WO2013160614A1 - Ligne de propagation radiofrequence a ondes lentes - Google Patents

Ligne de propagation radiofrequence a ondes lentes Download PDF

Info

Publication number
WO2013160614A1
WO2013160614A1 PCT/FR2013/050908 FR2013050908W WO2013160614A1 WO 2013160614 A1 WO2013160614 A1 WO 2013160614A1 FR 2013050908 W FR2013050908 W FR 2013050908W WO 2013160614 A1 WO2013160614 A1 WO 2013160614A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
insulating layer
nanowires
plane
conductive
line
Prior art date
Application number
PCT/FR2013/050908
Other languages
English (en)
Inventor
Philippe Ferrari
Gustavo Pamplona Rehder
Ariana Serrano
Florence PODEVIN
Anne-Laure FRANC
Original Assignee
Universite Joseph Fourier
Institut Polytechnique De Grenoble
Universidade De Sao Paulo - Usp
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 Universite Joseph Fourier, Institut Polytechnique De Grenoble, Universidade De Sao Paulo - Usp filed Critical Universite Joseph Fourier
Priority to BR112014026437A priority Critical patent/BR112014026437A2/pt
Priority to KR1020147031273A priority patent/KR102072178B1/ko
Priority to US14/395,176 priority patent/US9653773B2/en
Priority to BR112014026501-1A priority patent/BR112014026501B1/pt
Publication of WO2013160614A1 publication Critical patent/WO2013160614A1/fr

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P9/00Delay lines of the waveguide type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/003Coplanar lines
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/02Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
    • H01P3/08Microstrips; Strip lines
    • H01P3/081Microstriplines
    • H01P3/082Multilayer dielectric

Definitions

  • Radio frequency means here the area of millimeter or submillimeter waves, in a frequency range of 10 to 500 GHz.
  • the continuous development of integrated circuits is proving to be capable of very high frequency operations in the field of radio frequencies.
  • the passive elements used include adapters, attenuators, power dividers, filters, antennas, phase shifters, baluns, etc.
  • the propagation lines connecting these elements constitute a basic element in an RF circuit. For this purpose, high quality factor propagation lines are required.
  • the quality factor is an essential parameter because it represents the insertion losses of a propagation line for a given phase shift.
  • these propagation lines comprise a conductive ribbon having lateral dimensions of less than 10 to approximately 50 ⁇ m and a thickness of the order of one micrometer (0.5 to 3 ⁇ m depending on the technology used).
  • This conductive ribbon is surrounded by one or more lateral conductors, upper and / or lower constituting ground planes for forming with the conductive strip a waveguide type structure.
  • the strip conductor and the ground planes are made of ele ⁇ metallization levels of elements formed over a semiconductor substrate.
  • the simplest high frequency propagation line is that illustrated in FIG. 1.
  • This line comprises a conductive microstrip 1 of surface per unit length S disposed above a thin insulating layer 3 itself formed above a conductive ground plane 5 resting on a substrate 7.
  • this dielectric permittivity depends on the material constituting the insulating layer 3 and high permittivity materials are often difficult to deposit materials and not very compatible with achievements in the context of integrated circuits.
  • these solutions if they actually tend to increase the capacitance C, tend to reduce the inductance L.
  • the product CL then remains substantially constant. So we looked for other ways to obtain miniaturized propagation lines and high quality factor.
  • a type of propagation line particularly per ⁇ forming is described in US Patent No. 6,950,590 of which Figure 4a is reproduced in Figure 2 attached.
  • a silicon substrate 128 coated with metal levels separated by an insulator 127 is formed a lower conductive plane 136 divided into parallel strips of small width, for example of the order of 0.1 to 3 microns.
  • a central conductive strip 122 constituting the propagation line itself is surrounded by coplanar lateral mass ribbons 124, 126.
  • the line of this US patent has many advantages in terms of its low losses, it has the disadvantage of occupying a relatively large area due to the need to provide two ground planes on either side of the spread ribbon.
  • the width of the entire line including both planes Lateral conductors should be in the order of 50 to 125 ⁇ m, the highest value corresponding to the highest quality factor.
  • the frequencies of use are limited to values of the order of 60 to 100 GHz.
  • the width of the parallel strips constituting the division of the lower conductive plane 136 can not be practically reduced to values of less than 0.2 ⁇ m, except to use very advanced and very expensive technologies and, consequently, when the frequency increases. it begins to circulate eddy currents in these bands, resulting in losses that can be significant.
  • the article by M. Colombe et al appeared in IEEE antennas and wireless propagation letters, Vol. 6, 2007, describes a dielectric structure for microstrip circuits, as illustrated in FIG. 3.
  • This structure comprises a line 21 formed on a first face of a first insulating substrate 22 whose second face rests on the first face of a second insulating substrate 23 traversed by conducting vias 24.
  • On the second face of the second insulating substrate 23 is formed a conductive plane 25, in electrical contact with the vias 24.
  • the substrates 22 and 24 are indicated as consisting of the material "Duroid 6002 "and as having the same thicknesses (0.508 mm).
  • This article is intended for devices operating at frequencies of 1 to 5 GHz.
  • the article states that the structure allows for "wavelength compression" which corresponds to a reduction in the phase velocity of the wave resulting in a reduction in area per unit length. This reduction, however, appears to be insufficient and the structure is not suitable for frequencies above 10 GHZ.
  • 100 GHz for example up to 500 GHz.
  • an embodiment of the present invention aims at producing a microstrip line, which is a propagation line with a minimum surface area per unit length, having low losses and being able to operate at frequencies up to a value of around 500 GHz.
  • an embodiment of the present invention aims at providing a support for a system operating at a high frequency in which the electric field bound to the line concentrates on a minimum thickness while the magnetic field can extend much more widely.
  • An embodiment of the present invention provides a radiofrequency propagation line comprising a conductive ribbon formed on a first insulating layer having a first thickness, h1, associated with a conductive plane parallel to the plane of said ribbon, wherein the conductive plane comprises a network nanowires of an electrically conductive and non-magnetic material extending in a second insulating layer (35) having a second thickness, h2, to the first insulating layer, orthogonal to the conductive ribbon plane, in the direction of said ribbon, the ratio hl / h2 between the thicknesses of the first and second insulating layer being less than 0.05.
  • the nanowires are formed in a ceramic layer formed on a conductive plane, this ceramic layer itself being coated with an insulating layer.
  • the ceramic layer is an alumina layer.
  • the first insulating layer has a thickness of the order of 0.5 to 2 ⁇ m and the nanowires have a length of 50 ⁇ m to 1 mm.
  • the nanowires have a diameter of 30 to 200 nm and a spacing of 60 to 450 nm.
  • One embodiment of the present invention provides a radiofrequency component support comprising, under a first insulating layer, a second insulating layer traversed by nanowires connected to a conductive plane, the ratio h1 / h2 between the thicknesses of the first and second insulating layers. being less than 0.05.
  • Figure 1 previously described, is a perspective view illustrating a micro type propagation line ⁇ tape
  • Figure 2 described above, is a reproduc ⁇ tion of Figure 4a of US Patent 6,950,590;
  • Figure 3 previously described, illustrates the structure described in the aforementioned article by M. Colombe et al;
  • Figure 4 is a sectional view of a mode realized ⁇ a microstrip line type slow wave
  • Figure 5 shows an enlargement of a portion of Figure 4.
  • Figure 6 is a graph illustrating the phase velocity of a line as a function of physical characteristics of that line.
  • Fig. 4 shows an embodiment of a microstrip type line.
  • a conductive strip 31 rests on a first insulating layer 33 formed on a second insulating layer 35 resting on a ground plane 37 which can be formed on top of a substrate 39.
  • the insulating layer 33 may be a layer of silicon oxide or other insulating material commonly used in the field of integrated circuit manufacturing.
  • the layer 37 has for example a thickness of 0.5 to 2 ⁇ m.
  • the second insulating layer 35 is for example a layer of a ceramic such as alumina.
  • the layer 35 is provided with substantially vertical cavities (in a plane orthogonal to the plane of the ribbon line 31).
  • the cavities are filled with nanowires 36 in a non-magnetic conductive material, for example copper, silver aluminum or gold, in electrical contact with the ground plane 37.
  • a non-magnetic conductive material for example copper, silver aluminum or gold
  • the nanowires 36 may have a small diameter, for example from 30 to 200 nm with an edge-to-edge distance of 60 to 450 nm.
  • Their length, which corresponds to the thickness h2 of the insulating layer 35 may be from 50 ⁇ m to 1 mm, that is to say that, if h1 is equal to 2.5 ⁇ m, the ratio h1 / h2 will be between 0.0025 and 0.05.
  • FIG. 5 illustrates the shape of the electric field lines E and the magnetic field lines H, when a signal is applied to the line 31.
  • the electric field does not vary below this interface between the layers 33 and 35.
  • the magnetic field H the field lines penetrate freely into the second insulating material 35 without being disturbed by the nanowires. which are in a non-magnetic material.
  • the microstrip may have a width of only a few ⁇ m, for example 3 to 10 ⁇ m.
  • FIG. 6 represents the variation of the phase velocity Vc as a function of the ratio h1 / h2.
  • Vc remains substantially constant as the ratio hl / h2 is greater than 0.4 but decreases rapidly as soon as hl / h2 becomes less than 0.2.
  • Vc halves as soon as hl / h2 becomes less than 0.05. It will be appreciated that such values of hl / h2 and thus Vc are not suggested in the aforementioned Colombe article and could not be achieved with the types of substrate described therein.
  • the diameter of the nanowires may be chosen to be smaller than the skin thickness of the conductive material constituting the nanowires at the intended frequency of use.
  • the skin thickness at 60 GHz is of the order of 250 nm. It will be easy to make nano ⁇ son of smaller diameter. The smaller the diameter, the less eddy current will be created in these nanowires and the lower the magnetic field losses will be.
  • a radiofrequency component support comprising, under a first insulating layer, a second insulating layer traversed by nanowires connected to a conductive plane, for any application in which it is desired to have a material having a first thickness iso ⁇ lante from the point of view of the distribution of electric fields and a second insulating thickness greater than the first of the point of view of the distribution of magnetic fields.
  • the second insulating layer traversed by nanowires may be air.
  • the nanowires are vertical nanowires extending from a conductive plane. Note that these nanowires are not necessarily strictly vertical ⁇ but can extend along porosities of a layer of a selected material, for example a ceramic, the important thing is that there is electrical continuity between the end of the nanowires in contact with the conductive plane and their end located at the upper level of the insulating layer 35.

Landscapes

  • Waveguides (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

L'invention concerne une ligne de propagation radiofréquence comprenant un ruban conducteur (31) associé à un plan conducteur (37) parallèle au plan du ruban conducteur, dans laquelle le plan conducteur comprend un réseau de nanofils (36) en un matériau électriquement conducteur et non magnétique s'étendant orthogonalement au plan du ruban conducteur, en direction de ce ruban conducteur.

Description

LIGNE DE PROPAGATION RADIOFREQUENCE A ONDES LENTES
Domaine de 1 ' invention
La présente invention concerne une ligne de propaga¬ tion radiofréquence (RF) . On entend ici par radiofréquence le domaine des ondes millimétriques ou submillimétriques, dans une plage de fréquences de 10 à 500 GHz.
Exposé de 1 ' art antérieur
Le développement continu des circuits intégrés se révèle apte à des fonctionnements à très haute fréquence dans le domaine des radiofréquences . Les éléments passifs utilisés comprennent des adaptateurs, des atténuateurs, des diviseurs de puissance, des filtres, des antennes, des déphaseurs, des baluns, etc. Les lignes de propagation reliant ces éléments constituent un élément de base dans un circuit RF. Pour cela, des lignes de propagation à haut facteur de qualité sont néces- saires . Le facteur de qualité est un paramètre essentiel car il représente les pertes d'insertion d'une ligne de propagation pour un déphasage donné.
De façon générale, ces lignes de propagation comprennent un ruban conducteur ayant des dimensions latérales de moins de 10 à environ 50 ym et une épaisseur de l'ordre du micromètre (0,5 à 3 ym selon la technologie utilisée). Ce ruban conducteur est entouré d'un ou plusieurs conducteurs latéraux, supérieurs et/ou inférieurs constituant des plans de masse destinés à constituer avec le ruban conducteur une structure de type guide d'onde. Dans des technologies compatibles avec la réalisation de circuits intégrés électroniques (sur silicium, par exemple) , le ruban conducteur et les plans de masse sont constitués d'élé¬ ments de niveaux de métallisation formés au-dessus d'un substrat semiconducteur .
La ligne de propagation haute fréquence la plus simple est celle illustrée en figure 1. Cette ligne comprend un micro- ruban conducteur 1 de surface par unité de longueur S disposé au-dessus d'une couche mince isolante 3 elle-même formée au- dessus d'un plan de masse conducteur 5 reposant sur un substrat 7.
Il est connu que, pour augmenter le facteur de qualité d'une telle ligne et réduire sa longueur physique tout en conservant un même déphasage électrique, il est souhaitable de réduire la vitesse de propagation des ondes dans cette ligne. Cette vitesse de propagation est proportionnelle à l'inverse de la racine carrée du produit de 1 ' inductance par unité de longueur L par la capacité par unité de longueur C de la ligne. La capacité par unité de longueur de la ligne peut être approxi- mée par sS/h, ε désignant la permittivité diélectrique du matériau isolant de la couche 3 et h désignant l'épaisseur de cette couche 3. On ne peut jouer sur la permittivité diélec- trique ε de façon très importante. En effet, cette permittivité diélectrique dépend du matériau constituant la couche isolante 3 et les matériaux à forte permittivité sont souvent des matériaux difficiles à déposer et peu compatibles avec des réalisations dans le cadre de circuits intégrés. On peut essayer d'augmenter la surface par unité de longueur S de la ligne ou de diminuer l'épaisseur h de l'isolant. Malheureusement, ces solutions, si elles tendent effectivement à augmenter la capacité C, tendent corrélativement à réduire l'inductance L. Le produit CL reste alors sensiblement constant. On a donc cherché d'autres voies pour obtenir des lignes de propagation miniaturisées et à fort facteur de qualité.
Un type de ligne de propagation particulièrement per¬ formant est décrit dans le brevet américain N° 6 950 590 dont la figure 4a est reproduite dans la figure 2 ci-jointe. Sur un substrat de silicium 128 revêtu de niveaux métalliques séparés par un isolant 127, est formé un plan conducteur inférieur 136 divisé en bandes parallèles de petite largeur, par exemple de l'ordre de 0,1 à 3 um. Dans un niveau de métallisation plus élevé est formé un ruban conducteur central 122 constituant la ligne de propagation proprement dite, entouré de rubans latéraux de masse coplanaires 124, 126.
Des caractéristiques et avantages d'une telle ligne sont décrits en détail dans le brevet américain susmentionné. L'ensemble du ruban central 122 et des lignes de masse 124 et 126 étant coplanaire, cette structure est couramment appelée guide d'onde coplanaire et désignée par le sigle CPW (acronyme des termes anglo-saxons CoPlanar Waveguide) . En outre, comme cela est indiqué dans ce brevet, la structure constitue un guide à onde lente couramment désigné par le sigle S-CPW pour guide d'onde coplanaire à onde lente (Slow Wave CoPlanar Waveguide). Ceci conduit à ce que la ligne peut avoir une longueur plus petite que celle d'une ligne classique pour un même déphasage.
Il est rappelé au paragraphe [0046] de ce brevet amé- ricain que (en traduction française) "la configuration de ligne de propagation S-CPW fait écran au champ électrique et permet au champ magnétique d'occuper un plus grand volume ce qui augmente l'énergie stockée par la ligne de propagation. Ceci provoque ... une augmentation considérable du facteur de qualité Q".
Même si la ligne de ce brevet américain présente de nombreux avantages en ce qui concerne ses faibles pertes, elle présente l'inconvénient d'occuper une surface relativement importante en raison de la nécessité de prévoir deux plans de masse de part et d'autre du ruban de propagation. A 60 GHz, la largeur de l'ensemble de la ligne incluant les deux plans conducteurs latéraux doit être de l'ordre de 50 à 125 um, la valeur la plus élevée correspondant au facteur de qualité le plus élevé. De plus, les fréquences d'utilisation sont limitées à des valeurs de l'ordre de 60 à 100 GHz. En effet la largeur des bandes parallèles constituant la division du plan conducteur inférieur 136 ne peut en pratique être réduite à des valeurs inférieures à 0,2 um, sauf à utiliser des technologies très avancées et très chères et, en conséquence, quand la fréquence augmente, il se met à circuler des courants de Foucault dans ces bandes, ce qui entraîne des pertes qui peuvent être importantes.
L'article de M. Colombe et al paru dans IEEE antennas and wireless propagation letters, Vol. 6, 2007, décrit une structure diélectrique pour circuits à microruban, telle qu'illustrée en figure 3. Cette structure comprend une ligne 21 formée sur une première face d'un premier substrat isolant 22 dont la deuxième face repose sur la première face d'un deuxième substrat isolant 23 traversé de vias conducteurs 24. Sur la deuxième face du deuxième substrat isolant 23 est formé un plan conducteur 25, en contact électrique avec les vias 24. Les substrats 22 et 24 sont indiqués comme étant constitués du matériau "Duroid 6002" et comme ayant de mêmes épaisseurs (0,508 mm) . Cet article vise des dispositifs fonctionnant à des fréquences de 1 à 5 GHz. L'article indique que la structure permet une "compression de longueur d'onde" ce qui correspond à une réduction de la vitesse de phase de l'onde entraînant une réduction de surface par unité de longueur. Cette réduction apparaît toutefois comme insuffisante et la structure n'est pas adaptée à des fréquences supérieures à 10 GHZ.
Ainsi, il existe un besoin pour une ligne de propa- gation présentant des performances élevées en matière de facteur de qualité et occupant une surface minimum par unité de longueur.
Il existe également un besoin pour une ligne de propa¬ gation présentant des performances élevées en matière de facteur de qualité et pouvant fonctionner à des fréquences supérieures à
100 GHz, par exemple jusqu'à 500 GHz.
Résumé
Ainsi, un mode de réalisation de la présente invention vise à réaliser une ligne de type microruban (en anglais : microstrip line) , qui est une ligne de propagation à surface minimale par unité de longueur, présentant de faibles pertes et pouvant fonctionner à des fréquences pouvant atteindre une valeur de l'ordre de 500 GHz.
Plus généralement, un mode de réalisation de la présente invention vise à prévoir un support pour un système fonctionnant à haute fréquence dans lequel le champ électrique lié à la ligne se concentre sur une épaisseur minimum tandis que le champ magnétique peut s'étendre beaucoup plus largement.
Un mode de réalisation de la présente invention prévoit une ligne de propagation radiofréquence comprenant un ruban conducteur formé sur une première couche isolante ayant une première épaisseur, hl, associé à un plan conducteur parallèle au plan dudit ruban, dans laquelle le plan conducteur comprend un réseau de nanofils en un matériau électriquement conducteur et non magnétique s ' étendant dans une deuxième couche isolante (35) ayant une deuxième épaisseur, h2, jusqu'à la première couche isolante, orthogonalement au plan du ruban conducteur, en direction dudit ruban, le rapport hl/h2 entre les épaisseurs des première et deuxième couche isolantes étant inférieur à 0,05.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, les nanofils sont formés dans une couche de céramique formée sur un plan conducteur, cette couche de céramique étant elle-même revêtue d'une couche isolante.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, la couche de céramique est une couche d'alumine.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, la première couche isolante a une épaisseur de l'ordre de 0,5 à 2 ym et les nanofils ont une longueur de 50 ym à 1 mm Selon un mode de réalisation de la présente invention, les nanofils ont un diamètre de 30 à 200 nm et un espacement de 60 à 450 nm.
Un mode de réalisation de la présente invention prévoit un support de composant radiofréquence comprenant, sous une première couche isolante, une deuxième couche isolante traversée par des nanofils reliés à un plan conducteur, le rapport hl/h2 entre les épaisseurs des première et deuxième couches isolantes étant inférieur à 0,05.
Brève description des dessins
Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1, décrite précédemment, est une vue en perspective illustrant une ligne de propagation de type à micro¬ ruban ;
la figure 2, décrite précédemment, est une reproduc¬ tion de la figure 4a du brevet américain 6 950 590 ;
la figure 3, décrite précédemment, illustre la structure décrite dans l'article susmentionné de M. Colombe et al ;
la figure 4 est une vue en coupe d'un mode de réalisa¬ tion d'une ligne de type microruban à ondes lentes ;
la figure 5 représente un agrandissement d'une partie de la figure 4 ; et
la figure 6 est une courbe illustrant la vitesse de phase d'une ligne en fonction de caractéristiques physiques de cette ligne.
On notera que, de façon générale, comme cela est usuel dans la représentation des composants microélectroniques, les éléments des diverses figures ne sont pas tracés à l'échelle. Description détaillée
La figure 4 représente un mode de réalisation d'une ligne de type à microruban. Un ruban conducteur 31 repose sur une première couche isolante 33, formée sur une deuxième couche isolante 35 reposant sur un plan de masse 37 qui peut être formé au-dessus d'un substrat 39. La couche isolante 33 peut être une couche d'oxyde de silicium ou autre matériau isolant couramment utilisé dans le domaine de la fabrication des circuits intégrés. La couche 37 a par exemple une épaisseur de 0,5 à 2 um. La deuxième couche isolante 35 est par exemple une couche d'une céramique telle que l'alumine. La couche 35 est munie de cavités sensiblement verticales (dans un plan orthogonal au plan de la ligne ruban 31) . Les cavités sont remplies de nanofils 36 en un matériau conducteur non magnétique, par exemple du cuivre, de l'aluminium de l'argent ou de l'or, en contact électrique avec le plan de masse 37. Divers modes de fabrication d'un réseau de nanofils dans une membrane d'alumine à porosité variable sont connus et pourront être utilisés. Selon un avantage, les nanofils 36 pourront avoir un faible diamètre, par exemple de 30 à 200 nm avec une distance de bord à bord de 60 à 450 nm. Leur longueur, qui correspond à l'épaisseur h2 de la couche isolante 35, pourra aller de 50 ym à 1 mm, c'est-à-dire que, si hl est égal à 2,5 um, le rapport hl/h2 sera compris entre 0, 0025 et 0, 05.
La figure 5 illustre l'allure des lignes de champ électrique E et des lignes de champ magnétique H, quand un signal est appliqué à la ligne 31. Pour le champ électrique E, l'épaisseur de la couche isolante dans laquelle s'étale ce champ est limitée à l'épaisseur h de la couche 33 étant donné que les extrémités des nanofils 36 dans le plan d'interface entre les couches 33 et 35 correspondent à une équipotentielle au même potentiel que le plan conducteur 37, couramment la masse. Ainsi le champ électrique ne varie pas en-dessous de cette interface entre les couches 33 et 35. Par contre, du point de vue du champ magnétique H, les lignes de champ pénètrent librement dans le second matériau isolant 35 sans être perturbées par les nanofils qui sont en un matériau non magnétique. On retrouve donc l'avantage d'augmentation du facteur de qualité de la ligne mentionné dans le brevet américain N° 6 950 590 et cité ci-dessus. Cet avantage est obtenu ici dans une ligne de propagation simple de type à microruban et plan de masse, le microruban pouvant avoir une largeur de seulement quelques ym, par exemple 3 à 10 um.
La figure 6 représente la variation de la vitesse de phase Vç, en fonction du rapport hl/h2. On note que Vç, reste sensiblement constant tant que le rapport hl/h2 est supérieur à 0,4 mais décroit rapidement dès que hl/h2 devient inférieur à 0,2. En particulier Vç, diminue de moitié dès que hl/h2 devient inférieur à 0,05. On notera que de telle valeurs de hl/h2 et donc de Vç, ne sont pas suggérées dans l'article de M. Colombe susmentionné et ne pourraient pas être atteintes avec les types de substrat qui y sont décrits.
On pourra choisir le diamètre des nanofils pour qu'il soit inférieur à l'épaisseur de peau du matériau conducteur constituant les nanofils à la fréquence d'utilisation prévue. A titre d'exemple, pour du cuivre, l'épaisseur de peau à 60 GHz est de l'ordre de 250 nm. Il sera facile de réaliser des nano¬ fils de plus petit diamètre. Plus le diamètre sera faible, moins il se créera de courant de Foucault dans ces nanofils et plus les pertes liées au champ magnétique seront faibles.
La présente invention est susceptible de nombreuses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art.
Plus particulièrement, la présente invention a été décrite en relation avec un mode de réalisation particulier concernant une ligne de propagation de type ruban. On notera que de façon générale, on propose ici un support de composant radiofréquence comprenant, sous une première couche isolante, une deuxième couche isolante traversée par des nanofils reliés à un plan conducteur, pour toute application dans laquelle on souhaite disposer d'un matériau présentant une première épaisseur iso¬ lante du point de vue de la répartition des champs électriques et une seconde épaisseur isolante supérieure à la première du point de vue de la répartition des champs magnétiques. La deuxième couche isolante traversée par des nanofils peut être de 1 ' air.
Dans le mode de réalisation décrit, les nanofils sont des nanofils verticaux s 'étendant à partir d'un plan conducteur. On notera que ces nanofils ne sont pas nécessairement stricte¬ ment verticaux mais peuvent s'étendre le long de porosités d'une couche d'un matériau sélectionné, par exemple une céramique, l'important étant qu'il y ait continuité électrique entre l'extrémité des nanofils en contact avec le plan conducteur et leur extrémité située au niveau supérieur de la couche isolante 35.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ligne de propagation radiofréquence comprenant un ruban conducteur (31) formé sur une première couche isolante (33) ayant une première épaisseur, hl, associé à un plan conducteur (37) parallèle au plan dudit ruban, dans laquelle le plan conducteur comprend un réseau de nanofils (36) en un matériau électriquement conducteur et non magnétique s 'étendant dans une deuxième couche isolante (35) ayant une deuxième épaisseur, h2, jusqu'à la première couche isolante, orthogonalement au plan du ruban conducteur, en direction dudit ruban, le rapport hl/h2 entre les épaisseurs des première et deuxième couche isolantes étant inférieur à 0,05.
2. Ligne de propagation selon la revendication 1, dans laquelle les nanofils (36) sont formés dans une couche de céra¬ mique (35) formée sur un plan conducteur (37), cette couche de céramique étant elle-même revêtue d'une couche isolante (33) .
3. Ligne de propagation selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la couche de céramique est une couche d'alumine.
4. Ligne de propagation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la première couche isolante a une épaisseur de l'ordre de 0,5 à 2 ym et les nanofils ont une longueur de 50 ym ym à 1 mm.
5. Ligne de propagation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle les nanofils ont un diamètre de 30 à 200 nm et un espacement de 60 à 450 nm.
6. Support de composant radiofréquence comprenant, sous une première couche isolante (33) , une deuxième couche isolante (35) traversée par des nanofils (36) reliés à un plan conducteur (37), le rapport hl/h2 entre les épaisseurs des première et deuxième couches isolantes étant inférieur à 0,05.
PCT/FR2013/050908 2012-04-24 2013-04-24 Ligne de propagation radiofrequence a ondes lentes WO2013160614A1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BR112014026437A BR112014026437A2 (pt) 2012-04-24 2013-04-24 linha de propagação radiofrequência com ondas lentas
KR1020147031273A KR102072178B1 (ko) 2012-04-24 2013-04-24 서파 무선주파수 전달선
US14/395,176 US9653773B2 (en) 2012-04-24 2013-04-24 Slow wave RF propagation line including a network of nanowires
BR112014026501-1A BR112014026501B1 (pt) 2012-04-24 2013-04-24 Linha de transmissão de radiofrequência

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1253759 2012-04-24
FR1253759A FR2989842B1 (fr) 2012-04-24 2012-04-24 Ligne de propagation radiofrequence a ondes lentes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013160614A1 true WO2013160614A1 (fr) 2013-10-31

Family

ID=46852116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2013/050908 WO2013160614A1 (fr) 2012-04-24 2013-04-24 Ligne de propagation radiofrequence a ondes lentes

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9653773B2 (fr)
KR (1) KR102072178B1 (fr)
BR (2) BR112014026437A2 (fr)
FR (1) FR2989842B1 (fr)
WO (1) WO2013160614A1 (fr)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6491078B2 (ja) * 2015-11-25 2019-03-27 日本電信電話株式会社 伝送線路
US11757166B2 (en) 2020-11-10 2023-09-12 Aptiv Technologies Limited Surface-mount waveguide for vertical transitions of a printed circuit board
US11749883B2 (en) 2020-12-18 2023-09-05 Aptiv Technologies Limited Waveguide with radiation slots and parasitic elements for asymmetrical coverage
US11901601B2 (en) 2020-12-18 2024-02-13 Aptiv Technologies Limited Waveguide with a zigzag for suppressing grating lobes
US11444364B2 (en) 2020-12-22 2022-09-13 Aptiv Technologies Limited Folded waveguide for antenna
US11616306B2 (en) 2021-03-22 2023-03-28 Aptiv Technologies Limited Apparatus, method and system comprising an air waveguide antenna having a single layer material with air channels therein which is interfaced with a circuit board
US11962085B2 (en) 2021-05-13 2024-04-16 Aptiv Technologies AG Two-part folded waveguide having a sinusoidal shape channel including horn shape radiating slots formed therein which are spaced apart by one-half wavelength
US11616282B2 (en) 2021-08-03 2023-03-28 Aptiv Technologies Limited Transition between a single-ended port and differential ports having stubs that match with input impedances of the single-ended and differential ports

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1376745A1 (fr) * 2002-06-27 2004-01-02 Harris Corporation Filtre à impedances échelonnées à large efficacité
US20070188275A1 (en) * 2004-03-11 2007-08-16 Nec Corporation Transmission line element and method of frabricating the same
WO2010003808A2 (fr) * 2008-07-07 2010-01-14 Kildal Antenna Consulting Ab Guide d’ondes et lignes de transmission dans des interstices entre des surfaces conductrices parallèles

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2418674A1 (fr) * 2003-02-07 2004-08-07 Tak Shun Cheung Lignes de transmission et elements de ligne de transmission a reduction de longueur d'onde et blindage
JP4705377B2 (ja) * 2004-03-03 2011-06-22 ソニー株式会社 配線基板
KR20150025706A (ko) * 2013-08-30 2015-03-11 한국과학기술원 고품질계수와 단파장을 가지는 저속파 마이크로스트립 라인 구조체 및 그 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1376745A1 (fr) * 2002-06-27 2004-01-02 Harris Corporation Filtre à impedances échelonnées à large efficacité
US20070188275A1 (en) * 2004-03-11 2007-08-16 Nec Corporation Transmission line element and method of frabricating the same
WO2010003808A2 (fr) * 2008-07-07 2010-01-14 Kildal Antenna Consulting Ab Guide d’ondes et lignes de transmission dans des interstices entre des surfaces conductrices parallèles

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AGGARWAL A O ET AL: "New paradigm in ic-package interconnections by reworkable nano-interconnects", ELECTRONIC COMPONENTS AND TECHNOLOGY, 2004. ECTC '04. PROCEEDINGS LAS VEGAS, NV, USA JUNE 1-4, 2004, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, vol. 1, 1 June 2004 (2004-06-01), pages 451 - 460, XP010714711, ISBN: 978-0-7803-8365-4, DOI: 10.1109/ECTC.2004.1319378 *
A-L FRANC ET AL: "Metallic nanowire filled membrane for slow wave microstrip transmission lines", SEMICONDUCTOR CONFERENCE DRESDEN-GRENOBLE (ISCDG), 2012 INTERNATIONAL, IEEE, 24 September 2012 (2012-09-24), pages 191 - 194, XP032271718, ISBN: 978-1-4673-1717-7, DOI: 10.1109/ISCDG.2012.6360022 *
M. COLOMBE ET AL., IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS, vol. 6, 2007
MARTIN COULOMBE ET AL: "Substrate Integrated Artificial Dielectric (SIAD) Structure for Miniaturized Microstrip Circuits", IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS, IEEE, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 6, 1 January 2007 (2007-01-01), pages 575 - 579, XP011196280, ISSN: 1536-1225 *
WILLIAM WHITTOW ET AL: "Microwave aperture antennas using nanomaterials", ANTENNAS AND PROPAGATION (EUCAP), 2010 PROCEEDINGS OF THE FOURTH EUROPEAN CONFERENCE ON, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 12 April 2010 (2010-04-12), pages 1 - 4, XP031705828, ISBN: 978-1-4244-6431-9 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR2989842B1 (fr) 2015-07-17
US9653773B2 (en) 2017-05-16
FR2989842A1 (fr) 2013-10-25
US20150070110A1 (en) 2015-03-12
BR112014026437A2 (pt) 2016-05-10
BR112014026501A2 (pt) 2019-12-10
KR20150035688A (ko) 2015-04-07
BR112014026501B1 (pt) 2022-08-30
KR102072178B1 (ko) 2020-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013160614A1 (fr) Ligne de propagation radiofrequence a ondes lentes
EP0961344B1 (fr) Dispositif de radiocommunication et antenne à fente en boucle
EP0426972B1 (fr) Antenne plane
EP1172885B1 (fr) Antenne à couche conductrice et dispositif de transmission bi-bande incluant cette antenne.
EP0924797B1 (fr) Antenne multifréquence réalisée selon la technique des microrubans, et dispositif incluant cette antenne
EP0108463B1 (fr) Elément rayonnant ou récepteur de signaux hyperfréquences à polarisations orthogonales et antenne plane comprenant un réseau de tels éléments juxtaposés
EP0923156B1 (fr) Antenne à court-circuit réalisée selon la technique des microrubans et dispositif incluant cette antenne
EP1075043A1 (fr) Antenne à empilement de structures résonantes et dispositif de radiocommunication multifréquence incluant cette antenne
EP2643886B1 (fr) Antenne planaire a bande passante elargie
EP1250729B1 (fr) Antenne a composite anisotrope
EP1225655B1 (fr) Antenne planaire et dispositif de transmission bi-bande incluant cette antenne
EP3879627A1 (fr) Antenne fil-plaque monopolaire reconfigurable en fréquence
FR2568414A1 (fr) Resonateurs electromagnetiques et filtres realises a partir de ces resonateurs.
EP3136499A1 (fr) Système diviseur/combineur pour onde hyperféquence
EP0044758B1 (fr) Dispositif de terminaison d'une ligne de transmission, en hyperfréquence, à taux d'ondes stationnaires minimal
FR2991108A1 (fr) Ligne coplanaire blindee
EP3671955A1 (fr) Antenne fil-plaque monopolaire pour connexion differentielle
EP4156406A1 (fr) Microcircuit à guide d'onde intégré
EP3721501B1 (fr) Composant micro-ondes et procédé de fabrication associé
EP1376758B1 (fr) Antenne pastille compacte avec un moyen d'adaptation
WO2010106073A1 (fr) Antenne a double ailettes
FR2958085A1 (fr) Ligne de transmission haute frequence accordable
FR3009431A1 (fr) Guide d'onde rectangulaire a ondes lentes
FR3060864B1 (fr) Ligne de transmission a ondes lentes a meandres
FR2911998A1 (fr) Antenne large bande

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13723863

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14395176

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112014026501

Country of ref document: BR

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147031273

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112014026437

Country of ref document: BR

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13723863

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112014026437

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20141023

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112014026501

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112014026501

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20141023