multicouches passif 250 comporte, entre la première 140 et la deuxième 142 couches de matériau diélectrique, outre le conducteur électrique de couplage 148, des conducteurs électriques 254 de report de la puce 100 par sa face active 102. Une cavité 256 dans la patrie centrale du circuit intégré multicouches passif 250 laisse apparaître les dits conducteurs électriques 254 de report de la puce 100 sur le circuit intégré passif multicouches 250. Le circuit intégré multicouches passif 250 comporte, des trous métallisés 260, 224 reliant les conducteurs électriques 254, 262 de report de la puce sur le circuit intégré multicouches passif 250 aux conducteurs électriques 160 de report du composant hyperfréquences par l'intermédiaire de conducteurs électriques 262 du circuit intégré multicouches passif. La puce 100, logée dans la cavité 256 du circuit intégré multicouches passif 250, est reportée par sa face arrière 102 sur les conducteurs électriques 254 de report de la puce, par des plots métalliques 264. Ces plots métalliques 264 assurent la connexion électrique et mécanique de la puce 100 au circuit intégré multicouches passif 250. Dans une variante de réalisation des figures 6a et 6b, non représentée sur les figures, la puce 100 peut se retrouver reportée par sa face active 104 sur les conducteurs électriques 254, 262 de report de la puce. Cette configuration est communément appelée Flip-Chip en langue anglaise. La face active 104 de la puce 100 fait alors directement face aux conducteurs électriques 254 de report de la puce 100 réalisés dans la cavité 256 du circuit intégré passif multicouche 252. La liaison entre les conducteurs de la puce 100 et les conducteurs électriques 254, 262 de report de la puce 100 se faisant par les plots métalliques 264. La métallisation 226 formant le plan de masse de la face inférieure 224 du circuit intégré passif 250 fait office, comme dans la réalisation des figures 5a et 5b, d'embase du composant pour son report en surface d'un circuit imprimé.
Le conducteur électrique de couplage 148 est ainsi relié à l'accès hyperfréquences de la puce 100 fonctionnant avec le signal à la fréquence de travail FO avec une longueur électrique beaucoup plus faible que dans le cas d'une connexion par fil conducteur électrique. Ceci favorise le fonctionnement du composant à de très hautes fréquences F0. De même, l'accès par contact 200 par le plot métallique 160 de report du composant hyperfréquence est relié sans fil électrique à la puce 100, ce qui favorise le fonctionnement de cet accès à des fréquences beaucoup plus élevées que dans le cas de l'accès basse fréquence par le plot métallique 160 décrit à la figure 5b. La métallisation 226 du circuit intégré multicouches 250 comporte également l'ouverture 136 permettant la transmission du signal à la fréquence FO de travail vers le système extérieur. La puce MMIC 100 est protégée par une résine d'enrobage 266 15 fermant le boîtier du composant.
Les figures 6c et 6d représente le composant hyperfréquences des figures 6a et 6b assemblé sur une carte circuit imprimé 270 par une technique de montage de surface. 20 Cette carte 270 intègre en particulier une ouverture guide d'onde 274. La figure 6d présente l'empreinte du composant des figures 6a et 6b telle qu'elle apparaît sur le circuit imprimé 270.
les figures 7a et 7b représentent une évolution du composant 25 représentée par les figure 6a et 6b comportant une embase métallique sous le circuit intégré passif multicouches tel que présenté aux figures 4a et 4b. Dans le cas de la réalisation des figures 7a et 7b, un boîtier 278 comporte un circuit intégré multicouches passif 280 comportant les trois couches en matériau diélectrique, la première 140, la deuxième 142 et la 30 troisième 144 couches, une face supérieure 282 et une face inférieure 284 métallisée. Le circuit intégré multicouches 280 est reporté sur une embase métallique 286. Le circuit intégré multicouches 280 comporte, entre la première 140 et la deuxième 142 couche de matériau diélectrique, outre le conducteur 35 électrique de couplage 148, les conducteurs électriques 254 de report de la puce 100 par sa face active 102 tels que ceux de la réalisation des figures 6a et 6b. La deuxième 142 et troisième 144 couches de matériau diélectrique recouvrent partiellement, du côté de l'accès sans contact 124 du composant, la première couche 140 de matériau diélectrique laissant apparaître les conducteurs électriques de report 254 de la puce 100 sur ladite première couche 140 de matériau diélectrique. Cette réalisation des figures 7a et 7b permet de réduire et de simplifier la définition de la face inférieure du circuit intégré multicouches 1 o passif 280. Les connexions de la puce MMIC 100 reportée sur le circuit intégré multicouches 280 comportant des conducteurs électriques basse fréquence 284 et le conducteur électrique de couplage sans contact 148 se font au travers de plots métalliques 264 de façon à augmenter la fréquence FO 15 maximal du composant. L'accès sans contact, pour le couplage du composant à la fréquence FO au système extérieur, est réalisé par une ouverture 243 dans l'embase métallique 286 du composant hyperfréquences et une ouverture136 en vis-à-vis dans la métallisation de la face inférieure du circuit intégré multicouches 20 280 passif permettant un couplage électromagnétique avec l'extérieur du composant par le conducteur de couplage 148 intégré. Comme pour les autres réalisations, les signaux base fréquence sont injectés au composant par des plots 160 d'accès réalisés au niveau de l'embase métallique 286. Ces plots 160 d'accès sont reliés aux conducteurs 25 électriques du circuit intégré multicouches passif par des fils conducteurs électriques 180. Le composant des figures 7a et 7b est encapsulé par un enrobage d'une résine de protection 292.
30 Dans une variante de la réalisation des figures 7a et 7b, non représentée sur les figures, la puce 100 peut être reportée par sa face active 104 sur les conducteurs électriques 254 de report de la puce. Cette configuration est communément appelée Flip-Chip en langue anglaise. La face active 104 de la puce 100 fait alors directement face aux 35 conducteurs 254, 284 de report de la puce réalisés sur le circuit intégré passif multicouche 280. La liaison entre les conducteurs de la puce 100 et les conducteurs 254 de report de la puce se faisant par les plots métalliques 264.
Les figures 7c et 7d représentent le composant hyperfréquence des figures 7a et 7b assemblé sur une carte circuit imprimé. La figure 7c présente l'assemblage du composant des figures 7a et 7b sur une carte circuit imprimé 294 intégrant en particulier comme dans les autres cas une ouverture 296 pour le couplage à un système extérieur, à la fréquence FO de travail. La figure 7c présente l'empreinte du composant des figures 7a et 7b telle qu'elle apparaît sur le circuit imprimé 294.
Les figures 8a et 8b représentent une évolution du composant 15 représenté aux figures 7a et 7b. Le composant des figures 8a et 8b est identique en tous points à celui des figures 7a et 7b, seule la connexion du circuit intégré multicouches 280 passif vers l'embase métallique 286 est assurée par collage ou brasage 298 au niveau des connexions basses fréquences 160 du boîtier. Ceci 20 permet d'éliminer les fils de câblage 180 montrés sur la figure 7a et 7b permettant d'augmenter la fréquence maximale de l'accès basse fréquence par les plots 160 de report du composant.
Parmi les principaux avantages du composant hyperfréquence selon 25 l'invention on peut citer : - le composant hyperfréquences est compatible avec les techniques de montage en surface (CMS) y compris pour des applications au delà de 45GHz. - l'utilisation de matériaux bas cout pour la réalisation du circuit 30 imprimé sur lequel sera reporté le composant hyperfréquence malgré la gestion de fréquences très supérieures à 45GHz. - la suppression des connexions de type patte et filaire à la fréquence millimétrique de travail FO ; - utilisation des technologies de fabrication collective des boîtiers hyperfréquences. Ceci permettant de réduire de façon très importante le cout de réalisation du composant hyperfréquence. Ces principaux avantages du composant miniature selon l'invention 5 aboutissent à une réduction notable du coût de fabrication de systèmes hyperfréquences et une reproductibilité des performances.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Composant miniature hyperfréquences comportant : - une puce hyperfréquence MMIC (18, 60, 100) encapsulée dans un boîtier individuel (114, 122, 222, 252, 278) pour montage en surface, la puce ayant une face active (64, 102) comportant des éléments électroniques et des conducteurs électriques de la face active (30, 70, 72) et une face arrière (66, 104) opposée à la face active, - au moins un accès hyperfréquence sans contact (12, 62, 124), par couplage électromagnétique, pour la communication de signaux électriques entre l'intérieur et l'extérieur du boîtier comportant une ouverture (36, 82, 136, 236, 243) transparente aux ondes électromagnétiques assurant la transmission de signaux de couplage à une fréquence de travail F0, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit intégré multicouches passif (120, 220, 250, 280) ayant des couches métallisées (146, 150) et des couches en matériau diélectrique (140, 142, 144), une face supérieure (128, 224), une face inférieure (130, 225) métallisée, la face inférieure métallisée comportant, du côté de l'accès hyperfréquence sans contact (124), une ouverture (136, 236, 243) dans la métallisation pour le passage des ondes électromagnétiques de couplage par l'accès hyperfréquence sans contact et, entre deux couches de matériau diélectrique, une couche métallisée (146) ayant au moins un conducteur électrique (148) de couplage électromagnétique connecté aux éléments électroniques de la puce (100), ledit conducteur électrique de couplage (148) étant situé face à l'accès hyperfréquence sans contact (124) pour assurer la transmission de signaux hyperfréquences par couplage électromagnétique à la fréquence de travail F0.
  2. 2. Composant miniature hyperfréquences selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il comporte un accès (44, 200) hyperfréquences par 30 contact d'une fréquence (Fc) inférieure à la fréquence de travail F0.
  3. 3. Composant miniature hyperfréquences selon la revendication 2, caractérisée en ce que la fréquence (Fc) inférieure à la fréquence de travail de l'accès (44, 200) hyperfréquences par contact est une fréquence sous-harmonique FO/n de la fréquence de travail F0, n étant un nombre supérieur ou égal à 2.
  4. 4. Composant miniature hyperfréquences selon la revendication 1, caractérisé en qu'il comporte une embase métallique (134) ayant une face intérieure (135), une face extérieure (137), une ouverture (138) dans l'embase formant l'accès hyperfréquences sans contact (124), la puce hyperfréquences (100) et le circuit intégré multicouches passif (120) étant reportés sur la face intérieure (135) de ladite l'embase métallique (134).
  5. 5. Composant miniature hyperfréquences selon la revendication 1, caractérisé en ce que la métallisation (226) de la face inférieure (225) du circuit intégré multicouches (226) forme un plan de masse du boîtier.
  6. 6. Composant miniature hyperfréquences selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit intégré multicouches (220) comporte une cavité (228) dans sa partie centrale laissant apparaître la métallisation (226) de sa face inférieure (225), la puce (100), logée dans la cavité (228) du circuit intégré multicouches passif (220) étant reportée, par sa face arrière (104), sur la métallisation (226) de la face inférieure (225) dudit circuit intégré multicouches (220).
  7. 7. Composant miniature hyperfréquences selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit intégré multicouches passif (250) comporte, entre une première (140) et une deuxième (142) couches de matériau diélectrique, outre le conducteur électrique de couplage (148), des conducteurs électriques (254) de report de la puce (100) sur le circuit intégré passif multicouches (250), une cavité (256) dans la partie centrale du circuit intégré multicouches passif (250) laissant apparaître les dits conducteurs électriques (254) de report de la puce (100).
  8. 8. Composant miniature hyperfréquences selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit intégré multicouches passif (280) comporte, entre une première (140) et une deuxième (142) couche de matériau diélectrique, outre le conducteur électrique de couplage (148), desconducteurs électriques (254) de report de la puce (100) , la deuxième (142) et une troisième (144) couches de matériau diélectrique recouvrant partiellement, du côté de l'ouverture dans la métallisation (136) de la face inférieure du circuit intégré multicouches, la première couche (140) de matériau diélectrique laissant apparaître les conducteurs électriques de report (254) de la puce sur ladite première couche (140) de matériau diélectrique.
  9. 9. Composant miniature hyperfréquences selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le circuit intégré multicouches comporte, entre la face inférieure et la face supérieure, une première (140), une deuxième (142) et une troisième (144) couches en matériau diélectrique, entre la première (140) et la deuxième (142) couches en matériau diélectrique, une première couche métallique (146) comportant au moins le conducteur électrique (148) de couplage électromagnétique, entre la deuxième (142) et la troisième (144) couche en matériau diélectrique au niveau de l'ouverture de la métallisation de la face inférieure du circuit intégré multicouches, une autre couche métallique (150) formant un plan réflecteur pour les ondes électromagnétiques dans l'accès hyperfréquences sans contact (124).
  10. 10. Composant miniature hyperfréquences selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un conducteur électrique de couplage électromagnétique (148) et un plan de masse du circuit intégré multicouches passif forment une antenne à fente favorisant la transmission de la fréquence de travail à travers l'accès hyperfréquence sans contact (124).
  11. 11. Composant selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le conducteur électrique de couplage (148) est relié électriquement à la puce (100) par une ligne microstrip (150) formée par un conducteur électrique de la couche métallique comportant le conducteur électrique de couplage (148) et la face inférieure métallisée du circuit intégré multicouches.
  12. 12. Composant selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la puce (MMIC) 100 et le circuit intégré multicouches sont protégée par une résine d'enrobage fermant le boîtier du composant.
  13. 13. Composant selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la puce (MMIC) 100 est interconnectée au circuit intégré multicouches par des fils conducteurs électriques.
  14. 14. Composant selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ~o ce que la puce (MMIC) 100 est interconnectée au circuit intégré multicouches par des plots métalliques.
FR0902160A 2009-05-05 2009-05-05 Composant miniature hyperfrequences pour montage en surface Active FR2945379B1 (fr)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0902160A FR2945379B1 (fr) 2009-05-05 2009-05-05 Composant miniature hyperfrequences pour montage en surface
JP2012508979A JP5707657B2 (ja) 2009-05-05 2010-04-22 表面装着用の小型マイクロ波部品
CN201080024568.7A CN102782934B (zh) 2009-05-05 2010-04-22 用于表面安装的微型微波部件
US13/319,078 US20120248587A1 (en) 2009-05-05 2010-04-22 Miniature Microwave Component for Surface-Mounting
EP10714320A EP2430701A1 (fr) 2009-05-05 2010-04-22 Composant miniature hyperfrequences pour montage en surface
PCT/EP2010/055359 WO2010127949A1 (fr) 2009-05-05 2010-04-22 Composant miniature hyperfrequences pour montage en surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0902160A FR2945379B1 (fr) 2009-05-05 2009-05-05 Composant miniature hyperfrequences pour montage en surface

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2945379A1 true FR2945379A1 (fr) 2010-11-12
FR2945379B1 FR2945379B1 (fr) 2011-07-22

Family

ID=41509761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0902160A Active FR2945379B1 (fr) 2009-05-05 2009-05-05 Composant miniature hyperfrequences pour montage en surface

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20120248587A1 (fr)
EP (1) EP2430701A1 (fr)
JP (1) JP5707657B2 (fr)
CN (1) CN102782934B (fr)
FR (1) FR2945379B1 (fr)
WO (1) WO2010127949A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012079942A3 (fr) * 2010-12-15 2012-08-16 Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg Appareil de mesure fonctionnant avec des microondes

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014058783A1 (fr) * 2012-10-08 2014-04-17 Marki Microwave, Inc. Technique de fabrication de mélangeur amélioré et système l'utilisant
JP6090613B2 (ja) * 2013-02-22 2017-03-08 日本電気株式会社 平面伝送線路および導波管の間の広帯域変換器
US9356332B2 (en) * 2013-04-29 2016-05-31 Infineon Technologies Ag Integrated-circuit module with waveguide transition element
JP2014217014A (ja) * 2013-04-30 2014-11-17 株式会社東芝 無線装置
CN103413803B (zh) * 2013-07-10 2016-01-20 中国电子科技集团公司第四十一研究所 一种混合集成电路及其制造方法
KR20150075347A (ko) * 2013-12-25 2015-07-03 가부시끼가이샤 도시바 반도체 패키지, 반도체 모듈 및 반도체 디바이스
JP2015149649A (ja) 2014-02-07 2015-08-20 株式会社東芝 ミリ波帯用半導体パッケージおよびミリ波帯用半導体装置
JP6269127B2 (ja) * 2014-02-07 2018-01-31 富士通株式会社 高周波モジュール及びその製造方法
JP2015149650A (ja) 2014-02-07 2015-08-20 株式会社東芝 ミリ波帯用半導体パッケージおよびミリ波帯用半導体装置
JP6372113B2 (ja) * 2014-03-17 2018-08-15 富士通株式会社 高周波モジュール及びその製造方法
US9583811B2 (en) * 2014-08-07 2017-02-28 Infineon Technologies Ag Transition between a plastic waveguide and a semiconductor chip, where the semiconductor chip is embedded and encapsulated within a mold compound
JP2019047141A (ja) 2016-03-29 2019-03-22 日本電産エレシス株式会社 マイクロ波ｉｃ導波路装置モジュール、レーダ装置およびレーダシステム
JP2019054315A (ja) 2016-04-28 2019-04-04 日本電産エレシス株式会社 実装基板、導波路モジュール、集積回路実装基板、マイクロ波モジュール、レーダ装置およびレーダシステム
CN106129029A (zh) * 2016-07-14 2016-11-16 中国电子科技集团公司第五十五研究所 应用于Ku波段的陶瓷四边扁平无引脚型外壳
JP6602324B2 (ja) 2017-01-17 2019-11-06 株式会社東芝 無線装置
JP6602326B2 (ja) 2017-02-06 2019-11-06 株式会社東芝 無線装置
DE102018115610A1 (de) * 2017-06-30 2019-01-03 Nidec Corporation Wellenleitervorrichtungsmodul, Mikrowellenmodul, Radarvorrichtung und Radarsystem
JPWO2020241831A1 (fr) * 2019-05-31 2020-12-03
CN113540768B (zh) * 2020-04-20 2024-04-05 成都恪赛科技有限公司 一种应用于微波系统的连接结构
EP4172645A1 (fr) * 2020-06-29 2023-05-03 Hrl Laboratories, Llc Procédé et appareil permettant d'augmenter une portée de radar
RU2749572C1 (ru) * 2020-09-14 2021-06-15 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Корпус СВЧ для изделия полупроводниковой электронной техники СВЧ
EP4016620A1 (fr) * 2020-12-16 2022-06-22 Nxp B.V. Package avec une puce de circuit intégré et un dispositif d'excitation de guide d'ondes
CN114050387B (zh) * 2021-10-30 2022-10-28 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 微系统电磁场微调介质腔体结构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0720071A2 (fr) * 1994-12-27 1996-07-03 Sharp Kabushiki Kaisha Système de contrÔle d'un élément chauffant
EP0800211A1 (fr) * 1996-04-03 1997-10-08 Bull S.A. Boîtier de circuit intégré
WO2000079845A1 (fr) * 1999-06-17 2000-12-28 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Dispositif de montage de puces dans des plaques de circuits imprimes multicouches
FR2879830A1 (fr) * 2004-12-20 2006-06-23 United Monolithic Semiconduct Composant electronique miniature pour applications hyperfrequences

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5982250A (en) * 1997-11-26 1999-11-09 Twr Inc. Millimeter-wave LTCC package
KR100723635B1 (ko) * 2005-12-08 2007-06-04 한국전자통신연구원 고주파 신호를 전달하기 위한 변환 회로 및 이를 구비한송수신 모듈
JP4764358B2 (ja) * 2007-01-31 2011-08-31 株式会社日立国際電気 マイクロストリップ線路−導波管変換器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0720071A2 (fr) * 1994-12-27 1996-07-03 Sharp Kabushiki Kaisha Système de contrÔle d'un élément chauffant
EP0800211A1 (fr) * 1996-04-03 1997-10-08 Bull S.A. Boîtier de circuit intégré
WO2000079845A1 (fr) * 1999-06-17 2000-12-28 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Dispositif de montage de puces dans des plaques de circuits imprimes multicouches
FR2879830A1 (fr) * 2004-12-20 2006-06-23 United Monolithic Semiconduct Composant electronique miniature pour applications hyperfrequences

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012079942A3 (fr) * 2010-12-15 2012-08-16 Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg Appareil de mesure fonctionnant avec des microondes

Also Published As

Publication number Publication date
CN102782934A (zh) 2012-11-14
JP2012526434A (ja) 2012-10-25
CN102782934B (zh) 2015-05-20
US20120248587A1 (en) 2012-10-04
JP5707657B2 (ja) 2015-04-30
WO2010127949A1 (fr) 2010-11-11
EP2430701A1 (fr) 2012-03-21
FR2945379B1 (fr) 2011-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2945379A1 (fr) Composant miniature hyperfrequences pour montage en surface
EP1825558B1 (fr) Composant electronique miniature pour applications hyperfrequences
FR2847723A1 (fr) Composant electronique en boitier pour applications a des frequences millimetriques
EP3057130B1 (fr) Dispositif de transmission rf a reflecteur d'ondes electromagnetiques integre
US8278749B2 (en) Integrated antennas in wafer level package
EP0605046B1 (fr) Dispositif hyperfréquences comprenant au moins une transition entre une ligne de transmission intégrée sur un substrat et un guide d'onde
FR2849927A1 (fr) Emetteur-recepteur radar pour des applications en micro-ondes et en ondes millimetriques
FR2964810A1 (fr) Coupleur en boitier
Tajima et al. Compact THz LTCC receiver module for 300 GHz wireless communications
FR2653634A1 (fr) Systeme de carte a puces munie d'une electronique portable deportee.
JP2008244289A (ja) 電磁シールド構造
EP1657749B1 (fr) Boîtier microélectronique multiplans avec blindage interne
EP0919071A1 (fr) Dispositif d'emission ou de reception integre
EP3244543B1 (fr) Dispositif de transmission d'ondes millimétriques
FR3098646A1 (fr) Composant electronique resistant a l'humidite et procede de realisation d'un tel composant
EP3241411B1 (fr) Boitier hyperfrequence a encombrement reduit en surface et montage d'un tel boitier sur un circuit
FR3127642A1 (fr) Microcircuit à guide d’onde intégré
FR2745119A1 (fr) Boitier d'encapsulation de circuit integre pour applications hyperfrequences et son procede de fabrication
JP2004040257A (ja) 高速信号線
FR3125941A1 (fr) Carte de circuits imprimes multicouche
EP3537540A1 (fr) Découplage électromagnétique
EP3537541A1 (fr) Découplage électromagnétique
FR2937796A1 (fr) Dispositif semi-conducteur a ecran de protection
FR2714541A1 (fr) Procédé d'interconnexion de fonctions hyperfréquence.
WO2003077314A2 (fr) Circuit integre hyperfrequence avec vias thermiques

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 10

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 11

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 12

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 13

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 14

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 15