Contraintes de fabrication

Les structures des réseaux d'antennes off-body étudiées et comparées dans le chapitre II ne sont pas réalisables en l'état. Pour avoir une vision plus précise des structures des prototypes, il faut tenir compte des contraintes de fabrication liées aux procédures de fabrication et à la connectique de mesure.

2.1.1. Procédés technologiques utilisés

§ Stratification de couches de substrat

Pour pouvoir assembler deux couches de substrat, il est indispensable d'ajouter entre les deux substrats une couche de prépreg (Figure III.1). Le prépreg est un film de colle utilisé pour assembler deux couches entre elles lors d'une procédure de pressage à chaud.

Figure III.1 - Représentation schématique de la procédure de stratification par pressage entre deux couches de substrat.

Généralement le prépreg est choisi en fonction de ses propriétés diélectriques, de sorte à ce qu'elles ne soient pas trop éloignées de celle du substrat. Dans la mesure du possible les films de prépreg sont généralement choisi avec des épaisseurs fines.

Le prépreg utilisé pour la stratification des structures des prototypes de réseaux d'antennes est un FastRiseTM 27 de chez Taconic [1]. Ce prépreg à l'avantage de présenter des propriétés diélectriques et thermo-physiques assez proches de celles du RT/Dudoid 5880 choisi comme substrat pour les réseaux d'antennes (Tableau III.1). Précisons que l'épaisseur de ce film de colle est de 90 µm.

Page 83

Tableau III.1 - Propriétés électromagnétiques et thermo-physiques du substrat [2] à 60 GHz et du prépreg à 40 GHz [1] utilisés pour réaliser les structures multicouches des réseaux d'antennes.

Matériaux Constante diélectrique •r Facteur de dissipation tan Conductivité thermique k (W/(m·°C)) Densité ! (kg/m3) RT/Duroid 5880 2,2 0,003 0,20 2200 FastRiseTM 27 2,7 0.0017 0,25 1820

§ Perçages et renforts de métallisation

Plusieurs des réseaux d'antennes étudiés dans le chapitre II nécessitent une, voire deux séquences de via métallisés. C'est le cas des réseaux d'antennes A3, A3b et As3 où des séquences de

via métallisés sont utilisées comme blindage autour des fentes pour éviter la propagation de modes parasites, ou encore sur les bords de la structure (A3b) pour éviter que des modes triplaques

se propagent dans la structure et rayonnent en direction du fantôme. En ce qui concerne les réseaux A4 et As4, ils utilisent des lignes de via pour guider le signal dans le substrat (guide d'onde

SIW).

Ces séquences de perçage ajoutent des étapes supplémentaires à la procédure de fabrication qui complexifient la réalisation et modifient les épaisseurs des couches de cuivre sur les niveaux métallisés des structures où débouchent les via. Car, si pour métalliser les via, une méthode par point de centre (cuivrage électrolytique) permettant de déposer 25 µm de cuivre uniquement dans les perçages est utilisée, elle nécessite au préalable qu'une couche d'accroche de cuivre 8 µm soit déposée dans les perçages par cuivrage chimique. Ce dépôt chimique induit également une couverture de 8 µm des surfaces de la structure où débouchent les via. Précisons qu'en plus des renforts de cuivre liés aux métallisations des via, un dépôt cuivré de 25 µm est effectué sur les couches externes des structures multicouches en fin de procédure de fabrication (métallisation Pattern), ce dépôt est effectué après que les gravures sur les faces externes aient été réalisées.

Plusieurs recommandations sont à respecter concernant les perçages dédiés à être des via métallisés, comme par exemple le diamètre de trou percé des via (øvia) qui est un critère dépendant de l'épaisseur de la structure à percer. Plus la structure à percer est épaisse et plus le diamètre de trou percé doit être large afin d'assurer la métallisation sur toute la profondeur du perçage. De ce diamètre de trou percé dépend ensuite, la taille des pastilles de cuivre sur les surfaces débouchantes des via, mais aussi l'entraxe entre les via (•via) à respecter pour éviter que la structure ne soit trop fragilisée par les perçages et se déchire.

Figure III.2 - Illustration des caractéristiques de perçages.

2.1.2. Accès du connecteur de mesure

Pour connecter les réseaux d'antennes off-body 60 GHz aux appareils de mesure, le connecteur présenté en Figure III.3a est utilisé. Ce connecteur, spécifique aux mesures en bande V est composé de plusieurs éléments (Figure III.3b) tous assemblés sur un même support en laiton

Page 84

réalisé à l'IETR. Les différentes parties du connecteur ont été modélisées numériquement, afin de pouvoir évaluer plus précisement l'impact de sa présence sur les performances des réseaux d'antennes 60 GHz.

Ce connecteur permet de faire la liaison entre une ligne d'alimentation imprimée micro-ruban et la connectique de mesure. Or les réseaux d'antennes alimentés par fentes avec des arborescences en lignes triplaque ou en SIW ne présentent pas de ligne d'accès micro-ruban. De plus, afin de relier la masse des réseaux d'antennes à celles du connecteur, les plans de masse d'une même structure doivent être reliés et/ou accessibles.

Afin de rendre connectable les réseaux d'antennes et dans un souci d'homogénéité entre les prototypes, tous les réseaux d'antennes ont un coté de leur structure allongé de 5 mm. Cette allongement ou « languette d'alimentation » doit permette d'y inclure une transition entre l'arborescence d'alimentation des antennes et le connecteur de mesure si besoin et donner accès à la masse.

Ces allongements complexifient les procédures de fabrication des structures antennaires, car l'accès à certains niveaux de métallisation nécessite des ablations de matière mécanique (pré- assemblage) ou laser (post-assemblage), lesquelles nécessitent d'inclure des étapes supplémentaires dans les différentes séquences de fabrication.

(a) (b)

Figure III.3 - Connecteur pour les mesures en bande V : (a) photographies du connecteur monté sur le support en laiton ; (b) les différents éléments du connecteur [3].