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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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4. Ajustage de résistances
L’ajustage des résistances est obtenu en diminuant la section de passage du courant, soit en traçant un sillon dans la résistance (pour les couches épaisses et minces), soit en diminuant l’épaisseur par oxydation de la surface (pour les couches minces). Il n’est donc possible que d’augmenter la valeur de la résistance jusqu’à entrer dans la tolérance souhaitée.
Lors de l’ajustage par sillon, la profondeur de l’entaille ne devra pas dépasser 75 % de la largeur de la résistance de manière à garder une valeur minimale de section pour le passage du courant.
Les principes technologiques et les machines sont décrites dans le paragraphe suivant.
4.1 Ajustage mécanique
L’ajustage mécanique, ou sablage, a été la première méthode utilisée pour ajuster les résistances.
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Les avantages de ce système sont :
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le faible investissement initial (100 à 200 kF) ;
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la facilité de mise en œuvre.
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Les inconvénients limitent son utilisation car :
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pour des raisons de pollution il est nécessaire de protéger le reste du circuit ;
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la taille du sillon et la nécessité de disposer, hors résistance, d’une zone de démarrage (750 × 750 µm) limitent la miniaturisation.
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4.2 Ajustage chimique
L’ajustage est obtenu par transformation en oxyde du tantale contenu dans la couche résistive Ta2N. Il ne peut donc être utilisé que pour des circuits hybrides couches minces.
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Les avantages de l’ajustage chimique sont :
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de faibles investissements (50 à 100 kF) ;
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un ajustage obtenu par diminution de l’épaisseur, donc ne modifiant pas la géométrie de la résistance. Cela est particulièrement utile pour les hautes fréquences.
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Pour les inconvénients, citons :
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un usinage unitaire long (jusqu’à plusieurs minutes par résistance) ;
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une pollution due à l’utilisation de produits chimiques...
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Ajustage de résistances
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