FR3030903A1 - Procede de realisation d'un dispositif de communication radio frequence - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un dispositif de communication radio fréquence qui comporte un système antennaire doté d'un empilement de couches et d'au moins une antenne (2) à la surface de l'empilement, le procédé comprenant une étape de formation, au-dessus de la surface supérieure d'un système antennaire, d'un dispositif de modification du rayonnement du système antennaire, caractérisé en ce que l'étape de formation comporte le dépôt successif, au-dessus du système antennaire, d'une pluralité de couches diélectriques.

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un dispositif de communication radio fréquence. Elle permet notamment de fabriquer de manière optimisée une partie de modification du rayonnement d'un système antennaire.

L'industrie de la microélectronique est ici considérée comme incluant les nanotechnologies. L'invention est applicable à tous types de dispositif de communication sans limitation, notamment, de fréquences d'émission et/ou de réception d'ondes radio. Par exemple, il peut s'agir de dispositifs comprenant des antennes à balayage électronique très compactes et de faible épaisseur, particulièrement bien adaptés aux applications de communication sans fil pour le domestique, le militaire ou l'échange d'information à haut débit. ETAT DE LA TECHNIQUE Les communications sans fil sont en plein essor et les dispositifs de communication ont connu des avancées technologiques significatives ces dernières années. D'abord conçue comme un organe séparé du composant électronique lui-même, l'antenne est maintenant souvent incorporée au composant alors sous forme de système antennaire généralement appelé en anglais « system in package ». Par exemple, des circuits électroniques sont construits à partir de l'une et/ou l'autre des faces d'un substrat à base de silicium le plus souvent, et une partie antennaire (composée d'une ou plusieurs antennes) est elle-même disposée sur le substrat, en regard d'un plan de masse. L'ensemble est particulièrement compact. Pour améliorer les performances, on a en outre ajouté un élément de réflexion des ondes émises par la partie antennaire, de sorte que des ondes issues de la partie antennaire et dirigées vers l'intérieur du dispositif de communication sont réfléchies vers l'extérieur. Cette portion d'ondes - dite signal secondaire- s'ajoute, lorsqu'elle est réfléchie, au signal primaire de la partie antennaire qui est directement émise vers l'environnement extérieur au dispositif de communication et le rendement global est accru. L'élément de réflexion, d'abord conçu comme une surface continue réfléchissante, a été améliorée dans le cas des surfaces haute impédance (généralement connues par l'acronyme SHI) pour limiter l'épaisseur globale de la partie du système antennaire situé sous la ou les antennes. Les SHI sont des structures surfaciques résonantes à motifs périodiques dont la géométrie est configurée pour réfléchir au mieux le signal secondaire. Les motifs peuvent par exemple être carrés et peuvent par exemple être organisés dans une couche du dispositif située au-dessus du plan de masse, une couche diélectrique étant intercalée. Toujours dans un objectif d'améliorer le fonctionnement des dispositifs de communication, que ce soit en gain qu'en directivité, on a proposé une autre approche combinable avec les réflecteurs simples ou du type SHI, et qui se présente sous forme d'un dispositif en superposition avec le système antennaire de sorte à modifier les ondes issues directement (signal primaire) ou indirectement (signal secondaire réfléchi) de la partie antennaire. Un tel dispositif peut premièrement mettre en oeuvre des éléments parasites généralement placés à proximité de la face supérieure de la ou des antennes et servant à modifier le rayonnement de l'antenne. Cette proximité est souvent une distance négligeable par rapport à la longueur d'onde du signal. Ces éléments parasites sont notamment des surfaces conductrices non alimentées répétées sur une surface située au-dessus de la partie antennaire et qui vont former un faisceau par couplage de proximité. Le gain, la directivité mais aussi la bande passante peuvent être modifiés par ce système parasite. Alternativement aux éléments parasites, la modification de rayonnement peut faire intervenir des réseaux transmetteurs. Ces derniers sont placés sur la trajectoire du signal primaire de la partie antennaire à une distance focale avantageusement de l'ordre de 3 fois la longueur d'onde de l'émission antennaire. Ces réseaux se présentent généralement sous la forme d'une suite de motifs électriquement conducteurs répétés sur une surface diélectrique au-dessus de la partie antennaire. Ces motifs sont le lieu d'une focalisation du signal pour améliorer le gain et/ou d'une répétition du signal de l'antenne en une pluralité des zones émissives de sorte à illuminer plusieurs cibles.

Dans les deux cas précédents, la modification du rayonnement n'est efficacement réglée qu'en ajustant précisément l'écartement entre la partie antennaire et, soit les éléments parasites, soit les réseaux transmetteurs. Ces épaisseurs peuvent être importantes (par exemple de l'ordre de 15 mm pour une fréquence émissive de 60 GHz) ce qui est difficilement gérable avec précision avec les techniques d'élaboration de circuits imprimés. A titre d'exemple, un procédé de réalisation de couches au- dessus de l'antenne, encore appelé « spin coating », consiste à déposer une goutte calibrée d'une substance telle qu'une résine d'enrobage sur la face du composant à recouvrir. Une rotation du composant induite par un support rotatif produit un étalement de la résine sur toute la face du composant, au-dessus du système antennaire, avec une faible maitrise des épaisseurs déposées.

Un autre mode de modification du rayonnement, en particulier pour augmenter la focalisation, prévoit la formation d'une lentille diélectrique en matière plastique. Dans ce contexte, la publication « 3D Printed plastic 60GHz Lens : Enabling lnnovative Millimeter VVave Antenna Solution and System » de Bisognin et al, Référence IEEE 2014: 978.1-4799-3869-8/14 décrit une lentille de focalisation fabriquée à partir d'un matériau plastique en utilisant une technologie additive par laquelle la lentille est obtenue en couches successivement déposées sur un support. La lentille peut être sensiblement hémisphérique. Elle est reportée après sa finalisation, sur le système antennaire qu'elle doit équiper. Ce report s'opère par collage. Il pose des problèmes d'alignement entre la partie antennaire et la lentille ce qui, aux fréquences millimétriques (supérieures à 30 GHz) en particulier, influence fortement les performances du dispositif final. D'une manière générale, il existe un besoin pour améliorer la réalisation de dispositif de modification du rayonnement du système antennaire d'un dispositif de communication radio fréquence. RESUME DE L'INVENTION Un aspect de modes de réalisation de l'invention concerne un procédé de réalisation d'un dispositif de communication radio fréquence qui comporte un système antennaire doté d'un empilement d'au moins une couche et d'au moins une antenne à la surface de l'empilement, le procédé comprenant une étape de formation, au-dessus de la surface supérieure du système antennaire, d'un dispositif de modification du rayonnement du système antennaire. De manière avantageuse, l'étape de formation comporte le dépôt successif, au moins au-dessus du système antennaire, d'une pluralité de couches diélectriques De préférence, la formation de la pluralité de couches est effectuée par une méthode de fabrication additive dans laquelle les couches de la pluralité de couches sont déposées de manière successive. Ainsi, l'invention offre la possibilité de construire le dispositif de modification du rayonnement directement sur le système antennaire, tout en utilisant des techniques capables de maitriser l'épaisseur de ce dispositif. Or, l'ajustement de cette épaisseur est important pour le bon fonctionnement. Le dépôt multicouche de l'invention permet un tel réglage. Alors que les techniques actuelles sont orientées vers la fabrication séparée du système antennaire et du dispositif de modification du rayonnement, l'invention combat ce préjugé avec une fabrication unitaire. De manière surprenante, une interface de bonne qualité entre système antennaire et dispositif de modification du rayonnement peut être obtenue par l'invention. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif de modification du rayonnement inclut au moins un organe électriquement conducteur qui est formé au- dessus de la pluralité de couches diélectriques et qui peut soit faire office d'élément parasite, soit participer à un réseau transmetteur. Le ou les organes en question peuvent être produits par une technologie de dépôt additif, dans la continuité des dépôts conduisant à former la pluralité de couches diélectriques. L'invention permet un alignement naturel entre la pluralité de couches diélectriques et au moins une partie avec laquelle cette pluralité de couches coopère, en particulier le ou les organes électriquement conducteurs et/ou le système antennaire sous-jacent qui peut lui aussi comporter des étapes de fabrication par techniques additives. Suivant d'autres aspects de modes de réalisation de l'invention, on décrit un dispositif de communication radio fréquence qui comporte un système antennaire doté d'un empilement de couches et d'au moins une antenne à la surface de l'empilement, et, au-dessus de la surface supérieure d'un système antennaire, un dispositif de modification du rayonnement du système antennaire ; il peut être obtenu par le procédé ci-dessus.

INTRODUCTION DE DESSINS Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée d'un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d'accompagnement suivants dans lesquels : - la figure 1 présente une partie d'un système antennaire en cours de fabrication ; - les figures 2a à 2c montrent des variantes de réalisation de l'empilement de systèmes antennaires ; - les figures 3a et 3b illustrent deux alternatives de fabrication de parties d'antennes ; - les figures 4a et 4b présentent une construction d'un dispositif de modification du rayonnement au-dessus du système antennaire suivant deux variantes ; - la figure 5 montre un premier exemple de technologie de dépôts successifs de couches diélectriques - les figures 6 et 7 en illustrent deux autres technologies alternatives de fabrication additive de couches diélectriques.

Les dessins joints sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ces dessins sont des représentations schématiques et ne sont pas nécessairement à l'échelle de l'application pratique. En particulier, les épaisseurs relatives des couches et des substrats ne sont pas forcément représentatives de la réalité. DESCRIPTION DETAILLEE Avant d'entrer dans le détail de mode de réalisation de l'invention, notamment en référence aux dessins, des caractéristiques non limitatives que l'invention peut présenter individuellement ou selon toutes combinaisons sont introduites brièvement ci-après : - le dépôt successif sur le système antennaire et/ou de la pluralité de couches diélectriques du dispositif de modification du rayonnement est effectué par une méthode de fabrication additive dans laquelle les couches de la pluralité de couches sont déposées de manière successive ; - avant l'étape de dépôt successif, on opère un traitement d'au moins une zone de la surface supérieure du système antennaire ; - le traitement est configuré pour augmenter l'adhésion de ladite pluralité de couches sur ladite au moins une zone de la surface supérieure du système antennaire.

Cette augmentation d'adhésion peut être obtenue en augmentant la tension superficielle de ladite zone et/ou en modifiant l'état de surface, en particulier la rugosité (de préférence en l'augmentant) de ladite zone; - le traitement comporte au moins l'une parmi les étapes suivantes : l'application d'un flux plasma sur ladite zone, un chauffage superficiel de ladite zone, un polissage de ladite zone, un traitement chimique de la zone ; - le traitement comprend la formation de fonctions chimiques et/ou de radicaux configurés pour établir des liaisons chimiques avec une première couche de la pluralité de couches ; - la pluralité de couches est déposée avec au moins deux couches en des matériaux différents ; - le dépôt successif comprend le dépôt d'un groupe d'au moins une couche à la surface de l'empilement, autour de l'antenne et avec une dimension en épaisseur suivant la direction de l'empilement égale (éventuellement aux tolérances de fabrication près) à l'épaisseur de l'antenne à l'épaisseur de l'antenne ou sensiblement égale (par exemple avec un écart de +/- 10% voire +/- 5%, ou égale, aux tolérances de fabrication près, à l'épaisseur de l'antenne) ; - le dépôt successif comporte la réalisation d'une portion distale de la pluralité de couches vis-à-vis du système antennaire, la portion distale comprenant une surface supérieure non plane pouvant être plus ou moins complexe ; - la surface supérieure est réalisée de manière à comporter au moins une portion par exemple curviligne, notamment en arc de cercle, et/ou manière convexe ou concave; ou conforme à une topographie particulière souhaitée telle la forme d'un fuselage d'avion, d'un châssis de véhicule ; - la surface supérieure est réalisée de manière concave ou convexe; - la surface supérieure est réalisée de manière complexe (notamment par alternance de parties convexes et/ou concaves et/ou linéaires); - l'étape de formation comprend la réalisation d'au moins un organe électriquement conducteur au-dessus de la pluralité de couches ; - la formation d'au moins un organe électriquement conducteur est effectuée par dépôt d'au moins une couche conductrice, par une méthode de fabrication additive ; - la formation d'une pluralité d'organes électriquement conducteurs, ladite pluralité formant un réseau transmetteur, l'épaisseur de la pluralité de couches étant sélectionnée pour être égale (éventuellement aux tolérances de fabrication près) à 3 fois la longueur d'ondes d'un signal émis par l'antenne ou sensiblement égale (par exemple avec un écart de +/- 10% voire +/- 5%, ou égale, aux tolérances de fabrication près) à 3 fois la longueur d'ondes d'un signal émis par l'antenne; - la formation d'une pluralité d'organes électriquement conducteurs, ladite pluralité formant un réseau d'éléments parasites, l'épaisseur de la pluralité de couches étant sélectionnée pour être égale (éventuellement aux tolérances de fabrication près) à un dixième de la longueur d'ondes d'un signal émis par l'antenne ou sensiblement égale (par exemple avec un écart de +/- 10% voire +/- 5%, ou égale, aux tolérances de fabrication près) à un dixième de la longueur d'ondes d'un signal émis par l'antenne; - l'empilement de couches est formé par des dépôts successifs ; - on forme au moins un réflecteur en dessous de l'empilement de couches.

Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, le terme « sur », « surmonte » ou « sous-jacent » ou leurs équivalent ne signifient pas obligatoirement « au contact de ». Ainsi par exemple, le dépôt d'une deuxième couche sur une première couche, ne signifie pas obligatoirement que les deux couches sont directement au contact l'une de l'autre mais cela signifie que la première couche recouvre au moins partiellement la deuxième couche en étant soit directement à son contact soit en étant séparée d'elle par une autre couche ou un autre élément.

Dans la description qui suit, les épaisseurs sont généralement mesurées selon des directions perpendiculaires au plan de la face avant, la dimension en épaisseur correspondant à celle du substrat du composant. Une définition de certains termes employés dans la présente description est donnée ci-après. Eventuellement, des exemples d'implémentations structurelles des éléments correspondant à ces termes sont donnés à des fins non limitatives. - L'expression « système antennaire » s'entend d'une partie apte à l'émission et/ou la réception d'ondes radio fréquence. Il comporte au moins un dipôle agissant en tant qu'antenne. Il peut par exemple s'agir d'antennes résonantes dans une gamme de fréquences correspondant à des longueurs d'ondes millimétriques, en particulier à des fréquences supérieures à 30 GHz. Le système antennaire comprend de préférence une partie de traitement électronique par exemple au niveau d'au moins une puce. Le système antennaire peut être du type intégrant une antenne sur la base d'un même substrat que la puce, notamment suivant la technologie d'antenne packagé, connue sous le vocable « antenna on chip. Ce système antennaire peut lui-même être rapporté sur un composant sous-jacent en cas d'intégration en 3 dimensions. - Le terme diélectrique s'entend d'une propriété d'isolation électrique d'un matériau ou d'une couche dans son environnement applicatif. - Le terme électriquement conducteur s'entend d'une propriété de conduction électrique d'un matériau ou d'une couche dans son environnement applicatif. - Une technique préférée pour la réalisation multicouche de la partie diélectrique du dispositif de modification du rayonnement et éventuellement d'autres parties de l'invention est la fabrication additive. Le terme recouvre les techniques de fabrication par apport de matière et en plusieurs couches. Il s'agit d'un procédé de mise en forme d'une pièce par ajout de matière et par empilement de couches successives. Une définition de la fabrication additive est donnée par l'ASTM International (organisme de normalisation). A titre d'illustration, pour une mode de fabrication additive, le matériau de base peut être principalement utilisé sous forme liquide, de poudre, de fil ou de ruban. Cette matière peut être présente dès le début du processus de fabrication ou déposée au fur et à mesure de ce processus. Un procédé de stéréolithographie qui consiste à insoler couche pour couche un matériau photosensible présent sous forme liquide dans un bassin. Au fur et à mesure que la plateforme mobile descend dans le bac de résine, un laser par exemple ultraviolet balaye les zones à réticuler définies par le modèle numérique. Dans la présente demande, le terme « dépôt » englobe ce mode de formation de couche et tout autre mode de formation de couche en particulier par fabrication additive. Dans le cas d'un apport de matière au cours de la fabrication, on peut mettre en oeuvre un procédé de fabrication par filament de plastique fondu (Fused deposition Modeling (FDM) en anglais). Avec ce procédé, le matériau de base est apporté au fur et à mesure de la fabrication de la pièce à l'aide d'une buse chauffante qui se déplace aux endroits définis par le modèle numérique. La mise en forme de la matière peut se fait grâce à un laser, une lumière visible, ultraviolet ou infra-rouge, ou grâce à une source de chaleur. Le processus de mise en forme peut être physique (fusion, frittage, etc.) ou chimique (polymérisation, réticulation, etc.). La fabrication additive couvre aussi le procédé de fusion sélective par laser (Selective Laser Melting (SLM) en anglais) qui consiste à fondre par un balayage laser, des poudres métalliques déposées couche par couche. Le procédé de frittage sélectif par laser (Selective Laser Sintering (SLS) en anglais) fonctionne sur le même principe à la seule différence que les poudres ne sont pas fondues mais suffisamment chauffées pour atteindre la soudure des poudres. D'autres technologies de fabrication additives sont la fusion par faisceau d'électrons, le polyjet, le dépôt direct de matière ou l'impression jet d'encre. Les techniques dites d'impression tridimensionnelle 3D, jet d'encre, et de dispense, sont considérées comme comprises dans le terme de « fabrication additive ». - Le terme « substrat » s'entend de tout support semi-conducteur ou non, formant tout ou partie d'un composant. Il peut être mono ou multicouches. Typiquement, l'orientation du substrat définit, de part et d'autre de son épaisseur, deux faces. L'une des faces est celle au niveau de laquelle on souhaite réaliser en superposition des parties d'un système antennaire. La partie antennaire est de préférence configurée pour émettre un signal primaire à l'opposé du substrat. - Le procédé de l'invention peut être employé pour une fabrication individuelle de dispositifs de communication, sous forme de puces. Il peut aussi être appliqué à l'échelle d'une plaque entière (wafer en anglais) de puces, pour une fabrication 30 mutualisée. En figure 1, on a illustré une partie d'un système antennaire comprenant un substrat 11 formant la base du dispositif de communication final. Ce substrat est par exemple à base d'un matériau semi-conducteur tel que le silicium ou le germanium. Il peut aussi être en verre, en céramique ou en matériau organique ou comporter une 35 pluralité de couches de différents matériaux. Il peut aussi être la base de formation de composants électroniques telle une puce, particulièrement dans le cas de système du type « Antenna on chip». Les figures se concentrent sur l'aspect antennaire du dispositif de communication à fabriquer et ne montrent pas d'autres parties que ce dernier peut comporter. Notamment, il peut aussi comprendre des organes de raccordement électrique du dispositif avec un autre composant, par exemple avec la technique du réseau de billes connue sous l'acronyme BGA (pour « Bali Grid Array »), et des couches de redistribution de signaux électriques, ou encore des vias (tels des vias traversant le silicium ou TSV pour « Through Silicon Via »). En particulier, la ou les antennes sont de préférence reliées à un circuit électronique de traitement de signal, par exemple pour commander l'excitation de l'antenne.

Dans le cas de la figure 1, le substrat 11 précité est surmonté d'une couche servant de plan de masse 12. Le plan de masse 12 pourrait aussi être situé sur la face inférieure du substrat 11. Une première couche diélectrique 13 recouvre le plan de masse 12 et sert à espacer ce dernier d'un réflecteur 14 qui se présente sous la forme d'une surface haute impédance du type SHI précédemment décrite. En particulier, la SHI comprend une pluralité de motifs en un matériau électriquement conducteur Le réflecteur 14 peut aussi être formé avec une couche continue de manière standard. Tant le réflecteur 14 que la première couche diélectrique 13 peuvent comprendre une ou plusieurs sous-couches. Leurs techniques de fabrication ne sont pas limitées mais on peut par exemple employer des techniques de fabrication additive.

La figure 2a présente la réalisation d'une deuxième couche diélectrique 15 au- dessus du réflecteur 14. L'assemblage comportant le substrat 11, le plan de masse 12, la première couche diélectrique 13, le réflecteur 14 et la deuxième couche diélectrique 15 forme un système de base 1 sur lequel la partie antennaire peut être fabriquée. La deuxième couche diélectrique 15 peut être unitaire sur toute son épaisseur, comme en figure 2a. Elle peut aussi comprendre une pluralité de couches comme en figure 2c et cette pluralité peut par ailleurs former des motifs sur la surface du système de base 1, par empilement de sous-couches de sections différentes, comme en figure 2b. La ou les antennes 2 sont alors formées au-dessus de la deuxième couche diélectrique 15. En figure 3a, ces antennes 2 sont deux motifs d'un matériau électriquement conducteur. Toutes technologies et formes d'antennes peuvent être mises en oeuvre dans le cadre de l'invention. L'exemple de la figure 3a montre un système antennaire plan, l'ensemble des couches étant planaires.

Au contraire, la figure 3b présente un système antennaire dont la surface supérieure est bombée de sorte que la face supérieure de la deuxième couche diélectrique 15 est convexe. Les parties antennaires 2 suivent alors la même courbure. De la même manière, la surface supérieure du système antennaire peut avoir une forme concave, convexe ou complexe (notamment par alternance de parties convexes, concaves et linéaires).

Si l'antenne 2 est fabriquée par une technologie additive, on peut en modifier aisément la géométrie (par exemple spirale, rectangle, carré, serpentin...) et cette partie métallique peut être déposée sur une grande variété de surfaces (planaires, courbes, avec topologie complexe etc...) et sur tous types de matériaux. A ce stade, le système de base 1, et la ou les antennes 2 forment le système antennaire. Lorsqu'il est présent dans ce système, en exploitant le signal secondaire illuminant la partie de l'espace dirigée vers le substrat 11. L'emploi d'un réflecteur 14 n'est pas néanmoins une limitation de l'invention. Cette dernière utilise une autre approche pour optimiser et contrôler le signal de l'antenne, avec un dispositif de rayonnement 3 situé au-dessus du système antennaire, comme le montre les figures 4a et 4b. L'exemple de la figure 4a fait suite aux étapes de la figure 3a, avec un système antennaire plan qui ne comprend ici par contre qu'une antenne 2. Le dispositif de modification du rayonnement 3 est fabriqué au-dessus de la surface supérieure de la deuxième couche diélectrique 15 et au-dessus de la ou les antennes 2. Cette fabrication emploie une technique additive. Dans ce cadre, une pluralité de couches est déposée successivement. Une première couche 31 est à l'interface avec le système antennaire et, dans la figure 4c, elle recouvre l'antenne 2 et la deuxième couche diélectrique 15. Une alternative est que la première couche 31 comble les espaces autour de la ou les antennes pour produire une surface continue au niveau de la face supérieure de la première couche 31 et de la surface supérieure de l'antenne 2. Il est avantageux d'optimiser l'interface entre la surface du système antennaire et la première couche 31 de sorte à favoriser l'adhésion. A cet effet, un ou des traitements de surface peuvent être réalisés avant le dépôt de la première couche 31 de la pluralité de couches. Ces traitements peuvent avoir pour rôle de modifier l'énergie de surface de tout ou partie de la surface sur laquelle la première couche est à déposer, de modifier la mouillabilité et aussi d'augmenter son pouvoir d'adhésion. Une possibilité est d'ajouter, sur la surface, de nouvelles fonctions chimiques et radicaux, servant à établir des liaisons fortes entre les molécules de la surface et du matériau de la première couche 31 à déposer.

Pour cela, différents types de traitement sont envisageables tels que : - un traitement plasma (notamment un plasma froid sous vide ou à pression atmosphérique, etc.). on donne ici un exemple illustrant des conditions possibles de mise en oeuvre d'un plasma froid que l'on peut utiliser soit séparément soit selon toutes combinaisons entre-elles: Température électron < 10000°K; Température électrons et ions > 1500°K; gaz faiblement ionisé ; décharge électrique dans le gaz (Puissance 3kVV) ; mis en oeuvre dans un réacteur confiné ; un ou plusieurs gaz ; sous vide ou sous pression atmosphérique. - un traitement thermique (traitement par chauffage superficiel au niveau de la face apparente du système antennaire (laser, bombardement électronique, plasma, etc.), traitement thermochimique, etc.). on donne ci-après un exemple : Chauffage du dispositif mis en présence d'un gaz de manière à charger ladite surface apparente avec les molécules du gaz utilisé. - un traitement chimique (tel qu'une anodisation, une gravure acide ou basique, un nettoyage par solvant, etc.) ; dans un premier cas, le silicium est gravé par une solution acide à base d'acide fluorhydrique HF. Dans un deuxième exemple, on effectue un traitement physico-chimique par plasma en présence d'hélium. Un troisième exemple comprend un nettoyage des pollutions organiques par solvant (alcools, acétone, etc.) ou par plasma. En cas de traitement chimique avec une solution ou un plasma pour ce traitement, on adapte avantageusement la solution ou le plasma à la nature du matériau à attaquer. - un traitement mécanique (notamment un polissage mécanique, polissage mécano-chimique, etc...). Dans un exemple on opère un polissage mécanique notamment par feutres diamantés. On peut aussi mettre en oeuvre un polissage mécano-chimique, par exemple à l'aide d'une solution acide chargée avec des particules de silice. A noter que ces technologies de traitement peuvent être utilisées conjointement et que cette liste n'est pas exhaustive. En outre, ils peuvent être mis en oeuvre en pleine plaque ou sélectivement sur certaines parties de la surface. Des masques, notamment métalliques ou polymères, peuvent être employés. Comme représenté, d'autres couches 32, 33 dont le nombre n'est pas limité, sont ensuite formées. Par exemple la pluralité de couches peut comprendre entre deux et six couches. En fin de fabrication de cette pluralité de couches, on obtient une lentille de modification du rayonnement ou, de préférence, on crée, sur la pluralité de couches, au moins un organe électrique conducteur 34 qui va servir d'élément parasite ou de partie d'un réseau transmetteur. Dans le cas d'éléments parasites, ils sont placés à proximité de l'antenne 2, à une distance avantageusement de À/10 ou dans la gamme [À/20 ; À/4] où À est la longueur d'ondes du rayonnant issu de l'antenne 2. Les éléments parasites forment un faisceau par couplage de proximité et peuvent permettre d'augmenter la bande passante. Pour une fréquence de signal primaire de 60 GHz, le ou les éléments parasites peuvent être placés à 500 pm de l'antenne 2. C'est la pluralité de couches 31, 32, 33 qui présente alors une épaisseur ajustée à cet effet. On comprend que, en basse fréquence, par exemple à 1 GHz, l'épaisseur à ajuster augmente (par exemple à 3 cm), ce qui justifie l'intérêt de la fabrication additive pour ajuster cette distance. Dans le cas de réseaux transmetteurs, ils sont placés sur la trajectoire du signal primaire de l'antenne 2, à une distance de préférence de 3 À ou dans la gamme [À; 5 À] ce qui peut représenter 15 pm à 60 GHz. Dans ce cadre, le motif de l'organe 34 représenté schématiquement en figure 4a est reproduit périodiquement et focalise le signal. Le nombre d'organes 34 et leur organisation ne sont pas limités selon l'invention. Ils peuvent être réalisés par fabrication additive. La figure 4b montre que ce niveau conducteur peut être réalisé sur une surface non planaire, la pluralité de couches ayant ici une forme globale courbe convexe, avec une première couche plus épaisse que les couches additionnelles 32, 33. Avant de donner des exemples de fabrication par succession de couches, il est précisé qu'au moins la pluralité de couches 31, 32, 33 utilise ce mode de fabrication. Tout ou partie des autres constituants du dispositif de communication peut être fabriqué avec cette méthode. C'est en particulier le cas d'au moins un parmi les éléments suivants : le plan de masse 12, la première couche diélectrique 13 (qui peut comporter alors plusieurs sous-couches), le réflecteur 14, la deuxième couche diélectrique 15 (qui peut comporter alors plusieurs sous-couches), les organes conducteurs 34.

On peut par exemple choisir comme matériau diélectrique : - des résines époxy ; - des résines photosensibles ; - des polymères thermoplastiques ; - des polymères thermodurcissables ; - des cires, des vernis ou encore des silicones.

Pour réaliser des structures conductrices (antenne, éléments parasites et réseaux transmetteurs, etc....), tous types de matériaux conducteurs peuvent être utilisés tels que : - Métaux ; - Polymères chargés de particules métalliques ; - Alliages ou composites conducteurs ; - Semi-conducteurs dopés. Les successions de couches obtenues par fabrication additive peuvent être de même nature et réalisés avec les mêmes dimensions et les mêmes formes. Ce cas n'est pas limitatif de l'invention pour lequel au moins une couche d'une succession de couches peut présenter au moins une caractéristique différente parmi : la hauteur, la largeur, le profil latéral, le nombre de couches, etc. Les couches successives peuvent être réalisées en un seul et même matériau ou en différents matériaux. On peut par exemple alterner deux matériaux différents ou plus. On peut réaliser autant de couches que de matériaux différents à déposer. La différence de matériaux peut aussi être sélectionnée suivant certaines propriétés physiques des matériaux et notamment l'étanchéité aux gaz ou aux liquides. La fabrication de la pluralité de couches peut-être réalisée par les différentes techniques de fabrication additives décrites précédemment. On donne en figure 5 un exemple d'une telle fabrication additive par une technique de dépôt FDM (de l'anglais « Fused Deposition Modeling ») utilisant un fil fondu pour le dépôt. Avec ce procédé de base, le matériau de base 4 est apporté au fur et à mesure de la fabrication de la couche souhaitée à l'aide d'une buse chauffante formant une tête de dépôt 5 qui se déplace à des endroits prédéfinis par une commande numérique.

En figure 5, le dépôt d'une première couche est ainsi particulièrement précis et permet de combler intégralement les espaces interstitiels entre les antennes 2. L'altitude suivant la direction de l'épaisseur du substrat est ajustée en fonction de la couche à réaliser et de la typologie de la surface, ici définie par le plan du substrat. On peut ainsi déposer le matériau d'enrobage aux endroits souhaités. Les couches suivantes peuvent être réalisées de la même façon en modifiant l'altitude. La succession de ces couches peut être réalisée en variant un ou plusieurs paramètres de couches, par exemple l'épaisseur, la surface du dépôt ou le matériau. Une variante de réalisation de procédé des successions de couches est donnée en figure 6. Ce procédé de fabrication additive est du type stéréolithographique. Dans ce cas, le composant est placé sur un support lui-même immergé dans un bain d'une solution d'enrobage 7. Le support peut notamment comprendre un plateau 8 présentant une mobilité par un axe 9 suivant une direction perpendiculaire au plan du substrat (direction z). L'immersion du composant dans la solution d'enrobage 7 est opérée de sorte à laisser une fine couche du matériau de la solution d'enrobage 7 recouvrir la face avant 6 de l'empilement de couches diélectriques sur lequel se situent des antennes 2. Ensuite, une tête d'insolation 5 est utilisée pour réticuler les zones souhaitées de la solution d'enrobage 7 pour former la couche d'enrobage. Ensuite, une descente progressive du plateau 8 à l'intérieur de la solution d'enrobage 7 permet de faire apparaître au-dessus de la couche précédemment formée un nouveau film de solution d'enrobage 7 qui peut être à son tour réticulé par la tête d'insolation 5. Cette tête peut notamment être configurée pour générer un faisceau de lumière ultraviolette. Les positions de réticulation peuvent être différentes d'une couche à l'autre. Une fois la succession de couches réalisée, le substrat est retiré du bain de la solution d'enrobage 7. Seules les zones insolées restent sur le composant. Le matériau non insolé est évacué et éventuellement un rinçage peut être réalisé.

La figure 7 présente une autre technique additive avec dépôts successifs par jet d'encre. La tête 5 projette de fines gouttes du matériau à déposer. Une avance de la tête 5 suivant le plan du substrat permet une formation progressive d'une couche. On peut reproduire ce déplacement synchronisé avec une projection de gouttelettes 10 autant de fois que de couches à former. Cette technique est illustrée non limitativement en figure 7 dans l'exemple du dépôt d'une couche discontinue formant des motifs d'organes conducteurs au-dessus de la pluralité de couches diélectriques. On notera que les trois exemples de techniques de fabrication précédents ne sont pas limitatifs. En outre, il est possible de combiner l'une ou l'autre de ces techniques avec une ou plusieurs autres techniques de fabrication.

Ainsi, on peut alterner les techniques de dépôt. Par exemple, une couche peut être réalisée avec une autre technologie que la technologie utilisée pour la couche précédente ou la couche suivante. On peut notamment réaliser une première couche par stéréolithographie d'un premier matériau suivie par une stéréolithographie d'un deuxième matériau.

Dans ce cas, il faudra changer le bain de la solution d'enrobage 7. On peut aussi réaliser la stéréolithographie d'une couche en un premier matériau suivie d'une déposition FDM pour le même matériau ou un autre matériau. Cette invention est applicable à tous types d'antennes, micro-ondes, millimétriques, et proches térahertz (fréquence de 900 MHz à 300 GHz) ; et pour tous types de substrat (Si, verre, céramiques, organiques, etc). Enfin, le dépôt des couches du système antennaire peut aussi bien être réalisé à l'échelle d'une puce (quelques mm2), qu'a l'échelle d'un wafer ou panneau (cm2 à m2).

Claims (16)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'un dispositif de communication radio fréquence qui comporte un système antennaire doté d'un empilement d'au moins une couche et d'au moins une antenne (2) à la surface de l'empilement, le procédé comprenant une étape de formation, au-dessus de la surface supérieure du système antennaire, d'un dispositif de modification du rayonnement du système antennaire, caractérisé en ce que l'étape de formation comporte le dépôt successif, au moins au-dessus du système antennaire, d'une pluralité de couches diélectriques.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le dépôt successif est effectué par une méthode de fabrication additive dans laquelle les couches de la pluralité de couches sont déposées de manière successive.
3. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, avant le dépôt successif, on opère un traitement d'au moins une zone de la surface supérieure du système antennaire.
4. 4. Procédé selon la revendication précédente dans lequel le traitement est configuré pour augmenter l'adhésion de ladite pluralité de couches sur ladite au moins une zone de la surface supérieure du système antennaire.
5. 5. Procédé selon l'une des deux revendications précédentes, dans lequel le traitement comporte au moins l'une parmi les étapes suivantes : l'application d'un flux plasma sur ladite zone, un chauffage superficiel de ladite zone, un polissage de ladite zone, un traitement chimique de la zone.
6. 6. Procédé selon l'une des trois revendications précédentes dans lequel le traitement comprend la formation de fonctions chimiques et/ou de radicaux configurés pour établir des liaisons chimiques avec une première couche de la pluralité de couches.
7. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la pluralité de couches est déposée avec au moins deux couches en des matériaux différents.
8. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dépôt successif comprend le dépôt d'un groupe d'au moins une couche (31) à la surface de l'empilement, autour de l'antenne (2) et avec une dimension en épaisseur suivant la direction de l'empilement sensiblement égale à l'épaisseur de l'antenne.
9. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dépôt successif comporte la réalisation d'une portion distale de la pluralité de couches vis-à-vis du système antennaire, la portion distale comprenant une surface supérieure non plane.
10. 10. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la surface supérieure est réalisée de manière à comporter au moins une portion convexe ou concave.
11. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de formation comprend la réalisation d'au moins un organe électriquement conducteur au-dessus de la pluralité de couches.
12. 12. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la formation d'au moins un organe électriquement conducteur est effectuée par dépôt d'au moins une couche conductrice, par une méthode de fabrication additive.
13. 13. Procédé selon l'une des deux revendications précédentes comprenant la formation d'une pluralité d'organes électriquement conducteurs, ladite pluralité formant un réseau transmetteur, l'épaisseur de la pluralité de couches étant sélectionnée pour être égale à sensiblement 3 fois la longueur d'ondes d'un signal émis par l'antenne (2).
14. 14. Procédé selon l'une des revendications 11 ou 12, comprenant la formation d'une pluralité d'organes électriquement conducteurs, ladite pluralité formant un réseau d'éléments parasites, l'épaisseur de la pluralité de couches étant sélectionnée pour être égale à sensiblement un dixième de la longueur d'ondes d'un signal émis par l'antenne (2).
15. 15. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'empilement de couches est formé par des dépôts successifs.
16. 16. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel on forme au moins un réflecteur (14) en dessous de l'empilement de couches. 25