Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Augustin COELLO-VERA : Chef de Service Technologie Alcatel Espace
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Claude DREVON : Ingénieur à Alcatel Espace
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Lire l’articleINTRODUCTION
Il est très difficile de donner une définition précise d’un circuit hybride. Il y a néanmoins quelques caractéristiques de base qui permettent aisément de les identifier. Un circuit hybride est réalisé sur un substrat isolant, généralement en céramique, sur lequel une fonction électrique complète est formée en utilisant des composants actifs et passifs. Les composants actifs peuvent être en puces nues ou encapsulés en boîtiers. Les composants passifs sont soit imprimés sur le substrat céramique, soit en forme de chips. Dans tous les cas, le report des composants se fait en surface.
Dans l’esprit de cette définition, les hybrides existent depuis la fin des années 50.
Il y a deux familles de circuits hybrides :
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les hybrides à couches épaisses : dans cette famille, des encres spécifiquement conçues sont appliquées sur un substrat, puis cuites dans un four. L’application est normalement faite suivant la technique de la sérigraphie qui, en utilisant un écran spécifique du circuit en question, évite des opérations de masquage. Plusieurs couches (conductrices, résistives, diélectriques) peuvent ainsi être réalisées séquentiellement. L’appellation couche épaisse vient du fait que les films sont assez épais : de 10 à 50 µm d’épaisseur ;
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les hybrides à couches minces : ce nom s’applique aux hybrides dont les couches conductrices, résistives ou diélectriques sont réalisées par déposition sous vide : évaporation ou pulvérisation cathodique. La définition des lignes fait appel à des techniques de photolithographie : masquage avec des résines photosensibles puis gravure. Les films ainsi obtenus sont minces : de 10 à 100 nm. Les circuits n’ont qu’une seule couche conductrice, avec ou sans couche résistive et/ou diélectrique.
La technologie des circuits hybrides a évolué assez rapidement depuis le début de la décennie. L’axe principal d’évolution est celui d’une densité de connexions de plus en plus grande, qui s’obtient soit en augmentant le nombre de couches (spécialement dans la couche mince), soit en améliorant les techniques de marquage et gravure. C’est ainsi qu’une nouvelle terminologie est apparue pour ces circuits hybrides à grande densité d’interconnexions : le module multipuce (MCM Multi Chip Module).
Il est important de décrire deux catégories de MCM qui sont l’évolution directe des hybrides à couches épaisses et à couches minces :
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MCM-C : circuits hybrides à puces nues sur substrat céramique dont la réalisation des couches fait appel à la sérigraphie ;
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MCM-D : circuits hybrides à puces nues sur substrat céramique ou conducteur dont la réalisation des couches fait appel aux techniques de microlithographie issues de la fabrication des semiconducteurs.
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Conception de circuits hybrides à couches épaisses
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1. Généralités
1.1 Critères de choix d’un circuit hybride
Le circuit hybride, traditionnellement, se place entre le circuit intégré monolithique et la carte imprimée. Un circuit hybride est généralement choisi quand une fonction électronique doit être miniaturisée et lorsque l’intégration monolithique n’est pas possible techniquement ou économiquement. Dans le cas de hautes fréquences, les hybrides étaient le seul choix possible. Aujourd’hui ce n’est plus le cas car, d’un côté, l’intégration monolithique hyperfréquence est une réalité et, de l’autre côté, les substrats organiques hyperfréquences commencent à devenir une alternative aux hybrides à des fréquences de plus en plus élevées.
Le choix d’un circuit hybride par rapport à une solution carte imprimée ou à une solution monolithique nécessite à chaque fois une analyse détaillée du rapport coût/performance.
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Par rapport aux cartes imprimées, les avantages sont :
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de meilleures performances à fréquences élevées ;
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une plus grande densité, ce qui donne un poids et une taille réduits ;
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une meilleure fiabilité à long terme ;
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des possibilités d’ajustage précis des résistances ;
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la possibilité d’utiliser des substrats à grande conductivité thermique ;
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un faible CTR (coefficient de température de résistances).
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Par rapport aux solutions monolithiques, les avantages sont :
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la possibilité de mixer les technologies ;
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le faible coût de conception et de maquettage ;
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la rapidité de conception et de maquettage ;
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la possibilité d’ajustage de résistances ;
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une meilleure dissipation thermique ;
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une testabilité plus simple pour des systèmes complexes.
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1.2 Méthodologie et démarche de conception
La méthodologie de conception d’un circuit hybride comprend idéalement dix étapes préliminaires à la fabrication....
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Généralités
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - * étude théorique de la questionΔ comporte des résultats d’essais de laboratoireo étude technologique de la question
-
(2) - ROSE (A.) - Thin film circuit manufacturing using thick film technology (La fabrication de circuit couche mince utilisant la technologie couche épaisse). - Hybrid Circuit Technology (USA) no 21, p. 48-49, mars 1990 (*).
-
(3) - ROCHE (G.), LABREGERE (G.), PAROTON (L.) - Les encres organométalliques pour utilisation en microélectronique couche épaisse. - Textes des communications « Journées d’études Matériaux et Microélectronique hybride ». Paris, p. 23 à 32. SEE, 7 et 8 avril 1992 (*Δo).
-
(4) - * - ESL Europe News – Issue 4. ESL (1993) (Δ).
-
(5) - TUMMALA (R.), AHMED (S.) - Packaging technology for IBM system 390/ ES 9000 family of mainframe computers (Technologies d’encapsulation pour les systèmes IBM 390/ES de la famille des calculateurs 9000). - Proceedings « 8th European Hybrid Microelectronics Conference »...
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